JP4532654B2 - 制御装置、制御方法及び露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル製造などに用いられ複数の光源を露光用光源とする投影露光装置及び複数光源の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、露光装置の露光光源は、特開平０６−０２９１８１号公報、特開平０６−０３６９８４号公報、特開平０７−２２６３５３号公報、特開平０７−２８３１２０号公報、特開平０８−２５５７３８号公報、特開平０８−２５５７４１号公報、特開平１０−０５０５９９号公報、特開平１０−０８３９５３号公報、及び特開平１０−２６１５７７号公報等に記載されているように、１本の照明光源で構成されている。また、特開平０８−２５５７４０号公報に記載されているように２本のランプを持つものであっても１本のランプを主照明光として利用し、光量の小さい残りの１本を露光量制御に用いる構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、照明光の光量は１本のランプの照度でほぼ決まり、露光時間もそれによって決まってしまい、それ以上露光時間を短くできないために、露光装置の生産性を上げられないという欠点があった。
【０００４】
さらに、複数本のランプをそれぞれ個々に一定照度もしくは一定電力で点灯しても、個々のランプの寿命が異なるために、ランプの個数が多くなるにつれて交換する頻度が高くなり、露光装置の生産性を低下させるという欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は、露光時間を短縮することができ、複数の光源の寿命がほぼ同一になるように点灯させ、光源の定期交換時期を明確にし、光源の定期交換による装置の停止時間を最小にし、その結果装置の生産性を向上させることができる投影露光装置及び複数光源の制御方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての制御装置は、複数の光源からの光を用いてマスクのパターンを基板に露光するための、前記複数の光源の制御装置であって、前記複数の光源の全てを点灯させて、前記複数の光源からの光を足し合わせた光の照度を制御し、かつ、前記複数の光源の寿命が同じになるように各光源の照度配分を異ならせることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態及び作用】
本発明の実施の形態としては、２本以上の照明光源を有し、露光照度を計測する手段、個々の照明光源の照度を計測する手段、個々の照明光源の電流もしくは電力を計測する手段、個々の照明光源の照度もしくは電力を制御する手段、また露光装置の状況に応じて個々の照明光源に適切な制御指令を与える演算装置、さらに個々の照明光源の寿命を予測するのに必要な特性データや履歴を記録しておく記憶装置を有することが望ましい。
【０００９】
また、上記複数の照明光源は、それぞれ主照明光として働き、全体として露光光源として作用する。露光照度の計測手段は、露光光量を把握し、露光光量の設定をし、各照明光源の制御指令値を決めるのに使われる。個々の照明光源の照度を計測する手段と、電流もしくは電力を計測する手段は、個々の照明光源の制御指令値を決めるのに使われる。個々の照明光源の照度もしくは電力を制御する手段は、制御指令に従って所望の照度を維持する働きをする。演算装置と記憶装置は、所定の露光照度になるように、また個々の照明光源の状態に応じて、個々の照明光源の照度もしくは電力指令を与えるように作用する。
【００１０】
【実施例】
（第一の実施例）
図１は本発明の第一の実施例に係る投影露光装置を表す構成図である。同図において、１ａ，１ｂは露光照明光源たるランプ、２ａ，２ｂはランプ１ａ，１ｂにそれぞれ電力を供給するための電源、３ａ，３ｂは電源２ａ，２ｂから供給されるランプ電流やランプ電力を設定するための制御信号を発するＤ／Ａコンバータ、４ａ，４ｂはランプ１ａ，１ｂに流れる電流量を検出するためのセンサ、５ａ，５ｂはセンサ４ａ，４ｂで検出された電流量を演算装置に取り込むためのＡ／Ｄコンバータ、６ａ，６ｂはランプ１ａ，１ｂの照度を検出するためのセンサ、７ａ，７ｂはセンサ６ａ，６ｂで検出された照度を演算装置に取り込むためのＡ／Ｄコンバータ、８はランプ１ａ，１ｂの光が合算された露光光の照度を検出するためのセンサ、９はセンサ８で検出された照度を演算装置に取り込むためのＡ／Ｄコンバータである。
【００１１】
また、１０はランプの寿命データや使用履歴を記録するための記憶装置、１１は露光装置で決められた一定の露光照度になるように、またランプ１ａ，１ｂの寿命がほぼ等しくなるように、電流センサ４ａ，４ｂからＡ／Ｄコンバータ５ａ，５ｂに送られた電流量データ、センサ６ａ，６ｂで検出されＡ／Ｄコンバータ７ａ，７ｂに送られた照度データ、センサ８で検出されＡ／Ｄコンバータ９へ送られた照度データ及び記憶装置１０に記録されている寿命データと履歴を参照して電源２ａ，２ｂのランプ電流もしくは電力を制御するための演算装置である。なお、ランプ１ａ，１ｂの光は照明光学系１２を通って収束され、その後、個々のランプ光は光学系１３によって合算され露光光として供される。
【００１２】
図２は、一定照度で点灯した場合の代表的なランプの寿命曲線を表すグラフである。図２において、横軸は点灯時間であり、縦軸はランプ電力を表している。一般に、一定照度で点灯されるランプで消費される電力は、本図のように時間と共に増加して行き、やがてある上限の電流を越えた点をもって寿命が来たと判断する。寿命曲線は一次もしくは二次曲線で近似でき、従ってある照度に対する現在の電力値が判れば残りの寿命時間が算出できる。この原理を利用して複数のランプを点灯させた場合、個々の寿命時間を算出し、それぞれの寿命がほぼ一緒になるように、照度配分してやれば、ランプ交換時期がほぼ同じになるため、定期的にランプの一斉交換をする場合の装置停止を最小限に留めることが可能となる。またランプの無駄も最小限に抑えることが可能となる。
【００１３】
図３は個々のランプ寿命をほぼ同じにする原理を示す説明用図である。まず、図１中のランプ１ａ，１ｂの照度を同じ照度で点灯するものとすると、この時の照度は露光照度に対してそれぞれ５０％となる。この状態でそれぞれの寿命曲線は図３中の実線で示した照度５０％の曲線となる。個々の寿命曲線はばらつきがあるため、図３中では同じ照度であっても、必要な電力が異なり、また寿命も異なっている。ここでそれぞれ異なる寿命を一律にするためには点線のグラフで示したように、仮にランプ１ａの照度を４０％に落とし消費電力を抑えて寿命を延ばし、ランプ１ｂの照度を６０％に上げて寿命を落としてやれば、ランプ１ａ，１ｂ共にほぼ同じ寿命にすることができる。また当然ながら、合算された露光照度配分を変更する前と後とでは同じである。
【００１４】
図３の寿命曲線は一次もしくは二次の曲線で近似できるが、傾きと切片は個々のランプによって異なる。これらの値は予め個々のランプの初期データとして供給されても良いが、初期データとして得られなかった場合は、点灯時間と消費電力の推移を記録しておくことで、算出可能である。これらのデータは図１における記憶装置１０の中に保存され、演算装置１１によって参照され、先の照度配分を決定するのに使われる。
【００１５】
図１中の演算装置１１はさらに図１中の露光照度センサ８によって所定の露光照度になっているか適宜監視し、異なっている場合はランプ１ａ，１ｂの電力を所定の露光照度になるように、照度配分と照度を再調整する。
【００１６】
個々のランプ照度は図１に示す照度センサ６ａ，６ｂで監視され、演算装置１１が個々の照度を一定にするためにランプ電源２ａ，２ｂからランプ１ａ，１ｂへの電力供給を制御する。具体的には、電源２ａ，２ｂはＤ／Ａコンバータ３ａ，３ｂから電圧指令を受け取り、ランプ１ａ，１ｂに電圧を印加する。この時の電流は電流センサ４ａ，４ｂによって演算装置１１に取り込まれ、この値と印加電圧との乗算によって供給電力は算出することができる。従って印加電圧を可変とすることによって、電力を制御することと同等のことができる。
【００１７】
なお、定照度点灯に限らず、必要に応じて定電流点灯、定電圧点灯、定電力点灯も本構成にて可能であることは言うまでもない。この場合はそれぞれ、電流配分、電圧配分、電力配分が照度配分に取って代わる。
【００１８】
（第二の実施例）
図４は本発明の第二の実施例に係る露光装置を表す構成図である。本実施例はランプ電源１５ａ，１５ｂが定照度点灯、定電力点灯、定電流点灯、定電圧点灯の各機能を有し、それらのモード切り替えと指令値だけで良い場合の例である。
また、光学系２０はランプ光源の収束と個々のランプ光源の合算機能を一つにまとめた光学系になっている。図中１６は照度センサ、１７はＡ／Ｄコンバータ、１８は記憶装置、１９演算装置であり、これらは図１におけるそれぞれ照度センサ８、Ａ／Ｄコンバータ９、記憶装置１０、演算装置１１と同じ機能をもち、ランプの寿命予測曲線に従って、個々のランプの照度と照度配分、もしくは電力と電力配分等を決定する機能を有する。
【００１９】
【デバイス生産方法の実施例】
次に上記説明した投影露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図５は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計した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）ではシリコンやガラス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。
【００２０】
図６は上記ウエ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形成する。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。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）では上記説明した投影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が形成される。
【００２１】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一つの光源に比較してより大きな光量を得ることができ、露光時間を短縮することが可能となり、その結果、露光装置の生産性を向上させることが可能になる。また、光源の寿命を予測することで、光源の点灯状態を変え、その結果寿命を制御することが可能となる。また、複数の光源を露光の主光源として使用する場合に、それぞれの光源の寿命をほぼ同一にするように点灯させることが可能となり、光源の定期交換の目安を明確にし、定期交換による装置の停止時間を最小にすることが可能となり、その結果露光装置の生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例に係る投影露光装置の構成を説明する図である。
【図２】 本発明の第一の実施例に係る光源寿命の原理を説明するための図である。
【図３】 本発明の第一の実施例に係る複数光源の寿命をほぼ均一にする原理を説明するための図である。
【図４】 本発明の第二の実施例に係る投影露光装置の構成を説明するための図である。
【図５】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図６】 図５におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ：光源、２ａ，２ｂ：光源の電源、３ａ，３ｂ：Ｄ／Ａコンバータ、４ａ，４ｂ：電流センサ、５ａ，５ｂ：Ａ／Ｄコンバータ、６ａ，６ｂ：照度センサ、７ａ，７ｂ：Ａ／Ｄコンバータ、８：照度センサ、９：Ａ／Ｄコンバータ、１０：記憶装置、１１：演算装置、１２：光源収束光学系、１３：光源合算光学系、１４ａ，１４ｂ：光源、１５ａ，１５ｂ：光源の電源、１６：照度センサ、１７：Ａ／Ｄコンバータ、１８：記憶装置、１９：演算装置。

Claims (4)

1. 複数の光源からの光を用いてマスクのパターンを基板に露光するための、前記複数の光源の制御装置であって、
   前記複数の光源の全てを点灯させて、前記複数の光源からの光を足し合わせた光の照度を制御し、かつ、前記複数の光源の寿命が同じになるように各光源の照度配分を異ならせることを特徴とする制御装置。
2. 複数の光源からの光を用いてマスクのパターンを基板に露光するための、前記複数の光源の制御方法であって、
   前記複数の光源の全てを点灯させて、前記複数の光源からの光を足し合わせた光の照度を制御し、かつ、前記複数の光源の寿命が同じになるように各光源の照度配分を異ならせることを特徴とする制御方法。
3. 複数の光源を用いてマスクのパターンを基板に露光する露光装置であって、
   請求項１に記載の制御装置を有し、前記制御装置を用いて前記複数の光源を制御して、前記基板を露光することを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、該露光された基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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