JP4497650B2 - レーザ発振装置、露光装置および半導体デバイス製造方法 - Google Patents

Description

【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、それを用いた露光装置、およびその露光装置を用いる半導体デバイス製造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を確認するために、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、および半導体デバイス製造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、本発明の一側面としてのレーザ発振装置は、波長選択素子を駆動し、レーザ光の発振波長を変更する波長変更手段と、前記レーザ光の発振休止前の発振デューティおよび発振休止時間を記憶する記憶手段と、前記レーザ光を再度発振した際のバースト先頭で発生する発振波長のエラー量を前記記憶手段に記憶された前記発振デューティおよび前記発振休止時間に基づいて算出する算出手段と、を有し、前記波長変更手段は、前記算出手段で算出された前記エラー量に基づいて、前記バースト先頭から前記レーザ光の発振波長が所定の許容範囲内に入ように前記波長選択素子を駆動することを特徴とする。
また、本発明の別の一側面としてのレーザ発振装置は、波長選択素子を駆動し、レーザ光の発振波長を変更する波長変更手段と、前記レーザ光の発振波長が目標値になるように該レーザ光の該発振波長を変更した際のバースト先頭で発生する発振波長のエラー量を前記発振波長の変更量に基づいて算出する算出手段と、を有し、前記波長変更手段は、前記算出手段で算出された前記エラー量に基づいて、前記バースト先頭から前記レーザ光の発振波長が前記目標値になるように前記波長選択素子を駆動することを特徴とする。
【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１２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ＯＮ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１４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２０３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２０１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２０８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２１２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２０８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２１２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５０４）。ステップ５０５ではレーザ光源２の主制御部２０１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１６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５１４）、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６０４）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６１１）、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。
【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（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３１１，３２１，３３１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３１１，３２１，３３１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１４（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、２０３：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。

Claims (10)

1. 波長選択素子を駆動し、レーザ光の発振波長を変更する波長変更手段と、
   前記レーザ光の発振休止前の発振デューティおよび発振休止時間を記憶する記憶手段と、
   前記レーザ光を再度発振した際のバースト先頭で発生する発振波長のエラー量を前記記憶手段に記憶された前記発振デューティおよび前記発振休止時間に基づいて算出する算出手段と、を有し、
   前記波長変更手段は、前記算出手段で算出された前記エラー量に基づいて、前記バースト先頭から前記レーザ光の発振波長が所定の許容範囲内に入るように前記波長選択素子を駆動する
   ことを特徴とするレーザ発振装置。
2. 波長選択素子を駆動し、レーザ光の発振波長を変更する波長変更手段と、
   前記レーザ光の発振波長が目標値になるように該レーザ光の該発振波長を変更した際のバースト先頭で発生する発振波長のエラー量を前記発振波長の変更量に基づいて算出する算出手段と、を有し、
   前記波長変更手段は、前記算出手段で算出された前記エラー量に基づいて、前記バースト先頭から前記レーザ光の発振波長が前記目標値になるように前記波長選択素子を駆動する
   ことを特徴とするレーザ発振装置。
3. 前記レーザ光の発振波長の変更量にしきい値を設け、前記レーザ光の発振波長の変更量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２に記載のレーザ発振装置。
4. 前記レーザ光の発振波長の変更量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３に記載のレーザ発振装置。
5. 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２に記載のレーザ発振装置。
6. 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２に記載のレーザ発振装置。
7. 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１〜６のいずれか１つに記載のレーザ発振装置。
8. 請求項１〜７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。
9. 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８に記載の露光装置。
10. 請求項８または９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。

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