エキシマレーザの検査装置
【課題】 短い所要時間で、しかも熟練を必要とせず、エキシマレーザ装置の性能を多数の項目において検査できるエキシマレーザの検査装置を提供する。
【解決手段】 エキシマレーザ(16)から発振するレーザ光(3)の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置(18)において、個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット(36,41,51,52)と、レーザ光(3)の光軸上に配置されてレーザ光(3)を前記検査ユニット(36,41,51,52)に導くためのビーム切り出しユニット(44)とを任意に組み合わせ可能としたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【解決手段】 エキシマレーザ(16)から発振するレーザ光(3)の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置(18)において、個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット(36,41,51,52)と、レーザ光(3)の光軸上に配置されてレーザ光(3)を前記検査ユニット(36,41,51,52)に導くためのビーム切り出しユニット(44)とを任意に組み合わせ可能としたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザ光の波長及びビーム特性等の光品位を短時間で測定できる、エキシマレーザの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置用の縮小投影露光装置（以下ステッパと言う）の光源として、エキシマレーザの実用化が進められている。これは、エキシマレーザの波長が短いことから、加工の際にレンズなどの光学素子によって微細なパターンを解像できるので、より精密な加工が可能であることによる。
【０００３】
しかしながら、このエキシマレーザから発振する光は、その波長のスペクトル幅である線幅がステッパ用としては広く、しかも中心波長が変動しているので、そのままではレンズなどの光学素子を透過する際に色収差や焦点ボケが生じて露光ミスの原因となる。そのため、エキシマレーザの共振器内にグレーティングやエタロンなどの波長選択素子を搭載して、前記線幅を狭くし、かつ前記中心波長を安定化する狭帯域化という技術が知られている。
【０００４】
以下、図１０〜図１６に基づいて従来技術を説明する。図１０は本願の出願人が特開平１−４４０８０号公報に開示したエキシマレーザ１６の一例である。同図において、レーザガスはチャンバ１の内部において放電によって励起され、レーザ光３が発振する。レーザ光３は後部ウィンドウ５から出射し、第１エタロン７及び第２エタロン８を通過する間に選択された波長だけを発振させることで前記狭帯域化を行なう。
【０００５】
リアミラー１０で反射したレーザ光３は同じ光路を逆向きに通過し、再び第１エタロン７及び第２エタロン８を通過して波長選択され、チャンバ１内に戻って増幅され、前部ウィンドウ１１を透過し、その一部がフロントミラー１２を透過して図中右方向へ出射する。これらの構成が筐体１７の内部に設置されている。第１エタロン７、第２エタロン８及びリアミラー１０を総称して、狭帯域化ユニット１９と呼ぶ。なお、この狭帯域化ユニット１９は、グレーティング又はプリズム又はエタロンの組み合わせ等で構成される場合もある。
【０００６】
図１１に、エキシマレーザ１６をステッパ２２と接続した際の構成を示す。エキシマレーザ１６から出射したレーザ光３は、レーザ光３が外に漏れないように半密閉された外部ダクト２０の内部を通り、光軸調整用のミラー２４で光軸を調整されてステッパ２２に入射し、この内部で半導体ウェハを露光するための光源となる。
【０００７】
このとき、ステッパに好適な加工を行なわせるためには、前記線幅と中心波長（以下、これらを波長特性と言う）の他にも、レーザのパルス発振ごとのエネルギーを示すパルスエネルギー、レーザビームの断面形状及び位置を示すビームプロファイル、ビームの発散角及び進行方向を示すビームダイバージェンス、及びレーザ光３がパルス発振する時間の幅を示すパルスデュレーションなどを所定の値にしなければならない。しかしながら、すべての項目に関して常時監視を行なうとなると、検査装置をエキシマレーザ１６に幾つも設けなければならず、エキシマレーザ１６が複雑で高価な構成になる。
【０００８】
そこで、従来は図１２に示すように、前記パルスエネルギーや波長特性など一部の項目（以下監視項目と言う）に関しては筐体１７の内部に常設のモニター部１４を設け、レーザ光３の一部をビームスプリッタ２で分割してこのモニター部１４に入射し、これら監視項目を常にモニターしている。同図において、狭帯域化ユニット１９、エキシマレーザ１６に電圧を供給するレーザ電源１５、モニター部１４は例えばパソコン等で構成されるレーザコントローラ２３に接続されており、エキシマレーザ１６はこのレーザコントローラ２３からの指令によって制御され、レーザ発振を行なう。
【０００９】
また、前記監視項目以外の検査項目については、図１３に示すように定期点検や修理などのメンテナンスの際や、ステッパ２２の露光に異常が起きた際などに、検査装置１８を筐体１７の外部に取りつけて前記検査項目に関する検査を行なっている。チャンバ１の交換や光学部品の清掃などのメンテナンスの終了後、外部ダクト２０の一部を取り外し、そこに検査装置１８を挿入する。
【００１０】
このとき、前記モニター部１４は、経時変化等によって内蔵された測定器の特性が変化したりすることがあり、従って定期的に較正確認が必要である。前記パルスエネルギーを測定する場合を例にとって、その手順を図１４に示す。まず図１３における検査装置１８の位置に、パルスエネルギーを測定するためのカロリーメータを設置してパルスエネルギーＥを測定し（ステップＳ２）、モニター部１４から出力される電圧Ｖを測定し（ステップＳ４）、電圧ＶからパルスエネルギーＥを求めるための換算係数Ｇを、数１に従って計算で求める（ステップＳ６）。
（数１） Ｇ＝Ｅ／Ｖ
この換算係数Ｇをレーザコントローラ２３に手動で入力し（ステップＳ８）。較正を終了する（ステップＳ９）。
【００１１】
図１５に、前記検査装置１８の一例としてビームのプロファイルを検査するビームプロファイラ４１を示す。図中左方から入射したレーザ光３はミラー１３又はビームスプリッタ３４で図中下向きに反射され、転写レンズ２５で例えばＣＣＤ等からなる２次元の検出器アレイ２６に投影されてビームの断面形状及びその位置を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００１２】
また、図１６に、別の検査装置１８の一例として前記波長特性を検査する波長検出器３６を示す。レーザ光３は、ミラー１３又はビームスプリッタ３４で図中下向きに反射され、拡散板５９を介して分光用のエタロン２８に入射する。エタロン２８を透過した光は集光レンズ２５で集光され、この集光レンズ２５の集光面に、その波長に応じた干渉縞３８が形成される。例えばＭＯＳ型素子のアレイからなるラインセンサ２７を前記集光レンズ２５の焦点面に配置して、その強度分布を測定することによって、レーザ光３の前記波長特性を測定することができる。このとき、波長の基準である水銀ランプの光により発生する干渉縞３８と、レーザ光３により発生する干渉縞３８とを比較し、絶対波長の測定を行なうこともある。
【００１３】
このように、従来は検査装置１８をエキシマレーザ１６とステッパ２２との間に挿入して検査を行なっており、一つの検査が終了した後、次の検査装置１８を挿入するようにしている。そして、すべての検査が終了した後、外部ダクト２０を取りつけて光軸をミラー２４で調整し、露光に好適な光がステッパ２２に導かれるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来のエキシマレーザの検査装置には、次に示すような問題点がある。
【００１５】
まず、検査装置１８の設置時に、エキシマレーザ１６とステッパ２２との間の外部ダクト２０を取り外さなければならず、この際に作業者がエキシマレーザ１６やミラー２４を動かしてしまい、光軸が大きくずれることがあり、この再調整に長時間を要する。
【００１６】
また、検査装置１８をエキシマレーザ１６に対して精密に位置決めしなければならず、この位置決めに長時間を要する。さらに、検査項目ごとに異なる検査装置を設置しなければならず、この設置に長時間を要する。
【００１７】
また、前記メンテナンスの際にはチャンバ１の交換や光学部品の交換を行なうため、エキシマレーザ１６の光軸がステッパ２２に対してずれる。このため、外部ダクト２０内にミラー２４等を設け、メンテナンス終了後にステッパ２２にレーザ光３を導き、光軸がメンテナンス前と同じになるように調整しているが、この調整にはステッパ２２の内部に導かれたレーザ光３を別の手段で観察しながら行なわなければならず、作業に熟練を要し、長時間が必要である。
【００１８】
また、前記メンテナンスによってエキシマレーザ１６の状態や性能が変化するが、メンテナンスの前後でこれらのデータを比較していないため、メンテナンスの効果が不明である。
【００１９】
また、前述したようにモニター部１４は定期的に較正が必要であり、従来はこの作業を図１４で説明したように手動で行なっていたため、これに長時間を要している。
【００２０】
また、従来はミラー１３又はビームスプリッタ３４で、レーザ光３を検査装置１８に導いている。ミラー１３を使用している場合はレーザ光３はこれを透過せず、ステッパ２２にレーザ光３を導くことはできない。また、ビームスプリッタ３４を使用している場合はこれを透過する際にレーザ光３の光軸がずれ、ステッパ２２にレーザ光３を導くためには光軸の再調整が必要となり、多大な時間を要する。すなわち、ステッパ２２にレーザ光３を導いて稼働させながら検査を行なうことが困難であり、露光の結果と検査の結果とを対比させるのが困難である。
【００２１】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、短い所要時間で、しかも熟練を必要とせず、エキシマレーザ装置の性能を多数の項目において検査できるエキシマレーザの検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
【００２２】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
発振するレーザ光３の光品位が検査されるエキシマレーザ１６において、
前記エキシマレーザ１６の筐体１７内に、エキシマレーザ１６の性能を検査する検査装置１８、又はエキシマレーザ１６のビームを前記検査装置１８に導くためのビーム切り出しユニット４４を挿入する空間３０を設けている。
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、前記筐体内に検査装置挿入用の空間を設けたことで、前記エキシマレーザとこれを使用する外部装置（例えばステッパ）との間に設けられ、かつビームを伝送するための外部ダクトを取り外すことなく検査が行なえる。これにより、外部ダクト取り外しの際に起こり得る光軸ずれの問題が起こらないので、検査が容易に行なえるとともに検査に要する時間が短縮できる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１記載のエキシマレーザ１６において、
前記検査装置１８、又は前記ビーム切り出しユニット４４を着脱自在とし、かつ装着時にエキシマレーザ１６に対して位置決めする位置決め手段４９を備えている。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、エキシマレーザに対して検査装置又はビーム切り出しユニットを着脱容易に取りつけられ、かつ位置決め容易な位置決め手段を備えているので、これらのユニットを検査装置に挿入する際の取りつけ及び位置決めに長時間を要することがなく、検査を常に一定の位置で行なえるので、データの比較が容易である。また、位置決めの繰り返し精度を向上させることができるので光路のずれなどによる測定ミスがなく、高い検査精度を得ることができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置１８において、
個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット３６，４１，５１，５２と、
レーザ光３の光軸上に配置されてレーザ光３を前記検査ユニット３６，４１，５１，５２に導くためのビーム切り出しユニット４４とを任意に組み合わせ可能としている。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、検査装置をビーム切り出しユニットと個々の検査項目を測定する検査ユニットとを組み合わせ可能な構成としているので、この検査ユニットを目的とする検査項目に適合する検査ユニットに交換することによって複数の検査項目をまとめて測定でき、検査装置の交換に要する時間を短縮できる。また、複数の検査ユニットで同時に検査を行なえるので、検査時間を短縮できる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記検査ユニットが、少なくとも、ビームの断面形状と位置を測定するビームプロファイラ４１、ビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置５１、レーザ光３の中心波長と線幅からなる波長特性を測定する波長検出器３６、レーザ光３のパルス発振する際の時間幅を測定するパルスデュレーション測定装置、又はレーザ光３のパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置５２のいずれか一つである。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、これらの計測装置の少なくともいずれか一つを設置することによって、例えばステッパの露光などの加工に必要なレーザ光の一つの特性を知ることができ、検査結果に異常があればその対策を行なうことによって光源として好適なレーザ装置を得ることができる。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記ビーム切り出しユニット４４が、同じ厚みで同じ材質の２個のビームスプリッタを少なくとも１組以上備え、
前記２個のビームスプリッタは、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光３が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように配置されている。
【００３１】
請求項５に記載の発明によれば、２個の同じビームスプリッタを互いに法線が同一平面上で交わり、かつ入射角が等しくなるように八の字に組み合わせることによって、レーザ光の光路の変化をキャンセルすることができる。これを組み合わせてビーム切り出しユニットを構成しているので、光軸を変化させることなく例えばステッパなどの相手装置に光を入射させながら検査を行なえる。これにより、例えばステッパの露光結果と検査結果を密接に対比させることができ、露光の問題などが起きたときに原因を究明するのが容易である。
【００３２】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記検査装置１８の内部を清浄な不活性ガスでパージするパージ手段５０を備えている。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、パージ手段により清浄な不活性ガスで、検査装置内部をパージしている。これによって、レーザ光との反応で光学部品から発生する有機物を検査装置内部から追い出すことができるので、この有機物がレーザ光と反応して光学部品を破損するという現象が起きるのを防ぎ、光学部品の寿命を延ばすことができる。なお、パージ手段としては例えば窒素などの不活性ガスを供給する配管と、この不活性ガスを排出する小孔から構成することができる。
【００３４】
また、請求項７に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査するエキシマレーザの検査方法において、
エキシマレーザ１６にあらかじめ設けられた空間３０に、検査装置１８をメンテナンス前に設置し、
メンテナンスの前後でレーザ光３の各光品位の検査を行なってこの検査結果を比較し、検査後のエキシマレーザ１６の良否を判断するようにしている。
【００３５】
請求項７に記載の発明によれば、メンテナンスの前後で検査結果を比較している。これにより、メンテナンスの効果が把握できるとともに、メンテナンスの効果がなかった場合やメンテナンスによってレーザの性能が却って劣化した場合などに、即座に再度メンテナンスを行なうことができるので、早い段階で再調整が可能となり、やり直し作業の短縮化によりトータルのメンテナンス時間を短縮できる。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査する検査方法において、
検査時に設置される検査装置１８から得た検査データと、エキシマレーザ１６の内部に常設されたモニター部１４から得たデータを比較し、
前記検査データに基づいて、前記モニター部１４を自動的に較正するようにしている。
【００３７】
請求項８に記載の発明によれば、内部に常設されたモニター部と検査時に設置される検査装置とを通信ライン等で接続することによって両者から得られたデータを自動的に比較することが可能となり、モニター部から得られたデータを検査データに換算するための換算係数を自動的に較正することができる。これによって、従来手動でモニター部の較正に要していた時間よりも、短時間で容易に較正を行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図を参照しながら、本発明に係わる実施形態を詳細に説明する。なお、図において同一の符号を付したものは、従来例と同一の構成を表すものとし、説明を省略する。
【００３９】
図１〜図８に基づいて、第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係わるエキシマレーザ１６の構成図である。同図において、常設のモニター部１４は固定台３１の上に固定され、このモニター部１４と筐体１７の壁の間には、検査装置１８挿入用に点線で囲まれた空間３０が設けられている。この空間３０には、通常のレーザ発振時には内部ダクト３３が設置されており、レーザ光３が外部に漏れないようにカバーしている。このとき、外側にある筐体１７が光漏れを防ぐカバーの役割を果たしているので、内部ダクト３３の構造や取りつけは外部ダクト２０に比べて簡単なものでよい。
【００４０】
図２に、検査装置挿入時のエキシマレーザ１６の構成図を示す。メンテナンス時に内部ダクト３３を取り外し、その空間３０に検査装置１８を挿入し、検査を行なう。内部ダクト３３は、外部ダクト２０のようにその内部に光軸調整用のミラー２４を備えていないので、これを外しても光軸がずれることはない。
【００４１】
このとき、前記検査装置１８は筐体１７内に位置決めされており、この位置決めの一例を、図３にレーザの平面図で示す。前記固定台３１の上には、ガイドレール３７が設置されており、検査装置１８は、このガイドレール３７に沿って移動自在な例えばローラや褶動部材からなる移動手段（図示せず）を備えており、この移動手段により図中下側からこのガイドレール３７に沿って移動してストッパ３２によって位置決めされ、固定ブロック２９で固定される。これらのストッパ３２、固定ブロック２９、ガイドレール３７及び前記移動手段等により、位置決め手段４９を構成している。
【００４２】
位置決め手段４９の別の例を、図４にレーザの平面図で示す。固定台３１の上には、位置決めピン３９，４０が設置されている。まず、位置決めピン４０を検査装置１８及び固定台３１に設けられた位置決め孔に嵌め、その回転方向の位置を位置決めピン３９によって位置決めし、これをボルト４２によって固定する。
【００４３】
次に、空間３０に設置される検査装置１８の一例を図５に示す。同図において検査装置１８は、第１のビームスプリッタ３４及び第２のビームスプリッタ３５で構成されるビーム切り出しユニット４４と、ビームの前記プロファイルを測定するビームプロファイラ４１及びレーザ光３の前記波長特性を測定する波長検出器３６の各検査ユニットとから構成されている。
【００４４】
同図において、左方から入射したレーザ光３は、その一部を第１のビームスプリッタ３４で例えば図中下方に反射され、前記ビームプロファイラ４１に入射する。ここでレーザ光３は、ビームの断面形状及びその位置を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００４５】
また、第１のビームスプリッタ３４を透過したレーザ光３は、その一部を第２のビームスプリッタ３５で例えば図中上方に反射され、前記波長検出器３６に入射する。ここでレーザ光３は、前記波長特性を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００４６】
各検査ユニットは、例えばパソコン等で構成された検査コントローラ２１に接続され、この検査コントローラ２１からの指令に応じて計測をおこなっている。この検査コントローラ２１は、各検査ユニットから検査データを収集し、記録することも行なう。また、この検査コントローラ２１はレーザコントローラ２３にも接続されており、レーザコントローラ２３からの指令に従って検査を実行する。
【００４７】
前記検査ユニットは、ビーム切り出しユニット４４に対して図中点線の位置で着脱可能かつ位置決め容易となっており、この着脱及び位置決め方法の一例について図６、図７に基づいて説明する。図６において、ビーム切り出しユニット４４には開口部５３及びネジを切ったネジ穴４が設けてある。各検査ユニット（図では例えばビームプロファイラ４１）にも穴６が設けてあり、この穴６からボルトでビーム切り出しユニット４４に固定するようにしている。各検査ユニットには開口部５７が設けてあり、レーザ光３はこの開口部５７を通過して各検査ユニットの内部に入射する。図７に、検査ユニットの詳細図を示す。検査ユニットのビーム切り出しユニット４４と接する面９には前記開口部５３の形状に合わせた突起部５４が設けられており、突起部５４を開口部５３の内側に嵌挿させることによって、検査ユニットの位置決めを容易に行なうことができる。
【００４８】
また、ビーム切り出しユニット４４において、第１のビームスプリッタ３４と第２のビームスプリッタ３５とを同じ厚みで同じ材質とし、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光３が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように八の字に配置することが好ましい。これにより、これらのビームスプリッタ３４，３５に入射するレーザ光３の入射角が同じで向きが反対となるので、ビームスプリッタ３４，３５を透過したことによる光路の変化をキャンセルすることができ、レーザ光３の光軸が検査装置１８を通過する前と後で変わらないようにできる。
【００４９】
本実施形態による検査の手順の一例を、図８にフローチャートで示す。まず、内部ダクト３３を外し、筐体１７内の空間３０に検査装置１８を挿入する（ステップＳ１２）。次に、メンテナンス前の状態でレーザ発振を行ない（ステップＳ１４）、その検査データ、例えば前記波長特性及び前記ビームプロファイルを検査コントローラ２１で収集し、記録する（ステップＳ１６）。その後レーザのメンテナンスを行ない（ステップＳ１８）、メンテナンス終了時点でレーザの発振を行ない（ステップＳ２０）、メンテナンス後の検査データを検査コントローラ２１で収集し（ステップＳ２２）、これをメンテナンス前の検査データと比較して、前記波長特性や前記ビームプロファイルの変動などがないかをチェックする（ステップＳ２８）。このとき比較の結果がＮＧならば、ステップＳ１８に戻ってメンテナンスの一部を再度やり直す。ステップＳ２８で比較の結果がＯＫなら、検査を終了する（ステップＳ３０）。
【００５０】
このとき、エキシマレーザ１６内に常設されたモニター部１４では、検査装置１８による検査と同時に、前記監視項目の計測を行なうことができる。これらのデータを監視データと言うが、レーザコントローラ２３と検査コントローラ２１とを接続することによって、前記監視データと検査装置１８で測定した検査データとをレーザコントローラ２３で比較することができる。これにより、前記図１４のフローチャートで示したモニター部１４の較正手順を自動化することができる。
【００５１】
本実施形態では、空間３０はビーム切り出しユニット４４のみが入るような大きさにして、ミラーなどを使ってレーザ光３を筐体１７の外部に設置された検査装置１８に導くようにしてもよい。
【００５２】
また、空間３０をモニター部１４と筐体１７の壁の間に設けたが、これをモニター部１４とフロントミラー１２の間に設けてもよい。
【００５３】
他の検査ユニットとしては、他に、前述したようにレーザ光３のビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置、ビームのパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置、レーザ光３の前記パルスデュレーションを測定するパルスデュレーション測定装置などがあり、これらを順次設置して検査を行なうようにする。
【００５４】
このように本実施形態によれば、筐体１７内に空間３０を設けており、ここに検査装置１８を設置するので、検査装置１８を設置する際に内部ダクト３３を外すだけで検査装置１８の挿入が可能である。この内部ダクト３３は前述の理由により外部ダクト２０に比べて構造が簡単で、着脱が容易である。しかも、内部に光軸合わせ用のミラー２４を備えていないため、これを着脱することによって光軸が狂うという可能性がなく、光軸合わせの必要がない。
【００５５】
また、この検査装置１８は検査ユニットとしてビームダイバージェンス測定装置５１を設置することによって、レーザ光３の進行方向及び発散角を常に測定し、光軸がずれないように監視及び調整を行ないながら、メンテナンスや他の検査項目の測定を行なえる。また、光軸がずれてもステッパ２２にレーザ光３を導くことなく、エキシマレーザ１６の光学部品を調整してレーザ単体で光軸を合わせることができるので、メンテナンス後に外部ダクト２０の内部にあるミラー２４を動かして光軸を調整する必要がなく、メンテナンスに要する時間を短縮することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、検査装置１８をそれぞれ着脱可能で、かつ位置決めが容易な検査ユニットから構成して、各ユニット単位でこれを交換するようにしているので、検査装置１８全体を交換するのに比べれば、交換に要する時間を短縮することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、前記検査装置１８はエキシマレーザ１６に対する位置決め手段４９を備えており、従来は長時間を必要としたレーザ光３に対する検査装置１８の位置決めを短時間で行なえるようになる。また、位置決め手段４９によって検査装置１８をレーザ光３の光軸に対して精密に、かつ繰り返し精度よく位置決め可能であり、検査の精度を向上させることができる。
【００５８】
また、ビーム切り出しユニット４４として、一対のビームスプリッタ３４，３５を前記八の字に配置することによって、これらを透過したことによる光路の変化をキャンセルすることができる。これにより、検査装置１８を設置した状態でステッパ２２にレーザ光３を導き、ステッパ２２を稼働させながら検査を行なうことができるので、露光に不具合が生じたときなどの原因の究明が容易である。
【００５９】
また、メンテナンスの前後で前記検査データを比較するようにしているので、メンテナンスの効果が正確に把握でき、メンテナンスによってレーザの性能が劣化するような場合も再度メンテナンスを行なうことで、容易にレーザの性能を回復させることができる。
【００６０】
また、エキシマレーザ１６の内部に常設したモニター部１４と、検査装置１８とを接続しており、両者から得たデータを比較してモニター部１４から得たデータを検査データに換算するための換算係数Ｇを自動で較正できるので、これまで手動で行なっていた較正のための時間を短縮できる。
【００６１】
次に、図９に基づいて第２の実施形態を説明する。同図において、検査装置１８は、前記波長検出器３６、前記ビームプロファイラ４１、前記ビームダイバージェンス測定装置５１及び前記パルスエネルギー測定装置５２の各検査ユニットを組み合わせたものである。
【００６２】
本実施形態において、レーザ光３の一部は第１のビームスプリッタ３４で図中上向きに反射され、レーザのパルス発振ごとのエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置５２に入射する。このパルスエネルギー測定装置５２にはカロリーメータ４５が備えられており、その測定値と第１のビームスプリッタ３４の反射率から、ビームのエネルギーを演算することができる。或いは、パルスエネルギーの測定を正確にするため、図中点線の位置に一時的にミラー５５を設置して、レーザ光３をすべてカロリーメータ４５に入射させ、そのパルスエネルギーを測定してもよい。
【００６３】
第１のビームスプリッタ３４を透過したレーザ光３の一部は、第２のビームスプリッタ３５で図中下向きに反射され、ビームの進行方向と発散角とを測定するビームダイバージェンス測定装置５１に入射する。ビームダイバージェンス測定装置５１は、例えばＣＣＤ等からなる２次元の検出器アレイ４８と集光レンズ５６とからなり、入射したレーザ光３を集光レンズ５６で検出器アレイ４８に集光し、その焦点の大きさと場所とを検出することでビームの進行方向と発散角とを測定することができる。これがメンテナンスの前後で変化していないかどうかを知ることによって、ステッパ２２に入射するレーザ光３のビームの進行方向と発散角とが正しい状態にあるかどうかを検査することができる。
【００６４】
さらに、第２のビームスプリッタ３５を透過したレーザ光３の一部は、第３のビームスプリッタ４６で反射して前記ビームプロファイラ４１に入射し、ここでビームの断面形状及びその位置を測定される。また、第３のビームスプリッタ４６を透過したレーザ光３の一部は、第４のビームスプリッタ４７で反射して前記波長検出器３６に入射し、ここでその波長特性を測定される。もちろん、さらに前記ビームデュレーション測定装置など、他の検査ユニットを接続することも可能である。
【００６５】
ここで、検査装置１８は全体が密閉され、パージ手段５０として窒素配管４３及び小孔５８が備えられている。この窒素配管４３からは窒素気体が連続的に供給され、小孔５８から排出されるようになっており、検査装置１８の内部を常に清浄な雰囲気に保つことができる。これは、検査装置１８内部のエタロン２８などの光学部品や筐体内壁に、紫外線光であるレーザ光３にさらされてゴミ等の有機物が発生し、この有機物が紫外線光と反応して光学部品表面に付着し、破損するという現象が起きるのを防ぐためである。
【００６６】
このように本実施形態によれば、必要な検査項目に適した検査ユニットをまとめて備えた検査装置１８をあらかじめ空間３０に設置することにより、必要な検査をすべて完了することができるので、検査ユニットを交換する必要がなく、検査に要する時間を短縮することができる。
【００６７】
また、検査装置１８に窒素気体を供給することによって、前記発生する有機物を除くことができ、光学部品の破損を防いでその寿命を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、検査装置１８は前記ビームダイバージェンス測定装置５１を備えているので、レーザ光３の進行方向及び発散角を常に測定し、光軸が狂わないようにレーザを調整しながらメンテナンスや他の検査項目の測定を行なえる。これにより、メンテナンス及び検査の後の光軸調整が不要もしくは時間が短縮される。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、筐体１７内に検査装置１８挿入用の空間３０及び位置決め手段４９を設け、検査装置１８をビーム切り出しユニット４４とそれぞれ着脱可能な個々の検査ユニットとを組み合わせた構成としている。これにより、検査の際に外部ダクト２０を外す必要がなく、しかも検査装置１８の位置決めが容易であり、かつ位置決め精度が向上するので検査精度を向上させることができる。さらに、検査ユニットの交換によって各種の検査を行なえるので、設置が簡単であり検査時間が短縮できる。
【００７０】
また、エキシマレーザ１６の内部に常設したモニター部１４と検査装置１８とを接続しており、両者から得たデータを比較してモニター部１４から得たデータを検査データに換算するための換算係数Ｇを自動で較正できるので、これまで手動で行なっていた較正のための時間を短縮できる。
【００７１】
また、検査装置１８に窒素等の清浄気体を供給するパージ手段を備えているので、光学部品の寿命を延ばすことができる。
【００７２】
また、メンテナンスの前後で検査データを比較するようにしているので、メンテナンスの効果が明確に把握でき、メンテナンスによって悪影響が出た場合にもすぐに修正が可能である。
【００７３】
ちなみに、本発明ではエキシマレーザにステッパを接続した場合を例にとって説明したが、本発明はエキシマレーザの検査装置に係わるものであり、エキシマレーザを光源として使用する装置であれば、特にステッパにこだわるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるエキシマレーザの構成図。
【図２】検査装置挿入の説明図。
【図３】検査装置位置決めの説明図。
【図４】検査装置位置決めの説明図。
【図５】検査装置の構成図。
【図６】検査ユニットの取付図。
【図７】検査ユニットの詳細図。
【図８】検査手順の一例を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態に係わる検査装置の構成図。
【図１０】従来のエキシマレーザの構成図。
【図１１】従来のエキシマレーザとステッパの接続図。
【図１２】従来のエキシマレーザの構成図。
【図１３】従来のエキシマレーザと検査装置の接続図。
【図１４】モニター部の較正の手順の一例を示すフローチャート。
【図１５】従来の検査装置の構成図。
【図１６】従来の検査装置の構成図。
【符号の説明】
【００７５】
１…チャンバ、２…ビームスプリッタ、 ３…レーザ光、 ４…ボルト穴、 ５…後部ウィンドウ、 ６…穴、 ７…第１エタロン、 ８…第２エタロン、 ９…面、 １０…リアミラー、 １１…前部ウィンドウ、 １２…フロントミラー、 １３…ミラー、 １４…モニター部、 １５…レーザ電源、 １６…エキシマレーザ、 １７…筐体、 １８…検査装置、 １９…狭帯域化ユニット、 ２０…外部ダクト、 ２１…検査コントローラ、 ２２…ステッパ、 ２３…レーザコントローラ、 ２４…ミラー、 ２５…集光レンズ、 ２６…検出器アレイ、 ２７…ラインセンサ、 ２８…エタロン、 ２９…固定ブロック、 ３０…空間、 ３１…固定台、 ３２…ストッパ、 ３３…内部ダクト、 ３４…第１ビームスプリッタ、 ３５…第２ビームスプリッタ、 ３６…波長検出器、 ３７…ガイドレール、 ３８…干渉縞、 ３９…位置決めピン、 ４０…位置決めピン、 ４１…ビームプロファイラ、 ４２…ボルト、 ４３…窒素配管、 ４４…ビーム切り出しユニット、 ４５…カロリーメータ、 ４６…第３ビームスプリッタ、 ４７…第４ビームスプリッタ、 ４８…検出器アレイ、 ４９…位置決め手段、 ５０…パージ手段、 ５１…ビームダイバージェンス測定装置、 ５２…パルスエネルギー測定装置、 ５３…開口部、 ５４…突起部、 ５５…ミラー、 ５６…集光レンズ、 ５７…開口部、 ５８…小孔、 ５９…拡散板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザ光の波長及びビーム特性等の光品位を短時間で測定できる、エキシマレーザの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置用の縮小投影露光装置（以下ステッパと言う）の光源として、エキシマレーザの実用化が進められている。これは、エキシマレーザの波長が短いことから、加工の際にレンズなどの光学素子によって微細なパターンを解像できるので、より精密な加工が可能であることによる。
【０００３】
しかしながら、このエキシマレーザから発振する光は、その波長のスペクトル幅である線幅がステッパ用としては広く、しかも中心波長が変動しているので、そのままではレンズなどの光学素子を透過する際に色収差や焦点ボケが生じて露光ミスの原因となる。そのため、エキシマレーザの共振器内にグレーティングやエタロンなどの波長選択素子を搭載して、前記線幅を狭くし、かつ前記中心波長を安定化する狭帯域化という技術が知られている。
【０００４】
以下、図１０〜図１６に基づいて従来技術を説明する。図１０は本願の出願人が特開平１−４４０８０号公報に開示したエキシマレーザ１６の一例である。同図において、レーザガスはチャンバ１の内部において放電によって励起され、レーザ光３が発振する。レーザ光３は後部ウィンドウ５から出射し、第１エタロン７及び第２エタロン８を通過する間に選択された波長だけを発振させることで前記狭帯域化を行なう。
【０００５】
リアミラー１０で反射したレーザ光３は同じ光路を逆向きに通過し、再び第１エタロン７及び第２エタロン８を通過して波長選択され、チャンバ１内に戻って増幅され、前部ウィンドウ１１を透過し、その一部がフロントミラー１２を透過して図中右方向へ出射する。これらの構成が筐体１７の内部に設置されている。第１エタロン７、第２エタロン８及びリアミラー１０を総称して、狭帯域化ユニット１９と呼ぶ。なお、この狭帯域化ユニット１９は、グレーティング又はプリズム又はエタロンの組み合わせ等で構成される場合もある。
【０００６】
図１１に、エキシマレーザ１６をステッパ２２と接続した際の構成を示す。エキシマレーザ１６から出射したレーザ光３は、レーザ光３が外に漏れないように半密閉された外部ダクト２０の内部を通り、光軸調整用のミラー２４で光軸を調整されてステッパ２２に入射し、この内部で半導体ウェハを露光するための光源となる。
【０００７】
このとき、ステッパに好適な加工を行なわせるためには、前記線幅と中心波長（以下、これらを波長特性と言う）の他にも、レーザのパルス発振ごとのエネルギーを示すパルスエネルギー、レーザビームの断面形状及び位置を示すビームプロファイル、ビームの発散角及び進行方向を示すビームダイバージェンス、及びレーザ光３がパルス発振する時間の幅を示すパルスデュレーションなどを所定の値にしなければならない。しかしながら、すべての項目に関して常時監視を行なうとなると、検査装置をエキシマレーザ１６に幾つも設けなければならず、エキシマレーザ１６が複雑で高価な構成になる。
【０００８】
そこで、従来は図１２に示すように、前記パルスエネルギーや波長特性など一部の項目（以下監視項目と言う）に関しては筐体１７の内部に常設のモニター部１４を設け、レーザ光３の一部をビームスプリッタ２で分割してこのモニター部１４に入射し、これら監視項目を常にモニターしている。同図において、狭帯域化ユニット１９、エキシマレーザ１６に電圧を供給するレーザ電源１５、モニター部１４は例えばパソコン等で構成されるレーザコントローラ２３に接続されており、エキシマレーザ１６はこのレーザコントローラ２３からの指令によって制御され、レーザ発振を行なう。
【０００９】
また、前記監視項目以外の検査項目については、図１３に示すように定期点検や修理などのメンテナンスの際や、ステッパ２２の露光に異常が起きた際などに、検査装置１８を筐体１７の外部に取りつけて前記検査項目に関する検査を行なっている。チャンバ１の交換や光学部品の清掃などのメンテナンスの終了後、外部ダクト２０の一部を取り外し、そこに検査装置１８を挿入する。
【００１０】
このとき、前記モニター部１４は、経時変化等によって内蔵された測定器の特性が変化したりすることがあり、従って定期的に較正確認が必要である。前記パルスエネルギーを測定する場合を例にとって、その手順を図１４に示す。まず図１３における検査装置１８の位置に、パルスエネルギーを測定するためのカロリーメータを設置してパルスエネルギーＥを測定し（ステップＳ２）、モニター部１４から出力される電圧Ｖを測定し（ステップＳ４）、電圧ＶからパルスエネルギーＥを求めるための換算係数Ｇを、数１に従って計算で求める（ステップＳ６）。
（数１） Ｇ＝Ｅ／Ｖ
この換算係数Ｇをレーザコントローラ２３に手動で入力し（ステップＳ８）。較正を終了する（ステップＳ９）。
【００１１】
図１５に、前記検査装置１８の一例としてビームのプロファイルを検査するビームプロファイラ４１を示す。図中左方から入射したレーザ光３はミラー１３又はビームスプリッタ３４で図中下向きに反射され、転写レンズ２５で例えばＣＣＤ等からなる２次元の検出器アレイ２６に投影されてビームの断面形状及びその位置を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００１２】
また、図１６に、別の検査装置１８の一例として前記波長特性を検査する波長検出器３６を示す。レーザ光３は、ミラー１３又はビームスプリッタ３４で図中下向きに反射され、拡散板５９を介して分光用のエタロン２８に入射する。エタロン２８を透過した光は集光レンズ２５で集光され、この集光レンズ２５の集光面に、その波長に応じた干渉縞３８が形成される。例えばＭＯＳ型素子のアレイからなるラインセンサ２７を前記集光レンズ２５の焦点面に配置して、その強度分布を測定することによって、レーザ光３の前記波長特性を測定することができる。このとき、波長の基準である水銀ランプの光により発生する干渉縞３８と、レーザ光３により発生する干渉縞３８とを比較し、絶対波長の測定を行なうこともある。
【００１３】
このように、従来は検査装置１８をエキシマレーザ１６とステッパ２２との間に挿入して検査を行なっており、一つの検査が終了した後、次の検査装置１８を挿入するようにしている。そして、すべての検査が終了した後、外部ダクト２０を取りつけて光軸をミラー２４で調整し、露光に好適な光がステッパ２２に導かれるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来のエキシマレーザの検査装置には、次に示すような問題点がある。
【００１５】
まず、検査装置１８の設置時に、エキシマレーザ１６とステッパ２２との間の外部ダクト２０を取り外さなければならず、この際に作業者がエキシマレーザ１６やミラー２４を動かしてしまい、光軸が大きくずれることがあり、この再調整に長時間を要する。
【００１６】
また、検査装置１８をエキシマレーザ１６に対して精密に位置決めしなければならず、この位置決めに長時間を要する。さらに、検査項目ごとに異なる検査装置を設置しなければならず、この設置に長時間を要する。
【００１７】
また、前記メンテナンスの際にはチャンバ１の交換や光学部品の交換を行なうため、エキシマレーザ１６の光軸がステッパ２２に対してずれる。このため、外部ダクト２０内にミラー２４等を設け、メンテナンス終了後にステッパ２２にレーザ光３を導き、光軸がメンテナンス前と同じになるように調整しているが、この調整にはステッパ２２の内部に導かれたレーザ光３を別の手段で観察しながら行なわなければならず、作業に熟練を要し、長時間が必要である。
【００１８】
また、前記メンテナンスによってエキシマレーザ１６の状態や性能が変化するが、メンテナンスの前後でこれらのデータを比較していないため、メンテナンスの効果が不明である。
【００１９】
また、前述したようにモニター部１４は定期的に較正が必要であり、従来はこの作業を図１４で説明したように手動で行なっていたため、これに長時間を要している。
【００２０】
また、従来はミラー１３又はビームスプリッタ３４で、レーザ光３を検査装置１８に導いている。ミラー１３を使用している場合はレーザ光３はこれを透過せず、ステッパ２２にレーザ光３を導くことはできない。また、ビームスプリッタ３４を使用している場合はこれを透過する際にレーザ光３の光軸がずれ、ステッパ２２にレーザ光３を導くためには光軸の再調整が必要となり、多大な時間を要する。すなわち、ステッパ２２にレーザ光３を導いて稼働させながら検査を行なうことが困難であり、露光の結果と検査の結果とを対比させるのが困難である。
【００２１】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、短い所要時間で、しかも熟練を必要とせず、エキシマレーザ装置の性能を多数の項目において検査できるエキシマレーザの検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
【００２２】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
発振するレーザ光３の光品位が検査されるエキシマレーザ１６において、
前記エキシマレーザ１６の筐体１７内に、エキシマレーザ１６の性能を検査する検査装置１８、又はエキシマレーザ１６のビームを前記検査装置１８に導くためのビーム切り出しユニット４４を挿入する空間３０を設けている。
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、前記筐体内に検査装置挿入用の空間を設けたことで、前記エキシマレーザとこれを使用する外部装置（例えばステッパ）との間に設けられ、かつビームを伝送するための外部ダクトを取り外すことなく検査が行なえる。これにより、外部ダクト取り外しの際に起こり得る光軸ずれの問題が起こらないので、検査が容易に行なえるとともに検査に要する時間が短縮できる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１記載のエキシマレーザ１６において、
前記検査装置１８、又は前記ビーム切り出しユニット４４を着脱自在とし、かつ装着時にエキシマレーザ１６に対して位置決めする位置決め手段４９を備えている。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、エキシマレーザに対して検査装置又はビーム切り出しユニットを着脱容易に取りつけられ、かつ位置決め容易な位置決め手段を備えているので、これらのユニットを検査装置に挿入する際の取りつけ及び位置決めに長時間を要することがなく、検査を常に一定の位置で行なえるので、データの比較が容易である。また、位置決めの繰り返し精度を向上させることができるので光路のずれなどによる測定ミスがなく、高い検査精度を得ることができる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置１８において、
個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット３６，４１，５１，５２と、
レーザ光３の光軸上に配置されてレーザ光３を前記検査ユニット３６，４１，５１，５２に導くためのビーム切り出しユニット４４とを任意に組み合わせ可能としている。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、検査装置をビーム切り出しユニットと個々の検査項目を測定する検査ユニットとを組み合わせ可能な構成としているので、この検査ユニットを目的とする検査項目に適合する検査ユニットに交換することによって複数の検査項目をまとめて測定でき、検査装置の交換に要する時間を短縮できる。また、複数の検査ユニットで同時に検査を行なえるので、検査時間を短縮できる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記検査ユニットが、少なくとも、ビームの断面形状と位置を測定するビームプロファイラ４１、ビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置５１、レーザ光３の中心波長と線幅からなる波長特性を測定する波長検出器３６、レーザ光３のパルス発振する際の時間幅を測定するパルスデュレーション測定装置、又はレーザ光３のパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置５２のいずれか一つである。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、これらの計測装置の少なくともいずれか一つを設置することによって、例えばステッパの露光などの加工に必要なレーザ光の一つの特性を知ることができ、検査結果に異常があればその対策を行なうことによって光源として好適なレーザ装置を得ることができる。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記ビーム切り出しユニット４４が、同じ厚みで同じ材質の２個のビームスプリッタを少なくとも１組以上備え、
前記２個のビームスプリッタは、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光３が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように配置されている。
【００３１】
請求項５に記載の発明によれば、２個の同じビームスプリッタを互いに法線が同一平面上で交わり、かつ入射角が等しくなるように八の字に組み合わせることによって、レーザ光の光路の変化をキャンセルすることができる。これを組み合わせてビーム切り出しユニットを構成しているので、光軸を変化させることなく例えばステッパなどの相手装置に光を入射させながら検査を行なえる。これにより、例えばステッパの露光結果と検査結果を密接に対比させることができ、露光の問題などが起きたときに原因を究明するのが容易である。
【００３２】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項３に記載のエキシマレーザの検査装置１８において、
前記検査装置１８の内部を清浄な不活性ガスでパージするパージ手段５０を備えている。
【００３３】
請求項６に記載の発明によれば、パージ手段により清浄な不活性ガスで、検査装置内部をパージしている。これによって、レーザ光との反応で光学部品から発生する有機物を検査装置内部から追い出すことができるので、この有機物がレーザ光と反応して光学部品を破損するという現象が起きるのを防ぎ、光学部品の寿命を延ばすことができる。なお、パージ手段としては例えば窒素などの不活性ガスを供給する配管と、この不活性ガスを排出する小孔から構成することができる。
【００３４】
また、請求項７に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査するエキシマレーザの検査方法において、
エキシマレーザ１６にあらかじめ設けられた空間３０に、検査装置１８をメンテナンス前に設置し、
メンテナンスの前後でレーザ光３の各光品位の検査を行なってこの検査結果を比較し、検査後のエキシマレーザ１６の良否を判断するようにしている。
【００３５】
請求項７に記載の発明によれば、メンテナンスの前後で検査結果を比較している。これにより、メンテナンスの効果が把握できるとともに、メンテナンスの効果がなかった場合やメンテナンスによってレーザの性能が却って劣化した場合などに、即座に再度メンテナンスを行なうことができるので、早い段階で再調整が可能となり、やり直し作業の短縮化によりトータルのメンテナンス時間を短縮できる。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明は、
エキシマレーザ１６から発振するレーザ光３の光品位を検査する検査方法において、
検査時に設置される検査装置１８から得た検査データと、エキシマレーザ１６の内部に常設されたモニター部１４から得たデータを比較し、
前記検査データに基づいて、前記モニター部１４を自動的に較正するようにしている。
【００３７】
請求項８に記載の発明によれば、内部に常設されたモニター部と検査時に設置される検査装置とを通信ライン等で接続することによって両者から得られたデータを自動的に比較することが可能となり、モニター部から得られたデータを検査データに換算するための換算係数を自動的に較正することができる。これによって、従来手動でモニター部の較正に要していた時間よりも、短時間で容易に較正を行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図を参照しながら、本発明に係わる実施形態を詳細に説明する。なお、図において同一の符号を付したものは、従来例と同一の構成を表すものとし、説明を省略する。
【００３９】
図１〜図８に基づいて、第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係わるエキシマレーザ１６の構成図である。同図において、常設のモニター部１４は固定台３１の上に固定され、このモニター部１４と筐体１７の壁の間には、検査装置１８挿入用に点線で囲まれた空間３０が設けられている。この空間３０には、通常のレーザ発振時には内部ダクト３３が設置されており、レーザ光３が外部に漏れないようにカバーしている。このとき、外側にある筐体１７が光漏れを防ぐカバーの役割を果たしているので、内部ダクト３３の構造や取りつけは外部ダクト２０に比べて簡単なものでよい。
【００４０】
図２に、検査装置挿入時のエキシマレーザ１６の構成図を示す。メンテナンス時に内部ダクト３３を取り外し、その空間３０に検査装置１８を挿入し、検査を行なう。内部ダクト３３は、外部ダクト２０のようにその内部に光軸調整用のミラー２４を備えていないので、これを外しても光軸がずれることはない。
【００４１】
このとき、前記検査装置１８は筐体１７内に位置決めされており、この位置決めの一例を、図３にレーザの平面図で示す。前記固定台３１の上には、ガイドレール３７が設置されており、検査装置１８は、このガイドレール３７に沿って移動自在な例えばローラや褶動部材からなる移動手段（図示せず）を備えており、この移動手段により図中下側からこのガイドレール３７に沿って移動してストッパ３２によって位置決めされ、固定ブロック２９で固定される。これらのストッパ３２、固定ブロック２９、ガイドレール３７及び前記移動手段等により、位置決め手段４９を構成している。
【００４２】
位置決め手段４９の別の例を、図４にレーザの平面図で示す。固定台３１の上には、位置決めピン３９，４０が設置されている。まず、位置決めピン４０を検査装置１８及び固定台３１に設けられた位置決め孔に嵌め、その回転方向の位置を位置決めピン３９によって位置決めし、これをボルト４２によって固定する。
【００４３】
次に、空間３０に設置される検査装置１８の一例を図５に示す。同図において検査装置１８は、第１のビームスプリッタ３４及び第２のビームスプリッタ３５で構成されるビーム切り出しユニット４４と、ビームの前記プロファイルを測定するビームプロファイラ４１及びレーザ光３の前記波長特性を測定する波長検出器３６の各検査ユニットとから構成されている。
【００４４】
同図において、左方から入射したレーザ光３は、その一部を第１のビームスプリッタ３４で例えば図中下方に反射され、前記ビームプロファイラ４１に入射する。ここでレーザ光３は、ビームの断面形状及びその位置を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００４５】
また、第１のビームスプリッタ３４を透過したレーザ光３は、その一部を第２のビームスプリッタ３５で例えば図中上方に反射され、前記波長検出器３６に入射する。ここでレーザ光３は、前記波長特性を測定され、これがステッパ２２の光源として好適かどうかを検査される。
【００４６】
各検査ユニットは、例えばパソコン等で構成された検査コントローラ２１に接続され、この検査コントローラ２１からの指令に応じて計測をおこなっている。この検査コントローラ２１は、各検査ユニットから検査データを収集し、記録することも行なう。また、この検査コントローラ２１はレーザコントローラ２３にも接続されており、レーザコントローラ２３からの指令に従って検査を実行する。
【００４７】
前記検査ユニットは、ビーム切り出しユニット４４に対して図中点線の位置で着脱可能かつ位置決め容易となっており、この着脱及び位置決め方法の一例について図６、図７に基づいて説明する。図６において、ビーム切り出しユニット４４には開口部５３及びネジを切ったネジ穴４が設けてある。各検査ユニット（図では例えばビームプロファイラ４１）にも穴６が設けてあり、この穴６からボルトでビーム切り出しユニット４４に固定するようにしている。各検査ユニットには開口部５７が設けてあり、レーザ光３はこの開口部５７を通過して各検査ユニットの内部に入射する。図７に、検査ユニットの詳細図を示す。検査ユニットのビーム切り出しユニット４４と接する面９には前記開口部５３の形状に合わせた突起部５４が設けられており、突起部５４を開口部５３の内側に嵌挿させることによって、検査ユニットの位置決めを容易に行なうことができる。
【００４８】
また、ビーム切り出しユニット４４において、第１のビームスプリッタ３４と第２のビームスプリッタ３５とを同じ厚みで同じ材質とし、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光３が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように八の字に配置することが好ましい。これにより、これらのビームスプリッタ３４，３５に入射するレーザ光３の入射角が同じで向きが反対となるので、ビームスプリッタ３４，３５を透過したことによる光路の変化をキャンセルすることができ、レーザ光３の光軸が検査装置１８を通過する前と後で変わらないようにできる。
【００４９】
本実施形態による検査の手順の一例を、図８にフローチャートで示す。まず、内部ダクト３３を外し、筐体１７内の空間３０に検査装置１８を挿入する（ステップＳ１２）。次に、メンテナンス前の状態でレーザ発振を行ない（ステップＳ１４）、その検査データ、例えば前記波長特性及び前記ビームプロファイルを検査コントローラ２１で収集し、記録する（ステップＳ１６）。その後レーザのメンテナンスを行ない（ステップＳ１８）、メンテナンス終了時点でレーザの発振を行ない（ステップＳ２０）、メンテナンス後の検査データを検査コントローラ２１で収集し（ステップＳ２２）、これをメンテナンス前の検査データと比較して、前記波長特性や前記ビームプロファイルの変動などがないかをチェックする（ステップＳ２８）。このとき比較の結果がＮＧならば、ステップＳ１８に戻ってメンテナンスの一部を再度やり直す。ステップＳ２８で比較の結果がＯＫなら、検査を終了する（ステップＳ３０）。
【００５０】
このとき、エキシマレーザ１６内に常設されたモニター部１４では、検査装置１８による検査と同時に、前記監視項目の計測を行なうことができる。これらのデータを監視データと言うが、レーザコントローラ２３と検査コントローラ２１とを接続することによって、前記監視データと検査装置１８で測定した検査データとをレーザコントローラ２３で比較することができる。これにより、前記図１４のフローチャートで示したモニター部１４の較正手順を自動化することができる。
【００５１】
本実施形態では、空間３０はビーム切り出しユニット４４のみが入るような大きさにして、ミラーなどを使ってレーザ光３を筐体１７の外部に設置された検査装置１８に導くようにしてもよい。
【００５２】
また、空間３０をモニター部１４と筐体１７の壁の間に設けたが、これをモニター部１４とフロントミラー１２の間に設けてもよい。
【００５３】
他の検査ユニットとしては、他に、前述したようにレーザ光３のビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置、ビームのパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置、レーザ光３の前記パルスデュレーションを測定するパルスデュレーション測定装置などがあり、これらを順次設置して検査を行なうようにする。
【００５４】
このように本実施形態によれば、筐体１７内に空間３０を設けており、ここに検査装置１８を設置するので、検査装置１８を設置する際に内部ダクト３３を外すだけで検査装置１８の挿入が可能である。この内部ダクト３３は前述の理由により外部ダクト２０に比べて構造が簡単で、着脱が容易である。しかも、内部に光軸合わせ用のミラー２４を備えていないため、これを着脱することによって光軸が狂うという可能性がなく、光軸合わせの必要がない。
【００５５】
また、この検査装置１８は検査ユニットとしてビームダイバージェンス測定装置５１を設置することによって、レーザ光３の進行方向及び発散角を常に測定し、光軸がずれないように監視及び調整を行ないながら、メンテナンスや他の検査項目の測定を行なえる。また、光軸がずれてもステッパ２２にレーザ光３を導くことなく、エキシマレーザ１６の光学部品を調整してレーザ単体で光軸を合わせることができるので、メンテナンス後に外部ダクト２０の内部にあるミラー２４を動かして光軸を調整する必要がなく、メンテナンスに要する時間を短縮することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、検査装置１８をそれぞれ着脱可能で、かつ位置決めが容易な検査ユニットから構成して、各ユニット単位でこれを交換するようにしているので、検査装置１８全体を交換するのに比べれば、交換に要する時間を短縮することができる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、前記検査装置１８はエキシマレーザ１６に対する位置決め手段４９を備えており、従来は長時間を必要としたレーザ光３に対する検査装置１８の位置決めを短時間で行なえるようになる。また、位置決め手段４９によって検査装置１８をレーザ光３の光軸に対して精密に、かつ繰り返し精度よく位置決め可能であり、検査の精度を向上させることができる。
【００５８】
また、ビーム切り出しユニット４４として、一対のビームスプリッタ３４，３５を前記八の字に配置することによって、これらを透過したことによる光路の変化をキャンセルすることができる。これにより、検査装置１８を設置した状態でステッパ２２にレーザ光３を導き、ステッパ２２を稼働させながら検査を行なうことができるので、露光に不具合が生じたときなどの原因の究明が容易である。
【００５９】
また、メンテナンスの前後で前記検査データを比較するようにしているので、メンテナンスの効果が正確に把握でき、メンテナンスによってレーザの性能が劣化するような場合も再度メンテナンスを行なうことで、容易にレーザの性能を回復させることができる。
【００６０】
また、エキシマレーザ１６の内部に常設したモニター部１４と、検査装置１８とを接続しており、両者から得たデータを比較してモニター部１４から得たデータを検査データに換算するための換算係数Ｇを自動で較正できるので、これまで手動で行なっていた較正のための時間を短縮できる。
【００６１】
次に、図９に基づいて第２の実施形態を説明する。同図において、検査装置１８は、前記波長検出器３６、前記ビームプロファイラ４１、前記ビームダイバージェンス測定装置５１及び前記パルスエネルギー測定装置５２の各検査ユニットを組み合わせたものである。
【００６２】
本実施形態において、レーザ光３の一部は第１のビームスプリッタ３４で図中上向きに反射され、レーザのパルス発振ごとのエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置５２に入射する。このパルスエネルギー測定装置５２にはカロリーメータ４５が備えられており、その測定値と第１のビームスプリッタ３４の反射率から、ビームのエネルギーを演算することができる。或いは、パルスエネルギーの測定を正確にするため、図中点線の位置に一時的にミラー５５を設置して、レーザ光３をすべてカロリーメータ４５に入射させ、そのパルスエネルギーを測定してもよい。
【００６３】
第１のビームスプリッタ３４を透過したレーザ光３の一部は、第２のビームスプリッタ３５で図中下向きに反射され、ビームの進行方向と発散角とを測定するビームダイバージェンス測定装置５１に入射する。ビームダイバージェンス測定装置５１は、例えばＣＣＤ等からなる２次元の検出器アレイ４８と集光レンズ５６とからなり、入射したレーザ光３を集光レンズ５６で検出器アレイ４８に集光し、その焦点の大きさと場所とを検出することでビームの進行方向と発散角とを測定することができる。これがメンテナンスの前後で変化していないかどうかを知ることによって、ステッパ２２に入射するレーザ光３のビームの進行方向と発散角とが正しい状態にあるかどうかを検査することができる。
【００６４】
さらに、第２のビームスプリッタ３５を透過したレーザ光３の一部は、第３のビームスプリッタ４６で反射して前記ビームプロファイラ４１に入射し、ここでビームの断面形状及びその位置を測定される。また、第３のビームスプリッタ４６を透過したレーザ光３の一部は、第４のビームスプリッタ４７で反射して前記波長検出器３６に入射し、ここでその波長特性を測定される。もちろん、さらに前記ビームデュレーション測定装置など、他の検査ユニットを接続することも可能である。
【００６５】
ここで、検査装置１８は全体が密閉され、パージ手段５０として窒素配管４３及び小孔５８が備えられている。この窒素配管４３からは窒素気体が連続的に供給され、小孔５８から排出されるようになっており、検査装置１８の内部を常に清浄な雰囲気に保つことができる。これは、検査装置１８内部のエタロン２８などの光学部品や筐体内壁に、紫外線光であるレーザ光３にさらされてゴミ等の有機物が発生し、この有機物が紫外線光と反応して光学部品表面に付着し、破損するという現象が起きるのを防ぐためである。
【００６６】
このように本実施形態によれば、必要な検査項目に適した検査ユニットをまとめて備えた検査装置１８をあらかじめ空間３０に設置することにより、必要な検査をすべて完了することができるので、検査ユニットを交換する必要がなく、検査に要する時間を短縮することができる。
【００６７】
また、検査装置１８に窒素気体を供給することによって、前記発生する有機物を除くことができ、光学部品の破損を防いでその寿命を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、検査装置１８は前記ビームダイバージェンス測定装置５１を備えているので、レーザ光３の進行方向及び発散角を常に測定し、光軸が狂わないようにレーザを調整しながらメンテナンスや他の検査項目の測定を行なえる。これにより、メンテナンス及び検査の後の光軸調整が不要もしくは時間が短縮される。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、筐体１７内に検査装置１８挿入用の空間３０及び位置決め手段４９を設け、検査装置１８をビーム切り出しユニット４４とそれぞれ着脱可能な個々の検査ユニットとを組み合わせた構成としている。これにより、検査の際に外部ダクト２０を外す必要がなく、しかも検査装置１８の位置決めが容易であり、かつ位置決め精度が向上するので検査精度を向上させることができる。さらに、検査ユニットの交換によって各種の検査を行なえるので、設置が簡単であり検査時間が短縮できる。
【００７０】
また、エキシマレーザ１６の内部に常設したモニター部１４と検査装置１８とを接続しており、両者から得たデータを比較してモニター部１４から得たデータを検査データに換算するための換算係数Ｇを自動で較正できるので、これまで手動で行なっていた較正のための時間を短縮できる。
【００７１】
また、検査装置１８に窒素等の清浄気体を供給するパージ手段を備えているので、光学部品の寿命を延ばすことができる。
【００７２】
また、メンテナンスの前後で検査データを比較するようにしているので、メンテナンスの効果が明確に把握でき、メンテナンスによって悪影響が出た場合にもすぐに修正が可能である。
【００７３】
ちなみに、本発明ではエキシマレーザにステッパを接続した場合を例にとって説明したが、本発明はエキシマレーザの検査装置に係わるものであり、エキシマレーザを光源として使用する装置であれば、特にステッパにこだわるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるエキシマレーザの構成図。
【図２】検査装置挿入の説明図。
【図３】検査装置位置決めの説明図。
【図４】検査装置位置決めの説明図。
【図５】検査装置の構成図。
【図６】検査ユニットの取付図。
【図７】検査ユニットの詳細図。
【図８】検査手順の一例を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態に係わる検査装置の構成図。
【図１０】従来のエキシマレーザの構成図。
【図１１】従来のエキシマレーザとステッパの接続図。
【図１２】従来のエキシマレーザの構成図。
【図１３】従来のエキシマレーザと検査装置の接続図。
【図１４】モニター部の較正の手順の一例を示すフローチャート。
【図１５】従来の検査装置の構成図。
【図１６】従来の検査装置の構成図。
【符号の説明】
【００７５】
１…チャンバ、２…ビームスプリッタ、 ３…レーザ光、 ４…ボルト穴、 ５…後部ウィンドウ、 ６…穴、 ７…第１エタロン、 ８…第２エタロン、 ９…面、 １０…リアミラー、 １１…前部ウィンドウ、 １２…フロントミラー、 １３…ミラー、 １４…モニター部、 １５…レーザ電源、 １６…エキシマレーザ、 １７…筐体、 １８…検査装置、 １９…狭帯域化ユニット、 ２０…外部ダクト、 ２１…検査コントローラ、 ２２…ステッパ、 ２３…レーザコントローラ、 ２４…ミラー、 ２５…集光レンズ、 ２６…検出器アレイ、 ２７…ラインセンサ、 ２８…エタロン、 ２９…固定ブロック、 ３０…空間、 ３１…固定台、 ３２…ストッパ、 ３３…内部ダクト、 ３４…第１ビームスプリッタ、 ３５…第２ビームスプリッタ、 ３６…波長検出器、 ３７…ガイドレール、 ３８…干渉縞、 ３９…位置決めピン、 ４０…位置決めピン、 ４１…ビームプロファイラ、 ４２…ボルト、 ４３…窒素配管、 ４４…ビーム切り出しユニット、 ４５…カロリーメータ、 ４６…第３ビームスプリッタ、 ４７…第４ビームスプリッタ、 ４８…検出器アレイ、 ４９…位置決め手段、 ５０…パージ手段、 ５１…ビームダイバージェンス測定装置、 ５２…パルスエネルギー測定装置、 ５３…開口部、 ５４…突起部、 ５５…ミラー、 ５６…集光レンズ、 ５７…開口部、 ５８…小孔、 ５９…拡散板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エキシマレーザ(16)から発振するレーザ光(3)の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置(18)において、
個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット(36,41,51,52)と、
レーザ光(3)の光軸上に配置されてレーザ光(3)を前記検査ユニット(36,41,51,52)に導くためのビーム切り出しユニット(44)とを任意に組み合わせ可能としたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
前記検査ユニットが、ビームの断面形状と位置を測定するビームプロファイラ(41)、ビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置(51)、レーザ光(3)の中心波長と線幅からなる波長特性を測定する波長検出器(36)、レーザ光(3)のパルス発振する際の時間幅を測定するパルスデュレーション測定装置、及びレーザ光(3)のパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置(52)のうち、少なくともいずれか一つを備えていることを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
前記ビーム切り出しユニット(44)が、同じ厚みで同じ材質の２個のビームスプリッタを少なくとも１組以上備え、
前記２個のビームスプリッタは、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光(3)が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように配置されていることを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
内部を清浄な不活性ガスでパージするパージ手段(50)を備えたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項１】
エキシマレーザ(16)から発振するレーザ光(3)の光品位を検査するエキシマレーザの検査装置(18)において、
個々の検査項目を測定する少なくとも１台の検査ユニット(36,41,51,52)と、
レーザ光(3)の光軸上に配置されてレーザ光(3)を前記検査ユニット(36,41,51,52)に導くためのビーム切り出しユニット(44)とを任意に組み合わせ可能としたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
前記検査ユニットが、ビームの断面形状と位置を測定するビームプロファイラ(41)、ビームの発散角と進行方向とを測定するビームダイバージェンス測定装置(51)、レーザ光(3)の中心波長と線幅からなる波長特性を測定する波長検出器(36)、レーザ光(3)のパルス発振する際の時間幅を測定するパルスデュレーション測定装置、及びレーザ光(3)のパルスエネルギーを測定するパルスエネルギー測定装置(52)のうち、少なくともいずれか一つを備えていることを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
前記ビーム切り出しユニット(44)が、同じ厚みで同じ材質の２個のビームスプリッタを少なくとも１組以上備え、
前記２個のビームスプリッタは、それぞれの法線が同一平面上で交わり、かつ前記レーザ光(3)が各ビームスプリッタに入射する入射角が略等しくなるように配置されていることを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエキシマレーザの検査装置(18)において、
内部を清浄な不活性ガスでパージするパージ手段(50)を備えたことを特徴とするエキシマレーザの検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３３７１（Ｐ２００６−３３７１Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５２９５５（Ｐ２００５−２５２９５５）
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【分割の表示】特願平１０−１３２７１の分割
【原出願日】平成１０年１月８日（１９９８．１．８）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【分割の表示】特願平１０−１３２７１の分割
【原出願日】平成１０年１月８日（１９９８．１．８）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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