(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発せられる光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、
前記微小間隙が形成された前記導波管壁には、マイクロ波が共振可能な領域を有する空隙構造が形成されていることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
前記空隙構造は、前記微小間隙の端部近傍においては前記端部からλｇ／４（λｇは前記マイクロ波の管内波長）の距離の範囲まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記空隙構造は、前記微小間隙の端部近傍においては前記端部からλｇ／２（λｇは前記マイクロ波の管内波長）の距離の範囲まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記空隙構造は、前記微小間隙の中央部においてはλｇ／２（λｇは前記マイクロ波の管内波長）以下の距離の範囲で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
照明光を発する光源である請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ発振装置と、
所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第１光学系と、
前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第２光学系とを備え、
前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
被照射面に感光材料を塗布する工程と、
請求項５に記載の露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、
前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記被照射面をウェハ面とし、当該ウェハ面に半導体素子を形成することを特徴とする請求項６に記載のデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介して電磁波をレーザ管内に導入することにより、レーザ光を発生させるレーザ発振装置に関し、特にレーザガス励起用の電磁波としてマイクロ波を用いたレーザ発振装置、これを備えた露光装置及びデバイスの製造方法に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近時では、紫外領域で発振する唯一の高出力レーザとして、いわゆるエキシマレーザが注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業等において、具体的には金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に応用が期待されている。
【０００３】
エキシマレーザ発振装置の機能原理について説明する。先ず、マニホルド内に充填されたＡｒ，Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ2 等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。このとき、励起されたＦ原子は基底状態の不活性Ｋｒ，Ａｒ原子と結合して励起状態でのみ存在する分子であるＫｒＦ* ，ＡｒＦ* を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であり、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移あるいは自然発光というが、この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相の揃った光として増幅し、レーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エキシマレーザ発光の際には、上記の如くレーザガスの励起源としては主にマイクロ波が用いられる。マイクロ波とは、発振周波数が数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの電磁波である。この場合、導波管から導波管壁に形成された間隙（スロット）を介してマイクロ波をレーザ管内に導入し、これによりレーザ管内のレーザガスをプラズマ状態に励起する。
【０００５】
しかしながら、導波管壁に形成されたスロットからの電磁波の放射特性を、スロット上の全領域において均一にすることは困難であり、通常、スロット長軸方向に正弦状もしくはそれに類似した分布となる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、スロット長軸方向の中央部における電界強度分布が最も大きく、スロット長軸方向の端部における電界強度分布が最も小さくなってしまう。
【０００６】
更に、マイクロ波の電界強度分布に対して、励起されるプラズマはスロット長軸方向の中心に集まるという性質があり、スロット長軸方向の電界強度の不均一分布が助長されてしまう。このことは、スロットの長手方向において励起されるプラズマを均一にすることのできない大きな要因となる。
【０００７】
この現象は、スロットの長手方向における中央の位置で励起源である電磁波の強度が最も強いためプラズマが中央の位置で励起され易いという性質、励起したプラズマが表面積が最小となる球状に集まり易いという性質に起因するものである。これによって、中央位置で励起したプラズマによって、スロット中央に空間のインピーダンスの低い領域が形成され、その部位で優先的にエネルギーが消費されると共に、プラズマがシールドとして働き、マイクロ波が放出される長さに設計されていたスロット長がマイクロ波にとって半分の長さとなり、マイクロ波がスロット外部に放出されなくなる。これら２つの要因によりプラズマはスロットの中央のみで形成され易く、スロット上で均一なプラズマを励起させることは極めて困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、スロットアレイ構造を採用するも、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なマイクロ波の放射を実現し、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置や、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のレーザ発振装置は、導波管から導波管壁に形成された複数の微小間隙を介してマイクロ波をレーザ管内に導入することにより前記レーザ管内のレーザガスを励起し、前記レーザガスから発せられる光を共振させてレーザ光を発生させるレーザ発振装置であって、前記微小間隙が形成された前記導波管壁には、マイクロ波が共振可能な領域を有する空隙構造が形成されている。
【００１０】
本発明の露光装置は、照明光を発する光源である前記レーザ発振装置と、所定パターンの形成されたレチクルに前記レーザ発振装置からの照明光を照射する第１光学系と、前記レチクルを介した照明光を被照射面に照射する第２光学系とを備え、前記被照射面に前記レチクルの所定パターンを投影し露光を行う。
【００１１】
本発明のデバイスの製造方法は、被照射面に感光材料を塗布する工程と、前記露光装置を用いて、前記感光材料が塗布された前記被照射面に所定パターンの露光を行う工程と、前記所定パターンの露光が行われた前記感光材料を現像する工程とを備える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（第１の参考実施形態）
先ず、第１の参考実施形態について説明する。本参考実施形態では、いわゆるエキシマレーザ光を発するエキシマレーザ発振装置を例示する。図１は、第１の参考実施形態のエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【００２５】
このエキシマレーザ発振装置は、図１に示すように、エキシマレーザガスの励起による発光を共振させてレーザ光を発するレーザ管２と、レーザ管２内のエキシマレーザガスを励起してプラズマ状態とするための導波管１と、導波管１を冷却するために、冷却水導入出口９を有する冷却容器７とを備えて構成されている。
【００２６】
エキシマレーザ光を発生させる際の原料となるエキシマレーザガスは、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガス、又は前記１種以上の不活性ガスとＦ2 ガスとの混合気体である。これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を選択し組み合わせればよい。例えば、２４８ｎｍの波長のレーザ光を発生させたい場合には、Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ2 とし、１９３ｎｍの波長の場合にはＡｒ／Ｎｅ／Ｆ2 、１５７ｎｍの波長の場合にはＮｅ／Ｆ2 とすればよい。
【００２７】
レーザ管２は、エキシマレーザガスの管内への導入部となるレーザガス導入出口８と、各端部にそれぞれ反射構造体５，６が設けられ、これら反射構造体５，６によりプラズマ放電による光の位相が揃えられてレーザ光が発生する。
【００２８】
導波管１は、マイクロ波をガス供給路構造１１内のレーザガスへ供給するための手段であり、図１中上面部に細長い複数のスロット１０が形成されている。導波管１の上部より数百ＭＨｚ〜数十ＧＨｚの周波数のマイクロ波が導入されると、このマイクロ波が導波管１内を伝播しながら、スロット１０から導波管１の外部へ放出される。放出されたマイクロ波は、レーザ管２内へ導入される。そして、導入されたマイクロ波によりレーザ管２内のエキシマレーザガスが励起され、共振してエキシマレーザ光が発生することになる。
【００２９】
導波管１の具体的な様子を図２に示す。ここで、図２（ａ）は導波管１の模式的な斜視図、図２（ｂ）はその平面図である。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、各スロット１０はその長手方向が導波管１の長手方向と一致するように一列に配置されている。スロット１０は、導波管１の長手方向に沿って配置されており、各々が導波管１の長手方向に延在する形状とされている。ここで、第１の参考実施形態においては、導波管１の短端面から放出されるマイクロ波を放出するスロット１０に本発明を適用した例を示す。
【００３１】
図６（ａ）は、Ｅ面におけるマイクロ波により、導波管１の壁内表面に生じる電流を示す模式図である。導波管１の壁内表面においてスロット１０と垂直方向の電流を生じさせる。ここで図６（ｃ）は、導波管１におけるＥ面及びＨ面を示す模式図である。Ｅ面とは、導波管１の短端面をいい、Ｈ面とは、導波管１の長端面をいう。
【００３２】
図３（ａ）は、任意の１つのスロット１０の形状を示す概略平面図である。このように、スロット１０は長手方向の端部に向かうにつれて幅広の形状とされている。
【００３３】
そして、図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すスロット１０の長手方向に沿った位置と、スロット１０の開口率の関係を示す模式図である。図３（ａ）、図３（ｃ）に示すように、開口率はスロット１０の端部に向かうにつれて大きくなる。
【００３４】
そして、図３（ｄ）は、図３（ａ）に示すスロット１０によってマイクロ波を放射した場合の放射エネルギーの強度を示した模式図である。このように、端部において開口率が大きく形成されたスロット１０を用いることによって、特にスロット１０端部における放射エネルギーを大きくすることができる。すなわち、図６（ａ）に示すようなスロット１０を横切る電流密度に対してスロット１０の幅を変化させることによって、放出されるマイクロ波の放射エネルギーをスロット１０の長手方向の各部位において制御することが可能となる。そして、図３（ｄ）に示すように均一化された放射を実現することが可能となる。
【００３５】
なお、実際の発光におけるマイクロ波の分布はプラズマとの干渉等があり、測定や解析が極めて困難である。従って、図３（ｄ）においてはプラズマが励起されていない状態でのスリットからの均一性を評価することで、均一性を評価している。
【００３６】
このような、中心部に対して対称形状のスロット１０は、電流の密度分布がスロット１０の短軸方向に対称となる、Ｅ面に放出されるマイクロ波に用いて好適である。
【００３７】
このように、スロット１０の長手方向の各部位における幅を異なるようにし、長手方向の端部における幅を中央部に比して大きくしたことによって、特に、スロット１０の端部においてマイクロ波の放射を強くすることができる。これにより、図３（ｂ）に示すような均一なマイクロ波の放出が可能となる。
【００３８】
図４（ａ）は、スロット１０の形状の他の例を示す概略平面図である。図４（ａ）に示すスロット１０は、長手方向の端部を局所的に円形に広げたダンベル形状とされている。
【００３９】
そして、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すスロット１０の長手方向に沿った位置と、スロット１０の開口率の関係を示す模式図である。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、開口率はスロット１０の端部において大きくなる。
【００４０】
そして、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すスロット１０によってマイクロ波を放射した場合の放射エネルギーの強度を示した模式図である。このように、端部において開口率が大きく形成されたスロット１０を用いることによって、円形部１０ａにおいてマイクロ波の放出を高め、特にスロット１０端部における放射エネルギーを大きくすることができる。すなわち、図６（ａ）に示すようなスロット１０を横切る電流密度に対してスロット１０の幅を変化させることによって、放出されるマイクロ波の強度をスロット１０の長手方向の各部位において制御することが可能となり、図４（ｃ）に示すように均一化された放射を実現することが可能となる。
【００４１】
また、スロット１０端に半径ｒの円を付加することにより、半径ｒを大きくすることによって、スロット１０の長さを等価的に長くすることが可能である。これにより、実質的にλｇ／４の長さのスロット長としなくてもＱをより小さくすることができる。また、スロット１０の端部が円形であることから、スロット１０を形成する際の機械加工を容易且つ精密に行うことが可能である。
【００４２】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示すスロット１０の形状をより滑らかに曲線でつなげた形状のスロット１０を示している。
【００４３】
そして、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すスロット１０の長手方向に沿った位置と、スロット１０の開口率の関係を示す模式図である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、開口率はスロット１０の端部に近接する程増大する。
【００４４】
そして、図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すスロット１０によってマイクロ波を放射した場合の放射エネルギーの強度を示した模式図である。このように、端部において開口率が大きく形成されたスロット１０を用いることによって、円形部１０ａにおいてマイクロ波の放出を高め、特にスロット１０端部における放射エネルギーを大きくすることができる。すなわち、図６（ａ）に示すようなスロット１０を横切る電流密度に対してスロット１０の幅を変化させることによって、放出されるマイクロ波の強度をスロット１０の長手方向の各部位において制御することが可能となる。そして、図５（ｃ）に示すように均一化された放射を実現することが可能となる。
【００４５】
また、図５（ａ）に示すスロット１０は、図４（ａ）に示すスロット１０と同様に端部を円弧状としているため、スロット１０の長さを等価的に長くすることが可能であり、また、機械加工を容易且つ精密に行うことが可能である。
【００４６】
図３、図４及び図５に示すスロット１０の形状では、放射されるマイクロ波の均一性は、図４に示すスロット１０、図３に示すスロット１０、図５に示すスロット１０の順に良好となる。また、マイクロ波の最大強度も、図４に示すスロット１０、図３に示すスロット１０、図５に示すスロット１０の順に大きくなる。しかし、この傾向は、実際にはスロット１０のサイズと励起源である導波路とのサイズの関係や、曲線形状などにより変化する。なお、上述した開口率分布は、なるべく広い範囲での均一性を重視して設定したが、仮に端部を強励起し中央部の強度を弱めたい場合は、より中央部での開口率を下げることで対応できることは言うまでもない。
【００４７】
図１０は、スロット１０の長手方向の中央部の幅を端部の幅よりも広くしたスロット１０の例を示す。導波管１内においては導波管１の長手方向と垂直となる方向にも均一でない電界が分布しており、この電界を考慮した場合等においては、図１０に示す形状のスロット１０によっても、スロット１０から放出されるマイクロ波の強度を均一化することができる。
【００４８】
以上説明したように、本発明の第１の参考実施形態によれば、スロット１０の長手方向における各部位の幅を異ならせ、スロット１０の端部における開口を大きくすることによって、スロット１０の端部から放射されるマイクロ波の強度を高めることが可能となる。これによって、スロット１０上の全領域において、マイクロ波の均一化な放射を行うことが可能となる。
【００４９】
（第２の参考実施形態）
次に、本発明の第２の参考実施形態について説明する。第２の参考実施形態においては、導波管１の長端面からマイクロ波を放出するスロットに本発明を適用した例を示す。なお、第２の参考実施形態におけるエキシマレーザ発振装置の全体構成は、第１の参考実施形態のものと同一であるため説明を省略する。また、第２の参考実施形態を説明する図面において、第１の参考実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の符号を記して説明を省略する。
【００５０】
図６（ｂ）は、Ｈ面におけるマイクロ波により導波管壁に生じる電流の向きを示す模式図である。このように、Ｈ面における管壁内表面を流れる電流は導波管１の長手方向に対して垂直方向の幅の中心に位置する節から、λｇ／２だけ離れた位置における節に向かって流れる。
【００５１】
このため、導波管１の長手方向と垂直方向の幅の中心線（一点鎖線Ｃ）からｄだけ離間させた位置にスロット１０をλｇ／２ピッチで交互に設けることで全てのスロット１０からの放射が同位相となる。
【００５２】
図７は、Ｈ面に放出されるマイクロ波に用いて好適なスロット１０の形状を示している。図６（ｂ）で説明したように、マイクロ波により生じる電流は節から放射状に放出されるため、電流の向きに対してスロット１０が延在する方向を垂直となるようにする。すなわち、図７（ａ）に示す形状のスロット１０を、図７（ｂ）に示す位置に配置することによってスロット１０が延在する方向と電流の向きを垂直とすることができ、スロット１０から効率良くマイクロ波を放出することができる。
【００５３】
図８は、Ｈ面に使用するスロット１０の形状の他の例を示す平面図である。図８（ａ）に示すスロット１０は、端部における開口幅が広げられているため、図７（ｂ）に示す位置に配置することによって、スロット１０端におけるマイクロ波の放射強度を高めることができ、スロット１０上に放射されるマイクロ波の強度を均一化することができる。
【００５４】
また、図８（ｂ）に示すスロット１０は、端部よりも中央部における開口幅を広げた態様を示している。
【００５５】
図９に示すスロット１０は、第１の参考実施形態の図４、図５において説明したスロット１０と同様に、スロット１０端に半径ｒの円を形成した例を示している。この形状により、第１の参考実施形態と同様に、円形部１０ａにおいてマイクロ波の放出を高めることができ、スロット１０上に放射されるマイクロ波を均一化することができる。
【００５６】
また、スロット１０端に半径ｒの円を付加することにより、半径ｒを大きくすることによって、スロット１０の長さを等価的に長くすることが可能である。これにより、実質的にλｇ／２の長さのスロット長としなくてもＱをより小さくすることができる。また、スロット１０の端部を円弧状とすることによって、スロット１０を形成する際の機械加工を容易かつ精密に行うことが可能である。
【００５７】
以上説明したように、本発明の第２の参考実施形態においては、Ｈ面から放出されるマイクロ波に対し、スロット１０を導波管１の中心（ 図６（ｂ）における中心線Ｃ）から所定距離離間させた位置に配置することによって、スロット１０からマイクロ波の放射を行うことが可能となる。
【００５８】
また、スロット１０の形状を湾曲させ、マイクロ波により導波管１の壁面に生じる電流の方向と垂直となる方向へ延在させることによって、より効率良くマイクロ波の放射を行うことが可能となる。
【００５９】
更に、スロット１０の端部においてスロット１０の幅を広げることによって、スロット１０の端部におけるマイクロ波の放射を高め、スロット１０上の全領域に放射されるマイクロ波の強度を均一化することができる。
【００６０】
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態におけるエキシマレーザ発振装置の全体構成は、第１の参考実施形態のものと同一であるため説明を省略する。また、第１の実施形態を説明する図面において、第１の参考実施形態と実質的に同一の構成要素については同一の符号を記して説明を省略する。
【００６１】
第１の実施形態は、マイクロ波の放射を均一化するために、スロット１０の開口形状は通常の矩形形状として、スロット１０が形成されている導波管１の壁の内部の形状をスロット１０の開口形状と異ならせ、空隙構造１５を設けたことを特徴としている。ここで、空隙構造１５は図１１（ｂ）において後述するように、スロット１０の形成された導波管１壁に形成された空隙である。
【００６２】
図１２は、空隙構造１５の例を示している。この例においては空隙構造１５の全範囲をスロット１０からλｇ／４離間させている。これにより、空隙構造１５内におけるスロット１０と垂直となる方向の空間の長さがλｇ／２となるため、空隙構造１５内においてマイクロ波を共振させることができ、放射効率を向上させることができる。
【００６３】
図１３では、空隙構造１５の全範囲をスロット１０からλｇ／２離間させている。この構成においても、空隙構造１５内におけるスロット１０と垂直となる方向の空間の長さがλｇとなるため、空隙構造１５内においてマイクロ波を共振させることができ、放射効率を向上させることができる。
【００６４】
図１１（ａ）は、第１の実施形態の他の態様のスロット１０、空隙構造１５を示す平面図である。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す一点鎖線Ｉ−Ｉ'に沿った断面を示す概略断面図である。
【００６５】
図１１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係るスロット１０は、矩形形状に形成され、その長手方向は導波管１の長手方向と同一である。
【００６６】
そして、矩形形状のスロット１０を囲むような形状で、インピーダンス変更空隙構造１５が形成されている。図１１（ｂ）に示すように、空隙構造１５はスロット１０が形成されている導波管１の内壁に形成されたものであり、図１１（ａ）に示す点線で示す領域まで延在する空隙である。
【００６７】
図１１（ａ）に示すように、空隙構造１５の端は、スロット１０の端部から半径がλｇ／４となる円形形状とされており、スロット１０の長手方向の中央部においては、スロット１０の端部からλｇ／４以下の距離とされている。
【００６８】
図１１のように、空隙端とスロット１０の距離をスロット１０長軸方向に変化させることにより、スロット１０の長軸方向のマイクロ波の放出特性を変化させることができる。
【００６９】
この効果は、スロット１０の各部位で共振条件がくずれるため、更には、空間的な間隙の形状を変化させることにより、伝播路の特性を変化できるというマイクロ波特有の性質によるものである。長さＬ、特性インピーダンスＺ0 である終端短絡導波路のインピーダンスＺは、
Ｚ＝ｊＺ0 ｔａｎ（２π・Ｌ／λｇ）
となる。
【００７０】
これは、すなわち、いかなる値を持つ誘電性素子（単体素子でいうコイル）及び容量性素子（単体素子でいうキャパシタ）をＬを変化させるだけで形成することができることを示している。スロットライン方向に半値幅αを変化させるということは、電磁波にとってのインピーダンスを付随的に変化させることになり（等価回路的にみると、スロットに対して連続的に様々な値を持つコイルやキャパシタが並列に接続されてみえる）、結果的にスロットから放出される電磁波の分布を制御することができる。
【００７１】
そして、この性質を利用することにより、スロット１０の長手方向の中央におけるマイクロ波の放射を抑制することが可能となり、スロット１０上に放射されるマイクロ波の強度を均一化することができる。
【００７２】
図１４は、やはりマイクロ波の放射効率を向上させるために、スロット１０の長手方向の長さをλｇ／２とした構成を示している。ここで、図１４（ａ）はＨ面に適用した例を、図１４（ｂ）はＥ面に適用した例を示している。スロット１０の長さをλｇ／２とすることによって、マイクロ波をスロット１０の長手方向において共鳴させることができ、マイクロ波の放射効率を向上させることが可能である。
【００７３】
図１５（ａ）は、断面形状をテーパー状として、導波管１の内部に向かって幅広としたスロット１０を示している。スロット１０の下方に向かうにつれて幅広となるテーパー形状を形成することによって、空間のインピーダンスがゆるやかに変化するため反射が起こりにくくなり、より多くのマイクロ波をスロット１０内へ導くことができ、スロット１０からのマイクロ波の放射効率を向上させることができる。
【００７４】
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に示すスロット１０のテーパー部に誘電体レンズ１ｂを挿入した例を示している。誘電体レンズ１ｂによってマイクロ波をスロット１０へ集中させることができ、スロット１０からのマイクロ波の放射効率を向上させることができる。
【００７５】
また、図１５（ｃ）に示すように、誘電体レンズ１ｂを通常のスロット１０の直下に配置することによっても、マイクロ波をスロット１０へ集中させることができ、スロット１０からのマイクロ波の放射効率を向上させることができる。
【００７６】
以上説明したように、第１の実施形態によればスロット１０の開口形状とは異なる形状であって、スロット１０の形成された導波管１の壁面に空隙構造１５を形成することによって、スロット１０内のインピーダンスを可変することができる。従って、空隙構造１５を形成することによって、スロット１０上への均一なマイクロ波の放出を実現することが可能となる。また、空隙領域１５を所定の大きさに設定することによって、空隙領域１５内でマイクロ波を共振させることができ、マイクロ波の放射特性を向上させることが可能である。
【００７７】
また、スロット１０の断面形状をテーパー状として、導波管１の内部に向かって幅広となるように形成することで、より多くのマイクロ波をスロット１０へ導くことができ、放射効率を向上させることができる。更に、スロット１０内あるいはスロット１０の下部に誘電体レンズを設けることによっても、マイクロ波の放射効率を向上させることが可能である。
【００７８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態では、第１の実施形態で述べたエキシマレーザ発振装置をレーザ光源として有する露光装置（ステッパー）を例示する。図１６は、このステッパーの主要構成を示す模式図である。
【００７９】
このステッパーは、所望のパターンが描かれたレチクル１０１に照明光を照射するための光学系１１１と、レチクル１０１を介した照明光が入射して当該レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影するための投影光学系１１２と、ウェハ１０２が載置固定されるウェハチャック１１３と、ウェハチャック１１３が固定されるウェハステージ１１４とを有して構成されている。
なお、レチクルとしては、図示の如く透過型のもの（レチクル１０１）のみならず、反射型のものも適用可能である。
【００８０】
光学系１１１は、照明光としての高輝度のエキシマレーザー光を発する光源である第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置１２１と、エキシマレーザ発振装置１２１からの照明光を所望の光束形状に変換するビーム形状変換手段１２２と、複数のシリンドリカルレンズや微小レンズを２次元的に配置されてなるオプティカルインテグレータ１２３と、不図示の切替手段により任意の絞りに切替可能とされ、オプティカルインテグレータ１２３により形成された２次光源の位置近傍に配置された絞り部材１２４と、絞り部材１２４を通過した照明光を集光するコンデンサーレンズ１２５と、例えば４枚の可変ブレードにより構成され、レチクル１０１の共役面に配置されてレチクル１０１の表面での照明範囲を任意に決定するブラインド１２７と、ブラインド１２７で所定形状に決定された照明光をレチクル１０１の表面に投影するための結像レンズ１２８と、結像レンズ１２８からの照明光をレチクル１０１の方向へ反射させる折り曲げミラー１２９とを有して構成されている。
【００８１】
以上のように構成されたステッパーを用い、レチクル１０１のパターンをウェハ１０２の表面に縮小投影する動作について説明する。
【００８２】
先ず、光源１２１から発した照明光は、ビーム形状変換手段１２２で所定形状に変換された後、オプティカルインテグレータ１２３に指向される。このとき、その射出面近傍に複数の２次光源が形成される。この２次光源からの照明光が、絞り部材１２４を介してコンデンサーレンズ１２５で集光され、ブラインド１２７で所定形状に決定された後に結像レンズ１２８を介して折り曲げミラー１２９で反射してレチクル１０１に入射する。続いて、レチクル１０１のパターンを通過して投影光学系１１２に入射する。そして、投影光学系１１２を通過して前記パターンが所定寸法に縮小されてウェハ１０２の表面に投影され、露光が施される。
【００８３】
本実施形態のステッパーによれば、レーザ光源として第１の実施形態のエキシマレーザ発振装置を用いるので、高出力且つ均一なエキシマレーザ光の比較的長時間の発光が可能となり、ウェハ１０２に対する露光を迅速且つ正確な露光量で行なうことができる。
【００８４】
次に、図１６を用いて説明した投影露光装置を利用した半導体装置（半導体デバイス）の製造方法の一例を説明する。
【００８５】
図１７は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造工程のフローを示す。先ず、ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と称され、上記の如く用意したマスクとウェハを用いて、フォトリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と称され、ステップ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンプリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージンク工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８６】
図１８は上記ウェハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に気相反応を用いて導電膜や絶縁膜を形成する。ステップ１３（ＰＶＤ）ではウェハ上に導電膜や絶縁膜をスパッタリングや蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが終了して不要となったレジストを除去する。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８７】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易且つ確実に高い歩止まりをもって製造することが可能となる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、個々のスロットの長手方向にわたり全体的に均一なプラズマの励起を実現することができる。従って、エネルギー損失を極力抑えた均一なレーザ発光を可能とするレーザ発振装置、このレーザ発振装置を備えた高性能の露光装置、この露光装置を用いた高品質なデバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の主要構成を示す模式図である。
【図２】  本発明の第１の参考実施形態に係るエキシマレーザ発振装置の導波管の具体的な様子を示す模式図である。
【図３】  本発明の第１の参考実施形態に係るスロットと、放射エネルギーを示す模式図である。
【図４】  本発明の第１の参考実施形態に係るスロットと、放射エネルギーを示す模式図である。
【図５】  本発明の第１の参考実施形態に係るスロットと、放射エネルギーを示す模式図である。
【図６】  本発明の各実施形態において、Ｅ面、Ｈ面におけるマイクロ波により導波管壁に生じる電流を示す模式図である。
【図７】  本発明の第２の参考実施形態に係るスロットと、導波管における配置を示す模式図である。
【図８】  本発明の第２の参考実施形態に係るスロットの他の形状を示す模式図である。
【図９】  本発明の第２の参考実施形態に係るスロットの他の形状を示す模式図である。
【図１０】  本発明の第２の参考実施形態に係るスロットの他の形状を示す模式図である。
【図１１】  本発明の第１の実施形態に係る空隙構造を示す模式図である。
【図１２】  本発明の第１の実施形態に係る空隙構造を示す模式図である。
【図１３】  本発明の第１の実施形態に係る空隙構造を示す模式図である。
【図１４】  本発明の第１の実施形態に係る導波管及びスロットを示す斜視図である。
【図１５】  本発明の第１の実施形態に係るスロットの形状を示す概略断面図である。
【図１６】  本発明の第２の実施形態に係るステッパーを示す模式図である。
【図１７】  本発明の第２の実施形態に係るステッパーを用いた半導体デバイスの製造工程のフロー図である。
【図１８】  図１７におけるウェハプロセスを詳細に示すフロー図である。
【符号の説明】
１，２１  導波管
２  レーザ管
５，６  反射構造体
７  冷却容器
８  レーザガス導入出口
９  冷却水導入出口
１０  スロット
１０ａ  円形形状
１１  ガス供給路構造
１５  空隙構造
１６  誘電体レンズ
１０１  レチクル
１０２  ウェハ
１１１  光学系
１１２  投影光学系
１１３  ウェハチャック
１１４  ウェハステージ
１２１  エキシマレーザ発振装置
１２２  ビーム形状変換手段
１２３  オプティカルインテグレータ
１２４  絞り部材
１２５  コンデンサーレンズ
１２７  ブラインド
１２８  結像レンズ
１２９  折り曲げミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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