JP2001307997A - レーザ発振装置、露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および、露光装置の保守方法 - Google Patents

レーザ発振装置、露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および、露光装置の保守方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ発振装置を光源として使用する露光装
置の生産性の低下を招くことなく、常に良好な回路パタ
ーンの露光を可能にする。 【解決手段】 狭帯域化モジュール２１１内の波長選択
素子を駆動し、レーザ光の発振波長を目標値に変更する
波長変更手段と、レーザ光の発振状態を発振履歴として
記憶する発振履歴記憶部２０９とを有し、前記波長変更
手段は、前記発振履歴に基づいて前記波長選択素子を駆
動し、前記レーザ光の発振波長を目標値に変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザ光の
発振波長の変更が可能なレーザ発振装置、および、それ
を用いた露光装置、半導体デバイス製造方法、半導体製
造工場、露光装置の保守方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ステップ・アンド・リピート方式或いは
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は半導体集
積回路の製造工程において中心的役割を担っている。こ
の露光装置はマスク或いはレチクル（以下、レチクルと
呼ぶ）の回路パターンを投影レンズを介し、レジストが
塗布された被露光基板（以下、ウエハと呼ぶ）面上に露
光する。近年、半導体集積回路の集積度はますます高く
なる傾向にあり、それに伴い、より短い波長の露光光を
発する光源が必要になってきている。特に、レーザ発振
装置の一種である希ガスハライドエキシマレーザ（以
下、エキシマレーザと呼ぶ）が、紫外域高出力レーザと
して注目を集めている。
【０００３】露光装置は通常クリーンルーム内で使用さ
れており、天候の変化などによりクリーンルーム内の気
圧が変化するのに伴い、露光光の屈折率が変化し、回路
パターンの結像位置が変動してしまう。通常、露光装置
用エキシマレーザは発振波長を変更することが可能であ
り、その可変範囲は３００〜４００ｐｍ程度である。露
光光の屈折率は波長によって異なるため、例えばジョブ
開始やウエハ交換などの適当なタイミングで、露光装置
の使用環境における気圧を計測し、気圧の変化による結
像位置の変動を相殺するように発振させるべき最適な発
振波長を算出し、エキシマレーザの発振波長を所望の量
だけ変更することで、露光装置の使用環境における気圧
の変化に対応させている。
【０００４】このような露光装置では、図１２に示すよ
うなフローで露光が行なわれる。ジョブ開始（ステップ
９０１）後、例えばウエハロード時などのタイミングで
投影レンズ近傍の気圧を計測し（ステップ９０２）、露
光装置の主制御部はステップ９０３でその気圧を基に露
光に最適な発振波長（発振波長目標値）を算出し、ステ
ップ９０４でその発振波長目標値がエキシマレーザの制
御部に送信され、ステップ９０５でエキシマレーザはエ
キシマレーザ出射口部に設けられたシャッタを閉じ、ス
テップ９０６でパルス光を発振させた状態で空打ちを行
ない、発振波長をエキシマレーザ内部の光計測部で監視
しながら波長変更手段を用いて発振波長を変更し、ステ
ップ９０７で発振波長が発振波長目標値から所定の許容
範囲内に入ったか否かを判断する。発振波長が所定の許
容範囲に入らなかった場合、エキシマレーザはエラー状
態となり、発振を停止する（ステップ９０８）。発振波
長が所定の許容範囲内に入った場合、ステップ９０９で
それを知らせる波長ロック信号ＯＮを露光装置側に送信
し、シャッタを開け、ステップ９１０で露光装置側から
の発光信号に応じて露光を開始する。露光終了後ウエハ
アンロードをし（ステップ９１１）、次のウエハを露光
するか判断し（ステップ９１２）、次のウエハを露光し
ない場合はジョブ終了とし（ステップ９１３）、次のウ
エハを露光する場合はステップ９０２へ戻る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来例では発
振波長を変更する毎に、変更後の発振波長が目標値にな
ったか否かの確認するために、シャッタを閉じて空打ち
を行なう必要があり、シャッタの開閉および空打ちに費
やす時間だけ露光装置の生産性を低下させてしまってい
た。
【０００６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、このレーザ発振装置を露光装置用光源とし
て使用する際には、露光装置の生産性の低下を招くこと
なく、常に良好な回路パターンを露光する露光装置、半
導体デバイス製造方法、半導体製造工場、および、露光
装置の保守方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、波長選択素子を駆動し、レーザ光の発
振波長を目標値に変更する波長変更手段を有するレーザ
発振装置であって、前記波長変更手段は、前記目標値に
基づいて前記波長選択素子の駆動量を算出し、算出され
た前記波長選択素子の駆動量に基づいて前記波長選択素
子を駆動し、前記レーザ光の発振波長を目標値に変更す
ることを特徴とする。また、前記波長変更手段は、前記
発振履歴に基づいて前記波長選択素子の駆動量を算出
し、算出された前記波長選択素子の駆動量に基づいて前
記波長選択素子を駆動し、前記レーザ光の発振波長を目
標値に変更することが望ましく、前記波長選択素子はグ
レーティングまたはエタロンであることが望ましい。
【０００８】更にレーザ発振を始めた直後もしくはバー
スト発振させた場合のバースト先頭から数十・数百パル
スのレーザ光の波長は不安定で波長がドリフトしてお
り、そのドリフトの量はレーザの発振履歴やレーザ発振
装置内部にある波長計測部内部の環境によって変化する
ことが本発明の発明者らの実験により明らかになった。
発振履歴としては、波長の変更幅、発振中止してからの
経過時間、発振デューティ（発振時間／休止時間の比
率）など、波長計測部内部の環境としては気圧、温度な
どを挙げることができる。このため本発明のレーザ発振
装置では、レーザ発振装置内部にレーザ光の発振履歴を
記憶する発振履歴記憶手段および波長計測部内部の環境
を計測する波長計測部内環境計測手段のうち一つまたは
両方を持ち、発振履歴記憶手段に記録されている発振履
歴および前記波長計測部内環境計測手段による計測結果
のうち少なくとも一つを用いてレーザ発振装置内部の波
長計測部のドリフト量を計算し、その計算結果を考慮し
て目標波長から所定の許容範囲内の波長で発振させるよ
うに波長調整手段を駆動制御することがより好ましい。
【０００９】更に、レーザ発振を休止していた時間が長
い場合や波長の変更量が非常に大きい場合には発振開始
直後の波長を所望の範囲内に調整することが困難であ
り、レーザ発振装置が所望の許容範囲の波長で正常に発
振しているかの判断も困難となるおそれもあるため、本
発明に係るレーザ発振装置の望ましい形態では、発振波
長が所定の許容範囲内で発振しているか否かを判断する
信号を送信する波長ロック信号送信機能を持ち、発振波
長の変更量もしくは発振中止してからの経過時間のうち
一つまたは両方にしきい値を設け、上記波長ロック信号
の状態はそのしきい値により判断される。
【００１０】また、本発明に係る露光装置では、本発明
のレーザ発振装置を光源として用いることにより、波長
が所定の許容範囲内に入ったか否かの確認のための空打
ちを実行することなく露光を開始する事を特徴とする。
もし波長の変更量や発振休止時間が非常に大きい場合
や、その他の何らかの理由で波長が所定の許容範囲内に
入らない場合は、レーザ発振装置は、波長が所定の範囲
内に調整されているか調整されていないかを判断する波
長ロック信号を出力として持ち、露光装置はガスレーザ
発振装置が波長ロック信号に基づいて空打ちを行うか行
わないかの判断をする。本発明の露光装置では、波長変
更のタイミングは或る一枚のウエハ交換時以外にも或る
露光領域への露光が完了した後、次に露光する領域を露
光する前に行っても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図に示した実施例に基づい
て本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明
に係る露光装置の一実施例を示す構成図である。この図
において、１は一般にステッパ（またはスキャナ）と呼
ばれている周知のステップ・アンド・リピート（または
ステップ・アンド・スキャン）方式の露光装置本体部、
２はエキシマレーザを利用したレーザ光源であり、エキ
シマレーザとしては例えばＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）エ
キシマレーザ、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）エキシマレー
ザ等がある。
【００１２】この露光装置本体部１は、レーザ光源２か
らレーザ光（ビーム）の光路に沿って、光源２からのレ
ーザ光の断面を所望の形状にするためのビーム整形光学
系３、レーザ光の強度を調整するための可変ＮＤフィル
タ４、レチクル１２面上での照度を均一化させるために
レーザ光を分割して重ねるオプティカルインテグレータ
５、オプティカルインテグレータ５を介したレーザ光を
集光するコンデンサレンズ６、コンデンサレンズ６から
のレーザ光の一部を光検出器８に導くためのビームスプ
リッタ７、コンデンサレンズ６によってレーザ光が集光
される位置の近傍に配置され、レチクル１２の面上でレ
ーザ光が照射される範囲を規制するマスキングブレード
９、マスキングブレード９の像をレチクル１２上に結像
する結像レンズ１０、およびレーザ光の光路を投影レン
ズ１３の方向に向けるためのミラー１１等が設けられて
構成されている。
【００１３】かかる光学要素を含む照明光学系を通過し
てきたレーザ光源２からのレーザ光によってレチクル１
２は照明され、これによりレチクル１２上のパターン
は、投影光学系としての投影レンズ１３を介して基板と
してのウエハ１４上の複数のショット領域の一つに、例
えば１／２〜１／１０に縮小されて投影露光（転写）さ
れる。ウエハ１４は不図示の移動ステージによって投影
レンズ１３の光軸に垂直な面に沿って２次元的に移動さ
れ、露光ショット領域の露光が終了する毎に次の露光シ
ョット領域が投影レンズ１３によってレチクル１２のパ
ターンが投影される位置に移動される。
【００１４】１５は気圧計であり、これは所定の時間間
隔で露光装置内部の気圧を計測するものである。その計
測値は露光装置本体部１の主制御部１６に送信され、主
制御部１６はそのときに最適なレーザ光の発振波長（発
振波長目標値）を算出し、例えば所定の露光領域におけ
る露光が終了してから次の露光領域における露光が開始
されるまでの間などのタイミングでレーザ光源２に発振
波長目標値信号を送信する。また主制御部１６では、レ
ーザ光源２に発光させるためのトリガ信号を送信すると
ともに、光検出器８で検出されたレーザ光の強度に応じ
て光電変換処理を行い、それを積算し、露光量制御信号
を求め、これをレーザ光源２に送信する。レーザ光源２
はこれらの発振波長目標値信号、トリガ信号、露光量制
御信号に基づいてレーザ光源２内のユニットを制御す
る。
【００１５】またレーザ光源２からは、主制御部１６に
波長ロック信号を送信する。この信号は、実際に発振し
ている波長が発振波長目標値から所定の許容範囲内に入
っている場合には波長ロック信号ＯＮとし、そうでない
場合は波長ロック信号ＯＦＦとなる。波長ロック信号Ｏ
Ｎの場合、発振波長は目標値に対して所定の許容範囲内
であるため、レーザ光源２内のシャッタの開閉動作や空
打ちを 行わず直ちにウエハへの露光を開始できる。波
長ロック信号ＯＦＦの場合は、主制御部１６はウエハ１
４への露光を実施せず、レーザ光源２の出射口部にある
シャッタを閉じて、発振波長を所定の許容範囲内に入れ
るために空打ちを行い、所定の許容範囲内に入った後に
シャッタを開け、再度露光を開始することができる。
【００１６】図２は図１に示すレーザ光源２の一例であ
るエキシマレーザ内部の概略を示す図である。露光装置
本体の主制御部１６から送信された発振波長目標値信
号、トリガ信号、露光量制御信号はレーザ制御部２０１
で受信される。レーザ制御部２０１は高電圧信号を高圧
電源２０２に送信するとともにレーザを発光させるタイ
ミングでトリガ信号を圧縮回路２０３に送信する。また
レーザ制御部２０１は発振波長目標値信号を波長制御部
２０４に送信する。レーザチャンバ２０５内には放電電
極２０５Ａ、２０５Ｂが設けられており、圧縮回路２０
３により１０〜３０ｋＶ程度の高電圧が印可されると放
電電極２０５Ａ、２０５Ｂ間で放電が発生し、レーザチ
ャンバ２０５内に封入されているレーザガスを励起する
ことでレーザ光を発振する。レーザチャンバ２０５の光
射出部には不図示の出力ミラーが取り付けられている。
レーザチャンバ２０５から発振されたレーザ光はビーム
スプリッタ２０６を透過してシャッタ２０７を通って図
１で示されているビーム整形光学系３へ出射されるとと
もに、一部のレーザ光はビームスプリッタ２０６で反射
して光モニタ部２０８へ導入される。レーザ制御部２０
１は図１中の主制御部１６からの命令に従ってシャッタ
２０７の開閉を行う。
【００１７】光モニタ部２０８ではレーザ光のパルスエ
ネルギ、発振波長を常時モニタしており、計測されたパ
ルスエネルギが露光量目標値に対して所望の値であるか
否かを判断して、パルスエネルギが所望の値よりも低い
場合は放電電極２０５Ａ、２０５Ｂへの印可電圧を上昇
させる信号を、高い場合は印可電圧を降下させる信号を
レーザ制御部２０１から高圧電源回路２０３に送信す
る。また波長制御部２０４はレーザ制御部２０１から送
信された発振波長目標値と光モニタ部２０８にて計測さ
れた発振波長とを比較し、計測された発振波長が発振波
長目標値に対して所定の許容範囲内にあるか否かを判断
する。発振波長が所定の許容範囲内にある場合は、シャ
ッタ２０７の開閉動作や空打ちを行わず直ちにウエハへ
の露光を開始できる。発振波長が所定の許容範囲内に入
らない場合は、波長制御部２０４はレーザ制御部２０１
を介して図１の主制御部１６に波長ロック信号ＯＦＦを
送信する。その後、目標値から外れている場合にはシャ
ッタ２０７が閉じられ、波長制御部２０４は波長を所定
の範囲に入るように調整する信号をステッピングモータ
２１２に送信する。発振波長が発振波長目標値から所定
の許容範囲内に入った時点で波長制御部２０４は波長ロ
ック信号ＯＮをレーザ制御部２０１を介して図１に示す
主制御部１６に送信し、シャッタ２０７は開かれる。
【００１８】また、光モニタ部２０８内部には気圧計や
温度計といった光モニタ部２０８の内部環境を計測する
光モニタ部内部環境計測手段２１０が載置してあり、こ
の計測結果を基に光モニタ部２０８内部環境におけるレ
ーザ光の屈折率などを算出することが可能である。この
結果に基づいて光モニタ部２０８のドリフト量を算出
し、光モニタ部２０８のドリフト量を補正することで、
常時安定した発振波長のレーザ光を出力することができ
る。
【００１９】狭帯域化モジュール２１１はレーザチャン
バ２０５の光射出部にある不図示の出力ミラーと対にな
ってレーザ共振器を構成しており、レーザ光のスペクト
ル線幅を半値全幅で約１ｐｍ程度に狭帯域化するととも
に、付随するステッピングモータ２１２を駆動させるこ
とによって狭帯域化モジュール２１１内部に内蔵されて
いるグレーティングもしくはエタロンなどの波長選択素
子を駆動し、発振波長を変更させることが可能である。
このとき、この波長選択素子の駆動量は発振波長目標値
に基づいて算出される。波長制御部２０４はレーザ制御
部２０１から送信された発振波長目標値と光モニタ部２
０８で計測された発振波長とを比較して、レーザ光の発
振波長が所定の許容範囲内になるようステッピングモー
タ２１２に信号を送信しながら常時発振波長を制御して
いる。また発振波長の発振波長目標値が再度変更された
場合には、波長制御部２０４は、発振波長が変更された
発振波長目標値と一致するようにステッピングモータ２
１２を再度駆動させる。再度発振波長を変更する時に
は、波長制御部２０４は発振履歴記憶部２０９に記憶さ
れた発振履歴に基づいて、次に発振させるレーザ光の発
振波長のドリフト量を予測算出し、その算出結果に基づ
いてステッピングモータ２１２を駆動させるようにする
事がより好ましい。
【００２０】以下に、本発明の発明者らが行った、エキ
シマレーザ発振装置の発振波長安定性の実験結果を示
す。図３（ａ）は発振を終了してから再度発振させるま
での発振休止時間ａ、ｂ（ａ＜ｂ）における発振波長安
定性を示すデータである。発振休止時間が大きいｂの方
が、休止後再度発振させてから数十パルス発振するまで
の間で、発振目標値に対してエラー量が大きいことを示
している。図３（ｂ）は発振を終了してから再度発振さ
せた場合において、発振休止時間を一定とした場合の、
休止前の発振デューティ（Ｄｕｔｙ）ｃ、ｄ（ｃ＜ｄ）
における発振波長安定性を示すデータである。休止前の
発振デューティが高いｄの方が、休止後再度発振させて
から数十パルス発振するまでの間で、発振目標値に対し
てエラー量が大きいことを示している。図３（ｃ）は発
振を終了してから、再度発振させる時の発振波長の変更
量ｅ、ｆ（ｅ＜ｆ）における発振波長安定性を示すデー
タである。発振波長の変更量が大きいｆの方が、休止後
再度発振させた直後で、発振目標値に対してエラー量が
大きいことを示している。このように、レーザ光の発振
開始直後の発振波長安定性は不安定であり、発振休止時
間、発振デューティや発振波長の変更量に応じて、バー
スト先頭の数十〜数百パルスにおいて、チャーピング
（Ｃｈｉｒｐｉｎｇ）と呼ばれる波長エラーのうねりが
発生することが分かる。
【００２１】本発明では、レーザ制御部２０１もしくは
波長制御部２０４において、これら図３（ａ）、（ｂ）
および（ｃ）で見られるようなバースト先頭で発生する
発振波長のエラー量（ドリフト量）を予測算出し、この
ドリフト量を打ち消して常時レーザ光が所望の発振波長
で発振するようにステッピングモータ２１２を補正制御
する。
【００２２】発振波長のドリフト量を予測算出する一例
としては以下の式で近似的に表すことが可能である。
【００２３】
【数１】
【００２４】（１）式で一般にＦ（λexc.）は発振波長
の変更量λexc.が大きいほど大きい値となり、一例とし
て図４に示すようになっている。チャーピングはレーザ
チャンバ２０５内部の設計に依存するものである。レー
ザ発振装置の製造過程において、発振波長のドリフト量
を実験的に求めて（１）式のＦ（λexc.）、Ａ、Ｂおよ
びＣを決定し、これをパラメータとして発振履歴記憶部
２０９内部に記憶しておく。また、気圧計や温度計とい
った光モニタ部内部環境計測手段２１０による計測結果
を基に光モニタ部２０８内の内部環境におけるレーザ光
の屈折率を算出し、その算出結果を用いて光モニタ部２
０８のドリフト量Ｄを求める。これらのパラメータを用
いて（１）式から発振波長のドリフト量Δλを算出し、
バースト先頭から発振波長が所定の許容範囲内に入るよ
うに、波長制御部２０４はステッピングモータ２１２を
駆動させ、発振波長を発振波長目標値に変更する。ここ
で、ステッピングモータ２１２に１パルス送信した場合
の発振波長の変更量をａ（ｐｍ/ パルス）とすると、発
振波長を常時所望の許容範囲内にするために、波長制御
部２０４はステッピングモータ２１２にΔλ/ ａ（パル
ス）だけ送信すれば、常時所望の許容範囲内の波長で発
振することが可能である。発振波長のドリフト量Δλを
求める工程は露光装置稼働中の非露光時に定期的に行っ
ても良い。
【００２５】また、発振終了後からの休止時間が大きい
ほど波長のドリフト量Δλも大きい値となることが本発
明の発明者らの実験により明らかになった。発振休止時
間が或る量より大きいと発振開始直後のレーザ光の発振
波長を所定の許容範囲内に制御することが困難となり、
所望の露光性能が達成できない可能性がある。このた
め、レーザ制御部２０１もしくは波長制御部２０４内部
に（１）式のＦ（λexc.）およびｔの値にそれぞれ或る
しきい値を設定しておき、Ｆ（λexc.）またはｔがこの
しきい値よりも大きい場合は、その時点で波長ロック信
号ＯＦＦを送信する。このしきい値よりも小さい場合
は、波長ロック信号はＯＮのままで、シャッタ２０７を
開けたままの状態で露光動作が可能である。波長ロック
信号ＯＦＦの場合は、露光装置の主制御部１６はレーザ
光源２内部のシャッタ２０７を閉じ、レーザ光源２のレ
ーザ制御部２０１は空打ちをしながら発振波長が所定の
許容範囲内で発振できるよう、ステッピングモータ２１
２を駆動させ、発振波長を調整する。発振波長が所定の
許容範囲内に入った時点でレーザ制御部２０１は主制御
部１６に波長ロック信号ＯＮを送信し、シャッタ２０７
が開かれ、レーザ光源２外部へレーザ光が出力される。
図３（ｄ）はこれらの制御を用いた結果、バースト先頭
を含めて、所望の発振波長で発振させることが可能にな
ったことを示す図である。
【００２６】以下、図５を用いて本発明による露光装置
でのフローを説明する。露光装置のジョブが開始され
（ステップ５０１）、まずウエハロードのタイミングで
気圧計１５は気圧を計測し（ステップ５０２）、主制御
部１６は発振波長目標値を算出し（ステップ５０３）、
レーザ光源２に目標波長値を送信する（ステップ５０
４）。ステップ５０５ではレーザ光源２の主制御部２０
１は発振波長の変更量を算出し、ステップ５０６でレー
ザ光の空打ちを行わずにステッピングモータ２１２を駆
動させ、所定の発振波長で発振できるように狭帯域化モ
ジュール２１１内部にあるグレーティングもしくはエタ
ロンなどの波長選択素子を調整する。ここで、ステップ
５０７において発振波長の変更量またはレーザ光の発振
休止時間が或るしきい値を越えていないか判定し、しき
い値を超えていない場合はシャッタ２０７の開閉動作や
空打ちは行わず即露光を開始する。一方、しきい値を超
えている場合には波長ロック信号ＯＦＦを送信し（ステ
ップ５０８）、シャッタ２０７を閉じ、空打ちを行いな
がら発振波長が目標値に対して許容範囲内になるよう調
整する（ステップ５０９）。発振波長が許容範囲内に入
った時点でレーザ主制御部２０１は波長ロック信号ＯＮ
を露光装置側の主制御部１６に送信し、シャッタ２０７
を開け（ステップ５１０）、露光装置本体の主制御部１
６からのトリガ信号により露光が開始される（ステップ
５１２）。ステップ５０９において発振波長が許容範囲
内に入らない場合は、レーザ発振装置はエラー状態とな
り停止する（ステップ５１１）。ウエハへの露光が終了
しウエハがアンロードされた後（ステップ５１３）、引
き続いて次のウエハを露光するか判断し（ステップ５１
４）、次のウエハを露光する場合には、ステップ５０２
に戻る。次のウエハを露光しない場合は、ジョブ終了
（ステップ５１５）となる。
【００２７】上記の例では発振波長の変更をウエハロー
ドのタイミングで行なっていたが、ウエハ上の所定の露
光領域への露光が終了してから次の露光領域への露光が
開始されるまでの間に行っても良い。以下、図６を用い
て、このときのフローについて説明する。ウエハへの露
光がスタートし（ステップ６０１）、或る露光領域への
露光が開始される（ステップ６０２）。露光中、レーザ
光源２の波長制御部２０４は実際に発振されているレー
ザ光の発振波長安定性やエラー（実際に発振している波
長と発振波長目標値との差）が所定の許容範囲内に入っ
ているかを常時監視している（ステップ６０３）。許容
範囲内に入っている限り露光は継続される（ステップ６
０４）が、発振波長が不安定になり所定の許容範囲内に
入らない場合には波長ロック信号ＯＦＦを送信し、露光
を中断する（ステップ６０５）。ステップ６０６ではレ
ーザ光源２のシャッタ２０７は閉じられ、空打ちを行い
ながら発振波長が許容範囲内になるよう調整される。許
容範囲内になったところで、ステップ６０７において波
長ロック信号ＯＮが送信され、露光が再度開始される
（ステップ６０４）。ステップ６０６で波長を許容範囲
内になるよう調整できない場合はレーザ光源２はエラー
状態となり、露光がストップする（ステップ６０８）。
或る露光領域の露光が完了（ステップ６０９）した後、
露光装置の主制御部１６は次の露光領域を露光するかど
うかを判断し（ステップ６１０）、露光する場合は、ス
テップ６１２において気圧計１５の計測結果から新しい
発振波長目標値が算出され、それをレーザ光源２に送信
し、ステップ６０２へ戻って空打ちを行うことなく次の
露光領域の露光が開始される。次の露光領域を露光しな
い場合は、そのウエハへの露光は終了し（ステップ６１
１）、ウエハはアンロードされる。このようにウエハ上
の所定の露光領域への露光が終了してから次の露光領域
への露光が開始されるまでの間にレーザ光の発振波長を
変更することで、ウエハの大口径化という近年の傾向に
伴い、ウエハ１枚の露光所要時間が長くなり、ウエハ上
の全露光領域に対し、最適な発振波長で露光できなくな
るという問題を解決することができる。
【００２８】（半導体生産システムの実施例）次に、本
発明に係る装置を用いた半導体デバイス（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うものである。
【００２９】図７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（装置供給メーカ）の事
業所である。製造装置の実例としては、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１０
８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結ん
でイントラネット等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１
０８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。
【００３０】一方、１０２_ １０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場１０２_ １０４は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場（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等を構築す
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１
０２_ 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
ーザだけに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
保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場
１０２_ １０４とベンダ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（Ｔ
ＣＰ／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が提供するもの
に限らずユーザ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。
【００３１】さて、図８は本実施形態の全体システムを
図７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
ザ工場と、該製造装置のベンダ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、３０１は製造装置ユーザ
（半導体デバイス製造メーカ）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３０２、レジスト処理装置３０３、
成膜処理装置３０４が導入されている。なお図８では製
造工場３０１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ＬＡＮ３０６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３０５で製造ラインの稼動管理がさ
れている。
【００３２】一方、露光装置メーカ３１０、レジスト処
理装置メーカ３２０、成膜装置メーカ３３０などベンダ
（装置供給メーカ）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３１
１，３２１，３３１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。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管
理システム３０５と、各装置のベンダの管理システム３
１１，３２１，３３１とは、外部ネットワーク３００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
た機器のベンダからインターネット３００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。
【００３３】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。
【００３４】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
又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図９に一例を
示す様な画面のユーザインタ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４
０４、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インタ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
明した本発明に関する情報も含まれ、また前記ソフトウ
ェアライブラリは本発明を実現するための最新のソフト
ウェアも提供する。
【００３５】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１０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図
である。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（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いて
ウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前
工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、
リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成
する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、
ステップ４によって作製されたウエ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。
【００３６】図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの
表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ
表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）で
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１
４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。
【００３７】ステップ１５（レジスト処理）ではウエハ
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エハ
に焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウ
エハを現像する。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、ウエ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。
【００３８】
【発明の効果】以上、本発明によれば、レーザ発振装置
を光源として使用する露光装置において、露光装置の生
産性の低下を招くことなく、常に良好な回路パターンを
露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る露光装置の一実施例を示す構成
図である。
【図２】 本発明に係るレーザ発振装置の一実施例を示
す図構成である。
【図３】 （ａ）〜（ｃ）はレーザ発振装置による、発
振波長安定性の実験結果を示す図であって、（ａ）は発
振休止時間を変化させた場合であり、（ｂ）は発振休止
時間を固定し、発振デューティを変化させた場合であ
り、（ｃ）は発振波長の変更量を変化させた場合の図で
ある。また、（ｄ）は本発明に係るレーザ発振装置によ
る発振波長安定性を示す図である。
【図４】 発振波長の変更量に依存するレーザ発振開始
時の波長誤差量の一例を表す図である。
【図５】 本発明に係る露光装置による、ジョブ開始か
ら終了までのフローを示す図である。
【図６】 本発明に係る露光装置による、ウエハ上の所
定の露光領域への露光が終了してから次の露光領域への
露光が開始されるまでの間に発振波長を変更する場合の
フローを示す図である。
【図７】 本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの
生産システムをある角度から見た概念図である。
【図８】 本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの
生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図９】 ユーザインタフェースの具体例である。
【図１０】 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１１】 ウエハプロセスを説明する図である。
【図１２】 従来の技術による、ジョブ開始から終了ま
でのフローを示す図である。
【符号の説明】
１：露光装置本体部、２：レーザ光源、３：ビーム整形
光学系、４：ＮＤフィルタ、５：オプティカルインテグ
レータ、６：コンデンサレンズ、７：ビームスプリッ
タ、８：光検出器、９：マスキングブレード、１０：結
像レンズ、１１：ミラー、１２：レチクル、１３：投影
レンズ、１４：ウエハ、１５：気圧計、１６：主制御
部、２０１：レーザ制御部、２０２：高圧電源、２０
３：圧縮回路、２０４：波長制御部、２０５：レーザチ
ャンバ、２０５Ａ，２０５Ｂ：放電電極、２０６：ビー
ムスプリッタ、２０７：シャッタ、２０８：光モニタ
部、２０９：発振履歴記憶部、２１０：光モニタ部内部
環境計測手段、２１１：狭帯域化モジュール、２１２：
ステッピングモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｂ Ｈ０１Ｓ 3/223 Ｅ Ｆターム(参考） 2H097 BA02 BA03 BB02 CA13 LA10 5F046 AA28 BA04 BA05 CA04 CB01 CB22 DA01 DB01 DB02 DB03 DC01 DD06 5F071 AA06 HH05 HH06 JJ08 JJ10 5F072 AA06 HH05 HH06 JJ08 KK05 KK07 KK08 KK15 YY09

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長選択素子を駆動し、レーザ光の発振
    波長を目標値に変更する波長変更手段を有するレーザ発
    振装置であって、 前記波長変更手段は、前記目標値に基づいて前記波長選
    択素子の駆動量を算出し、算出された前記波長選択素子
    の駆動量に基づいて前記波長選択素子を駆動し、前記レ
    ーザ光の発振波長を目標値に変更することを特徴とする
    レーザ発振装置。
  2. 【請求項２】 前記レーザ光の発振状態を発振履歴とし
    て記憶する発振履歴記憶手段を有し、前記波長変更手段
    は、前記発振履歴に基づいて前記波長選択素子の駆動量
    を算出し、算出された前記波長選択素子の駆動量に基づ
    いて前記波長選択素子を駆動し、前記レーザ光の発振波
    長を目標値に変更することを特徴とする請求項１に記載
    のレーザ発振装置。
  3. 【請求項３】 前記発振履歴は、前記レーザ光の発振波
    長の変更量、前記レーザ光の発振休止時間、および、発
    振デューティのうち少なくとも１つであることを特徴と
    する請求項２に記載のレーザ発振装置。
  4. 【請求項４】 前記レーザ光の発振波長の変更量および
    前記レーザ光の発振休止時間のそれぞれにしきい値を設
    け、前記レーザ光の発振波長の変更量または前記レーザ
    光の発振休止時間が前記しきい値を超えているか否かを
    判断し、その判断結果に基づいて波長ロック信号を出力
    することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記
    載のレーザ発振装置。
  5. 【請求項５】 前記レーザ光の発振波長の変更量または
    前記レーザ光の発振休止時間が前記しきい値を越えてい
    る場合には前記レーザ光の出力を停止することを特徴と
    する請求項４に記載のレーザ発振装置。
  6. 【請求項６】 前記レーザ光の発振波長を計測する波長
    計測手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいず
    れか１つに記載のレーザ発振装置。
  7. 【請求項７】 前記波長計測手段の内部環境を計測する
    内部環境計測手段を有し、計測された前記波長計測手段
    の内部環境に基づいて前記波長計測手段を補正すること
    を特徴とする請求項６に記載のレーザ発振装置。
  8. 【請求項８】 前記波長計測手段の内部環境は温度およ
    び気圧のうち少なくとも１つであることを特徴とする請
    求項７に記載のレーザ発振装置。
  9. 【請求項９】 計測された前記レーザ光の発振波長が所
    定の許容範囲内で発振しているか否かを判断し、その判
    断結果に基づいて波長ロック信号を出力することを特徴
    とする請求項６〜８のいずれか１つに記載のレーザ発振
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記レーザ光の発振波長が所定の前記
    許容範囲内で発振していない場合には前記レーザ光の出
    力を停止することを特徴とする請求項９に記載のレーザ
    発振装置。
  11. 【請求項１１】 前記レーザ光の発振波長を変更する際
    には前記レーザ光の出力を停止しないことを特徴とする
    請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ発振装置。
  12. 【請求項１２】 前記レーザ光の発振波長を変更する際
    には空打ちを行なわないことを特徴とする請求項１〜３
    のいずれか１つに記載のレーザ発振装置。
  13. 【請求項１３】 前記波長選択素子はグレーティングま
    たはエタロンであることを特徴とする請求項１〜１２の
    いずれか１つに記載のレーザ発振装置。
  14. 【請求項１４】 前記レーザ光はエキシマレーザ光であ
    ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記
    載のレーザ発振装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれか１つに記載
    のレーザ発振装置を光源として用いることを特徴とする
    露光装置。
  16. 【請求項１６】 被露光基板上の所定の露光領域におけ
    る露光が終了してから次の露光領域における露光が開始
    されるまでの間に、前記レーザ光の発振波長を変更する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１５または１６に記載の露光装
    置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする
    半導体デバイス製造方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１５または１６に記載の露光装
    置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場
    に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセ
    スによって半導体デバイスを製造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。
  19. 【請求項１９】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
    トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
    ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
    間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
    データ通信する工程とをさらに有することを特徴とする
    請求項１８に記載の半導体デバイス製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記露光装置のベンダもしくはユーザ
    が提供するデータベースに前記外部ネットワークを介し
    てアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守
    情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半導
    体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
    タ通信して生産管理を行うことを特徴とする請求項１９
    に記載の半導体デバイス製造方法。
  21. 【請求項２１】 請求項１５または１６に記載の露光装
    置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群
    を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカル
    エリアネットワークから工場外の外部ネットワークにア
    クセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置群
    の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを
    可能にしたことを特徴とする半導体製造工場。
  22. 【請求項２２】 半導体製造工場に設置された請求項１
    ５または１６に記載の露光装置の保守方法であって、前
    記露光装置のベンダもしくはユーザが、半導体製造工場
    の外部ネットワークに接続された保守データベースを提
    供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネッ
    トワークを介して前記保守データベースへのアクセスを
    許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保
    守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場
    側に送信する工程とを有することを特徴とする露光装置
    の保守方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１５または１６に記載の露光装
    置において、ディスプレイと、ネットワークインタフェ
    ースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピ
    ュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュ
    ータネットワークを介してデータ通信することを可能に
    したことを特徴とする露光装置。
  24. 【請求項２４】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、
    前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
    続され前記露光装置のベンダもしくはユーザが提供する
    保守データベースにアクセスするためのユーザインタフ
    ェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネット
    ワークを介して該データベースから情報を得ることを可
    能にすることを特徴とする請求項２３に記載の露光装
    置。
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