JPH01155673A - レーザー波長制御装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はレーザー波長制御装置に関し、特にＩＣ，ＬＳ
Ｉ等の半導体素手の製造において電子回路パターンが形
成されているマスクやレチクル等をレーザー、例えばエ
キシマレーザ−で照明し、該レチクル面上のパターンを
ウニ八面上に露光転写する際に好適なレーザー波長制御
装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より光りソグラフィ技術においては半導体素子の高
密度集積化、超微細化を図るために回折効果の小さい遠
紫外領域の光を発振する光源が用いられている。遠紫外
領域で発掘し、しかも高輝度性、単色性そして指向性等
で優れている光源としてエキシマレーザ−があり、この
エキシマレーザ−を利用した縮少投影型露光装置、所謂
エキシマステッパーが種々と提案されている。

一般にエキシマステッパーに用いられる投影レンズを構
成する硝材には遠紫外領域で一定の透過率を有し、しか
も加工性、均−性等の点から現在のところ石英の単一硝
材が用いられている。石英単一で投影レンズを構成した
場合には色収差の補正ができなくなるため、これに用い
る光源としては発振波長が常に一定であることが解像力
等の点から要求されている。即ち、発振波長のズレはピ
ント位置及び倍率のズレとなり解像力及び解像寸法に重
大な影響を与えてくる。

現在のエキシマレーザ−をステッパーに用いる場合には
スペクトル幅の狭帯域化と発振波長の安定化を行う必要
がある。

エキシマレーザ−の狭帯域化は、通常、レーザー共振器
内に波長選択素子を組み込みエキシマレーザ−の自然発
光スペクトル幅中の特定波長のみを強制的に発振させる
ことにより行う。又、発振波長を安定させるために波長
検出器を設け、このデータによって、前述波長選択素子
の角度等を制御し、ある一定の波長に保っている。

第２．第３図は各々従来のレーザーからの発振波長を検
出する波長検出装置の一部分の概略図である。

第２図は凹レンズ３１と絞り３２を通過したレーザービ
ーム２３のエタロン３３によってできる縞を検出器とし
てのＣＣＤ３４面上に投影し、そのときの縞の間隔を信
号検出部３６により計測することによっである発振波長
からのズレ量を検出している。

第３図は絞り４１と拡大光学系４２を通過した光束をグ
レーティング４３に入射させ、このグレーティング４３
で通常の分光系を構成し、凸レンズ４４によって検出器
としてのＣＣＤ４５面上に集光させ、そのときの輝点の
位置を信号検出部４７より求めてレーザービーム２３の
波長を検出している。

一般に波長検出装置は非常に厳しい精度が要求されてい
る。この為、例えば波長検出装置を構成する光学素子や
検出素子の保持粒度も厳しいものとなっている。

例えば第２図に示す波長検出装置では２枚の素子３３の
平行度距離が重要となり、又、第３図に示す波長検出装
置のグレーティングを用いたものではグレーティングの
保持角度精度が重要となってくる。

又、レーザーからの発振波長は光路中の媒質の密度によ
フて直接影響される。この為、波長検出部を通常の環境
下におくと環境変化例えば、温度や気圧の変化によって
光学素子、検出素子及びそれらの保持具の膨張収縮を招
く。又、光路中の媒質密度の変化によフて波長安定化の
ための計測に誤差を生じせしめ、レーザーの発振波長を
変化させる。この結果、半導体露光装置の解像性能に重
大な影響を与えてくる。又、仮に半導体露光装置側にピ
ントや倍率の補正手段があった場合でも、波長を正確に
計測できなければ補正手段を有効に活用することができ
なくなってくる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は波長検出部を予め設定した一定条件の環境下に
維持しているチエインバー内（容器内）に配置して検出
することにより、外部の環境がどのように変化しても常
に高精度な波長検出が出来、これによりレーザーからの
発振波長を高精度に制御することのできるレーザー波長
制御装置の提供を目的とする。

（問題点を解決する為の手段） レーザーからの発振波長を検出する為の波長検出部と該
波長検出部からの出力信号を用いて該レーザーの発振波
長を可変制御する波長可変制御手段とを有したレーザー
波長制御装置において、該波長検出部を温度、圧力等の
環境状態を予め一定条件に設定し、制御した一定容器内
に設けたことである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

図中１はレーザー、２は波長制御機構でありレーザー１
内に設けられており、レーザー１の発振波長を制御して
いる。３はハーフミラ−でありレーザー１からのビーム
２３を半導体素子製造用の露光装置と本発明に係る波長
測定の為の装置へと２つに分割している。４は全反射ミ
ラー、８は入射窓、５は波長検出部であり、全反射ミラ
ー４て反射し、入射窓８を通過してきたレーザー１から
のビーム２３の波長を例えば第２．第３図で示した方法
を利用して検出している。６はレーザー波長制御部であ
り、波長検出部５からの信号な解析して波長制御機構２
を駆動しレーザー１からの発振波長を制御している。レ
ーザー波長制御部６と波長制御機構２は波長可変制御手
段の一部を構成している。９は冷却ユニット、１０は加
熱ユニット、１１は温度センサー、１２は圧力センサー
、７はチェンバー（容器）である。

冷却ユニット９、加熱ユニット１０、温度センサー１１
そして圧力センサー等の環境制御部と波長検出部５は共
にチェンバー７に内装されており、チェンバー７内の温
度、圧力等の環境状態が常に一定条件下となるように制
御している。

これによりチェンバー７内の波長検出部５が常に一定環
境条件のもとで動作するようにしている。１３は加熱制
御部であり加熱ユニット１０を制御している。１４は冷
却装置であり、冷却ユニット９を制御している。１５は
バルブ駆動部であり、排気制御バルブ１６及び加圧制御
バルブ１７を駆動させている。

１８はエアフィルタ、１９はチェンバー制御部であり、
温度センサー１１及び圧力センサー１２からの信号を取
り込み、それに基づいて加熱制御部１３、冷却装置１４
及びバルブ駆動部１５に制御信号を送出している。

２０は人力装置でありチェンバー制御部１９にチェンバ
ー７内の環境条件に関するデータを人力している。２１
は排気ポンプでチェンバー７内を減圧している。２２は
加圧ポンプでありチェンバー７内を加圧している。

本実施例においては同図に示すようにレーザー１は波長
検出部５とレーザー波長制御部６そして波長制御機構２
によって１つのクローズトループを形成し、レーザー１
からのビーム２３の波長か常に一定値となるように維持
している。

そして本実施例ではチェンバー７内の環境状態を常に一
定条件となるように制御し、チェンバー７内に設けた波
長検出部５を一定環境下におき、検出動作を行なわしめ
ている。

次にチェンバー７内の環境状態の制御方法について説明
する。

人力装置２０によりチェンバー７内の設定温度データＴ
。及び設定圧力データＰ。を入力し、更に制御開始命令
なるコマンドを入力するとチェンバー制御部１９は、温
度センサー１１の計測値Ｔ、及び圧力センサー１２の計
測値Ｐ１を読み取り先に入力しである温度データＴ０及
び圧力データＰ。と比較する。このときＴ、＞７０なら
ば冷却装置１４に冷却制御信号を送出し冷却ユニット９
を駆動し又、ＴＩ　＜”ｒｏならば、加熱制御部１３に
加熱制御信号を送出し加熱ユニット１０を駆動する。更
にｐ、＞ｐｏならばバルブ駆動部１５に排気制御バルブ
駆動信号を送出し排気制御バルブ１６を駆動する。又、
ｐ、＜ｐ。ならばバルブ駆動部１５に加圧制御バルブ駆
動信号を送出し、加圧制御バルブ１７を駆動する。尚、
排気ポンプ２１及び加圧ポンプ２２はあらかじめ運転状
態にしである。

このようにして最終的には、Ｔ、＝Ｔ、、Ｐ、＝Ｐｏと
なるようにし先に人力した設定温度データＴ。ｒｉび設
定圧力データＰ０の値にチェンバー７内の環境を制御し
ている。

尚、前述の実施例において、入力装置２０よりあらかじ
め設定温度Ｔ０と設定圧力Ｐ０と共に設定温度トレラン
スΔＴ及び設定圧力トレランスΔＰを人力しておいて、
温度センサー１１の計測値Ｔ１及び圧力センサー１２の
計測値Ｐ１と設定温度データＴ。及び設定圧力データＰ
。どの比較において、それぞれのトレランスΔＴ、ΔＰ
を考慮して行うようにしても良い。

即ち、Ｔ、＞Ｔｏ＋ΔＴ／２及びＴ、＜Ｔ。−ΔＴ／２
のとき、それぞれ冷却制御信号及び加熱制御信号を送出
し、ｐ、＞ｐｏ＋ΔＰ／２及びＰｌ＜Ｐｏ−ΔＰ／２の
とき、それぞれ排気制御バルブ駆動信号及び加圧制御バ
ルブ駆動信号を送出するようにすれば、結局、Ｔｏ＋Δ
Ｔ／２〉Ｔ、＞Ｔｏ−ΔＴ／２、Ｐｏ＋ΔＰ／２＞Ｐ、
＞Ｐｏ−ΔＰ／２となって、チェンバー７内の内部の環
境状態をトレランスΔＴ、ΔＰの範囲内に制御すること
ができる。

又、温度制御において冷却装置１４を常に運転しておい
て、冷却ユニット９による冷却が、加熱制御をしない場
合に常に設定温度データＴ０以下になるようにしておく
ようにしても良い。この場合は加熱ユニット１０による
加熱制御のみでチェンバー７の内部温度を制御すること
ができるようになる。

尚、以上の実施例において環境制御部として温度、圧力
の他に湿度に関する検出部及び制御部を設けて温度、圧
力と同様に制御すれば更に良好な−る環境状態のもとて
波長検出部を動作させることができるので好ましい。

（発明の効果） 本発明によれば波長検出部を一定環境状態のもとに置き
、温度、圧力等の外乱による波長検出の際の検出誤差を
少なくし、レーザーからの発振波長を常に一定範囲に維
持することができる為、波長変動が厳しく制限されてい
るエキシマレーザ−を用いたステッパー等の装置に適用
すれば解像性能の低下が防止でき、より高性能化が図れ
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図、第３
図は従来の波長検出装置の概略図である。 図中、１はレーザー、２は波長制御機構、３はハーフミ
ラ−１５は波長検出部、６はレーザー波長制御部、７は
チェンバー（容器）、８は入射窓、９は冷却ユニット、
１０は加熱ユニット、１１は温度センサ、１２は圧力セ
ンサ、１３は加熱制御部、１４は冷却装置、１９はチェ
ンバー制御部、２０は人力装置である。 特許出願人　　キャノン株式会社 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザーからの発振波長を検出する為の波長検出
   部と該波長検出部からの出力信号を用いて該レーザーの
   発振波長を可変制御する波長可変制御手段とを有したレ
   ーザー波長制御装置において、該波長検出部を温度、圧
   力等の環境状態を予め一定条件に設定し、制御した一定
   容器内に設けたことを特徴とするレーザー波長制御装置
   。
2. （２）前記環境制御部は内部の環境状態データを設定す
   る為の外部からデータを入力する為の入力部を有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   ー波長制御装置。