(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源を備えた露光装置において、
前記発振モードは、レーザ光の制御に使用する複数のセンサの位置と複数の制御アルゴリズムの組み合わせに対応して選定され、
前記発振モードの切替時に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光を使用する前の、前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間にダミー発振することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源を備えた露光装置において、
前記複数の発振モードは、前記光源の内部に設けられた第１のセンサを用いるモードと前記光源から射出されたレーザ光の一部を検出する第２のセンサを用いるモードとを含み、
前記発振モードの切替時に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光を使用する前の、前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間にダミー発振することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記ダミー発振は、切替後の発振モードに応じた発振条件と同一の発振条件で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記ダミー発振する時間及び前記ダミー発振から前記切替後の発振モードでの発振までの時間の少なくとも一方を含むパラメータを記憶保持する記憶装置を設け、ダミー発振時に対応するパラメータに従って発振することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記レーザ光の光路を選択的に遮断するシャッタを設け、前記ダミー発振中は前記シャッタにより前記レーザ光の光路を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項６】
選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、
前記発振モードは、内部のエネルギー検出器の出力に基づいてレーザ光の発振を制御する第１モードと、外部のエネルギー検出器の出力に基づいてレーザ光の発振を制御する第２モードとを含み、
前記レーザ光を発振する発振器と、
該発振器からのレーザ光の光路を遮断するシャッタと、
前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間に前記シャッタで前記光路を遮断した状態で、前記発振器からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項７】
選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、
前記発振モードは、前記発振器からパルス発振されたレーザ光のエネルギーがパルス毎にほぼ一定になるように制御する第１モードと、前記発振器からパルス発振されたレーザ光の所定パルス数毎の積算エネルギーがほぼ一定になるようにレーザ光の発振を制御する第２モードとを含み、
前記レーザ光を発振する発振器と、
該発振器からのレーザ光の光路を遮断するシャッタと、
前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間に前記シャッタで前記光路を遮断した状態で、前記発振器からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項８】
レーザ光を使って基板を露光する露光装置に用いられることを特徴とする請求項６又は７に記載のレーザ光源。
【請求項９】
前記第１モードは露光装置内のアライメント動作時に用いられ、前記第２モードは露光装置内の露光動作時に用いられることを特徴とする請求項８に記載のレーザ光源。
【請求項１０】
選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法において、
前記発振モードは、レーザ光の制御に使用する複数のセンサの位置と複数の制御アルゴリズムの組み合わせに対応して選定され、
前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間にダミー発振し、
前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法において、
前記複数の発振モードは、前記光源の内部に設けられた第１のセンサを用いるモードと前記光源から射出されたレーザ光の一部を検出する第２のセンサを用いるモードとを含み、
前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間にダミー発振し、
前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法において、
前記発振モードは、前記発振器からパルス発振されたレーザ光のエネルギーがパルス毎にほぼ一定になるように制御する第１モードと、前記発振器からパルス発振されたレーザ光の所定パルス数毎の積算エネルギーがほぼ一定になるようにレーザ光の発振を制御する第２モードとを含み、
前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間にダミー発振し、
前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
複数の発振モードの中から選択された発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振するレーザ光源において、
前記発振モードは、内部のエネルギー検出結果の出力に基づいてレーザ光の発振を制御する第１モードと、外部のエネルギー検出器の出力に基づいてレーザ光の発振を制御する第２モードとを含み、
前記レーザ光を発振する発振器と、前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間に前記発振器からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項１４】
複数の発振モードの中から選択された発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振するレーザ光源において、
前記発振モードは前記発振器からパルス発振されたレーザ光のエネルギーがパルス毎にほぼ一定になるように制御する第１モードと、前記発振器からパルス発振されたレーザ光の所定パルス数毎の積算エネルギーがほぼ一定になるようにレーザ光の発振を制御する第２モードとを含み、
前記レーザ光を発振する発振器と、前記発振モードの切替直後のレーザ発振が不安定な期間に前記発振器からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項１５】
レーザ光を使って基板を露光する露光装置に用いられることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のレーザ光源。
【請求項１６】
前記第１モードは露光装置内のアライメント動作時に用いられ、前記第２モードは露光装置内の露光動作時に用いられることを特徴とする請求項１５に記載のレーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、半導体素子や液晶表示素子等の製造の分野において用いられる露光装置、露光方法、及びレーザ光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）や薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンの投影光学系を介した像をフォトレジスト等が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投影露光する投影型の露光装置が使用されている。露光装置における一つの基本的な機能として、ウエハの各ショット領域内の各点に対する露光量（積算露光エネルギー）を適正範囲内に維持する露光量制御機能がある。
【０００３】
また、最近においては、ウエハ上に露光するパターンの解像度をより高めることが求められており、解像度を高めるための一つの手法として露光光の短波長化がある。これに関して、現在、露光用の光源として使用することができる光源の中で、発光される光の波長の短いものは、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ光源、又はＹＡＧレーザ光源等のパルス発振型のレーザ光源（パルス光源）である。しかしながら、水銀ランプ等の連続発光型の光源と異なり、パルス光源では発光されるパルス光の露光エネルギー（パルスエネルギー）がパルス発光毎にばらつくという特性がある。このため、パルス光源を使用する場合の露光量制御においては、パルスエネルギーのばらつきを考慮することが要求される。
【０００４】
このようなパルス光源をステッパーのような一括露光型の投影露光装置に適応した場合における露光量制御としては、露光光の光量を連続的にモニタするためのインテグレータセンサを使用した所謂カットオフ制御が知られている。カットオフ制御においては、インテグレータセンサの計測結果が、目標露光量に対してパルスエネルギーのばらつきを考慮して定められた臨界レベルを超えるまで、パルス光源の発光が繰り返される。さらに、インテグレータセンサの計測結果に応じて、パルス発光毎にパルスエネルギーを調整する所謂パルス毎制御も知られている。このパルス毎制御では、カットオフ制御に比べて、ウエハ上の一点当たりの最小露光パルス数（所要の露光量制御精度の再現性を得るための最小の露光パルス数）を小さくすることができる。
【０００５】
尚、インテグレータセンサは、光路から分岐された光を用いて露光対象物（ウエハ）と光学的に共役な点でエネルギー計測を行うことにより間接的にウエハへの露光量を計測するものである。
【０００６】
一方、近年においては、半導体素子等の一個のチップサイズが大型化する傾向にあり、露光装置においては、レチクル上のより大きな面積のパターンをウエハ上に露光する大面積化が求められている。しかし、単に露光光学系の露光フィールドを大きくしようとすると、広い露光フィールドの全面で諸収差を許容範囲内に収めるために投影光学系が複雑化すると共に大型化してしまう。そこで、投影光学系の露光フィールドをあまり大型化することなく、被転写パターンの大面積化に応えるために、例えば矩形、円弧状、六角形等の照明領域に対してレチクル及びウエハを同期して走査することによって、レチクル上のパターンを逐次ウエハ上に露光する所謂スキャン型の露光装置が開発されている。
【０００７】
スキャン型の露光装置では、ウエハ上の露光エリアの各点が相異なるパルスを受けることになり、ウエハ上の一点のみに着目した露光量制御を適用することができない。そのため、従来は、単純に各パルスの光量を積算して露光量制御を行う方式（オープン露光量制御方式）が採用されていた。
【０００８】
オープン露光量制御方式においては、所望の露光量制御の直線性を得るために、次の関係が成立するように、即ち、露光パルス数が整数になるように、パルスエネルギーを微調整する必要がある。
【０００９】
（目標露光量）＝（パルス数）×（１パルスの平均エネルギー）
ここで、１パルスの平均エネルギーは露光直前にインテグレータセンサにて計測される値である。この制御方式を採用するためには、パルスエネルギーの微変調を行う必要があり、そのために、パルスレーザ光源自体の出力を微変調する方法が提案されている。
【００１０】
また、オープン露光量制御方式では、露光動作の前に１パルスのエネルギー量を微変調し、露光自体は複数パルスの露光による平均化を行って、ショット内積算露光量均一性を所望の値以下に抑えていた。この場合における積算露光量のばらつきの低減効果は、統計的に１／Ｎ１／２（Ｎは１点当たりの露光パルス数）である。即ち、パルスエネルギーのばらつき量をδｐ、平均値をｐとすると、パルスエネルギーのばらつき（統計的分散）が小さくなるようにパルスエネルギーを制御したときのＮパルス積算後の露光量のばらつきは、（δｐ／ｐ）／Ｎ１／２と表すことができる。
【００１１】
露光量制御精度を向上させるために、パルス毎にエネルギーの制御を行うアルゴリズムが採用されている。具体的には、レーザ光源内に設けられているエネルギーモニタが参照され、単位時間内或いは任意のパルス数における積算パルスエネルギーが一定になるように、レーザ光源において設定されている印加電圧と出力エネルギーとの相関曲線に従って、印加電圧が制御される。このエネルギー制御のモードの他に、主としてレチクルのアライメント等、エキシマ光による計測シーケンスに採用されるエネルギー制御のモードもある。そのモードにおいては、レーザのパルス毎のばらつきが最小に抑えられるようなアルゴリズムが採用される。このように、露光量制御には少なくとも２種類のモードがあることになる。
【００１２】
また、エネルギー制御を行う際に参照されるセンサに関しても少なくとも２種類のモードがある。あるモードでは、レーザ光源内に設けられているエネルギーモニタが参照され、その計測結果に基づきエネルギー制御が行われる。また他のモードでは、露光装置内に設けられているインテグレータセンサが参照され、その計測結果に基づき露光量制御が行われる。後者のモードによると、レーザ光源から露光装置に至る光路上で予期せぬエネルギー変動が発生した場合であっても、露光装置内におけるパルスエネルギーの移動平均が一定になるような制御が可能となる。ここで、「予期せぬエネルギー変動」というのは、
（１）チップ内で生じるレーザの光軸ずれ、
（２）チップ内或いはチップ間における、露光装置の振動及び傾き等に起因する、露光装置への光束入射口における光束のけられの変動、
（３）チップ内或いはチップ間における、レーザ光源から露光装置に至る光路を提供している光学系の透過率の変動、
等に起因する変動であり、何れもエネルギーモニタ及びインテグレータセンサ間の計測誤差として表面化する。このように、インテグレータセンサを参照した露光量制御においては、上述した変動要素がキャンセルされ、露光量制御精度を高めることができる。以下、インテグレータセンサを参照した露光量制御を「フィードバック制御」と称する。
【００１３】
以上の通り、露光装置における露光制御には少なくとも４種類のモード（発振モード）があることになる。具体的には、
（１）レーザ光源内に設けられているエネルギーモニタを参照し、且つ、パルス毎のエネルギーばらつきが抑制されるようなアルゴリズムを採用する発振モード、
（２）同じくエネルギーモニタを参照し、且つ、積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムを採用する発振モード、
（３）露光装置内に設けられるインテグレータセンサを用いてフィードバック制御を行い、且つ、パルス毎のエネルギーばらつきが抑制されるようなアルゴリズムを採用する発振モード、
（４）同じくフィードバック制御を行い、且つ、積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムを採用する発振モード、
等の複数の発振モードがある。さらには、積算エネルギーとパルス毎のエネルギーの両方のばらつきを抑えるような制御方式が採用されることもあり、露光装置には種々の発振モードがあることになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように選択的に切替可能な複数の発振モードを有する光源を備えた露光装置においては、発振モードの切替に際して一時的にレーザの発振状態が不安定になり、露光制御を安定に行うことができないことがある。例えば、レーザ光源内に設けられているエネルギーモニタを用いた制御からフィードバック制御に切り替えられると、切替直後の数十パルスについて正しい制御を行うことができない状況が生じる。また、制御のアルゴリズムが異なる２つのモード間における切替に際しても、物理的に不安定な状況が生じることがある。これらの現象は、レーザ光源内における電気系の過渡的な現象とも考えられるが、どのような原因にしろ、予め不安定性の程度を予測し除去することは困難である。
【００１５】
さらに、発振モードが切り替えられると、レーザ光源において学習されていた内容が誤って使用される恐れがある。ここで、「学習」というのは、レーザ光源の特性等に関する制御データの記憶及びその記憶内容の更新をいう。レーザ光源は、通常の発振動作に並列して、バースト発振の過渡現象のマッピングや印加電圧とエネルギーとの相関曲線の学習を行っている。しかし、学習の課程で用いられる制御データはあくまでその発振モードにおける制御データであり、条件の異なる他の発振モードではその制御データに関する学習結果はその発振モードにおける制御の参考にはならない。場合によっては、その発振モードにおいて誤った制御データが用いられることになる。
【００１６】
よって、本発明の目的は、選択的に切替可能な複数の発振モードを有する露光方法又は露光装置において、露光制御を安定に行い得るようにするところにある。本発明の他の目的は、そのような露光方法又は露光装置に適用可能なレーザ光源を提供することである。本発明の更に他の目的は以下の説明から明らかになる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源（１）を備えた露光装置において、前記発振モードの切替時に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光を使用する前にダミー発振することを特徴とする露光装置が提供される。ダミー発振は、例えば、切替後の発振モードに応じた発振条件と同一の発振条件で行われる。
【００１８】
発振モードの切替直後には、前述したようにレーザ発振が不安定になる傾向がある。レーザ発振が不安定になる期間は、一般的にはパルス数にすると数十パルス程度であることが実験的に明らかにされている。従って、本発明のようにダミー発振を行ってレーザ発振が不安定な期間におけるパルスを所謂捨てパルスとすることにより、これを実際の露光及び計測に使用せずに済み、実際の露光及び計測においては精度良くエネルギー制御されたパルスのみを使用することができるようになる。その結果、安定な露光制御が可能になり、本発明の目的の一つが達成される。
【００１９】
望ましくは、ダミー発振する時間及びダミー発振から本発振までの時間の少なくとも一方を含むパラメータを記憶保持する記憶装置が採用され、ダミー発振時に対応するパラメータに従って発振が行われる。
【００２０】
望ましくは、レーザ光の光路を選択的に遮断するシャッタが採用され、ダミー発振中はシャッタによりレーザ光の光路が遮断される。このようなシャッタを採用することにより、ダミー発振に係わるレーザ光を実際の露光及び計測から排除することを容易に行うことができる。
【００２１】
本発明の他の側面によると、選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、該複数の発振モードの中から選択された発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源（１）を備えた露光装置において、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光の発振制御データを備え、前記複数の発振モードの中から選択された発振モードに対応する制御データを使って前記レーザ光の発振を行うことを特徴とする露光装置が提供される。制御データは、例えば、発振中のレーザ光を検出することによって作成される。
【００２２】
レーザ光源は、自己発振により、印加電圧と出力エネルギーとの相関、エネルギー制御時の過渡現象のマッピング等、種々の現象を学習し、レーザ発振に際してはその学習内容が反映される制御が行われている。発振モードが異なると、印加電圧と出力エネルギーとの相関関係や過渡現象の程度が異なることが予想される。よって、発振モード毎に学習結果を発振制御データとして保持及び活用することにより、それぞれの発振モードに最適な制御パラメータを当該発振モードにおける露光制御に供することができる。
【００２３】
望ましくは、制御データは、光源に対する印加電圧と光源から発振されるレーザ光のエネルギーとの関係を含む。
【００２４】
望ましくは、複数の発振モードは、光源の内部に設けられる第１のセンサ（エネルギーセンサ）を用いるモードと前記光源から射出されたレーザ光の一部を検出する第２のセンサ（インテグレータセンサ）を用いるモードとを含む。
【００２５】
また、本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、前記レーザ光を発振する発振器と、該発振器からのレーザ光の光路を遮断するシャッタと、前記発振モードの切替時に前記シャッタで前記光路を遮断した状態で、前記発振器からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源が提供される。
【００２６】
さらに、本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、前記レーザ光を発振する発振器と、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光を発振を制御するための制御データを有し、前記複数の発振モードのうち選択された発振モードに対応する制御データに基づいて前記発振器からのレーザ光の発振を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源が提供される。
【００２７】
また、本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法において、前記発振モードの切替時にダミー発振し、前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発振されたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法が提供される。
【００２８】
さらに、本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードを有し、該複数の発振モードの中から選択された発振モードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法において、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光の発振制御データを備え、前記複数の発振モードの中から選択された発振モードに対応する制御データを使って前記レーザ光の発振を行うことを特徴とする露光方法が提供される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。ここでは、パルスエネルギー源としてエキシマレーザ光源を使用するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置における露光量制御に本発明が適用される。
【００３０】
図１は、本発明が適用されるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の構成図である。エキシマレーザ光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢは、シリンダレンズ及びビームエキスパンダ等から構成されるビーム整形光学系２により、後続のフライアイレンズ５に効率良く入射するようにビームの断面形状が整形される。光源１としては、ＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）、又はＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光源を使用することができる。尚、パルスエネルギー源として、Ｆ２（波長１５７ｎｍ）等のレーザ光源、金属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源、さらには軟Ｘ線のような極短紫外光（ＥＵＶ光）のビーム発生装置を使用する場合にも、本発明を適用することができる。
【００３１】
光学系２から射出されたレーザビームＬＢは、エネルギー調整器としてのエネルギー粗調器３に入射する。粗調器３は、回転自在なレボルバ上に透過率が異なる複数の光学的なフィルタを配置したものであり、そのレボルバを回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り替えることができるように構成されている。尚、そのレボルバと同様のレボルバを直列に２段配置し、２段のフィルタの組み合わせによってより細かく透過率を調整することができるようにしてもよい。
【００３２】
エネルギー粗調器３から射出されたレーザビームＬＢは、光路折り曲げ用のミラーＭを介してフライアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５は、後述のレチクル１１を均一な照度分布で照明するために多数の２次光源を形成する。フライアイレンズ５の射出面には照明系の開口絞り６が配置され、開口絞り６内の２次光源から射出されるパルス照明光ＩＬは、反射率が小さく且つ透過率が大きなビームスプリッタ７に入射し、ビームスプリッタ７を透過した露光ビームとしてのパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ８Ａを経てレチクルブラインド９Ａの矩形の開口部を通過する。レチクルブラインド９Ａは、レチクルのパターン面に対する共役面の近傍に配置されている。また、レチクルブラインド９Ａの近傍には、走査方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動ブラインド９Ｂが配置されており、走査露光の開始時及び終了時には、可動ブラインド９Ｂを介して照明領域をさらに制限することによって、不要な部分への露光が防止される。尚、可動ブラインド９Ｂは、後述するダミー発振に際して光路を遮断するためのシャッタとしても機能することができる。
【００３３】
レチクルブラインド９Ａ及び可動ブラインド９Ｂを通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレンズ８Ｂ及びコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステージ１５上に保持されたレチクル１１上の矩形の照明領域１２Ｒを均一な照度分布で照明する。照明領域１２Ｒ内のパターンを投影光学系１３を介して投影倍率α（αは例えば１／４或いは１／５）で縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウエハ１４上の矩形の露光領域（照野フィールド）１２Ｗに投影露光される。ウエハ１４は、例えばシリコン又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等のウエハである。
【００３４】
以下、投影光学系１３の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内で照明領域１２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即ち図１の紙面に平行な方向）をＹ方向、その走査方向に垂直な非走査方向をＸ方向として説明する。
【００３５】
レチクルステージ１５は、レチクルステージ駆動部１８によりＹ方向に駆動される。レチクルステージ１５上に固定された移動鏡及び外部のレーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ１５のＸ座標、Ｙ座標及び回転角がステージコントローラ１７に供給され、ステージコントローラ１７は、供給された座標等に基づいて、レチクルステージ駆動部１８を介してレチクルステージ１５の位置及び速度を制御する。
【００３６】
ウエハ１４は、図示しないウエハホルダを介してＺチルトステージ１９上に載置され、ステージ１９はＸＹステージ２０上に載置されている。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向及びＹ方向にウエハ１４の位置決めを行うと共に、Ｙ方向にウエハ１４を等速で移動させる（走査する）。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ１４のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共に、ＸＹ平面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する機能を有する。Ｚチルトステージ１９上に固定された移動鏡及び外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸＹステージ２０のＸ座標、Ｙ座標及び回転角がステージコントローラ１７に供給され、コントローラ１７は、供給された座標等に基づいて、ウエハステージ駆動部２３を介してＸＹステージ２０の位置及び速度を制御する。
【００３７】
ステージコントローラ１７の動作は、装置全体を統括制御する図示しない主制御系によって制御されている。走査露光時には、レチクル１１がレチクルステージ１５を介して照明領域１２Ｒに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲ  で走査されるのに同期して、ウエハ１４は、ＸＹステージ２０を介して露光領域１２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度α・ＶＲ  （αはレチクル１１からウエハ１４に対する投影倍率）で走査される。
【００３８】
Ｚチルトステージ１９上のウエハ１４の近傍には、光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が設けられており、センサ２１の受光面はウエハ１４の表面と同じ高さに設定されている。センサ２１としては、遠紫外域で感度があり且つパルス照明光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等を使用することができる。センサ２１の検出信号は、図示しないピークホールド回路及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２６に供給される。
【００３９】
一方、ビームスプリッタ７で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光電変換素子からなるインテグレータセンサ２５で受光され、インテグレータセンサ２５の光電変換信号は、図示しないピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳ（デジタル信号）として露光コントローラ２６に供給される。
【００４０】
インテグレータセンサ２５の出力ＤＳと、ウエハ１４の表面（像面）上でのパルス照明光ＩＬの単位面積当たりのパルスエネルギー（露光量）との相関係数は予め求められて露光コントローラ２６内に記憶されている。露光コントローラ２６は、ステージコントローラ１７からのステージ系の動作情報に同期して、制御情報ＴＳをエキシマレーザ光源１に供給することによって、光源１の発光タイミング及び発光パワー等を制御する。さらに、露光コントローラ２６は、エネルギー粗調器３のフィルタを切り替えることによって透過率を制御し、ステージコントローラ１７は、ステージ系の動作情報に同期して可動ブラインド９Ｂの開閉動作を制御する。
【００４１】
図２は図１に示される露光装置の露光量制御系を示すブロック図である。エキシマレーザ光源１は、一つの独立したケーシングによって提供されている。ビーム整形光学系２及びエネルギー粗調器３は図示しない他のケーシング内に収容されており、フライアイレンズ５よりも下流側の部分は露光装置本体３０の内部に収容されている。特にこの実施形態では、フライアイレンズ５とビームスプリッタ７との間には、パルス照明光ＩＬの光路を切り替えるための可動ミラー３１が設けられている。可動ミラー３１は、パルス照明光ＩＬを反射させない第１の位置とパルス照明光ＩＬを反射させる第２の位置との間で移動可能である。従って、可動ミラー３１が第１の位置にあるときにはウエハ露光用の光路３２が得られ、可動ミラー３１が第２の位置にあるときには、計測用の光路３３が得られる。
【００４２】
エキシマレーザ光源１内において、パルスエネルギー源としてのレーザ共振器１ａからパルス的に放出されたレーザビームは、透過率が高く僅かな反射率を有するビームスプリッタ１ｂに入射し、ビームスプリッタ１ｂを透過したレーザビームＬＢが外部に射出される。また、ビームスプリッタ１ｂで反射されたレーザビームは、出力センサとしての光電変換素子よりなるエネルギーモニタ１ｃに入射し、エネルギーモニタ１ｃからの光電変換信号が、図示しないピークホールド回路を介して出力ＥＳとしてエネルギーコントローラ１ｄに供給されている。エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳに対応するエネルギーの制御量の単位は（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）である。エネルギーコントローラ１ｄは、露光コントローラ２６からの制御情報ＴＳに基づいて高圧電源１ｅ内の電源電圧を設定し、これによって、レーザ共振器１ａから射出されるレーザビームＬＢのパルスエネルギーが所定の値の近傍に設定される。
【００４３】
この場合、エキシマレーザ光源１の１パルス当たりのエネルギーの平均値は、通常、所定の中心エネルギーＥ０  において安定化されているが、そのエネルギーの平均値はその中心エネルギーＥ０  の上下の所定の可変範囲（例えば±１０％程度）で制御することができるように構成されている。そして、その可変範囲内で例えばパルスエネルギーの微変調が行われる。
【００４４】
エキシマレーザ光源１内のビームスプリッタ１ｂの外側には、露光コントローラ２６からの制御情報に応じてレーザビームＬＢを随時遮光するためのシャッタ１ｆが配置されている。
【００４５】
走査露光時の基本的な露光量制御動作として、露光コントローラ２６は、インテグレータセンサ２５の出力ＤＳを直接フィードバックすることによって、エキシマレーザ光源１の次のパルス発光時のパルスエネルギーの目標値を設定する。即ち、例えばオペレータによって、まず図１に示されるウエハ１４上のレジストの既知の感度に応じて、ウエハ１４上の各点に対する積算露光量の目標値である目標露光量Ｓ０  が定められると共に、エキシマレーザ光源１のパルスエネルギーの既知のばらつき、及び予め設定されている必要な露光量制御再現精度よりウエハ１４上の各点に対するパルス照明光ＩＬの最小露光パルス数Ｎｍｉｎ  が定められている。
【００４６】
これらのパラメータに基づいて、露光コントローラ２６は、エネルギー粗調器３の透過率を最大にして、実際に例えば上述の中心エネルギーＥ０  の近傍でエキシマレーザ光源１に所定回数パルス発光を行わせて、インテグレータセンサ２５を介してウエハ１４上での平均的なパルスエネルギーＰを計測し、この計測結果でその積算露光量の目標値Ｓ０  を割ることによって露光パルス数Ｎを求める。尚、実際にはＳ０  ／Ｐは必ずしも整数にはならないため、Ｓ０  ／Ｐを整数化した値が使用される。ここでは、簡単のため、Ｓ０  ／Ｐが整数であるとして説明する。
【００４７】
そして、求められた露光パルス数Ｎが既にＮｍｉｎ  以上であれば、そのまま露光に移行するが、露光パルス数ＮがＮｍｉｎ  より小さいときには、露光コントローラ２６は、その露光パルス数ＮがＮｍｉｎ  以上となる範囲で且つ例えば最も大きな透過率を持つフィルタをエネルギー粗調器３中から選択し、選択されたフィルタを設定する。選択された透過率をＴとすると、露光パルス数Ｎは（Ｓ０  ／（Ｐ・Ｔ））となる。実際には、（Ｓ０  ／（Ｐ・Ｔ））も必ずしも整数とはならないため、整数化の必要があるが、ここでは簡単のために整数であるとする。この結果、１パルス当たりの目標エネルギーはＳ０  ／Ｎとなる。
【００４８】
また、図１に示されるウエハ１４上のスリット状の露光領域１２Ｗの走査方向の幅（スリット幅）をＤ、エキシマレーザ光源１の発振周波数（又はパルスの繰り返し周期の逆数）をＦ、走査露光時のウエハ１４の走査速度をＶとすると、パルス発光間にウエハ１４が移動する間隔はＶ／Ｆであるから、その露光パルス数Ｎは次式で表される。
【００４９】
Ｎ＝Ｄ／（Ｖ／Ｆ）    …（１）
即ち、その露光パルス数Ｎが得られるように、スリット幅Ｄ、及び発振周波数Ｆ等を設定し直す必要がある。但し、通常そのスリット幅Ｄは一定であるため、（１）式が成立するように発振周波数Ｆ及び走査速度Ｖの少なくとも一方が設定され、走査速度Ｖの情報はステージコントローラ１７に供給される。
【００５０】
その後の走査露光時に露光コントローラ２６は、エネルギーコントローラ１ｄにパルス発光を開始する指令を発した後、一例として発光パルス数がＮｍｉｎ  （又は所定の数）に達するまでは、インテグレータセンサ２５で検出されるウエハ１４上での各パルスエネルギーの平均値がＳ０  ／Ｎとなるように、レーザ共振器１ａに周波数Ｆでパルス発光を行わさせる。これと平行して、露光コントローラ２６は、各パルス照明光毎にインテグレータセンサ２５からの出力ＤＳよりウエハ１４上での露光量Ｐｉを求め、この露光量Ｐｉを積算して、ウエハ１４上での実際の積算露光量（移動和）を求める。そして、発光パルス数がＮｍｉｎ  に達してからは、順次一連のＮｍｉｎ  パルス分の積算露光量（移動ウインドウ）ＳＴが常に次の目標値となるように、エネルギーコントローラ１ｄを介してレーザ共振器１ａの次のパルス発光時の高圧電源１ｅの電圧を制御する。Ｎｍｉｎ パルス分の時間は制御系にとっての単位時間ともみなすことができる。尚、その電圧は、レーザ共振器１ａ内のガスの状態及びレーザ共振器１ａの状態等を考慮して決定される。
【００５１】
ＳＴ＝Ｎｍｉｎ  ・（Ｓ０  ／Ｎ）    …（２）
そして、図３に示されるように、ｋ番目、（ｋ＋１）番目、（ｋ＋２）番目、…のパルス発光時には、それぞれそれまでのＮｍｉｎ  パルス分の積算露光量ＳＴが（２）式に近づくように、高圧電源１ｅが制御され、エキシマレーザ光源１における１パルス当たりのエネルギーの微調整が行われる。これによって、走査露光後のウエハ１４上の各点には、必要な露光量制御精度で目標値Ｓ０  となる積算露光量が与えられる。
【００５２】
このように本実施形態では、インテグレータセンサ２５の出力ＤＳに基づいてエキシマレーザ光源１の次のパルス発光時の目標エネルギーが設定されている。その結果、例えば図２に符号ＬＢ’で示されるように、フライアイレンズ５に対して入射するレーザビームＬＢの光軸ずれが生じたとしてもウエハ１４上の各点では適正な露光量が得られる。
【００５３】
このような光軸ずれが生じているときに、図２に示されるエキシマレーザ光源１に対して内部のエネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳを基準として一定出力でパルス発光を行わせると、インテグレータセンサ２５により計測されるウエハ１４上でのパルス毎の露光量Ｐ１ｉ  のＮｍｉｎ  パルス毎の平均値は、図４（ａ）の曲線５１Ａ，５１Ｂ，…，５１Ｄのようにショット内、ショット間において次第に変化してしまう。図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は露光開始からの経過時間ｔであり、曲線５１Ａ〜５１Ｄは互いに異なるショット領域に露光する際の露光量の変化を示している。
【００５４】
これに対して、本実施形態では、実際にインテグレータセンサ２５で計測されるウエハ１４上でのパルス発光毎の露光量Ｐｉ  が一定になるように、図４（ｂ）の曲線５２Ａ〜５２Ｄに示すように、エキシマレーザ光源１のパルス発光毎のパルスエネルギーの目標値Ｅｉ  をフィードバック制御している。曲線５２Ａ〜５２Ｄは、曲線５１Ａ〜５１Ｄに対応する各ショット領域への露光中のパルスエネルギーの目標値の変化を現している。この結果、光軸ずれが生じても、最終的にウエハ１４上でのパルス発光毎の露光量Ｐｉ  は、図４（ｃ）に示すように目標値の近傍でばらつくようになるため、走査露光後に必要な露光量制御精度が得られる。同様に、例えば図１に示されるミラーＭにおけるレーザビームＬＢに対する反射率が経時変化して、エネルギーモニタ１ｃとインテグレータセンサ２５との出力の相関関係が変化するような場合であっても、インテグレータセンサ２５の出力を直接フィードバックすることによって、高い露光量制御精度が得られる。
【００５５】
エキシマレーザ光源１の出力はインテグレータセンサ２５の出力ＤＳに基づいて設定されているため、原理的にはエキシマレーザ光源１内のエネルギーモニタ１ｃを使用する必要はない。しかしながら、単にインテグレータセンサ２５の出力ＤＳのみを用いた場合には、例えば光軸ずれが大きくなったときに、エキシマレーザ光源１の出力が可変範囲の上限又は下限に達したかどうかを正確に判定することが困難である。さらに、実際には露光パルス数Ｎを決定するための値（Ｓ０  ／（Ｐ・Ｔ））は必ずしも整数とはならないため、通常は最初からエキシマレーザ光源１の出力は中心エネルギーＥ０  から所定の割合でずらした値に設定される。このような場合には、エネルギーモニタ１ｃの出力を用いて、エキシマレーザ光源１の出力の目標値を直接中心エネルギーから外れた値に設定することによって、高速にその出力制御を行うことができる。また、エネルギーモニタ１ｃを用いてエキシマレーザ光源１の自己診断を行うこともできる。
【００５６】
以上の説明は、インテグレータセンサ２５を用いたフィードバック制御が行われ、且つ、積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムが採用されている場合についてのものである。これに対して、エキシマレーザ光源１内に設けられているエネルギーモニタ１ｃを用いた制御の例を次に説明する。ここでは、パルス毎のエネルギーばらつきが抑制されるアルゴリズムが採用される。
【００５７】
光源としてパルス発振で励起されるエキシマレーザを用いる場合、パルス放電そのものが放電ガスや電極の表面状態に依存する本質的に統計的な現象であるため、パルス毎のレーザ光エネルギーを一定にすることは事実上困難である。特に、連続発振等の発振開始直後では、放電を支配するガスや電極の状態が過渡的に変化するため、レーザ光エネルギーが、図５に示されるように、発振開始直後には大きく、その後徐々に減少していくというパターン（スパイク現象）が一般的に見られる。
【００５８】
従って、バースト発振に際しては、発振状態を開始するたびに開始直後のレーザ光のエネルギーは大きくその後徐々に減少していくという、図６に示すようなスパイク状のパターンを避けることができない場合がある。前述したフィードバック制御ではこのスパイク状のパターンを消去することは困難である。
【００５９】
エキシマレーザ光源１から出力されるレーザ光のパルスエネルギーの大きさは、図７に示すように放電電圧に従って変化する。この性質は、例えば、エネルギーモニタ１ｃを用いてエキシマレーザ光源１の出力を長期的に一定に維持するために利用することができる。
【００６０】
この例では、スパイク状パターンを消去しバースト発振中における各パルス毎のエネルギー値をほぼ一定とするように放電電圧を制御する制御手段をエネルギーコントローラ１ｄに設け、感光剤に対して影響を与えない程度のパルス発振を行ってそのときパルスエネルギーと放電電圧（印加電圧）との関係を求めてエネルギーコントローラ１ｄ内に設けられる記憶手段に記憶し、この関係に基づいて高圧電源１ｅからレーザ共振器１ａに供給される放電電圧の制御を行うものである。
【００６１】
即ち、スパイクの発生要因であるガスの状態や電極の状態がパルスエネルギーに与える状況を探るために、感光剤に影響を与えない状態でパルス発振を行い、そのときのレーザ光のパルスエネルギーと放電電圧との関係を計測してその値から図９の（ａ）に示されるようなスパイク状のパターンを予測する。パルスの発振時にはそのスパイク状パターンを相殺するために、図９の（ｂ）に示すように放電電圧を時間的に変化させてパルス発振を行う。こうすることで、バースト発振が行われているエキシマレーザ光源１において、エネルギーのスパイク状のパルスを事実上消去することができる。
【００６２】
そのために、エネルギーコントローラ１ｄは、図７に示すようなレーザ共振器１ａに対する放電電圧とレーザ光のパルスエネルギーとの関係を求めて記憶しており、高圧電源１ｅに対して放電電圧に関する指令（信号）を出力する。エネルギーコントローラ１ｄは、レーザ光のパルスエネルギーが一定になるような、パルスの発振時間に対する放電電圧の予め定められたパターンを制御データとして有している。レーザ光のエネルギー値はガス状態、電極の消耗状態等に依存するため、こうしたパターンを決定するには、バースト発振の停止中にできるだけ少ないパルス数だけ発振を行い、そのときの放電電圧とレーザ光のエネルギーとの関係を求めて決定することが好ましい。
【００６３】
図８は、このような放電電圧の制御による露光制御のためのアルゴリズムの一例をフローチャートで示したものである。以下、このフローチャートに従って制御の具体例を説明する。
【００６４】
エネルギーコントローラ１ｄは、前述したような発振時間に対する放電電圧の関係についてのパターンを予め初期データとして記憶している（ステップ１０１）。エネルギーコントローラ１ｄは露光コントローラ２６からの発振命令の有無をチェックし（ステップ１０２）、無ければパターンのデータを更新するルーチンＡに移る。
【００６５】
ルーチンＡではまず露光コントローラ２６からの発振命令を受け付けないようにし（ステップ２０１）、シャッタ１ｆを閉じる（ステップ２０２）。こうしてレーザ光が露光対象物に届かない状態を作り出した後、発振を行う（ステップ２０３）。この発振は極力レーザの状態に影響を与えないのが望ましく、出来れば１〜数パルスが良い。このときのレーザ光はエネルギーモニタ１ｃで測定され（ステップ２０４）、エネルギーコントローラ１ｄでレーザ光のパルスエネルギーが算出される（ステップ２０５）。このときのエネルギー値に従って放電電圧のパターンのデータが更新される（ステップ２０６）。
【００６６】
データ更新の方法としては例えば次のようなものがある。放電電圧のパターンは、通常、図９の（ｂ）のように、徐々に放電電圧値を上昇させ、一定値に達した後はそのパルスエネルギー値を保つ通常のフィードバック制御又は電圧を一定に保つ制御とするものである。
【００６７】
図９の（ａ）のように一定の放電電圧で発振したときに生じるレーザ光エネルギーのスパイク状パターンが強く現れると考えられるなら、エネルギーコントローラ１ｄに記憶される放電電圧変化のパターン（図９の（ｂ））は急峻になり、初期の放電電圧値はより小さくされるべきである。逆にスパイク状パターンが弱く現れると予測されるなら、エネルギーコントローラ１ｄに記憶される放電電圧変化のパターンは緩慢になるべきである。
【００６８】
即ち、シャッタ１ｆを閉じてこのルーチンＡで発振したときの最初の数パルスのエネルギー値が大きいときには、放電電圧変化のパターンは急峻になる。逆にさほど大きくなければ放電電圧変化のパターンは緩慢になる。
【００６９】
こうしてパターンのデータが更新されると、ルーチンＡの最初で行った発振受付の停止を解除し（ステップ２０７）、露光コントローラ２６からの発振命令があればそれに従ってシャッタ１ｆを開き（ステップ１０３）、エネルギーコントローラ１ｄに記憶され或いは更新されたパターンのデータに基づいてレーザ光を発振する（ステップ１０４）。所定パルス数だけ或いは所定の露光量だけ露光を行った後、シャッタ１ｆを閉じる（ステップ１０５）。
【００７０】
次に、本発明で特徴的な、露光制御の安定化に効果的なダミー発振の具体的な形態を説明する。
【００７１】
以上の説明では、選択的に切替可能な複数の発振モードとして２つのモードを例示した。複数の発振モードの分類としては、エネルギー自体の制御アルゴリズムによる分類と、エネルギー制御を行う際に使用するセンサによる分類とを挙げることができる。
【００７２】
前者の分類では、パルス間のエネルギーばらつきを抑制する制御アルゴリズム（例えば図８による説明を参照）と、数十パルスの積算パルスエネルギーが一定になるように制御するアルゴリズム（例えば図３による説明を参照）とが考えられる。また、各パルスエネルギーと積算パルスエネルギーの両者ができるだけ一定に制御されるようなバランス制御も考えられる。さらには、露光コントローラ２６内で制御パラメータを持ち、各パルスにおける最適な放電電圧を例えば図７に示される関係に基づいて計算した後にエキシマレーザ光源１に送る方法もある。これらの制御アルゴリズムにおける手順は、例えば、エネルギーコントローラ１ｄ内に記憶されている。
【００７３】
後者の分類では、エキシマレーザ光源１内においてレーザ共振器１ａの近傍に設けられるエネルギーモニタ１ｃを使用する方法と、エキシマレーザ光源１と露光装置本体３０（図２参照）との間のエネルギー変動をキャンセルするために露光装置３０内に設けられるインテグレータセンサ２５を使用する方法（フィードバック制御）とが考えられる。
【００７４】
このように、露光装置においては、複数の制御アルゴリズムと、制御に使用する複数のセンサとの組み合わせによって、複数の発振モードが存在することになり、これらの複数の発振モードが一つの露光装置において併用されることとなる。
【００７５】
本発明の望ましい実施形態においては、ウエハ１４の露光に際しては第１の発振モードが採用され、レチクル１１（マスク）のアライメントに際しては第２の発振モードが採用される。第１の発振モードにおいては、インテグレータセンサ２５を用いたフィードバック制御が行われ且つ積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムが採用される。また、第２の発振モードにおいては、エキシマレーザ光源１内に設けられているエネルギーモニタ１ｃを用いた制御が行われ且つパルス毎のエネルギーばらつきが抑制されるようなアルゴリズムが採用される。その理由は次の通りである。
【００７６】
ウエハ１４の露光では、露光量制御精度を一定に保つためには、エキシマレーザ光源１と露光装置本体３０との間のエネルギー変動を抑えるためにフィードバック制御が望ましい。また、ウエハ１４上の一点は数十パルスの積算パルスによって感光されることから、積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムが要求される。一方、レチクル１１のアライメントのような計測シーケンスでは、エキシマ光の光路は図２に示されるように露光用光路３２とは別に用意された計測用光路３３として与えられるので、インテグレータセンサ２５を用いたフィードバック制御は行うことができない。また、アライメントに使用されるセンサのセンサレンジ等の要求から、パルス毎のエネルギーばらつきが抑えられている方が好ましい場合が多い。
【００７７】
このように露光装置（又は光源）が選択的に切替可能な複数の発振モードを有している場合にモード切替に際して物理的な不安定な状況が生じることは前述した通りである。
【００７８】
レチクル１１のアライメントの直後に第２の発振モードから第１の発振モードに切り替えてウエハ１４の露光を行う場合を考える。ウエハ１４の露光で用いられる第１の発振モードでは、インテグレータセンサ２５を用いたフィードバック制御が行われ且つ積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムが採用されている。ウエハ１４の第１チップを露光する直前に例えば５０パルスのダミー発振が実行される。ダミー発振はウエハ１４の露光におけるのと同様に第１の制御モードで実行される。ダミー発振に際しては、可動ブラインド９Ｂ（図１参照）或いはシャッタ１ｆを閉じておくことによって、露光対象物であるウエハ１４に対するダミー発振の影響は一切ない。例示された５０パルスのダミー発振はモード切替直後の最初のバーストであり、物理的に非常に不安定な状態で発振されたものである。その後のパルスはエネルギー的に良好に制御されているので、上述のようにダミー発振を行うことによって、ウエハ１４に対する実露光において露光量制御精度を効果的に高めることができる。
【００７９】
次に、ウエハ１４の露光を終了して次のウエハを露光する前にレチクル１１の再アライメントを行う必要のあるプロセスを考える。この場合、インテグレータセンサ２５を用いた第１の発振モードからエネルギーモニタ１ｃを用いた第２の発振モードに切り替わる。切替直後のパルスを用いてアライメントを行うと、露光量制御の収束性等の影響から最初の数十パルスは所望値に対して大きくばらついたエネルギーを有することになる。レチクル１１のアライメントに使用するセンサの使用レンジは一般に極端に小さく、各パルスのエネルギーがそのレンジから外れると、そのセンサを用いたアライメントを良好に行うことができないことがある。そこで、第１の発振モードから第２の発振モードに切り替えるに際しても、第２の発振モードに応じた発振条件に従ってダミー発振を行うこととする。これにより、エネルギーばらつきが小さくなった後のパルスをアライメントに供することが可能になり、アライメントに際しての計測を良好に行うことができる。
【００８０】
これらのダミー発振の各々におけるパルス数は、レーザ固有の値と考えられ、また、長期的にはレーザチャンバの寿命等で変化することも考えられる。従って、各ダミー発振に際してのパルス数はエキシマレーザ光源１及び露光装置本体３０毎にパラメータとして入力及び変更が可能であることが望ましい。ここでは、ダミー発振に際してのパルス数について言及したが、ダミー発振する時間或いはダミー発振から本発振までの時間をパラメータとして記憶保持する記憶装置を設け、ダミー発振時に対応するパラメータに従って発振を行うようにしても良い。この場合にも、発振モードの切り替えにかかわらず安定な露光制御を行うことができる。
【００８１】
また、エキシマレーザ光源１は、自己学習によって獲得するパラメータを複数の発振モード毎に発振制御データとして備えている。自己学習の例としては図８に示されるアルゴリズムを参照されたい。そして、エネルギーコントローラ１ｄ（図２参照）は、露光装置本体３０からの発振モードの切り替えの指令を受け取るたびに、発振時に参照されるべき種々のパラメータを切り替え、切り替わったパラメータで発振が行われる。これらのパラメータは、例えば、図７に示されるような放電電圧とパルスエネルギーとの相関曲線、バースト始めの過渡現象のマッピングを含む。このように、複数の発振モードから選択されたある発振モードに対応する発振制御データを使ってレーザ光の発振を行うことによって、発振モードの切り替えにかかわらず露光制御を安定に行うことができる。
【００８２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８３】
例えば、上記の実施の形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキャニング・ステッパー）についての説明としたが、例えばレチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパターンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（ショット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）、さらにはミラープロジェクション方式やプロキシミティ方式等の露光装置、その他のあらゆる形式の露光装置にも同様に本発明を適用することが可能である。
【００８４】
また、半導体素子、液晶ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置だけでなく、レチクル、又はマスクを製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、選択的に切替可能な複数の発振モードを有する露光方法又は露光装置において安定な露光制御が可能になるという効果が生じる。また、本発明によると、そのような露光方法又は露光装置に適用可能なレーザ光源の提供が可能になるという効果もある。本発明の特定の実施形態による効果は以上説明した通りであるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の望ましい実施形態で使用されるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成図である。
【図２】  図１に示される露光装置の露光量制御系を示すブロック図である。
【図３】  一連のＮｍｉｎパルス発光毎の積算露光量を一定にするように露光量制御を行う際の説明図である。
【図４】  （ａ）はエキシマレーザ光源１の出力を一定にして露光を行う場合のウエハ上での露光量の変化の一例を示す図、（ｂ）はウエハ上での所定数のパルス発光毎の積算露光量が一定になるように定められた次のパルスエネルギーの目標値の変化の一例を示す図、（ｃ）は図４（ｂ）のようにパルスエネルギーの目標値を定めた場合のウエハ上でのパルス発光毎の露光量の変化を示す図である。
【図５】  エキシマレーザ光のパルス毎のエネルギーの大きさを示す線図である。
【図６】  バースト発振におけるエキシマレーザ光のパルス毎のエネルギーの大きさを示す図である。
【図７】  エキシマレーザの放電電圧とパルスエネルギーとの関係を説明する線図である。
【図８】  露光制御におけるアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図９】  放電電圧のパターンの設定の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ光源
１ａ…レーザ共振器
１ｃ…エネルギーモニタ
１ｄ…エネルギーコントローラ
１ｅ…高圧電源
２…ビーム整形光学系
３…エネルギー粗調器
５…フライアイレンズ
７…ビームスプリッタ
１１…レチクル
１３…投影光学系
１４…ウエハ
１５…レチクルステージ
１７…ステージコントローラ
２５…インテグレータセンサ
２６…露光コントローラ
【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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