JP2002222753A - 露光装置及び露光装置の光源位置調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源のランプ等を交換する時に、軸上のテレ
セン度が悪化せず、ランプ等を交換しても良好なミック
スアンドマッチが行えるようにする。 【解決手段】 投影光学系１１の像面１２において光軸
上もしくは照明領域の中心を照明する照明光の光量重心
を通る光線ＣＬと投影光学系１１の光軸とがなす角度を
検出するセンサ１４と、ランプ１を互いに直交する３軸
方向に移動させる光源位置調整手段１７，２０等とを備
え、前記角度を検出するセンサ１４の検出結果に基づい
て、前記光源位置調整手段によりランプ１を少なくとも
２軸方向に移動させ、ランプ１から発生した光を用い
て、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系１１
により該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影す
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、露光用光源から発
せられた光を用いてパターンの書かれたマスク等の原版
を照明し、パターンを感光剤の塗布された基板に転写露
光する露光装置及びその光源位置調整方法に関し、特に
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）また
は薄膜磁気ヘッド等を製造する為のリソグラフィ工程中
で使用される露光装置及びその光源位置調整方法等に適
している。

【０００２】

【従来の技術】高圧水銀ランプ等の、発散光源からの光
を集光ミラーにより集光し、パターンの描かれたマスク
を均一に照明し、投影光学系を用いてパターンを感光剤
の塗布された基板上に投影露光する露光装置が、半導体
素子等を製造する為のリソグラフィ工程において利用さ
れている。高圧水銀ランプ等は、発光している内に、陰
極陽極の損耗、バルブの黒化等によって発光強度が減少
し、寿命に達すると、立ち消え、破裂、不点灯等が発生
してしまう。したがって、高圧水銀ランプ等は、予め決
められた寿命に到達すると交換が必要である。ランプの
交換を行うと、ランプ自体の公差（陰極位置、陽極位
置、極間隔、軸ずれ等）や、ランプを保持している燭台
の位置再現性等により、ランプの発光部分（輝点）と露
光装置の位置関係が変わってしまい、光学性能が変化し
てしまう。その為、ランプ交換を行った際にはランプの
位置合せが必要となる。

【０００３】従来のランプの位置合せ方法としては、被
照明面の照度が最大となるように調整する方法や、特許
第2809081 号に係る明細書等にて提案されている、被照
明面における照度均一性を高め、かつ平均照度が最も高
くなるように光源位置を調整する方法、特開平10-13512
3 号公報にて提案されている、被照明面と瞳の関係にあ
る位置の光強度分布から光源位置を調整する方法が知ら
れている。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】近年のリソグラフィ
工程では、一つの露光装置で全ての工程を行うのではな
く、複数の露光装置で露光を重ねて行うミックスアンド
マッチ方式（Mix&Match 方式）が主流となっている。こ
れは、工程によってパターンの微細度が異なる為に、微
細なパターンに対しては最新鋭の露光装置によって露光
を行い、粗いパターンに対しては、解像力は高くない
が、スループットが高く、ランニングコストの低い装置
で露光を行って、生産コストを下げる為である。このミ
ックスアンドマッチで要求される光学性能を得るには、
従来のランプ位置合せ方法では不十分であって、ミック
スアンドマッチが良好に行えないという問題が発生して
いる。以下において、ミックスアンドマッチをするため
に要求される光学性能について述べる。

【０００５】ミックスアンドマッチは、複数の露光装置
で露光を行う為に、装置間での結像位置を合わせる必要
がある。結像位置を合わせるには、装置間の倍率や収差
等のバラツキを押さえる他に、テレセン度（光量重心を
通る図３に示す光線ＣＬと光軸との平行度）という要因
がある。半導体素子等の製造において、工程が後の方に
なってくると、前の工程で形成された配線が重なって基
板上に段差が生じる。このため、段差に基づいて像面か
らのずれ量が異なることにより、段差によって転写位置
がずれてしまうことがある。例えば、図３に示すように
段差のある基板に、光量重心を通る光線ＣＬが基板の板
面に対して垂直ではなく、斜めである光が入射している
状況があったとする。このような状況で、図４（ａ）に
示すような格子パターンを露光すると、像は光量重心に
結像するので、基板上で感光した像は上から見ると、図
４（ｂ）に示すように段差部で格子間隔が延びてしまう
ことになる。つまり、基板に対して光量重心を通る光線
ＣＬが斜めに入射するような露光装置では、基板に段差
があった場合に忠実なパターン転写が行えない。この
為、図５に示すように光量重心を通る光線ＣＬが基板の
板面に対して垂直、すなわち光軸と平行となっているこ
とが、良好なミックスアンドマッチを行う為には必要で
ある。特に露光装置の光軸上の光量重心を通る光線ＣＬ
と光軸との平行度を軸上テレセン度と呼んでいて、基板
が１μｍデフォーカスした時の像ずれの量で表現する。
図３に示すように光量重心を通る光線ＣＬが光軸となす
角度が大きい場合には「軸上テレセン度が悪い」、図５
に示すように光量重心を通る光線ＣＬが光軸と平行にな
っている場合を「軸上テレセン度が良い」という。

【０００６】軸上テレセン度は、光学系が全て共軸系で
あれば発生しない量であるが、光学部品の傾き、光軸ず
れ等の偏心、及びユニット間の光軸ずれなどによって発
生する量であり、ランプの集光ミラーに対する光軸ず
れ、ランプの公差内の傾き等の偏心によっても発生する
量である。その為、燭台の位置再現性が低く、かつラン
プ毎にランプの公差内のバラツキの為に、ランプ交換時
に軸上テレセン度が悪化する可能性がある。しかし、従
来技術のようなランプ位置調整方法で調整した場合、悪
化した軸上テレセン度を補正できず、ランプを交換する
為に軸上テレセン度が変化し、良好なミックスアンドマ
ッチが行えないという問題があった。

【０００７】本発明は、光源のランプ等を交換する時
に、軸上のテレセン度が悪化せず、ランプ等を交換して
も良好なミックスアンドマッチが行える露光装置及びそ
の光源位置調整方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源から発生した光を用いて、パターン
の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置におい
て、上記投影光学系の像面において光軸上を照明する照
明光の光量重心を通る光線と上記光軸とがなす角度を計
測する手段と、上記光源を互いに直交する３軸方向に移
動させる光源位置調整手段とを備え、上記角度を計測す
る手段の計測結果に基づいて、上記光源位置調整手段に
より上記光源を少なくとも２軸方向に移動させることを
特徴とする。なお、投影レンズがカタディオ光学系や、
オフナー光学系などのように、軸外領域を結像領域とし
て持つような場合には、光軸上を照明する照明光の光量
重心を通る光線と光軸がなす角度を計測する手段の代わ
りに、照明領域の中心を照明する照明光の光量重心を通
る光線と光軸とがなす角度を計測する手段を用いる。

【０００９】また、本発明は、光源から発生した光を用
いて、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系に
より該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影する
露光装置において、上記投影光学系の像面において光軸
上を照明する照明光の光量重心を通る光線と上記光軸と
がなす角度を計測する第１の計測手段と、上記基板上の
照度を計測する第２の計測手段と、上記光源を互いに直
交する３軸方向に移動させる光源位置調整手段とを備
え、該光源位置調整手段が、第１の計測手段の計測結果
に基づいて上記光源を上記光軸と直交する２軸方向に移
動させ、第２の計測手段の計測結果に基づいて上記光源
を光軸方向に移動させるものであることを特徴としても
よい。なお、投影レンズがカタディオ光学系や、オフナ
ー光学系などのように、軸外領域を結像領域として持つ
ような場合には、第１の計測手段として、照明領域の中
心を照明する照明光の光量重心を通る光線と光軸とがな
す角度を計測する手段を用いる。

【００１０】また、本発明は、光源から発生した光を用
いて、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系に
より該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影する
露光装置において、上記投影光学系の像面において光軸
上を照明する照明光の光量重心を通る光線と上記光軸と
がなす角度を計測する第１の計測手段と、上記投影光学
系の瞳面上の有効光源分布の形状を計測する第２の計測
手段と、上記光源を互いに直交する３軸方向に移動させ
る光源位置調整手段とを備え、該光源位置調整手段が、
第１の計測手段の計測結果に基づいて上記光源を上記光
軸と直交する２軸方向に移動させ、第２の計測手段の計
測結果に基づいて上記光源を光軸方向に移動させるもの
であることを特徴としてもよい。なお、投影レンズがカ
タディオ光学系や、オフナー光学系などのように、軸外
領域を結像領域として持つような場合には、第１の計測
手段として、照明領域の中心を照明する照明光の光量重
心を通る光線と光軸とがなす角度を計測する手段を用い
る。

【００１１】また、本発明は、光源から発生した光を用
いて、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系に
より該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影する
露光装置の光源位置調整方法において、上記投影光学系
の像面において光軸上を照明する照明光の光量重心を通
る光線と上記光軸とがなす角度を計測し、該角度の計測
結果に基づいて、上記光源を少なくとも２軸方向に移動
させて光源位置を調整することを特徴としてもよい。こ
の場合、上記光量重心を通る光線が上記光軸と平行にな
る位置に上記光源の位置を調整することが望ましい。な
お、投影レンズがカタディオ光学系や、オフナー光学系
などのように、軸外領域を結像領域として持つような場
合には、光軸上を照明する照明光の光量重心を通る光線
と光軸がなす角度を計測する手段の代わりに、照明領域
の中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と光軸と
がなす角度を計測する手段を用いる。

【００１２】また、本発明は、光源から発生した光を用
いて、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系に
より該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影する
露光装置の光源位置調整方法において、上記投影光学系
の像面において光軸上を照明する照明光の光量重心を通
る光線と上記光軸とがなす角度を計測するとともに、上
記基板上の照度を計測し、上記角度の計測結果に基づい
て上記光源を上記光軸と直交する２軸方向に移動させ、
上記基板上の照度の計測結果に基づいて上記光源を光軸
方向に移動させて光源位置を調整することを特徴として
もよい。この場合、上記像面の照度の計測値が最大にな
る位置に上記光源の位置を調整することが望ましい。な
お、投影レンズがカタディオ光学系や、オフナー光学系
などのように、軸外領域を結像領域として持つような場
合には、光軸上を照明する照明光の光量重心を通る光線
と光軸がなす角度を計測する手段の代わりに、照明領域
の中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と光軸と
がなす角度を計測する手段を用いる。

【００１３】また、本発明は、光源から発生した光を用
いて、パターンの描かれた原版を照明し、投影光学系に
より該パターンを感光剤の塗布された基板上に投影する
露光装置の光源位置調整方法において、上記投影光学系
の像面において光軸上を照明する照明光の光量重心を通
る光線と上記光軸とがなす角度を計測するとともに、上
記投影光学系の瞳面上の有効光源分布を計測し、上記角
度の計測結果に基づいて上記光源を上記光軸と直交する
２軸方向に移動させ、上記有効光源分布の計測結果に基
づいて上記光源を光軸方向に移動させて光源位置を調整
することを特徴としてもよい。この場合、上記有効光源
分布が所望の分布になる位置に上記光源の位置を調整す
ることが望ましい。なお、投影レンズがカタディオ光学
系や、オフナー光学系などのように、軸外領域を結像領
域として持つような場合には、光軸上を照明する照明光
の光量重心を通る光線と光軸がなす角度を計測する手段
の代わりに、照明領域の中心を照明する照明光の光量重
心を通る光線と光軸とがなす角度を計測する手段を用い
る。本発明は、上記いずれかの露光装置の光源位置調整
方法を用いてデバイスを製造することを特徴とする半導
体デバイスの製造方法にも適用できる。

【００１４】本発明に係る露光装置またはその光源位置
調整方法では、ランプの位置合せを、軸上テレセン度を
計測して軸上テレセン度が良好になるように行うことに
より、ランプを交換しても良好な軸上テレセン度で露光
を行えるようにし、良好なミックスアンドマッチを行え
るようにする。

【００１５】軸上テレセン度を見て、ランプの３軸の位
置制御をしても良いが、光軸ずれのみを調整すれば軸上
テレセン度を良くすることができるので、光軸に垂直な
２軸のみを軸上テレセン度をみて調整して、光軸方向に
は、従来技術のように像面の照度が最大になるように、
もしくは、投影光学系の瞳面の有効光源分布をみて調整
しても良い。

【００１６】また、本発明は、上記いずれかの露光装置
を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に
設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセス
によって半導体デバイスを製造する工程とを有する半導
体デバイス製造方法にも適用できる。前記製造装置群を
ローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ロ
ーカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外
部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも
１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有す
ることが望ましく、前記露光装置のベンダもしくはユー
ザが提供するデータベースに前記外部ネットワークを介
してアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保
守情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半
導体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデ
ータ通信して生産管理を行うことが好ましい。

【００１７】また、本発明は、上記いずれかの露光装置
を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を
接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエ
リアネットワークから工場外の外部ネットワークにアク
セス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置群の
少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可
能にした半導体製造工場にも適用可能である。

【００１８】また、本発明は、半導体製造工場に設置さ
れた上記いずれかの露光装置の保守方法であって、前記
露光装置のベンダもしくはユーザが、半導体製造工場の
外部ネットワークに接続された保守データベースを提供
する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネット
ワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許
可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守
情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側
に送信する工程とを有する露光装置の保守方法にも適用
可能である。

【００１９】また、本発明は、上記いずれかの露光装置
において、ディスプレイと、ネットワークインタフェー
スと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュ
ータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュー
タネットワークを介してデータ通信することを可能にし
たことを特徴としてもよい。前記ネットワーク用ソフト
ウェアは、前記露光装置が設置された工場の外部ネット
ワークに接続され前記露光装置のベンダもしくはユーザ
が提供する保守データベースにアクセスするためのユー
ザインタフェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記
外部ネットワークを介して該データベースから情報を得
ることを可能にすることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は本発明
の実施形態に係る露光装置を示す構成図である。図１に
おいて、１は高圧水銀ランプなどの発散光源であり、発
散された光束は、集光ミラー２によって集光される。３
はシャッターであり、開閉により露光量を制御する。４
は内面反射部材であって入射面で不均一な光源分布を射
出面で均一にする働きがある。ただし、内面反射部材４
の長さが有限の場合には完全に均一化することができ
ず、ランプ１の光軸ずれや、内面反射部材４の傾きによ
る影響が射出面に現れる。５はコンデンサレンズであっ
て内面反射部材４の射出面をフライアイレンズ６の入射
面に略結像させている。フライアイレンズ６は波面分割
をするインテグレータであり、その射出面に２次光源像
を形成する。７はコンデンサレンズであり、フライアイ
レンズ６の射出面に多数形成された２次光源像を有効光
源として用い、マスキングブレード８の面を重畳的に均
一な照度で照明する。

【００２１】８はマスキングブレードであり、照明領域
の大きさを制限する絞りである。９は結像レンズであ
り、マスキングブレード８の位置をレチクル面に投影す
ることによりレチクル面が均一に照明される。１０はパ
ターンの書かれた原版としてのレチクルであり、投影光
学系１１によって該投影光学系の像面１２に置かれた感
光剤の塗布された基板上に投影される。１３はステージ
であり、露光を行う際のステップと、照度むら、及び軸
上テレセン度等の光学性能を測る際にセンサ１４を所望
の位置に移動させることができる。

【００２２】１５は光路から露光量制御を行う為に光を
分岐する為のハーフミラーであり、１６は露光量制御を
行う為に露光量を計測するセンサである。１７はセンサ
１４，１６の出力に従い制御や演算を行うコンピュータ
である。２０はランプステージであり、コンピュータ１
７からの命令に従ってランプ１を位置調整するために駆
動する。

【００２３】図２は図１に示す実施形態に係る露光装置
を用いて、軸上テレセン度を計測するようにしているこ
とを示す構成図である。軸上テレセン度を計測するに
は、投影光学系１１の像面１２と共役な位置の軸上にピ
ンホールをおき、像面１２からデフォーカスした位置で
光強度分布を測ることにより、像面１２での角度分布を
計測すればよい。

【００２４】図１に示す実施形態において軸上テレセン
度を計測する方法は、マスキングブレード８を絞って、
マスキングブレード８の面と共役な投影光学系１１の像
面１２にピンホールを形成し、ステージ１３を光軸方向
に動かして、センサ１４の位置を投影光学系１１の像面
１２からデフォーカスして、投影光学系１１の像面１２
からデフォーカスした場所での位置分布を計測する。位
置分布の計測はセンサ１４を計測面で移動させて計測し
ても良いし、平面センサにより一括で計測しても良い。
センサ１４で計測されたデータからコンピュータ１７に
より光量重心をを計算し、軸上テレセン度を算出する。

【００２５】本発明の第１の実施形態に係るランプ位置
調整方法について、そのフローチャートを図７に示し、
以下において説明する。ランプ１が寿命に到達したり、
もしくは何らかの理由でランプ１を交換した場合、ステ
ップＳ１にて、図２に示した軸上テレセン度を計測する
形態に露光装置を駆動し、軸上テレセン度を計測する。
ステップＳ２では、計測された軸上テレセン度の値が規
格値内にあるか否かコンピュータ１７により判断する。
この判断に基づいてステップＳ３では、コンピュータ１
７によりランプステージ２０を制御して、軸上テレセン
度が良好になるようにランプ１の位置を調整する。計測
された軸上テレセン度の値が規格値内にあることが確認
されたら、ランプ位置調整終了となる。なお、光源とな
るランプ１の位置の調整は、軸上テレセン度を計測し
て、軸上テレセン度を追込むようにランプ１の位置を調
整しても良いし、ランプ１の交換時の位置再現性の範囲
でランプ１の位置を振って軸上テレセン度を計測し、最
も軸上テレセン度が良好であった位置にランプ１を調整
しても良い。このように光源位置を調整することによ
り、光源交換を行っても良好な軸上テレセン度で露光を
行うことができ、良好なミックスアンドマッチが行え
る。なお、投影レンズがカタディオ光学系や、オフナー
光学系などのように、軸外領域を結像領域として持つよ
うな場合には、軸上テレセン度の代わりに、照明領域の
中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と光軸とが
なす角度を計測して光源位置を調整すればよい。その場
合、照明領域の中心を照明する照明光の光量重心を通る
光線と光軸とがなす角度を計測するには、照明領域の中
心にピンフォールを配置して、デフォーカスした位置で
位置分布を計測すればよい。

【００２６】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態は、軸上テレセン度の発生理由が主に光軸に垂直な方
向の偏心によるものであることを利用して、光軸に垂直
な２方向で軸上テレセン度を追込み、光軸方向には照度
最大になるように調整するものである。本実施形態に係
るランプ位置調整方法のフローチャートを図８に示し、
以下において、本実施形態を説明する。ランプを交換し
た際には、まず第１の実施形態と同様に、ステップＳ１
にて軸上テレセン度を計測し、ステップＳ２では、計測
された軸上テレセン度の値が規格値内にあるか否かコン
ピュータ１７により判断する。軸上テレセン度の値が規
格値内にない場合、ステップＳ４にて、良好な軸上テレ
セン度になる位置に、光軸に垂直な２方向にランプステ
ージ２０を駆動してランプ位置調整をする。次に、軸上
テレセン度の値が規格値内にある場合、ステップＳ５に
て、マスキングブレード８を開き、ステージ１３を駆動
してセンサ１４を投影光学系１１の像面１２に配置し、
像面照度を計測する。ステップＳ６では、計測された像
面照度の値が最大照度か否か判断し、その判断結果に基
づいてコンピュータ１７により最大像面照度になる位置
に、光軸方向にランプステージ２０を駆動してランプ位
置制御（ステップＳ１０）をする。ランプ位置制御によ
って、計測された像面照度の値が最大照度であることが
確認されると、ランプ位置調整終了となる。このように
光源位置を調整することにより、光源交換を行っても良
好な軸上テレセン度で露光を行うことができ、良好なミ
ックスアンドマッチを行うことができ、かつ最大像面照
度でスループットの高い露光が行える。なお、投影レン
ズがカタディオ光学系や、オフナー光学系などのよう
に、軸外領域を結像領域として持つような場合には、軸
上テレセン度の代わりに、照明領域の中心を照明する照
明光の光量重心を通る光線と光軸とがなす角度を計測し
て光源位置を調整すればよい。

【００２７】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態は、軸上テレセン度の発生理由が主に光軸に垂直な方
向の偏心によるものであることを利用して、光軸に垂直
な２方向で軸上テレセン度を追込み、光軸方向には所望
の有効光源になるよう調整するものである。本実施形態
に係るランプ位置調整方法のフローチャートを図９に示
し、以下において本実施形態を説明する。ランプ１を交
換した際には、まず第１の実施形態と同様に、ステップ
Ｓ１にて、軸上テレセン度を計測し、ステップＳ２で
は、計測された軸上テレセン度の値が規格値内にあるか
否かコンピュータ１７により判断する。軸上テレセン度
の値が規格値内にない場合、ステップＳ４にて、良好な
軸上テレセン度になる位置に、光軸に垂直な２方向にラ
ンプステージ２０を駆動してランプ位置調整をする。軸
上テレセン度の値が規格値内にある場合、ステップＳ８
で有効光源分布の計測を行う。有効光源分布は軸上テレ
セン度の計測と同様に、像面での角度分布を計ることに
より計測できる。軸上テレセン度は光量分布の重心によ
り求まるが、例えば、実効σが所望の値であれば、光量
分布のモーメントを計算することにより求まる。本実施
形態では、計測された像面での角度分布が所望の分布に
合致しているか否か判断（ステップＳ９）し、コンピュ
ータ１７により所定の演算を行い、その演算結果が所望
の値になるように、光軸方向にランプステージ２０を駆
動してランプ位置制御（ステップＳ１０）をする。

【００２８】例えば、実効σが所望の値になるようにす
るには、角度分布からモーメントを計算し、モーメント
が所望の値になるように光軸方向にランプステージを駆
動する。演算結果が所望の値になり所望の分布を得たこ
とが確認されたら、ランプ位置調整終了となる。

【００２９】本実施形態のように光源位置を調整するこ
とにより、光源交換を行っても良好な軸上テレセン度で
露光を行うことができ、良好なミックスアンドマッチが
行えて、かつ所望の有効光源分布にて露光が行えるの
で、安定した像性能が得られる。なお、有効光源分布の
計測は、投影光学系の瞳面の光強度分布を計測すること
によって計測しても良い。なお、投影レンズがカタディ
オ光学系や、オフナー光学系などのように、軸外領域を
結像領域として持つような場合には、軸上テレセン度の
代わりに、照明領域の中心を照明する照明光の光量重心
を通る光線と光軸とがなす角度を計測して光源位置を調
整すればよい。

【００３０】図６は図２で説明した像面での角度分布の
計測方法と異なる計測方法を示す図である。図２に示し
た計測方法と異なるのは、ステージ１３がデフォーカス
するのではなく、投影光学系１１の物体面からデフォー
カスした位置にピンホールを形成し、投影光学系１１の
像面１２の光強度分布を計測して角度分布を計測するこ
とである。投影光学系１１の物体面からデフォーカスし
た位置のピンホールの共役面は投影光学系１１の像面
（基板の位置）からずれるため、基板上からデフォーカ
スした位置にピンホールが結像し、基板上の光強度の位
置分布を計測すれば、ピンホールの位置の角度分布が計
測できる。位置分布の計測はセンサ１４を計測面で移動
させて計測しても良いし、平面センサにより一括で計測
しても良い。投影光学系の物体面からデフォーカスした
位置にピンホールを形成する方法としては、ピンホール
レチクルをレチクルステージに載せレチクルステージを
光軸方向に駆動することによって形成しても良いし、レ
チクルステージをデフォーカスさせずに、ピンホールレ
チクルを裏返すことにより、パターン面を投影光学系の
物体面からデフォーカスさせても良い。また、同様の効
果を得る工具絞りを上記デフォーカスした位置に挿入で
きるように構成しても良い。

【００３１】なお、照明光学系の構成については、本発
明に対して本質的ではなく、光源からの光を利用して露
光を行う露光装置において、光源の位置調整を軸上テレ
セン度もしくは、照明領域の中心を照明する照明光の光
量重心を通る光線と光軸とがなす角度を見ながら行え
ば、それは本発明の技術的範囲内である。

【００３２】また、本発明に係る露光装置またはその光
源位置調整方法は、上述の実施形態の説明において、自
動で光源を位置調整する例を使用したが、自動でなく、
手動でランプステージ２０を駆動してもよいし、コンピ
ュータ１７による自動調整ではなくオペレータが測定結
果に基づいてランプ１の位置を調整しても良い。

【００３３】（半導体生産システムの実施形態）次に、
本発明に係る露光装置またはその光源位置調整方法を用
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。

【００３４】図１０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１
０８、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。

【００３５】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１
０２〜１０４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（Ｔ
ＣＰ／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。

【００３６】さて、図１１は本実施形態の全体システム
を図１０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、２０１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２０２、レジスト処理装置２０３、
成膜処理装置２０４が導入されている。なお図１１では
製造工場２０１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ＬＡＮ２０６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２０５で製造ラインの稼動管理
がされている。

【００３７】一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処
理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０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２１
１，２２１，２３１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２０５と、各装置のベンダの管理システム２
１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００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２００を介した遠隔
保守を受けることで迅速な対応が可能であり、製造ライ
ンの休止を最小限に抑えることができる。

【００３８】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。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１２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４
０３、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。

【００３９】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１３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。
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。

【００４０】図１４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。ステップ１
５（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あり、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。

【００４１】

【発明の効果】本発明に従って光源の位置を調整すれ
ば、光源の交換を行っても、軸上テレセン度が良好であ
り、良好なミックスアンドマッチが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る露光装置を示す構成
図である。

【図２】 本発明の実施形態において軸上テレセン度の
計測方法を示す図である。

【図３】 基板に段差がある場合に非テレセン光を入射
させた場合の光線図である。

【図４】 レチクルパターンと図３の状態での転写パタ
ーンを示す平面図である。

【図５】 基板に段差がある場合にテレセン光を入射さ
せた場合の光線図である。

【図６】 本発明の実施形態において図２と異なる軸上
テレセン度の計測方法を示す図である。

【図７】 本発明の第１の実施形態におけるフローチャ
ートを示す。

【図８】 本発明の第２の実施形態におけるフローチャ
ートを示す。

【図９】 本発明の第３の実施形態におけるフローチャ
ートを示す。

【図１０】 本発明に係る露光装置またはその光源位置
調整方法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１１】 本発明に係る露光装置またはその光源位置
調整方法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１２】 ユーザインタフェースの具体例である。

【図１３】 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１４】 ウエハプロセスを説明する図である。

【符号の説明】

１：ランプ（光源）、３：シャッタ、６：フライアイレ
ンズ、８：マスキングブレード、１０：レチクル、１
１：投影光学系、１２：像面、１３：ステージ、１４：
センサ（第１の計測手段を構成する）、１６：（第２の
計測手段を構成する）、１７：コンピュータ、２０：ラ
ンプステージ、ＣＬ：照明光の光量重心を通る光線、１
０１：ベンダの事業所、１０２，１０３，１０４：製造
工場、１０５：インターネット、１０６：製造装置、１
０７：工場のホスト管理システム、１０８：ベンダ側の
ホスト管理システム、１０９：ベンダ側のローカルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）、１１０：操作端末コンピュ
ータ、１１１：工場のローカルエリアネットワーク（Ｌ
ＡＮ）、２００：外部ネットワーク、２０１：製造装置
ユーザの製造工場、２０２：露光装置、２０３：レジス
ト処理装置、２０４：成膜処理装置、２０５：工場のホ
スト管理システム、２０６：工場のローカルエリアネッ
トワーク（ＬＡＮ）、２１０：露光装置メーカ、２１
１：露光装置メーカの事業所のホスト管理システム、２
２０：レジスト処理装置メーカ、２２１：レジスト処理
装置メーカの事業所のホスト管理システム、２３０：成
膜装置メーカ、２３１：成膜装置メーカの事業所のホス
ト管理システム、４０１：製造装置の機種、４０２：シ
リアルナンバー、４０３：トラブルの件名、４０４：発
生日、４０５：緊急度、４０６：症状、４０７：対処
法、４０８：経過、４１０，４１１，４１２：ハイパー
リンク機能。

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置におい
   て、上記投影光学系の像面において光軸上もしくは照明
   領域の中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と上
   記光軸とがなす角度を計測する手段と、上記光源を互い
   に直交する３軸方向に移動させる光源位置調整手段とを
   備え、上記角度を計測する手段の計測結果に基づいて、
   上記光源位置調整手段により上記光源を少なくとも２軸
   方向に移動させることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置におい
   て、上記投影光学系の像面において光軸上もしくは照明
   領域の中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と上
   記光軸とがなす角度を計測する第１の計測手段と、上記
   基板上の照度を計測する第２の計測手段と、上記光源を
   互いに直交する３軸方向に移動させる光源位置調整手段
   とを備え、該光源位置調整手段が、第１の計測手段の計
   測結果に基づいて上記光源を上記光軸と直交する２軸方
   向に移動させ、第２の計測手段の計測結果に基づいて上
   記光源を光軸方向に移動させるものであることを特徴と
   する露光装置。
3. 【請求項３】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置におい
   て、上記投影光学系の像面において光軸上もしくは照明
   領域の中心を照明する照明光の光量重心を通る光線と上
   記光軸とがなす角度を計測する第１の計測手段と、上記
   投影光学系の瞳面上の有効光源分布を計測する第２の計
   測手段と、上記光源を互いに直交する３軸方向に移動さ
   せる光源位置調整手段とを備え、該光源位置調整手段
   が、第１の計測手段の計測結果に基づいて上記光源を上
   記光軸と直交する２軸方向に移動させ、第２の計測手段
   の計測結果に基づいて上記光源を光軸方向に移動させる
   ものであることを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置の光源
   位置調整方法において、上記投影光学系の像面において
   光軸上もしくは照明領域の中心を照明する照明光の光量
   重心を通る光線と上記光軸とがなす角度を計測し、該角
   度の計測結果に基づいて、上記光源を少なくとも２軸方
   向に移動させて光源位置を調整することを特徴とする露
   光装置の光源位置調整方法。
5. 【請求項５】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置の光源
   位置調整方法において、上記投影光学系の像面において
   光軸上もしくは照明領域の中心を照明する照明光の光量
   重心を通る光線と上記光軸とがなす角度を計測するとと
   もに、上記基板上の照度を計測し、上記角度の計測結果
   に基づいて上記光源を上記光軸と直交する２軸方向に移
   動させ、上記基板上の照度の計測結果に基づいて上記光
   源を光軸方向に移動させて光源位置を調整することを特
   徴とする露光装置の光源位置調整方法。
6. 【請求項６】 光源から発生した光を用いて、パターン
   の描かれた原版を照明し、投影光学系により該パターン
   を感光剤の塗布された基板上に投影する露光装置の光源
   位置調整方法において、上記投影光学系の像面において
   光軸上もしくは照明領域の中心を照明する照明光の光量
   重心を通る光線と上記光軸とがなす角度を計測するとと
   もに、上記投影光学系の瞳面上の有効光源分布を計測
   し、上記角度の計測結果に基づいて上記光源を上記光軸
   と直交する２軸方向に移動させ、上記有効光源分布の計
   測結果に基づいて上記光源を光軸方向に移動させて光源
   位置を調整することを特徴とする露光装置の光源位置調
   整方法。
7. 【請求項７】 上記光量重心を通る光線が上記光軸と平
   行になる位置に上記光源の位置を調整することを特徴と
   する請求項４〜６のいずれかに記載の露光装置の光源位
   置調整方法。
8. 【請求項８】 上記像面の照度の計測値が最大になる位
   置に上記光源の位置を調整することを特徴とする請求項
   ５に記載の露光装置の光源位置調整方法。
9. 【請求項９】 上記有効光源分布が所望の分布になる位
   置に上記光源の位置を調整することを特徴とする請求項
   ６に記載の露光装置の光源位置調整方法。
10. 【請求項１０】 請求項４〜９のいずれかに記載の露光
    装置の光源位置調整方法を用いて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。
11. 【請求項１１】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光
    装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工
    場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロ
    セスによって半導体デバイスを製造する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
12. 【請求項１２】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
    トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
    ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
    間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
    データ通信する工程とをさらに有することを特徴とする
    請求項１１に記載の半導体デバイス製造方法。
13. 【請求項１３】 前記露光装置のベンダもしくはユーザ
    が提供するデータベースに前記外部ネットワークを介し
    てアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守
    情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半導
    体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
    タ通信して生産管理を行うことを特徴とする請求項１２
    に記載の半導体デバイス製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光
    装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置
    群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカ
    ルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークに
    アクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置
    群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信すること
    を可能にしたことを特徴とする半導体製造工場。
15. 【請求項１５】 半導体製造工場に設置された請求項１
    〜３のいずれかに記載の露光装置の保守方法であって、
    前記露光装置のベンダもしくはユーザが、半導体製造工
    場の外部ネットワークに接続された保守データベースを
    提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネ
    ットワークを介して前記保守データベースへのアクセス
    を許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される
    保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工
    場側に送信する工程とを有することを特徴とする露光装
    置の保守方法。
16. 【請求項１６】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光
    装置において、ディスプレイと、ネットワークインタフ
    ェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコン
    ピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピ
    ュータネットワークを介してデータ通信することを可能
    にしたことを特徴とする露光装置。
17. 【請求項１７】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、
    前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
    続され前記露光装置のベンダもしくはユーザが提供する
    保守データベースにアクセスするためのユーザインタフ
    ェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネット
    ワークを介して該データベースから情報を得ることを可
    能にすることを特徴とする請求項１６に記載の露光装
    置。