JPH10294271A - 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

照明装置、露光装置及びデバイス製造方法

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JPH10294271A
JPH10294271A JP9115011A JP11501197A JPH10294271A JP H10294271 A JPH10294271 A JP H10294271A JP 9115011 A JP9115011 A JP 9115011A JP 11501197 A JP11501197 A JP 11501197A JP H10294271 A JPH10294271 A JP H10294271A
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JP
Japan
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temperature
illuminance sensor
illuminance
lamp
sensor
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JP9115011A
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Kouichi Shimeki
浩一 七五三木
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Canon Inc
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被照射面上を常に安定した照度で照明できる
ようにする。 【解決手段】 照度センサ1の検出信号をフィードバッ
クさせ、使用する電力を制御することにより発光量を制
御する照明装置において、前記照度センサの温度を検出
する温度検出手段4およびその出力に基づいて前記照度
センサの温度を所定の値に維持する冷却手段2,3,
5,6を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体露光装置等
に使用される照明装置ならびにそれを用いることができ
る露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、照明装置からの露光光で照明し
たレチクル面上の回路パターンを、投影光学系によりウ
エハ面上に投影露光する際に高スループット化を図る為
には、露光用のランプからの光量を増加させる必要があ
る。これによって露光速度をあげて高スループット化が
容易に図れる。また、光源手段からの光量を常に一定に
保つことはスループットの安定化が図れる。そのためラ
ンプからの光束の一部を照度センサに取り込みランプへ
の電力をフィードバックコントロールしている。しかし
ながら、レチクルおよびウエハ面の照度を一定に保つた
めに、フィードバックコントロールによって点灯時間と
ともにランプへの電力が図8に示されるように上昇する
と、ランプの発光量は維持されるが発熱量は電流に比例
して増加する。その熱エネルギーが照度センサを加熱
し、照度センサの温度が図9のように上昇する。する
と、定照度センサの光電変換特性は温度とともに図10
のように変化し、照度センサの出力に誤差が含まれるた
め、照明系の照度が一定でなくなる。
【0003】また、ステッパでは露光量を決めるために
照明系内の光束の一部を照度センサに取り込んで、その
照度値をもとにシャッタ開閉速度を制御している。照度
センサの温度上昇は照度値の誤差となるため正確な照度
の把握ができなくなる。
【0004】そのため、従来、図7に示すように、フォ
トディテクタ1(照度センサ)に放熱フィン2を取り付
けて、フォトディテクタ1の温度上昇を抑えている。
(図7)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スループットを向上す
るためにランプの電力仕様を大きくすると、フィードバ
ック用の照度センサの温度上昇の勾配が大きくなり、放
熱フィンだけでは放熱しきれなくなる。(図9)。ま
た、定照度センサに使われるシリコン系あるいはガリウ
ムヒ素系のフォトダイオードは温度上昇と伴に受光感度
が変化する。そのため照度センサの温度上昇は、電力フ
ィードバック信号に誤差をもたらす(図10)ため、照
明系の照度は一定ではなくなるという問題がある(図1
1)。
【0006】例えば、照度センサにガリウムヒ素系のフ
ォトダイオードを用いた場合、受光感度の温度特性は−
0.2%である。照明系に3KWのランプを使った場
合、照度センサの温度は室温23℃に対し約20℃上昇
する。即ち、照度センサの出力は点灯初期よりも4%低
下する。同様に5KWランプを使った場合、温度上昇は
約40℃になるため照度センサの出力は点灯初期よりも
8%の低下にもなる。さらに定照度モードでランプを点
灯すると、電力の上昇と伴に照度センサの温度が上昇
し、照度センサの出力は低下する。このように照度セン
サの出力が温度と伴に変化する。電力フィードバック制
御が行われる系では、マスクあるいはプレート面の照度
が一定に保たれなくなる。またステッパでは照度センサ
の照度値に誤差が含まれるため、露光量が適正にならな
いという問題がある。
【0007】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、照明装置による被照射面上を常に安定した
照度で照明できるようにし、もって、半導体デバイスを
安定的に高精度でかつ高いスループットで製造すること
ができるようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の照明装置は、照度センサの検出信号をフィード
バックさせ、使用する電力を制御することにより発光量
を制御する照明装置において、前記照度センサの温度を
検出する温度検出手段およびその出力に基づいて前記照
度センサの温度を所定の値に維持する冷却手段を有する
ことを特徴とする。また、本発明の露光装置は、このよ
うな照明装置により所定のパターンを基板上に露光する
ことを特徴とする。
【0009】また、本発明のデバイス製造方法は、照度
センサの検出信号をフィードバックさせ、使用する電力
を制御することにより発光量を制御する照明装置を用い
て所定のパターンを基板上に露光することによりデバイ
スを製造する方法において、露光に際しては、前記照度
センサの温度を検出し、その検出温度に基づいて前記照
度センサの温度が所定の値に維持されるように前記照度
センサを冷却することを特徴とする。
【0010】上記構成において、照明装置の点灯時間と
ともに照明装置の温度は上昇するが、照度センサの温度
は所定の値に維持されるため、照度センサの検出特性は
一定であり、その検出出力に基く照明装置の発光量の制
御も正確に行われる。したがって、大きな電力を使用す
る場合でも、被照射面上が常に安定した照度で照明され
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記冷却手段は、前記照度センサに取り付けられ
た放熱フィン、これに空気を吹き付ける手段、およびそ
の風量を前記温度検出手段の出力に基づいて制御する手
段を有する。以下、本発明のより具体的な実施形態であ
る実施例について説明する。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係る照明装置及び
それを用いた投影露光装置の要部概略図である。図中、
12は楕円鏡、11は紫外線および遮紫外線等を放射す
る高輝度の発光部を有している水銀ランプである。ラン
プ11の発光部は楕円鏡12の第一焦点近傍に配置され
ている。ランプ11は点灯手段31からの電力、即ち後
述する電力制御信号に応じた値の発光量で点灯する。1
3はコールドミラーであり、多層膜より成り、大部分の
赤外線を透過すると共に大部分の紫外光を反射する。1
9はコンデンサレンズであり、楕円ミラー12からの光
束をハエの目レンズ20の入射面にミラー14を介して
結像させている。ハエの目レンズ20は複数の微小レン
ズを2次元的に所定のピッチで配列しており、ハエの目
レンズ20の射出面側に2次光源を形成している。
【0013】ハエの目レンズ20の射出面側の二次光源
から射出した複数の光束はミラー15を介して集光レン
ズ21で集光され、大部分はハーフミラー16で反射し
て面24を均一照明する。22はシャッタであり、面2
4の近傍に設けられている。23はスリットであり、面
24に集光した光束の一部を通過させている。17、1
8は各々凹面ミラー等からなる集光系であり、スリット
23の開口を通過した光束でレチクル41を均一照射し
ている。1は照度センサであり、ハーフミラー16を透
過した光束を検出して面24、即ち被照射面41の照度
を測定している。42は投影光学系であり、レチクル4
1面上の回路パターンをウエハ(または基板)43面上
に結像する。
【0014】32は差動増幅器であり、照度センサ1か
らの信号と被照射面上の照度を予め設定する信号を出す
照度指令部33からの指令信号との差分から作られる信
号を増幅して、電力制御信号として出力する。本実施例
では差動増幅器32からの電力制御信号を点灯装置31
で電力に変換し、該電力の大きさに基づいてランプ11
の発光量の強弱を制御している。
【0015】一方、照度センサ1の裏面に放熱フィン2
を取り付け、照度センサ1の温度上昇を低減する。また
照度センサ1には温度センサ4が取り付けられ、照度セ
ンサ1の温度変化を検知し、温度制御部5に取り込む。
温度制御部5では照度センサ1の温度が設定範囲に入る
ように回転数制御部6を介してファン3の回転数を制御
する。ファン3で作られた気流は放熱フィン2に沿って
流れ、除熱を行い、照度センサ1の温度を一定に保つ。
【0016】図2は温度センサ1の冷却に圧縮空気を用
いた他の実施例である。この場合、ファン3の代わりに
圧縮空気を用いる。すなわち、温度制御部5の指令に基
づき流量制御手段7を介して放熱フィン2にノズル8で
吹き付ける圧縮空気の流量を制御する。流量制御手段7
には電気空圧式サーボ弁等を用いる。なお、照度センサ
の冷却方法としては、液体の冷媒を循環させ、その流量
を制御する等の方法を用いてもでもよい。
【0017】(実施例の効果)上述の各実施例によれ
ば、次の効果を奏する。 ランプライフの初期から末期まで、照明系の照度を
一定に安定させることができる。 日常点検における照度チェックで照度のずれを補正
する手間がなくなる。即ち、従来方式だと照明系の照度
が除々に上昇するため(図11)、日常点検で照度を下
げる必要がある。この手間が省ける。 従来方式では、日常点検で照度を補正しても1日の
間で僅かずつ照度が上昇する。即ちランプへの入力電力
が上昇してそれが損失になっていた。各実施例ではその
ような損失がなくなるため、ランプの寿命(点灯時間)
が延びる。
【0018】次に、この露光装置及びデバイス製造方法
を利用することができるデバイス製造例を説明する。図
12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31(回路設計)
では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ32
(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33(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34(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35
(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ34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36(検査)では、ステップ35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
を行なう。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37)する。
【0019】図13は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ41(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ42(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ43(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44(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ4
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46(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47(現像)では露光したウエハを現像する。ステ
ップ48(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49(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な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。本実施形態の製造
方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半
導体デバイスを低コストで製造することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、図
4に示されるように照度センサの温度が一定に維持され
るため、図3に示すように使用する電力が照度を一定に
するために点灯時間と共に増大する場合でも、図5に示
されるように照度センサの出力も一定となり、かつ図6
に示されるように照明装置の照度も一定に維持すること
ができる。つまり、照度センサの温度上昇に起因する照
度変化がなくなり、被照射面上を常に安定した照度で照
明することができる。したがって、半導体デバイスを安
定的に高精度でかつ高スループットで製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る照明装置及びそれを
用いた投影露光装置を説明する図である。
【図2】 本発明の他の実施例に係る照明装置及びそれ
を用いた投影露光装置を説明する図である。
【図3】 本発明の照明装置におけるランプ点灯時間に
対するランプ電力の推移を示す図である。
【図4】 本発明の照明装置におけるランプ点灯時間に
対す照度センサ温度の推移を示す図である。
【図5】 本発明の照明装置におけるランプ点灯時間に
対す照度センサ出力の推移を示す図である。
【図6】 本発明の照明装置におけるランプ点灯時間に
対す照明系照度の推移を示す図である。
【図7】 従来例を説明する図である。
【図8】 従来例の照明装置におけるランプ点灯時間に
対するランプ電力の推移を示す図である。
【図9】 従来例の照明装置におけるランプ点灯時間に
対する照度センサ温度の推移を示す図である。
【図10】 従来例の照明装置におけるランプ点灯時間
に対する照度センサ出力の推移を示す図である。
【図11】 従来例の照明装置におけるランプ点灯時間
に対する照明系照度の推移を示す図である。
【図12】 図1の装置により製造し得る微小デバイス
の製造の流れを示すフローチャートである。
【図13】 図12におけるウエハプロセスの詳細な流
れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1:照度センサ、2:放熱フィン、3:ファン、4:温
度センサ、5:温度制御部、6:回転数制御部、7:流
量制御手段、8:ノズル、11:ランプ、12:楕円
鏡、13,14,15:ミラー、16:ハーフミラー、
17,18:集光系ミラー、19:コンデンサーレン
ズ、20:ハエの目レンズ、21:集光レンズ、22:
シャッタ、23:スリット、24:集光面、31:点灯
手段、32:差動増幅器、33:照度指令部、41:第
1物体面、42:投影光学系、43:第2物体面。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照度センサの検出信号をフィードバック
    させ、使用する電力を制御することにより発光量を制御
    する照明装置において、前記照度センサの温度を検出す
    る温度検出手段およびその出力に基づいて前記照度セン
    サの温度を所定の値に維持する冷却手段を有することを
    特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 前記冷却手段は、前記照度センサに取り
    付けられた放熱フィン、これに空気を吹き付ける手段、
    およびその風量を前記温度検出手段の出力に基づいて制
    御する手段を有することを特徴とする請求項1記載の照
    明装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の照明装置により所定
    のパターンを基板上に露光することを特徴とする露光装
    置。
  4. 【請求項4】 照度センサの検出信号をフィードバック
    させ、使用する電力を制御することにより発光量を制御
    する照明装置を用いて所定のパターンを基板上に露光す
    ることによりデバイスを製造する方法において、露光に
    際しては、前記照度センサの温度を検出し、その検出温
    度に基づいて前記照度センサの温度が所定の値に維持さ
    れるように前記照度センサを冷却することを特徴とする
    デバイス製造方法。
JP9115011A 1997-04-18 1997-04-18 照明装置、露光装置及びデバイス製造方法 Pending JPH10294271A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020029453A (ko) * 2000-10-13 2002-04-19 조길천 비접촉식 반도체 표면 온도 측정장치
CN119439648A (zh) * 2024-12-12 2025-02-14 新毅东(北京)科技有限公司 一种曝光系统、光刻机及曝光控制方法

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