JPH02271515A - レーザ露光装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は狭帯域化されたレーザ光によってワークに所
定のパターンを露光するためのレーザ露光装置に関する
。

（従来の技術） たとえば半導体の製造工程においては、非常に重要な工
程の１つとしてパターンの露光工程がある。近年、ＩＣ
の大容量化にともない、そのパターンも微細化しており
、これに対応して露光光源も解像力を改善するため短波
良化している。

しかしながら、３００ｎ曽以下の波長を必要とする場合
には、従来の高圧水銀ランプを光源として使用すること
は困難で、新たにＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎ
■）が用いられるようになってきた。波長２４８ｎｓに
おいてはレンズの硝材として使用可能な材料は少なく、
露光レンズを色消しすることは困難である。

一方、エキシマレーザは通常の発振ではそのスペクトル
幅は０．４〜０．６ｎ−であり、これを色消しされてい
ないレンズ（単色レンズ）に通した場合、色収差により
焦点ぼけが生じる。したがって、このような焦点ぼけを
防ぐためにレーザ光を狭帯域化して用いることが行われ
ている。

ところで、レーザ発振部に組込まれたレーザ光を狭帯域
化させるための回折格子やエタロンなどの光学部品から
なる波長選択手段は、使用にともなう温度上昇によって
屈折率などが変化し、それが原因で狭帯域化されたレー
ザ光の中心波長にずれ（ドリフト）が生じることが避け
られない。そこで、レーザ光の中心波長にずれが生じる
のを防止するために、レーザ光の波長を検出し、その検
出信号に応じて上記波長選択手段の角度を制御し、レー
ザ光の中心波長がずれるのを防止するようにしている。

ところで、従来のレーザ露光装置において、たとえばワ
ークであるウェハの交換時などに露光を一時中断する場
合には、レーザ発振部を停止してこのレーザ発振部から
のレーザ光が露光部に入射しないようにしていた。

しかしながら、レーザ発振を停止すると、それまでレー
ザ光によって加熱されていたレーザ光を狭帯域化させる
ための波長選択手段の温度が低下して屈折率なども露光
時と逆方向に変化する。そのため、ウェハの交換などが
終了して再度露光を開始したときには、上記波長選択手
段の角度が希望するレーザ光の中心波長を出力させるた
めの角度に対して大きくずれているから、上記波長選択
手段の角度を希望する波長が得られる角度とするまでに
多くの時間が掛かるばかりか、中心波長がずれたレーザ
光を出力させて露光し、不良品の発生を招くということ
もあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来は露光を一時中断したのち再開すると
きに、レーザ光の波長選択手段の角度が希望するレーザ
中心波長を得るための角度に対して大きくずれているた
め、その調節に多くの時間が掛かるばかりか、中心波長
がずれたレーザ光で露光を行ない、不良品の発生を招く
などのことがあった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、露光を一時中断したのち再開すると
きに、波長選択手段の角度が希望する中心波長のレーザ
光を得るための角度に対してずれが生じることがないよ
うにしたレーザ露光装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、波長選択手段を有するレーザ発
振部と、このレーザ発振部から所定波長に設定されて放
出されたレーザ光でワークに所定のパターンを露光する
露光部と、上記レーザ光の波長を゛検出して上記所定波
長が保たれるように上記波長選択手段を制御する制御手
段と、上記露光部に至る光路を遮蔽する遮蔽手段とを具
備し、上記制御手段はレーザ発振が継続されている状態
で上記遮蔽手段が光路を遮断中にも上記制御を続行する
。

このような構成とすることで、露光を中断したときにも
、レーザ発振部からレーザ光を発振させ続けて波長選択
手段を制御し、レーザ光の中心波長がずれるのを防止す
るようにした。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すレーザ露光装置はレーザ発振部１を備えて
いる。このレーザ発振部１は励起部２を有する。この励
起部２には図示しないレーザ媒質と、このレーザ媒質の
励起手段とが設けられている。この励起部２の両端には
それぞれスリット１３が形成された規制部材１４が配置
されている。一方の規制部材１４には出力鏡１５が離間
対向して配置され、他方の規制部材１４には複数のプリ
ズム１６ａからなる拡大光学系１６を介して上記出力鏡
１５とで共振器を構成する波長選択手段としての回折格
子、１７が配置されている。

この回折格子１７はベースプレート１８に矢印で示すよ
うに一端側を支点として回動自在に取付けられている。

ベースプレート１８の上記回折格子１７の自由端側に対
向する部位には設定手段としてのモータ付のマイクロメ
ータ１９が設けられ、このマイクロメータ１９によって
上記回折格子１７を矢示方向に回動させて傾き角度を調
節することができるようになっている。

上記出力鏡１５から出力されたレーザ光りは第１の折返
しミラー２１で反射してビームスブリッタ２２に入射す
る。このビームスピツタッタ２２で反射する約９８％の
レーザ光りは露光部２３に入射し、透過した約２％のレ
ーザ光りは第２の折返しミラー２４で反射して検出手段
としてのスペクトルモニタ２５で中心波長が検出される
ようになっている。このスペクトルモニタ２５による検
出信号はオシロスコープ２６を介してメインコントロー
ラ２７に入力されるようになっている。このメインコン
トローラ２７にはマイクロメータコントローラ２９を介
して上記マイクロメータ１９が接続されている。そして
、このマイクロメータ１９は上記スペクトルモニタ２５
の検出信号に応じて駆動制御され、それによってレーザ
発振部１から出力されるレーザ光りの中心波長が予め設
定された一定の値になるよう上記回折格子１７の角度が
制御されるようになっている。

上記露光部２３は、ここに入射したレーザ光りの進行方
向を変更する第３の折返しミラー３１を有する。この第
３の折返しミラー３１で進路変換されたレーザ光りはレ
チクル３２を透過して露光レンズ３３に入射したのち、
上記レチクル３２に形成されたパターンをワークである
ウェハ３４に露光するようになっている。

上記レーザ発振部１と露光部２３との間、つまりビーム
スプリッタ２２で反射したレーザ光りの光路には遮断手
段としての光学式あるいは機械式のシャッタ３５が設け
られている。このシャッタ３５はシャッタコントローラ
３６を介して上記メインコントローラ２７に接続されて
いる。そして、露光部２３での露光を中断する場合に、
上記メインコントローラ２７からの信号によって作動し
、レーザ発振部１から出力されたレーザ光りが上記露光
部２３へ入射するのを阻止するようになってる。

このように構成されたレーザ露光装置において、レーザ
発振部１を作動させると、このレーザ発振部１から出力
されるレーザ光りは、その波長成分のうち、回折格子１
７の傾き角度に応じた所定の中心波長となって出力１１
１５から出力される。出力鏡１５から出力されたレーザ
光りの大半は露光部２３に入射してウェハ３４にレチク
ル３２に形成されたパターンを露光することになり、ビ
ームスピリツタ２２を透過した残りのレーザ光りはスペ
クトルモニタ２５によって波長が検出される。

このスペクトルモニタ２５による検出信号はメインコン
トローラ２７に人力され、ここに予め設定された露光に
適した波長と比較され、これらの間にずれがないかが検
出される。

上記レーザ発振部１から出力されるレーザ光りの中心波
長は、拡大光学系１６のプリズム１６ａや回折格子１７
などがレーザ光りの熱影響を受けて屈折率などの特性が
経時変化することによってずれる。このように、レーザ
発振部１から出力されるレーザ光りの中心波長が設定値
に対してずれ、そのことが上述したごとくスペクトルモ
ニタ２５によって検出されると、その検出信号に応じた
駆動信号がメインコントローラ２７からマイクロメータ
コントローラ２９を介してマイクロメータ１９に出力さ
れる。それによって、マイクロメータ１９が作動し、回
折格子１７の角度を調節するというフィードバックが繰
返されるから、拡大光学系１６や回折格子１７が熱影響
を受けることで光学的特性が変化しても、レーザ励起部
１から出力されるレーザ光りの中心波長がずれるのを防
止することができる。

ところで、露光部２３による露光を一時的に中断する場
合は、まずそのことをメインコントローラ２７に指令す
る。すると、このメインコントローラ２７からシャッタ
コントローラ３６を介してシャッタ３５が駆動され°、
露光部２３ヘレーザ光りが入射するのが阻止される。

しかしながら、レーザ励起部１の運転は停止させられる
ことなく、露光時よりも低い発振周波数で継続される。

それによって、露光中断時にも、ビームスプリッタ２２
を透過したレーザ光りの中心波長がスペクトルモニタ２
５によって検出され、その検出信号にもとずいてレーザ
光りの中心波長が一定に制御され続ける。つまり、露光
停止時にもレーザ光りが発振され続けることによって、
拡大光学系１６や回折格子１７などの光学特性の変化に
応じて回折格子１７の傾斜角度が制御される。

したがって、シャッタ３５によるレーザ光りの遮断を解
除して露光を再開したときに、所定の中心波長のレーザ
光りを直ちに露光部２３へ入射させることができるから
、露光作業を迅速に、しかも中心波長のずれたレーザ光
りによって不良品の発生を招くことなく行なえる。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、レーザ発振部と露光部と
の間に遮蔽手段を設け、上記露光部による露光を一時的
に中断するときにはレーザ発振部からのレーザ光の発振
を止めず、上記遮蔽手段によってレーザ光が露光部へ入
射するのを阻止するようにした。したがって、露光中断
時にもレーザ光の中心波長がずれないように制御される
ため、露光再開時に直ちに所定の中心波長のレーザ光を
露光部へ入射させることができるので、露光作業を迅速
に、しかも不良品の発生を招くことなく行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すレーザ露光装置の構
成図である。 １・・・レーザ発振部、１７・・・回折格子（波長選択
手段）、１９・・・マイクロメータ（制御手段）、２３
・・・露光部、２５・・・スペクトルモニタ（制御手段
）、２７・・・メインコントローラ（制御手段）、３５
・・・シャッタ（遮蔽手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 波長選択手段を有するレーザ発振部と、このレーザ発振
   部から所定波長に設定されて放出されたレーザ光でワー
   クに所定のパターンを露光する露光部と、上記レーザ光
   の波長を検出して上記所定波長が保たれるように上記波
   長選択手段を制御する制御手段と、上記露光部に至る光
   路を遮蔽する遮蔽手段とを具備し、上記制御手段はレー
   ザ発振が継続されている状態で上記遮蔽手段が光路を遮
   断中にも上記制御を続行することを特徴とするレーザ露
   光装置。