JPS61240126A - 照度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、小さな面積における。非常に高い照度を高精
度で測定する照度測定装置に関するものである。

（発明の背景） 七 単位面積当りの光エネルギーで測定する照度計として、
比較的広い面積について測定するカメラ用には種々の方
法が考案されている。

しかし半導体製造のりソゲラフイエ程などで必要になる
。小さな面積を精度良く測定できる照度計は存在しない
。

光りソゲラフイエ程では高い解像度と高いコントラスト
を得るために使用波長にｇ＆’！（４３５，８ｎｗ）や
ｉ線（３６５ｒｕｓ）等の紫外光を露光波長として使う
、また感光材として用いられる有機系レジストは感度が
低いため、露光には非常に高いエネルギー↓必要とする
０例えばステッパー（半導体露光装置）などのりソグラ
フイ装置では開口数Ｎ　Ａ　−０，２〜０．６のｇ線又
はｉ線にて色補正された投影レンズで５　ｔｍ　’〜２
０ｎ＋’の露光領域が得られており、そこでの照度は１
００ｍｗ／ａａ〜１０００　ｍｗ／ｃｄ　（ここでｍｗ
はミリワット）ある。

また露光領域内の照度ムラは最大でも±２．５％位にお
さえなければ、露光領域全面にわたり均質な結像が得ら
れないと云われている。

このような条件下で、従来の照度計では波長骨Ｊし 別のための色ガラスや干渉フイサタの劣化、及び受光デ
ィテクターの劣化により比較的長い時間しンジで信頼性
を欠いていた。また短い時間レンジでも強い光エネルギ
ーが色ガラスや干渉フイゲタに当ると透過率がドリフト
し信頼性のある測定値が得られないという欠点もあった
。

これらは、波長が短く強いエネルギーの光が色ガラスや
干渉フイリタ、受光ディテクターに入射するためおこる
現象であり、入射エネルギーを減衰させれば測定信幀性
は非常に良（なる。

（発明の目的） 本発明は半導体製造りソゲラフイエ程等において強い光
が照射される小開口面積の照度を高い信頼性をもって測
定することができる照度測定装置を提供することを目的
にしている。

（実施例） 第１図は半導体露光装置の露光面の照度を測定する照度
測定装置を示す１本発明の第１実施例である。同図にお
いて、１は上面が露光装置の照度測定面と一致せしめら
れる開口板である。開口板１は厚さが薄く、小さな開口
１ａを有している。

そしてこの間口１ａが照度測定域に相当している。

ステンレス、燐青銅等を材質とする金属の薄板２は開口
板１の下に配置され、開口１ａに対向するの波長骨カリ
部材３は金属板２の下に配置される。

受光ディテクター４は波長分別部材３の下に配置される
。

そして半導体露光を行なう為のｇ線、ｉ線等の光５は、
開口１ａ＋２ａ、波長分別部材３を介してディテクター
４に導かれ、このディテクターの光電出力より照度測定
面の照度が測定される。

本実施例では金属板２の微小開口によって光５のエネル
ギーが減衰されるので０分別部材３やディテクター４が
高いエネルギーにさらされることがなく１部材３．４の
劣化及び照度測定値のドリフトを非常に小さくすること
ができる。

本実施例においては、金属板２が光量減衰部材を、波長
分別部材３が光学部材を、ディテクター４が光電変換手
段を構成している。

次に具体的な数値で本実施例の効果を確認する。

開口１ａの大きさをφ１．受光ディテクター４の受光域
をφ４．開ロ１ａから受光ディテクター４までの距離を
り、波長分別部材３の厚さをｔ、屈折率をｎとする。こ
こで開口板１．光量減衰部材２は非常に薄い厚さであり
非常に接近して置かれており、受光ディテクター４も波
長分別光学部材３に非常に接近して置かれているため、
開口１ａより波長分別光学部材３までの空気間隔ｌはｌ
へＬ−ｔ（１）式 と想定できる。光量減衰部材２はランダムに微小開口を
設けてムるため、干渉効果が少なく、ある減衰率ｄｃで
幾何光学的に光束は進むと考えられる。また入射する光
束の開口数（Ｎ、Ａ）より最大入射角θは。

θ＝ｓｉｎ　−’　（Ｎ、　Ａ）　　　（２）式これら
より受光ディテクター４にすべての光束が入射する条件
を求める。

φ４〉’ｌ　・（ｊ！　＋　ｔ　／ｎ）　・ｔａｎθ＋
φＩ（３）式％式％ 式より空気長ｌの条件を求める。ｆ〈３．０３ｍ。

光量減衰部材の減衰率ｄｃ−０，０５とすると、従来の
開口に波長分別部材を密着させていた照度計と本実施例
装置とにおける波長分別部材及び受光ディテクターへの
負荷の比（照度比）は入射面での面積比より。

（１／φ＋）”；（１／φ、　＋　ｌ　ｔａｎ　θ）”
・ｄｃ＝１．５．６：０．０１３−１；０．００９　　
　（４）式すなわち０．９％程度に負荷は激減するので
、光エネルギーによる波長分別部材や受光ディテクター
の劣化がほとんどなく信頼性の高い照度測定が可能にな
る。この構成では、光量減衰部材の微小開口の密度を選
択してやることにより減衰率を自由に変えることができ
、負荷（光エネルギーによる影響）を少なくして、受光
ディテクターを最良感度領域で使用することを可能にし
た。

次に第１実施例の変形例について述べる。第１実施例で
は光量減衰部材として開口（透孔）を有する金属板を用
いたが、ガラス基板の上にアルミ。

クロム等の金属膜（光非透過膜）を蒸着するとともに開
口２ａに相当する部分には金属膜を蒸着しないで開口を
形成し、これを光量減衰部材として用いてもよい。

次に第２実施例について述べる。第１実施例では開口板
１と光量減衰部材２とを別部材としたが。

金属で構成された板を照度測定面に一致するように設け
るとともに、この金属板上の照度測定域（第１図の開口
１ａに相当する領域）に微小開口を−の部材（金属板）
で構成できる。その他の構成は第１実施例と同様である
０本実施例ではこの金属板が光量減衰部材を構成する。

次に第３実施例について述べる。第１実施例では光量減
衰部材２と波長分別部材３とを別部材で構成したが９分
別部材３の上面にアルミ、クロム等の金属膜を蒸着する
とともに、この金属膜に第１図の開口２ａに相当する開
口（蒸着をしない部分）を形成し、金属膜と波長分別部
材とを一体のものとして構成してもよい。このようにす
ると第１実施例の光量減衰部材２と波長分別部材３とを
単一の部材で構成できる。その他の構成は第１実施例と
同様である０本実施例では分別部材に蒸着された金属膜
が光量減衰部材を２分別部材が光学部材を構成する。

材で設けたが、第３実施例の如く金属膜を波長分別部材
の上に蒸着するとともに、この金属膜の上面を照度測定
面に一致するよう配置してやり、さらに金属膜内の微小
開口（２ａに相当する開口）が照度測定域内にのみ存在
するように形成してやれば、第１実施例の３つの部材１
．２．３を単体にて構成することができる。その他の構
成は第１実施例と同じである０本実施例では分別部材に
蒸着された金属膜が光量減衰部材を２分別部材が光学部
材を構成する。

上述した実施例ではガラス基板等に金属膜を蒸着して光
量減衰部材を構成する場合の例として。

微小開口を有するように金属膜を形成する例を述べたが
、ドツト状に金属膜を蒸着したガラス基板フ また上述した実施例では光量減衰部材として金属板ある
いは金属膜を示したが、金属板あるいは金属膜の上に酸
化チタン等の誘電体（あるいはその多層膜）を蒸着して
光量減衰部材を構成してもよいし、ガラス基板の上に上
述した誘電体を蒸着して光量減衰部材を構成してもよい
。

実施例では波長分別部材を入れであるが、照度測定面に
不要な波長の光エネルギーが至らなければ必ずしも必要
ない。しかし受光ディテクターへの負荷という面から、
波長分別部材を除いても本発明に含まれる。

また実施例の如く金属（板、膜）に多数の微小開口を設
けて光量減衰部材を構成した場合には紫外光ばかりでな
（、可視光や赤外光に対しても有効である。

以上述べた実施例、変形例はいずれも第１実施例と同様
の効果を得ることができるものである。

本発明は光量減衰部材を設けることにより強い光が光学
部材や光電変換手段に及ぼす影響を少なくするものであ
るが、照度測定面や光量減衰部材から光学部材や光電変
換手段までの距離が大きい程、光学部材や光電変換手段
上の照度は小さくなるので、高い信頼性を得るという面
から上述した距離を大きくとることが好ましい。

尚、容易な方法として、ＮＤガラスフイサタや。

Ｊし ＮＤインコーネルフイ号夕を光量減衰部材として使用す
ることも考えられるが９強い紫外光による劣化が大きく
適当でない。またスリガラスや乳白色板などを入れ、大
部分の光エネルギーを散乱させることも考えられるが、
入射光束のＮ、Ａの変化に対して、散乱光エネルギーと
受光エネルギーの比率が変わってしまい正確な測定は期
待できない。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、半導体製造りソゲラフイ
エ程などの紫外光等の非常に高い照度を高精度に安定し
て測定できる照度測定装置を得ることができる。また本
構成の照度測定装置は、ステッパーなどの露光域全体に
わたり照度ムラを測定する目的にも、露光域に対し充分
小さな小開口を設定すれば露光域各部にわたり高精度な
照度測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の照度計の断面図である。 （主要部分の符号の説明） １−−−−−−−一開口板 ２−−−−−−−一光量減衰部材 ２　ａ　−−−−−−−一微小開口 ３−−−−−−−一光学部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 照度測定域に入射してくる光に対して劣化が小さくかつ
   前記光の透過を制限する材料にて構成されるとともに、
   前記測定域に入射してくる光を透過する為の開口を有す
   る光量減衰部材と、前記開口の透過光を光学部材を介し
   てあるいは介すことなく受光する光電変換手段とを有す
   ることを特徴とする照度測定装置。