JPH11121339A

JPH11121339A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH11121339A
Application number: JP9286770A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Uchiyama; 博文内山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】水銀ランプの寿命を正確に予測して装置管理
者に通知する。【解決手段】水銀ランプ１０の光出力を測定するセン
サ１９の出力を制御装置３０のランプパワー管理機能部
にてモニターする。また、ランプ電源１１とランプパワ
ー管理機能部とを接続し、水銀ランプ１０の点灯状態を
認識できるようにする。水銀ランプ１０の光出力と点灯
時間をモニターし、得られたデータをファイルに保存す
る。そして、保存されたデータから水銀ランプの光出力
と点灯時間の間の関係を表す近似式を作成し、その近似
式から使用中の水銀ランプの寿命を予測し、制御装置に
接続された表示部３１に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水銀ランプ等のラ
ンプを照明光源とする露光装置及び露光方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体素子、ＣＣＤ等の撮像
素子、液晶表示素子等を製造するためのフォトリソグラ
フィ工程では、露光装置を用いてフォトマスクやレチク
ル（以下、マスクという）のパターンをフォトレジスト
等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート
等の感光基板（以下、基板という）に転写する。

【０００３】露光装置に照明用光源として備えられてい
るランプ、例えば水銀ランプからの光出力は、使用時間
が長くなるにつれて劣化によって低下し、基板を所定の
露光量で露光しようとすると露光時間が次第に長くな
る。露光時間が長くなりすぎるとスループットの低下を
招くため、従来は水銀ランプからの光出力に露光時間の
観点から一定の閾値を設定しておき、光出力がその閾値
より低下したときをその水銀ランプの寿命としていた。
実際には、露光装置に水銀ランプの点灯の延べ時間をカ
ウントするタイマーを設けておき、装置管理者がそのタ
イマーのカウント時間を見て水銀ランプの寿命があとど
れくらいかを判断し、ランプ寿命時間になると水銀ラン
プを交換していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、水銀ランプの交
換は、前述のように水銀ランプの延べ点灯時間に基づい
て行われていた。しかし、水銀ランプの性能は個々にバ
ラツキがあるため、点灯時間だけでは使用中の水銀ラン
プの交換のタイミングを正確に判断することができな
い。例えば、まだ使用できるランプを予定の時間が来た
というだけで交換するといった無駄が生じたり、逆に、
予定の時間の前に寿命が来たものを知らずに使用してい
て生産性の低下を招いたり、極端な場合には水銀ランプ
が破裂する事故を起こすなどの問題を生じる場合があっ
た。

【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、照明用光源として備えられてい
る水銀ランプ等のランプの寿命を正確に予測して装置管
理者に残りの寿命を通知することのできる露光装置、及
び照明用光源としてのランプの寿命を正確に把握しなが
ら露光を行うことのできる露光方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ラン
プの光出力を測定するセンサを設置し、そのセンサの出
力を制御装置のランプパワー管理機能部にてモニターで
きるように接続する。また、ランプの電源装置とランプ
パワー管理機能部とを接続し、ランプの点灯状態を認識
できるようにする。このような構成によりランプの光出
力と点灯時間をモニターし、得られたデータをファイル
に保存する。そして、保存されたデータからランプの光
出力と点灯時間の間の関係を表す近似式を作成し、その
近似式から使用中のランプの寿命を予測し、制御装置に
接続された表示部に表示する。

【０００７】すなわち、本発明は、ランプからの光を照
明光としてマスクの像を基板に転写する露光装置におい
て、ランプの点灯時間とランプの光量との関係を記憶す
る記憶手段と、ランプの光量を計測する計測手段と、記
憶手段に記憶された前記関係と計測手段の出力とを利用
してランプの寿命を予測する予測手段とを備えることを
特徴とする。

【０００８】記憶手段は、複数種類のランプに関する前
記関係を記憶することができる。予測手段は、計測手段
の出力の初期値に基づいてランプの寿命を予測すること
ができ、交換直後のランプの寿命を正確に予測すること
ができる。さらに、記憶手段に記憶された前記関係をラ
ンプの種類に応じて補正する補正手段を備えることがで
きる。記憶手段に記憶されたランプの点灯時間とランプ
の光量との関係を、実際に使用中のランプに対して計測
された特性に合致するように補正することで、個々のラ
ンプに特性のバラツキがあっても対応することができ
る。また、計測手段の出力に基づいてランプの異常を検
出する異常検出手段を備えることもできる。

【０００９】また、本発明は、ランプからの光を照明光
としてマスクの像を基板に転写する露光方法において、
ランプの点灯時間とランプの光量との関係を記憶し、ラ
ンプの光量を計測し、記憶された前記関係と計測された
ランプの光量とを利用してランプの寿命を予測すること
を特徴とする。

【００１０】本発明では、ランプの光量と点灯時間との
間の関係を実際のデータによって近似し、使用中のラン
プの寿命を光量低下の推移から正確に算出するため、ラ
ンプの残り寿命をほぼ正確に把握することができる。従
って、個々のランプの特性にバラツキがあったとしても
交換時期を誤ることがなく、ランプの管理が容易にな
る。

【００１１】また、ランプの光量を連続的にモニターす
る構成になっているので、生産に不十分な光量になった
とき、すぐに警告することができる。ランプの光量が基
準値より低下したときは警告することにより装置の管理
を簡単にし、ランプを無駄なく使用すること、及びラン
プパワーの劣化によるスループットの低下を防止するこ
とができる。

【００１２】また、単に各時点でのランプ光量をモニタ
ーしているだけでは、仮にランプの光出力が時間的に異
常な振る舞いをしたとしても検知することができない。
しかし、本発明では使用中のランプの光出力を、そのタ
イプのランプの光出力と点灯時間との間の既知の関係に
照らしてモニターしているため、ランプの光出力がある
時点から上昇し始めたり、光出力の低下速度が急に速ま
った時のように異常な経時変化を示したとき、その異常
を直ちに検出することができる。ランプの光出力の異常
な変動は、ランプ自体の異常や、ランプ電源の異常など
によって生じるが、本発明によるとそのような異常を早
期に発見して適切に対応することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による露光装置の
一例を示す概略構成図である。ランプ電源１１から給電
される超高圧水銀ランプ１０から出射した光束は、楕円
鏡１２で集光された後にダイクロイックミラー１３に入
射する。このダイクロイックミラー１３は、露光に必要
な波長の光のみを反射し、その他の波長の光を透過す
る。ダイクロイックミラー１３で反射された光束は、光
軸ＡＸに対して進退可能に配置されているシャッター１
４によって投影光学系側への照射を選択的に制限され
る。シャッター駆動部１５によってシャッター１４が開
放されることにより、光束は波長選択フィルター１６に
入射し、投影光学系２６が転写を行うのに適した波長
（通常は、ｇ，ｈ，ｉ線のうちの少なくとも１つの帯
域）となる。

【００１４】また、この光束は光軸近傍が最も強度が強
く、周辺になると強度が低下するガウス分布となるた
め、少なくとも投影光学系２６の投影領域内で光強度分
布を均一にする必要がある。このため、フライアイイン
テグレータ１７によって光束の強度を均一化する。強度
を均一化された光束は、第１リレーレンズ２０、マスク
ブラインド２１、第２リレーレンズ２２を通り、ダイク
ロイックミラー２３で反射された後、コンデンサーレン
ズ２４を介してマスク２５のパターンを照射する。マス
クブラインド２１は、マスク２５上の照明領域を制限す
る開口を有する。マスク２５を透過した光束は、投影光
学系２６を介して基板２７上にマスク２５のパターン像
を結像する。基板２７は、基板ステージ２８上に載置さ
れて投影光学系２６の光軸に垂直な２次元方向に移動可
能になっている。

【００１５】図示したように、フライアイインテグレー
タ１７を通過して均一化された光束の一部は、ハーフミ
ラー１８で反射されて光センサ１９に入射する。光セン
サ１９の検出出力は制御装置３０に入力され、制御装置
３０で水銀ランプ１０の光出力がモニターされる。ラン
プ電源１１からは、水銀ランプ１０のオン、オフ信号が
制御装置３０に入力される。制御装置３０には、ＣＲＴ
等の表示部３１、装置の異常等を報知するパイロットラ
ンプ３２及びキーボード等の入力手段３３が接続されて
いる。

【００１６】シャッター１４は、シャッターを開放した
のち予め設定された時間が経過したらシャッターを閉じ
る方法、あるいは露光中に光センサ１９によって露光量
をモニターし、積算露光量が所定値に達したらシャッタ
ーを閉じる方法等によって、制御装置３０によって開閉
制御される。いずれの方法においても、水銀ランプ１０
からの光出力はランプ使用時間が長くなるにつれて劣化
によって低下するため、基板を所定の露光量で露光しよ
うとすると露光時間が次第に長くなる。

【００１７】制御装置３０は、ランプ電源１１から水銀
ランプ点灯信号の供給を受け、光センサ１９の検出出力
を連続的にあるいは一定時間ごとにサンプリングして、
露光装置に装着されている水銀ランプ１０の光出力と点
灯時間のデータを採取する。そして、そのデータをもと
に、水銀ランプの点灯時間ｔと光出力Ｐとの間の関係を
表す近似式を算出する。この関係式は一般に次の〔数
１〕のようになり、Ａ，Ｂ，Ｃの値は採取したデータに
基づいて決定される。

【００１８】

【数１】Ｐ＝Ａｅ^-Bt＋Ｃこの関係式の定数Ａ，Ｂ，Ｃの値は、常に使用中の水銀
ランプについてデータを採取しながら個々の水銀ランプ
毎に決定しなくても、同種の水銀ランプに対して予め求
められていれば、それをそのままキーボード３３等の入
力手段から制御装置３０に入力して用いてもよい。特
に、Ｃの値には個体によるバラツキがあるが、係数Ａ及
びＢは水銀ランプの種類に応じて決まるので、予め知ら
れていればそれを用いればよい。

【００１９】制御装置３０には、それ以下に光出力が低
下したら水銀ランプ１０を交換するという、使用可能な
水銀ランプの光出力の下限値Ｐ₁を設定しておく。水銀
ランプ１０を交換したら、最初にデータ入力手段３３か
ら水銀ランプの交換を設定する。交換後、水銀ランプが
点灯したことをランプ電源１１の出力から知る。

【００２０】制御装置３０は、交換された水銀ランプ１
０に対する関係式〔数１〕の係数Ａ，Ｂが予め分かって
いる場合には、光センサ１９によって検出された最初の
光出力の値をもとに〔数１〕の値Ｃを求める。係数Ａ，
Ｂが知られていない場合には、何点かのデータを採取し
た後、そのデータを用いて〔数１〕の定数Ａ，Ｂ，Ｃの
値を求める。こうして、図２に示すような、水銀ランプ
の点灯時間ｔと光出力Ｐとの間の関係が求められる。

【００２１】制御装置３０は、こうして求められた関係
式〔数１〕と使用可能な光出力の下限値Ｐ₁をもとに、
交換した水銀ランプ１０の予想寿命を計算する。交換直
後の水銀ランプ１０の寿命時間は、図２のＴ₁で表され
る。制御装置３０は、その寿命時間を表示部３１に表示
する。係数Ａ，Ｂが予め知られている場合には、最初に
水銀ランプ１０を点灯したときの光センサ１９の初期値
を知ることで前記〔数１〕の関係を確定することができ
るため、その水銀ランプの寿命Ｔ₁を直ちに求めること
ができる。制御装置３０は、その寿命時間を表示部３１
に表示する。

【００２２】その後、設定時間毎に光センサ１９の出力
から水銀ランプ１０の光出力を計測し、水銀ランプの寿
命を計算して表示部３１に表示する。設定時間Ｔ_nにお
ける水銀ランプの光出力をＰ_nとすると、その時点での
水銀ランプの残り寿命は（Ｔ₁−Ｔ_n）で表される。表示
部３１への水銀ランプの寿命表示は、例えば入力手段３
３を操作して光源に関するウインドウを開くと、そのウ
インドウ中に時間表示されるようにすることで行う。

【００２３】表示部３１において光源ウインドウに残り
寿命を時間表示する以外に、制御装置３０は、ランプ寿
命が残り少なくなったらパイロットランプを点灯した
り、ディスプレイに警告を表示したりすることで装置管
理者に注意を促す。また、水銀ランプの光出力が使用可
能な下限値Ｐ₁を下回ったら、パイロットランプ３２や
表示部３１に警告を表示して、装置を止めたり、またラ
ンプ破裂の可能性がある場合にはランプ電源１１へラン
プ消灯を指示して、消灯する。さらに、ランプの光出力
がある時点から上昇し始めたり、光出力の低下速度が急
に速まった時のように、〔数１〕であらわされる特性か
ら外れる異常な経時変化を示したときにも、その異常を
直ちに検出し、パイロットランプを点灯したり、ディス
プレイに警告を表示したりすることで装置管理者に注意
を促すことができる。

【００２４】出力定格の異なる水銀ランプなど、何種類
かの水銀ランプを交換して使用する場合には、その水銀
ランプの種類毎に〔数１〕の関係式、具体的には係数
Ａ，Ｂの値を一種のデータベースとして記憶しておく。
そして、水銀ランプを交換するときには、使用する水銀
ランプに適合した係数の関係式を用いてその寿命を予測
し、表示するようにすればよい。

【００２５】また、水銀ランプの個体差によって、同種
のタイプの水銀ランプであっても関係式〔数１〕の係数
Ａ，Ｂがわずかに異なることがある。そのような場合に
は、何点下のデータを採取して係数Ａ，Ｂのずれが明ら
かになった段階で、使用中の水銀ランプの特性に適合す
るように係数Ａ，Ｂを補正して使用すればよい。作業上
の都合により、使用していた水銀ランプを一時的に消灯
し、その作業の終了後その水銀ランプを再点灯した際に
も、水銀ランプの再点灯の前後で点灯時間と光出力の間
の関係を表す関数が連続的に接続しないことがある。こ
の場合にも、制御装置３０に記憶されている関係式〔数
１〕の係数を、再点灯後の水銀ランプの特性に合致する
ように補正すればよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によると、装置管理者は交換直後
あるいは使用中の水銀ランプの寿命を正確に把握するこ
とができ、水銀ランプの交換の手配などのメンテナンス
を効果的に予定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一例を示す概略構成
図。

【図２】水銀ランプの点灯時間ｔと光出力Ｐとの間の関
係を示す図。

【符号の説明】

１０…超高圧水銀ランプ、１１…ランプ電源、１２…楕
円鏡、１３…ダイクロイックミラー、１４…シャッタ
ー、１５…シャッター駆動部、１６…波長選択フィルタ
ー、１７…フライアイインテグレータ、１８…ハーフミ
ラー、１９…光センサ、２０…第１リレーレンズ、２１
…マスクブラインド、２２…第２リレーレンズ、２３…
ダイクロイックミラー、２４…コンデンサーレンズ、２
５…マスク、２６…投影光学系、２７…基板、２８…基
板ステージ、３０…制御装置、３１…表示部、３２…パ
イロットランプ、３３…入力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランプからの光を照明光としてマスクの
像を基板に転写する露光装置において、ランプの点灯時間と前記ランプの光量との関係を記憶す
る記憶手段と、前記ランプの光量を計測する計測手段
と、前記記憶手段に記憶された前記関係と前記計測手段
の出力とを利用して前記ランプの寿命を予測する予測手
段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記記憶手段は、複数種類のランプに関
する前記関係を記憶することを特徴とする請求項１記載
の露光装置。
【請求項３】前記予測手段は、前記計測手段の出力の
初期値に基づいて前記ランプの寿命を予測することを特
徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】請求項１記載の露光装置において、さら
に前記記憶手段に記憶された前記関係を前記ランプの種
類に応じて補正する補正手段を備えたことを特徴とする
露光装置。
【請求項５】請求項１記載の露光装置において、さら
に前記計測手段の出力に基づいて前記ランプの異常を検
出する異常検出手段を備えたことを特徴とする露光装
置。
【請求項６】ランプからの光を照明光としてマスクの
像を基板に転写する露光方法において、前記ランプの点灯時間と前記ランプの光量との関係を記
憶し、前記ランプの光量を計測し、前記記憶された前記関係と計測された前記ランプの光量
とを利用して前記ランプの寿命を予測することを特徴と
する露光方法。