(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置であって、
供給される電圧に従ってレーザ発振を行うことによりレーザパルスを出力するレーザ共振器と、
前記レーザ共振器にレーザ発振用の電圧を供給する電源部と、
バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに依存する補正値を格納した２次元テーブルを用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正すると共に、補正された電圧指令値に基づいて、前記電源部から前記レーザ共振器に供給される電圧を制御する制御手段と、
を具備するレーザ装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記２次元テーブルに格納されている補正値の他に、前記２次元テーブルに格納されている補正値に所定の演算を施して得られた値を用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正する、請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記所定の演算が、等差級数演算又は等比級数演算である、請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置であって、
供給される電圧に従ってレーザ発振を行うことによりレーザパルスを出力するレーザ共振器と、
前記レーザ共振器から出力されるレーザパルスのエネルギーを計測してエネルギー値を出力する計測手段と、
前記レーザ共振器にレーザ発振用の電圧を供給する電源部と、
露光装置から供給される電圧指令値をエネルギー値に変換する変換手段と、
前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値とに基づいて、前記電源部から前記レーザ共振器に供給される電圧を制御する制御手段と、
を具備するレーザ装置。
【請求項５】
前記エネルギー変換手段が、露光装置において使用される変換パラメータと同一の変換パラメータを使用して、露光装置から供給される電圧指令値をエネルギー値に変換する、請求項４記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記制御手段が、
バースト発振期間の初期における所定数のパルス発振の期間において、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に対応する電圧指令値をテーブルから読み出して出力する第１の制御手段と、
バースト発振期間における前記所定数のパルス発振以降の期間において、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に基づいてフィードバック制御を行うことにより電圧指令値を出力する第２の制御手段と、
を含む、請求項４又は５記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記第１の制御手段が、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に基づいて算出した電圧指令値をテーブルに記憶すると共に、これを更新して学習制御を行う、請求項６記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記制御手段が、前記変換手段から出力されるエネルギー値に基づいて補正電圧を出力する補正手段をさらに含む、請求項６又は７記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記第１の制御手段から出力される電圧指令値と前記第２の制御手段から出力される電圧指令値との内の一方を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された電圧指令値に前記補正手段から出力される補正電圧を加算する加算手段と、
をさらに具備する請求項８記載のレーザ装置。
【請求項１０】
連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置を制御する方法であって、
バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに依存する補正値を格納した２次元テーブルを用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正するステップ（ａ）と、
補正された電圧指令値に基づいて、レーザ共振器に供給される電圧を制御することにより、前記レーザ共振器からレーザパルスを出力させるステップ（ｂ）と、
を具備するレーザ装置の制御方法。
【請求項１１】
レーザパルスのエネルギー値が一定となるようにして、バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに対する放電電圧の関係を求めることにより、前記２次元テーブルを作成するステップをさらに具備する請求項１０記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１２】
ステップ（ａ）が、前記２次元テーブルに格納されている補正値の他に、前記２次元テーブルに格納されている補正値に所定の演算を施して得られた値を用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正することを含む、請求項１０又は１１記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１３】
前記所定の演算が、等差級数演算又は等比級数演算である、請求項１２記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１４】
連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置を制御する方法であって、
露光装置から供給される電圧指令値を変換手段を用いてエネルギー値に変換するステップ（ａ）と、
レーザ共振器から出力されるレーザパルスのエネルギーを計測手段を用いて計測してエネルギー値を出力させると共に、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値とに基づいて、前記レーザ共振器に供給される電圧を制御することにより、前記レーザ共振器からレーザパルスを出力させるステップ（ｂ）と、
を具備するレーザ装置の制御方法。
【請求項１５】
ステップ（ａ）が、露光装置において使用される変換パラメータと同一の変換パラメータを使用して、露光装置から供給される電圧指令値をエネルギー値に変換することを含む、請求項１４記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１６】
ステップ（ｂ）が、
バースト発振期間の初期における所定数のパルス発振の期間において、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に対応する電圧指令値をテーブルから読み出して出力するステップ（ｂ１）と、
バースト発振期間における前記所定数のパルス発振以降の期間において、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に基づいてフィードバック制御を行うことにより電圧指令値を出力するステップ（ｂ２）と、
を含む、請求項１４又は１５記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１７】
ステップ（ｂ１）が、前記変換手段から出力されるエネルギー値と前記計測手段から出力されるエネルギー値との差に基づいて算出した電圧指令値をテーブルに記憶すると共に、これを更新して学習制御を行うことを含む、請求項１６記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１８】
レーザパルスのエネルギー値が一定となるようにして、バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに対する放電電圧の関係を求めることにより、ステップ（ｂ１）において用いるテーブルを作成するステップをさらに具備する請求項１７記載のレーザ装置の制御方法。
【請求項１９】
ステップ（ｂ）が、ステップ（ｂ１）において出力される電圧指令値とステップ（ｂ２）において出力される電圧指令値との内の選択された一方に、前記変換手段から出力されるエネルギー値に基づいて得られた補正電圧を加算するステップをさらに含む、請求項１６〜１８のいずれか１項記載のレーザ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造等に用いられるレーザ装置に関し、さらに、そのようなレーザ装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ上に塗布されたレジスト等を露光するために用いられる逐次移動型縮小投影露光装置（以下、「ステッパ」ともいう）においては、その露光量を一定に制御することが非常に重要である。このステッパ用の光源としては、最近の半導体装置の高集積密度の要求に対応するため、エキシマレーザ装置が広く用いられている。
【０００３】
レーザ装置から出力されるレーザ光のエネルギーを一定にするためには、レーザ光のエネルギーが予め与えられた目標値と一致するように、レーザ装置自身が電圧指令値を決定することが考えられる。ここで、電圧指令値は、レーザ発振を励起する強度に対応している。しかしながら、この方法によれば、レーザ出力を一定にすることができても、レーザ装置から露光装置までの間の光伝送系の影響を受けてしまうので、ステッパにおける露光量に変動を生じる。
【０００４】
上記のような光伝送系の影響を回避すべく、ステッパにおける露光量の制御のために、外部電圧制御モードが用いられている。外部電圧制御モードにおいては、レーザ装置は、露光装置から送信された電圧指令値に従って発振する。露光装置は、内部に設けられたセンサを用いてレーザ光のエネルギーを計測し、露光量を制御するためのアルゴリズムに従って電圧指令値を決定する。
【０００５】
ところが、ステッパにおいては、露光と、ウエハが設置されたステージの移動とが交互に繰り返されるので、レーザ装置はいわゆるバースト発振モードで運転される。ここで、バースト発振モードとは、図１２に示すように、所定回数だけ連続してパルス発振させた後、所定時間（ｔ）だけパルス発振を休止させる運転を繰り返して行うことをいう。なお、図１２は、励起強度（レーザ電源の発生するパルス電圧の値）を一定にした場合に出力されるレーザパルスのエネルギーを示している。
【０００６】
図１２に示すように、バースト発振モードの特徴として、所定時間休止した後の連続パルス発振（以下、「バースト発振」と称す）の初期においては、発振が安定した状態となって比較的高いパルスエネルギーが得られるが、パルス発振を続けると、放電電極及びレーザガスの温度上昇やレーザガス内の放電生成物（イオン、金属フッ化物等）の増加等によって徐々にパルス発振が不安定となり、パルスエネルギーが低下して行く。その結果、露光装置からレーザ装置に送信される電圧指令値を一定にしても、バースト発振の初期においてレーザパルスのエネルギーが大きくなるというスパイク現象が現れる。このスパイク現象は、パルス発振を休止した時間が長くなるほど顕著となる。
【０００７】
このように、バースト発振モードの運転を行うレーザ装置の場合には、外部電圧制御モードにおいて露光装置からフィードバックを行うようにしても、上述したようなスパイク現象の影響による過渡的な出力変動が残ってしまい、露光量の制御における精度が著しく低下するという問題がある。スパイク現象は、レーザ装置の型式、個々のレーザ装置のバラツキ、運転条件やガス条件等によって変化するが、露光装置側においてこのようなレーザ装置の個性や状態を詳しく把握することは困難であり、レーザ装置側においてスパイク現象による出力変動を補償することが望まれる。
【０００８】
また、レーザ装置においては、放電電極に印加されるパルス電圧の値と出力されるレーザパルスのエネルギーとの間の関係（ゲイン）は、一定ではない。印加電圧がしきい値よりも低い範囲においては、レーザ光が発生しない。印加電圧がしきい値を超えると、印加電圧が比較的低い範囲においてはゲインがほぼ一定であるが、印加電圧が比較的高い範囲においてはゲインが低下して行くという非直線性が存在する。従って、露光装置から送信される電圧指令値が高い範囲においては、レーザガスを励起させるための充電電圧を上昇させても、レーザ出力エネルギー増分が少なくなる傾向にある。
【０００９】
これらの問題を解決するために、特開平１０−１４４９８５号公報には、各パルスの出力値と目標値との差を各パルス毎に求め、この差が許容限界を超えたパルスに関しては、該パルスのパルス番号及び計測された発振休止時間に対応する電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値が、当該パルス番号及び計測された発振休止時間に対応するブロックに設定された制御ゲインとの差を用いて補正更新されるレーザ装置が開示されている。しかしながら、各パルスの出力値と目標値との差が許容限界以下であっても、電圧指令値に対する各パルスの出力値を一定に近付けることが望まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、外部電圧制御モードにおいて露光装置から電圧指令値を受信して動作するレーザ装置において、バースト発振における全パルスのエネルギーを均一化して露光量の精度をよりいっそう向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第１の観点に係るレーザ装置は、連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置であって、供給される電圧に従ってレーザ発振を行うことによりレーザパルスを出力するレーザ共振器と、レーザ共振器にレーザ発振用の電圧を供給する電源部と、バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに依存する補正値を格納した２次元テーブルを用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正すると共に、補正された電圧指令値に基づいて、電源部からレーザ共振器に供給される電圧を制御する制御手段とを具備する。
【００１２】
また、本発明の第２の観点に係るレーザ装置は、連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置であって、供給される電圧に従ってレーザ発振を行うことによりレーザパルスを出力するレーザ共振器と、レーザ共振器から出力されるレーザパルスのエネルギーを計測してエネルギー値を出力する計測手段と、レーザ共振器にレーザ発振用の電圧を供給する電源部と、露光装置から供給される電圧指令値をエネルギー値に変換する変換手段と、変換手段から出力されるエネルギー値と計測手段から出力されるエネルギー値とに基づいて、電源部からレーザ共振器に供給される電圧を制御する制御手段とを具備する。
【００１３】
さらに、本発明の第１の観点に係るレーザ装置の制御方法は、連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置を制御する方法であって、バースト発振期間におけるレーザパルスの番号と休止期間の長さとに依存する補正値を格納した２次元テーブルを用いて、露光装置から供給される電圧指令値を補正するステップ（ａ）と、補正された電圧指令値に基づいて、レーザ共振器に供給される電圧を制御することにより、レーザ共振器からレーザパルスを出力させるステップ（ｂ）とを具備する。
【００１４】
また、本発明の第２の観点に係るレーザ装置の制御方法は、連続パルス発振と休止とを交互に繰り返すバースト発振モードにおいて動作可能なレーザ装置を制御する方法であって、露光装置から供給される電圧指令値を変換手段を用いてエネルギー値に変換するステップ（ａ）と、レーザ共振器から出力されるレーザパルスのエネルギーを計測手段を用いて計測してエネルギー値を出力させると共に、変換手段から出力されるエネルギー値と計測手段から出力されるエネルギー値とに基づいて、レーザ共振器に供給される電圧を制御することにより、レーザ共振器からレーザパルスを出力させるステップ（ｂ）とを具備する。
【００１５】
以上のように構成した本発明によれば、外部電圧制御モードにおいて露光装置から電圧指令値を受信して動作するレーザ装置において、バースト発振における全パルスのエネルギーを均一化して露光量の精度をよりいっそう向上させることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素については同一の参照番号を付して、これらの説明を省略する。
図１に、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置及び露光装置の構成を示す。レーザ装置１０は、内部電圧制御モード又は外部電圧制御モードにおいてレーザ光を発生する。露光装置２０は、このレーザ光を用いて、半導体ウエハ上に塗布されたレジスト等を露光する。
【００１７】
レーザ装置１０は、レーザチャンバ１と、リアミラー２と、フロントミラー３とを有するレーザ共振器を備えている。レーザ共振器のレーザチャンバ１内には、レーザ媒質として、Ａｒ、Ｆ2、Ｈｅ等のガスを含む混合ガスが数気圧で充填されている。また、レーザチャンバ１には、放電用の一対の電極（図示せず）が紙面と直交する方向に対向して配置されており、これらの電極間には、パルスパワーモジュール等のレーザ電源部４によって、パルス状の高電圧が印加される。レーザチャンバ１内にレーザ媒質を供給し、電極間に高電圧を印加して放電を起こすと、レーザ媒質から光が発生する。
【００１８】
レーザチャンバ１のリア側とフロント側の壁には、レーザチャンバ１を貫く光軸と所定のブリュースタ角を為すように２つのウインドがそれぞれ配置されている。レーザチャンバ１において発生したレーザ光は、リアミラー２とフロントミラー３との間を往復しながら増幅され、増幅されたレーザ光がフロントミラー３を透過してレーザ共振器の外部に出力される。
【００１９】
ウインド３から出射したレーザ光は、レーザ装置１０内に配置されたビームスプリッタ５によって一部が取り出され、センサ６によって出力レーザ光の１パルス当たりのエネルギー（パルスエネルギー）の計測が行われる。このエネルギー計測値Ｅ’は、エネルギー制御部８にフィードバックされる。一方、残りのレーザ光は露光装置２０の方へ出射される。
【００２０】
露光装置２０は、センサ２１とコントローラ２２と露光器２３とを含んでいる。露光器２３においては、露光対象である半導体ウエハ上に塗布されたレジストにレーザ光が照射され、半導体ウエハを搭載したステージが逐次所定の距離ずつ移動するように制御が行われる。コントローラ２２は、所望の露光量を得るために、ＤＯＳＥ制御のアルゴリズムに基づいて、次のパルスにおいて必要なエネルギー値を求め、これを電圧指令値に変換してレーザ装置１０のエネルギー制御部８に送信する。電圧指令値は、レーザ装置１０においてレーザ光を励起する強度に対応している。また、露光装置２０は、各パルス発振のタイミングを指令するトリガ信号（ＴＲ）を出力し、１バースト毎に設定値がリセットされるように、バースト発振開始前にリセット信号を出力する。
【００２１】
レーザ装置１０においては、露光装置２０内に配置されたコントローラ２２から送信された電圧指令値に対し、レーザの持つスパイク特性の影響を減らすような補正が行われる。例えば、エネルギー制御部８において、送信された電圧指令値Ｖｔから電圧補正量Ｖｃを減じてレーザ発振するための電圧指令値Ｖｏを求める。この補正後の電圧指令値Ｖｏに従ってレーザ発振を行う。
【００２２】
以下に、エネルギー制御部８内部の具体的構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置におけるエネルギー制御部を示す図である。ここで、露光装置２０のコントローラ２２から送信されてきた電圧指令値Ｖｔは、電圧補正部３１によってレーザ光のスパイク特性の影響を消去するような補正が行われる。補正後の電圧は、レーザ発振させるための電圧指令値Ｖｏとしてレーザ電源部４に送信される。
【００２３】
例えば図３に示すように、エネルギー制御部において、露光装置から送信されてきた電圧指令値Ｖｔから電圧補正量Ｖｃを減じ、補正後の電圧指令値Ｖｏをレーザ電源部へ送信すると、レーザチャンバから補正後の電圧に対応するレーザ光が露光装置の方へ出射される。
【００２４】
図４は、横軸にパルスの順番を示すパルス番号をとり、縦軸にパルスエネルギー又は電圧指令値をとっており、１番上の線はパルス番号とパルスエネルギーとの関係を示し、その下の２本の線はパルス番号と電圧指令値との関係を示している。露光装置から指定される指定電圧が一定（図４において、点線で示されている補正前の電圧指令値）の場合において、レーザのスパイク特性を消去するために、バースト運転開始直後は電圧指令値を小さくし、序々に電圧指令値を大きくして定常領域になったら電圧指令値が一定値となるようにする（図４において、実線で示されている補正後の電圧指令値）。このようにレーザ装置の放電電圧を制御することにより、露光装置に入射するレーザのパルスエネルギーを一定にすることができ（図４におけるパルスエネルギー）、露光装置から見ると、レーザ装置から出力されるレーザ光からスパイク特性の影響が消失したように見える。
【００２５】
例えば図５に示すように、バースト発振開始時から所定パルス数（第ｎ番目のパルス）までは後述する電圧補正用のテーブルを利用し、その後（第ｎ＋１番目のパルス）からバースト発振終了時までは、徐々に補正量をゼロに近づけて行くような所定の数式に基づいて電圧補正を行うことができる。レーザのスパイク特性によっては、図６に示すように、電圧補正用テーブルを使用する先頭のパルス数ｎを大きくしても良い。
【００２６】
ここで、所定の数式とは、例えば、等差級数や等比級数などの数式をいう。図５において、第ｎ番目のパルスのデータを初期値としたときに、第（ｉ＋１）番目のパルスの電圧補正量Ｖｃ（ｉ＋１）を求める方法を、以下に説明する。
数式が等差級数の場合には、次のようになる。
Ｖｃ（ｉ＋１）＝Ｖｃ（ｉ）−Ｖｃ（ｎ）×Ｒ
ただし、ｉ＞ｎ、Ｖｃ（ｉ）＞０、Ｒは０＜Ｒ＜１を満たす定数である。
数式が等比級数の場合には、次のようになる。
Ｖｃ（ｉ＋１）＝Ｖｃ（ｉ）×Ｒ’
ただし、ｉ＞ｎ、Ｖｃ（ｉ）＞０、Ｒ’は０＜Ｒ’＜１を満たす定数である。
【００２７】
次に、バースト発振開始から第ｎ番目のパルスまでに使用される電圧補正用テーブルの作成方法について説明する。
まず、レーザ発振のエネルギーが一定となるモード（エネルギー一定モード）において求めた印加電圧に基づいて、スパイク特性の影響を消去するための目標電圧のテーブルを作成する。ここでは、スパイク現象は休止した時間が長くなるほど顕著になるので、パルス毎に、休止時間との関係において、例えば図７に示すような特性を有する電圧を格納した目標電圧のテーブルを作成する。なお、図７において、バースト発振開始から所定のパルス数を発振した後、定常状態になったときの電圧を平均して求めたバースト後半の平均電圧と目標電圧との差が電圧補正量になる。
【００２８】
次に、このテーブルを用いて、例えば図８に示すような特性を有する電圧補正量を格納した電圧補正用テーブルを作成する。この電圧補正用テーブルも、目標電圧のテーブルと同様に、２次元のテーブルとなる。
【００２９】
目標電圧のテーブルは、以下のようにして作成しても良い。
まず、レーザ装置と露光装置との間のシャッタを閉じてレーザ光が露光装置に入射されない状態にする。その後、例えば３つの休止時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）について、レーザを実際に発振させてパルスエネルギーが一定となるように調整したときの放電電圧を求める。
【００３０】
即ち、休止時間Ｔ１の場合において、試験運転の際の放電電圧をバースト発振開始から順に、Ｖ１（Ｔ１）、Ｖ２（Ｔ１）、…、Ｖｎ（Ｔ１）とする。同様に、休止時間Ｔ２の場合において、放電電圧をＶ１（Ｔ２）、Ｖ２（Ｔ２）、…、Ｖｎ（Ｔ２）とし、休止時間Ｔ３の場合において、放電電圧をＶ１（Ｔ３）、Ｖ２（Ｔ３）、…、Ｖｎ（Ｔ３）とする。また、休止時間Ｔ１の場合において、試験運転の結果検出された各パルスのエネルギーを、Ｐ１（Ｔ１）、Ｐ２（Ｔ１）、…、Ｐｎ（Ｔ１）とする。同様に、休止時間Ｔ２の場合において、各パルスのエネルギーをＰ１（Ｔ２）、Ｐ２（Ｔ２）、…、Ｐｎ（Ｔ２）とし、休止時間Ｔ３の場合において、各パルスのエネルギーをＰ１（Ｔ３）、Ｐ２（Ｔ３）、…、Ｐｎ（Ｔ３）とする。
【００３１】
次いで、第１番目のパルスに関して、発振エネルギーの目標値をＰｒとすると、|Ｐ１（Ｔ１）−Ｐｒ|＜閾値、|Ｐ１（Ｔ２）−Ｐｒ｜＜閾値、｜Ｐ１（Ｔ３）−Ｐｒ｜＜閾値を満足するまで放電電圧Ｖ１（Ｔ１）、Ｖ１（Ｔ２）、Ｖ１（Ｔ３）を調整しながらレーザ発振を繰り返し、第１番目のパルスに関する目標電圧Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31を求める。次に、この３点に基づいて、例えば直線補完等により３点の間に位置する各点における目標電圧データを得る。同様にして、第２番目以降のパルスについても電圧データテーブルを作成することができる。これにより、例えば図７に示すような目標電圧が得られる。また、これをテーブルとして表すと、次の表のようになる。
【表１】
0003957517.tif 000002
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置におけるエネルギー制御部を示す図である。このエネルギー制御部３８においては、エネルギー変換部４１が、露光装置のコントローラから受信した電圧指令値Ｖｔに基づいて露光装置が必要とするエネルギー値を逆算し、これをエネルギー目標値Ｅとしてエネルギーの制御が行われる。エネルギーの制御は、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せで行われる。
【００３３】
エネルギー変換部４１において、送信されてきた電圧指令値Ｖｔをエネルギー目標値Ｅに正確に変換するために、露光装置に記憶されている入出力パラメータと同一の入出力パラメータを記憶しておくことが望ましい。即ち、露光装置は、レーザの入出力特性を計測した後、最終的な変換パラメータ（Ｅｉ，Ｖｉ）（ｉ＝０、１、２、３）をエネルギー変換部４１に送信する。エネルギー変換部４１は、下記に示す変換式Ｅ＝Ｆ（Ｖｔ）に基づいて、露光装置からの電圧指令値Ｖｔをエネルギー値に変換し、その値をエネルギー目標値Ｅとする。なお、入出力特性は、基準値（Ｅ０，Ｖ０）〜（Ｅ３，Ｖ３）を直線補完したものとする。
Ｖｔ≦Ｖ１のときは、次の変換式による。
Ｅ＝Ｅ０+（Ｅ１−Ｅ０）／（Ｖ１−Ｖ０）×（Ｖｔ−Ｖ０）
Ｖ１＜Ｖｔ≦Ｖ２のときは、次の変換式による。
Ｅ＝Ｆ（Ｖ１）+（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｖ２−Ｖ１）×（Ｖｔ−Ｖ１）
Ｖ２＜Ｖｔのときは、次の変換式による。
Ｅ＝Ｆ（Ｖ２）+（Ｅ３−Ｅ２）／（Ｖ３−Ｖ２）×（Ｖｔ−Ｖ２）
ただし、Ｖ０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。
【００３４】
バースト発振期間の初期における所定数のパルス発振の期間（図１２に示すスパイク領域に相当する）における制御の場合には、セレクタ４５によって、電圧テーブル学習制御部４２の出力が選択される。電圧テーブル学習制御部４２は、各バースト発振のスパイク領域において、学習制御によってスパイクキラー制御（スパイク特性の影響を消去すること）を行うものであり、次回のパルス発振のためにエネルギー目標値Ｅに対応して出力すべき電圧指令値Ｖｏのテーブルを記憶しておき、１パルス毎にエネルギー偏差値ΔＥを求め、これに基づいて算出した電圧指令値Ｖｏを学習値として更新する。エネルギー偏差値ΔＥは、エネルギー変換部４１によって求められたエネルギー目標値Ｅと、センサー６（図１参照）によって計測されたエネルギー測定値Ｅ’との差である。
【００３５】
一方、バースト発振期間における所定数のパルス発振以降の期間（以下、「毎パルス領域」ともいう）における制御の場合には、セレクタ４５によって毎パルス制御部４３の出力が選択される。例えば、所定数のパルス発振以後のパルス発振に対しては、毎パルス制御部４３によって毎パルス制御が行われる。毎パルス制御部４３は、バースト発振の先頭からｉ番目のパルス発振の際に、直前の（ｉ−１）番目のパルス発振の時に更新された電圧指令値Ｖｏ（ｉ−１）を、今回の電圧指令値Ｖｏ（ｉ）として出力する。その後、毎パルス制御部４３は、今回のエネルギー偏差値ΔＥに基づいて電圧指令値Ｖｏ（ｉ）を更新し、更新された電圧指令値Ｖｏ（ｉ）を記憶する。同一バースト発振の場合には、この記憶された電圧指令値Ｖｏ（ｉ）が次のパルス発振時に出力されるので、基本的にはフィードバック制御を行っていることになる。
【００３６】
また、電圧オフセット部４４は、エネルギー目標値に対応した電圧オフセット量を求めてセレクタ４５の出力に加算することにより、フィードフォワード制御を行う。ここで、電圧オフセット量としては、例えば、エネルギー目標値Ｅと所定の基準値ＥREFとの差ΔＥREFに応じたオフセット電圧ΔＶを次式から求める。
ΔＶ＝Ｋ×ΔＥREF
ただし、Ｋは、レーザ電源部への電圧指令値とパルスエネルギーとの関係を表すレーザの入出力特性から決まる係数である。
【００３７】
以上の動作をまとめると、スパイク領域における制御の場合には、前回のパルス発振の際に更新して記録しておいた電圧指令値Ｖｏを電圧テーブル学習制御部４２から読出し、これにオフセット電圧ΔＶを加算して、今回の電圧指令値としてレーザ電源に出力する。なお、最初のバースト発振の際、即ち、それまでに１回も学習されてないときには、予め記憶しておいた初期の電圧テーブルが参照される。一方、毎パルス領域における制御の場合には、毎パルス制御部４２から電圧指令値Ｖｏ（ｉ−１）を読出し、これにオフセット電圧ΔＶを加算して、今回の電圧指令値としてレーザ電源に出力する。
【００３８】
以下に、エネルギー制御部において、露光装置で使用した入出力特性と同一の変換パラメータを使用して電圧補正を行い、レーザ電源部へ電圧指令値を出力する方法について説明する。
【００３９】
図１０は、本実施形態において、エネルギー制御された電圧指令値を生成する方法を示すフローチャートである。この方法においては、露光装置がレーザ装置の入出力特性を計測した後、最終的な変換パラメータをレーザ装置に送信する。
【００４０】
まず、ステップＳ１において、エネルギー制御部内に配置されたエネルギー変換部の入出力特性のパラメータ（Ｅｉ，Ｖｉ）を初期化する。ステップＳ２において、露光装置からの変換パラメータを受信したか否か判断し、受信した場合には、ステップＳ３において受信したパラメータを設定した後、ステップＳ４に移行する。受信していない場合には、直ちにステップＳ４に移行する。
【００４１】
ステップＳ４において、露光装置から電圧指令値を受信したか否か判断し、受信した場合には、ステップＳ５において受信データの読込みを行う。次に、読み込んだ電圧指令値について、ステップＳ３において設定した変換パラメータを用いてエネルギー値に変換し（ステップＳ６）、このエネルギー値をエネルギー目標値とする（ステップＳ７）。ステップＳ８において、エネルギー目標値に基づいて電圧オフセット量を計算し、電圧指令値を出力する。その後、ステップＳ２に戻る。
一方、ステップＳ４において、露光装置からの電圧指令値を受信していない場合には、直ちにステップＳ２へ戻る。
【００４２】
図１１は、本実施形態において、エネルギー制御された電圧指令値を生成する別の方法を示すフローチャートである。この方法においては、露光装置がレーザ装置の入出力特性を計測する際、露光装置から送信された設定値や露光装置が取得した計測値をレーザ装置において記憶しておき、これらに基づいてレーザ装置が変換パラメータを得る。
【００４３】
ステップＳ１１において、エネルギー変換手段４１の入出力特性のパラメータ（Ｅｉ，Ｖｉ）を初期化する。ステップＳ１２において、露光装置が入出力特性を計測するか否か判断し、計測する場合には、ステップＳ１３において計測回数（ｉ）をカウントする。さらに、ステップＳ１４において、露光装置からエネルギー目標値Ｅｉを受信し、ステップＳ１５において、受信したエネルギー目標値Ｅｉを記憶する。ステップＳ１６において、パルスエネルギーが一定になるようにレーザの発振を行い、電圧テーブルを作成する。ステップＳ１７において、電圧テーブルから平均電圧を求め、ステップＳ１８において、平均電圧値を露光装置に送信すると共に、これを記憶する。その後、ステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３〜Ｓ１８の操作を繰り返す。
【００４４】
入出力特性の計測が終了した場合には、ステップＳ１９において、露光装置からの電圧指令値を受信したか否か判断し、受信している場合には、ステップＳ２０において受信データ（電圧指令値Ｖｔ）の読込みを行う。さらに、ステップＳ２１において、電圧指令値Ｖｔのエネルギー目標値Ｅへの変換を行う。ステップＳ２２において、エネルギー目標値に基づいて電圧オフセット量を計算し、電圧指令値を出力する。その後、ステップＳ１２に戻る。
一方、ステップＳ１９において、露光装置からの電圧指令値を受信していないと判断した場合には、ステップＳ１２に戻る。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外部電圧制御モードにおいて露光装置から電圧指令値を受信して動作するレーザ装置において、バースト発振における全パルスのエネルギーを均一化して露光量の精度をよりいっそう向上させることが可能となる。レーザ装置のスパイク特性による出力エネルギーの変動を補正することができるので、露光装置から見ると、実質的にレーザ装置のスパイク特性が消失したように見える。また、露光装置は、従来の露光量制御アルゴリズムやソフトウェアをそのまま使用することができるので、コスト的にも有利である。さらに、露光装置においては、露光量制御のアルゴリズムにおいて、レーザ装置の特性を考慮する負担が減り、露光量制御の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置及び露光装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置におけるエネルギー制御部を示す図である。
【図３】電圧指令値の補正の様子を示す図である。
【図４】パルスエネルギーと電圧指令値との関係を示す図である。
【図５】テーブルと所定の数式により電圧補正量を求めることを示す図である。
【図６】テーブルにより電圧補正量を求めることを示す図である。
【図７】目標電圧の特性を示す図である。
【図８】電圧補正量の特性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置におけるエネルギー制御部を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態において、エネルギー制御された電圧指令値を生成する方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態において、エネルギー制御された電圧指令値を生成する別の方法を示すフローチャートである。
【図１２】放電電圧を一定にした場合の各パルスのエネルギーを示す図である。
【符号の説明】
１  レーザチャンバ
２、３  ウインド
４  レーザ電源部
５  ビームスプリッタ
６  センサ
８、３８  エネルギー制御部
１０  レーザ装置
２０  露光装置
２１  センサ
２２  コントローラ
２３  露光器
３１  電圧補正部
４１  エネルギー変換部
４２  電圧テーブル学習制御部
４３  毎パルス制御部
４４  電圧オフセット部
４５  セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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