JP4981218B2 - 露光装置および露光方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パルス発光する光源を備え、感光基板を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶素子等のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際に用いられる露光装置は、レチクルやフォトマスクに描かれた回路パターンを投影光学系を介してフォトレジスト等が塗付されたウェハまたはガラス基板等の感光基板上に焼付け露光するものである。
【０００３】
近年、半導体素子等の高集積度化に伴い、露光装置の解像度の向上が求められており、解像度向上のため、より短波長の光源として、露光装置にはエキシマレーザのような遠紫外領域のパルスレーザ光源が使用されている。パルスレーザを用いた露光装置における露光動作はフォトレジスト等の感光材が塗付されたウェハ上に、レチクルおよび投影光学系を介し、複数のレーザパルスを照射してこれを行なうが、この露光中に、ウェハの或るポイントに照射されるレーザパルスの総エネルギが、そのポイントにおける１ショットの露光量であり、ウェハ上に結像されるレチクルの回路パターンの解像度やパターン線幅を、最適で、かつ一定にするためには、ショットの露光量がフォトレジスト等の感光材に対して最適値で、ショット間の露光量ばらつきが小さい、安定した露光制御が要求される。また、パルスレーザのパルス毎の露光エネルギの値はレーザのパルス発振（発光）の際にレーザ装置に与える設定パラメータ値（例えば印加電圧値）に応じて変化するので、設定値を変化させることにより、露光エネルギをコントロールすることが可能である。
【０００４】
通常、ステッパとよばれる逐次移動の縮小型の露光装置では、レチクルのパターンを、ウェハ上に１／４〜１／５に縮小投影し、１ショットの露光を行なう毎にウェハを載せたステージを逐次移動させ、１枚のウェハ上に複数ショットのパターン露光を行なう。従来、露光装置では、ウェハのサイズを拡大し、１枚のウェハ内に露光可能なショット数の増大や、ステージの移動速度の高速化等を行ない、露光装置で単位時間当たりに生産可能なデバイス数、すなわち、スループットを向上させてきたが、パルスレーザ光源の出力アップ、すなわち、単位時間当たりに出力可能な、レーザのパルスエネルギの増大も、スループットのさらなる向上のため、要求されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
パルスレーザ光源の出力アップは、レーザの１パルスあたりのパルスエネルギを低下させずに、レーザのパルス周波数を増大させることで実現可能である。
【０００６】
ところで、パルスレーザ光源、中でも、半導体素子製造に用いられる、エキシマレーザは、レーザのガスチャンバ内で高出力のパルス放電を行なうことにより、パルス状のレーザ光が発生される。このパルス放電には、極めて高い電圧が必要で、この充放電動作により、レーザチャンバからは、大量の熱が発生する。パルスレーザの出力アップのため、より高い繰り返し周波数のパルス出力を連続で行なうと、レーザチャンバからは、より大量の熱が発生するため、レーザ装置の温度が上昇し、出力されるレーザ光の光学的な品質、例えばエネルギ特性や波長特性に悪影響を与え、露光装置上で露光されるレチクルのパターン像の像性能を悪化させるという問題があった。
【０００７】
また、温度上昇を押えるため、冷却能力を上げるには、レーザ装置に供給する冷却水の流量を増やしたり、冷却水の温度をより低温にしたり、冷却水以外のレーザ雰囲気等に発生した熱を放熱することも考えられるが、冷却水の供給設備が大規模になったり、レーザ装置自体がさらに大型になったり、レーザを使用する部屋の空調設備を大型化しなければならず、多大なコストが必要になるという問題も生ずる。
【０００８】
本発明の目的は、例えば、光源の発するパルス光の品質を許容範囲内にするのに有利な露光装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一側面としての露光装置は、パルス発光する光源と、前記光源のパルス発光を制御する制御手段と、を備え、感光基板を露光する露光装置において、前記制御手段は、前記感光基板上のショットでの前記光源のパルス発光時間と前記感光基板上のショット間での前記光源のパルス発光の休止時間とから見積られる前記パルス発光のデューティ比が、所定のパルス当たりエネルギとなるように制御された前記光源の発するパルス光の品質が許容範囲内になるように予め定められた前記デューティ比に関する閾値を超えないように、前記光源のパルス発光を制御する、ことを特徴とする露光装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。すなわち、第１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１２】
第２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、該光源に与える入力パラメータ値により該光源の発光強度を制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００１３】
第３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１４】
第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段をさらに備え、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１５】
第５の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源に与えるパラメータ値により前記光源の発光強度を制御する発光強度制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００１６】
第６の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、パルス発光の数を計数する手段を備え、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。第４および第６の実施の形態においては、単位時間当たりパルス数の算出値によるオープンループ制御と、実測値によるクローズドループ制御の双方を行なう。算出値による制御で充分な間は、実測のための時間を短縮または省略することができる。
【００１７】
第７の実施の形態は、パルス発光する光源と、前記光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間すなわち前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１８】
第８の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、パルス発光の周波数を当初予定の値より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００１９】
第９の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２０】
第１０の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２１】
第１１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、パルス周波数を当初予定のパルス数より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２２】
第１２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２３】
第１３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２４】
第１４の実施の形態は、上記第７の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００２５】
第１５の実施の形態は、上記第８の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、パルス発光の周波数を当初予定のパルス数より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２６】
第１６の実施の形態は、上記第９の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２７】
第１７の実施の形態は、上記第１０の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２８】
第１８の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の温度を計測する手段とを備えた露光装置において、前記光源の温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００２９】
第１９の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源に与えるパラメータ値により前記光源の発光強度を制御する発光強度制御手段と、前記光源の温度を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の温度が所定の温度を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３０】
第２０の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の出射光の光品位を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３１】
第２１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段と、前記光源の出射光の光品位を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の光品位が所定の範囲を下回らないように、パルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３２】
第２２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は出射光の光品位を計測し、該光品位の変動より、光品位が所定の範囲を下回ることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３３】
第２３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は出射光の光品位を計測し、該光品位の変動より、光品位が所定の範囲を下回ることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３４】
第２４の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は内部の温度を計測し、該温度の変動より、温度が所定の温度を超えることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３５】
第２５の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は内部の温度を計測し、該温度の変動より、温度が所定の温度を超えることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３６】
例えば、上記第７〜第１７の実施の形態に係る露光装置は、露光動作の開始時に、焼付けに必要な露光量より、１ショットの露光に必要なレーザ出力を算出し、さらに、露光ショットの画面サイズと、ウェハを載せたステージの移動速度から、ショット間のステージ移動時間、言い換えれば、ショット間のレーザ休止時間より、所定の時間当たりの、レーザの出力値を算出し、該算出値がレーザの温度上昇を発生させないような値になるように、レーザパルスの出力周波数や、レーザの印加電圧を調整したり、露光ショット間に休止時間を設けたり、レーザチャンバの充電電圧を下げることを特徴とする。
【００３７】
上記の露光装置を用いることにより、レーザ装置に対する、冷却水の供給や空調設備のコストアップ無しに、可能な限りパルスレーザの出力を上げることができ、半導体素子製造のスループットを向上させることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の実施例に係る露光装置の概略構成を示す。同図において、１は例えばＫｒＦ等のガスが封入されたレーザ光を発生するパルスレーザ光源である。この光源はパルス状の遠紫外領域の波長の光を発生する。２は照明光学系で、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、コリメータおよびミラー（いずれも図示していない）で構成される。ビーム成形光学系はレーザのビームを所望の形状に整形するためのものであり、オプティカルインテグレータは光束の配光特性を均一にするためのものである。３は照明光学系２により照明されるレチクルで、露光を行なう半導体素子の回路パターンが形成されている。４はレチクル３を搭載するレチクルステージで、レチクルステージ４が水平方向に移動することにより、レチクル３を水平２次元方向に移動することが可能である。５は縮小光学系で、レチクル３の回路パターン像を縮小して、６のウェハ上に結像投影する。７はウェハ６を搭載するウェハステージで、ウェハ６とウェハステージ７とは、ウェハステージ７が水平２次元方向に移動することにより、ウェハ６を水平方向に移動することが可能であるようにそれぞれ配置されている。
【００３９】
８はコントローラで、パルスレーザ光源１に発振（発光）指令を与えることにより、レーザパルスを、所定のタイミングに、所定のパルス数だけ出力する。その際に、パルスレーザ光源１に、充電電圧値等のパラメータ値を同時に与えて、出力値をコントロールすることも可能である。また、コントローラ８はレチクルステージ４やウェハステージ７に駆動指令を与えることにより、レチクル３やウェハ６をそれぞれ所定のタイミングに所定の位置へ駆動することが可能である。
【００４０】
図２は、露光装置上でレチクル３の回路パターンが縮小光学系５により、ウェハ６上に縮小投影される様子を示したものである。６はウェハの平面図で、１〜２１で示した四角の領域がそれぞれ、１ショットで露光される、レチクル３のパターン像の領域を示しており、この図の例では１枚のウェハ６上に２１ショットのレチクル３のパターン像が露光されることを示している。
【００４１】
図２中の１〜２１の番号はそれぞれ露光の順番を示しており、ウェハ６に対する露光動作は、はじめに、ウェハステージ７が、ウェハ６上の第１ショットの露光領域１が縮小光学系５の真下に来るようウェハ６を駆動し、その位置でパルスレーザ光源１が所定の数のパルス光を出力し、第１ショットの露光を行なう。次に、ウェハステージ７が、ウェハ６上の第２ショットの露光領域２が縮小光学系５の真下に来るよう駆動し、その位置でパルスレーザ光源１が所定の数のパルス光を出力し、第２ショットの露光を行なう。以下同様にウェハステージ７の駆動とパルスレーザ光源１のパルス光出力とを交互に繰り返し、２１ショットの露光動作を完了する。
【００４２】
図３は上記の露光動作の流れを示したタイミングチャートである。同図において、ａはウェハステージ７の動作／停止、ｂはコントローラ８のパルスレーザ光源１とウェハステージ７に対する動作指令／動作終了検知、ｃはパルスレーザ光源１のパルス出力／停止をそれぞれ示している。露光動作は、はじめに、コントローラ８が◎のタイミングで、ウェハステージ７に図２における第１ショットの露光領域１の位置への駆動指令を発生する。駆動指令を受けると、ウェハステージ７は露光領域１の位置への駆動を行なう。露光位置への駆動が終了すると、ウェハステージ７はコントローラ８へ駆動終了を通知する。コントローラ８は、×のタイミングで、ウェハステージ７の駆動終了を検知し、その直後に、○のタイミングで、パルスレーザ光源１にレーザのパルス発振(発光)指令を発令する。発振指令を受けると、パルスレーザ光源１は、レーザパルス光の出力を行なう。図３の例では、６パルスのレーザパルスを出力した例を示している。次に、コントローラ８はΔのタイミングで、パルスレーザ光源１からのパルス発振終了通知を受けることにより、パルス発振終了タイミングを検出する。この動作で、第１ショットの露光が終了する。なお、パルス発振終了タイミングの検出は、レーザのパルス発振周期と出力パルス数の積を求めて行なってもよい。
【００４３】
第１ショットの露光終了を検出した直後、コントローラ８は、◎のタイミングでウェハステージ７に図２における第２ショットの露光領域２の位置への駆動指令を発生する。以下、第１ショットの動作と同様に、コントローラ８は、ウェハステージ７の駆動終了の検出、パルスレーザ光源１への発振(発光)指令、パルスの発振終了検出の動作を繰り返し行ない、全部で２１ショットの露光が終了すると、ウェハ６の１枚の全露光が完了する。
【００４４】
１枚のウェハの全露光が完了すると、図１の露光装置の構成には図示していないウェハ交換装置が、露光済みのウェハと未露光のウェハの交換を行ない、次のウェハの露光動作が繰り返し行なわれる。
【００４５】
露光装置の重要な性能のひとつは、半導体デバイスの生産性であり、これは、単位時間当たりに露光可能なウェハの枚数で定義され、スループットとよばれる。露光装置のスループットを向上させるためには、露光ショット間のウェハステージ７の移動時間や、各露光ショットのレーザ光源１のレーザ発振(発光)時間や、ウェハ交換時間を短縮させればよい。今、レーザ発振時間の短縮に着目すると、各露光ショットに必要な露光量は、露光するレチクル３のパターンや、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度などから最適値が決定され、その最適露光量に見合うエネルギをウェハ６上に、複数のレーザパルス照射により与えて、各ショットの露光が行なわれる。ここで、各露光ショットにおける、レーザの発振時間を短縮するには、レーザ光源１のパルス当たりのエネルギをより大きくして、最適露光量を達成するための発振パルス数を小さくしたり、パルス発振周波数を大きくしたりすればよい。但し、エキシマレーザのようなパルスレーザ光源１には一般的に、その発振パルス毎のパルスエネルギの大きさに、制御不能のばらつきがあり、複数のパルスエネルギ値のヒストグラムは平均エネルギ値の回りに正規分布的な分布をもつ傾向を示すため、レーザのパルス当たりのエネルギを大きくして、発振パルス数を小さくすることは、１ショットの露光量に占める１パルスのエネルギばらつきによる露光誤差の寄与が相対的に大きくなるというデメリットを発生させる。このため、各露光ショットにおける最適露光量の達成精度を考慮すると、レーザ光源１のパルス発振周波数を大きくして、パルス数を減らさずにエネルギばらつきの平均化効果を生かしながらレーザ発振時間を短縮するのが望ましい。いま、レーザの発振周波数を２倍にすれば、レーザ発振時間は１／２に短縮することが可能になる。
【００４６】
しかしながら、光源１としてのパルスレーザ光源、中でも、半導体素子製造に用いられるエキシマレーザは、ＫｒＦ等の希ガスとハロゲン元素の化合物が封入されたチャンバ内で高出力のパルス放電を行なうことにより、パルスレーザ光を発生する。このパルス放電は、２０〜３０ｋＶもの極めて高い電圧が必要で、この充放電動作により、レーザチャンバからは、大量の熱が発生する。通常、パルスレーザ光源１は装置内で高圧の冷却水を循環させて放熱を行ない、レーザ装置の温度上昇を押えているが、冷却能力を変えずに、パルスレーザの出力アップのため、より高周波数のパルス出力を連続で行なうと、レーザチャンバからは、より大量の熱が発生するため、パルスレーザ光源１の温度が上昇し、出力されるレーザ光の光学的な品質に悪影響を与え、ウェハ６上で露光されるレチクル３のパターン像の像性能を悪化させる。
【００４７】
また、パルスレーザ光源１の温度上昇を押えるため、冷却能力を上げるには、パルスレーザ光源１に供給する冷却水の流量を増やしたり、冷却水の温度をより低温にしたり、発生した熱を冷却水以外のレーザ雰囲気等に放熱することも考えられるが、冷却水の供給設備が大規模になったり、レーザ装置自体がさらに大型になったり、レーザを使用する部屋の空調設備を大型化しなければならず、多大なコストが必要になる。
【００４８】
但し、図３にて説明したように露光装置は、通常の露光動作の場合、長時間連続してレーザ発振(発光)を行なうわけではなく、露光と露光の間にウェハステージ７の移動動作時間があり、この時間はパルスレーザ光源１はレーザ発振を休止するので、露光中に発生した熱を放熱することができる。このため、レーザ発振周波数をアップして露光動作を行なっても、レーザの発振時間とウェハステージ７の移動時間との比によっては、レーザ発振時に発生したレーザ発振周波数アップによるパルスレーザ光源１の発熱アップ分が、ウェハステージ７の移動の間に放熱でき、レーザ出力アップに応じた冷却能力アップがなくても、パルスレーザ光源１の温度上昇は発生しない場合がある。
【００４９】
図４（１）は、パルスレーザ光源１の発振(発光)時間に対して、ウェハステージ７の移動時間の比が大きい場合の露光動作のタイミングチャートで、ａがウェハステージ７の動作、ｂがパルスレーザ光源１のパルス光出力、ｃがレーザ発振のデューティサイクルを示したものである。例えば、レチクル３に形成されている半導体素子の回路パターンサイズが大きいとき、ウェハ６上に投影されるパターン像、すなわち各ショットの露光領域も比例して大きくなり、露光ショット問のウェハステージ７の移動距離も大きくなり、移動時間も長くなる。さらに、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度が高い時、１ショットの露光に必要なレーザの発振パルス数は小さくなる。これらの条件が重なると、全露光動作時間におけるレーザ発振時間のデューティ比が低くなり、レーザの発振周波数をアップして使用しても、余計に発生した熱が、ウェハステージ７が移動している間、すなわちレーザ発振休止時間内に放熱できるため、冷却能力アップがなくてもレーザ発振周波数アップによるスループットの向上が実現できる。
【００５０】
同様に図４（２）は、パルスレーザ光源１の発振(発光)時間に対して、ウェハステージ７の移動時間の比が小さい場合の露光動作のタイミングチャートである。図４(１)の例とは逆に、レチクル３に形成されている半導体素子の回路パターンサイズが小さいとき、ウェハ６上のパターン像、すなわち露光領域も比例して小さくなり、露光ショット間のウェハステージ７の移動距離、移動時間も短くなる。さらに、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度が低いとき、１ショットの露光に必要なレーザの発振(発光)パルス数は大きくなる。これらの条件が重なると、全露光動作時間におけるレーザ発振時間のデューティ比が高くなり、冷却能力アップがない場合、レーザの発振周波数をアップして使用して、余計に発生した熱が、ウェハステージ７が移動しているレーザ発振休止時間内に放熱しきれないため、パルスレーザ光源１の温度上昇が発生し、レーザ光の光学的品質が悪化するため露光装置の焼付け像性能が悪化する。
【００５１】
このため、レーザ発振周波数（パルス発光の周波数）をアップしてもパルスレーザ光源１の温度上昇が発生しないようなレーザ発振(発光)／休止のデューティ比または単位時間当たりのレーザ発振パルス数をあらかじめ把握しておき、露光動作の開始前に露光ショットに必要な最適露光量より求められるレーザパルス数とレーザ光源１が発振可能な発振周波数よりレーザの発振時間を算出し、さらにウェハ６に露光されるレチクル３のパターン像のサイズ等より求められる露光ショット間のウェハステージ７の移動距離とウェハステージ７の移動速度よりショット間のウェハステージ７の移動時間を算出し、これらからレーザ発振／休止のデューティ比または単位時間当たりのレーザ発振パルス数の値を見積る。この値がレーザ光源１の温度上昇を発生させるかどうか判定し、発生しないような値の場合は、いま、見積りを行なったレーザ発振周波数にて露光を行なう。一方、レーザ光源１の温度上昇を発生させるような値の場合は、レーザ発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。
【００５２】
図５は、図１の露光装置における露光動作を説明するフローチャートである。露光量やショットサイズ等の露光条件が設定されると、レーザ発振(発光)周波数を最大に設定する。次に、レーザの発振デューティを算出し、算出したデューティが所定の規定デューティより大きくなければ、図４（１）を用いて説明したように、パルス発振周波数最大のまま、１ショットの露光を行なう。一方、算出デューティが規定デューティより大きければ、図４（２）を用いて説明したように、算出デューティが規定デューティ以下になるようにレーザ発振周波数を下げるか休止時間を追加（延長）した後、１ショットの露光を行なう。１ショットの露光を行なった後は、１ウェハの露光を終了したか否かを判定し、露光を終了していなければそのウェハを次のショット位置に移動して前記の１ショット露光を行なう。一方、１ウェハの露光を終了していれば、全ウェハの露光を終了したか否かを判定し、未露光のウェハが残っていれば、ウェハを未露光のものと交換した後、そのウェハをウェハ内の第１ショット位置に移動して前記の１ショット露光を行なう。未露光のウェハが残っていなければ、露光動作を終了する。なお、次ショット位置にウェハを移動した後、またはウェハを交換してその第１ショット位置にウェハを移動した後、１ショット露光を行なおうとするショットの露光量が前ショットと異なる場合は、１ショット露光前に前記した「レーザの発振周波数を最大に設定」、「レーザの発振デューティ算出」、「算出デューティと規定デューティとの比較」および必要に応じて「レーザ発振周波数ダウンｏｒ休止時間追加（延長）」の処理を行なう。
【００５３】
［第２の実施例］
図６（１）は本発明の第２の実施例に係る露光装置の露光動作のタイミングチャートを示したものである。本露光装置の概略構成は図１で示したものと同等である。前記図３で示した露光シーケンスは本実施例の露光装置においても同様に実行される。
【００５４】
図６（１）はレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)のタイミングをａに、コントローラ８のレーザのパルス数のカウントタイミングをｂに示したタイミングチャートである。図７および図８はコントローラ８の露光動作を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
コントローラ８は露光動作中、常にＴ0の時間間隔内のレーザ発振(発光)パルス数をカウントする。コントローラ８はレーザ光源１が単位時間Ｔ0の間にレーザパルス発振(発光)を行なっても、レーザ光源１の温度上昇が発生しないような限界の発振パルス数Ｐｔをあらかじめ記憶しておき、Ｔ0間にカウントされた発振パルス数がＰｔ以下の場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生しないと判断し、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、Ｔ0間にカウントされた発振パルス数がＰｔを超える場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生すると判断し、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。
【００５６】
［第３の実施例］
図６（２）は本発明の第３の実施例に係る露光装置の露光動作のタイミングチャートを示す。上記第２の実施例では図８に示すように単位時間Ｔ0の発振(発光)パルス数を計数し、この計数値に応じて発振周波数または待ち時間を調整するのに対して、本実施例では図３に示すようなコントローラ８からの発振指令および光源１からの発振終了通知に基づいてパルス発振のデューティ比を算出し、この算出値に応じて発振周波数または待ち時間を調整する。
【００５７】
図６（２）において、ａはパルスレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)タイミングを、ｂはレーザパルスの発振デューティサイクルを示している。コントローラ８は図６（２）ｂのレーザ発振開始時刻（図中イ、ハ、ホ、ト、ル）と、レーザ発振終了時刻（図中ロ、ニ、へ、ヌ、チ）を検出し、レーザ発振時間（図中イ〜ロ、ハ〜ニ等）とレーザ休止時間（図中ロ〜ハ、ニ〜ホ等）より露光動作中のレーザ発振時間のデューティ比を算出する。さらにコントローラ８はレーザ光源１の温度上昇が発生しないような限界のレーザ発振デューティ比Ｄｔをあらかじめ記憶しておき、計測されたデューティ比がＤｔ以下の場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生しないと判断し、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、計測されたデューティ比がＤｔを超える場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生すると判断し、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。また、Ｄｔを超えるデューティ比を検出し、レーザの発振周波数を下げたり、充電電圧値を下げたりして露光した場合は、実際のレーザ発振開始時刻と発振終了時刻（図中ト、ヌ）に対し、パルスレーザ光源１の発熱が緩和されるので、発熱に実効的な発振開始時刻と終了時刻（図中チ、リ）を用いて実効的なデューティ比を換算する。
【００５８】
［第４の実施例］
図９は本発明の第４の実施例に係る露光装置の概略構成を示す。同図において、図１で説明した露光装置の構成と同様に１はパルスレーザ光源、２は照明光学系、３はレチクル、４はレチクルステージ、５は縮小光学系、６はウェハ、７はウェハステージ、８はコントローラである。また９は本実施例にて追加された温度、あるいはレーザビームの光学品質を検出するセンサで、前記パルスレーザ光源１の温度またはレーザビームの光学的な品質の変動を計測し、計測した温度や光学品質または、レーザ光源１が温度や光学品質の変動より、このままの状態でレーザ発振(発光)動作を続けると、露光装置の焼付けパターン像の像性能に悪影響を与える危険がある警告信号を出力し、それらはコントローラ８にてモニタすることができる。前記図３で示した露光シーケンスは本実施例の露光装置においても同様に実行される。
【００５９】
図１０はレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)のタイミングをａに、温度や光学品質のセンサ９がモニタしたレーザ光源１の状態をｂに、レーザ光源１がセンサ９の出力により露光装置に与える警告信号の状態をｃに示したタイミングチャートである。コントローラ８は露光動作中センサ９が計測したパルスレーザ光源１の状態をモニタし、あらかじめ記憶しておいたパルスレーザ光源１が出力するパルス光の光学的な品質に悪影響を与えない限界の値Ｔｔと比較し、モニタした値がＴｔ以下であったら、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、モニタした値がＴｔを超える場合は、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらに、レーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、値がＴｔを超えないような露光動作を行なうようにする。
【００６０】
あるいは、コントローラ８は露光動作中パルスレーザ光源１がセンサ９の状態により出力する警告信号をモニタし、警告信号がＯＦＦ状態なら、パルスレーザ光源１が出力するパルス光の光学的な品質に悪影響を与えない使用状態なので、そのままのレーザパルス発振(発光)周波数で露光動作を続行する。一方、警告信号がＯＮになったら、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらに、レーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、レーザパルスの光学品質が悪化しないような露光動作を行なうようにする。図１１に、コントローラ８の上記動作を示す。
【００６１】
＜半導体生産システムの実施例＞
次に、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行なうものである。
【００６２】
図１２は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００６３】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザーとしての半導体装置メーカーの製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダー１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダー１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００６４】
さて、図１３は本実施例の全体システムを図１２とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイスメーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお図１３では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１、２２１、２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダーの管理システム２１１、２２１、２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００６５】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１４に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した発光（パルス発振）タイミングやパルス発光強度を制御するための基準となる発光パルス数Ｐｔやデューティ比Ｄｔや光源温度または出射光品位の限界値Ｔｔ等に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは発光パルス数、デューティ比または光源温度もしくは出射光品位の検出、およびそれらの検出値に基づく発光タイミングやパルス発光強度の制御を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【００６６】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１５は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ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（組立て）は後工程と呼ばれ、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、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００６７】
図１６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）ではウェハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウェハ上に電極を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）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、光源の発するパルス光の品質を許容範囲内にするのに有利な露光装置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〜第３の実施例に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】 ウェハ上にレチクルのパターン像を露光する際の露光ショットのレイアウト図である。
【図３】 露光動作実行時の露光装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】 露光動作中のレーザ発振(発光)、休止のデューティサイクルを説明するタイミングチャートである。
【図５】 第１の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 第２および第３の実施例における露光動作実行時のレーザの発振(発光)パルス数カウントおよび発振(発光)デューティ比の計測方法を説明するタイミングチャートである。
【図７】 第２の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 図７のフローチャートに示す動作中にＴ0間隔で実行されるタイマ割込動作を示すフローチャートである。
【図９】 本発明の第４の実施例に係る露光装置の概略構成図である。
【図１０】 露光動作中のレーザ発振(発光)、およびレーザの温度や光学品質の変動を説明するタイミングチャートである。
【図１１】 第４の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】 半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図１３】 半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図１４】 ユーザーインターフェースの具体例である。
【図１５】 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１６】 ウェハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１：パルスレーザ光源、２：照明光学系、３：レチクル、４：レチクルステージ、５：縮小光学系、６：ウェハ、７：ウェハステージ、８：コントローラ、９：温度センサまたは光品位センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パルス発光する光源を備え、感光基板を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶素子等のデバイスをフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際に用いられる露光装置は、レチクルやフォトマスクに描かれた回路パターンを投影光学系を介してフォトレジスト等が塗付されたウェハまたはガラス基板等の感光基板上に焼付け露光するものである。
【０００３】
近年、半導体素子等の高集積度化に伴い、露光装置の解像度の向上が求められており、解像度向上のため、より短波長の光源として、露光装置にはエキシマレーザのような遠紫外領域のパルスレーザ光源が使用されている。パルスレーザを用いた露光装置における露光動作はフォトレジスト等の感光材が塗付されたウェハ上に、レチクルおよび投影光学系を介し、複数のレーザパルスを照射してこれを行なうが、この露光中に、ウェハの或るポイントに照射されるレーザパルスの総エネルギが、そのポイントにおける１ショットの露光量であり、ウェハ上に結像されるレチクルの回路パターンの解像度やパターン線幅を、最適で、かつ一定にするためには、ショットの露光量がフォトレジスト等の感光材に対して最適値で、ショット間の露光量ばらつきが小さい、安定した露光制御が要求される。また、パルスレーザのパルス毎の露光エネルギの値はレーザのパルス発振（発光）の際にレーザ装置に与える設定パラメータ値（例えば印加電圧値）に応じて変化するので、設定値を変化させることにより、露光エネルギをコントロールすることが可能である。
【０００４】
通常、ステッパとよばれる逐次移動の縮小型の露光装置では、レチクルのパターンを、ウェハ上に１／４〜１／５に縮小投影し、１ショットの露光を行なう毎にウェハを載せたステージを逐次移動させ、１枚のウェハ上に複数ショットのパターン露光を行なう。従来、露光装置では、ウェハのサイズを拡大し、１枚のウェハ内に露光可能なショット数の増大や、ステージの移動速度の高速化等を行ない、露光装置で単位時間当たりに生産可能なデバイス数、すなわち、スループットを向上させてきたが、パルスレーザ光源の出力アップ、すなわち、単位時間当たりに出力可能な、レーザのパルスエネルギの増大も、スループットのさらなる向上のため、要求されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
パルスレーザ光源の出力アップは、レーザの１パルスあたりのパルスエネルギを低下させずに、レーザのパルス周波数を増大させることで実現可能である。
【０００６】
ところで、パルスレーザ光源、中でも、半導体素子製造に用いられる、エキシマレーザは、レーザのガスチャンバ内で高出力のパルス放電を行なうことにより、パルス状のレーザ光が発生される。このパルス放電には、極めて高い電圧が必要で、この充放電動作により、レーザチャンバからは、大量の熱が発生する。パルスレーザの出力アップのため、より高い繰り返し周波数のパルス出力を連続で行なうと、レーザチャンバからは、より大量の熱が発生するため、レーザ装置の温度が上昇し、出力されるレーザ光の光学的な品質、例えばエネルギ特性や波長特性に悪影響を与え、露光装置上で露光されるレチクルのパターン像の像性能を悪化させるという問題があった。
【０００７】
また、温度上昇を押えるため、冷却能力を上げるには、レーザ装置に供給する冷却水の流量を増やしたり、冷却水の温度をより低温にしたり、冷却水以外のレーザ雰囲気等に発生した熱を放熱することも考えられるが、冷却水の供給設備が大規模になったり、レーザ装置自体がさらに大型になったり、レーザを使用する部屋の空調設備を大型化しなければならず、多大なコストが必要になるという問題も生ずる。
【０００８】
本発明の目的は、例えば、光源の発するパルス光の品質を許容範囲内にするのに有利な露光装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の一側面としての露光装置は、パルス発光する光源と、前記光源のパルス発光を制御する制御手段と、を備え、感光基板を露光する露光装置において、前記制御手段は、前記感光基板上のショットでの前記光源のパルス発光時間と前記感光基板上のショット間での前記光源のパルス発光の休止時間とから見積られる前記パルス発光のデューティ比が、所定のパルス当たりエネルギとなるように制御された前記光源の発するパルス光の品質が許容範囲内になるように予め定められた前記デューティ比に関する閾値を超えないように、前記光源のパルス発光を制御する、ことを特徴とする露光装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。すなわち、第１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１２】
第２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、該光源に与える入力パラメータ値により該光源の発光強度を制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００１３】
第３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１４】
第４の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段をさらに備え、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１５】
第５の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源に与えるパラメータ値により前記光源の発光強度を制御する発光強度制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備えた露光装置において、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００１６】
第６の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、パルス発光の数を計数する手段を備え、露光中の単位時間当たりの発光パルスを計数し、該パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。第４および第６の実施の形態においては、単位時間当たりパルス数の算出値によるオープンループ制御と、実測値によるクローズドループ制御の双方を行なう。算出値による制御で充分な間は、実測のための時間を短縮または省略することができる。
【００１７】
第７の実施の形態は、パルス発光する光源と、前記光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間すなわち前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００１８】
第８の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、パルス発光の周波数を当初予定の値より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００１９】
第９の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージとを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２０】
第１０の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２１】
第１１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中における単位時間当たりの発光パルス数を露光開始前に算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、パルス周波数を当初予定のパルス数より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２２】
第１２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、投影露光時の前記光源のパルス発光時間と前記ステージの移動時間である前記光源の非発光時間とに基づいて全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２３】
第１３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、縮小投影光学系と、感光基板を保持しながら前記縮小投影光学系に対して移動可能なステージと、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段と、パルス光の発光数を計数する手段とを備え、前記ステージを順次移動させて原版上に形成されたパターンを前記縮小投影光学系を介して前記感光基板上に複数領域露光する露光装置において、投影露光時の前記光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２４】
第１４の実施の形態は、上記第７の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、該算出パルス数が所定のパルス数を超える場合、該パルス数が所定のパルス数を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００２５】
第１５の実施の形態は、上記第８の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、パルス発光の周波数を当初予定のパルス数より下げて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２６】
第１６の実施の形態は、上記第９の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、さらに発光休止時間を設けて、前記単位時間当たりの発光パルス数が所定のパルス数を超えないようにすることを特徴とする。
【００２７】
第１７の実施の形態は、上記第１０の実施の形態において、パルス光の発光数を計数する手段を備え、光源の発光パルスを計数し、前記光源のパルス発光時と前記感光基板上の次の露光領域への移動のための前記ステージの移動時の前記光源の非発光時間より、全露光動作中の単位時間当たりの発光パルス数を算出し、前記計数したパルス数および該算出パルス数の少なくとも一方が所定のパルス数を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００２８】
第１８の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の温度を計測する手段とを備えた露光装置において、前記光源の温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００２９】
第１９の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源に与えるパラメータ値により前記光源の発光強度を制御する発光強度制御手段と、前記光源の温度を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の温度が所定の温度を超える場合、前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３０】
第２０の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の出射光の光品位を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３１】
第２１の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段と、前記光源の出射光の光品位を計測する手段とを備えた露光装置において、露光中の光源の光品位が所定の範囲を下回らないように、パルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３２】
第２２の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は出射光の光品位を計測し、該光品位の変動より、光品位が所定の範囲を下回ることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３３】
第２３の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は出射光の光品位を計測し、該光品位の変動より、光品位が所定の範囲を下回ることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記光品位が所定の範囲を下回らないようにパルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３４】
第２４の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は内部の温度を計測し、該温度の変動より、温度が所定の温度を超えることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御することを特徴とする。
【００３５】
第２５の実施の形態は、パルス発光する光源と、該光源を所定のタイミングでパルス発光させる発光タイミング制御手段と、前記光源の発光時の発光強度を設定された入力パラメータ値に応じて制御する発光強度制御手段とを備えた露光装置において、前記光源は内部の温度を計測し、該温度の変動より、温度が所定の温度を超えることが予想される場合、警告信号を出力し、該警告信号が出力された場合、前記温度が所定の温度を超えないようにパルス発光のタイミングを制御し、または前記パラメータ値を変えて前記光源の発光強度を小さくすることを特徴とする。
【００３６】
例えば、上記第７〜第１７の実施の形態に係る露光装置は、露光動作の開始時に、焼付けに必要な露光量より、１ショットの露光に必要なレーザ出力を算出し、さらに、露光ショットの画面サイズと、ウェハを載せたステージの移動速度から、ショット間のステージ移動時間、言い換えれば、ショット間のレーザ休止時間より、所定の時間当たりの、レーザの出力値を算出し、該算出値がレーザの温度上昇を発生させないような値になるように、レーザパルスの出力周波数や、レーザの印加電圧を調整したり、露光ショット間に休止時間を設けたり、レーザチャンバの充電電圧を下げることを特徴とする。
【００３７】
上記の露光装置を用いることにより、レーザ装置に対する、冷却水の供給や空調設備のコストアップ無しに、可能な限りパルスレーザの出力を上げることができ、半導体素子製造のスループットを向上させることができる。
【００３８】
【実施例】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
［第１の実施例］
図１は本発明の実施例に係る露光装置の概略構成を示す。同図において、１は例えばＫｒＦ等のガスが封入されたレーザ光を発生するパルスレーザ光源である。この光源はパルス状の遠紫外領域の波長の光を発生する。２は照明光学系で、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、コリメータおよびミラー（いずれも図示していない）で構成される。ビーム成形光学系はレーザのビームを所望の形状に整形するためのものであり、オプティカルインテグレータは光束の配光特性を均一にするためのものである。３は照明光学系２により照明されるレチクルで、露光を行なう半導体素子の回路パターンが形成されている。４はレチクル３を搭載するレチクルステージで、レチクルステージ４が水平方向に移動することにより、レチクル３を水平２次元方向に移動することが可能である。５は縮小光学系で、レチクル３の回路パターン像を縮小して、６のウェハ上に結像投影する。７はウェハ６を搭載するウェハステージで、ウェハ６とウェハステージ７とは、ウェハステージ７が水平２次元方向に移動することにより、ウェハ６を水平方向に移動することが可能であるようにそれぞれ配置されている。
【００３９】
８はコントローラで、パルスレーザ光源１に発振（発光）指令を与えることにより、レーザパルスを、所定のタイミングに、所定のパルス数だけ出力する。その際に、パルスレーザ光源１に、充電電圧値等のパラメータ値を同時に与えて、出力値をコントロールすることも可能である。また、コントローラ８はレチクルステージ４やウェハステージ７に駆動指令を与えることにより、レチクル３やウェハ６をそれぞれ所定のタイミングに所定の位置へ駆動することが可能である。
【００４０】
図２は、露光装置上でレチクル３の回路パターンが縮小光学系５により、ウェハ６上に縮小投影される様子を示したものである。６はウェハの平面図で、１〜２１で示した四角の領域がそれぞれ、１ショットで露光される、レチクル３のパターン像の領域を示しており、この図の例では１枚のウェハ６上に２１ショットのレチクル３のパターン像が露光されることを示している。
【００４１】
図２中の１〜２１の番号はそれぞれ露光の順番を示しており、ウェハ６に対する露光動作は、はじめに、ウェハステージ７が、ウェハ６上の第１ショットの露光領域１が縮小光学系５の真下に来るようウェハ６を駆動し、その位置でパルスレーザ光源１が所定の数のパルス光を出力し、第１ショットの露光を行なう。次に、ウェハステージ７が、ウェハ６上の第２ショットの露光領域２が縮小光学系５の真下に来るよう駆動し、その位置でパルスレーザ光源１が所定の数のパルス光を出力し、第２ショットの露光を行なう。以下同様にウェハステージ７の駆動とパルスレーザ光源１のパルス光出力とを交互に繰り返し、２１ショットの露光動作を完了する。
【００４２】
図３は上記の露光動作の流れを示したタイミングチャートである。同図において、ａはウェハステージ７の動作／停止、ｂはコントローラ８のパルスレーザ光源１とウェハステージ７に対する動作指令／動作終了検知、ｃはパルスレーザ光源１のパルス出力／停止をそれぞれ示している。露光動作は、はじめに、コントローラ８が◎のタイミングで、ウェハステージ７に図２における第１ショットの露光領域１の位置への駆動指令を発生する。駆動指令を受けると、ウェハステージ７は露光領域１の位置への駆動を行なう。露光位置への駆動が終了すると、ウェハステージ７はコントローラ８へ駆動終了を通知する。コントローラ８は、×のタイミングで、ウェハステージ７の駆動終了を検知し、その直後に、○のタイミングで、パルスレーザ光源１にレーザのパルス発振(発光)指令を発令する。発振指令を受けると、パルスレーザ光源１は、レーザパルス光の出力を行なう。図３の例では、６パルスのレーザパルスを出力した例を示している。次に、コントローラ８はΔのタイミングで、パルスレーザ光源１からのパルス発振終了通知を受けることにより、パルス発振終了タイミングを検出する。この動作で、第１ショットの露光が終了する。なお、パルス発振終了タイミングの検出は、レーザのパルス発振周期と出力パルス数の積を求めて行なってもよい。
【００４３】
第１ショットの露光終了を検出した直後、コントローラ８は、◎のタイミングでウェハステージ７に図２における第２ショットの露光領域２の位置への駆動指令を発生する。以下、第１ショットの動作と同様に、コントローラ８は、ウェハステージ７の駆動終了の検出、パルスレーザ光源１への発振(発光)指令、パルスの発振終了検出の動作を繰り返し行ない、全部で２１ショットの露光が終了すると、ウェハ６の１枚の全露光が完了する。
【００４４】
１枚のウェハの全露光が完了すると、図１の露光装置の構成には図示していないウェハ交換装置が、露光済みのウェハと未露光のウェハの交換を行ない、次のウェハの露光動作が繰り返し行なわれる。
【００４５】
露光装置の重要な性能のひとつは、半導体デバイスの生産性であり、これは、単位時間当たりに露光可能なウェハの枚数で定義され、スループットとよばれる。露光装置のスループットを向上させるためには、露光ショット間のウェハステージ７の移動時間や、各露光ショットのレーザ光源１のレーザ発振(発光)時間や、ウェハ交換時間を短縮させればよい。今、レーザ発振時間の短縮に着目すると、各露光ショットに必要な露光量は、露光するレチクル３のパターンや、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度などから最適値が決定され、その最適露光量に見合うエネルギをウェハ６上に、複数のレーザパルス照射により与えて、各ショットの露光が行なわれる。ここで、各露光ショットにおける、レーザの発振時間を短縮するには、レーザ光源１のパルス当たりのエネルギをより大きくして、最適露光量を達成するための発振パルス数を小さくしたり、パルス発振周波数を大きくしたりすればよい。但し、エキシマレーザのようなパルスレーザ光源１には一般的に、その発振パルス毎のパルスエネルギの大きさに、制御不能のばらつきがあり、複数のパルスエネルギ値のヒストグラムは平均エネルギ値の回りに正規分布的な分布をもつ傾向を示すため、レーザのパルス当たりのエネルギを大きくして、発振パルス数を小さくすることは、１ショットの露光量に占める１パルスのエネルギばらつきによる露光誤差の寄与が相対的に大きくなるというデメリットを発生させる。このため、各露光ショットにおける最適露光量の達成精度を考慮すると、レーザ光源１のパルス発振周波数を大きくして、パルス数を減らさずにエネルギばらつきの平均化効果を生かしながらレーザ発振時間を短縮するのが望ましい。いま、レーザの発振周波数を２倍にすれば、レーザ発振時間は１／２に短縮することが可能になる。
【００４６】
しかしながら、光源１としてのパルスレーザ光源、中でも、半導体素子製造に用いられるエキシマレーザは、ＫｒＦ等の希ガスとハロゲン元素の化合物が封入されたチャンバ内で高出力のパルス放電を行なうことにより、パルスレーザ光を発生する。このパルス放電は、２０〜３０ｋＶもの極めて高い電圧が必要で、この充放電動作により、レーザチャンバからは、大量の熱が発生する。通常、パルスレーザ光源１は装置内で高圧の冷却水を循環させて放熱を行ない、レーザ装置の温度上昇を押えているが、冷却能力を変えずに、パルスレーザの出力アップのため、より高周波数のパルス出力を連続で行なうと、レーザチャンバからは、より大量の熱が発生するため、パルスレーザ光源１の温度が上昇し、出力されるレーザ光の光学的な品質に悪影響を与え、ウェハ６上で露光されるレチクル３のパターン像の像性能を悪化させる。
【００４７】
また、パルスレーザ光源１の温度上昇を押えるため、冷却能力を上げるには、パルスレーザ光源１に供給する冷却水の流量を増やしたり、冷却水の温度をより低温にしたり、発生した熱を冷却水以外のレーザ雰囲気等に放熱することも考えられるが、冷却水の供給設備が大規模になったり、レーザ装置自体がさらに大型になったり、レーザを使用する部屋の空調設備を大型化しなければならず、多大なコストが必要になる。
【００４８】
但し、図３にて説明したように露光装置は、通常の露光動作の場合、長時間連続してレーザ発振(発光)を行なうわけではなく、露光と露光の間にウェハステージ７の移動動作時間があり、この時間はパルスレーザ光源１はレーザ発振を休止するので、露光中に発生した熱を放熱することができる。このため、レーザ発振周波数をアップして露光動作を行なっても、レーザの発振時間とウェハステージ７の移動時間との比によっては、レーザ発振時に発生したレーザ発振周波数アップによるパルスレーザ光源１の発熱アップ分が、ウェハステージ７の移動の間に放熱でき、レーザ出力アップに応じた冷却能力アップがなくても、パルスレーザ光源１の温度上昇は発生しない場合がある。
【００４９】
図４（１）は、パルスレーザ光源１の発振(発光)時間に対して、ウェハステージ７の移動時間の比が大きい場合の露光動作のタイミングチャートで、ａがウェハステージ７の動作、ｂがパルスレーザ光源１のパルス光出力、ｃがレーザ発振のデューティサイクルを示したものである。例えば、レチクル３に形成されている半導体素子の回路パターンサイズが大きいとき、ウェハ６上に投影されるパターン像、すなわち各ショットの露光領域も比例して大きくなり、露光ショット問のウェハステージ７の移動距離も大きくなり、移動時間も長くなる。さらに、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度が高い時、１ショットの露光に必要なレーザの発振パルス数は小さくなる。これらの条件が重なると、全露光動作時間におけるレーザ発振時間のデューティ比が低くなり、レーザの発振周波数をアップして使用しても、余計に発生した熱が、ウェハステージ７が移動している間、すなわちレーザ発振休止時間内に放熱できるため、冷却能力アップがなくてもレーザ発振周波数アップによるスループットの向上が実現できる。
【００５０】
同様に図４（２）は、パルスレーザ光源１の発振(発光)時間に対して、ウェハステージ７の移動時間の比が小さい場合の露光動作のタイミングチャートである。図４(１)の例とは逆に、レチクル３に形成されている半導体素子の回路パターンサイズが小さいとき、ウェハ６上のパターン像、すなわち露光領域も比例して小さくなり、露光ショット間のウェハステージ７の移動距離、移動時間も短くなる。さらに、ウェハ６に塗付されるフォトレジストの光感度が低いとき、１ショットの露光に必要なレーザの発振(発光)パルス数は大きくなる。これらの条件が重なると、全露光動作時間におけるレーザ発振時間のデューティ比が高くなり、冷却能力アップがない場合、レーザの発振周波数をアップして使用して、余計に発生した熱が、ウェハステージ７が移動しているレーザ発振休止時間内に放熱しきれないため、パルスレーザ光源１の温度上昇が発生し、レーザ光の光学的品質が悪化するため露光装置の焼付け像性能が悪化する。
【００５１】
このため、レーザ発振周波数（パルス発光の周波数）をアップしてもパルスレーザ光源１の温度上昇が発生しないようなレーザ発振(発光)／休止のデューティ比または単位時間当たりのレーザ発振パルス数をあらかじめ把握しておき、露光動作の開始前に露光ショットに必要な最適露光量より求められるレーザパルス数とレーザ光源１が発振可能な発振周波数よりレーザの発振時間を算出し、さらにウェハ６に露光されるレチクル３のパターン像のサイズ等より求められる露光ショット間のウェハステージ７の移動距離とウェハステージ７の移動速度よりショット間のウェハステージ７の移動時間を算出し、これらからレーザ発振／休止のデューティ比または単位時間当たりのレーザ発振パルス数の値を見積る。この値がレーザ光源１の温度上昇を発生させるかどうか判定し、発生しないような値の場合は、いま、見積りを行なったレーザ発振周波数にて露光を行なう。一方、レーザ光源１の温度上昇を発生させるような値の場合は、レーザ発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。
【００５２】
図５は、図１の露光装置における露光動作を説明するフローチャートである。露光量やショットサイズ等の露光条件が設定されると、レーザ発振(発光)周波数を最大に設定する。次に、レーザの発振デューティを算出し、算出したデューティが所定の規定デューティより大きくなければ、図４（１）を用いて説明したように、パルス発振周波数最大のまま、１ショットの露光を行なう。一方、算出デューティが規定デューティより大きければ、図４（２）を用いて説明したように、算出デューティが規定デューティ以下になるようにレーザ発振周波数を下げるか休止時間を追加（延長）した後、１ショットの露光を行なう。１ショットの露光を行なった後は、１ウェハの露光を終了したか否かを判定し、露光を終了していなければそのウェハを次のショット位置に移動して前記の１ショット露光を行なう。一方、１ウェハの露光を終了していれば、全ウェハの露光を終了したか否かを判定し、未露光のウェハが残っていれば、ウェハを未露光のものと交換した後、そのウェハをウェハ内の第１ショット位置に移動して前記の１ショット露光を行なう。未露光のウェハが残っていなければ、露光動作を終了する。なお、次ショット位置にウェハを移動した後、またはウェハを交換してその第１ショット位置にウェハを移動した後、１ショット露光を行なおうとするショットの露光量が前ショットと異なる場合は、１ショット露光前に前記した「レーザの発振周波数を最大に設定」、「レーザの発振デューティ算出」、「算出デューティと規定デューティとの比較」および必要に応じて「レーザ発振周波数ダウンｏｒ休止時間追加（延長）」の処理を行なう。
【００５３】
［第２の実施例］
図６（１）は本発明の第２の実施例に係る露光装置の露光動作のタイミングチャートを示したものである。本露光装置の概略構成は図１で示したものと同等である。前記図３で示した露光シーケンスは本実施例の露光装置においても同様に実行される。
【００５４】
図６（１）はレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)のタイミングをａに、コントローラ８のレーザのパルス数のカウントタイミングをｂに示したタイミングチャートである。図７および図８はコントローラ８の露光動作を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
コントローラ８は露光動作中、常にＴ0の時間間隔内のレーザ発振(発光)パルス数をカウントする。コントローラ８はレーザ光源１が単位時間Ｔ0の間にレーザパルス発振(発光)を行なっても、レーザ光源１の温度上昇が発生しないような限界の発振パルス数Ｐｔをあらかじめ記憶しておき、Ｔ0間にカウントされた発振パルス数がＰｔ以下の場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生しないと判断し、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、Ｔ0間にカウントされた発振パルス数がＰｔを超える場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生すると判断し、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。
【００５６】
［第３の実施例］
図６（２）は本発明の第３の実施例に係る露光装置の露光動作のタイミングチャートを示す。上記第２の実施例では図８に示すように単位時間Ｔ0の発振(発光)パルス数を計数し、この計数値に応じて発振周波数または待ち時間を調整するのに対して、本実施例では図３に示すようなコントローラ８からの発振指令および光源１からの発振終了通知に基づいてパルス発振のデューティ比を算出し、この算出値に応じて発振周波数または待ち時間を調整する。
【００５７】
図６（２）において、ａはパルスレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)タイミングを、ｂはレーザパルスの発振デューティサイクルを示している。コントローラ８は図６（２）ｂのレーザ発振開始時刻（図中イ、ハ、ホ、ト、ル）と、レーザ発振終了時刻（図中ロ、ニ、へ、ヌ、チ）を検出し、レーザ発振時間（図中イ〜ロ、ハ〜ニ等）とレーザ休止時間（図中ロ〜ハ、ニ〜ホ等）より露光動作中のレーザ発振時間のデューティ比を算出する。さらにコントローラ８はレーザ光源１の温度上昇が発生しないような限界のレーザ発振デューティ比Ｄｔをあらかじめ記憶しておき、計測されたデューティ比がＤｔ以下の場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生しないと判断し、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、計測されたデューティ比がＤｔを超える場合は、レーザ光源１の温度上昇が発生すると判断し、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらにレーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、温度上昇が起こらないような露光動作を行なうようにする。また、Ｄｔを超えるデューティ比を検出し、レーザの発振周波数を下げたり、充電電圧値を下げたりして露光した場合は、実際のレーザ発振開始時刻と発振終了時刻（図中ト、ヌ）に対し、パルスレーザ光源１の発熱が緩和されるので、発熱に実効的な発振開始時刻と終了時刻（図中チ、リ）を用いて実効的なデューティ比を換算する。
【００５８】
［第４の実施例］
図９は本発明の第４の実施例に係る露光装置の概略構成を示す。同図において、図１で説明した露光装置の構成と同様に１はパルスレーザ光源、２は照明光学系、３はレチクル、４はレチクルステージ、５は縮小光学系、６はウェハ、７はウェハステージ、８はコントローラである。また９は本実施例にて追加された温度、あるいはレーザビームの光学品質を検出するセンサで、前記パルスレーザ光源１の温度またはレーザビームの光学的な品質の変動を計測し、計測した温度や光学品質または、レーザ光源１が温度や光学品質の変動より、このままの状態でレーザ発振(発光)動作を続けると、露光装置の焼付けパターン像の像性能に悪影響を与える危険がある警告信号を出力し、それらはコントローラ８にてモニタすることができる。前記図３で示した露光シーケンスは本実施例の露光装置においても同様に実行される。
【００５９】
図１０はレーザ光源１のレーザパルスの発振(発光)のタイミングをａに、温度や光学品質のセンサ９がモニタしたレーザ光源１の状態をｂに、レーザ光源１がセンサ９の出力により露光装置に与える警告信号の状態をｃに示したタイミングチャートである。コントローラ８は露光動作中センサ９が計測したパルスレーザ光源１の状態をモニタし、あらかじめ記憶しておいたパルスレーザ光源１が出力するパルス光の光学的な品質に悪影響を与えない限界の値Ｔｔと比較し、モニタした値がＴｔ以下であったら、そのままのレーザパルス発振周波数で露光動作を続行する。一方、モニタした値がＴｔを超える場合は、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらに、レーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、値がＴｔを超えないような露光動作を行なうようにする。
【００６０】
あるいは、コントローラ８は露光動作中パルスレーザ光源１がセンサ９の状態により出力する警告信号をモニタし、警告信号がＯＦＦ状態なら、パルスレーザ光源１が出力するパルス光の光学的な品質に悪影響を与えない使用状態なので、そのままのレーザパルス発振(発光)周波数で露光動作を続行する。一方、警告信号がＯＮになったら、露光時の発振周波数を当初の値より下げるか、または、露光ショットの間にさらに、レーザ発振を休止する時間を設けるか、あるいはレーザ発振時に設定する充電電圧値を下げるなど、レーザパルスの光学品質が悪化しないような露光動作を行なうようにする。図１１に、コントローラ８の上記動作を示す。
【００６１】
＜半導体生産システムの実施例＞
次に、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行なうものである。
【００６２】
図１２は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００６３】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザーとしての半導体装置メーカーの製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダー１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダー１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００６４】
さて、図１３は本実施例の全体システムを図１２とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイスメーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお図１３では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１、２２１、２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダーの管理システム２１１、２２１、２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００６５】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１４に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した発光（パルス発振）タイミングやパルス発光強度を制御するための基準となる発光パルス数Ｐｔやデューティ比Ｄｔや光源温度または出射光品位の限界値Ｔｔ等に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは発光パルス数、デューティ比または光源温度もしくは出射光品位の検出、およびそれらの検出値に基づく発光タイミングやパルス発光強度の制御を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【００６６】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１５は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ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（組立て）は後工程と呼ばれ、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、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００６７】
図１６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）ではウェハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウェハ上に電極を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）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、光源の発するパルス光の品質を許容範囲内にするのに有利な露光装置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〜第３の実施例に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】 ウェハ上にレチクルのパターン像を露光する際の露光ショットのレイアウト図である。
【図３】 露光動作実行時の露光装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】 露光動作中のレーザ発振(発光)、休止のデューティサイクルを説明するタイミングチャートである。
【図５】 第１の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 第２および第３の実施例における露光動作実行時のレーザの発振(発光)パルス数カウントおよび発振(発光)デューティ比の計測方法を説明するタイミングチャートである。
【図７】 第２の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 図７のフローチャートに示す動作中にＴ0間隔で実行されるタイマ割込動作を示すフローチャートである。
【図９】 本発明の第４の実施例に係る露光装置の概略構成図である。
【図１０】 露光動作中のレーザ発振(発光)、およびレーザの温度や光学品質の変動を説明するタイミングチャートである。
【図１１】 第４の実施例におけるコントローラの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】 半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図１３】 半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図１４】 ユーザーインターフェースの具体例である。
【図１５】 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１６】 ウェハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１：パルスレーザ光源、２：照明光学系、３：レチクル、４：レチクルステージ、５：縮小光学系、６：ウェハ、７：ウェハステージ、８：コントローラ、９：温度センサまたは光品位センサ。
Claims (6)
- パルス発光する光源と、前記光源のパルス発光を制御する制御手段と、を備え、感光基板を露光する露光装置において、前記制御手段は、前記感光基板上のショットでの前記光源のパルス発光時間と前記感光基板上のショット間での前記光源のパルス発光の休止時間とから見積られる前記パルス発光のデューティ比が、所定のパルス当たりエネルギとなるように制御された前記光源の発するパルス光の品質が許容範囲内になるように予め定められた前記デューティ比に関する閾値を超えないように、前記光源のパルス発光を制御する、ことを特徴とする露光装置。
- 前記感光基板を保持して移動するステージを備え、前記制御手段は、前記感光基板上のショットに必要なパルス発光の数と該パルス発光の周波数とから前記パルス発光時間を求め、前記感光基板上のショット間での前記ステージの移動距離および移動速度から前記休止時間を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 前記制御手段は、前記デューティ比を露光動作開始前に見積る、ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
- 前記制御手段は、前記デューティ比が前記閾値を超えないように前記光源のパルス発光のタイミングを制御する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光装置。
- パルス発光する光源のパルス発光を制御して感光基板を露光する露光方法において、前記感光基板上のショットでの前記光源のパルス発光時間と前記感光基板上のショット間での前記光源のパルス発光の休止時間とから見積られる前記パルス発光のデューティ比が、所定のパルス当たりエネルギとなるように制御された前記光源の発するパルス光の品質が許容範囲内になるように予め定められた前記デューティ比に関する閾値を超えないように、前記光源のパルス発光を制御する、ことを特徴とする露光方法。
- 請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記工程で露光された基板を現像する工程と、を有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
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