JP4147081B2 - 電源監視装置及びその制御方法、露光装置 - Google Patents
電源監視装置及びその制御方法、露光装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の異常を監視する電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体製造装置において、特に、ステッパと呼ばれる縮小投影露光装置においては、各アクチエーターを駆動制御する駆動装置と、数値情報に基づいて各アクチエーターの制御指令を生成して各駆動装置に出力する制御演算部とを含んで構成される。このような露光装置においては、装置電源電圧が瞬時停電やサグと呼ばれる瞬間的な電圧変動が発生することによる入力電源異常が生じると、重要なデータの損失、制御の異常動作、ひいてはアクチエーターの異常動作等が発生する場合がある。
【０００３】
従来、このような入力電源異常に対しては、装置全体を無停電電源装置で保護することや、装置に無停電電源装置を組み込んで、電源電圧異常時間によって、各アクチエーターに待避指令や動作中断指令を出すと共に電源回復時の装置再駆動に必要なデータを記憶させておくことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９５２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体の微細化やウエハの大口径化に伴い露光装置は大型化すると同時に高速動作も要求されるようになってきており、露光装置の消費電力も増大している。このため、電源異常が発生した場合の保護用に装置に組み込む無停電電源装置も大型のものが必要となってしまい、装置の設置面積の増大、高価格化を招いている。
【０００５】
また、最近のＤＣ電源は、ほとんどがスイッチング電源であるが、スイッチング電源は原理的に電源変動に強いため、数１０％の電圧ドロップであれば無停電電源装置によるバックアップも不用な場合も多く、これらスイッチング電源を含む電源部までを一括に無停電電源装置でバックアップするのは、無停電電源装置の不要な肥大化を招くため好ましくない。また、無停電電源装置はバッテリーを使用しているため定期的な交換が必要となる、過充放電による発火等の事故の可能性を含んでいる等、できれば使用しない方が好ましく、使う場合においてもできるだけ蓄積エネルギーが小さい小型のものを使用したほうが良い。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、電源の給電先での動作に係る適切な情報を通知して、給電先の動作を効率的に実行させることができる電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を利用することで、動作を効率的に実行することができる露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による電源監視装置は以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする電源監視装置。
【０００９】
また、好ましくは、前記電圧異常ランクテーブルを記憶する記憶手段と
を更に備える。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一基板上のパターンを第二基板上に投影露光する露光装置であって、
前記電源監視装置は、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記電源監視装置から出力される電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、当該露光装置を構成する各ユニットの動作を制御する制御手段と
を備える。
【００１１】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
複数の電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露光する露光装置であって、
前記複数の電源監視装置それぞれは、前記露光装置を構成する各ユニットをグループ分けした場合の各ユニットグループへの給電状態を監視するものであり、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記複数の電源監視装置から出力される各電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループの動作を制御する制御手段と
を備える。
【００１３】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループ毎に、各ユニットグループ内のユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する。
【００１４】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記露光装置を構成する各ユニットの動作を制御するためのプロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する。
【００１５】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、前記プロファイルを電源異常用プロファイルに切り替え、前記電源異常用プロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する。
【００１６】
また、好ましくは、前記露光装置の構成する各ユニットの内の１つはアクチエーターであり、前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、駆動中の前記アクチエーターのプロファイルを停止用プロファイルに切り替え停止する、若しくは該アクチエーターの加速度がゼロになった時点で停止する、若しくサーボを切って停止するのいずれかの停止動作を行い、電源回復時には露光動作を再開する。
【００１７】
また、好ましくは、上記の露光装置を用いて半導体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。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明による電源監視装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置を制御する制御方法であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程と、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程と
を備える。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置を制御するためのプログラムであって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程のプログラムコードと、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程のプログラムコードと、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程のプログラムコードと
を備える。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
(実施形態１)
図１は本発明の実施形態１の半導体露光装置の概略構成図である。
【００２２】
図１において、半導体露光装置１８（以下、単に露光装置１８と略する）に対する電力はＡＣ電源１６より供給される。パワーサプライ部１は、入力された電源を遮断装置４を介して、電力の供給先である露光装置１８内の各ユニットに分配し、電源出力１６Ａ〜１６Ｃとして出力する。パワーサプライ部１には、電源監視装置５が設けられており、常時、ＡＣ電源１６の給電状態を監視している。
【００２３】
露光装置１８は、露光光源レーザー駆動部２、露光装置１８本体が含まれる空調機室３より構成されている。露光光源レーザー駆動部２は、レーザー電源部６とレーザー制御部７から構成されている。また、空調機室３は、空調機電源部８、空調機制御部９、本体制御系電源部１０、本体制御系１１、マンマシーンインターフェース部１２、センサ系１３、本体アクチエーター電源部１４、アクチエーター部１５から構成される。
【００２４】
レーザー電源部６は、パワーサプライ部１からの電源出力１６Ａを、空調機電源部８は電源出力１６Ｂを、本体制御系電源部１０及び本体アクチエーター電源部１４は電源出力１６Ｃを其々受電する。ＡＣ電源６の給電状態に基づいて、電源監視装置５から出力される電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、それぞれレーザー制御部７、空調機制御部９、本体制御系１１へ入力される。
【００２５】
次に、実施形態１の電源監視装置５がＡＣ電源１６の給電状態を監視し、その監視結果に基づいて決定するＡＣ電源１６の電源異常ランクについて、図２を用いて説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施形態１の電源異常ランクの種類を規定する電源異常ランクテーブルの一例を示す図である。
【００２７】
図２において、縦軸は電圧であり、正常電圧を１００％としている。横軸は電源電圧の継続時間であり、図２においては、ＡＣ電源１６の入力交流電源の波の数で表されている。
【００２８】
例えば、５０Ｈｚの交流であれば、１／２波は１０ミリ秒、２５波は０．５秒、３５波は０．７秒、５０波は１秒となる。実施形態１では、電源異常ランクを５つのランクに分割している。
【００２９】
ランク１は、電圧異常継続時間が０．５波未満で電圧範囲が０から１００％までの領域と電圧範囲が８０％以上の領域を合わせた領域である。
【００３０】
ランク２は、電圧異常継続時間が０．５波から２５波未満で電圧範囲が５０％以上から８０％未満の領域と電圧異常継続時間が２５波から３５波未満で電圧範囲が７０％から８０％未満の領域を合わせた領域である。
【００３１】
ランク３は、電圧異常継続時間が２５波から３５波未満で電圧範囲が５０％から７０％未満の領域と電圧異常継続時間が３５波から５０波未満で電圧範囲が５０％から８０％未満の領域である。
【００３２】
ランク４は、電圧異常継続時間が１／２波から５０波未満で電圧範囲が５０％未満の領域である。
【００３３】
ランク５は、電圧異常継続時間が５０波以上で電圧範囲が９０％未満の領域である。
【００３４】
図１において、電源監視装置５から出力される電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、このランク１から５の情報が含まれている。尚、実施形態１においては、１００％以下の領域に関してのみランク付けを行っているが、１００％以上の領域に置いても同様な手法でランク付けをしても良い。以下、電源異常が発生した場合の露光装置各部の動作をランク毎に説明する。
【００３５】
まず、露光光源レーザー駆動部２において、電源監視装置５からの電源異常信号１７ａがランク１である場合には、動作支障が無いので通常動作を行う。
【００３６】
電源異常信号１７ａがランク２である場合は、必要とされる露光エネルギーやガスの劣化の度合いによっては波長安定性やエネルギーが仕様を満足できない場合が発生してしまうので、露光用レーザーの内部状態を鑑みた上、発光に問題がある場合は、本体制御系１１へエラー信号としてレーザーアンステーブル信号１９を送出する。
【００３７】
これを受けた本体制御系１１は、このレーザーアンステーブル状態が生じた時の露光ショットを記憶しておき、マンマシーンインターフェース１２を介してオペレーターにその旨を通知する。
【００３８】
電源異常信号１７ａがランク３である場合は、露光用レーザー駆動部２は露光用レーザーを発光することができないが、発光スタンバイ状態は保持し、ＡＣ電源６が回復しだい発光ができる状態となる。
【００３９】
電源異常信号１７ａがランク４あるいは５である場合は、露光光源レーザー駆動部２は、発光スタンバイ状態を維持することができないので動作停止する。この場合は、ＡＣ電源１６が回復しても露光用レーザーを即座に発光することはできず再度初期化動作が必要となる。
【００４０】
次に、空調機室３において、電源監視装置からの電源異常信号１７ｂがランク１である場合は、動作に支障が無いので通常動作を行う。
【００４１】
電源異常信号１７ｂがランク２あるいは３である場合は、空調機室３には大電力が必要な冷凍機用ポンプや送風機を使用しているため空調に必要な動作を継続することができないが、システム停止には至らないのでそのまま運転を続ける。但し、空調機室３内の温度変化等が露光装置１８の性能に影響がでる恐れがある場合は、露光光源レーザー駆動部２の場合と同様に、エラー信号として空調機アンステーブル信号２０を本体制御系１１へ送出し、マンマシーンインターフェース１２を介してオペレーターにその旨を通知する。
【００４２】
電源異常信号１７ｂがランク４である場合は、運転が継続できないので空調機室３は停止する。しかしながら、ＡＣ電源１６が復帰しだい自動で運転を再開する。
【００４３】
電源異常信号がランク５である場合は、ランク４と同様に空調機室３は停止するが、ＡＣ電源１６が復帰しても自動での運転再開は行わない。
【００４４】
次に、本体制御系１１は、電源監視部５からの電源異常信号１７ｃを受けてアクチエーター部１５へ適切な処置を行う。本体制御系１１は、本体制御系電源部１０（ＡＣ／ＤＣ電源部（もしくはＤＣ／ＤＣ電源部））がスイッチング電源で構成されており、且つ本体制御系１１で消費する電力は、露光光源レーザー駆動部２や空調機室３やアクチエーター部１５と比較して１桁程小さい。そのため、電源異常信号１７ｃがランク１、２、３のいずれかである場合は、通常動作を行う。
【００４５】
但し、ランク２あるいは３においては、前述のようにレーザー駆動部２や空調機制御部９からエラー信号（レーザーアンステーブル信号１９や空調機アンステーブル信号２０）が送信されてくる場合があるので、この時にはエラー信号の内容に応じて、メッセージを発行する等の処理を行なったり、アクチエーター部１５がランク３での動作を保証できない場合には、アクチエーター部１５の動作停止を行う。
【００４６】
電源異常信号１７ｃがランク４である場合は、本体制御系１１はこれ以上電圧異常が続くと通常動作を行うことができないため、内部状態の保持や必要なパラメーターを保持し動作を停止もしくは休止状態にする。この場合、ＡＣ電源１６が回復次第、通常動作に復帰が可能である。
【００４７】
電源異常信号１７ｃがランク５である場合は、本体制御系１１はシャットダウンへ移行し、ＡＣ電源１６が回復しても、再度初期化を行なわないと通常動作はできない。尚、前述のように、本体制御系１１で消費する電力は小さいため、パラメータ保持動作やシャットダウン動作は、スイッチング電源のコンデンサに蓄えられている電荷でまかなうことができるが、必要に応じて小型の無停電電源を露光装置１８内に搭載してもよい。
【００４８】
同様に、アクチエーター部１５は、電源異常信号１７ｃがランク１あるいは２である場合は、通常動作を継続する。
【００４９】
電源異常信号１７ｃがランク３あるいは４である場合は、前述のように本体制御系１１と連動して安全停止動作を行ない安全に装置を停止させる。このため、電源異常信号１７ｃがランク５に遷移した場合でもすでに動作は、停止していることになるので問題ない。
【００５０】
次に、電源監視装置５の動作について説明する。
【００５１】
図３は本発明の実施形態１の３相交流の電圧変化を示す図である。
【００５２】
図３では、２００Ｖ３相交流電圧を示しており、縦軸が電圧、横軸が時間である。電源監視装置５は、図３においての領域Ｂの部分、つまり、半波部分の電力計算を常に行なっており、この計算結果に基づいて、給電状態の電源異常ランクを決定している。ここで、電力のディメンジョンで計算を行なうのは、位相情報が不要、ゼロクロスタイミング検出が不要、ゼロ近傍のデータ処理が容易、ノイズに強い、周波数変動に強い、等の理由による。但し、処理系の能力が十分であるならば電圧のディメンジョンでの計算を行ってもよい。この場合は、電圧計測と同時に位相・周波数等の測定も必要となる。
【００５３】
次に、電源監視装置５で実行する処理について、図４を用いて説明する。
【００５４】
図４は本発明の実施形態１の電源監視装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ２１で、図３の各相の電圧値を取り込む（サンプリングする）。尚、このサンプリング間隔は周波数の１０倍程度あればよく、サンプル毎に以下の処理を実行する。具体的には、電源監視装置５が監視するＡＣ電源１６の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動に基づいて、図２の電源異常ランクテーブルを参照し、ＡＣ電源１６の電源異常ランク分けを実行する。
【００５６】
ステップＳ２２で、半波分のパワー（電力）計算を行なう。
【００５７】
ステップＳ２３で、計算結果であるパワー値が実効値電圧換算で５０％未満であるか否かを判定する。５０％未満である場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ３２へ進み、電源異常ランクをランク４に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２９へ進み、電源異常ランクをランク１に設定して、処理を終了する。
【００５８】
一方、ステップＳ２３において、５０％以上である場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２５へ進み、パワー値が実効値電圧換算で５０％以上７０％未満であるか否かを判定する。５０％以上７０％未満である場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、ステップＳ２５ａに進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２５ａでＮＯ）、ステップＳ２９に進み、電源異常ランクをランク１に設定する。一方、継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２５ａでＹＥＳ）、ステップＳ３０に進む。
【００５９】
ステップＳ３０において、継続時間が２５波以上であるか否かを判定する。継続時間が２５波以上である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ステップＳ３１へ進み、電源異常ランクをランク３に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が２５波未満である場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２８へ進み、電源異常ランクをランク２に設定して、処理を終了する。
【００６０】
一方、ステップＳ２５において、７０％以上である場合（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２７へ進み、パワー値が実効値電圧換算で７０％以上８０％未満であるか否かを判定する。７０％以上８０％未満である場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、ステップＳ２７ａに進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２７ａでＮＯ）、ステップＳ２９に進み、電源異常ランクをランク１に設定する。一方、継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２７ａでＹＥＳ）、ステップＳ２６に進む。
【００６１】
ステップＳ２６において、継続時間が３５波以上であるか否かを判定する。継続時間が３５波以上である場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、ステップＳ３１へ進み、電源異常ランクをランク３に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が３５波未満である場合（ステップＳ２６でＮＯ）、ステップＳ２８へ進み、電源異常ランクをランク２に設定して、処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ３３において、ランク３あるいはランク４の継続時間が５０波以上であるか否かを判定する。継続時間が５０波以上である場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、電源異常ランクをランク５に設定し直して、処理を終了する。一方、継続時間が５０波未満である場合は、そのまま処理を終了する。
【００６３】
以上の処理をサンプリング毎に繰り返すことにより、図２の電源異常ランクテーブルに基づいて、電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を考慮した、電源異常ランク分けが可能となる。そして、この処理によって設定されたランクが、電源異常信号１７ａ〜１７ｃとして各出力先へ出力されることになる。
【００６４】
次に、電源監視装置５の内部構成について、図５を用いて説明する。
【００６５】
図５は本発明の実施形態１の電源監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【００６６】
ＡＣ電源１６の３相の各相に対応したＡＤコンバータ４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、各サンプリング毎に電圧値をＡＤ変換する。ＡＤ変換されたデータは、ＣＰＵ４２で、図４のフローチャートに従って、電源異常ランクのランク判定を行う。ここで、ＣＰＵ４２が実行する図４のフローチャートの処理を実現する電源異常ランク判定用ソフトウエアと図２の電源異常ランクテーブルは、ＲＯＭ４４内に実装されている。尚、ＲＯＭ４４内の代わりに、ＥＥＰＲＯＭ等のデータの上書きが可能で、かつ電源が遮断されても記憶内容を保持可能な記憶媒体であればどのようなものでもよい。
【００６７】
そして、ＣＰＵ４２は、このＲＯＭ４４から電源異常ランク判定用ソフトウェアを読み出して実行することで、上述の図４の処理を実現する。また、電源異常ランク判定用ソフトウェアと電源異常ランクテーブルは、ＲＯＭ４４内に実装されているので、電源異常ランクを変更したり、電源異常ランク判定用ソフトウェアの処理内容を変更する場合には、ＲＯＭ４４の交換のみで対応することができる。
【００６８】
ＣＰＵ４２は、電源異常ランクのランク判定結果をラインドライバ４３を介して前述の電源の給電先である各ユニット（レーザ制御部７、空調機制御部９、本体制御系１１）に電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして出力する。尚、ＡＤコンバータ４１ａ、４１ｂ、４１ｃのサンプリングは同時であることが好ましいが、各コンバータ間のサンプリングのずれが電源周波数に対して１／１００以下より小さければサンプリングずれがあっても構わない。
【００６９】
次に、露光装置１８の主要部分の機能及び動作について、図６を用いて説明する。特に、図６では、レチクルとウエハを同期して走査する走査型露光装置を例に挙げて説明する。
【００７０】
図６は本発明の実施形態１の露光装置の主要構成を示す図である。
【００７１】
エキシマレーザー光源２からの露光光は、第一コンデンサレンズ２０３を経由してスリット２０１に達する。スリット２０１は、露光光の光束をＺ方向に関して、例えば、７ｍｍ程度の細いシート状のビームに絞り、紙面に対して垂直方向の軸（Ｘ軸）の各座標においてＺ軸方向に積分した照度が均一になるように調整することが可能である。
【００７２】
４０２はマスキングブレードで、レチクルステージ５１とウエハステージ５２をスキャンして露光する際、第一基板であるレチクル５７のパターンの描画画角の端に追従して走査する。マスキングブレード４０２は、レチクルステージ５１がレチクル５７のパターンエリアを通過して減速している間にレチクル５７によって遮光されていない部分に露光光が当たり、余分な光が第二基板であるウエハ６２上に投光されることを防止する。
【００７３】
マスキングブレード４０２を通過した露光光は、第二コンデンサレンズ群４０１を経由してレチクルステージ５１上のレチクル５７を照射する。レチクルパターンを通過した露光光は、投影レンズ２０４を経由して、ウエハ６２の表面近傍にレチクルパターンの結像面を構成する。
【００７４】
４０７は投影レンズ内に設けられたＮＡ絞りで、露光時の照明モードの変更に応じて開口状態を変更する。４０４は１次元方向に移動可能なＴＴＬスコープで、ＴＴＬスコープ４０４の絶対位置基準に対し、レチクル５７、ウエハ６２及びウエハステージ５２上のウエハ基準プレート４０５それぞれに描画されたアライメントマークのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置を計測することができる。
【００７５】
４０３はＴＴＬスコープ４０４のフォーカスピント調整用のリレーレンズである。アライメントマークのフォーカスピントがもっとも合っている状態のリレーレンズ位置を参照すれば、検出対象物のフォーカス（Ｚ）方向の位置を計測することができる。図６では、ＴＴＬスコープ４０４はＹ方向にシフトして２基配置されているが、実際にはＸ方向にもさらに１基シフトして設けられている。このような配置により、レチクル５７とウエハ６２もしくはウエハ基準プレート４０５上のアライメントマークからωｘ，ωｙ方向の傾きを計測することができる。図６上に記載されたＴＴＬスコープ４０４は、画角中心方向に向かうＹ方向の駆動が可能である。
【００７６】
レチクルステージ５１は、３本のレチクルレーザー干渉計５８によってＸＹθ方向に制御されている。図６では、表現上１本に省略されているが、Ｙ方向に２本、紙面と垂直に１本のレーザー干渉計が配置されている。レチクルステージ５１は、鏡筒定盤５９上に設けられたガイド上をＸＹθ方向に移動可能である。このうちＹ軸方向は、ウエハステージ５２と同期スキャンするために長ストロークにわたって駆動可能で、Ｘ及びθ軸はレチクル５７のレチクルステージ５１ヘの吸着誤差を解消する微少駆動に用いられる。レチクル駆動を行った際の反力は、ベースプレート４０６と剛につながっている反力吸収装置（不図示）に逃がされる構造になっており、駆動の反動で鏡筒定盤５９の揺れは発生しない。
【００７７】
レチクルステージ５１上には、ＴＴＬスコープ４０４によって観察できるマークが描画されたレチクル基準プレート６３が搭載されている。２０２はフォーカス検出器で、レチクルステージ５１とウエハステージ５２を同期スキャンさせて露光を行う際のウエハ６２のフォーカス計測に用いられる。
【００７８】
フォーカス検出器２０２は、ウエハステージ５２上に搭載されたウエハ６２もしくはウエハ基準プレート４０５のＺ、ωｘ、ωｙ方向の位置をアライメントマークの有無に関係なく、投影レンズ２０４を介さずに高速計測することができる。
【００７９】
尚、フォーカス検出器２０２の計測精度の長期安定性を保証するため、同一目標値に位置決めされたウエハステージ２上のウエハ基準プレート４０５をＴＴＬスコープ４０４とフォーカス検出器２０２で計測し、該計測値同士を比較して自己キャリブレーションが行われる。
【００８０】
４０８は一眼のオフアクシススコープで、フォーカス計測機能とＸＹ方向のアライメント誤差計測機能を持っている。通常の量産工程で用いられるジョブにおいてウエハ６２をアライメントする際は、オフアクシススコープ４０８においてグローバルティルト計測兼グローバルアライメント計測を行う。
【００８１】
グローバルティルト補正とグローバルアライメント補正は、ウエハ６２の露光エリアを投影レンズ２０４の下にくるようにウエハステージ５２をステップさせる際に一括して行う。
【００８２】
５９は鏡筒定盤で、露光装置１８の高精度な計測器を取り付ける基台になっている。鏡筒定盤５９は、床の上に直接置かれたベースプレート４０６に対し微小量上方に浮上した状態で位置決めされている。先に説明したフォーカス検出器２０２、ＴＴＬスコープ４０４は鏡筒定盤５９に取り付けられているので、これらの計測値は結果的に鏡筒定盤５９からの相対距離を計測していることになる。
【００８３】
６０は定盤間レーザー干渉計で、鏡筒定盤５９とステージ定盤５３の相対位置を計測する。６１はウエハステージ干渉計で、レチクルステージ干渉計５８と同様に、３本配置され、ウエハステージ５２のＸＹθ方向の制御に用いられる。
【００８４】
５３はステージ定盤で、鏡筒定盤５９と同様、ベースプレート４０６から微小量浮上して位置決めされている。ステージ定盤５３は、ベースプレート４０６を経由してウエハステージ５２に伝達される床からの振動を取り除く働きと、ウエハステージ５２を駆動したときの反力をなまらせてベースプレート４０６に逃がす働きを兼ねている。ウエハステージ５２は、ステージ定盤５３の上に微小距離浮上して搭載される。
【００８５】
次に、露光装置１８を構成する各ユニットの動作を制御する制御演算ユニット、特に、ここでは、例えば、ウエハステージ５２の制御を行う制御演算ユニットについて、図７を用いて説明する。
【００８６】
図７は本発明の実施形態１の制御演算ユニットを示すブロック図である。
【００８７】
演算制御ユニット８００において、センサー信号入力部８０１は、ウエハステージ干渉計６１、定盤間レーザー干渉計６０の出力信号を取り込む。取り込まれた出力信号は、補正処理部８０２に渡され、補正処理を行って各軸の現在位置を表すデータとなる。
【００８８】
８０７はプロファイラで、上位シーケンスから指令されたステップ的な制御目標値の変化に対し、ウエハステージ５２に規定された以上の加速度が加わらないように徐々に目標値を変化させて行うウエハステージ５２の移動制御動作を、複数種類のプロファイルの中の設定されているプロファイルに基づいて実行する。
【００８９】
特に、プロファイラ８０７は、電源異常信号１７ｃに基づいて、現在設定されている制御対象のユニット（この場合、ウエハステージ５２）のプロファイルを、電源異常用プロファイル（この場合、以下に説明するステージ停止用プロファイルや電源停止用プロファイル）に切り替え、以降の処理をこの電源異常用プロファイルに基づいて、制御対象のユニットの動作を制御する。
【００９０】
差分演算器８０３は、プロファイラ８０７の出力と補正処理部８０２の出力を比較し、逐次的に変化する目標値に対する偏差量を計算する。８０４はサーボ補償器で、ウエハステージ２のメカ的な特性に配慮した補償器、例えば、ＰＩＤ調節計やノッチフィルター機能が実装されている。
【００９１】
サーボ補償器８０４を経た制御量は、推力分配器８０５によって実際に配置されているウエハステージ５２のアクチュエータの操作量として分配され、ドライブ出力部８０６で出力される。
【００９２】
以上は、ウエハステージ５２の制御を行う制御演算ユニットであるが、レチクルステージ５１の制御を行う制御演算ユニットも、同様な構成となっている。
【００９３】
図７の制御演算ユニット８００は、図１の本体制御系１１内に構成されるわけだが、以下に電源監視部５からの電源異常信号１７ｃを受けてステージを安全に動作・停止させる方法について説明する。
【００９４】
電源異常信号１７ｃがランク１あるいは２である場合は、制御演算ユニット８００は通常動作を継続するが、前述の様にランク３である場合は、本体アクチエーター電源部１４から駆動に十分な電力を供給することができずステージ動作が保証できないため、安全停止動作に入る。
【００９５】
プロファイラ８０７では、電源異常信号１７ｃからのランク３の判定を受けてプロファイルをステージ停止用プロファイルに切り替えて、ウエハステージ５２を停止させる。この場合も、ウエハステージ５２に急激な加速度や力変化が加わらないように徐々に目標値を変化させてステージを停止させる必要があるが、いかなる場合でも対応できるステージ停止用プロファイルを用意することは困難である。そこで、予め通常動作時も常にステージ停止用プロファイルを用意しておき、電源異常信号１７ｃがランク３になった場合にプロファイルを電源停止用プロファイルに切り替える。
【００９６】
尚、プロファイラ８０７の負荷がかかりすぎていて、プロファイルの切り替えが困難である場合は、ウエハステージ５２が一旦停止するショットの切れ目までウエハステージ５２を駆動させてから停止してもよい。
【００９７】
この場合は、本体アクチエーター電源部１４は、異常電源ラングがランク３まで低下してもショットの切れ間まで駆動できるだけの容量が必要となる。ウエハステージ５２が停止していれば、アクチエーター部１５による電力消費はほとんど発生しないので、ランク３あるいは４の電源異常であればサーボをかけたままウエハステージ５２の待機が可能なため、ＡＣ電源１６が回復次第、すぐに次のショットから露光を再開することができる。
【００９８】
但し、ランク３あるいは４の電源異常が発生した時点の露光ショットは露光不良ショットとなっている可能性があるので、上位シーケンスで該ショットを不良ショット情報として管理しておく必要がある。もしくは、ランク３あるいは４の電源異常が発生した時に露光中であったウエハ６２は不良ウエハとして装置外への搬出動作を行ってもよい。
【００９９】
尚、プロファイラ８０７によるプロファイルの切り替えを行なわずに、電源異常信号１７ｃがランク３あるいは４になった場合に、ウエハステージ５２を駆動しているモーターのコイルをショートして、回生ブレーキをかけてウエハステージ５２を停止させてもよい。この場合、停止距離はプロファイルを切り替えた場合より長くなってしまうが制御演算ユニット８００の構成としては簡単になる。
【０１００】
但し、近年のステージの高速化に伴いステージのガイドのメカ剛性が問題となってきており、このため最近はメカ的な拘束を行なわず電気的にサーボをかけてステージ位置を決定する、いわゆるガイドレスステージが多くなっているが、このガイドレスステージにおいて、回生ブレーキをかけることは機器破損につながる恐れがある。そのため、前述の方法でサーボにより動作を停止する方がよい。
【０１０１】
以上、ウエハステージにおける電源異常時の停止動作及び動作再開について説明したが、これはサーボをかけて動作させるアクチエーター全般に適用でき、例えば、ウエハ搬送系でも同様に本発明を適用することにより、電源異常時の停止動作及び動作再開を行うことができる。
【０１０２】
以上説明したように、実施形態１によれば、電源監視装置５において、ＡＣ電源１６の電圧の変動量とその変動の継続時間からＡＣ電源１６の電源異常ランクを決定し、その決定された電源異常ランクに基づいて、ＡＣ電源１６の給電先の各ユニットの動作を制御する。
【０１０３】
この制御としては、例えば、各ユニットの動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行し、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開することができる。これにより、簡便な構成で、電源異常時に安全に装置を停止させ速やかな動作再開が可能となる。
【０１０４】
また、電源監視装置５からの電源異常信号により、例えば、露光装置１８内の駆動中のアクチエーター部１５のプロファイルを停止用プロファイルに切り替えて停止する、若しくはアクチエーター部１５の加速度がゼロになった時点で停止する、若しくサーボを切って停止するの、いずれかの停止動作を行い、電源回復時には露光動作を再開することにより、露光装置１８の各ユニットを破損することなく安全に装置停止が可能となる。
【０１０５】
(実施形態２)
最近の露光装置の高スループット化に伴い、露光光源レーザーの発振周波数のアップ、ステージ高速化による消費電力増大、ステージ発熱による露光精度への影響を無くすための温調機構などで過大な電力が必要となっている。
【０１０６】
このような環境下では、実施形態１の図１で示したような１つのＡＣ電源１６で露光装置１８に電源供給を行おうとすると、３００Ａ以上の電流容量が必要となってしまい実用的でない。このため、図８に示したように、各ユニット別に工場設備側からの給電を行う構成を、実施形態２として説明する。
【０１０７】
図８は本発明の実施形態２の半導体露光装置の概略構成図である。
【０１０８】
図８において、露光装置１８に対する電力はＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃより供給される。露光光源レーザー駆動部２、空調機制御部９、本体制御系１１はそれぞれに電源遮断装置４Ａ、４Ｂ，４Ｃを持ち、ＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃを受電する。工場からの給電１６Ａ〜１６Ｃが必ずしも同一電源からとは限らないため、各系統毎に電源監視装置５Ａ〜５Ｃを設ける。電源監視装置５Ａ〜５Ｃはそれぞれの電源変動に対して電源異常ランク判定の判定結果をレーザー制御部７、空調機制御部８、本体制御系１１に送信する。
【０１０９】
以降は、実施形態１と同様にして、電源異常ランクに基づいて、各電源監視装置５Ａ〜５Ｃの監視対象となる露光装置１８の各ユニットグループ別に、各ユニットグループの停止動作及び動作再開を行うことができる。
【０１１０】
実施形態２の場合、このユニットグループとは、ユニットグループ１として、レーザ電源部６及びレーザ制御部７、ユニットグループ２として、空調機電源部８及び空調機制御部９、ユニットグループ３として、本体制御系部部１０、本体制御系１１、センサ系１３、本体アクチエーター電源部１４及びアクチエーター部１５の３つのユニットグループが存在する。これらの各ユニットグループへの給電状態（電源異常状態）を電源監視装置５Ａ〜５Ｃそれぞれが監視している。
【０１１１】
以上説明したように、実施形態２によれば、露光装置１８へ給電するＡＣ電源の電源容量の増大を防止するために、複数のＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃを構成して、露光装置１８の各ユニット別に給電を行えるようにする場合でも、複数の電源監視装置１５Ａ〜１５Ｃを用いて、各電源監視装置１５Ａ〜１５Ｃ毎に、実施形態１で説明した処理を実行することで、露光装置１８の各ユニット別に、実施形態１で説明した効果を得ることができる。
【０１１２】
［露光装置の応用例］
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１１３】
図９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フローチャートである。
【０１１４】
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なう。ステップ２（マスク作製）では、設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。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、上記の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。
【０１１５】
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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７で、これを出荷する。
【０１１６】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示すフローチャートである。
【０１１７】
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１５（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、上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。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。
【０１１８】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１１９】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１２０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【０１２１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１２２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１２３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１２４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１２５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源の給電先での動作に係る適切な情報を通知して、給電先の動作を効率的に実行させることができる電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を利用することで、動作を効率的に実行することができる露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の半導体露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の電源異常ランクの種類を規定する電源異常ランクテーブルの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の３相交流の電圧変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の電源監視装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態１の電源監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態１の半導体露光装置の主要構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１の制御演算ユニットを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態２の半導体露光装置の概略構成図である。
【図９】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローチャートである。
【図１０】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
１ パワーサプライ部
２ 露光光源レーザー駆動部
３ 露光装置本体
４ 電源遮断装置
５ 電源監視装置
６ レーザー電源部
７ レーザー制御部
８ 空調機電源部
９ 空調機制御部
１０ 本体制御系電源
１１ 本体制御系
１２ マンマシーンインターフェース
１３ センサ系
１４ 本体アクチエーター電源部
１５ アクチエーター部
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ ＡＣ電源
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 電源異常ランク信号
１８ 露光装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の異常を監視する電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露光する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体製造装置において、特に、ステッパと呼ばれる縮小投影露光装置においては、各アクチエーターを駆動制御する駆動装置と、数値情報に基づいて各アクチエーターの制御指令を生成して各駆動装置に出力する制御演算部とを含んで構成される。このような露光装置においては、装置電源電圧が瞬時停電やサグと呼ばれる瞬間的な電圧変動が発生することによる入力電源異常が生じると、重要なデータの損失、制御の異常動作、ひいてはアクチエーターの異常動作等が発生する場合がある。
【０００３】
従来、このような入力電源異常に対しては、装置全体を無停電電源装置で保護することや、装置に無停電電源装置を組み込んで、電源電圧異常時間によって、各アクチエーターに待避指令や動作中断指令を出すと共に電源回復時の装置再駆動に必要なデータを記憶させておくことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１９５２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体の微細化やウエハの大口径化に伴い露光装置は大型化すると同時に高速動作も要求されるようになってきており、露光装置の消費電力も増大している。このため、電源異常が発生した場合の保護用に装置に組み込む無停電電源装置も大型のものが必要となってしまい、装置の設置面積の増大、高価格化を招いている。
【０００５】
また、最近のＤＣ電源は、ほとんどがスイッチング電源であるが、スイッチング電源は原理的に電源変動に強いため、数１０％の電圧ドロップであれば無停電電源装置によるバックアップも不用な場合も多く、これらスイッチング電源を含む電源部までを一括に無停電電源装置でバックアップするのは、無停電電源装置の不要な肥大化を招くため好ましくない。また、無停電電源装置はバッテリーを使用しているため定期的な交換が必要となる、過充放電による発火等の事故の可能性を含んでいる等、できれば使用しない方が好ましく、使う場合においてもできるだけ蓄積エネルギーが小さい小型のものを使用したほうが良い。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、電源の給電先での動作に係る適切な情報を通知して、給電先の動作を効率的に実行させることができる電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を利用することで、動作を効率的に実行することができる露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による電源監視装置は以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする電源監視装置。
【０００９】
また、好ましくは、前記電圧異常ランクテーブルを記憶する記憶手段と
を更に備える。
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一基板上のパターンを第二基板上に投影露光する露光装置であって、
前記電源監視装置は、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記電源監視装置から出力される電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、当該露光装置を構成する各ユニットの動作を制御する制御手段と
を備える。
【００１１】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
複数の電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露光する露光装置であって、
前記複数の電源監視装置それぞれは、前記露光装置を構成する各ユニットをグループ分けした場合の各ユニットグループへの給電状態を監視するものであり、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記複数の電源監視装置から出力される各電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループの動作を制御する制御手段と
を備える。
【００１３】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループ毎に、各ユニットグループ内のユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する。
【００１４】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記露光装置を構成する各ユニットの動作を制御するためのプロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する。
【００１５】
また、好ましくは、前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、前記プロファイルを電源異常用プロファイルに切り替え、前記電源異常用プロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する。
【００１６】
また、好ましくは、前記露光装置の構成する各ユニットの内の１つはアクチエーターであり、前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、駆動中の前記アクチエーターのプロファイルを停止用プロファイルに切り替え停止する、若しくは該アクチエーターの加速度がゼロになった時点で停止する、若しくサーボを切って停止するのいずれかの停止動作を行い、電源回復時には露光動作を再開する。
【００１７】
また、好ましくは、上記の露光装置を用いて半導体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。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明による電源監視装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置を制御する制御方法であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程と、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程と
を備える。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
電源の異常を監視する電源監視装置を制御するためのプログラムであって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程のプログラムコードと、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程のプログラムコードと、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程のプログラムコードと
を備える。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
(実施形態１)
図１は本発明の実施形態１の半導体露光装置の概略構成図である。
【００２２】
図１において、半導体露光装置１８（以下、単に露光装置１８と略する）に対する電力はＡＣ電源１６より供給される。パワーサプライ部１は、入力された電源を遮断装置４を介して、電力の供給先である露光装置１８内の各ユニットに分配し、電源出力１６Ａ〜１６Ｃとして出力する。パワーサプライ部１には、電源監視装置５が設けられており、常時、ＡＣ電源１６の給電状態を監視している。
【００２３】
露光装置１８は、露光光源レーザー駆動部２、露光装置１８本体が含まれる空調機室３より構成されている。露光光源レーザー駆動部２は、レーザー電源部６とレーザー制御部７から構成されている。また、空調機室３は、空調機電源部８、空調機制御部９、本体制御系電源部１０、本体制御系１１、マンマシーンインターフェース部１２、センサ系１３、本体アクチエーター電源部１４、アクチエーター部１５から構成される。
【００２４】
レーザー電源部６は、パワーサプライ部１からの電源出力１６Ａを、空調機電源部８は電源出力１６Ｂを、本体制御系電源部１０及び本体アクチエーター電源部１４は電源出力１６Ｃを其々受電する。ＡＣ電源６の給電状態に基づいて、電源監視装置５から出力される電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、それぞれレーザー制御部７、空調機制御部９、本体制御系１１へ入力される。
【００２５】
次に、実施形態１の電源監視装置５がＡＣ電源１６の給電状態を監視し、その監視結果に基づいて決定するＡＣ電源１６の電源異常ランクについて、図２を用いて説明する。
【００２６】
図２は本発明の実施形態１の電源異常ランクの種類を規定する電源異常ランクテーブルの一例を示す図である。
【００２７】
図２において、縦軸は電圧であり、正常電圧を１００％としている。横軸は電源電圧の継続時間であり、図２においては、ＡＣ電源１６の入力交流電源の波の数で表されている。
【００２８】
例えば、５０Ｈｚの交流であれば、１／２波は１０ミリ秒、２５波は０．５秒、３５波は０．７秒、５０波は１秒となる。実施形態１では、電源異常ランクを５つのランクに分割している。
【００２９】
ランク１は、電圧異常継続時間が０．５波未満で電圧範囲が０から１００％までの領域と電圧範囲が８０％以上の領域を合わせた領域である。
【００３０】
ランク２は、電圧異常継続時間が０．５波から２５波未満で電圧範囲が５０％以上から８０％未満の領域と電圧異常継続時間が２５波から３５波未満で電圧範囲が７０％から８０％未満の領域を合わせた領域である。
【００３１】
ランク３は、電圧異常継続時間が２５波から３５波未満で電圧範囲が５０％から７０％未満の領域と電圧異常継続時間が３５波から５０波未満で電圧範囲が５０％から８０％未満の領域である。
【００３２】
ランク４は、電圧異常継続時間が１／２波から５０波未満で電圧範囲が５０％未満の領域である。
【００３３】
ランク５は、電圧異常継続時間が５０波以上で電圧範囲が９０％未満の領域である。
【００３４】
図１において、電源監視装置５から出力される電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、このランク１から５の情報が含まれている。尚、実施形態１においては、１００％以下の領域に関してのみランク付けを行っているが、１００％以上の領域に置いても同様な手法でランク付けをしても良い。以下、電源異常が発生した場合の露光装置各部の動作をランク毎に説明する。
【００３５】
まず、露光光源レーザー駆動部２において、電源監視装置５からの電源異常信号１７ａがランク１である場合には、動作支障が無いので通常動作を行う。
【００３６】
電源異常信号１７ａがランク２である場合は、必要とされる露光エネルギーやガスの劣化の度合いによっては波長安定性やエネルギーが仕様を満足できない場合が発生してしまうので、露光用レーザーの内部状態を鑑みた上、発光に問題がある場合は、本体制御系１１へエラー信号としてレーザーアンステーブル信号１９を送出する。
【００３７】
これを受けた本体制御系１１は、このレーザーアンステーブル状態が生じた時の露光ショットを記憶しておき、マンマシーンインターフェース１２を介してオペレーターにその旨を通知する。
【００３８】
電源異常信号１７ａがランク３である場合は、露光用レーザー駆動部２は露光用レーザーを発光することができないが、発光スタンバイ状態は保持し、ＡＣ電源６が回復しだい発光ができる状態となる。
【００３９】
電源異常信号１７ａがランク４あるいは５である場合は、露光光源レーザー駆動部２は、発光スタンバイ状態を維持することができないので動作停止する。この場合は、ＡＣ電源１６が回復しても露光用レーザーを即座に発光することはできず再度初期化動作が必要となる。
【００４０】
次に、空調機室３において、電源監視装置からの電源異常信号１７ｂがランク１である場合は、動作に支障が無いので通常動作を行う。
【００４１】
電源異常信号１７ｂがランク２あるいは３である場合は、空調機室３には大電力が必要な冷凍機用ポンプや送風機を使用しているため空調に必要な動作を継続することができないが、システム停止には至らないのでそのまま運転を続ける。但し、空調機室３内の温度変化等が露光装置１８の性能に影響がでる恐れがある場合は、露光光源レーザー駆動部２の場合と同様に、エラー信号として空調機アンステーブル信号２０を本体制御系１１へ送出し、マンマシーンインターフェース１２を介してオペレーターにその旨を通知する。
【００４２】
電源異常信号１７ｂがランク４である場合は、運転が継続できないので空調機室３は停止する。しかしながら、ＡＣ電源１６が復帰しだい自動で運転を再開する。
【００４３】
電源異常信号がランク５である場合は、ランク４と同様に空調機室３は停止するが、ＡＣ電源１６が復帰しても自動での運転再開は行わない。
【００４４】
次に、本体制御系１１は、電源監視部５からの電源異常信号１７ｃを受けてアクチエーター部１５へ適切な処置を行う。本体制御系１１は、本体制御系電源部１０（ＡＣ／ＤＣ電源部（もしくはＤＣ／ＤＣ電源部））がスイッチング電源で構成されており、且つ本体制御系１１で消費する電力は、露光光源レーザー駆動部２や空調機室３やアクチエーター部１５と比較して１桁程小さい。そのため、電源異常信号１７ｃがランク１、２、３のいずれかである場合は、通常動作を行う。
【００４５】
但し、ランク２あるいは３においては、前述のようにレーザー駆動部２や空調機制御部９からエラー信号（レーザーアンステーブル信号１９や空調機アンステーブル信号２０）が送信されてくる場合があるので、この時にはエラー信号の内容に応じて、メッセージを発行する等の処理を行なったり、アクチエーター部１５がランク３での動作を保証できない場合には、アクチエーター部１５の動作停止を行う。
【００４６】
電源異常信号１７ｃがランク４である場合は、本体制御系１１はこれ以上電圧異常が続くと通常動作を行うことができないため、内部状態の保持や必要なパラメーターを保持し動作を停止もしくは休止状態にする。この場合、ＡＣ電源１６が回復次第、通常動作に復帰が可能である。
【００４７】
電源異常信号１７ｃがランク５である場合は、本体制御系１１はシャットダウンへ移行し、ＡＣ電源１６が回復しても、再度初期化を行なわないと通常動作はできない。尚、前述のように、本体制御系１１で消費する電力は小さいため、パラメータ保持動作やシャットダウン動作は、スイッチング電源のコンデンサに蓄えられている電荷でまかなうことができるが、必要に応じて小型の無停電電源を露光装置１８内に搭載してもよい。
【００４８】
同様に、アクチエーター部１５は、電源異常信号１７ｃがランク１あるいは２である場合は、通常動作を継続する。
【００４９】
電源異常信号１７ｃがランク３あるいは４である場合は、前述のように本体制御系１１と連動して安全停止動作を行ない安全に装置を停止させる。このため、電源異常信号１７ｃがランク５に遷移した場合でもすでに動作は、停止していることになるので問題ない。
【００５０】
次に、電源監視装置５の動作について説明する。
【００５１】
図３は本発明の実施形態１の３相交流の電圧変化を示す図である。
【００５２】
図３では、２００Ｖ３相交流電圧を示しており、縦軸が電圧、横軸が時間である。電源監視装置５は、図３においての領域Ｂの部分、つまり、半波部分の電力計算を常に行なっており、この計算結果に基づいて、給電状態の電源異常ランクを決定している。ここで、電力のディメンジョンで計算を行なうのは、位相情報が不要、ゼロクロスタイミング検出が不要、ゼロ近傍のデータ処理が容易、ノイズに強い、周波数変動に強い、等の理由による。但し、処理系の能力が十分であるならば電圧のディメンジョンでの計算を行ってもよい。この場合は、電圧計測と同時に位相・周波数等の測定も必要となる。
【００５３】
次に、電源監視装置５で実行する処理について、図４を用いて説明する。
【００５４】
図４は本発明の実施形態１の電源監視装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ２１で、図３の各相の電圧値を取り込む（サンプリングする）。尚、このサンプリング間隔は周波数の１０倍程度あればよく、サンプル毎に以下の処理を実行する。具体的には、電源監視装置５が監視するＡＣ電源１６の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動に基づいて、図２の電源異常ランクテーブルを参照し、ＡＣ電源１６の電源異常ランク分けを実行する。
【００５６】
ステップＳ２２で、半波分のパワー（電力）計算を行なう。
【００５７】
ステップＳ２３で、計算結果であるパワー値が実効値電圧換算で５０％未満であるか否かを判定する。５０％未満である場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４に進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ステップＳ３２へ進み、電源異常ランクをランク４に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２９へ進み、電源異常ランクをランク１に設定して、処理を終了する。
【００５８】
一方、ステップＳ２３において、５０％以上である場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２５へ進み、パワー値が実効値電圧換算で５０％以上７０％未満であるか否かを判定する。５０％以上７０％未満である場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、ステップＳ２５ａに進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２５ａでＮＯ）、ステップＳ２９に進み、電源異常ランクをランク１に設定する。一方、継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２５ａでＹＥＳ）、ステップＳ３０に進む。
【００５９】
ステップＳ３０において、継続時間が２５波以上であるか否かを判定する。継続時間が２５波以上である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ステップＳ３１へ進み、電源異常ランクをランク３に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が２５波未満である場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２８へ進み、電源異常ランクをランク２に設定して、処理を終了する。
【００６０】
一方、ステップＳ２５において、７０％以上である場合（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２７へ進み、パワー値が実効値電圧換算で７０％以上８０％未満であるか否かを判定する。７０％以上８０％未満である場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、ステップＳ２７ａに進み、継続時間が半波以上であるか否かを判定する。継続時間が半波未満である場合（ステップＳ２７ａでＮＯ）、ステップＳ２９に進み、電源異常ランクをランク１に設定する。一方、継続時間が半波以上である場合（ステップＳ２７ａでＹＥＳ）、ステップＳ２６に進む。
【００６１】
ステップＳ２６において、継続時間が３５波以上であるか否かを判定する。継続時間が３５波以上である場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、ステップＳ３１へ進み、電源異常ランクをランク３に設定し、ステップＳ３３へ進む。一方、継続時間が３５波未満である場合（ステップＳ２６でＮＯ）、ステップＳ２８へ進み、電源異常ランクをランク２に設定して、処理を終了する。
【００６２】
ステップＳ３３において、ランク３あるいはランク４の継続時間が５０波以上であるか否かを判定する。継続時間が５０波以上である場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、電源異常ランクをランク５に設定し直して、処理を終了する。一方、継続時間が５０波未満である場合は、そのまま処理を終了する。
【００６３】
以上の処理をサンプリング毎に繰り返すことにより、図２の電源異常ランクテーブルに基づいて、電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を考慮した、電源異常ランク分けが可能となる。そして、この処理によって設定されたランクが、電源異常信号１７ａ〜１７ｃとして各出力先へ出力されることになる。
【００６４】
次に、電源監視装置５の内部構成について、図５を用いて説明する。
【００６５】
図５は本発明の実施形態１の電源監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【００６６】
ＡＣ電源１６の３相の各相に対応したＡＤコンバータ４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、各サンプリング毎に電圧値をＡＤ変換する。ＡＤ変換されたデータは、ＣＰＵ４２で、図４のフローチャートに従って、電源異常ランクのランク判定を行う。ここで、ＣＰＵ４２が実行する図４のフローチャートの処理を実現する電源異常ランク判定用ソフトウエアと図２の電源異常ランクテーブルは、ＲＯＭ４４内に実装されている。尚、ＲＯＭ４４内の代わりに、ＥＥＰＲＯＭ等のデータの上書きが可能で、かつ電源が遮断されても記憶内容を保持可能な記憶媒体であればどのようなものでもよい。
【００６７】
そして、ＣＰＵ４２は、このＲＯＭ４４から電源異常ランク判定用ソフトウェアを読み出して実行することで、上述の図４の処理を実現する。また、電源異常ランク判定用ソフトウェアと電源異常ランクテーブルは、ＲＯＭ４４内に実装されているので、電源異常ランクを変更したり、電源異常ランク判定用ソフトウェアの処理内容を変更する場合には、ＲＯＭ４４の交換のみで対応することができる。
【００６８】
ＣＰＵ４２は、電源異常ランクのランク判定結果をラインドライバ４３を介して前述の電源の給電先である各ユニット（レーザ制御部７、空調機制御部９、本体制御系１１）に電源異常信号１７ａ、１７ｂ、１７ｃとして出力する。尚、ＡＤコンバータ４１ａ、４１ｂ、４１ｃのサンプリングは同時であることが好ましいが、各コンバータ間のサンプリングのずれが電源周波数に対して１／１００以下より小さければサンプリングずれがあっても構わない。
【００６９】
次に、露光装置１８の主要部分の機能及び動作について、図６を用いて説明する。特に、図６では、レチクルとウエハを同期して走査する走査型露光装置を例に挙げて説明する。
【００７０】
図６は本発明の実施形態１の露光装置の主要構成を示す図である。
【００７１】
エキシマレーザー光源２からの露光光は、第一コンデンサレンズ２０３を経由してスリット２０１に達する。スリット２０１は、露光光の光束をＺ方向に関して、例えば、７ｍｍ程度の細いシート状のビームに絞り、紙面に対して垂直方向の軸（Ｘ軸）の各座標においてＺ軸方向に積分した照度が均一になるように調整することが可能である。
【００７２】
４０２はマスキングブレードで、レチクルステージ５１とウエハステージ５２をスキャンして露光する際、第一基板であるレチクル５７のパターンの描画画角の端に追従して走査する。マスキングブレード４０２は、レチクルステージ５１がレチクル５７のパターンエリアを通過して減速している間にレチクル５７によって遮光されていない部分に露光光が当たり、余分な光が第二基板であるウエハ６２上に投光されることを防止する。
【００７３】
マスキングブレード４０２を通過した露光光は、第二コンデンサレンズ群４０１を経由してレチクルステージ５１上のレチクル５７を照射する。レチクルパターンを通過した露光光は、投影レンズ２０４を経由して、ウエハ６２の表面近傍にレチクルパターンの結像面を構成する。
【００７４】
４０７は投影レンズ内に設けられたＮＡ絞りで、露光時の照明モードの変更に応じて開口状態を変更する。４０４は１次元方向に移動可能なＴＴＬスコープで、ＴＴＬスコープ４０４の絶対位置基準に対し、レチクル５７、ウエハ６２及びウエハステージ５２上のウエハ基準プレート４０５それぞれに描画されたアライメントマークのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置を計測することができる。
【００７５】
４０３はＴＴＬスコープ４０４のフォーカスピント調整用のリレーレンズである。アライメントマークのフォーカスピントがもっとも合っている状態のリレーレンズ位置を参照すれば、検出対象物のフォーカス（Ｚ）方向の位置を計測することができる。図６では、ＴＴＬスコープ４０４はＹ方向にシフトして２基配置されているが、実際にはＸ方向にもさらに１基シフトして設けられている。このような配置により、レチクル５７とウエハ６２もしくはウエハ基準プレート４０５上のアライメントマークからωｘ，ωｙ方向の傾きを計測することができる。図６上に記載されたＴＴＬスコープ４０４は、画角中心方向に向かうＹ方向の駆動が可能である。
【００７６】
レチクルステージ５１は、３本のレチクルレーザー干渉計５８によってＸＹθ方向に制御されている。図６では、表現上１本に省略されているが、Ｙ方向に２本、紙面と垂直に１本のレーザー干渉計が配置されている。レチクルステージ５１は、鏡筒定盤５９上に設けられたガイド上をＸＹθ方向に移動可能である。このうちＹ軸方向は、ウエハステージ５２と同期スキャンするために長ストロークにわたって駆動可能で、Ｘ及びθ軸はレチクル５７のレチクルステージ５１ヘの吸着誤差を解消する微少駆動に用いられる。レチクル駆動を行った際の反力は、ベースプレート４０６と剛につながっている反力吸収装置（不図示）に逃がされる構造になっており、駆動の反動で鏡筒定盤５９の揺れは発生しない。
【００７７】
レチクルステージ５１上には、ＴＴＬスコープ４０４によって観察できるマークが描画されたレチクル基準プレート６３が搭載されている。２０２はフォーカス検出器で、レチクルステージ５１とウエハステージ５２を同期スキャンさせて露光を行う際のウエハ６２のフォーカス計測に用いられる。
【００７８】
フォーカス検出器２０２は、ウエハステージ５２上に搭載されたウエハ６２もしくはウエハ基準プレート４０５のＺ、ωｘ、ωｙ方向の位置をアライメントマークの有無に関係なく、投影レンズ２０４を介さずに高速計測することができる。
【００７９】
尚、フォーカス検出器２０２の計測精度の長期安定性を保証するため、同一目標値に位置決めされたウエハステージ２上のウエハ基準プレート４０５をＴＴＬスコープ４０４とフォーカス検出器２０２で計測し、該計測値同士を比較して自己キャリブレーションが行われる。
【００８０】
４０８は一眼のオフアクシススコープで、フォーカス計測機能とＸＹ方向のアライメント誤差計測機能を持っている。通常の量産工程で用いられるジョブにおいてウエハ６２をアライメントする際は、オフアクシススコープ４０８においてグローバルティルト計測兼グローバルアライメント計測を行う。
【００８１】
グローバルティルト補正とグローバルアライメント補正は、ウエハ６２の露光エリアを投影レンズ２０４の下にくるようにウエハステージ５２をステップさせる際に一括して行う。
【００８２】
５９は鏡筒定盤で、露光装置１８の高精度な計測器を取り付ける基台になっている。鏡筒定盤５９は、床の上に直接置かれたベースプレート４０６に対し微小量上方に浮上した状態で位置決めされている。先に説明したフォーカス検出器２０２、ＴＴＬスコープ４０４は鏡筒定盤５９に取り付けられているので、これらの計測値は結果的に鏡筒定盤５９からの相対距離を計測していることになる。
【００８３】
６０は定盤間レーザー干渉計で、鏡筒定盤５９とステージ定盤５３の相対位置を計測する。６１はウエハステージ干渉計で、レチクルステージ干渉計５８と同様に、３本配置され、ウエハステージ５２のＸＹθ方向の制御に用いられる。
【００８４】
５３はステージ定盤で、鏡筒定盤５９と同様、ベースプレート４０６から微小量浮上して位置決めされている。ステージ定盤５３は、ベースプレート４０６を経由してウエハステージ５２に伝達される床からの振動を取り除く働きと、ウエハステージ５２を駆動したときの反力をなまらせてベースプレート４０６に逃がす働きを兼ねている。ウエハステージ５２は、ステージ定盤５３の上に微小距離浮上して搭載される。
【００８５】
次に、露光装置１８を構成する各ユニットの動作を制御する制御演算ユニット、特に、ここでは、例えば、ウエハステージ５２の制御を行う制御演算ユニットについて、図７を用いて説明する。
【００８６】
図７は本発明の実施形態１の制御演算ユニットを示すブロック図である。
【００８７】
演算制御ユニット８００において、センサー信号入力部８０１は、ウエハステージ干渉計６１、定盤間レーザー干渉計６０の出力信号を取り込む。取り込まれた出力信号は、補正処理部８０２に渡され、補正処理を行って各軸の現在位置を表すデータとなる。
【００８８】
８０７はプロファイラで、上位シーケンスから指令されたステップ的な制御目標値の変化に対し、ウエハステージ５２に規定された以上の加速度が加わらないように徐々に目標値を変化させて行うウエハステージ５２の移動制御動作を、複数種類のプロファイルの中の設定されているプロファイルに基づいて実行する。
【００８９】
特に、プロファイラ８０７は、電源異常信号１７ｃに基づいて、現在設定されている制御対象のユニット（この場合、ウエハステージ５２）のプロファイルを、電源異常用プロファイル（この場合、以下に説明するステージ停止用プロファイルや電源停止用プロファイル）に切り替え、以降の処理をこの電源異常用プロファイルに基づいて、制御対象のユニットの動作を制御する。
【００９０】
差分演算器８０３は、プロファイラ８０７の出力と補正処理部８０２の出力を比較し、逐次的に変化する目標値に対する偏差量を計算する。８０４はサーボ補償器で、ウエハステージ２のメカ的な特性に配慮した補償器、例えば、ＰＩＤ調節計やノッチフィルター機能が実装されている。
【００９１】
サーボ補償器８０４を経た制御量は、推力分配器８０５によって実際に配置されているウエハステージ５２のアクチュエータの操作量として分配され、ドライブ出力部８０６で出力される。
【００９２】
以上は、ウエハステージ５２の制御を行う制御演算ユニットであるが、レチクルステージ５１の制御を行う制御演算ユニットも、同様な構成となっている。
【００９３】
図７の制御演算ユニット８００は、図１の本体制御系１１内に構成されるわけだが、以下に電源監視部５からの電源異常信号１７ｃを受けてステージを安全に動作・停止させる方法について説明する。
【００９４】
電源異常信号１７ｃがランク１あるいは２である場合は、制御演算ユニット８００は通常動作を継続するが、前述の様にランク３である場合は、本体アクチエーター電源部１４から駆動に十分な電力を供給することができずステージ動作が保証できないため、安全停止動作に入る。
【００９５】
プロファイラ８０７では、電源異常信号１７ｃからのランク３の判定を受けてプロファイルをステージ停止用プロファイルに切り替えて、ウエハステージ５２を停止させる。この場合も、ウエハステージ５２に急激な加速度や力変化が加わらないように徐々に目標値を変化させてステージを停止させる必要があるが、いかなる場合でも対応できるステージ停止用プロファイルを用意することは困難である。そこで、予め通常動作時も常にステージ停止用プロファイルを用意しておき、電源異常信号１７ｃがランク３になった場合にプロファイルを電源停止用プロファイルに切り替える。
【００９６】
尚、プロファイラ８０７の負荷がかかりすぎていて、プロファイルの切り替えが困難である場合は、ウエハステージ５２が一旦停止するショットの切れ目までウエハステージ５２を駆動させてから停止してもよい。
【００９７】
この場合は、本体アクチエーター電源部１４は、異常電源ラングがランク３まで低下してもショットの切れ間まで駆動できるだけの容量が必要となる。ウエハステージ５２が停止していれば、アクチエーター部１５による電力消費はほとんど発生しないので、ランク３あるいは４の電源異常であればサーボをかけたままウエハステージ５２の待機が可能なため、ＡＣ電源１６が回復次第、すぐに次のショットから露光を再開することができる。
【００９８】
但し、ランク３あるいは４の電源異常が発生した時点の露光ショットは露光不良ショットとなっている可能性があるので、上位シーケンスで該ショットを不良ショット情報として管理しておく必要がある。もしくは、ランク３あるいは４の電源異常が発生した時に露光中であったウエハ６２は不良ウエハとして装置外への搬出動作を行ってもよい。
【００９９】
尚、プロファイラ８０７によるプロファイルの切り替えを行なわずに、電源異常信号１７ｃがランク３あるいは４になった場合に、ウエハステージ５２を駆動しているモーターのコイルをショートして、回生ブレーキをかけてウエハステージ５２を停止させてもよい。この場合、停止距離はプロファイルを切り替えた場合より長くなってしまうが制御演算ユニット８００の構成としては簡単になる。
【０１００】
但し、近年のステージの高速化に伴いステージのガイドのメカ剛性が問題となってきており、このため最近はメカ的な拘束を行なわず電気的にサーボをかけてステージ位置を決定する、いわゆるガイドレスステージが多くなっているが、このガイドレスステージにおいて、回生ブレーキをかけることは機器破損につながる恐れがある。そのため、前述の方法でサーボにより動作を停止する方がよい。
【０１０１】
以上、ウエハステージにおける電源異常時の停止動作及び動作再開について説明したが、これはサーボをかけて動作させるアクチエーター全般に適用でき、例えば、ウエハ搬送系でも同様に本発明を適用することにより、電源異常時の停止動作及び動作再開を行うことができる。
【０１０２】
以上説明したように、実施形態１によれば、電源監視装置５において、ＡＣ電源１６の電圧の変動量とその変動の継続時間からＡＣ電源１６の電源異常ランクを決定し、その決定された電源異常ランクに基づいて、ＡＣ電源１６の給電先の各ユニットの動作を制御する。
【０１０３】
この制御としては、例えば、各ユニットの動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行し、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開することができる。これにより、簡便な構成で、電源異常時に安全に装置を停止させ速やかな動作再開が可能となる。
【０１０４】
また、電源監視装置５からの電源異常信号により、例えば、露光装置１８内の駆動中のアクチエーター部１５のプロファイルを停止用プロファイルに切り替えて停止する、若しくはアクチエーター部１５の加速度がゼロになった時点で停止する、若しくサーボを切って停止するの、いずれかの停止動作を行い、電源回復時には露光動作を再開することにより、露光装置１８の各ユニットを破損することなく安全に装置停止が可能となる。
【０１０５】
(実施形態２)
最近の露光装置の高スループット化に伴い、露光光源レーザーの発振周波数のアップ、ステージ高速化による消費電力増大、ステージ発熱による露光精度への影響を無くすための温調機構などで過大な電力が必要となっている。
【０１０６】
このような環境下では、実施形態１の図１で示したような１つのＡＣ電源１６で露光装置１８に電源供給を行おうとすると、３００Ａ以上の電流容量が必要となってしまい実用的でない。このため、図８に示したように、各ユニット別に工場設備側からの給電を行う構成を、実施形態２として説明する。
【０１０７】
図８は本発明の実施形態２の半導体露光装置の概略構成図である。
【０１０８】
図８において、露光装置１８に対する電力はＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃより供給される。露光光源レーザー駆動部２、空調機制御部９、本体制御系１１はそれぞれに電源遮断装置４Ａ、４Ｂ，４Ｃを持ち、ＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃを受電する。工場からの給電１６Ａ〜１６Ｃが必ずしも同一電源からとは限らないため、各系統毎に電源監視装置５Ａ〜５Ｃを設ける。電源監視装置５Ａ〜５Ｃはそれぞれの電源変動に対して電源異常ランク判定の判定結果をレーザー制御部７、空調機制御部８、本体制御系１１に送信する。
【０１０９】
以降は、実施形態１と同様にして、電源異常ランクに基づいて、各電源監視装置５Ａ〜５Ｃの監視対象となる露光装置１８の各ユニットグループ別に、各ユニットグループの停止動作及び動作再開を行うことができる。
【０１１０】
実施形態２の場合、このユニットグループとは、ユニットグループ１として、レーザ電源部６及びレーザ制御部７、ユニットグループ２として、空調機電源部８及び空調機制御部９、ユニットグループ３として、本体制御系部部１０、本体制御系１１、センサ系１３、本体アクチエーター電源部１４及びアクチエーター部１５の３つのユニットグループが存在する。これらの各ユニットグループへの給電状態（電源異常状態）を電源監視装置５Ａ〜５Ｃそれぞれが監視している。
【０１１１】
以上説明したように、実施形態２によれば、露光装置１８へ給電するＡＣ電源の電源容量の増大を防止するために、複数のＡＣ電源１６Ａ〜１６Ｃを構成して、露光装置１８の各ユニット別に給電を行えるようにする場合でも、複数の電源監視装置１５Ａ〜１５Ｃを用いて、各電源監視装置１５Ａ〜１５Ｃ毎に、実施形態１で説明した処理を実行することで、露光装置１８の各ユニット別に、実施形態１で説明した効果を得ることができる。
【０１１２】
［露光装置の応用例］
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１１３】
図９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フローチャートである。
【０１１４】
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なう。ステップ２（マスク作製）では、設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。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、上記の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。
【０１１５】
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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７で、これを出荷する。
【０１１６】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示すフローチャートである。
【０１１７】
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１５（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、上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。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。
【０１１８】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１１９】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【０１２０】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【０１２１】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１２２】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１２３】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１２４】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１２５】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電源の給電先での動作に係る適切な情報を通知して、給電先の動作を効率的に実行させることができる電源監視装置及びその制御方法、該電源監視装置を利用することで、動作を効率的に実行することができる露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の半導体露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の電源異常ランクの種類を規定する電源異常ランクテーブルの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の３相交流の電圧変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の電源監視装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態１の電源監視装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態１の半導体露光装置の主要構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１の制御演算ユニットを示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態２の半導体露光装置の概略構成図である。
【図９】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローチャートである。
【図１０】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
１ パワーサプライ部
２ 露光光源レーザー駆動部
３ 露光装置本体
４ 電源遮断装置
５ 電源監視装置
６ レーザー電源部
７ レーザー制御部
８ 空調機電源部
９ 空調機制御部
１０ 本体制御系電源
１１ 本体制御系
１２ マンマシーンインターフェース
１３ センサ系
１４ 本体アクチエーター電源部
１５ アクチエーター部
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ ＡＣ電源
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 電源異常ランク信号
１８ 露光装置
Claims (14)
- 電源の異常を監視する電源監視装置であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする電源監視装置。 - 前記電圧異常ランクテーブルを記憶する記憶手段と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電源監視装置。 - 電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一基板上のパターンを第二基板上に投影露光する露光装置であって、
前記電源監視装置は、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記電源監視装置から出力される電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、当該露光装置を構成する各ユニットの動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。 - 複数の電源監視装置を有し、投影光学系を用いて第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露光する露光装置であって、
前記複数の電源監視装置それぞれは、前記露光装置を構成する各ユニットをグループ分けした場合の各ユニットグループへの給電状態を監視するものであり、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力手段とを備え、
当該露光装置は、
前記複数の電源監視装置から出力される各電源異常信号が示す電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループの動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記制御手段は、前記電源異常ランクに基づいて、前記各ユニットグループ毎に、各ユニットグループ内のユニットの動作の継続、動作の停止準備、電源異常回復時の動作再開が可能である停止、電源異常回復時にオペレーションを介在しないと動作再開ができない停止のいずれかを実行すると共に、電源異常回復時には停止状態に応じて動作を再開する
ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。 - 前記制御手段は、前記露光装置を構成する各ユニットの動作を制御するためのプロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項３あるいは請求項５に記載の露光装置。 - 前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、前記プロファイルを電源異常用プロファイルに切り替え、前記電源異常用プロファイルを用いて、前記各ユニットを制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。 - 前記露光装置の構成する各ユニットの内の１つはアクチエーターであり、前記制御手段は、前記電源監視装置から出力される電源異常信号に基づいて、駆動中の前記アクチエーターのプロファイルを停止用プロファイルに切り替え停止する、若しくは該アクチエーターの加速度がゼロになった時点で停止する、若しくサーボを切って停止するのいずれかの停止動作を行い、電源回復時には露光動作を再開する
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。 - 請求項３〜９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて半導体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。
- 電源の異常を監視する電源監視装置を制御する制御方法であって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程と、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程と
を備えることを特徴とする電源監視装置の制御方法。 - 電源の異常を監視する電源監視装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記電源の電圧変動範囲とその電圧変動範囲内での電圧変動の継続時間を監視する監視工程と、
前記監視工程の監視結果によって得られる前記電圧変動範囲と前記継続時間に基づいて、該電源の電圧異常ランクを決定するための電圧異常ランクテーブルを参照し、前記電源の電源異常ランクを決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された電源異常ランクを示す電源異常信号を、前記電源の給電先へ出力する出力工程と
をコンピュータに実行させることを特徴とプログラム。 - 電源の異常を監視する電源監視装置であって、
前記電源の電圧値を経時的に取り込み、該電圧値にもとづいて複数の電圧範囲と継続時間により予め規定された複数の電源異常ランクのうちいずれのランクに該当するかを決定し、決定された電源異常ランクに対応する電源異常信号を前記電源の供給先へ出力する手段を備えることを特徴とする電源監視装置。 - 所定の時間領域毎に前記電圧値から電力値を計算し、該電力値から換算される実効値電圧にもとづいて前記電源異常ランクを決定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の電源監視装置。
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