(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光源から出射された露光光を投影光学系を介してウェーハに投影露光する投影露光装置であって、
前記投影光学系内に、前記露光用光源からの前記露光光の照度をブロック単位で測定する複数個の照度計と、
前記複数個の照度計により各々測定された照度値から、比較用の基準データとしての照度値の傾きおよび所定期間経過後の照度値の傾きをそれぞれブロック単位で算出する演算手段と、
前記算出された比較用の基準データとしての照度値の傾きと前記算出された所定期間経過後の照度値の傾きとから傾き差をそれぞれブロック単位で算出し、該算出されたブロック単位の傾き差に基づいて照度劣化の位置を判断する判断手段と
を具えたことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパ等の投影光学系を有する投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、ステップ式の投影露光装置（ステッパ）には、露光用光源からの出射光をウェーハ上に導いて露光するための投影光学系が備えられている。そして、このような投影光学系の光路上には、一般に、１５〜２０のレンズやミラー等ユニット単位の光学部品が配置されている。
【０００３】
このような投影光学系を有する投影露光装置は、クリーンルーム内の雰囲気（ガス等）により、光学部品に曇りが発生する。
【０００４】
光学部品の中でも、特に光を透過するレンズに曇りが生じると、ウェーハ面上での照度劣化を引き起こし、ひいてはスループット低下に結びつくことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
レンズに曇りが発生すると、光学系全体として照度不足になるため、各レンズのメンテナンスが必要となる。現状では、どのレンズに曇りが発生しているのか明確な判断がつかないため、経験則に従ってある程度の目ぼしを付けてレンズの交換あるいはクリーニングを実施するか、又は、光学部品のほとんどを外して目視確認しなければならない。
【０００６】
しかし、例えば２０枚のレンズの中から雲っているレンズを目視で探したり、交換等の作業を行うことは非常に大変であり、非効率的である。
【０００７】
また、従来の照明光学系内の照度測定方法は、露光用光源からの光を、反射ミラーや波長フィルタから構成されている積算露光ユニットで反射させ、１個の積算照度計を用いて照度劣化の度合いを測定している。
【０００８】
このような測定手法は、複数枚のレンズを有する場合には、必ずしも効果的な測定ではない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、照度劣化の位置を正確にかつ迅速に把握することが可能な投影露光装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、露光用光源から出射された露光光を投影光学系を介してウェーハに投影露光する投影露光装置であって、前記投影光学系内に、前記露光用光源からの前記露光光の照度をブロック単位で測定する複数個の照度計と、前記複数個の照度計により各々測定された照度値から、比較用の基準データとしての照度値の傾きおよび所定期間経過後の照度値の傾きをそれぞれブロック単位で算出する演算手段と、前記算出された比較用の基準データとしての照度値の傾きと前記算出された所定期間経過後の照度値の傾きとから傾き差をそれぞれブロック単位で算出し、該算出されたブロック単位の傾き差に基づいて照度劣化の位置を判断する判断手段とを具えたことを特徴とする。
【００１５】
【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詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本装置の全体構成を示す。１は、露光用光源としてのＨｇ（水銀）ランプである。１ａは、パラボラミラーである。このＨｇランプ１の光路上には、以下に述べるようなレンズ群やミラー群の各光学素子が順次配置されている。
【００１７】
レンズ群としては、下段の第１コンデンサレンズ２、上段の第１コンデンサレンズ４、ハエの目レンズ８、第２コンデンサレンズ１０、第３コンデンサレンズ１２、コリメータレンズ１４、投影レンズ１６がある。また、ミラー群としては、コールドミラー７，１１，１３がある。１７は、ウェハである。
【００１８】
また、第１コンデンサレンズ２，４間には、露光シャッタ３が配置されている。５は、カットフィルタである。６は、波長フィルタである。９は、反射ミラーや波長フィルタ等が入った積算露光ユニットである。１５は、レチクルである。なお、このレチクル１５は、照度測定時には光路上に設置されない。
【００１９】
（照度計）
２０は、Ｈｇランプ１の位置に配置される第０照度計である。２１は、第１コンデンサレンズ２と露光シャッタ３との間に配置される第１照度計である。２２は、カットフィルタ５と波長フィルタ６との間に配置される第２照度計である。２３は、ハエの目レンズ８と積算露光ユニット９との間に配置される第３照度計である。
【００２０】
２４は、積算露光ユニット９の位置に配置される第４照度計としての積算照度計である。この積算照度計２４は、照度測定の他に、その時点での照度から露光シャッタスピードを決定し、露光量を一定に保つためにも用いられる。
【００２１】
２５は、第２コンデンサレンズ１０とコールドミラー１１との間に配置される第５照度計である。２６は、第３コンデンサレンズ１２とコールドミラー１３との間に配置される第６照度計である。２７は、レチクル１５と投影レンズ１６との間に配置される第７照度計である。２８は、ウェハ１７の面上に配置される第８照度計である。
【００２２】
そして、測定時には、第０照度計２０〜第８照度計２８を、光路外から光路内の位置に移動させることによって照度の測定を行う。
【００２３】
（レンズ曇りの発生場所）
次に、レンズの曇りの発生場所、原因について説明する。
【００２４】
図２は、各照度計の位置に対する照度値（ｍｗ／ｃｍ2 ）の関係を示す。波形Ａは、光路上に配置された全部の光学素子が新品状態での照度値である。波形Ｂは、数ヶ月経過した後に測定した照度値である。なお、照度劣化の基準としては、ランプパワーによっても異なるが、例えば、１５００Ｗランプでは５００ｍｗ／ｃｍ2 以下、２０００Ｗランプでは８００ｍｗ／ｃｍ2 以下を目安とすることができる。
【００２５】
そして、レンズの曇りが頻繁に発生する場所としては、
第１コンデンサレンズ２（下段）＞パラボラミラー１ａ  第１コンデンサレンズ４（上段）＞カットフィルタ５＞波長フィルタ６…
の順番となる。このように第１コンデンサレンズ２が最も曇る頻度が高い。この場合、第１コンデンサレンズ２は、光を集光させるため、Ｈｇランプ１に近いパラボラミラー１ａよりも曇る頻度が高くなる。
【００２６】
レンズ曇りの発生原因の１例としては、クリーンルーム内のガス（アンモニア系のガス等）がＨｇランプ１の光によって化学反応を起こし、その反応生成物がレンズに付着することによって生じるものと考えられる。ここで、化学反応を式で表わすと、
【００２７】
【数１】
光（波長１５０〜２００ｎｍ）  ＋  Ｏ2     ＝Ｏ3           …（１）
Ｏ3   ＋  ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラン）＝ＳｉＯ2       …（２）
となる。これにより、ＳｉＯ2 の被膜がレンズ表面に形成されることによってレンズの曇りが発生すると考えられる。
【００２８】
（照度劣化の判定）
次に、照度劣化の判定方法を、図３および図４に基づいて説明する。
【００２９】
図３において、ステップＳ１では、第０照度計２０〜第８照度計２８を光路外から光路内に自動的に移動させ、照度の測定を行う。
【００３０】
ステップＳ２では、その測定した照度値の規格化を行う。規格化のデータとしては、相対値＝（第ｎ照度／第０照度）を用いる。第ｎ照度とは、第１照度計２１〜第８照度計２８の各照度値である（ｎ＝１〜８）。第０照度とは、第０照度計２０の照度値である。
【００３１】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた相対値を図４に示すようにプロットして各照度計間の傾き（＝ａ／ｂ）を求める。例えば、第０照度計２０〜第１照度計２１との間、第１照度計２１〜第２照度計２２との間、…、第７照度計２７〜第８照度計２８との間のように、照度値の傾きをブロック単位で算出する。
【００３２】
ステップＳ４では、光学素子が新品状態か否かを判定する。新品であれば、ステップＳ４ａに進み、算出したデータを初期データとしてハードディスクに保存する。新品でない状態、例えば、所定の期間（ここでは、約６ヶ月とする）が経過したような場合は、ステップＳ５に進む。図４の例では、波形Ｃが新品状態での相対値を示し、波形Ｄが６ヶ月時点での相対値を示す。
【００３３】
ステップＳ５では、照度の傾きが基準値以下か否かを調べる。照度の傾きが基準値を超えていれば、ステップＳ６に進み、レンズの曇りは無いと判断する。
【００３４】
ステップＳ５で照度の傾きが基準値以下の場合には、ステップＳ７に進み、レンズの曇りがあると判断する。
【００３５】
ステップＳ８では、特定された曇りレンズ群の表示等を行う。これにより、ユーザは、ステップＳ９において、曇りがあると判断したレンズを取り外したりしてクリーニングを行う。
【００３６】
表１は、図４の波形Ｃ，Ｄから求めた照度値の傾きデータを示す。
【００３７】
【表１】
0004054099.tif 000002
【００３８】
ここで、傾き差△θｉ（ｉ＝ａ〜ｈ）は、
【００３９】
【数２】
0004054099.tif 000003
として求めることができる。本例では、この傾き差△θが基準値よりも大きいか否かによって、照度劣化の判定を行う。
【００４０】
以上のような処理（ステップＳ１〜ステップＳ８）は、装置本体内のコンピュータを用いて自動的に算出することができるものであり、どのレンズ群が雲っているかを即座にかつ正確に把握することができる。
【００４１】
なお、本例では、投影露光装置としてステップ式について説明したが、これに限定されるものではなく、他の方式、例えば、スキャン式、プロジェクション式等の光源、レンズがある全ての装置に適用することが可能である。
【００４２】
また、本例では、照度計を９個用いた例について述べたが、この個数に限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投影光学系内の各光学素子間の光路上に複数個の照度計を配置したので、照度劣化の位置を正確に特定することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、複数個の照度計から得られた複数の照度値をブロック単位で演算処理するようにしたので、照度劣化の位置を即座に判断することができ、作業効率を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である投影露光装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】測定場所に対する照度測定値の関係を示す特性図である。
【図３】照度劣化の判定処理を示すフローチャートである。
【図４】測定場所に対する規格化データの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  露光用光源（Ｈｇランプ）
２  第１コンデンサレンズ
６  波長フィルタ
１０  第２コンデンサレンズ
１２  第３コンデンサレンズ
１４  コリメータレンズ
１５  レチクル
１７  ウェハ
２０〜２８  照度計
【図１】
0004054099.tif 000004
【図２】
0004054099.tif 000005
【図３】
0004054099.tif 000006
【図４】
0004054099.tif 000007