JP2000223408A

JP2000223408A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000223408A
Application number: JP11025890A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Takehisa; 究武久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】低ランニングコストで、スペックルノイズが
抑制された露光機を提供する。【解決手段】波長１９３ｎｍのシード光Ｌ１は、ビーム
幅拡大器５を通ることで、断面が上下方向に引き延ばさ
れた後、階段状の透過性部材７に入射する。透過性部材
７を出射したレーザ光Ｌ４は、ＡｒＦエキシマレーザ４
に注入し、露光機本体２に進み、露光に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置お
よび半導体装置の製造技術に関し、特に、フォトリソグ
ラフィの光源である露光光源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フォトリソグラフィ工程に用いられる露
光装置あるいはステッパに要求される性能としては、解
像度、アライメント精度、処理能力、装置信頼性など種
々のものが存在する。その中でも、パターンの微細化に
直接つながる解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡ（ここで、
ｋは定数、λは露光波長、ＮＡは投影レンズの開口数を
表す。）によって表される。したがって良好な解像度を
得るためには、露光波長λという光学パラメータが重要
なファクターになる。

【０００３】一般の露光装置では、水銀ランプのｉ線
（波長：３６５ｎｍ）や、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザ発振器が露光光源として利用されている。な
おＫｒＦエキシマレーザ発振器が光源として利用される
露光装置を、以下、ＫｒＦ露光機と呼ぶ。

【０００４】次世代のフォトリソグラフィ技術として、
さらに微細な加工を行うための露光装置では、波長１９
３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ発振器を光源に用いた露
光装置が検討されている。なお、このような露光装置は
一般にＡｒＦ露光機と呼ばれるが、本明細書では、波長
１９３ｎｍの紫外光を露光光とする露光装置をＡｒＦ露
光機と呼ぶ。

【０００５】ＡｒＦ露光機には、ＡｒＦエキシマレーザ
自体を発振器に用いるタイプの他に、固体レーザ等をベ
ースとした波長変換によって波長１９３ｎｍの紫外光を
発生させる光源（以下、波長変換による光源と呼ぶ。）
を用いるタイプ、波長変換による光源をそのまま露光光
源としては用いずに、ＡｒＦエキシマレーザと併用した
注入同期方式を利用するタイプが知られている。

【０００６】波長変換による光源の代表的な構成として
は、たとえば、レーザー学会研究会報告、ＲＴＭ−９８
−３６、ｐ２９〜ｐ３４、に記載されている構成があ
る。まず、波長１０６４ｎｍで発振するＮｄ：ＹＡＧレ
ーザ（組成式がＮｄ：Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂で表される結晶に
ネオジウムが添加された固体レーザのことである。）の
レーザ光を３回の波長変換によって波長２１３ｎｍの第
５高調波を発生させる。さらにこの第５高調波と、Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザの基本波（すなわち波長１０６４ｎｍ
のレーザ光）をＯＰＯ（Optical Parametric Oscillati
onと呼ばれる波長変換の一種であり、おもに入射光より
長い波長のレーザ光を発生させる手法である。）によっ
て長波長側に変換させた約２．１μｍの赤外光とをＣｓ
ＬｉＢ₆Ｏ₁₀結晶（以下、ＣＬＢＯと示す。）等によっ
て和周波数（以下、ＳＦＭ：Sum Frequency Mixingと示
す。）を発生させて波長１９３ｎｍの紫外光を得るもの
である。

【０００７】なお、波長変換による光源の他の例は、例
えば、SPIE Vol.3051、pp.882-889、あるいはLaser Focu
s World January 1998, pp.113-118に記載されている。
また、ＯＰＯに関しては、例えば、レーザー研究、第２
１巻、第２号、第２９５〜３０４頁に記載されている。
また、ＣＬＢＯに関しては、例えば、レーザー研究、第
２６巻、第３号、第２１５〜２１９頁、１９９８年に記
載されている。

【０００８】波長変換による光源をそのまま露光光源と
しては用いずに、ＡｒＦエキシマレーザと併用した注入
同期方式を利用するタイプは、たとえば第５９回応用物
理学関係連合講演会、講演予稿集、第９５０頁、１７−
ａ−Ｐ２−１、１９９８年に記載されている。すなわち
波長変換による光源からの波長１９３ｎｍのレーザ光を
シード光として、ＡｒＦエキシマレーザに注入するもの
である。

【０００９】また、露光機の中にはスキャン型露光機が
知られている。スキャン型露光機とは、回路パターンが
描画されたレチクルと、ウエハーとを移動させながら露
光する露光装置のことであり、レチクルの一部分を露光
レンズによってパターン転写させながら、レチクルとウ
エハーとをスキャンすることで、レチクル全体をウエハ
ーにパターン転写させるものである。スキャン型露光機
に関しては、例えば、電子材料、１９９５年３月、第１
０７頁から第１１１頁において説明されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＡｒＦエキシマレーザ
自体を発振器に用いるタイプでは、ランニングコストが
高くなることが問題になる。ＡｒＦエキシマレーザ自体
の発振では出力光の波長帯域が広いため、これをフォト
リソグラフィに用いるには波長の狭帯域化と安定化が必
要となる。しかし、狭い波長幅のレーザ光を発生させる
ために用いられる狭帯域化素子と波長安定化のためのモ
ニターとが短期間で劣化する問題ある。狭帯域化素子や
波長安定化モニターにはフッ化カルシウムなど高価な材
質が使われる場合が多く、劣化によりこれを頻繁に交換
するとランニングコストが高くなる。

【００１１】なお、劣化が激しい理由は、レーザ光の波
長は１９３ｎｍであり真空紫外域に属するため、一般に
多くの光学材料では吸収率が高くなる。そのためフッ化
カルシウムなど真空紫外域に透過率のある材料を用いて
も、これが１９３ｎｍのレーザ光に照射されるとパワー
密度の大きいレーザ光を吸収して次第に組成変化を生
じ、大きなダメージを受けるに至るからである。

【００１２】そこでＡｒＦエキシマレーザ発振器の代わ
りに、波長変換による光源が検討される。この波長変換
による光源では、波長変換する前の長い波長のレーザ光
を狭帯域化させ、さらに波長安定化させることができる
ため、狭帯域化素子や波長安定化モニターに劣化が生じ
にくくなる。このことから、ランニングコストの低減が
期待できる。

【００１３】しかし、波長変換による光源では、以下に
説明するように２つの主な問題が存在する。すなわち、
スペックルノイズの発生と出力の小さい点である。スペ
ックルは、レーザ光の観察面に現れる斑点状の模様で、
フォトリソグラフィに用いる場合には、照射密度のムラ
として問題を生じる。

【００１４】波長変換による光源に、スペックルノイズ
が発生しやすい理由は、波長変換による光源では通常の
エキシマレーザ発振器とは異なり、波長変換の効率を高
めるためにビーム拡がり角の小さいシングルモードのビ
ームを用いる必要がある。ところが、シングルモードの
ビームの可干渉性は高く、可干渉性の高いレーザではス
ペックルが生じやすいことから、スペックルノイズが発
生しやすくなる。

【００１５】なお、波長変換による光源だけでなく、エ
キシマレーザ発振器に用いる場合でも、スペックルノイ
ズを抑制する方策が必要な場合がある。この抑制のため
に、ウエハーに照射されるパターンを何パルスも重ね合
わせて（すなわちパルスを重畳させて）平均化させる手
法がある。しかし、多くのパルス数を重畳させる必要が
生じると、重畳分だけスループットが低下し、特にスキ
ャン型露光機においてはスキャンスピードを高くできな
いことから、露光機としてのスループットが低くなるこ
とが問題になる。

【００１６】波長変換による光源の第２の問題は、レー
ザ出力が０．２Ｗ程度（基本波の出力の１〜２％）しか
得られておらず、露光光源として必要な５Ｗ以上の高出
力化が困難なことである。

【００１７】そのおもな理由としては、前記したとお
り、従来の波長変換による光源構成では、最終的に波長
１９３ｎｍを発生させるまでに波長変換を５回も行う必
要がある。波長変換を行うごとにレーザ出力が半減以下
に減少することから、数十ＷクラスのＮｄ：ＹＡＧレー
ザを用いても、波長１９３ｎｍの紫外光の出力が１Ｗ未
満になってしまう。さらにまた、ＯＰＯによって発生し
た赤外光の波長幅が広すぎて、ＳＦＭを行う際の効率が
低くなることも低出力の原因として挙げられる。すなわ
ちＯＰＯでは、ある程度任意な波長のレーザ光に変換で
きるが、その反面、波長幅が数ｎｍ以上と広くなった
り、中心波長が大きく変動することがある。

【００１８】以上述べたとおり、波長変換による光源に
よって波長１９３ｎｍのレーザ光を出力５Ｗの条件で得
るには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いたと仮定してその出
力が２００〜３００Ｗのものが必要になる。このような
１００Ｗを越える基本波をシングルモードで発振させる
ことは現状では困難である。また、波長変換を行うには
基本波を非線形光学結晶に入射させる必要があるが、１
００Ｗを越える高出力のレーザ光を非線形光学結晶に入
射させることは、非線形光学結晶中での発熱等を生じ問
題である。以上より、波長変換による光源では、高出力
化が課題である。

【００１９】本発明の目的は、波長変換による光源にお
いて、スペックルノイズを抑制できる露光光源を提供す
ることにある。

【００２０】また、本発明の目的は、高出力化が容易な
波長変換による光源を利用した低ランニングコストの露
光光源を提供することにある。

【００２１】また、本発明の目的は、露光光源の低コス
ト化による半導体装置の製造コストを低減することにあ
る。

【００２２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００２４】（１）本発明の半導体製造装置は、波長変
換を用いたレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段で生
じた光をシード光とする注入同期型のＡｒＦエキシマレ
ーザとを有する半導体製造装置であって、レーザ光発生
手段とＡｒＦエキシマレーザとの間の光路に透光性部材
が配置され、透光性部材内のシード光は、そのビーム面
内において通過距離が相違するものである。

【００２５】また、本発明の半導体製造装置は、波長変
換を用いたレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段で生
じた光をシード光とする注入同期型のＡｒＦエキシマレ
ーザとを有する半導体製造装置であって、レーザ光発生
手段とＡｒＦエキシマレーザとの間の光路に透光性部材
が配置され、シード光の透光性部材出射端面における位
相が、シード光のビーム面内において相違するものであ
る。

【００２６】これらのような半導体製造装置によれば、
透過性部材の内部の通過距離がビーム断面内の位置によ
って変化し、これを出射したレーザ光の位相が均一でな
くなることから、または、透光性部材出射端面における
ビーム断面内の位相が均一でなくなることから、可干渉
性が低くなる。可干渉性が低くなればスペックルノイズ
を低減することができる。

【００２７】また、透過性部材に入射させるビームはシ
ード光であるため、透過性部材における入出射端での反
射損失があっても、その後にＡｒＦエキシマレーザを通
すことでパワーが増幅されるため、十分なパワーの露光
光を得ることができる。

【００２８】しかも透過性部材に入射させるビームはシ
ード光であるため、エネルギー的には十分小さくできる
ことから前記透過性部材がダメージを受けて劣化するこ
とも抑制される。

【００２９】なお、前記半導体製造装置において透光性
部材は、光路方向における寸法が相違する複数の透光性
部材片が１次元または２次元に配列されたものとするこ
とができ、あるいは、光路方向における寸法が相違する
透光性部材片が円周状に配置されたものであり、透光性
部材が円周の中心を軸として回転可能なものとすること
ができる。透光性部材をこのような構成とすることによ
り、ビーム面内の透光性部材の通過距離を相違させ、ま
た、透光性部材出射端面の位相を相違させ、可干渉性を
低減してスペックルノイズを抑制できる。

【００３０】（２）本発明の半導体製造装置は、波長変
換を用いたレーザ光発生手段と、レーザ光発生手段で生
じた光をシード光とする注入同期型のＡｒＦエキシマレ
ーザとを有する半導体製造装置であって、シード光が複
数のビームからなるものである。

【００３１】シード光を複数のビームで構成するなら
ば、この複数のビームにおいて、特別に同期させない限
り、互いに位相が異なるようになり、可干渉性の低い露
光光を得ることができる。しかも複数のビームをＡｒＦ
エキシマレーザを通す前に平行な１本のビームにする必
要があるが、その際の結合においてレーザパワーに多少
の損失が生じても、これをそのまま露光に用いるのでは
なく、シード光として用いることから、ＡｒＦエキシマ
レーザから取り出されるレーザ出力をほとんど低下させ
ないようにできる。シード光パワーによるＡｒＦエキシ
マレーザ出力の変化を示すグラフを図１１に示す。同図
に示すように、注入同期型のＡｒＦエキシマレーザで
は、シード光のパワーがある程度以上あれば、ＡｒＦエ
キシマレーザから得られるレーザ出力はほとんど変わら
ない特性がある。

【００３２】なお、上記（１）、（２）の半導体製造装
置において、シード光が矩形断面形状を有し、ＡｒＦエ
キシマレーザの共振器を複数枚の平面鏡で構成すること
ができる。このような場合、ＡｒＦエキシマレーザ内の
ガス流を矩形断面の短辺方向に流し、放電領域からのガ
ス交換の効率を高めて、レーザ発振の繰り返し数を高め
ることができる。

【００３３】（３）また、本発明の半導体製造装置は、
レーザ光発生手段と、レーザ光発生手段で生じた光をシ
ード光とする注入同期型のＡｒＦエキシマレーザとを有
する半導体製造装置であって、レーザ光発生手段は、第
１および第２のネオジウム添加固体レーザを有し、シー
ド光は、第１のネオジウム添加固体レーザの０．９μｍ
帯基本波の第４高調波と、第２のネオジウム添加固体レ
ーザの１．０μｍ帯基本波との和周波とするものであ
る。

【００３４】なお、前記半導体製造装置において、第１
のネオジウム添加固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザで
あり、第２のネオジウム添加固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザ、Ｎｄ：ＧＳＧＧレーザ、Ｎｄ：ＬＭＡレーザ
またはＮｄ：ＣａＷＯ₄レーザから選択された何れかの
レーザとすることができる。

【００３５】ネオジウム添加固体レーザとして例えばＮ
ｄ：ＹＡＧレーザを用いるならば、波長０．９μｍ帯の
発振線の波長は９４６ｎｍであり、また波長１．０μｍ
帯の発振線の波長は１０６４ｎｍであることから、９４
６ｎｍのレーザ光を２回波長変換して発生させた第４高
調波である波長２３６．５ｎｍと、波長１０６４ｎｍと
のＳＦＭは１９３．５ｎｍになる。したがってこれはＡ
ｒＦエキシマレーザのシード光として利用できる。しか
も波長変換の回数は合計３回で済み、さらにＳＦＭを行
う際に用いられる長波長側の赤外光は、ＯＰＯではな
く、固体レーザから発振したレーザ光を直接用いるもの
である。したがって波長幅は広くならないためＳＦＭの
効率が低くなることはなく、しかも波長が変動すること
もない。

【００３６】（４）本発明の半導体装置の製造方法は、
０．１９μｍ帯に感度を有するフォトレジスト膜を形成
する工程と、フォトレジスト膜を、波長変換を用いて生
成したレーザ光をシード光とする注入同期型のＡｒＦエ
キシマレーザ光で露光する工程とを有する半導体装置の
製造方法であって、シード光がＡｒＦエキシマレーザに
注入される際には、そのビーム断面において位相が相違
する第１の構成、シード光が第１のネオジウム添加固体
レーザの０．９μｍ帯基本波の第４高調波と、第２のネ
オジウム添加固体レーザの１．０μｍ帯基本波との和周
波である第２の構成、の何れかの構成を有するものであ
る。

【００３７】なお、前記波長０．９μｍ帯の発振線と
は、分光学的に示すと、⁴Ｆ_3/2から⁴Ｉ_9/2の遷移に
基づくレーザ光のことであり、また前記波長１．０μｍ
帯の発振線とは、⁴Ｆ_3/2から⁴Ｉ_11/2の遷移に基づく
レーザ光のことである。

【００３８】また、Ｎｄ：ＧＳＧＧレーザとは、組成式
がＮｄ：Ｇｄ₃Ｓｃ₂Ｇａ₃Ｏ₁₂で表される固体レーザ
のことである。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【００４０】（実施の形態１）図１は、本発明の半導体
製造装置の一実施の形態である露光機の一例を示す構成
図である。本実施の形態の露光機には露光光源１が含ま
れ、露光光源１にはシード光発振器３とＡｒＦエキシマ
レーザ４とシード光をＡｒＦエキシマレーザ４の導く光
学系が含まれる。

【００４１】シード光発振器３は、たとえばＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザの基本波を波長変換して１９３ｎｍの紫外光を
シード光として発生するレーザ発振器である。シード光
は、Ｎｄ添加の固体レーザを用いるため、十分に狭帯域
化されており、中心波長の安定性にも優れている。

【００４２】シード光発振器３から取り出された波長１
９３ｎｍのレーザ光（以下、シード光と呼ぶ。）Ｌ１
は、２枚のシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂとで構成さ
れたビーム幅拡大器５を通ることで、断面が上下方向に
引き延ばされたシード光Ｌ２となり、ミラー６ａ、６ｂ
で反射してシード光Ｌ３となり、透過性部材７に入射す
る。

【００４３】透過性部材７は、図１に示されたように、
階段状の形状をしており、ここに入射するシード光Ｌ３
は、透過性部材７の左側の面に垂直に入射する。一方、
透過性部材７においてシード光Ｌ４が出射する面は階段
状の面になっているため、その階段の各段の面に対して
も垂直に出射する。したがって出射するシード光Ｌ４は
屈折することはなく、シード光Ｌ３と平行である。ただ
し透過性部材７の内部を進む距離は、ビーム断面内の位
置で異なるため、出射したシード光Ｌ４の位相は、階段
の各段ごとに異なるようになる。したがってシード光Ｌ
４は、そのビーム断面内で位相にばらつきが生じ、可干
渉性が低くなる。特に本実施の形態では、図に示すＸ方
向に可干渉性が低くなる。

【００４４】厳密には、透過性部材７中での通過距離が
ビーム断面内で異なるだけでは位相差が生じる原因には
ならず、透過性部材７が配置されている空気の屈折率
と、透過性部材７の屈折率とが異なる場合に、位相差が
生じることになる。ただし現実には、透過性部材７とし
て通常の光学材を用いるならば、屈折率は１．４から
１．７であり、空気の１．０と大きく異なるため、位相
差が生じる。

【００４５】透過性部材７は波長１９３ｎｍの光に対し
て高い透過率を有し、前記屈折率の条件を満たすもので
あればよい。たとえばフッ化カルシウム（ＣａＦ）、フ
ッ化リチュウム（ＬｉＦ）等のイオン性結合が支配的な
結晶、合成石英ガラス、酸化アルミニウム結晶（サファ
イヤ）等を用いることができる。

【００４６】シード光Ｌ４は、ＡｒＦエキシマレーザ４
に注入され、ここでパワーが強められたレーザ光Ｌ５が
取り出される。レーザ光Ｌ５は露光機本体２に入射し、
露光に使われる。なお、レーザ光Ｌ５のパワーに関して
は、一般にシード光Ｌ４のパワーがある程度以上であれ
ば、シード光Ｌ４のパワーには寄らずに、一定のパワー
が得られる。

【００４７】以上のように本実施の形態の露光光源１で
は、露光光として取り出されるレーザ光Ｌ５の可干渉性
が低くなっているため、露光機本体２において露光に利
用される際に、スペックルノイズが小さくなる効果があ
る。

【００４８】また、透過性部材７における、特に階段状
の出射端面には反射防止膜を施すことが困難になるた
め、反射損失が生じて、シード光Ｌ４のパワーがシード
光Ｌ３よりも低くなることがある。ところが本発明で
は、透過性部材７を出射したシード光Ｌ４をＡｒＦエキ
シマレーザ４に通すため、パワーが増幅されることか
ら、露光機本体２で利用されるレーザ光Ｌ５としては十
分なパワーが得られる。

【００４９】また、パワーの小さいシード光Ｌ３に対し
て可干渉性を下げることによりパワーの大きなレーザ光
Ｌ５の可干渉性を低下させることが本実施の形態の露光
光源１の大きな特徴である。すなわち、可干渉性を低下
させる作用を行う透過性部材７は、パワーの小さいシー
ド光Ｌ３の段階で取り扱うため、透過性部材７がシード
光の照射により短期間で劣化することはない。これによ
り露光光源１の寿命を伸ばすことができる。

【００５０】なお、本実施の形態のように、シード光発
振器３から取り出されたシード光Ｌ１をビーム幅拡大器
５によって矩形断面のビームに拡げる理由としては、透
過性部材７に入射する際に、その階段状の部分の多数の
段にビームが通過させるためである。ただしそれだけで
はなく、シード光Ｌ４をＡｒＦエキシマレーザ４に注入
する際に、ＡｒＦエキシマレーザ４内の放電領域（ただ
し図示せず。）の断面形状を細長くできるからである。
これによってレーザ光のパルス繰り返し数を高くして
も、ＡｒＦエキシマレーザ４においてレーザ光の各パル
スを安定に放電できる。すなわちパルス繰り返し数を高
めるならば、放電領域を通過させるレーザガスの流速を
高める必要が生じるが、その場合に、放電領域の断面形
状が細長い程、その流速を高くせずに済むからである。

【００５１】次に、本実施の形態の露光光源におけるＡ
ｒＦエキシマレーザ４の共振器構成を図２及び図３を用
いて説明する。図２は、発明者が検討した比較例を示す
共振器構成の上面図であり、図３は本実施の形態の共振
器構成を示す斜視概念図である。

【００５２】図２に示す比較例の共振器構成は、一般的
に用いられる注入同期型のエキシマレーザの共振器であ
る。同図に示したように、シード光Ｌ８は、共振器を構
成する穴付凹面鏡８と凸面鏡９とで構成されており、そ
の間に放電管１０が配置される。放電管１０の両側には
ウインド１１ａ，１１ｂが取り付けられている。シード
光Ｌ８は穴付凹面鏡８から共振器中に注入され、放電管
１０を一回通過後、凸面鏡９に当たって反射し、再び放
電管１０内を通過してから穴付凹面鏡８に当たり、再度
放電管１０を通過して、凸面鏡９の周囲からレーザ光Ｌ
９として出射する。すなわちシード光Ｌ８は放電管１０
内を片道３回進むことで増幅される。

【００５３】一方、本実施の形態のＡｒＦエキシマレー
ザ４は露光光源として利用されるため、特に繰返し数が
１ｋＨｚ以上と高くなる。その結果、放電管内の放電領
域として、放電方向と直交するレーザガスの流れる方向
には狭い幅である方が有利になる。その理由としては、
放電電極間を通過するレーザガスは、パルス間隔の間に
放電領域から流れ去る必要があるため、繰り返し数が高
くなると、パルス間隔が短くなるからである。

【００５４】ところが図２に示したような比較例の注入
同期型エキシマレーザの共振器では、放電管内を往復す
る間に、シード光が広がっていき、直径の大きな円形ビ
ーム（レーザ光Ｌ９）になっていくことから、これを効
率よく増幅させるには、放電領域の断面形状における幅
を、少なくともレーザ光Ｌ９の直径以上にとる必要が生
じる。したがって高い繰返し数で動作させる困難性が高
くなる。

【００５５】そこで本実施の形態のＡｒＦエキシマレー
ザ４では、放電管（ただし図示せず。）を挟む共振器と
しては、図３に示したように、２枚の平面鏡１２ａ，１
２ｂが向かい合ったもので構成されている。これによっ
て、放電管中に注入されるシード光Ｌ４を、図３でＹ方
向に狭い矩形断面にしたままで、放電領域を片道３回通
過させることができるため、高い繰返し数で動作させる
ことが容易になる。

【００５６】なお以上のように、本発明で用いられるＡ
ｒＦエキシマレーザの共振器構成としては、図３に示し
たような２枚の平面鏡１２ａ，１２ｂの組み合わせ以外
にも、放電領域の幅が狭くなるような共振器であれば、
いかなる形態の共振器でも適用可能である。

【００５７】また、上記説明では、一対の平面鏡１２
ａ，１２ｂの組み合わせによる一往復の共振構成を示し
たが、さらに多数枚の平面鏡を組み合わせて多数往復さ
せるような共振構成を採ることも可能である。

【００５８】次に、本実施の形態に採用できる露光機本
体２の構成にを図４に示す。図４は、本実施の形態の半
導体製造装置に適用できるスキャン型露光機を示す斜視
図である。本実施の形態のスキャン型露光機は、照明系
４１、レチクルスキャンステージ４２、投影レンズ４
４、ウエハスキャンステージ４５を有し、レチクル４３
はレチクルスキャンステージ４２に保持され、ウエハ４
６はウエハスキャンステージ４５に保持される。露光光
源１で生成されたレーザ光Ｌ５は、照明系４１に入射さ
れ、ミラー４７で光軸を変えて光学系４８に入射され
る。光学系４８を出射したレーザ光は図示する照明エリ
アに照射され、レチクル４３を通過して、投影レンズ４
４を介しウエハ４６に照射される。このスキャン型露光
機は、図示するＹ方向にレチクル４３とウエハ４６が往
復移動をする。これによってＹ方向に関してはパルスの
重畳によって、スペックルノイズの低減化が図られる。
一方、Ｘ方向に関しては、図１に示したように、可干渉
性が低くなっている。したがってＸ方向とＹ方向の両方
向に関してスペックルノイズが低減される。

【００５９】（実施の形態２）図５は、実施の形態２で
用いられる透過性部材の他の例を示した斜視図である。
図５に示された透過性部材２０は、図１に示された透過
性部材７の機能をより発展させたものである。すなわち
図５に示されたように、２次元状に凹凸になっているた
め、ここを通過するレーザ光の断面内の位相を２次元的
にばらばらにすることが可能である。なお、透過性部材
３０を形成するには、互いに長さの異なる多数の細い角
柱状のフッ化カルシウム棒を束ねればよい。

【００６０】なお透過性部材２０のように、２次元状に
位相をばらばらにする場合、透過性部材２０をコンパク
トに構成することが比較的難しくなることから、ビーム
断面を拡げて透過性部材２０に入射させ、透過性部材２
０を出射後、ビーム断面積を元に縮小して、ＡｒＦエキ
シマレーザに入射させてもよい。

【００６１】また、特に透過性部材２０を用いた露光光
源を、実施の形態１に前述したようなスキャン型露光機
に用いるならば、スキャン方向（Ｙ方向）にも可干渉性
を低くできる。その結果、スペックルノイズをキャンセ
ルするために重ね合わせるパルス数を減らすことができ
るため、スキャン速度を高めることができ、露光機とし
てのスループットを高くできる。

【００６２】（実施の形態３）図６は、実施の形態３で
用いられる透過性部材の他の例を示した斜視図である。
図６に示された透過性部材３０は、図６に示されたよう
に、多数の細長い透光性の三角板が均等に張り付けられ
た円盤になっており、回転軸３１を中心に回転可能なも
のとなっている。すなわちこの三角板３０ａが張り付け
られた部分は、厚みが増えるため、それ以外の部分３０
ｂと比較して、入射するレーザ光Ｌ３の通過距離が異な
るようになっている。その結果、図６のように、透過性
部材３０から出射したレーザ光Ｌ４においては、ビーム
断面内で位相がばらばらになる。

【００６３】しかも、透過性部材３０では、図６の矢印
のように回転軸３１の周りに高速で回転するため、位相
が乱される場所が常に変化する。したがってレーザ光の
１パルスの間に位相を変化させることが可能となり、１
パルスでのスペックルノイズの抑制効果が大きい。

【００６４】（実施の形態４）図７は、実施の形態４の
シード光発生手法を示した概念図であり、図８は、実施
の形態４のシード光発生手段を示した構成図である。

【００６５】本実施の形態のシード光発生手法は、先
ず、第１のネオジウム添加固体レーザであるＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザにおける⁴Ｆ_3/2から⁴Ｉ_9/2の遷移に基づく
波長９４６ｎｍのレーザ光を、ＢＢＯ（正確にはβ−Ｂ
ａＢ₂Ｏ₄と示される結晶。）等を用いて波長４７３ｎ
ｍである第２高調波を発生させる。ただしＢＢＯの代わ
りに、ＬＢＯ（正確にはＬｉＢ₃Ｏ₅と示される結
晶。）、あるいはＣＬＢＯを用いることもできる。

【００６６】次に、波長４７３ｎｍである第２高調波
を、さらにＢＢＯ結晶に通すことで、波長４７３ｎｍの
第２高調波、すなわち波長２３６．５ｎｍである第４高
調波を発生させる。

【００６７】次に、第２のネオジウム添加固体レーザで
あるＮｄ：ＹＡＧレーザを用いる場合は、波長２３６．
５ｎｍである第４高調波と、Ｎｄ：ＹＡＧレーザにおけ
る⁴Ｆ_3/2から⁴Ｉ_11/2の遷移に基づく波長１０６４ｎ
ｍのレーザ光とを、ＣＬＢＯに通すことで、それらの和
周波数を発生させる。これが波長１９３．５ｎｍとなる
ため、ＡｒＦエキシマレーザへのシード光として利用で
きる。

【００６８】以上のように、本実施の形態の露光光源で
は、波長変換を３回でシード光を発生しているのが特徴
であり、従来技術で説明した場合と比較して波長変換の
回数が２回少なく、その結果、高出力化を容易にでき
る。すなわち、波長変換を繰り返すに従い、出力光のエ
ネルギは低下するが、本実施の形態では波長変換回数が
少ないため、出力光の減衰が少なく、高出力化を図れ
る。

【００６９】しかも本実施の形態ではＯＰＯを利用しな
いことも特徴である。ＯＰＯを使用しないため、ＳＦＭ
の効率が高く、高出力なシード光が得られやすく、さら
に波長が変動することもない。

【００７０】なお、図７では、第２のネオジウム添加固
体レーザとしてＮｄ：ＹＡＧレーザが用いられている
が、Ｎｄ：ＧＳＧＧレーザを用いてもよい。その場合、
⁴Ｆ_3/ ₂から⁴Ｉ_11/2の遷移によって波長１０６１ｎｍ
のレーザ光が発振することから、これと波長２３６．５
ｎｍとのＳＦＭによって波長１９３．４ｎｍの紫外光が
発生する。これもＡｒＦエキシマレーザへのシード光と
して利用できる。

【００７１】また、ネオジウム添加固体レーザとしてＮ
ｄ：ＬＭＡ（組成式はＬａＭｇＡｌ₁₁Ｏで示される。）
レーザを用いると、⁴Ｆ_3/2から⁴Ｉ_11/2の遷移によっ
て波長１０５３ｎｍでレーザ発振するため、これとのＳ
ＦＭによって波長１９３．１ｎｍの紫外光が発生し、こ
れもＡｒＦエキシマレーザへのシード光として利用でき
る。

【００７２】さらに、Ｎｄ：ＣａＷＯ₄レーザも⁴Ｆ
_3/2から⁴Ｉ_11/2の遷移によって波長１０６５ｎｍ、あ
るいは１０５８ｎｍでレーザ発振するため、これとのＳ
ＦＭによって波長１９３ｎｍ付近の紫外光が発生し、こ
れをシード光として利用できる。

【００７３】このように、第２のネオジウム添加固体レ
ーザには種々のものがあり、それらによって波長１．０
μｍ帯の発振波長が微妙に異なることから、最終的にＳ
ＦＭで得る紫外光の波長を微調整することができる。し
たがってＡｒＦエキシマレーザにおいて特に高い効率が
得られる波長を選ぶことができる。

【００７４】次に本実施の形態の波長変換による光源の
構成の具体例を、図８を用いて説明する。本実施の形態
のシード光発生手段は、実施の形態１の露光光源１のシ
ード光発振器３に適用できる。以下実施の形態１のシー
ド光発振器３に適用した場合を説明する。

【００７５】シード光発振器３では、ネオジウム添加固
体レーザとしてＮｄ：ＹＡＧレーザ１０１が用いられて
いる。すなわちＮｄ：ＹＡＧ結晶１０２の両側に配置さ
れた全反射鏡１０３と出力鏡１０４とで共振器が構成さ
れている。ここではＮｄ：ＹＡＧ結晶１０２の励起は半
導体レーザ（ただし図示せず。）で行われている。これ
によってＮｄ：ＹＡＧレーザ１０１からレーザ光Ｌ１０
が取り出される。ただしＮｄ：ＹＡＧレーザ１０１で
は、共振器中にＱスイッチ１０５が配置されており、こ
れによって、レーザ光Ｌ１０は、１ｋＨｚの繰り返し動
作になっている。

【００７６】なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１０１では、特
に０．９μｍ帯の９４６ｎｍで強くレーザ発振できるよ
うに、全反射鏡１０３においては、波長９４６ｎｍでほ
ぼ１００％の反射率を有するようになっており、また、
出力鏡１０４においては波長９４６ｎｍにおいて９０％
以上の反射率を有するようになっている。さらにまた、
Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１０２がマイナス３０度に冷却されて
おり、これによって波長９４６ｎｍでのゲインが高くな
るようになっている。なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザから波
長９４６ｎｍのレーザ光を発振させることに関しては、
例えば、Applied Physics Letters, Volume 15, Number
4, pp.111-112, 1969に記載されている。

【００７７】ただし、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１０１から取
り出されるレーザ光Ｌ１０には、波長９４６ｎｍの他
に、通常の波長１０６４ｎｍのレーザ光も混じってい
る。そこでレーザ光Ｌ１０は、先ずダイクロイックミラ
ー１０６ａに当たり、波長９４６ｎｍのレーザ光は反射
してレーザ光Ｌ１１のように進み、波長１０６４ｎｍの
レーザ光は透過してレーザ光Ｌ１２のように進む。

【００７８】波長９４６ｎｍのレーザ光Ｌ１１は、レン
ズ１０８ａを通って非線形光学結晶１０９ａに集光す
る。これによってその第２高調波である波長４７３ｎｍ
のレーザ光Ｌ１３が発生する。なお非線形光学結晶１０
９ａとしては例えばＬＢＯ、ＢＢＯ、あるいはＣＬＢＯ
が適する。

【００７９】ただしレーザ光Ｌ１３には未変換の波長９
４６ｎｍのレーザ光（以下、残留基本波と呼ぶ。）も含
まれている。そこでレーザ光Ｌ１３は、レンズ１０８ｂ
を通って平行ビームに戻り、ダイクロイックミラー１０
６ｂに当る。残留基本波はここで反射してレーザ光Ｌ１
４のように進み、吸収板１１０で止められる。

【００８０】ダイクロイックミラー１０６ｂを透過した
波長４７３ｎｍのレーザ光Ｌ１３は、レンズ１０８ｃを
通って非線形光学結晶１０９ｂに集光する。これによっ
てその第２高調波である波長２３６．５ｎｍのレーザ光
Ｌ１５が発生する。なお非線形光学結晶１０９ｂとして
はＢＢＯが適する。レーザ光Ｌ１５はレンズ１０８ｄを
通って平行ビームに戻り、ダイクロイックミラー１０６
ｃに入射する。

【００８１】一方、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１０１から取り
出された波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ１２は、ミラー
１０７ａ、１０７ｂで反射して、ダイクロイックミラー
１０６ｃに入射する。

【００８２】ダイクロイックミラー１０６ｃは、波長２
３６．５ｎｍの紫外光において９９％以上の高い透過率
を有し、また波長１０６４ｎｍの赤外光においては９９
％以上の高い反射率を有する特性になっている。その結
果、ダイクロイックミラー１０６ｃにおいて、波長２３
６．５ｎｍのレーザ光Ｌ１５と波長１０６４ｎｍのレー
ザ光Ｌ１２とが合成され、レーザ光Ｌ１６のように進
む。

【００８３】レーザ光Ｌ１６は、レンズ１０８ｅを通っ
て非線形光学結晶１０９ｃに集光する。ここでは波長２
３６．５ｎｍのレーザ光と波長１０６４ｎｍのレーザ光
とのＳＦＭが行われる。これによって波長１９３．５ｎ
ｍのレーザ光Ｌ１７が発生する。非線形光学結晶１０９
ｃとしてはＣＬＢＯが適する。レーザ光Ｌ１７はレンズ
１０８ｆを通って平行ビームに戻る。このレーザ光Ｌ１
７がシード光として利用される。

【００８４】なお、本実施の形態では、前述したよう
に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１０１が１ｋＨｚの繰り返し動
作を行っているため、レーザ光Ｌ１７は１ｋＨｚで動作
する。これは図１に示されたＡｒＦエキシマレーザ４の
繰り返し数と同じであり、同期するようになっている。

【００８５】以上のように本実施の形態のシード光発振
器３では、３個の非線形光学結晶による３回の波長変換
で波長１９３ｎｍの紫外光を発生できる特徴があり、こ
れによってシード光の高出力化が容易になるだけでな
く、ダメージ等で非線形光学結晶を交換する頻度を減ら
すことができるため、ランニングコストを低減できる。

【００８６】また、特に本実施の形態では、波長０．９
μｍ帯のレーザ光を発振させるネオジウム添加固体レー
ザと、波長１．０μｍ帯のレーザ光を発振させるネオジ
ウム添加固体レーザに、同一のＮｄ：ＹＡＧレーザ１０
１を用いていることも特徴であり、これによって２本の
レーザ光を同時に発振させることが容易である。これに
対して、第１と第２のネオジウム添加固体レーザをが異
なる場合は、それらの同期をとる必要がある。

【００８７】なお、波長１．０μｍ帯のレーザ光を発振
させるネオジウム添加固体レーザに他の発振器を用いる
ことができること、このような他の発振器により１．０
μｍ帯の波長を微調整して出力波長を調整できること
は、前記した通りである。

【００８８】（実施の形態５）図９は、実施の形態５の
露光光源で用いられるシード光発振器を示す構成図であ
る。本実施の形態のシード光発振器は、多モードのシー
ド光を発生する多モードシード光発振器２００である。

【００８９】多モードシード光発振器２００では、実施
の形態４の図８に示したシード光発振器３と同様の発振
器が４台用いられており、図９では、それぞれをシード
光発振器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄで示
される。シード光発振器２０１ａ，２０１ｂ，２０１
ｃ，２０１ｄから取り出された波長１９３ｎｍのシード
光Ｌ８１ａ，Ｌ８１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄは、それぞ
れ三角ミラー２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ
に入射する。これらを出射したシード光Ｌ８１ａ，Ｌ８
１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄは、図でＬ８１ａ’，Ｌ８１
ｂ’，Ｌ８１ｃ’，Ｌ８１ｄ’のようにほぼ密着するよ
うになるため、あたかも１本のビームになり、これがＡ
ｒＦ増幅器に注入される。

【００９０】本実施の形態では、シード光Ｌ８２が、互
いに位相がばらばらの４本のシード光から成るため、こ
れらが合成されたシード光は、可干渉性が低くなる。し
たがってＡｒＦエキシマレーザに通過させると可干渉性
が低いレーザ光が取り出される。

【００９１】また、図９に示した４本のシード光Ｌ８１
ａ，Ｌ８１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄを三角ミラー２０２
ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄで１本化する際に、
各シード光Ｌ８１ａ，Ｌ８１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄに
多少損失が生じる。すなわち１本化されたシード光Ｌ８
２はパワーが多少低下するが、これがそのまま露光に使
われることはなく、ＡｒＦエキシマレーザに注入される
ため、露光光のパワーが低くなることはない。すなわ
ち、図１１に示すように、注入同期型のＡｒＦエキシマ
レーザでは、シード光のパワーがある程度以上あれば、
ＡｒＦエキシマレーザから得られるレーザ出力はほとん
ど変わらない特性があるからである。

【００９２】しかも４本のビームが当たる三角ミラー２
０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄには、低パワー
のシード光Ｌ８１ａ，Ｌ８１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄが
当たることから、これらの三角ミラー２０２ａ，２０２
ｂ，２０２ｃ，２０２ｄでは、劣化しにくいことも本発
明の特徴である。

【００９３】なお、この場合、実施の形態１〜３の透光
性部材は必要でないが、さらに可干渉性を低減するため
に透光性部材を通過させてもよい。

【００９４】（実施の形態６）図１０は、本発明の一実
施の形態である半導体装置の製造方法を工程順に示した
断面図である。

【００９５】本実施の形態の製造方法は、実施の形態１
〜５の露光光源を用いて行う。以下、実施の形態１の図
１に示した露光機２（たとえば図８に示す露光機）を用
いて半導体装置を製造する場合について説明する。

【００９６】図１０では、フォトリソグラフィによる加
工を施す工程の一例として、シリコン基板１００１の表
面に堆積（デポジション）された二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ₂）の膜１００２に微少な穴（コンタクトホール）を
空ける場合を例示している。

【００９７】フォトリソグラフィ加工では、先ず始めに
（１）に示したように、シリコン基板１００１の上に堆
積されたＳｉＯ₂膜１００２にレジスト１００３が塗布
される。次に（２）に示したように露光光（多数の矢印
で示したもの）を基板１００１の表面のレジスト１００
３に照射することによって露光処理が行われる。すなわ
ちレチクルを経由することによって光軸に垂直な平面内
における照射分布が所定のパターンとなった露光光がレ
ジスト１００３に照射される。ここでは直径ΔＷの穴に
相当する領域には露光光は照射されない。

【００９８】なお本実施の形態では、レジスト１００３
はネガレジストと呼ばれるものであり、露光後に現像す
ると、（３）に示したように露光光が照射されなかった
直径ΔＷの穴のところのみが現像液に溶けて除去され、
開口１００３ａが形成される。

【００９９】そこで（４）に示したように、エッチング
を施すとレジスト１００３の開口１００３ａから露出し
た薄膜１００２がエッチングにより除去される。

【０１００】最後に（５）に示したようにアッシングな
どによりレジスト１００３を除去することで、直径ΔＷ
のコンタクトホール１００２ａを有するＳｉＯ₂膜１０
０２が基板１００１上に残ることになる。

【０１０１】本実施の形態では、露光光の波長が１９３
ｎｍとなっているため、通常の露光によっても、最小約
０．１９μｍの直径の穴（コンタクトホールなど）や、
幅０．１９μｍの線の加工を施すことができる。さらに
本実施の形態の露光装置では照度を低下させずに、輪帯
照明を構成できるため、露光波長の約６０％の波長０．
１２μｍの直径の穴や線を高いスループットで加工する
ことができる。

【０１０２】なお、本実施の形態ではコンタクトホール
を形成する場合について説明したが、ＳｉＯ₂膜１００
２を多結晶シリコン膜に置き換え、ＭＩＳＦＥＴのゲー
ト電極をパターニングする場合にも適用できることは勿
論である。この場合、ゲート電極の線幅およびスペース
を前記寸法に匹敵する微細寸法で加工できる。また、Ｓ
ｉＯ₂膜１００２を金属膜に置き換え、ＤＲＡＭ（Dyna
mic Random Access Memory）の蓄積容量素子（下部電
極）のパターニングにも適用できる。その他、微細なパ
ターニングが要求される部材の加工に適用できることは
言うまでもない。

【０１０３】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。

【０１０４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。

【０１０５】すなわち、本発明の半導体製造装置では、
上記露光光源を用い、上記露光光源が以上に述べた構成
になっているため、露光光の位相がビーム断面内でばら
ばらになっている。このことから、１パルスでもスペッ
クルノイズが小さくなる。これによって特にスキャン型
露光機に適用した場合、最小パルス数を減らすことがで
きるため、スループットが高くなる。

【０１０６】また、本発明の半導体製造装置では、波長
変換による光源を用い、この光源では波長変換回数が３
回で済む。さらにＯＰＯを利用しないことから、高出力
なシード光を発生できる。また、波長の安定化を図るこ
とができる。また、露光光源として注入同期を構成する
ならば、ＡｒＦエキシマレーザから得られる出力を十分
高めることができる。

【０１０７】また、波長変換による光源の高出力化が容
易になるため、シード光として利用するだけでなく、そ
のまま露光光源として用いることもできるようになり、
その場合はＡｒＦエキシマレーザが不要になることか
ら、ガス交換が不要になるなどの効果もある。

【０１０８】しかも、システムの信頼性も向上する。す
なわち波長変換の回数が多いと、結晶をダメージなどに
よって交換するために装置を停止させる頻度が高くなる
が、本発明では波長変換の回数が少なく、光学部品の交
換頻度を下げて稼働率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の露光機の一例を示す構
成図である。

【図２】本発明の発明者が検討した比較例を示す共振器
構成の上面図である。

【図３】本発明の実施の形態１の共振器構成を示す斜視
概念図である。

【図４】本発明の実施の形態１のスキャン型露光機を示
す斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態２で用いられる透過性部材
の他の例を示した斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態３で用いられる透過性部材
の他の例を示した斜視図である。

【図７】本発明の実施の形態４のシード光発生手法を示
した概念図である。

【図８】本発明の実施の形態４のシード光発生手段を示
した構成図である。

【図９】本発明の実施の形態５の露光光源で用いられる
シード光発振器を示す構成図である。

【図１０】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法を工程順に示した断面図である。

【図１１】シード光パワーによるＡｒＦエキシマレーザ
出力の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１露光光源２露光機本体３シード光発振器４ＡｒＦエキシマレーザ５ビーム幅拡大器６ａ、６ｂミラー７、２０、３０透過性部材８穴付凹面鏡９凸面鏡１０放電管１１ａ，１１ｂウインド１２ａ，１２ｂ平面鏡３０ａ三角板３０ｂ三角板以外の部分３１回転軸４１照明系４２レチクルスキャンステージ４３レチクル４４投影レンズ４５ウエハスキャンステージ４６ウエハ４７ミラー４８光学系１０１Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１０２Ｎｄ：ＹＡＧ結晶１０３全反射鏡１０４出力鏡１０５Ｑスイッチ１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃダイクロイックミラー１０７ａ，１０７ｂミラー１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅ，
１０８ｆレンズ１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ非線形光学結晶１１０吸収板２００多モードシード光発振器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄシード光発
振器Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ８シード光Ｌ５、Ｌ９波長１９３ｎｍのレーザ光Ｌ１０波長１０６４ｎｍと９４６ｎｍとが含まれたレ
ーザ光Ｌ１１波長９４６ｎｍのレーザ光Ｌ１２，Ｌ１２波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ１３波長４７３ｎｍのレーザ光（残留基本波を含
む）Ｌ１３’ 波長４７３ｎｍのレーザ光Ｌ１４波長９４６ｎｍのレーザ光（残留基本波）Ｌ１５，Ｌ１５’ 波長２３６．５ｎｍのレーザ光Ｌ１６波長２３６．５ｎｍと１０６４ｎｍとが合成さ
れたレーザ光Ｌ１７，Ｌ１７’ 波長１９３．５ｎｍのレーザ光（シ
ード光）Ｌ８１ａ，Ｌ８１ｂ，Ｌ８１ｃ，Ｌ８１ｄ，Ｌ８１
ａ’，Ｌ８１ｂ’，Ｌ８１ｃ’，Ｌ８１ｄ’，Ｌ８２
シード光１００１基板１００２ＳｉＯ₂膜１００２ａコンタクトホール１００３レジスト１００３ａ開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長変換を用いたレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段で生じた光をシード光とする注入
同期型のＡｒＦエキシマレーザとを有する半導体製造装
置であって、前記レーザ光発生手段と前記ＡｒＦエキシマレーザとの
間の光路に透光性部材が配置され、前記透光性部材内の前記シード光は、そのビーム面内に
おいて通過距離が相違することを特徴とする半導体製造
装置。
【請求項２】波長変換を用いたレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段で生じた光をシード光とする注入
同期型のＡｒＦエキシマレーザとを有する半導体製造装
置であって、前記レーザ光発生手段と前記ＡｒＦエキシマレーザとの
間の光路に透光性部材が配置され、前記シード光の前記透光性部材出射端面における位相
が、前記シード光のビーム面内において相違することを
特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体製造装置
であって、前記透光性部材は、前記光路方向における寸法が相違す
る複数の透光性部材片が１次元または２次元に配列され
たものであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】請求項１または２記載の半導体製造装置
であって、前記透光性部材は、前記光路方向における寸法が相違す
る透光性部材片が円周状に配置されたものであり、前記
透光性部材が前記円周の中心を軸として回転可能なもの
であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】波長変換を用いたレーザ光発生手段と、
前記レーザ光発生手段で生じた光をシード光とする注入
同期型のＡｒＦエキシマレーザとを有する半導体製造装
置であって、前記シード光が複数のビームからなることを特徴とする
半導体製造装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れか一項に記載の半導
体製造装置であって、前記シード光が矩形断面形状を有し、前記ＡｒＦエキシ
マレーザの共振器が複数枚の平面鏡で構成されることを
特徴とする半導体製造装置。
【請求項７】レーザ光発生手段と、前記レーザ光発生
手段で生じた光をシード光とする注入同期型のＡｒＦエ
キシマレーザとを有する半導体製造装置であって、前記レーザ光発生手段は、第１および第２のネオジウム
添加固体レーザを有し、前記シード光は、前記第１のネ
オジウム添加固体レーザの０．９μｍ帯基本波の第４高
調波と、前記第２のネオジウム添加固体レーザの１．０
μｍ帯基本波との和周波であることを特徴とする半導体
製造装置。
【請求項８】請求項７記載の半導体製造装置であっ
て、前記第１のネオジウム添加固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザであり、前記第２のネオジウム添加固体レーザ
は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＧＳＧＧレーザ、Ｎ
ｄ：ＬＭＡレーザまたはＮｄ：ＣａＷＯ₄レーザから選
択された何れかのレーザであることを特徴とする半導体
製造装置。
【請求項９】０．１９μｍ帯に感度を有するフォトレ
ジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜を、
波長変換を用いて生成したレーザ光をシード光とする注
入同期型のＡｒＦエキシマレーザ光で露光する工程とを
有する半導体装置の製造方法であって、前記シード光が前記ＡｒＦエキシマレーザに注入される
際には、そのビーム断面において位相が相違する第１の
構成、前記シード光が第１のネオジウム添加固体レーザの０．
９μｍ帯基本波の第４高調波と、第２のネオジウム添加
固体レーザの１．０μｍ帯基本波との和周波である第２
の構成、の何れかの構成であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。