(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスが注入されたチャンバ内で放電を行い紫外光を発生させ、その紫外光を狭帯域化したレーザ光を出射するガスレーザ装置において、
前記レーザ光のスペクトル波形に対して装置関数を用いてコンボリューション処理を施し、コンボリューション処理後のスペクトル波形を出力する波形計測部と、
前記コンボリューション処理後のスペクトル波形に基づき、コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を演算する指標値演算部と、
前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値が閾値以下となるようにチャンバ内のレーザガス濃度を制御するガスコントローラと、を備えたこと
を特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】
前記指標値演算部は、前記装置関数を予め記憶し、前記コンボリューション処理後のスペクトル波形に対して前記装置関数を用いてデコンボリューション処理を施し、前記コンボリューション処理前のスペクトル波形を求め、前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を演算すること
を特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置。
【請求項３】
前記指標値演算部は、前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値と前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値との対応関係を予め記憶し、前記波形計測部から出力される前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値を演算し、前記対応関係を用いてこの演算値に対応する前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を求めること
を特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置。
【請求項４】
前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値及び前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値は、スペクトル純度又はスペクトル標準偏差又はコントラストロスであること
を特徴とする請求項２、３記載のガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザガスが注入されたチャンバ内で放電を行いレーザ光を出射するガスレーザ装置に関し、特にレーザ光のスペクトル波形の指標値を一定に保つものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため露光用光源から放出される露光光の短波長化が進められており、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在の露光用ガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。また、次世代の露光用光源としては、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置や波長１５７ｎｍの紫外線を放出するＦ２レーザ装置が有力である。
【０００３】
多くの半導体露光装置の光学系には投影光学系が採用されている。投影光学系では異なる屈折率を有するレンズ等の光学素子が組み合わされ色収差補正が行われる。しかしながらガスレーザ装置から放出されるレーザ光の波長領域で使用に適する光学材料はＣａＦ２以外になく、光学素子の組み合わせによる色収差補正が困難な状況にある。よって上記ガスレーザ装置においては、レーザ光のスペクトル線幅の狭帯域化が必要である。このためレーザ装置には狭帯域化素子（エタロンや回折格子等）を有する狭帯域化モジュールが設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。
【０００４】
半導体露光装置側に出射されるレーザ光は、分光器を有するモニタモジュールでサンプリングされる。分光器ではレーザ光のスペクトル波形が測定されており、スペクトルの中心波長λ0が求められる。狭帯域化モジュールではこの中心波長λ0に基づいて狭帯域化素子による波長制御が行われる。
【０００５】
モニタモジュールの分光器では中心波長λ0の他に、スペクトル波形の指標値すなわちスペクトル線幅やスペクトル純度等が求められている。図１３（ａ）に示すように、スペクトル線幅は分光器がつくる１つのフリンジの形状（強度分布）に基づいて、波長と強度の線形データすなわちスペクトル波形ｆ（λ）が求められ、スペクトル波形ｆ（λ）の半値全幅ＦＷＨＭによって求められる。また図１３（ｂ）に示すように、スペクトル純度、例えば９５％純度Ｅ９５はスペクトル波形ｆ（λ）で示される全エネルギーのうちの９５％の割合を占めるエネルギーが、波長λ0を中心として表された場合の波長の幅によって求められる。
【０００６】
ところでレーザ光のスペクトル波形と半導体露光機側の色収差とには相関がある。例えばスペクトル純度が大きくなると色収差が大きくなり、スペクトル純度が小さくなると色収差が小さくなる。色収差が大きい状態では半導体ウェハの露光が正常に行われず、露光不良の半導体ウェハが生成される原因となる。
【０００７】
半導体ウェハに対する露光不良を防止するための技術が特開平6-160187号公報に記載されている。この公報の技術によると、スペクトル純度が所定値を超えた場合にスペクトル異常であると判断し、ガスレーザ装置の運転を停止させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特開平6-160187号公報の技術によれば、スペクトル異常の場合にレーザ装置の運転を停止させるため、露光不良の半導体ウェハが生成されることはない。しかし露光処理の効率という観点では、露光処理の途中でガスレーザ装置の運転を停止させることは望ましくない。
【０００９】
露光処理の途中でガスレーザ装置の運転を停止させた場合は、運転再開時に再び運転開始の処理を行わなければならない。特にガスレーザ装置の停止状態が長時間である場合には運転再開時の発振波長と運転停止時の発振波長とが異なるため、再度波長の調整が必要となる。したがって作業効率の低下を招く。
【００１０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、半導体露光装置で色収差が大きくなることを抑制すると共に、半導体ウェハの露光を効率良く行うことを解決課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
そこで第１発明は、
レーザガスが注入されたチャンバ内で放電を行い紫外光を発生させ、その紫外光を狭帯域化したレーザ光を出射するガスレーザ装置において、
前記レーザ光のスペクトル波形に対して装置関数を用いてコンボリューション処理を施し、コンボリューション処理後のスペクトル波形を出力する波形計測部と、
前記コンボリューション処理後のスペクトル波形に基づき、コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を演算する指標値演算部と、
前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値が閾値以下となるようにチャンバ内のレーザガス濃度を制御するガスコントローラと、を備えたこと
を特徴とする。
【００１２】
図１を参照して第１発明を説明する。エタロン分光器（波形計測部）３２は装置関数を有している。エタロン分光器３２によってレーザ光のスペクトル波形を計測する際には、入射されたレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）に対して装置関数ｈ（λ）を用いたコンボリューション処理が施される。したがってエタロン分光器３２からはコンボリューション処理後のスペクトル波形ｆ（λ）が出力される。データ演算部（指標値演算部）４０ではコンボリューション処理後のスペクトル波形ｆ（λ）に基づいて、コンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められる。レーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）はチャンバ１０内のレーザガス濃度に応じて変化する。そこでコンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が閾値を超えた場合に、この指標値が閾値以下となるようにコントローラ５０によってガス制御される。
【００１３】
第１発明によれば、コンボリューション処理前のレーザ光のスペクトル波形すなわちレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められ、その指標値に基づきガス制御が行われるため、スペクトル波形の指標値はほぼ一定に保たれる。このため半導体露光機で色収差が大きくなることを抑制できる。またレーザ装置の運転と共にガス制御が行われるため、レーザ装置の運転を停止させる必要がない。したがって作業効率の低下を防止することができる。
【００１４】
第２発明は、第１発明において、
前記指標値演算部は、前記装置関数を予め記憶し、前記コンボリューション処理後のスペクトル波形に対して前記装置関数を用いてデコンボリューション処理を施し、前記コンボリューション処理前のスペクトル波形を求め、前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を演算すること
を特徴とする。
【００１５】
図１を参照して第２発明を説明する。データ演算部（指標値演算部）４０では、予め求められたエタロン分光器（波形計測部）３２の装置関数ｈ（λ）が記憶されており、エタロン分光器３２によって得られるコンボリューション処理後のスペクトル波形ｆ（λ）に対して装置関数ｈ（λ）を用いてデコンボリューション処理が施され、コンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）が求められる。そしてコンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められる。
【００１６】
第２発明によれば、コンボリューション処理前のレーザ光のスペクトル波形すなわちレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められ、その指標値に基づきガス制御が行われるため、スペクトル波形の指標値はほぼ一定に保たれる。このため半導体露光機で色収差が大きくなることを抑制できる。
【００１７】
第３発明は、第１発明において、
前記指標値演算部は、前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値と前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値との対応関係を予め記憶し、前記波形計測部から出力される前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値を演算し、前記対応関係を用いてこの演算値に対応する前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値を求めること
を特徴とする。
【００１８】
図１及び図７を参照して第３発明を説明する。高分解能分光器７２のような高精度の波形計測器を用いてレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）を計測した場合、高分解能分光器７２からは入射されたレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）とほぼ等しいスペクトル波形が出力される。つまり高分解能分光器７２からはエタロン分光器（波形計測部）３２によるコンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）とほぼ等しいスペクトル波形が出力される。そこでデータ演算部（指標値演算部）４０では、エタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と、高分解能分光器７２から出力されるスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係が記憶されている。そしてレーザ運転時にはエタロン分光器３２によるコンボリューション処理後のスペクトル波形ｆ（λ）の指標値が求められ、上記対応関係を用いてエタロン分光器３２によるコンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められる。
【００１９】
第３発明によれば、コンボリューション処理前のレーザ光のスペクトル波形すなわちレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められ、その指標値に基づきガス制御が行われるため、スペクトル波形の指標値はほぼ一定に保たれる。このため半導体露光機で色収差が大きくなることを抑制できる。
【００２０】
第４発明は、第２、第３発明において、
前記コンボリューション処理前のスペクトル波形の指標値及び前記コンボリューション処理後のスペクトル波形の指標値は、スペクトル純度又はスペクトル標準偏差又はコントラストロスであること
を特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係わるガスレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１で示すように、ガスレーザ装置は、主電極１１、１２間の放電によって発生した光を２つの対向するウィンドウ１３、１４から出射するチャンバ１０と、ウィンドウ１３から出射される光を狭帯域化してチャンバ１０に戻す狭帯域化モジュール２０と、ウィンドウ１４から出射される光をチャンバ１０に反射し又はモニタモジュール３０に出射する出力ミラー（フロントミラー）２５と、出力ミラー２５から出射されたレーザ光をサンプリングしてレーザ光のデータを計測するモニタモジュール３０と、モニタモジュール３０で計測されたデータに基づいてモニタモジュール３０に入射される前のレーザ光のスペクトル波形の指標値を演算するデータ演算部４０と、データ演算部４０の演算結果及び圧力計５１の計測結果に基づきチャンバ１０のガス制御を行うとともに、主電極１１、１２に高電圧を印加するために電源（高電圧パルス発生装置）６０の充電電圧制御を行うコントローラ５０とを有する。
【００２４】
例えばＦ２レーザ装置の場合、チャンバ１０内にはＦ２レーザ励起媒質としてフッ素ガス及びバッファガスからなるレーザガスが充填されている。バッファガスにはヘリウムガスやネオンガス等が使用される。各ガスは図示しないガスボンベに封入されており、各ガスボンベは管路を介してチャンバ１０に接続されている。管路に設けられたバルブＶ１、Ｖ２の開放によって各ガスがチャンバ１０内に供給される。またチャンバ１０内には図示しないファンとラジエータが設けられており、レーザガスはファンによってチャンバ１０内を循環する。放電によって高温となったレーザガスはラジエータによって冷却される。
【００２５】
チャンバ１０内には所定の距離だけ離れて対向する一対の電極１１、１２が設けられている。図１において、電極１１、１２は紙面に対する垂直方向を放電方向とするように紙面手前側と紙面奥側に配設されている。この電極１１、１２に電源６０からの高電圧が印加されると、電極１１、１２間の放電部でレーザガスが励起され光が発生する。チャンバ１０には「ハ」の字ブリュースター角度、または平行ブリュースター角度にしたウィンドウ１３、１４が設けられており、放電部で発生した光はこのウィンドウ１３、１４から外部に出射される。
【００２６】
狭帯域化モジュール２０は回折格子２１と１以上のプリズムからなるビーム拡大器２２とで構成されている。スペクトルの狭帯域化は回折格子２１の波長選択機能によって実現される。例えば回折格子２１を回転駆動制御して回折格子２１への光の入射角度を変化させることで、光の発振中心波長を変化させることが可能である。なお狭帯域化モジュール２０がリアミラーとエタロンとで構成されていてもよい。このような場合にはスペクトルの狭帯域化がエタロンのフィルター機能によって実現される。エタロンを回転させるか、またはエタロンギャップ間のガス圧力を変化（気体の屈折率変化）させることで、光の発振中心波長を変化させることが可能である。
【００２７】
チャンバ１０のウィンドウ１３側に配設される狭帯域化モジュール２０と、チャンバ１０のウィンドウ１４側に配設される出力ミラー２５とでレーザ共振器が構成される。チャンバ１０内で発生した光は、狭帯域化モジュール２０内の回折格子２１と出力ミラー２５の間を往復した後、出力ミラー２５からレーザ光として出射される。
【００２８】
なおレーザ共振器内に波長選択素子（回折格子２１）を配置する場合、レーザ出力が低下する。レーザ出力の低下を補償するためには電源６０からの大きな電気入力が必要となる。すると主電極１１、１２等の負担が大きくなり、寿命が短くなる。また波長選択素子には寿命がある。以上からメンテナンス費用が上昇することが考えられる。これらを考慮し、比較的大きなレーザ出力が得られる注入同期（インジェクションロック）方式やＭＯＰＡ方式を採用してもよい。
【００２９】
モニタモジュール３０はビームスプリッタ３１とエタロン分光器３２とで構成されている。図２に示すように、エタロン分光器３２は、拡散板やレンズアレイのようなビーム拡散手段３３とエタロン３４とレンズ３５とセンサアレイ３６とで構成されてる。センサアレイ３６としては複数のセンサが１次元上に配列されたラインセンサ等が使用される。
【００３０】
モニタモジュール３０ではビームスプリッタ３１によってレーザ光の一部がサンプリングされエタロン分光器３２に入射される。エタロン分光器３２に入射されたレーザ光は、ビーム拡散手段３３によって拡散され、エタロン３４に入射される。エタロン３４を通過したレーザ光は、波長により異なる方向に偏向されてレンズ３５に入射される。するとセンサアレイ３６上には同心円状の干渉縞（フリンジ）が生成される。そしてこのフリンジデータからレーザ光の波長と強度の線形データがスペクトル波形として求められる。ここで求められるスペクトル波形ｆ（λ）は、チャンバ１０から出射されたレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）に対してコンボリューション処理が施されたものである。
【００３１】
データ演算部４０ではスペクトル波形ｆ（λ）に基づき、コンボリューション処理前のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値すなわちスペクトル線幅やスペクトル純度等が演算されコントローラ５０に出力される。その演算方法の詳細については後述する。
【００３２】
コントローラ５０には予めレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値に対する閾値が設定されている。データ演算部４０で演算されたスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が閾値を超えた場合には、コントローラ５０によって、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉が制御され、スペクトル波形ｇ（λ）の指標値が閾値以下となるようにチャンバ１０内の各ガスの濃度が調整される。
【００３３】
つぎに本発明によるデータ演算及びガス制御について説明する。
【００３４】
エタロン分光器３２のような計測機器は、固有の動的特性すなわち装置関数を有する。通常、装置関数ｈ（λ）の分光器にスペクトル波形ｇ（λ）のレーザ光が入射された場合は、数式１に示すように、スペクトル波形ｇ（λ）と装置関数ｈ（λ）とのコンボリューション積分で表される波形ｆ（λ）が計測波形として得られる。
【００３５】
【数１】
0004094307.tif 000002
分光器が高精度であれば、入射されたレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）と計測波形ｆ（λ）はほぼ等しい。しかし高精度の分光器は大型かつ高額であり、モニタモジュールに設けることは現実的でない。そこで通常のモニタモジュール３０には小型かつ安価なエタロン分光器３２が設けられる。図３（ｂ）に示すように、エタロン分光器３２によると、入射されたレーザ光のスペクトル波形ｇ（λ）は、装置関数ｈ（λ）の影響を受けて歪んだ波形ｆ（λ）として出力される。この波形ｆ（λ）からはレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）のスペクトル線幅やスペクトル純度は得られない。
【００３６】
そこでデータ演算部４０では次に示す２通りの方法のうち何れかによって真のスペクトル線幅やスペクトル純度を求めるようにしている。以下それぞれを第１の演算方法、第２の演算方法として順次説明する。
【００３７】
（１）第１の演算方法
第１の演算方法は、エタロン分光器３２の装置関数ｈ（λ）を予め記憶し、実際のレーザ運転時にエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）に対して装置関数ｈ（λ）を用いてデコンボリューション処理を施すことによってレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）を求め、スペクトル波形ｇ（λ）の指標値を求める方法である。
【００３８】
（１．１）装置関数の測定
図３は装置関数ｈ（λ）を説明するための図である。
【００３９】
エタロン分光器３２の装置関数ｈ（λ）は、図３（ａ）に示すように、仮にスペクトルがデルタ関数δ（λ）の光が入射された場合に計測される波形の関数で示される。実際にはスペクトルがデルタ関数である光を発する光源は存在しない。しかし測定するレーザ光に対して十分に狭いスペクトル線幅（数十分の一以下）を有する光源であれば装置関数ｈ（λ）を測定することが可能である。この際光源としてはスペクトル線幅が狭いコヒーレント光源を使用することが望ましい。
【００４０】
例えばスペクトル線幅が０．３ｐｍのエキシマレーザを測定する場合は、スペクトル線幅が０．０１ｐｍ以下のコヒーレント光源が必要である。具体的な光源としては、ＫｒＦエキシマレーザの場合はＡｒイオンレーザの第２高調波が、ＡｒＦエキシマレーザの場合はチタン・サファイアレーザの第４高調波が、Ｆ２レーザの場合はチタン・サファイアレーザの波長の異なる２波長をキセノンガスに入射させ、２光子共鳴、４光波混合の非線形光学効果を利用して得たレーザ光がそれぞれ候補としてあげられる。
【００４１】
図４（ａ）、（ｂ）はセンサアレイ３６のフリンジを示す図であり、図４（ｃ）は装置関数ｈ（λ）を示す図である。また図５は装置関数ｈ（λ）の測定手順を示すフローチャートである。
【００４２】
上記コヒーレント光源をエタロン分光器３２に入射する（ステップ５０１）。すると図４（ａ）に示すように、センサアレイ３６上には多数のフリンジが生成される。図４（ｂ）に示すように、その中からエタロン分光器３２の光軸中心にできるだけ近いフリンジを１つ選択し（ステップ５０２）、そのフリンジをエタロン３４のフリースぺクトラムレンジ（ＦＳＲ）の領域分だけ切り出す（ステップ５０３）。ＦＳＲはエタロン３４の波長測定範囲に相当するもので、もしその領域外にもスペクトル成分がある場合は、そのスペクトルも同じ領域に重ね合わせて表示される。切り出された１つのフリンジデータの横軸は、フリンジ半径の２乗が波長と比例する関係にある。この関係を用いて、フリンジデータを図４（ｃ）に示すような波長−スペクトル強度のデータに変換する（ステップ５０４）。この変換されたデータがエタロン分光器３２の装置関数ｈ（λ）となり、これをデータ演算部４０に記憶させる（ステップ５０５）。
【００４３】
なお装置関数ｈ（λ）の測定が困難な場合は、エタロン分光器３２の設計仕様値に基づいて理論的な装置関数ｈ（λ）を推定し、これをデータ演算部４０に記憶させるようにしてもよい。
【００４４】
（１．２）レーザの測定
図６は真のスペクトル波形の指標値を求めるフローチャートである。
【００４５】
ガスレーザ装置から出射される所定パルス分のレーザ光をエタロン分光器３２に入射する（ステップ６０１）。エタロン分光器３２による複数パルスのフリンジデータを積算平均し（ステップ６０２）、積算平均されたフリンジデータの中から１つを選択し（ステップ６０３）、そのフリンジデータをエタロン３４のフリースぺクトラムレンジ（ＦＳＲ）の領域分だけ切り出す（ステップ６０４）。切り出されたフリンジデータを波長−スペクトル強度のデータに変換し、得られたデータをスペクトル波形ｆ（λ）とする（ステップ６０５）。
【００４６】
スペクトル波形ｆ（λ）に基づき、データ演算部４０では数式２〜数式６によって真のスペクトル波形ｇ（λ）が求められる。この際、数式２〜数式４で示すように、ｆ（λ）、ｈ（λ）、ｇ（λ）がそれぞれフーリエ変換される。各式のFourie（）はフーリエ変換を表す。
【００４７】
【数２】
0004094307.tif 000003
【数３】
0004094307.tif 000004
【数４】
0004094307.tif 000005
コンボリューション積分の性質により、数式１を数式２〜数式４を用いて表すと数式５が得られる。
【００４８】
【数５】
0004094307.tif 000006
数式５をｇ（λ）について解くと数式６が得られる。InvFourie（）はフーリエ逆変換を表す。
【００４９】
【数６】
0004094307.tif 000007
こうして真のスペクトル波形ｇ（λ）が得られる（ステップ６０６）
このように計測機器で計測したスペクトル波形ｆ（λ）と装置関数ｈ（λ）とから入射したスペクトル波形ｇ（λ）を演算する処理はデコンボリューション処理と呼ばれている。実際の数値演算においては、数式６に示したようなフーリエ変換、フーリエ逆変換を行うことも可能であるが、計測データに含まれるノイズ成分の影響を受けやすい。このためヤコビ法、ガウス・ザイデル法等の反復法を用いてデコンボリューション処理することが望ましい。
【００５０】
真のスペクトル波形ｇ（λ）を求めた後、このデータを用いて半値全幅ＦＷＨＭ、スペクトル純度Ｅ９５を求める（ステップ６０７）。半値全幅ＦＷＨＭは、図１３（ａ）に示すように、スペクトルのピーク値の半分の位置におけるスペクトル全幅を計算する。９５％純度Ｅ９５は数式７によって定義されるので、スペクトル波形を中央から順次積分することにより計算することができる。
【００５１】
【数７】
0004094307.tif 000008
また半値全幅ＦＷＨＭや９５％純度Ｅ９５以外のスペクトル波形の指標値としては、スペクトル標準偏差σ及びコントラストロスＣＬがある。これらをデコンボリューション処理により得られた真のスペクトル波形ｇ（λ）を用いて演算する。スペクトル標準偏差σは数式８及び数式９で定義される。
【００５２】
【数８】
0004094307.tif 000009
【数９】
0004094307.tif 000010
またコントラストロスＣＬとは、スペクトル波形ｇ（λ）が色収差に与える指標値であり、数式１０で表される。なお数式１０の関数ｐ（λ）とは、半導体露光装置の光学系における波長毎の色収差量を表す関数である。
【００５３】
【数１０】
0004094307.tif 000011
こうして真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値を得ることができる。
【００５４】
（２）第２の演算方法
第２の演算方法は、エタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係を予め記憶し、実際のレーザ運転時にエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値を求め、記憶した対応関係から真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値を求める方法である。
【００５５】
（２．１）対応関係の設定
図７はエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係を求める際の装置の構成図であり、図８はエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係を求める手順を示すフローチャートである。
【００５６】
図７に示すように、対応関係を求めるためにビームスプリッタ３１のレーザ光出力側に高分解能分光器７２が設けられる。そしてレーザ光をエタロン分光器３２に入射すると共に高分解能分光器７２に入射する（ステップ８０１）。そしてレーザの発振条件を調節して、例えば半値全幅ＦＷＨＭや９５％純度Ｅ９５を変化させる（ステップ８０２）。この際エタロン分光器３２及び高分解能分光器７２から出力されるスペクトル波形の半値全幅ＦＷＨＭ及び９５％純度Ｅ９５を求め、それぞれを対応付けて記憶する（ステップ８０３）。
【００５７】
エタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形の半値全幅ＦＷＨＭintと高分解能分光器７２から出力されるスペクトル波形の半値全幅ＦＷＨＭextとの相関を調べ、回帰分析を行い、図９（ａ）に示すような近似直線を求める。近似直線は数式１１で表され、係数Ｃl、Ｃ2を決定してデータ演算部４０に記憶させる。
【００５８】
【数１１】
0004094307.tif 000012
またエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形の９５％純度Ｅ９５intと高分解能分光器７２から出力されるスペクトル波形の９５％純度Ｅ９５extとの相関を調べ、回帰分析を行い、図９（ｂ）に示すような近似直線を求める。近似直線は数式１２で表され、係数Ｃ3、Ｃ4を決定してデータ演算部４０に記憶させる（ステップ７０４）。
【００５９】
【数１２】
0004094307.tif 000013
スペクトル波形の指標値すなわち半値全幅ＦＷＨＭや９５％純度Ｅ９５の測定範囲が狭い場合、例えばＦＷＨＭ＝０．２〜０．５ｐｍ、Ｅ９５＝０．５〜１．５ｐｍという範囲においては、上記のような直線近似が適用可能である。より広い測定範囲においては、非線形な関数近似、例えば３次、４次関数等高次の多項式近似の適用によって精度が向上する。
【００６０】
同様にスペクトル標準偏差σ及びコントラストロスＣＬの対応関係を求めるようにしてもよい。
【００６１】
（２．２）レーザの測定
図１０は真のスペクトル波形の指標値を求めるフローチャートである。
【００６２】
レーザ運転時のスペクトル計測はレーザ内部のエタロン分光器３２のみで行われる。ガスレーザ装置から出射されるレーザ光をエタロン分光器３２に入射し、半値全幅ＦＷＨＭint、９５％純度Ｅ９５intを求める（ステップ１００１）。数式１１を用いて半値全幅ＦＷＨＭextを求め、このＦＷＨＭextを真の値とする（ステップ１００２）。数式１２を用いて９５％純度Ｅ９５extを求め、このＥ９５extを真の値とする（ステップ１００３）。
【００６３】
上記第１の演算方法又は第２の演算方法の何れかによって真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値を求めた後、コントローラ５０ではガス制御が行われる。
【００６４】
図１１はガス制御の手順を示すフローチャートである。図１１に示すガス制御では、９５％純度Ｅ９５が常に所定の閾値以下に保たれるようにされている。
【００６５】
コントローラ５０ではデータ演算部４０の演算結果すなわち真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値（ここでは９５％純度Ｅ９５）と予め設定された閾値とが比較される。９５％純度Ｅ９５が閾値を超えた場合は、バルブＶ１が調整され、チャンバ１０内にバッファガスが供給されてレーザガスのＦ２濃度が薄くされる。バッファガスの供給は、９５％純度Ｅ９５が閾値以下になるまで行われる（ステップ１１０１の判断Ｎｏ、ステップ１１０２）。一方９５％純度Ｅ９５が閾値以下の場合は、レーザ運転が継続される（ステップ１１０１の判断Ｙｅｓ）。
【００６６】
同様に半値全幅ＦＷＨＭ、スペクトル標準偏差σ及びコントラストロスＣＬを用いてガス制御を行うようにしてもよい。
【００６７】
また図１２に示すように、ガス制御を行う代わりにエラー表示を行うようにしてもよい。
【００６８】
コントローラ５０ではデータ演算部４０の演算結果すなわち真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値（ここでは半値全幅ＦＷＨＭ及び９５％純度Ｅ９５）と予め設定された閾値とが比較される。半値全幅ＦＷＨＭ又は９５％純度Ｅ９５が閾値を超えた場合は、これらの指標値及びエラーメッセージが表示されると共に、半導体露光装置に異常信号が送出される（ステップ１２０１の判断Ｎｏ、ステップ１２０２、ステップ１２０３）。そこでオペレータがガス制御のような適切な処置を施せばよい。
【００６９】
本実施形態によれば、コンボリューション処理前のレーザ光のスペクトル波形すなわちレーザ光の真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値が求められ、その指標値に基づきガス制御が行われるため、スペクトル波形の指標値はほぼ一定に保たれる。このため半導体露光機で色収差が大きくなることを抑制できる。またレーザ装置の運転と共にガス制御が行われるため、レーザ装置の運転を停止させる必要がない。したがって作業効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係わるガスレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２はエタロン分光器３２の構成を示す図である。
【図３】図３は装置関数ｈ（λ）を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）はセンサアレイ３６のフリンジを示す図であり、図４（ｃ）は装置関数ｈ（λ）を示す図である。
【図５】図５は装置関数ｈ（λ）の測定手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は真のスペクトル波形の指標値を求めるフローチャートである。
【図７】図７はエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係を求める際の装置の構成図である。
【図８】図８はエタロン分光器３２から出力されるスペクトル波形ｆ（λ）の指標値と真のスペクトル波形ｇ（λ）の指標値との対応関係を求める手順を示すフローチャートである。
【図９】図９（ａ）は半値全幅ＦＷＨＭの近似直線を示す図であり、図９（ｂ）は９５％純度Ｅ９５の近似直線を示す図である。
【図１０】図１０は真のスペクトル波形の指標値を求めるフローチャートである。
【図１１】図１１はガス制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２はエラー表示の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３（ａ）は半値全幅ＦＷＨＭを示す図であり、図１３（ｂ）は９５％純度Ｅ９５を示す図である。
【符号の説明】
１０  チャンバ    ３０  モニタモジュール    ３２  エタロン分光器
４０  データ演算部    ５０  コントローラ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３  バルブ
【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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【図１３】
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