(57)【要約】【課題】ランプの光のリップルやシャッタ駆動機構の駆動ばらつきによる露光量の変化をなくし、精度よく露光量制御を行なえるようにすること。【解決手段】ランプ１が点灯し、光照射面にウエハ等が置かれると、制御部２２はシャッタ板６１を開く。これにより、光が光照射面に照射されるとともに、照度計１１にも光が受光される。積算光量測定部１２は、照度計１１からの照度信号を積算露光量に変換する。制御部２２は、積算露光量が所望の値に達すると、ランプＯＦＦ信号を電力供給部２１ａに送りランプ１を消灯する。これと同時にシャッタ閉信号をシャッタ駆動部６２に送る。シャッタ閉が完了すると、制御部２２はランプＯＮ信号を電力供給部２１ａに送りランプ１を再点灯させる。また、ランプを消灯する代わりに、ランプに供給する電力を定格以下に下げ、シャッタ閉動作が完了後、ランプに供給する電力を定格に戻すようにしてもよい。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射面に光を照射する放電ランプと、放電ランプと光照射面との間の光路中に設けられたシャッタと、シャッタ開指令が入力されたとき上記シャッタを開き、シャッタ閉指令が入力されたとき上記シャッタを閉じるシャッタ機構と、照射される積算光量を測定する積算光量測定部とを備えた光照射部に適用され、上記放電ランプ点灯／消灯およびシャッタ機構を制御するランプ点灯制御装置であって、
上記ランプ点灯制御装置は、上記放電ランプの点灯を制御するランプ点灯電源と、
上記積算光量測定部の出力に基づき、上記シャッタ機構と、上記ランプ点灯電源を制御する制御手段から構成され、
上記制御手段は、
上記放電ランプの点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、
上記積算光量測定部により積算される積算光量が予め設定された値になったとき、上記ランプ点灯電源にランプ消灯指令を出力して上記光照射面への光の照射を停止させるとともに、上記シャッタ機構にシャッタ閉指令を出力し、
上記シャッタ閉後であって、上記放電ランプが再点灯可能な期間内に、上記ランプ点灯電源にランプ再点灯指令を出力する
ことを特徴とするランプ点灯制御装置。
【請求項２】
上記制御手段は、少なくとも、上記シャッタが閉動作中、上記放電ランプを再点灯させない
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１のランプ点灯制御装置。
【請求項３】
光照射面に光を照射する放電ランプと、
放電ランプと光照射面との間の光路中に設けられたシャッタと、
シャッタ開指令が入力されたとき上記シャッタを開き、シャッタ閉指令が入力されたとき上記シャッタを閉じるシャッタ機構と、
照射される積算光量を測定する積算光量測定部と、
上記積算光量測定部の出力に基づき、上記放電ランプの点灯／消灯およびシャッタ機構を制御するランプ点灯制御装置とを備えた光照射装置であって、
上記ランプ点灯制御装置は、上記放電ランプの点灯を制御するランプ点灯電源と、
上記積算光量測定部の出力に基づき、上記シャッタ機構と、上記ランプ点灯電源を制御する制御手段から構成され、
上記制御手段は、
上記放電ランプの点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力し、上記光照射面に光を照射させ、
上記積算光量測定部により測定される積算光量が予め設定された値になったとき、
上記ランプ点灯電源にランプ消灯指令を出力して上記光照射面への光の照射を停止させるとともに、上記シャッタ機構にシャッタ閉指令を出力し、
上記シャッタ閉後であって、上記放電ランプが再点灯可能な期間内に、上記ランプ点灯電源にランプ再点灯指令を出力する
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
光照射面に光を照射する放電ランプと
放電ランプと光照射面との間の光路中に設けられたシャッタと、
シャッタ開指令が入力された時上記シャッタを開き、シャッタ閉指令が入力された時上記シャッタを閉じるシャッタ機構と、
照射される積算露光量を測定する積算露光量測定部とを備えた光照射部に適用され、上記放電ランプの点灯と消灯及びシャッタ機構を制御するランプ点灯制御装置であって、
上記ランプ点灯制御装置は、上記放電ランプの点灯を制御するランプ点灯電源と、
上記積算露光量測定部の出力に基づき、上記シャッタ機構と上記ランプ点灯電源を制御する制御手段とから構成され、
上記制御手段は、
上記放電ランプの、点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、
上記積算露光量測定部により積算される積算露光量が、予め設定された値になったとき、もしくは、予め設定された値に対してシャッタ閉動作中の露光量だけ少ない値になったとき、上記ランプ点灯電源に、上記放電ランプに供給する電力を下げる指令を出力して、上記光照射面への光照射の照度を低下させるとともに、上記シャッタ機構にシャッタ閉指令を出力し、
上記シャッタ閉後、上記放電ランプが消灯する前に、上記ランプ点灯電源に、上記放電ランプに供給する電力を上げる指令を出力する
ことを特徴とするランプ点灯制御装置。
【請求項５】
上記制御手段は、少なくとも、上記シャッタが閉動作中、上記放電ランプに供給する電力を上げない
ことを特徴とする請求項４のランプ点灯制御装置。
【請求項６】
光照射面に光を照射する放電ランプと
放電ランプと光照射面との間の光路中に設けられたシャッタと、
シャッタ開指令が入力された時上記シャッタを開き、シャッタ閉指令が入力された時上記シャッタを閉じるシャッタ機構と、
照射される積算露光量を測定する積算露光量測定部と、
上記積算露光量測定部の出力に基づき、上記放電ランプの点灯と消灯及びシャッタ機構を制御するランプ点灯制御装置とを備えた光照射装置であって、
上記ランプ点灯制御装置は、上記放電ランプの点灯を制御するランプ点灯電源と、
上記積算露光量測定部の出力に基づき、上記シャッタ機構と上記ランプ点灯電源を制御する制御手段とから構成され、
上記制御手段は、
上記放電ランプの点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、
上記積算露光量測定部により積算される積算露光量が、あらかじめ設定された値になったとき、もしくは、予め設定された値に対してシャッタ閉時の露光量だけ少ない値になったとき、上記ランプ点灯電源に、上記放電ランプに供給する電力を下げる指令を出力して、上記光照射面への光照射の輝度を低下させるとともに、上記シャック機構にシャッタ閉指令を出力し、
上記シャッタ閉後、上記放電ランプが消灯する前に、上記ランプ点灯電源に、上記放電ランプに対し供給する電力を上げる指令を出力する
ことを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ基板、プリント基板、半導体ウエハ等の基板を露光する露光装置に使用されるランプ点灯制御装置および光照射装置に関し、特に、ステッパ等の利用するに好適な被照射物に対し、所望の積算光量を精度良く照射するためのランプ点灯制御装置および光照射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイ基板、プリント基板、半導体ウエハ等の基板を露光する露光装置には、露光光を出射する光照射装置が取り付けられる。
図８に、上記光照射装置の構成例を示す。
同図に示すように、光照射装置１０の内部には、露光光を放射する超高圧水銀ランプなどの放電ランプ１と、放電ランプ１からの光を集光する集光鏡２、ランプ１及び集光鏡２からの光を折り返し、光出射口に導く反射ミラーである第１、第２の平面鏡４及び７、光照射面での照度分布を均一にするためのインテグレータレンズ５、光出射口から出射する光を平行光にするためのコリメータ８、といった光学部品が設けられる。
【０００３】
シャッタ機構６は、シャッタ板（遮光板）６１、シャッタ駆動部６２、シャッタ開閉センサ６３から構成される。シャッタ板６１はシャッタ駆動部６２により駆動され、光路中にシャッタ板６１を挿入、光路中から離脱させることにより、光照射面に照射される光照射量（露光量）が制御される。またシャッタ板６１の開閉状態がシャッタ開閉センサ６３により検出される。光照射面は、回路等のパターンが形成されたマスク面の場合もあるし、感光剤等が塗布形成されたワーク面の場合もある。
上記第２の平面鏡７の背面には、照度計１１が設けられ、照度計１１は平面鏡７に設けられたピンホールなどの光透過部からの光を受光する。照度計１１の出力は積算光量測定部１２に送られ、積算光量測定部１２において、照度計１１で測定した光量を積算し積算光量を求める。
【０００４】
ランプ点灯制御装置２０はランプ１を点灯するための電力を供給するランプ点灯電源２１と制御部２２から構成される。
ランプ点灯電源２１は、電力供給部２１ａと起動回路部（スタータ）２１ｂを備える。電力供給部２１ａは、交流の商用電源からの交流を直流に変換し、ランプ１に供給する電力を制御する。
また、起動回路部２１ｂは、放電ランプ点灯開始時、電極間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を発生する。
超高圧水銀ランプなどのショートアーク型放電ランプを点灯する際には、電極間に１ＭＨｚ　以上の周波数で瞬間的に高電圧を供給し、絶縁破壊を生じさせ、点灯させる。上記起動回路は、イグナイタ、スタータ、起動器とも呼ばれている。
また、制御部２２は、露光装置を制御する制御部２３、上記積算光量測定部１２、シャッタ開閉センサ６３からの出力を受けて、上記シャッタ機構６のシャッタ板６１の開閉を制御したり、ランプ点灯電源２１を制御して、ランプ１の点灯／消灯を制御する。
【０００５】
上記光照射部１０においては、ランプ１を常に点灯しておく。そして、光照射面の置かれる被照射物への積算光量を一定にするため、上記制御部２２は、上記積算光量測定部１２の出力に基づき、シャッタ開（照射開始）からシャッタ閉（照射終了）までの期間において光照射面の積算光量（露光量）が所望の値になるようにシャッタ機構６を制御して、シャッタ板６１を開閉する。
なお、ランプ１を常に点灯しているのは、一般に、封入ガス中に水銀を含む放電ランプは、いったん消灯すると、ランプが熱いうちは絶縁破壊電圧が大きく、容易には再点灯できず、十分に冷却し絶縁破壊電圧が小さくならないと点灯できないとされていたためである。なお、ランプ消灯後、ランプが十分に冷えない内に再びランプに電力を投入し、ランプを点灯させることを「ランプの再点灯」という。
図９に、光照射装置に用いられるシャッタ機構６の一例を示す。
シャッタ板６１は、光透過部６４と遮光部６５とを有し、不図示のモータ等のシャッタ駆動手段により、回転軸６６を中心として一定の方向（矢印）に回転する。シャッタ板６１が（ａ）の位置にあるとき光が通過し、（ｂ）の位置にあるとき光が遮光される。
【０００６】
図８の光照射装置における、従来の積算露光量制御について説明する。
先ずランプ１を点灯させ、ランプ１が点灯されて安定し、光照射面にウエハ等の被照射物が置かれると、制御部２２は、シャッタ開の信号をシャッタ駆動部６２に送る。
シャッタ板６１が開き、光が光出射口から出射し、光照射面に置かれたウェハ等に照射される。
光照射面の積算露光量は、以下のようにして制御される。
図８に示したように、照度計１１が第２平面鏡７の裏側に設けられ、第２平面鏡７の一部に設けられたピンホール等の光透過部を透過した光が照度計１１に入射する。
なお、照度計１１は、光照射面には置かない。これは、光照射面に置くと、実際の露光処理中に、被照射物（マスクまたはワーク）の影になり、照度の測定ができないからである。ただし、上記のように光透過部を透過した光を受光する場合には、あらかじめ、光照射面における積算光量と、上記照度計の受光量から測定される積算光量とが等価になるように調整しておく必要がある。具体的には両者が比例関係にあることを確認し、その比例係数を求めておく。
照度計１１からの照度信号は、積算光量測定部１２に入力し、積算露光量に変換される。制御部２２は、後述する予測制御を行い、積算光量が所定値になるように、シャッタ板６１の閉信号をシャッタ駆動部６２に送り、シャッタ板６１を閉じる。これによりウエハ等の露光処理の１サイクルが終わる。
【０００７】
ところで、前記図９に示したように、シャッタ板６１は回転して移動する。したがって、シャッタ駆動部６２にシャッタ開信号が入力してから、シャッタ板６１が完全に開になり、光芒が完全に通過するまで、また、シャッタ閉信号が入力してからシャッタが完全に閉となり、光芒が完全に遮光されるまで、幾ばくかの時間がかかる。
このシャッタの動作時間は高速動作が可能な駆動機構を用いても、約２０ｍｓほどかかる。
図１０に、シャッタ開からシャッタ閉までの、光照射面における照度変化（即ち照度計からの光信号の強度変化）を示す。図中斜線の部分が積算露光量になる。照度を示す曲線が波打っているのは、ランプから放射される光の揺らぎ（リップル）による。このリップルにより、光照射面の照度は微妙に変化する。
シャッタが開動作している時（シャッタ開動作開始から開動作完了までの間）の露光量は、図７の左側三角形の部分Ａ、シャッタが閉動作している時（シャッタ閉動作開始から閉動作完了までの間）の露光量は、右側三角形の部分Ｂで示す。
【０００８】
シャッタの開閉は、図１０の斜線部で示される積算露光量が、所望の露光量になるように制御する。以下にその手順を示す。
まず、シャッタ開信号がシャッタ駆動部６２に送られた時（シャッタ開動作開始）から、照度計１１により照度を測定し、積算光量測定部１２で光量を積算し、積算光量を演算する。
しかし、所望の露光量になった時、シャッタ閉動作が開始されたのでは、図１０の右側三角形の部分Ｂ分の光量が追加され、所望の露光量に対して光量過多になる。
そこで、制御部２２はシャッタが開動作している時の露光量Ａを、積算光量測定部１２の出力に基づき記憶する。
そして、シャッタ開動作中の露光量Ａとシャッタ閉動作中の露光量Ｂとが等しい（Ａ＝Ｂ）と仮定し、シャッタ開動作開始からの積算露光量が、所望の露光量に対しＡだけ少ない露光量に達した時、制御部２２は、シャッタ閉信号をシャッタ駆動部６２に送り、シャッタ板６１の閉動作を開始する。
則ちＡ＝Ｂであるという予測制御を行なう。なお、シャッタ開動作中の露光量Ａの演算は１回の露光ごとに行なう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記露光量の制御は、シャッタ開動作中の露光量Ａとシャッタ閉動作中の露光量Ｂとが等しいという予測制御である。Ａ＝Ｂであるためには、シャッタの開閉速度が互いに等しく、また、光のリップルが等しくなければならない。
しかし、リップルを完全になくすることは非常に困難であり、その大小や周期は制御することができない。したがって、リップルの変化（即ち照度の微小な変化）により、ＡとＢ露光量は微妙に異なる。
また、シャッタ機構の駆動ばらつき、例えばシャッタ機構に開または閉信号を入力してから動作を開始するまでの時間のばらつきも、完全にはなくすることができず、図１０の点線斜線部分に示すように変動する。具体的には、シャッタの動作時問が２０ｍｓだとすると、±０．２ｍｓ程度の誤差が生じ、これにより、シャッタ閉動作中の露光量が±１％かそれ以上の誤差が生じる。
そのため、露光量の誤差を１％以下に制御することが難しく、露光量全体として０．５％程度のばらつきが生じる。
近年の、ますます微細化高精度化するワークに対応した露光を行なうためには、露光量をより正確に制御する必要が出てきた。
特に、最近は、少ない露光量で短時間に露光ができるように、露光される感光剤（レジスト）の高感度化も進んでいる。そのため、露光量の制御について、従来は約２％の誤差が許されていたが、最近は１％以下、好ましくは０．５％以下に制御するよう要望されている。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、半導体ウエハ等の基板を露光するに際し、より正確な露光量制御を行なえるようにするとともに、ランプの光のリップルや、シャッタ機構の駆動ばらつきによる露光量の変化を極力小さくすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記したように、従来の光照射装置においては、ランプを常に点灯していた。これは、一般に、封入ガス中に水銀を含む放電ランプは、いったん消灯すると、ランプが熱いうちは絶縁破壊電圧が大きく、すぐには再点灯できないとされていたためである。
しかし、実際に超高圧水銀ランプの再点灯の実験をしてみると、限られた時間内であればランプが再点灯するということがわかった。
図１１に、４ｋＷの超高圧水銀ランプの再点灯可能な消灯時間を調べた実験の結果を示す。同図からわかるように、ランプ消灯後４秒以内であれば再点灯が可能である。
本実験は１例に過ぎないが、このような短時間であれば、どのような放電ランプでも再点灯が可能である。
その理由は、ランプ点灯時封体内に生じている水銀の蒸気が、ランプ消灯後もしばらくの間残り、蒸気がなくなる前であれば、絶縁破壊電圧が低いためと推定される。
一方、上記のようにランプを消灯すると、再点灯可能な時間内に再点灯しなければならず、また、ランプ再点灯させるためには、スタータ（起動回路）からランプに高電圧を印加しなければならない。
しかし、電力を下げる点灯を維持すれば、再点灯の可能な時間内に再点灯を行なうという制限がなくなり、また、スタータ（起動回路）からランプに高電圧を印加する必要もなくなり、装置の露光処理制御に関して設計の自由度が増える。
【００１２】
以上に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）上記放電ランプの特性を利用して、所望の積算露光量になった時点でランプを短時間消灯し、その間にシャッタを閉じることにより、積算露光量が一定になるように制御する。
すなわち、放電ランプの点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、積算光量測定部により測定される積算光量が所定値に達したとき、上記ランプ点灯電源にランプ消灯指令を出力して上記光照射面への光の照射を停止させるとともに、上記シャッタ機構にシャッタ閉指令を出力し、シャッタ閉後であって、上記放電ランプが再点灯可能な期間内に、上記ランプ点灯電源にランプ再点灯指令を出力する。
このような放電ランプが再点灯可能な消灯時間のうちに、シャッタ閉を完了させ、再点灯を行なう。逆に言うと、ランプの消灯時間は少なくともシャッタの閉時間よりも長く、再点灯可能時間よりも短い必要がある。
上記のように制御すれば、放電ランプの光のリップルや、シャッタ機構の駆動ばらつきによりに影響されることなく、正確に露光量を制御することができる。
（２）シャッタ閉動作を行っている時、ランプに供給する電力を定格以下に下げて、光照射面の照度を小さくし、シャッタ閉動作が完了後、上記放電ランプが消灯する前に、ランプに供給する電力を定格に戻す。
例えばランプに供給する電力を１／ｎとすると、照度はそれに比例して１／ｎとなる。そして、（１／ｎ）×Ａ＝Ｂであるという予測制御を行なう。
すなわち、放電ランプの点灯中に、上記シャッタ機構にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させる。そして、シャッタ開動作中の露光量Ａの１／ｎとシャッタ閉動作中の露光量Ｂとが等しい〔（１／ｎ）×Ａ＝Ｂ〕と仮定し、積算光量測定部により測定されるシャッタ開動作開始からの積算露光量が、所定の露光量に対し（１／ｎ）×Ａだけ少ない露光量に達した時、上記ランプ点灯電源に上記放電ランプに供給する電力を下げる指令を出力し上記光照射面への光照射の輝度を低下させるとともに、上記シャッタ機構にシャッタ閉指令を出力する。そして、シャッタ閉動作が完了後、上記放電ランプが消灯する前に、ランプに供給する電力を定格に戻す。
上記ｎの値は、〔１／ｎ×定格電力〕が、少なくともシャッタ閉動作の間にランプが消灯しない範囲であればよく、例えば、１／ｎ＝０．１〜０．３程度とするのが好ましい。なお、ｎを大きくして供給電力を小さくする程、露光量の誤差を小さくすることができるので、上記範囲では、ｎ＝１０とすれば、露光量の誤差を最も小さくすることができる。
なお、シャッタ閉動作中は光照射面への光照射の輝度が低下しており、シャッタ閉動作中の露光量は僅かであるので、この露光量が問題とならない場合には、上記予測制御はおこなわず、積算光量測定部により測定される積算露光量が所定の露光量に達したとき、シャッタ閉指令を出力してもよい。
上記のように、シャッタ閉時、照度を１／ｎにしておけば、前記Ｂの部分で生じていた露光量の誤差は、従来の１／ｎになると考えられる。したがって、２％だった誤差は２／ｎ％になる。
前記（１）のように消灯すると、露光量の誤差をなくすることができるが、再点灯可能な時間内に再点灯しなければならない。上記（２）のようにランプに供給する電力を下げ、点灯を維持すれば、再点灯の可能な時間内に再点灯を行なうという制限がなくなり、装置の露光処理制御に関して設計の自由度が増える。
また、スタータ（起動回路）によりランプに高電圧を印加して再点灯させる必要もなくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光照射装置及びランプ点灯制御装置を、ウエハを複数の露光領域に分割し、各露光領域の逐次露光を行なう露光装置（ステッパ）に適用した場合の実施例について説明する。なお、ステッパの光源として用いられる放電ランプは、超高圧水銀ランプ、クセノン水銀ランプ（Ｘｅ−Ｈｇランプ：商品名Ｄｅｅｐ　ＵＶランプ）である。以下ランプと呼ぶ。
図１は本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
図１では光照射部１０について、ランプ１、照度計１１、積算光量測定部１２、シャッタ機構６、シャッタ板６１、シャッタ開閉センサ６３のみ示しているが、光照射部１０には、前記図８と同様、ランプ１からの光を集光する集光鏡２、ランプ１及び集光鏡２からの光を折り返し、光出射口に導く第１、第２の平面鏡４及び７、光照射面での照度分布を均一にするためのインテグレータレンズ５、光出射口から出射する光を平行光にするためのコリメータ８、といった光学部品が設けられる。
上記第２の平面鏡７の背面には、前記したように照度計１１が設けられ、照度計１１は平面鏡７に設けられたピンホールなどの光透過部からの光を受光し、受光量を積算光量測定部１２に送る。積算光量測定部１２は上記照度計１１の出力を積算する。
【００１４】
シャッタ機構６は例えば前記図９に示したものと同様のものであり、図１ではシャッタ板６１の開閉を検出するシャッタ開閉センサ６３が設けられている。　なお、前記図８、図１には図示していないが、光照射部１０の光出射口の下方には、ワークステージが設けられており、該ワークステージ上の光照射面に、ウエハが載置される。そして、光照射部１０から図示しないマスクを介してウエハの所定の露光領域に露光光が照射され、ウエハ上の露光領域の露光処理が行われる。
ウエハの露光が終わるとウエハを次の露光領域に移動させ、次の露光領域の露光処理を行う。以下同様にウエハを移動させながら、ウエハ上の各露光領域を逐次露光する。
【００１５】
ランプ１を点灯するための電力を供給するランプ点灯電源２１は、前記したように、電力供給部２１ａと起動回路部（以下スタータともいう）２１ｂを備え、電力供給部２１ａは、交流の商用電源からの交流を直流に変換し、ランプに供給する電力を制御する。また、起動回路部２１ｂは、放電ランプ点灯開始時、電極間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を発生する。
図２に電力供給部２１ａ、スタータ２１ｂの構成例を示す。
同図に示すように、電力供給部２１ａは、商用電源２１１から供給される交流電圧を整流し平滑する一次整流・平滑部２１２と、ドライブ回路Ｄｒを備えたインバータ回路２１３と、インバータ回路２１３の交流出力を昇圧するトランス２１４と、該トランス２１４の出力を整流し平滑する２次整流・平滑回路２１５、制御回路２１６から構成される。
そして、商用電源２１１から供給される交流電圧を直流に変換してランプ１に供給する。また、制御回路２１６は、ランプ１に供給される電力を検出し、上記インバータ回路２１３のドライブ回路Ｄｒを制御して、ランプ１に供給される電力が所望の値になるように制御する。なお、上記制御回路２１６を図１に示す制御部２２内に内蔵させてもよい。
上記電力供給部２１ａの出力側には、パルストランス２１７を有するスタータ２１ｂが設けられており、スタータ２１ｂはランプ点灯開始時、電極間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を発生する。
【００１６】
図１に戻り、制御部２２は、露光装置を制御する制御部２３、上記積算光量測定部１２、シャッタ開閉センサ６３の出力を受けて、上記シャッタ機構６の開閉を制御したり、電力供給部２１ａを制御して、ランプ１の点灯／消灯を制御する。
また、制御部２２は、以下のようにして積算光量が一定になるように制御する。すなわち、ランプ１の点灯中に、上記シャッタ機構６にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、積算光量測定部１２により測定される積算露光量が所定値に達したとき、上記電力供給部２１ａにランプ消灯指令を出力して上記光照射面への光の照射を停止させるとともに、上記シャッタ機構６にシャッタ閉指令を出力する。そして、シャッタ閉後であって、上記ランプ１が再点灯可能な期間内に、上記電力供給部２１ａにランプ再点灯指令を出力する。
【００１７】
図３は、シャッタ開閉信号、ランプＯＮ／ＯＦＦ信号、露光面照度等を示すタイミングチャートであり、同図を参照しながら、ステッパを例として、本実施例の装置による積算光量の制御について説明する。
予め、制御部２２に一つの露光領域を露光する所望の露光量を入力して、その値を記憶しておく。なお、本実施例の説明では、制御部２２で積算光量と所望の露光量を比較して、積算光量が所望の値になったときランプ１を消灯しているが、積算光量測定部１２で所望の露光量と積算光量を比較して、積算露光量が所望の露光量になったとき、制御部２２に通知し、制御部２２がランプ１を消灯させるようにしてもよい。
【００１８】
（１）　まず、制御部２２は、ランプ点灯電源２１ａに点灯指令を出力する。これにより、電力供給部２１ａから、図３に示すようにランプ１に電力を供給され、またスタータ２１ｂから高電圧を発生して、ランプ１を点灯する（図３Ａ）。
この点灯はランプ１が長時間消灯された状態からの点灯であり、電極間の絶縁が破壊され、ランプが暖まるにつれてランプ内部の水銀（ＤｅｅｐＵＶランプの場合は水銀とその他の金属）が蒸発し、ランプの入力が定格電力に達し安定するまで、約１０分かかる。
（２）　ランプ１の点灯が安定すると、ウエハが露光装置の処理部に搬送され、ワークステージ上に位置合せ後保持される。露光準備完了の信号が露光装置の制御部２３から制御部２２に送られる。
なお、ランプ１の点灯が安定する前にウエハの搬送を開始し、ワークステージ上にてランプ１が安定するのを待っても良い。
（３）　露光準備完了の信号を受けて、制御部２２からシャッタ開の信号をシャッタ駆動部６２に送る（図３Ｂ）。シャッタ板６１が開動作し、光が光照射面に照射されるとともに、照度計１１にも光が受光される。照度計１１からの照度信号は、積算光量測定部１２に入力し、積算露光量に変換され制御部２２に送られる。
【００１９】
（４）　制御部２２は、積算露光量が所望の値に達すると、ランプＯＦＦ信号を電力供給部２１ａに送る（図３Ｃ）。電力供給部２１ａはランプ１を消灯する。
また、制御部２２は、ランプＯＦＦ信号を電力供給部２１ａに出力すると同時に、シャッタ閉信号をシャッタ駆動部６２に送る。
制御部２２からのランプＯＦＦ信号は、例えば電力供給部２１ａに設けられたインバータ回路２１３のドライブ回路Ｄｒの動作を停止させ、ランプ１に供給される電力が１ｍｓ以内に０になり、ランプ１が消灯する。また、シャッタの閉動作が開始される。
なお、シャッタ閉信号はランプＯＦＦ信号と同時ではなく、直後であっても良い。要は、ランプが消灯しているが再点灯可能な時間内にシャッタ閉が完了すればよい。
（５）　前記したように、シャッタ板６１は約２０ｍｓで閉動作を完了する。シャッタ閉が完了すると、シャッタ閉信号が制御部２２に送られる。制御部２２はシャッタ閉の信号を受けると、ランプＯＮ信号を電力供給部２１ａに送る。なお、シャッタが約２０ｍｓで閉動作を完了することを見込んで、シャッタ閉信号が出力されてから、２０ｍｓもしくはそれ処理もやや長い時間（例えば５０ｍｓ）後に、自動的にランプＯＮ信号を出力するようにしても良い。
【００２０】
（６）　ランプＯＮ信号により、インバータ回路２１３のドライブ回路Ｄｒが動作し、インバータ回路２１３の動作が開始する。
電力供給部２１ａからの出力電圧が一定電圧にまで達すると、制御部２２からスタータ（起動回路）２１ｂにＯＮ信号が送られ、ステータ２１ｂのパルストランス２１７を介してランプ１に高電圧が印加され、ランプ１が再点灯する（図３Ｄ）。
なお、「ランプの再点灯」の場合、水銀（または水銀を含む金属）の蒸気が残っている状態で電力が投入されるので、上記した通常点灯の場合と異なり、ランプの消灯時間とほぼ同じ時間で安定する。
即ち消灯時間が２０ｍｓであれば、ランプ１の再点灯から安定まで約２０ｍｓであり、通常点灯の場合に比べてランプの安定時間がごく短くてすむ。
【００２１】
（７）　ランプ消灯→シャッタ閉（２０ｍｓ）→ランプ再点灯→ランプ安定（２０ｍｓ）は、短ければ４０ｍｓ、余裕を見ても１００〜２００ｍｓであり、その間に、ワークステージが移動し、ウエハの次の露光領域にまで移動する。必要であれば位置合せを行なう。
なお、ステッパの場合でも、露光領域の移動時間は約０．５ｓであり、ランプ消灯から再点灯安定までの時間は十分に吸収されるので、ランプ消灯再点灯の制御を行なっても、スループットに悪影響を与えることはない。
（８）　露光準備完了の信号が制御部２２に送られ、制御部２２は上記（３）　からの動作を繰り返す（図３Ｅ）。
【００２２】
図４に本実施例におけるシャッタ開からランプ消灯までの、光照射面における照度変化（照度計１１により測定される光信号の強度変化）を示す。同図中の斜線部分が積算露光量である。
本実施例においては、上記のように、積算光量が所望値に達したとき、直ちにランプを消灯しているので、図４に示すように光にリップルが含まれていてもシャッタの閉時間の影響を受けることなく、精度良く光照射面における露光量を制御することができる。
また、シャッタを閉完了後に、ランプを再点灯させているので、ランプ再点灯による光が光照射面の照射されることもない。
【００２３】
上記実施例では、本発明の光照射装置及びランプ点灯制御装置をステッパに適用した例を示したが、それ以外にも、以下に説明するように、ワークに積算露光量を厳密に制御する場合であれば適用できる。
（１）　ウエハの全面を一括で露光し、露光後未処理のウエハと交換する一括露光装置にも適用できる。この場合は、ウエハの交換時間は２〜３秒であり、この間にランプの再点灯を行なう。
（２）　露光処理を行なうワークは、ウエハ以外、例えば液晶等のディスプレイ基板であってもよい。ワークが液晶基板の場合も、１枚の基板を複数の露光領域に分割して、基板を移動させながら逐次露光する方式もあるし、基板の全面を一括して露光する方式もある。いずれの方式にも適用できる。
（３）　長尺の帯状基板を露光する露光装置にも適用することができる。帯状基板の場合、基板はローラにより搬送され、その間にランプの再点灯を行なう。
（４）　また、露光の目的も、レジストに回路パターンを形成するためだけでなく、ワーク表面に形成された膜に、紫外線を照射することにより膜質を改質する膜質改質や、液晶基板を、紫外線硬化性接着剤を用いて貼り合せるにも用いることができる。
このような、ワークに積算露光量を厳密に制御する露光装置に用いられる放電ランプは、前記した超高圧水銀ランプ、クセノン水銀ランプ以外に、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、等があげられる。いずれのランプも内部に水銀が封入され、紫外線を放射するランプである。
【００２４】
次に本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は、シャッタ閉動作を行っている時、ランプに供給する電力を定格以下に下げて、光照射面の照度を小さくするようにしたものである。
図５は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
図５において、前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、１０は光照射部、２０はランプ点灯制御装置、２１はランプ点灯電源、２２は制御部、２３は露光制御装置である。
光照射部１０は、同図に図示したランプ１、照度計１１、積算光量測定部１２、シャッタ機構６、シャッタ板６１、シャッタ開閉センサ６３以外に、前記図８に示したように、ランプ１からの光を集光する集光鏡２、ランプ１及び集光鏡２からの光を折り返し、光出射口に導く第１、第２の平面鏡４及び７、光照射面での照度分布を均一にするためのインテグレータレンズ５、光出射口から出射する光を平行光にするためのコリメータ８、といった光学部品が設けられる。
そして、上記第２の平面鏡７の背面には、前記したように照度計１１が設けられ、照度計１１は平面鏡７に設けられたピンホールなどの光透過部からの光を受光し、受光量を積算光量測定部１２に送る。積算光量測定部１２は上記照度計１１の出力を積算する。
【００２５】
シャッタ機構６は例えば前記図９に示したものと同様のものであり、図５では、シャッタ板６１の開閉を検出するシャッタ開閉センサ６３が示されている。
なお、前記したように、光照射部１０の光出射口の下方には、ワークステージが設けられており、光照射部１０から図示しないマスクを介してワークステージ上のウエハの所定の露光領域に露光光が照射され、ウエハ上の露光領域の露光処理が行われる。
ランプ１を点灯するための電力を供給するランプ点灯電源２１は、電力供給部２１ａと起動回路部（以下スタータともいう）２１ｂを備え、電力供給部２１ａは、交流の商用電源からの交流を直流に変換し、ランプに供給する電力を制御する。また、起動回路部２１ｂは、放電ランプ点灯開始時、電極間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を発生する。
電力供給部２１ａ、スタータ２１ｂの構成は、前記図２に示したものと同様であり、図２のインバータ回路２１３のドライブ回路Ｄｒは制御部２２が出力する電力低下信号、電力回復信号に応じて、ランプ１に供給する低下させたり回復させる。
【００２６】
制御部２２は、露光装置を制御する制御部２３、上記積算露光量測定部１２、シャッタ開閉センサ６３の出力を受けて、上記シャッタ機構６の開閉の制御や、電力供給部２１ａを制御して、ランプ１に供給する電力を制御する。
制御部２２は、以下のようにして積算露光量が一定になるように制御する。
すなわち、例えば前記ｎを１０とした場合、前記したように、シャッタ開動作中の露光量Ａの１／１０とシャッタ閉動作中の露光量Ｂとが等しい〔（１／１０）×Ａ＝Ｂ〕と仮定し、ランプ１の点灯中に、上記シャッタ機構６にシャッタ開指令を出力して、光照射面に光を照射させ、積算露光量測定部１２により測定される積算露光量が、所定の露光量に対し（１／１０）×Ａだけ少ない露光量に達した時、上記電力供給部２１ａに、ランプ１に供給する電力を定格より小さい所定の電力切り換える信号（電力を１／１０に切り換える信号）を出力して、上記光照射面への光の照射を小さくする（１／１０にする）。これとともに、上記シャッタ機構６にシャッタ閉指令を出力する。そして、シャッタ閉後、ランプ１が消灯する前に、再びランプ１に定格電力を供給する。
【００２７】
図６は、シャッタ開閉信号、ランプ電力の切り換え信号、光照射面の照度等を示すタイミングチャートであり、同図を参照しながら、ステッパを例として、本実施例の装置による積算露光量の制御について説明する。
（１）　あらかじめ、制御部２２に一つの露光領域を露光する所望の露光量Ｒと、ランプの定格電力ＷＴ及びシャッタ閉動作時のランプ電力ＷＣを入力する。制御部２２は所望の露光量を記憶するとともに、ランプの定格電力ＷＴとシャッタ閉動作時の電力ＷＣの比ＷＣ／ＷＴを計算する。
ここで、シャッタ閉動作時の電力ＷＣを定格電力ＷＴに比べてどのくらい小さくするかは、シャッタ閉動作時に想定される露光量のばらつきを、どのくらい小さくしたいかによる。
光照射面における照度はランプ電力に比例するので、ランプ電力を小さくすれば、照度は低くなり、リップルによる照度変化が小さくなるし、シャッタの動作時間のばらつきによる露光量のばらつきも小さくなる（露光量＝照度×時間であり、照度が低くなるため）。ただし、ランプ電力を小さくしすぎると、放電が維持できず消灯してしまうこともある。
現状では、シャッタ閉動作時間である約２０ｍｓであれば、ランプの電力を１／１０程度にまで下げても十分に放電を維持することができる。前記したよう、ランプ消灯後４秒以内であれば再点灯が可能であるが、本実施例ではランプ電力を小さくして点灯を維持させているので、７，８秒は放電を維持することができると考えられる。
【００２８】
（２）　露光を行うには、まず、制御部２２が、ランプ点灯電源２１に点灯指令を出す。これにより、電力供給部２１ａから、ランプ１に電力が供給され、またスタータ２１ｂから高電圧が発生し、ランプ１が点灯される（図６Ａ）。
この点灯はランプ１が長時間消灯された状態からの点灯であり、電極間の絶縁が破壊され、ランプが暖まるにつれてランプ内部の水銀（ＤｅｅｐＵＶランプの場合は水銀とその他の金属）が蒸発し、ランプの入力が定格電力ＷＴに達し安定するまで、約１０分かかる。
（３）　ランプ１の点灯が安定すると、ウェハが露光装置の処理部に搬送され、ワークステージ上に位置合せ後保持される。露光準備完了の信号が露光装置の制御部２３から制御部２２に送られる。
なお、ランプ１の点灯が安定する前にウエハの搬送を開始し、ワークステージ上にてランプ１が安定するのを待っても良い。
（４）　露光準備完了の信号を受けて、制御部２２からシャッタ開の信号をシャッタ駆動部６２に送る（図６Ｂ）。シャッタ板６１が開動作し、光が光照射面に照射されるとともに、照度計１１にも光が受光される。照度計からの照度信号は、積算露光量測定部に入力し、積算露光量に変換され制御部２２に送られる。
【００２９】
（５）　制御部２２は、シャッタ板６１が開動作しているときの露光量Ａを記憶する。そして、このシャッタ板が開動作中の露光量Ａに、ランプの定格電力とシャッタ閉動作時の電力の比ＷＣ／ＷＴを乗じて、シャッタ閉動作中の露光量Ｂ（＝ＷＣ／ＷＴ×Ａ）を求める。
さらに、所望の露光量Ｒから露光量Ｂ（＝ＷＣ／ＷＴ×Ａ）を引き、ランプ電力切り換え信号とシャッタ閉信号を出力するタイミングの積算露光量（Ｒ−Ｂ＝Ｒ−ＷＣ／ＷＴ×Ａ）を求める。
（６）　制御部２２は、積算露光量が（Ｒ−ＷＣ／ＷＴ×Ａ）に達すると、ランプ電力を定格のＷＴから定格よりも小さいＷＣに切り換える信号（電力低下信号）を電力供給部２１ａに送る。ランプ電力供給部２１ａはランプ１に供給する電力をＷＣに切り換える（図６Ｃ）。
また、ランプ電力切り換え信号（電力低下信号）を電力供給部２１ａに出力すると同時に、制御部２２はシャッタ閉信号をシャッタ駆動部６２に送る。
（７）　制御部２２からの電力切り換え信号（電力低下信号）は、インバータ回路２１３のドライブ回路Ｄｒを制御してランプ１に供給される電力がＷＣになるように制御する。具体的には、例えばインバータの発振周波数及びパルス幅を変化させ、ランプ１に供給される電力がＷＣになるようにする。ランプ１に供給される電力の切り換えは、１ｍｓ以内に行なわれる。また、シャッタ板６１の閉動作が開始される。
【００３０】
（８）　前記したように、シャッタ板６１は約２０ｍｓで閉動作を完了する。シャッタ閉が完了すると、シャッタ閉信号が制御部２２に送られる。
制御部２２はシャッタ閉の信号を受けると、所定時間後（ランプ１が放電を維持できる時間内）に、ランプ電力切り換え信号（電力回復信号）をランプ電力供給部２１ａに送る（図６Ｄ）。これにより、ランプ１には再び定格電力ＷＴが供給される。
なお、この時、次の露光処理を行なうまでの待ち時間が長く、シャッタ閉の状態が長く続く場合は、ランプ１に定格電力ＷＴをかけず、定格電力の７０〜８０％程度の電力をランプ供給し、スタンバイ状態に保持するというようにしても良い。
ここで、従来から上記のように定格電力の７０〜８０％程度の電力をランプ供給するスタンバイ点灯は行われていたが、従来のスタンバイ点灯は、シャッタを閉じている期間中、省電力のためランプの電力を点灯が長時間維持できる程度の低い電力にまで下げておくものであり、本実施例のように、シャッタの閉動作時の露光量のばらつきによる露光量の変動を考慮して、電力を低下させるものではない。
これに対し、本実施例は、露光量の誤差が許容範囲内に入るように、シャッタ閉動作時に電力を小さくして照度を下げ、その電力では長時間の点灯維持は困難であるというこことから、シャッタ閉後、ランプが放電を維持できなくなる前に、ランプ電力を上げるようにしており、上記スタンバイ点灯とは異なる技術である。
【００３１】
（９）　シャッタ閉完了後、ワークステージが移動し、ウエハは次の露光領域にまで移動する。必要であれば位置合せを行なう。露光準備完了の信号が制御部２２に送られる。制御部２２は上記（４）　からの動作を繰り返す（図６Ｅ）。
上記説明では、積算露光量が（Ｒ−ＷＣ／ＷＴ×Ａ）に達すると、電力低下信号を電力供給部２１ａに送るとともに、シャッタ閉指令を出力しているが、シャッタ閉動作中の露光量（ＷＣ／ＷＴ×Ａ）は僅かであり、この露光量が問題とならない場合には、積算露光量が所望の露光量Ｒに達したとき、電力低下信号を出力するとともにシャッタ閉指令を出力してもよい。
【００３２】
図７に、本実施例におけるシャッタ開からランプ消灯までの、光照射面における照度変化（照度計１１により測定される光信号の強度変化）　を示す。図中斜線の部分が積算露光量である。
本実施例においては、上記のように、積算露光量が（Ｒ−ＷＣ／ＷＴ×Ａ）に達した時、ランプ１に供給する電力を定格電力ＷＴよりも小さい電力ＷＣに切り換えている。したがって、シャッタ閉動作時に生じる光のリップルや、シャッタ閉動作時間のばらつきによる積算露光量の変化は、ＷＣ／ＷＴに圧縮され、従来に比べて小さくすることができる。したがって、光照射面における露光量の制御を、従来に比べて精度良く行なうことができる。
【００３３】
上記実施例では、光照射装置及びランプ点灯制御装置をステッパに適用した例を示したが、前記した第１の実施例と同様、それ以外にも、以下に説明するように、ワークに積算露光量を従来に比べて精度良く制御する場合であれば適用できる。
（１）　ウェハの全面を一括で露光し、露光処理後未処理のウェハと交換する一括露光装置にも適用できる。
（２）　露光処理を行なうワークは、ウエハ以外、例えば液晶等のディスプレイ基板であってもよい。ワークが液晶基板の場合も、１枚の基板を複数の露光領域に分割して、基板を移動させながら逐次露光する方式もあるし、基板の全面を一括して露光する方式もある。いずれの方式にも適用できる。
（３）　長尺の帯状基板を露光する露光装置にも適用することができる。
（４）　また、露光の目的も、レジストに回路パターンを形成するためだけでなく、ワーク表面に形成された膜に、紫外線を照射することにより膜質を改質する膜質改質や、液晶基板を、紫外線硬化性接着剤を用いて貼り合せる場合にも用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）積算光量が所望値に達したとき、直ちにランプを消灯するようにしたので、シャッタ閉開始から完了までに生ずる制御できない露光量を無くすことができ、光にリップルが含まれていても、精度良く光照射面における露光量を制御することができる。
したがって、露光量のばらつきをなくすことができ、正確な露光量制御を行うことが可能となる。
（２）積算露光量が所定の値、もしくは、所定の値に対してシャッタ閉時の露光量だけ少ない値になったとき、ランプの電力を定格電力より小さな電力に切り換え、光照射面の照度をその分小さくして、シャッタの閉動作を行なうようにしたので、シャッタ閉開始から完了までに生じる露光量のばらつきを、定格電力でランプ点灯を続ける場合に比べて小さくすることができる。したがって、従来に比べて正確な露光量制御を行なうことができる。
特に、ランプに供給する電力を下げ点灯を維持すれば、再点灯の可能な時間内に再点灯を行なうという制限がなくなり、装置の露光処理制御に関して設計の自由度が増える。また、スタータ（起動回路）によりランプに高電圧を印加して再点灯させる必要もなくなる。このため、ランプの放電電極にかかる負荷を小さくすることができ、また、スタータにより高電圧を印加する必要がないので、電磁ノイズの発生を小さくすることができ、ノイズカットフィルタの設備を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の光照射部とランプ点灯制御装置の構成を示す図である。
【図２】電力供給部とスタータの構成例を示す
【図３】第１の実施例におけるシャッタ開閉信号、ランプＯＮ／ＯＦＦ信号、露光面照度等を示すタイミングチャートである。
【図４】第１の実施例におけるシャッタ閉からランプ消灯までの、光照射面における照度変化を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の光照射部とランプ点灯制御装置の構成を示す図である。
【図６】第２の実施例におけるシャッタ開閉信号、ランプＯＮ／ＯＦＦ信号、露光面照度等を示すタイミングチャートである。
【図７】第２の実施例におけるシャッタ閉からランプ消灯までの、光照射面における照度変化を示す図である。
【図８】光照射装置の構成例を示す図である。
【図９】光照射装置に用いられるシャッタ機構６の一例を示す図である。
【図１０】従来例におけるシャッタ開からシャッタ閉までの、光照射面における照度変化を示す図である。
【図１１】消灯から再点灯までの時間に対する点灯確率を示す図である。
【符号の説明】
１　　　放電ランプ
２　　　集光鏡
４　　　第１平面鏡
５　　　インテグレータレンズ
６　　　シャッタ機構
６１　　シャッタ板
６２　　シャッタ駆動部
６３　　シャッタ開閉センサ
７　　　第２平面鏡
８　　　コリメータレンズ
１０　光照射部
１１　　照度計
１２　　積算光量測定部
２０　　ランプ点灯制御装置
２１　　ランプ点灯電源
２１ａ　電力供給部
２１ｂ　スタータ（起動回路）
２２　　制御部
２３　　露光装置制御部
【図１】
2004056086.tif 000003
【図２】
2004056086.tif 000004
【図３】
2004056086.tif 000005
【図４】
2004056086.tif 000006
【図５】
2004056086.tif 000007
【図６】
2004056086.tif 000008
【図７】
2004056086.tif 000009
【図８】
2004056086.tif 000010
【図９】
2004056086.tif 000011
【図１０】
2004056086.tif 000012
【図１１】
2004056086.tif 000013