(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間の連続パルス発振と所定時間の休止とを交互に繰り返すバースト運転モードでパルス発振するとき、各連続パルス発振の初期の所定数のパルス発振に対して学習制御を行い、この学習制御の後は毎パルス制御を行い、前記学習制御時は、発振開始からｉ番目のパルス発振の際に、前回の連続パルス発振時のｉ番目パルスの電圧指令値(Vi)を、エネルギー目標値(Ed)とこのｉ番目の電圧指令値(Vi)に対応して発振したパルスのエネルギー計測値(E) との偏差値に所定のフィードバックゲイン(G1)をかけた値によって更新して、今回のｉ番目の電圧指令値(Vi)として出力し、また前記毎パルス制御時は、発振開始からＩ番目のパルス発振の際には、同一回の連続パルス発振内での（Ｉ−１）番目のパルス発振の電圧指令値(VI-1)を、エネルギー目標値(Ed)とこの（Ｉ−１）番目の電圧指令値(VI-1)に対応して発振したパルスのエネルギー計測値(E) との偏差値に所定のフィードバックゲイン(G2)をかけた値によって更新して、Ｉ番目の電圧指令値(VI)として出力し、パルス発振させる出力制御部(10)を備え、前記電圧指令値(Vi)，(VI)に基づいて放電電圧を制御してレーザのパルスエネルギーを制御するエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
前記出力制御部(10)は、現在の、電圧指令値(Vi)と出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を計測し、この入出力特性に基づいて前記フィードバックゲイン(G1,G2) を補正し、補正したフィードバックゲイン(G1,G2) によりそれぞれ前記学習制御時の電圧指令値(Vi)及び毎パルス制御時の電圧指令値(VI-1)を更新して出力することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
前記出力制御部(10)は、各バースト発振開始前に、使用電圧範囲の少なくとも２点以上での電圧指令値(Vi)，(VI)と出力パルスのエネルギー計測値(E) とに基づいて、前記現在の入出力特性を計測し、この現在の入出力特性とレーザガスが初期状態での入出力特性とを比較して前記フィードバックゲイン(G1,G2) を補正することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
前記出力制御部(10)は、現在のバーストの１番目パルスの電圧指令値(Vi)よりバースト先頭電圧(Vb)を求め、レーザガス初期状態でのバーストの１番目パルスの電圧指令値(Vi)より初期バースト先頭電圧(Vbi) を求め、このバースト先頭電圧(Vb)と初期バースト先頭電圧(Vbi) との比に基づいて、前記フィードバックゲイン(G1,G2) を補正することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置。
【請求項４】
請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
前記出力制御部(10)は、現在のバースト発振の電圧指令値(Vi)，(VI)の内、１番目のパルスのバースト先頭電圧(Vb)とバースト後半部の電圧指令値(Ve)との偏差値、及び、レーザガスの初期状態でのバースト発振の内、１番目パルスの初期バースト先頭電圧(Vbi) とバースト後半部の電圧指令値(Vei) との偏差値の比に基づいて、フィードバックゲイン(G1,G2) を補正することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置。
【請求項５】
請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
レーザガスの圧力を検出し、圧力信号を前記出力制御部(10)に出力する圧力センサ(9) を付設し、
前記出力制御部(10)は、現在のレーザガス圧(Pp)とレーザガスの初期状態での初期レーザガス圧(Ppi) との比に基づいて、フィードバックゲイン(G1,G2) を補正することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置。
【請求項６】
所定時間の連続パルス発振と所定時間の休止とを交互に繰り返すバースト運転モードでパルス発振するとき、各連続パルス発振の初期の所定数のパルス発振に対して学習制御を行い、この学習制御の後は毎パルス制御を行い、前記学習制御時は、発振開始からｉ番目のパルス発振の際に、前回の連続パルス発振時のｉ番目パルスの電圧指令値(Vi)を、エネルギー目標値(Ed)とこのｉ番目の電圧指令値(Vi)に対応して発振したパルスのエネルギー計測値(E) との偏差値に所定のフィードバックゲイン(G1)をかけた値によって更新して、今回のｉ番目の電圧指令値(Vi)として出力し、また前記毎パルス制御時は、発振開始からＩ番目のパルス発振の際には、同一回の連続パルス発振内での（Ｉ−１）番目のパルス発振の電圧指令値(VI-1)を、エネルギー目標値(Ed)とこの（Ｉ−１）番目の電圧指令値(VI-1)に対応して発振したパルスのエネルギー計測値(E) との偏差値に所定のフィードバックゲイン(G2)をかけた値によって更新して、Ｉ番目の電圧指令値(VI)として出力し、前記電圧指令値(Vi)，(VI)に基づいて放電電圧を制御してレーザのパルスエネルギーを制御するエキシマレーザ装置のエネルギー制御方法において、
現在の、電圧指令値(Vi)と出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を計測し、この入出力特性に基づいて前記フィードバックゲイン(G1,G2) を補正し、補正したフィードバックゲイン(G1,G2) によりそれぞれ前記電圧指令値(Vi)及び電圧指令値(VI-1)を更新することを特徴とするエキシマレーザ装置のエネルギー制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に逐次移動型縮小投影露光装置（以下、ステッパと呼ぶ）の光源として用いられ、放電励起によりレーザ発振させるエキシマレーザ装置の出力エネルギーを一定に制御するエネルギー制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体のウェハ等を露光するステッパは、その露光量を一定に制御することが非常に重要である。この露光用の光源としては、最近の半導体回路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。ところが、エキシマレーザ装置は、いわゆるパルス放電励起ガスレーザであるために、その発振するレーザ光の１パルス毎のパルスエネルギーに様々な要因によるばらつきが生じ、この結果露光量が安定しないという問題がある。したがって、従来から、ステッパ等に用いられるエキシマレーザ装置では、このばらつきを小さくして露光量を一定値に安定化させるために、複数回のパルス発振を連続して行う、いわゆる複数パルス露光による露光量制御を行うものがある。この複数パルス露光量制御によって、全体としての露光量ばらつきを所定値以下にでき、所望の露光量精度を得るようになっている。
【０００３】
また、ステッパでは、露光と、ウェ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、上記のエキシマレーザ装置はいわゆるバーストモードで運転されている。このバーストモードとは、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させた後、所定時間パルス発振を休止させる運転を繰り返し行うことを言う。ところが、このバーストモードでの運転時の特徴として、図９に示すように、所定時間休止した後の各連続パルス発振（以後、バースト発振と呼ぶ）の初期に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、レーザガスの密度擾乱や、放電電極の表面の局所的な温度上昇等によって、徐々に各パルス発振が不安定となり、同図のＡ部で示すように出力パルスエネルギーが低下してゆく、いわゆるスパイキング現象が見られる。
【０００４】
また、各バースト発振において、発振開始時のスパイキング現象が発生するスパイク領域の後には、発振が安定化して来るプラトー領域及び定常領域（図９参照）が続いている。スパイク領域では休止時間ｔｓの長さの影響を受けやすく、同じ充電電圧でも他の領域に比べて大きなパルスエネルギーが出力される。ところが、プラトー領域や定常領域では、休止時間ｔｓの影響よりも、同じバースト発振内の直前までのパルス発振の影響（例えば、電極温度の上昇や、レーザガスの乱れ等）を強く受けていると考えられる。したがって、スパイク領域及びそれ以降の領域のそれぞれの発振特性に合わせて、スパイキング現象を抑制すると共に、全領域でパルスエネルギーを精度良く一定値制御しなければならないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、同出願人は、特開平９−２４８６８２号公報によって以下のようなエキシマレーザ装置を提案している。図１０は、同公報に開示されたエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置をシンボリックに表わした機能ブロック図を示している。同図において、学習制御部１１は、出力パルスエネルギーの大きさがレーザ電源の充電電圧の大きさに比例するという性質を利用してスパイキング現象を抑制制御するものであり、例えば図１１に示すように各バースト発振時の最初のパルスの充電電圧を小さくし、この後次第に各パルスの充電電圧を大きくして行くように制御している。このために、学習制御部１１は、各バースト発振のスパイク領域における各パルス発振時のレーザ電源への電圧指令値Ｖｉを発振休止時間、同じバースト発振内でのパルスの順番ｉ、及び出力されたパルスエネルギーの計測値（モニタ値）に対応させて電圧テーブルとして記憶している。そして、スパイク領域で各バーストのｉ番目のパルス発振を行う際には、学習制御部１１は前記記憶した過去の電圧テーブルデータのうち、発振休止時間、及びバースト発振内のパルス順番ｉが等しく、かつ、今回のバースト発振のエネルギー目標値に近い前記出力パルスエネルギーの計測値とその時のパルスの電圧指令値Ｖｉを少なくとも１組読み出し、この読み出した値に基づいてｉ番目の電圧指令値Ｖｉを演算し、この演算した電圧指令値Ｖｉによりパルス発振を行う。（以後、このような制御を学習制御と呼ぶ）
【０００６】
また、毎パルス制御部１２は、スパイク領域以降で各パルス発振の際の電圧指令値Ｖｉを、出力されたパルスエネルギーの計測値に対応させて記憶するようにしており、ｉ番目のパルス発振の際には同一バースト内で直前に、つまり（ｉ−１）番目に出力されたパルスのパルスエネルギー計測値及びその時の電圧指令値Ｖi-1 に基づいてｉ番目の電圧指令値Ｖｉを演算し、この演算した電圧指令値Ｖｉによってパルス発振（以後、これを毎パルス制御と呼ぶ）を行うようにしている。
【０００７】
この従来技術によると、電圧指令値Ｖｉは、この電圧指令値Ｖｉにより出力されたパルスレーザ光のエネルギー計測値Ｅｉに基づいて、以下のようにフィードバック制御されている。例えばエネルギー目標値Ｅｄを一定としたエネルギー一定値制御を行っている場合、学習制御部１１では、数１により、今回（Ｎ回目）のバースト発振におけるｉ番目パルスの電圧指令値ＶN,ｉに対して、次回（Ｎ＋１回目）のバースト発振におけるｉ番目パルスの電圧指令値ＶN+1,ｉが演算されて電圧テーブルに記憶される。
【数１】
ＶN+1,ｉ＝ＶN,ｉ＋Ｇ1 ×（Ｅｄ−Ｅｉ）
すなわち、エネルギー目標値Ｅｄとエネルギー計測値Ｅｉとの偏差に所定のフィードバックゲインＧ1 がかかった値を今回のバースト発振における電圧指令値ＶN,ｉに加算して、次回のバースト発振における電圧指令値ＶN+1,ｉが演算される。
【０００８】
また、同様にして、毎パルス制御部１２では、数２により、ｉ番目パルスの電圧指令値ＶN,ｉに対して、次（ｉ＋１番目）パルスの電圧指令値ＶN,i+1 が演算される。
【数２】
ＶN,i+1 ＝ＶN,ｉ＋Ｇ2 ×（Ｅｄ−Ｅｉ）
すなわち、エネルギー目標値Ｅｄとエネルギー計測値Ｅｉとの偏差に所定のフィードバックゲインＧ2 がかかった値をｉ番目パルスの電圧指令値ＶN,ｉに加算して、( ｉ＋１) 番目パルスの電圧指令値ＶN,i+1 が演算される。
なお、通常、前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 はレーザ発振の入出力特性、すなわち電圧指令値Ｖｉと出力パルスエネルギー値との関係に基づいて設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エキシマレーザ装置は、レーザ発振を繰り返している内に、前記レーザ発振の入出力特性が変化する傾向があり、例えば、レーザガス交換の前後で、あるいは、レーザガス、レーザチャンバ、及びその他のレーザ構成部品が新しい時と所定時間経過した時や寿命に近い時とで前記入出力特性が異なっている。図１２及び図１３は、それぞれ、レーザガス交換後初期の、及びレーザガス寿命後半での入出力特性の例を表わしている。そして、従来は、このように入出力特性が変化しても電圧指令値Ｖｉが一定になるようにレーザガス圧の調整を行っており、これにより、一定のパルスエネルギーの出力を得るためにレーザ電源に投入する充電電圧はほとんど一定となる。ここで、このほぼ一定となる充電電圧を動作電圧と呼ぶ。このとき、図１２及び図１３に示した入出力特性において、動作電圧Ｖa よりも低い電圧部分では入出力特性のカーブの傾斜が急峻になり、また電圧が高くなるとこのカーブが平坦になることが従来から判明している。そして、動作電圧Ｖa よりも低い電圧部分の入出力特性の傾斜は、レーザガスの寿命が近くなるにつれて徐々に大きくなって来る。
【００１０】
一方、前述のように、スパイク領域では充電電圧に対してパルスエネルギーが高めに出力されるので、上記特開平９−２４８６８２号公報により開示されたエネルギー制御装置では、図１１に示したように、学習制御時には１番目のパルスの電圧指令値Ｖｉを前記動作電圧Ｖa よりも低く設定し、２番目のパルスからは次第に大きくしており、また、この学習制御時の最終に出力された電圧指令値Ｖｉが毎パルス制御時の最初の電圧指令値Ｖｉとして使用されている。よって、学習制御時及び毎パルス制御時は入出力特性のカーブの傾斜が急峻な領域で発振が行われている。したがって、前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 はレーザガスを交換した初期状態での入出力特性の前記比較的小さな傾斜に基づいて小さい値に設定されている。このとき、学習制御時及び毎パルス制御時の電圧指令値Ｖｉは、それぞれ前記数１及び数２により示したように、そのときのエネルギー偏差値にそれぞれフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 をかけた値に基づいて補正されている。
【００１１】
しかしながら、フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 が初期状態での小さい値のままパルスエネルギーを制御すると、レーザガスの寿命が近くなるに伴って徐々に、例えば図１４に示すように、各バースト先頭領域でのパルスエネルギー偏差が収束するのが遅くなるようになる。この結果、パルスエネルギーのばらつきが大きくなって、ステッパでのトータル露光量を一定に維持することができないという問題が発生する。また、レーザガスの劣化が進みパルスエネルギー偏差量が大きくなった状態でフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を再調整すると、ガスを交換してレーザガスが新しくなったときに出力パルスエネルギーがハンチングを起こしてエネルギー目標値Ｅｄに収束しないという問題も生じる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、レーザ発振時間の経過に伴うレーザ発振の入出力特性の変化に影響されずに各パルスエネルギーの偏差量を小さくできるエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定時間の連続パルス発振と所定時間の休止とを交互に繰り返すバースト運転モードでパルス発振するとき、各連続パルス発振の初期の所定数のパルス発振に対して学習制御を行い、この学習制御の後は毎パルス制御を行い、前記学習制御時は、発振開始からｉ番目のパルス発振の際に、前回の連続パルス発振時のｉ番目パルスの電圧指令値Ｖｉを、エネルギー目標値Ｅｄとこのｉ番目の電圧指令値Ｖｉに対応して発振したパルスのエネルギー計測値Ｅとの偏差値に所定のフィードバックゲインＧ1 をかけた値によって更新して、今回のｉ番目の電圧指令値Ｖｉとして出力し、また前記毎パルス制御時は、発振開始からＩ番目のパルス発振の際には、同一回の連続パルス発振内での（Ｉ−１）番目のパルス発振の電圧指令値ＶＩ-1を、エネルギー目標値Ｅｄとこの（Ｉ−１）番目の電圧指令値ＶＩ-1に対応して発振したパルスのエネルギー計測値Ｅとの偏差値に所定のフィードバックゲインＧ2 をかけた値によって更新して、Ｉ番目の電圧指令値ＶＩとして出力し、パルス発振させる出力制御部１０を備え、前記電圧指令値Ｖｉ，ＶＩに基づいて放電電圧を制御してレーザのパルスエネルギーを制御するエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、
前記出力制御部１０は、現在の、電圧指令値Ｖｉと出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を計測し、この入出力特性に基づいて前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正し、補正したフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によりそれぞれ前記学習制御時の電圧指令値Ｖｉ及び毎パルス制御時の電圧指令値ＶＩ-1を更新して出力するようにしている。
【００１４】
請求項１に記載の発明によると、出力制御部は、電圧指令値と出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を随時計測し、現在の入出力特性に基づいて、学習制御時及び毎パルス制御時に電圧指令値と出力パルスエネルギーとの偏差値により電圧指令値を更新するためのフィードバックゲインを補正する。これにより、フィードバックゲインは常時入出力特性に適合したものとなる。したがって、レーザ発振時間の経過に伴って入出力特性が変化しても、フィードバックゲインがこの変化に対応して補正されるので、フィードバックゲインにより更新された電圧指令値が、エネルギー目標値に達する電圧指令値に短時間で収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、前記出力制御部１０は、各バースト発振開始前に、使用電圧範囲の少なくとも２点以上での電圧指令値Ｖｉ，ＶＩと出力パルスのエネルギー計測値Ｅとに基づいて、前記現在の入出力特性を計測し、この現在の入出力特性とレーザガスが初期状態での入出力特性とを比較して前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正している。
【００１６】
請求項２に記載の発明によると、バースト発振開始前に例えば調整発振を行って、使用する電圧範囲内で電圧指令値に対する出力パルスエネルギーを計測し、この計測した結果に基づいて前記現在の入出力特性を算出する。この入出力特性は、例えば上記使用電圧範囲の入出力特性カーブを直線近似したときのこの直線の傾斜、すなわち電圧指令値と出力パルスエネルギーとの比例係数により表わされる。計測した現在の入出力特性（カーブの傾斜）とレーザガス初期状態での入出力特性とを比較し、初期状態に対する入出力特性の変化比率（傾斜の変化度合など）に応じて、出力パルスエネルギーの偏差値に基づいて電圧指令値を更新するための前記フィードバックゲインを補正する。したがって、レーザ発振時間の経過に伴って、例えば使用電圧範囲の前記カーブが立ち上がってくる、つまり前記電圧指令値と出力パルスエネルギーとの比例係数が大きくなるなどのように、入出力特性が変化するが、このような変化があっても、この変化に適合して前記フィードバックゲインが補正されるので、学習制御及び毎パルス制御時に電圧指令値がエネルギー目標値に適した電圧指令値に速く収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、前記出力制御部１０は、現在のバーストの１番目パルスの電圧指令値Ｖｉよりバースト先頭電圧Ｖb を求め、レーザガス初期状態でのバーストの１番目パルスの電圧指令値Ｖｉより初期バースト先頭電圧Ｖbiを求め、このバースト先頭電圧Ｖb と初期バースト先頭電圧Ｖbiとの比に基づいて、前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正している。
【００１８】
請求項３に記載の発明によると、各バーストの１番目パルスの電圧指令値（これをバースト先頭電圧と呼び）は、エネルギー一定値制御を行っている時、学習制御により学習されているのでレーザ発振時間の経過に伴う入出力特性の変化の情報を含んでおり、よって、現在のバーストのバースト先頭電圧Ｖb と、レーザガス初期状態でのバーストの初期バースト先頭電圧Ｖbiとの比により等価的に入出力特性の変化状態が表わされる。したがって、この比に基づいてフィードバックゲインを補正することにより、入出力特性の変化に適合したフィードバックゲインが求められ、学習制御及び毎パルス制御時に電圧指令値がエネルギー目標値に適した電圧指令値に速く収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、前記出力制御部１０は、現在のバースト発振の電圧指令値Ｖｉ，ＶＩの内、１番目のパルスのバースト先頭電圧Ｖb とバースト後半部の電圧指令値Ｖｅとの偏差値、及び、レーザガスの初期状態でのバースト発振の内、１番目パルスの初期バースト先頭電圧Ｖbiとバースト後半部の電圧指令値Ｖeiとの偏差値の比に基づいて、フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正している。
【００２０】
請求項４に記載の発明によると、エネルギー一定値制御を行っている時、各バーストのバースト先頭電圧は学習制御により学習されており、またバースト後半部の電圧指令値は毎パルス制御によりエネルギー計測値がフィードバックされて更新されているので、各バーストのバースト先頭電圧とバースト後半部の電圧指令値との偏差値は、レーザ発振時間の経過に伴う入出力特性の変化の情報を含んでいる。よって、現在のバーストのバースト先頭電圧Ｖb とバースト後半部の電圧指令値との偏差値、及び、レーザガス初期状態での初期バースト先頭電圧Ｖbiとバースト後半部の電圧指令値Ｖeiとの偏差値の比により等価的に入出力特性の変化状態が表わされる。したがって、この比に基づいてフィードバックゲインを補正することにより、入出力特性の変化に適合したフィードバックゲインが求められ、学習制御及び毎パルス制御時に電圧指令値がエネルギー目標値に適した電圧指令値に速く収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載のエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置において、レーザガスの圧力を検出し、圧力信号を前記出力制御部１０に出力する圧力センサ９を付設し、前記出力制御部１０は、現在のレーザガス圧Ｐｐとレーザガスの初期状態での初期レーザガス圧Ｐpiとの比に基づいて、フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正するようにしている。
【００２２】
請求項５に記載の発明によると、通常エキシマレーザ装置では、エネルギー一定値制御を行っている時、動作電圧が所定の使用電源範囲以内に入るようにするために、レーザガス圧を制御（一般的には加圧制御）しているので、このレーザガス圧はレーザ発振時間の経過に伴う入出力特性の変化の情報を含んでいる。このことから、現在のレーザガス圧Ｐｐと、レーザガス初期状態での初期レーザガス圧Ｐpiとの比により等価的に入出力特性の変化状態が表わされる。したがって、この比に基づいてフィードバックゲインを補正することにより、入出力特性の変化に適合したフィードバックゲインが求められ、学習制御及び毎パルス制御時に電圧指令値がエネルギー目標値に適した電圧指令値に速く収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、所定時間の連続パルス発振と所定時間の休止とを交互に繰り返すバースト運転モードでパルス発振するとき、各連続パルス発振の初期の所定数のパルス発振に対して学習制御を行い、この学習制御の後は毎パルス制御を行い、前記学習制御時は、発振開始からｉ番目のパルス発振の際に、前回の連続パルス発振時のｉ番目パルスの電圧指令値Ｖｉを、エネルギー目標値Ｅｄとこのｉ番目の電圧指令値Ｖｉに対応して発振したパルスのエネルギー計測値Ｅとの偏差値に所定のフィードバックゲインＧ1 をかけた値によって更新して、今回のｉ番目の電圧指令値Ｖｉとして出力し、また前記毎パルス制御時は、発振開始からＩ番目のパルス発振の際には、同一回の連続パルス発振内での（Ｉ−１）番目のパルス発振の電圧指令値ＶＩ-1を、エネルギー目標値Ｅｄとこの（Ｉ−１）番目の電圧指令値ＶＩ-1に対応して発振したパルスのエネルギー計測値Ｅとの偏差値に所定のフィードバックゲインＧ2 をかけた値によって更新して、Ｉ番目の電圧指令値ＶＩとして出力し、前記電圧指令値Ｖｉ，ＶＩに基づいて放電電圧を制御してレーザのパルスエネルギーを制御するエキシマレーザ装置のエネルギー制御方法において、現在の、電圧指令値Ｖｉと出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を計測し、この入出力特性に基づいて前記フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正し、補正したフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によりそれぞれ前記電圧指令値Ｖｉ及び電圧指令値ＶＩ-1を更新する方法としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明によると、電圧指令値と出力パルスエネルギーとの関係を表わす入出力特性を随時計測し、現在の入出力特性に基づいて、学習制御時及び毎パルス制御時にエネルギー計測値により電圧指令値を更新するためのフィードバックゲインを補正するので、このフィードバックゲインは常時入出力特性に適合したものとなる。したがって、レーザ発振時間の経過に伴って入出力特性が変化しても、フィードバックゲインがこの変化に対応して補正されるので、フィードバックゲインにより更新された電圧指令値が、エネルギー目標値に達する電圧指令値に短時間で収束する。この結果、エネルギー偏差が短時間で収束すると共に、偏差量が小さくなるので、エネルギーが精度良く一定値制御される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１は、本発明に係わるエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置が用いられるステッパの構成例を示したブロック構成図である。同図において、エキシマレーザ装置１のレーザチャンバ２の内部には、レーザガスが封入されている。また、レーザチャンバ２の内部に配設された図示しない電極に、レーザ電源８から所定の放電電圧が印加され、この電極間で放電が行われる。この放電で励起された前記レーザガスによりレーザ発振が行われ、発振したレーザ光はグレーティング、プリズムなどといった狭帯域化素子６とフロントミラー７とを有する光共振器により共振し、フロントミラー７からレーザ光４として出射される。このレーザ光４はビームスプリッタ３を透過してステッパ３０に導かれると共に、レーザ光４の一部はビームスプリッタ３でサンプリングされて出力モニタ部のエネルギーセンサ５に入射され、エネルギーセンサ５によりレーザ光４の１パルス当たりのエネルギー、つまりパルスエネルギーが計測される。このエネルギー計測値Ｅは、出力制御部１０にフィードバックされている。また、レーザチャンバ２にはレーザガス圧を検出する圧力センサ９が配設されており、この圧力センサ９の圧力信号は出力制御部１０に出力されている。
【００２６】
また、ステッパ３０は露光制御装置３１を備えており、露光制御装置３１は取り込んだ前記レーザ光４を露光対象のウェハに照射したり、このウェハが搭載されたステージを逐次所定距離ずつ移動させるのを制御している。そして、この露光制御装置３１は、所望の露光量を得るために、前記出力制御部１０に、発振パルスの１パルス当たりのエネルギー目標値Ｅｄを出力し、また、各バースト発振内のトータル発振パルス数ｉｍを出力している。また、入出力特性を計測するタイミングを指令する調整発振条件ＯＫ信号又は計測条件ＯＫ信号を出力している。
【００２７】
出力制御部１０は、出力するパルスエネルギーが前記入力したエネルギー目標値Ｅｄに等しくなるように、後述する所定の制御アルゴリズムにより、エネルギー目標値Ｅｄと前記エネルギー計測値Ｅとの偏差値に基づいて各パルス毎に電圧指令値Ｖｉを演算し、レーザ電源部８にこの演算した電圧指令値Ｖｉを出力する。これにより、所定の放電電圧で放電されてレーザ光４が発振される。このとき、出力パルス数が前記トータル発振パルス数ｉｍに達するまでパルス発振する。なお、出力制御部１０は、例えばマイクロコンピュータなどのコンピュータ装置を主体にして構成することができる。
【００２８】
図２は、本発明に係わる前記出力制御部１０の内部の基本的な制御機能構成をイメージ的に表わす制御ブロック図を示している。
同図において、ゲイン補正演算部２０は、エキシマレーザ装置の稼動中にレーザ電源部８への電圧指令値Ｖｉ及びこれに対するエネルギー計測値Ｅｉ、あるいは現在のレーザガス圧を常時監視し、これらの監視データに基づいて現在のレーザ発振の入出力特性を随時演算して求めている。そして、現在のレーザ発振の入出力特性に基づいて、学習制御部１１及び毎パルス制御部１２の各フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正する演算を行い、補正したフィードバックゲインＧ1 , Ｇ2 を学習制御部１１及び毎パルス制御部１２に出力している。
【００２９】
学習制御部１１は、各バースト発振時の初期のスパイク領域（図９参照）において、学習制御によってスパイクキラー制御を行うものである。すなわち、予め、所定のエネルギー目標値Ｅｄに対応して、各バーストの発振開始からのパルス順番ｉに従って電圧指令値Ｖｉを電圧テーブルとして記憶しておく。初回目のバースト発振のときには、先頭パルスからｉ番目のパルス発振の際に、この記憶している初期の電圧テーブルのｉ番目の電圧指令値Ｖｉ（このときは、ＶN,ｉでＮ＝０のとき）を読み出してレーザ電源部８に出力する。この後、前記数１により、前記エネルギー目標値Ｅｄとレーザ発振時に計測されたエネルギー計測値Ｅｉとの偏差値、及びゲイン補正演算部２０により補正されたフィードバックゲインＧ1 に基づいて、前記読み出した電圧指令値Ｖｉを更新し（これを学習と言う）、この更新した電圧指令値Ｖｉを電圧テーブルのｉ番目の電圧指令値Ｖｉ（ＶN,ｉでＮ＝１とする）として記憶する。そして、以後、この更新された電圧テーブルは、次回（Ｎ＋１回目）のバースト発振の際に使用し、ｉ番目のパルス発振の時に対応する電圧指令値Ｖｉ（ＶN,ｉ）を読み出してレーザ電源部８に出力する。なお、所定のｉ0 番目の発振を終了したら、最終の電圧指令値Ｖi0を毎パルス制御部１２に送信する。
【００３０】
毎パルス制御部１２は、前記スパイク領域以降の各パルス発振の際に、各パルスエネルギーのばらつきを小さくする制御を行うものである。すなわち、毎パルス制御部１２は、各バースト発振（Ｎ回目とする）の先頭からｉ番目のパルス発振の際に、同一のバースト発振内における直前の、つまり（ｉ−１）番目のパルス発振時の電圧指令値Ｖｉ-1（前記ＶN,ｉ-1に相当）、及び、前記入力したエネルギー目標値Ｅｄとこれに対するエネルギー計測値Ｅｉ-1との偏差値を参照して、今回の電圧指令値Ｖｉ（前記ＶN,ｉに相当）としてレーザ電源部８に出力している。この後、毎パルス制御部１２は、前記数２により、このとき発振したパルスのエネルギー目標値Ｅｄとエネルギー計測値Ｅｉとの偏差値、及びゲイン補正演算部２０により補正されたフィードバックゲインＧ2 に基づいて、前記ｉ番目の電圧指令値Ｖｉ（ＶN,ｉ）を更新し、この更新した電圧指令値Ｖｉを記憶する。前述のごとく、この記憶したｉ番目の電圧指令値Ｖｉが、同一バースト発振の（ｉ＋１）番目の電圧指令値Ｖｉ+1（前記ＶN,ｉ+1に相当）としてパルス発振時に出力される。なお、学習制御から毎パルス制御に切り換わった時は、前記学習制御部１１から入力した電圧指令値Ｖi0を毎パルス制御時の初期値としている。
【００３１】
セレクタ１３は、現在の制御処理がスパイク領域に対するものか、あるいはこれ以降の領域かを判断し、スパイク領域での制御時には学習制御部１１から出力された電圧指令値Ｖｉを選択して出力し、この領域以降の制御時には毎パルス制御部１２から出力された電圧指令値Ｖｉを選択して出力する。
【００３２】
本発明においては、レーザの入出力特性を直接的に又は間接的に計測し、この計測した入出力特性に基づいて、これまで一定値とされていたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を調整している。こうすることによって、前記入出力特性が変化しても、バースト発振の先頭領域でのエネルギー目標値Ｅｄへの追従遅れを防止することができる。以下に、入出力特性を計測してフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正するための各実施形態を説明する。
【００３３】
まず、図３及び図４に基づいて、第１実施形態を説明する。いま、現在の入出力特性が図３により表わされるものとし、同図において横軸は電圧指令値Ｖｉを表わし、縦軸はこの電圧指令値Ｖｉによるパルスエネルギーを表わしている。本発明は、入出力特性の内、通常最もよく使用する電圧範囲の入出力特性に基づいて、フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を調整するようにしている。本実施形態では、この入出力特性を、図３における電圧指令値Ｖｉが小さい範囲の、カーブの傾斜が急峻な部分の傾斜角度によって表わすようにしており、この傾斜角度は直線近似されたカーブに基づいて数式「Ｋ＝dE／dV」により求められる。
【００３４】
通常、長期間休止後、あるいはレーザガス交換後のレーザ立ち上げ時には、レーザ状態を安定化させるために調整発振を行う。出力制御部１０は、この調整発振の際、使用する所定の電圧範囲の少なくとも２点以上における出力パルスエネルギーを電圧一定モード、すなわち、そのままの入出力特性に従って計測する。いま、図３に示したように、２点の電圧指令値Ｖt0，Ｖt1に対応して、それぞれエネルギー計測値Ｅt0，Ｅt1が計測されたものとする。なお、使用電圧範囲の３点以上で測定したカーブを直線近似し、求めた直線上に２点の電圧指令値Ｖt0，Ｖt1とこれに対応するエネルギー計測値Ｅt0，Ｅt1とを選択してもよい。前記ゲイン補正演算部２０は、この電圧指令値Ｖt0，Ｖt1及びエネルギー計測値Ｅt0，Ｅt1に基づいて、次の数３，４により新しいフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算している。
【数３】
Ｇ1 ＝Ｇ1a×（Ｋ／Ｋa ）
【数４】
Ｇ2 ＝Ｇ2a×（Ｋ／Ｋa ）
ここで、Ｇ1a，Ｇ2aは、それぞれ、レーザガス交換直後の初期状態での学習制御部１１及び毎パルス制御部１２のフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 の初期値を表わしており、通常は所定の一定値に設定されるか、あるいは初期状態での調整発振時に計測した入出力特性により求められる。また、Ｋ，Ｋa は、それぞれ、上記の各計測値に基づいて数５により演算された入出力特性、及びレーザガス交換直後の初期状態で計測した入出力特性を表わしている。
【数５】
Ｋ＝（Ｅt1−Ｅt0）／（Ｖt1−Ｖt0）
【００３５】
つぎに、以上の構成による出力制御部１０のフィードバックゲインＧ1 , Ｇ2 の演算処理方法を、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ１で、露光制御装置３１からの発振トリガ信号ＴＲにより、出力制御部１０はバーストの最終パルスのレーザ発振を行う。すなわち、最終のｉｍ番目のパルス発振の際、毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖimによりレーザ電源部８が充電されており、充電完了後に前記発振トリガ信号ＴＲを受信したとき、出力制御部１０はレーザ電源部８に発振指令を出力してレーザ光４を発振させる。つぎに、Ｓ２で、露光制御装置３１から調整発振条件ＯＫ信号が入力されているか否かをチェックし、調整発振条件ＯＫ信号が入力されていないときには、Ｓ６に処理を移行して次バーストの１番目のパルス発振のための準備を行う。すなわち、学習制御部１１が求めた１番目の電圧指令値Ｖ１をレーザ電源部８に出力して充電し、次バースト発振のための準備を行い、本フローを終了する。
【００３６】
前記Ｓ２において、調整発振条件ＯＫ信号が入力されているときには、Ｓ３で調整発振を行って入出力特性を計測する。すなわち、具体的には、動作電圧近傍の所定の電圧指令値Ｖt0，Ｖt1に基づいてレーザ電源部８を充電してそれぞれレーザ発振させ、それぞれに対応するエネルギー計測値Ｅt0，Ｅt1を入力する。つぎにＳ４で、前記数５により現在の入出力特性Ｋを演算し、そしてＳ５で、前記数３，４によりこの現在の入出力特性Ｋに対応するフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算してゲイン調整を行う。この後、次バーストのパルス発振の際には、この調整されたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって電圧指令値Ｖｉが演算される。つぎに、前記Ｓ６へ処理を移行して同様に次バーストのパルス発振のための準備を行う。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によると、レーザ発振の経過に伴って入出力特性が変化しても、常時この入出力特性を計測し、この計測した入出力特性と初期状態での入出力特性とを比較することによって、初期状態に対する入出力特性の変化比率が求められる。この変化比率は、例えば使用電圧範囲の入出力特性カーブの傾斜の変化度合を表わしており、この変化度合に応じて前記フィードバックゲインを補正しているので、常に入出力特性に適合したフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 が求められる。この結果、新しいフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって電圧指令値Ｖｉが更新されるので、エネルギー目標値Ｅｄを達成できる最適な電圧指令値Ｖｄに各電圧指令値Ｖｉが短時間で収束する。したがって、出力パルスエネルギーがエネルギー目標値Ｅｄに短時間で収束すると共に、出力パルスエネルギーの偏差値が小さくなる。
【００３８】
つぎに、図５，６に基づいて、第２実施形態を説明する。本実施形態は、間接的に入出力特性を計測する一例を示している。
図５は、バースト発振での電圧指令特性を示しており、横軸にパルス順番ｉを、縦軸に電圧指令値Ｖｉを表わしている。同図には２つの電圧指令特性が示されており、Ｃ１はレーザガス交換直後の初期状態での電圧指令特性を、Ｃ２は所定回数バースト発振を繰り返した後の電圧指令特性を示している。同図において、電圧指令特性Ｃ１，Ｃ２の先頭パルス（１番目のパルス）発振時の電圧指令値Ｖｉをそれぞれ初期バースト先頭電圧Ｖbi，バースト先頭電圧Ｖb とする。
【００３９】
前述のように、学習制御時にはエネルギー目標値Ｅｄとエネルギー計測値Ｅとの偏差値に基づいて電圧指令値Ｖｉが学習されているので、各バーストの先頭パルス発振時の電圧指令値Ｖｉ（前記バースト先頭電圧Ｖb に相当）には現在のレーザ発振の入出力特性に関する情報が含まれていると考えられる。すなわち、レーザガスの劣化に伴ってレーザ発振に係わる前記入出力特性は立ってくる傾向、つまり前記図３における電圧指令値Ｖｉが低い領域で傾斜が急になる傾向があり、入出力特性が立ってくると前記バースト先頭電圧Ｖb は上昇する傾向がある。したがって、バースト先頭電圧Ｖb の上昇度合には、現在の入出力特性の変化状態に関する情報が含まれている。このことから、前記初期バースト先頭電圧Ｖbiと現在のバースト先頭電圧Ｖb とに基づいて、つぎの数６，７によりフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算する。
【数６】
Ｇ1 ＝Ｇ1a×Ｋｂ×（Ｖb ／Ｖbi）
【数７】
Ｇ2 ＝Ｇ2a×Ｋｂ×（Ｖb ／Ｖbi）
ここで、Ｇ1a，Ｇ2aは、前述した、レーザガス交換直後の初期状態での学習制御部１１及び毎パルス制御部１２のフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 の初期値を表わしており、Ｋｂは初期バースト先頭電圧をフィードバックゲインに変換する係数を表わしている。なお、この係数Ｋｂは、実験結果に基づいて経験値として設定される。
【００４０】
図６に本実施形態における出力制御部１０の演算処理フローチャート例を示しており、つぎに同図に基づいて説明する。なお、ここでは、前記図４のステップと同じ処理を行うステップに同一のステップ番号Ｓを付けている。
Ｓ１１で、露光制御装置３１からの発振トリガ信号ＴＲにより、出力制御部１０はレーザ発振を行う。すなわち、ｉ番目のパルス発振の際、学習制御部１１あるいは毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖｉによりレーザ電源部８が充電されており、充電完了後に前記発振トリガ信号ＴＲを受信したとき、出力制御部１０はレーザ電源部８に発振指令を出力してレーザ光４を発振させる。つぎに、Ｓ１２で、露光制御装置３１から計測条件ＯＫ信号が入力されているか否かをチェックし、計測条件ＯＫ信号が入力されていないときには、Ｓ１６に処理を移行して次の（ｉ＋１）番目のパルス発振のための準備を行う。すなわち、学習制御部１１又は毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖｉ+1をレーザ電源部８に出力して充電する。この後、Ｓ１１に戻って以上の処理を繰り返す。
【００４１】
前記Ｓ１２において、計測条件ＯＫ信号が入力されているときには、Ｓ１３で現在のバースト先頭電圧Ｖb を計測する。すなわち、今回のバースト発振の先頭パルス発振後に更新された電圧指令値Ｖ1 を学習制御部１１の電圧テーブルから読み出し、この電圧指令値Ｖ1 をバースト先頭電圧Ｖb とする。つぎに、Ｓ１４でこのバースト先頭電圧Ｖb と初期バースト先頭電圧Ｖbiとの比率に基づいて、数式「Ｋ＝Ｖb ／Ｖbi」により入出力特性Ｋを等価的に求める。そして、Ｓ１５において、前記数６，７により現在の入出力特性Ｋに対応するフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算してゲイン調整を行う。この後、次の（ｉ＋１）番目のパルス発振の際には、この調整されたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって電圧指令値Ｖｉが演算される。つぎに、前記Ｓ１６へ処理を移行して同様に次の（ｉ＋１）番目のパルス発振のための準備を行う。
【００４２】
次に、第３実施形態について説明する。
前記図５において、各バースト後半部では電圧指令値Ｖｉがほぼ一定値となって安定している。そして、本発明者らは、このバースト後半部の安定した電圧指令値Ｖｅとバースト先頭電圧Ｖb との偏差の大きさが、レーザガスの劣化度合に反比例する、すなわち、レーザ発振の経過に伴ってこの偏差値が小さくなるという傾向を確認している。この傾向により、この偏差値はレーザ発振の入出力特性の変化状態を表わしていると考えられる。このことから、本実施形態では、ゲイン補正演算部２０は次の数８，９により、現在のバースト先頭電圧Ｖb とバースト後半部の電圧指令値Ｖｅとの偏差値、及び、初期バースト先頭電圧Ｖbiと初期バースト後半部の電圧指令値Ｖeiとの偏差値の比に基づいて、フィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正するようにしている。
【数８】
Ｇ1 ＝Ｇ1a×Ｋｂ×（Ｖei−Ｖbi）／（Ｖｅ−Ｖb ）
【数９】
Ｇ2 ＝Ｇ2a×Ｋｂ×（Ｖei−Ｖbi）／（Ｖｅ−Ｖb ）
ここで、フィードバックゲインＧ1a，Ｇ2a、及び係数Ｋｂは、前実施形態と同様である。
【００４３】
図７は、本実施形態における出力制御部１０の演算処理フローチャート例を示しており、同フローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２１で、露光制御装置３１からの発振トリガ信号ＴＲにより、出力制御部１０はバーストの最終パルスのレーザ発振を行う。すなわち、最終のｉｍ番目のパルス発振の際、毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖimによりレーザ電源部８が充電されており、充電完了後に前記発振トリガ信号ＴＲを受信したとき、出力制御部１０はレーザ電源部８に発振指令を出力してレーザ光４を発振させる。つぎに、Ｓ２２で、露光制御装置３１から計測条件ＯＫ信号が入力されているか否かをチェックし、計測条件ＯＫ信号が入力されていないときには、Ｓ２６に処理を移行して次バーストの１番目のパルス発振のための準備を行う。すなわち、学習制御部１１が求めた１番目の電圧指令値Ｖ１をレーザ電源部８に出力して充電し、次バースト発振のための準備を行い、本フローを終了する。
【００４４】
Ｓ２２で、計測条件ＯＫ信号が入力されているときには、Ｓ２３で現在のバースト先頭電圧Ｖb 及びバースト後半部の電圧指令値Ｖｅを計測する。すなわち、前回のバースト発振の際に更新された先頭パルスの電圧指令値Ｖ1 、及び後半部の電圧指令値Ｖｉ（これは、後半部の幾つかの電圧指令値Ｖｉの平均値でも良い）を学習制御部１１の電圧テーブル及び毎パルス制御部１２からそれぞれ読み出し、この電圧指令値Ｖ1 及び後半部の電圧指令値Ｖｉをそれぞれバースト先頭電圧Ｖb 及びバースト後半部の電圧指令値Ｖｅとする。つぎに、Ｓ２４で、この求めた現在のバースト先頭電圧Ｖb とバースト後半部の電圧指令値Ｖｅとの偏差値、及び、初期バースト先頭電圧Ｖbiと初期バースト後半部の電圧指令値Ｖeiとの偏差値の比に基づいて、数式「Ｋ＝（Ｖei−Ｖbi）／（Ｖｅ−Ｖb ）」により入出力特性Ｋを等価的に求める。そして、Ｓ２５において、前記数８，９により現在の入出力特性Ｋに対応するフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算してゲイン調整を行う。この後、次バーストのパルス発振の際には、この調整されたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって電圧指令値Ｖｉが演算される。つぎに、前記Ｓ２６へ処理を移行して同様に次バーストのパルス発振のための準備を行う。
【００４５】
つぎに、第４実施形態を図８に基づいて説明する。本実施形態においても、間接的に入出力特性を計測する例を示している。
一般的に、エキシマレーザ装置においては、レーザガスが劣化するにつれて、エネルギーを一定に制御する際の動作電圧Ｖa が変化する。精度良くエネルギー制御を行うためには、この動作電圧Ｖa は所定の範囲、例えば図１２に示したような入出力特性の低電圧指令値の範囲以内に収まるようにすることが必要である。したがって、通常、動作電圧Ｖa を所定範囲以内で一定に保つために、レーザガス圧を変化（加圧）させている。このため、現在のレーザガス圧には現在の入出力特性の変化状態に関する情報が含まれていることになる。すなわち、レーザガスの劣化に伴ってレーザガス圧が上がると、入出力特性の傾斜の急峻な部分が立ってくる、よってゲインが大きくなる傾向がある。
【００４６】
本実施形態はこのことに着目しており、現在のレーザガス圧Ｐｐと、レーザガス交換直後の初期状態での初期レーザガス圧Ｐpiとに基づいて、以下の数１０，１１によりフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を求めている。
【数１０】
Ｇ1 ＝Ｇ1a×Ｋｂ×（Ｐｐ／Ｐpi）
【数１１】
Ｇ2 ＝Ｇ2a×Ｋｂ×（Ｐｐ／Ｐpi）
ここで、フィードバックゲインＧ1a，Ｇ2a、及び係数Ｋｂは、前実施形態と同様である。なお、レーザガス圧は制御中に徐々に変化して行くので、初期レーザガス圧Ｐpiはレーザガス交換直後の調整発振終了後、つまり初期の動作電圧Ｖa が所定値になるようにレーザガス圧を加圧補正した後に測定したものとする。
【００４７】
図８は本実施形態での出力制御部１０の演算処理フローチャート例を示しており、同図に基づいて以下に処理方法を説明する。
まず、Ｓ３１でレーザガスを交換したか否かを判断し、交換した場合はＳ３２において露光制御装置３１から調整発振条件ＯＫ信号が入力されるまで待つ。そして、この調整発振条件ＯＫ信号が入力されたら、Ｓ３３で調整発振を行い、初期レーザガス圧Ｐpiを計測して記憶した後、Ｓ３４に処理を移行する。また、前記Ｓ３１でレーザガスを交換してない場合も、Ｓ３４に処理を移行する。
【００４８】
つぎに、Ｓ３４では、露光制御装置３１からの発振トリガ信号ＴＲにより、出力制御部１０はレーザ発振を行う。すなわち、ｉ番目のパルス発振の際、学習制御部１１あるいは毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖｉによりレーザ電源部８が充電されており、充電完了後に前記発振トリガ信号ＴＲを受信したとき、出力制御部１０はレーザ電源部８に発振指令を出力してレーザ光４を発振させる。つぎに、Ｓ３５で、露光制御装置３１から計測条件ＯＫ信号が入力されているか否かをチェックし、計測条件ＯＫ信号が入力されていないときには、Ｓ３９に処理を移行して次の（ｉ＋１）番目のパルス発振のための準備を行う。すなわち、学習制御部１１又は毎パルス制御部１２が求めた電圧指令値Ｖｉ+1をレーザ電源部８に出力して充電する。この後、Ｓ３１に戻って以上の処理を繰り返す。
【００４９】
前記Ｓ３５において、計測条件ＯＫ信号が入力されているときには、Ｓ３６で圧力センサ９からの圧力信号を取り込み、現在のレーザガス圧Ｐｐを計測する。つぎに、Ｓ３７で、このレーザガス圧Ｐｐと前記記憶している初期レーザガス圧Ｐpiとの比率に基づいて、数式「Ｋ＝Ｐｐ／Ｐpi」により入出力特性Ｋを等価的に求める。そして、Ｓ３８において、前記数１０，１１により現在の入出力特性Ｋに対応するフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を演算してゲイン調整を行う。この後、次の（ｉ＋１）番目のパルス発振の際には、この調整されたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって電圧指令値Ｖｉが演算される。つぎに、前記Ｓ３９へ処理を移行して同様に次の（ｉ＋１）番目のパルス発振のための準備を行う。
【００５０】
以上、説明したように、本発明によると、エキシマレーザ装置のレーザ発振の経過に伴って入出力特性が変化した場合でも、稼働中に逐次その入出力特性を計測し、計測した入出力特性の初期入出力特性に対する変化の度合に基づいて、現在の入出力特性に適合するように電圧指令値ＶｉのフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 を補正している。したがって、補正されたフィードバックゲインＧ1 ，Ｇ2 によって各パルス発振の度に更新される電圧指令値Ｖｉは、エネルギー目標値Ｅｄを達成できる最適な電圧指令値Ｖｄに短時間で収束することができる。この結果、レーザガス寿命が近くなって入出力特性が初期状態から変化していても、出力パルスエネルギーをエネルギー目標値Ｅｄに短時間で収束させ、かつ、出力パルスエネルギーとエネルギー目標値Ｅｄとの偏差値を小さくすることが可能となる。よって、ステッパ等の露光量を精度良く一定に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置が用いられるステッパの構成例を示したブロック構成図である。
【図２】出力制御部の内部の基本的な制御機能構成をイメージ的に表わす制御ブロック図を示す。
【図３】第１実施形態を説明する計測された入出力特性を表わす。
【図４】第１実施形態の演算処理方法を説明するフローチャート例を示す。
【図５】第２実施形態を説明するバースト発振での電圧指令特性例を表わす。
【図６】第２実施形態の演算処理方法を説明するフローチャート例を示す。
【図７】第３実施形態の演算処理方法を説明するフローチャート例を示す。
【図８】第４実施形態の演算処理方法を説明するフローチャート例を示す。
【図９】従来技術に係わるバースト発振時のパルスエネルギーの変化の説明図である。
【図１０】従来技術に係わるエキシマレーザ装置のエネルギー制御装置をシンボリックに表わした機能ブロック図を示す。
【図１１】スパイキング現象の抑制制御時の充電電圧の出力例を示す。
【図１２】レーザガス交換後初期の入出力特性例を表わす。
【図１３】レーザガス寿命後半での入出力特性例を表わす。
【図１４】従来技術に係わるフィードバックゲインが低い場合のパルスエネルギー偏差の収束が遅い様子を表わす。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ装置、４…レーザ光、５…エネルギーセンサ、８…レーザ電源部、９…圧力センサ、１０…出力制御部、１１…学習制御部、１２…毎パルス制御部、２０…ゲイン補正演算部、３０…ステッパ、Ｖｉ…電圧指令値、Ｅｄ…エネルギー目標値、Ｅ…エネルギー計測値、Ｋ…入出力特性。
【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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【図１４】
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