(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンガスを含むレーザガスをレーザチャンバ内に封入し、このレーザチャンバ内でパルス放電を行うことにより前記レーザガスを励起してパルスレーザ発振を行うエキシマレーザ装置において、
前記レーザチャンバ内に前記レーザガスを補給するガス補給手段と、
前記各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきを求めるばらつき計測手段と、
前記ばらつき値の目標上限値を設定する目標範囲設定手段と、
前記ばらつき計測手段の計測値を順次連続してモニタし、これを記憶するばらつきモニタ記憶手段と、
このばらつきモニタ記憶手段のモニタ結果に基づきばらつき値の極小値を求める極小値導出手段と、
この極小値導出手段によって求められた極小値に応じて前記目標範囲設定手段に設定されたばらつき値の目標上限値を変化させる目標範囲更新手段と、
前記演算されたばらつきが前記目標範囲設定手段に設定された目標上限値内に入るよう前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給する制御手段と、
を具えるエキシマレーザ装置。
【請求項２】
前記目標範囲更新手段は、前記ばらつき計測手段によって計測されたばらつき値が前記目標範囲設定手段に設定されている現時点の目標上限値を超えた場合に、前記目標範囲設定手段に設定されたばらつき値の目標上限値を変化させる請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【請求項３】
前記目標範囲更新手段は、ばらつき値の極小値に所定の設定値を加算した値を目標上限値とする請求項２記載のエキシマレーザ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ばらつき計測手段によって計測されたばらつき値が前記目標範囲設定手段に設定されている現時点の目標上限値を超えた場合、前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給するとともに、
前記極小値導出手段は、前記ガス補給手段によるハロゲンガスの補給に伴い前記ばらつき値の減少から増加への移行が前記モニタ記憶手段の出力によって検出された場合に、この移行開始時点のばらつき値をばらつき値の極小値とする請求項２記載のエキシマレーザ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ばらつき計測手段によって計測されたばらつき値が前記目標範囲設定手段に設定されている現時点の目標上限値を超えた場合、前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給するとともに、
前記極小値導出手段は、前記ガス補給手段によるハロゲンガスの補給に伴い前記ばらつき値の減少から増加への移行が前記モニタ記憶手段の出力によって検出された場合に、この移行時点までの間のばらつき値のモニタ値の最小値をばらつき値の極小値とする請求項２記載のエキシマレーザ装置。
【請求項６】
前記ばらつき計測手段は、
前記パルスレーザ発振光の出力エネルギーをパルス単位に検出する出力エネルギー検出手段と、
この出力エネルギー検出手段の検出出力に基づき各パルス発振光の出力ばらつきを演算するばらつき演算手段と、
を具える請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【請求項７】
前記ばらつき演算手段は、
予め設定された所定個数のパルス発振光の出力エネルギーの標準偏差を求め、この標準偏差を出力ばらつき値とする請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【請求項８】
前記ばらつき演算手段は、
予め設定された所定個数のパルス発振光の出力エネルギーの標準偏差及び平均値を求め、標準偏差を平均値で除した値を出力ばらつき値とする請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【請求項９】
前記目標上限値より大きな値である許容最大値が設定される許容最大値設定手段を更に具え、
前記制御手段は、前記計測されたばらつき値が前記許容最大値を超えた場合、異常信号を出力する請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置の光源などとして用いられるエキシマレーザ装置に関し、特にそのレーザチャンバ内にハロゲンガスを含むレーザガスを充填してレーザパルス発振を行うエキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ハロゲンガスを用いてエキシマレーザ装置を運転する場合、運転にしたがって電極材料の蒸発、レーザチャンバ構成材料との化学反応によりハロゲンガスが消費される。したがって、従来はハロゲンガスの消耗によるレーザ出力の低下を補うために次のような制御を行うようにしていた。
【０００３】
すなわち、レーザの出力はレーザを励起するためにコンデンサに蓄積しておいた電気エネルギーを放電空間に投入してレーザ媒質ガス中で放電を行うことにより得るが、このコンデンサの充電電圧を大きくするとレーザ出力は増加する。従って、従来においてはレーザ出力を検出し、この検出にしたがって充電電圧値を制御することでレーザ出力を安定化するようにしている。なお、この制御は通常パワーロック制御という。
【０００４】
しかしながら、この制御によっても長時間の運転を続けているとハロゲンガスの消耗によって発振効率が低下し、次第に充電電圧（パワーロック電圧）を高くしていかないと所定の出力を維持できなくなる。
【０００５】
係る不具合を解消すべく特開平３−１６６７８３号公報においては、各充電電圧値毎に発振効率（投入電力に対する出力レーザエネルギーの割合）を最大にするレーザガス圧力値が各別に存在することに着目し、レーザ発振の進行に対応して充電電圧が上昇していくに伴い、発振効率が最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御するようにしている。
【０００６】
すなわちこの従来技術は、レーザの発振効率を主眼とし、この発振効率が常に最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御しようとするものである。
【０００７】
この従来技術による手法は、エキシマレーザをレーザ出力をできるだけ大きくする事が最も重要である加工に用いる場合は、有効な方法となる。
【０００８】
しかしながら、エキシマレーザをステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置に利用する場合は、各パルスのレーザ出力をいかに大きくする（発振効率を上げる）かということが問題になるのではなく、いかに均一な出力のパルス光を得るようにすることが、最も大きな目的となる。
【０００９】
すなわち、上記従来技術によれば、均一なレーザ出力を得ることを主眼として、充電電圧制御及びレーザガス供給制御が行われていないために、露光精度を今１つ向上させることが不可能である。
【００１０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、均一なパルス光出力を得ることができるエキシマレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
この発明では、ハロゲンガスを含むレーザガスをレーザチャンバ内に封入し、このレーザチャンバ内でパルス放電を行うことにより前記レーザガスを励起してパルスレーザ発振を行うエキシマレーザ装置において、前記レーザチャンバ内に前記レーザガスを補給するガス補給手段と、前記各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきを求めるばらつき計測手段と、前記ばらつき値の目標上限値を設定する目標範囲設定手段と、前記ばらつき計測手段の計測値を順次連続してモニタし、これを記憶するばらつきモニタ記憶手段と、このばらつきモニタ記憶手段のモニタ結果に基づきばらつき値の極小値を求める極小値導出手段と、この極小値導出手段によって求められた極小値に応じて前記目標範囲設定手段に設定されたばらつき値の目標上限値を変化させる目標範囲更新手段と、前記演算されたばらつきが前記目標範囲設定手段に設定された目標上限値内に入るよう前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給する制御手段とを具えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
係る発明によれば、各パルス発振光の出力エネルギーを優先させるのではなく、各出力エネルギーのばらつきの抑制を最優先させてハロゲンガス供給制御を行うようにする。また、ハロゲンガスの補給タイミングを決定するばらつき値の目標上限値を各時点におけるばらつき値の極小値に応じて変更することで、ハロゲンガス補給タイミングの調整を行い、常に適正なタイミングでハロゲンガスの補給をなし得るようにする。
【００１３】
したがって、この発明では、各パルス発振光の出力ばらつきが最小限に抑制させることができ、本発明のエキシマレーザ装置を半導体の縮小投影露光を行う縮小投影露光装置用などの光源に適用するようにすれば、高精度の露光処理をなし得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
まず、図３〜図７を用いて本発明の要部の概略について説明する。
【００１６】
図３は、ＫｒＦエキシマレーザにおいて、レーザ電源電圧Ｖおよびレーザチャンバ内のガス全圧ＰGAをほぼ一定にした状態でのフッ素ガス分圧ＰF2に対応する出力レーザ光エネルギーＥおよび出力レーザ光エネルギーのばらつき（標準偏差）σを示したものである。すなわち、図３においては、フッ素ガス分圧ＰF2（レーザチャンバ内のＦ2ガスのモル濃度に比例）を横軸にして、出力レーザ光エネルギーＥおよび出力レーザ光エネルギーのばらつき（標準偏差）σを縦軸にしている。
【００１７】
この図３によれば、レーザ出力Ｅは、Ｆ2分圧が所定値Ｐeのときに最大値をとり（効率が最大）、この分圧値Ｐeよりも低い分圧では単調増加で、この分圧値Ｐeより高い分圧では単調減少となる。
【００１８】
一方、レーザ出力の標準偏差σは、Ｆ2分圧が所定値Ｐfのときに最小値をとり、この分圧値Ｐfよりも低い分圧では単調減少で、この分圧値Ｐfより高い分圧では単調増加となる。
【００１９】
この図３に示す特性において、本願発明者が着目した現象はＰe≠Ｐfとなる点であり、本願発明では、レーザ出力（発振効率）は多少犠牲にしても、出力ばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐfを最優先の目標値としてＦ2ガス供給制御を行うようにする。
【００２０】
なお、図３において、σmaxは出力ばらつきの許容最大値であり、この許容最大値σmaxに対応するＦ2分圧には、ＰMINおよびＰMAXの２つの値がある。なお、後述するが、この許容最大値σmaxは出力ばらつき抑制制御における真の許容限界値であり、ばらつき値σがこの許容最大値σmaxを超えた場合、異常信号が出力されることになる。
【００２１】
次に、エキシマレーザの出力ばらつきσは、レーザの電源電圧Ｖ、レーザチャンバ内のガス全圧ＰGA、およびレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧ＰF2といったパラメータの変化に対応して変化する。
【００２２】
図４は、電源電圧Ｖを３つの異なる値にＶ1，Ｖ2，Ｖ3（Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3）にした場合におけるばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐfと全ガス圧ＰGAとの関係を示すもので、この図４によれば、ガス全圧ＰGAが所定値ＰG1に達するまでは、全圧値ＰGAが増加してもばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐfはほぼ一定であり、ＰGA＞ＰG1のときに前記フッ素分圧値Ｐfは全圧ＰGAの増加に対応して減少傾向を示す。この性質は、図４にも示すように、各電源電圧値Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3に亘って共通である。また、この図４によれば、電源電圧Ｖの増加に対応してばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが大きくなる。
【００２３】
図５は、電源電圧を３種類の電源電圧Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3（Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3）にした場合の出力ばらつき特性をそれぞれ示すものである。この図５によれば、電源電圧Ｖが高くなると、ばらつきをσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが高くなり（Ｐf3＜Ｐf2＜Ｐf1）、かつ電源電圧Ｖの上昇にともなってばらつき値σ自体も小さくなることが判る（σ1＜σ2＜σ3）。また、電源電圧が高い領域では、電源電圧が低い領域に比べ、同じ電源電圧差に対応する前記Ｐf値自体の差が小さくなることも判る（Ｐf3−Ｐf2＜Ｐf2−Ｐf1）。しかし、この図５に示す特性は、レーザ装置毎にばらつきがあり、電源電圧Ｖが高くなるとばらつきをσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが低くなったり、また電源電圧Ｖが高くなるとばらつき値σ自体も大きくなる場合もある。また、電源電圧が高い領域では、電源電圧が低い領域に比べ、同じ電源電圧差に対応する前記Ｐf値自体の差が大きくなることもある。
【００２４】
図６は、ガス全圧ＰGAを５種類の異なる値Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4，Ｐ5（Ｐ1＞Ｐ2＞Ｐ3＞Ｐ4＞Ｐ5）にした場合の出力ばらつき特性を夫々示すものである。この図６によれば、全圧ＰGAが高くなるに伴ってばらつきをσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが低くなり（Ｐfa＜Ｐfb＜Ｐfc）、かつばらつき値σ自体も大きくなっている（σa＞σb＞σc）。また、全圧ＰGAが或る程度以下の値になると（この場合はＰGA＜Ｐ3）、ばらつき値σ及びばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐf共にほぼ同一の値となって変化していない。しかし、この図６に示す特性もレーザ装置毎にばらつきがあり、全圧ＰGAが高くなるに伴ってばらつきをσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが高くなったりかつばらつき値σ自体も小さくなる場合もある。また、全圧が上昇するに伴い、ばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐfが小さくなったり、ばらつきσ自体も大きくなることもある。さらに、全圧の変化と共に、ばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐf及びばらつきσ共に常に変動することもあった。
【００２５】
このように、図３〜図７によれば、電源電圧Ｖ及び全ガス圧ＰGAの変化に伴ってばらつきσもランダムに変動するので、ばらつきσをできるだ小さくかつ一定にするためには、ばらつき値σ自体をモニタしながら電源電圧Ｖやレーザチャンバ内ハロゲンガス分圧ＰF2を適切に調整する必要がある。
【００２６】
ここで、図３に示した特性によれば、出力ばらつきσを常にσmaxより小さくなるように制御するためには、Ｆ2分圧値ＰF2がＰMINとＰMAXの間になるように制御する必要がある。
【００２７】
しかし、図３に示すように出力ばらつきσはリニアな関係ではないため、前記制御の際に、ばらつきσをモニタしていても、このモニタ出力のみからは、Ｆ2ガスを供給すべきか否かを決定することができない。すなわち、出力ばらつきσのモニタ値がσmaxに近い値になった場合、この状態がフッ素分圧がＰMIN及びＰMAXの何れに近い状態であるかを判断しないことには、Ｆ2ガスを供給すべきか否かを決定することができない。Ｆ2分圧がＰMINより小さいときにはＦ2ガスを供給する必要があり、Ｆ2分圧がＰMAXより大きいときはＦ2ガスを供給する必要はない。
【００２８】
そこで、Ｆ2ガス量がレーザパルス発振の進行にともなって減少することに着目すれば、以下のような制御を行う事で上記の問題は解消する。
【００２９】
すなわち、レーザチャンバ内にレーザガスを補給した後、またはレーザチャンバ内のレーザガスを全て新しいレーザガスに入れ替えた後はレーザパルス発振が進行するにともなってＦ2ガスは減少する一方であるので、上記のガス補給またはガス交換の後に出力ばらつきσを監視していれば各時点の状態が図３のσ曲線の何れの位置にあるかを判断することができる。
【００３０】
例えば、ガス補給またはガス交換の際に、レーザチャンバ内のＦ2分圧をＰMAXとＰfとの間の値に設定（例えばＰMAXよりも若干低い分圧値）するようにしておけば、レーザ発振回数の増加にともなってハロゲンガスは減少するので、これに対応してばらつき値σは図３のσ曲線上を矢印Ｆにそって移動することになる。すなわち、σはＰMAXよりも若干低い分圧値に対応する値から減少し続けて極小値σminに達した後、増加し始めるので、その後にσ＝σmaxに達したときに、Ｆ2ガスを供給するようにすれば、出力ばらつき値σをσmax以下に制御することができる。
【００３１】
ところで、レーザ発振を長期的に考えた場合、レーザ電極の消耗等を原因としてばらつき値σの極小値σmin（図３参照）自体が上昇する問題がある。
【００３２】
すなわち、レーザ運転が長期間の間繰り返されると電極素子などが劣化し、これにともなって出力エネルギーのばらつきσの特性が図７に示すように大きく変化する。
【００３３】
例えば、図７において、曲線Ｋ１がレーザ装置導入時の初期の頃のσ特性であったとすると、レーザ運転が長期間の間行われた後には、このσ特性が曲線Ｋ２やＫ３で示すような特性に変化して、ばらつき値σの極小値σminが上昇してしまう（σmin1→σmin2→σmin3）。
【００３４】
ここで、曲線Ｋ１において、σ自体はできるだけ小さいほうが望ましいので、ハロゲンガス補給タイミングを決定するためのばらつき値の目標上限値σM1は、前述したばらつきの許容最大値σmax（異常信号発生用）よりも小さな値に設定するようにして、より適正なタイミングでハロゲンガス補給をなし得るようにしている。すなわち、曲線Ｋ１においては、出力ばらつきσが目標上限値σM1よりも小さくなるようにハロゲンガスの供給制御を行うようにしている。
【００３５】
しかしながら、このような制御中に（すなわち出力ばらつきがＫ１曲線に示すような特性をもつことを前提とした制御中に）、σ特性が図７の曲線Ｋ２やＫ３で示すような特性に変化してしまうと、曲線Ｋ１用の目標上限値σM1をそのまま用いてハロゲンガス制御を行なうことになり、適正なタイミングでハロゲンガス補給をなし得なくなる。
【００３６】
すなわち、曲線Ｋ１において、目標上限値σM1を達成するＦ2分圧値ＰF2はＰmn1とＰmx1であるが、これら分圧値Ｐmn1，Ｐmx1と曲線Ｋ２との交点はｕ1，ｕ2となり、また前記分圧値Ｐmn1，Ｐmx1と曲線Ｋ３との交点はｕ3，ｕ4となり、特に曲線Ｋ２の場合はばらつきの極小値σmin2を含まない領域でハロゲンガス制御が行われる事になる。
【００３７】
また、図７の曲線Ｋ２，Ｋ３の場合は、ハロゲンガス制御のＦ2分圧領域がずれるとはいっても一応は許容最大値σmaxの範囲内でハロゲンガス制御を行うことができるようになってはいるが（交点ｕ1，ｕ2，ｕ3，ｕ4に対応するσ値がσmaxよりも小さい）、曲線によっては、上記交点が許容最大値σmaxを超える場合があり、このような場合は、許容最大値σmaxの範囲内にばらつき値を抑えることができるにもかかわらず、異常信号が発生して機器を停止させなくてはならなくなる。
【００３８】
そこで、本装置においては、ばらつき特性が変化した場合、その変化した特性に対応してσの制御範囲、具体的には目標上限値σMj(j=1,2,…)を変更設定するようにしている。すなわち、曲線Ｋ２の場合には、目標上限値としてσM2を設定し、σがσM2より小さくなるようにハロゲンガスの供給制御を行い（Ｐmn2≦ＰF2≦Ｐmx2）、曲線Ｋ３の場合には、目標上限値としてσM3を設定し、σがσM3より小さくなるようにハロゲンガスの供給制御を行うようにしている（Ｐmn3≦ＰF2≦Ｐmx3）。
【００３９】
すなわち、本装置においては、σ自体の変動およびσの極小値σminを計測するために、σ自体の経時変化を連続的にモニタするようにしており、例えば、ガス補給を行った後、σの極小値σminの変化を検出したならば、σの目標上限値σMjを変化させるようにする。
【００４０】
具体的には、σのモニタ結果から得られたσの極小値σminが直前に得られていたσの極小値から変化した場合は、今回得られたσの極小値σminに対し所定の設定値Δσ（図７参照）を加算した、σmin＋Δσを新たな目標上限値σMjとして再設定するようにしている。
【００４１】
すなわち、図７に関して言えば、
σM1−σmin1＝σM2−σmin2＝σM3−σmin3＝Δσ
の関係が成立するようにしている。
【００４２】
図８はこの発明を適用する狭帯域化エキシマレーザを示すものである。
【００４３】
図８において、エキシマレーザ１のレーザチャンバ２は図示しない放電電極等を有し、レーザチャンバ２内には、Ｆ2などのハロゲンガス、Ｋｒなどの稀ガス、Ｎｅなどのバッファガスが封入されており、これらレーザガスを放電電極間の放電によって励起させてレーザパルス発振を行う。発光したパルス光は狭帯域化ユニット６（この場合はプリズムビームエキスパンダ３，４、グレーティング５が含まれる）によって狭帯域化されて、再びレーザチャンバ２に戻って増幅され、部分透過ミラー７を介して発振レーザ光Ｌとして出力される。出力された一部の光は再びレーザチャンバ２に戻りレーザ発振が起こる。
【００４４】
発振されたレーザ光Ｌは、ビームスプリッタ８によってその一部がサンプリングされた後、光拡散板１８を経てエタロン分光器９に入射され、レンズ１９を介してラインセンサなどで構成される受光素子１０に入射され、同心円状のフリンジパターンを形成する。エタロン分光器９には、予め波長が既知の基準光も入射されており、ＣＰＵ１１は受光素子１０に形成される基準光及びレーザ光Ｌのフリンジパターンを比較することにより、出力レーザ光Ｌの波長及びスペクトル幅などを計測する。ＣＰＵ１１は、該計測した波長およびスペクトル幅データを波長コントローラ１２に出力する。波長コントローラ１２は、入力された波長およびスペクトル幅データに基づいてグレーティング５の角度を変えることにより、波長選択素子であるグレーティング５への光入射角度を変えて、レーザ発振波長を調整制御する。
【００４５】
一方、前記ビームスプリッタ８を透過したレーザ光は、ビームスプリッタ１３でさらのその一部がサンプリングされて受光素子１４に入射される。ＣＰＵ１５では、受光素子１４の受光出力に基づいて各パルス発振の光エネルギーＥiを検出し、この出力Ｅiに基づいてレーザ電源回路１６およびガス補給装置１７を制御する。レーザ電源回路１６では電源電圧Ｖiが制御され、ガス供給装置１７ではレーザチャンバ２に対するレーザガスの補給が制御される。なお、ＣＰＵ１５においては、検出した各パルス発振の光エネルギーＥiを用いて後述する手法で出力ばらつきσを連続的にモニタしている。
【００４６】
図９はガス補給装置１７の各種具体例を示すものである。
【００４７】
図９(a)〜(d)においては、２つのガスボンベ２０，２１が用いられ、一方のガスボンベ２０には、Ｆ2，Ｋｒ，Ｎｅが、α：ｂ：ｃ（α＝ｎ・ａ，ｎ＞１）のモル比で充填されており、他方のガスボンベ２１にはＫｒ，Ｎｅがｂ：ｃのモル比で充填されている。
【００４８】
すなわち、レーザチャンバ２へレーザガスを注入する際には（真空状態のレーザチャンバへガスを初期充填するとき、または出力ばらつきσが目標範囲外となってガスを途中補給するとき）、２つのガスボンベ２０、２１から所定量のガスをレーザチャンバ２へ注入することで、ガスボンベ２０から注入されるＦ2ガスが他方のボンベ２１から注入されるガスによって希釈されて、結果的にレーザチャンバ２内の混合ガスが理想的な混合比ａ：ｂ：ｃとなるようにしている。なお、ガスを途中補給するときにガスボンベ２０のみから補給するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、ガス補給の際、レーザチャンバ内ガスの全圧が上昇し過ぎた際には、排気バルブ２２を開いてガスの一部を排気してレーザチャンバ内の全圧が所定圧を維持できるように調整するようにしている。また、全ガス圧計測器４０はレーザチャンバ２内の全ガス圧を計測するもので、全圧を所定圧に維持する制御の際に用いられる。
【００５０】
図９(a)においては、オンオフバルブ２３，２４によってガスの供給制御を行うようにしておりオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することにより、ガス流量を調整するようにしている。
【００５１】
図９(b)においては、ガスの供給路にサブタンク２５，２６を設けるとともに、サブタンク２５，２６の下流側にオンオフバルブ２７，２８を設けるようにしている。
【００５２】
図９(c)においては、ガスの供給路にマスフローコントローラ（質量流量制御装置）２９，３０を設けるようにしている。このマスフローコントローラ２９，３０は、質量流量が所望の一定値になるように通過するガス量を制御するものである。この図９(c)の構成の場合、マスフローコントローラ２９，３０の流量を一定に設定しておいてオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することによりガス流量を高精度に制御することが可能になる。なお、オンオフバルブ２３，２４を省略してマスフローコントローラ２９，３０のみによてガス流量を制御するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記ガス補給装置１７の構成において、レーザガスをレーザチャンバ内へ注入する注入口と、レーザチャンバ外へレーザガスを排気する排気口との距離を可能な限り遠ざけるようにすれば、供給した新しいガスをそのまま排気してしまう量を低減することができる。なお、図９(a)(b)(c)において、４０は全ガス圧検出センサである。
【００５４】
次に、図１０〜図１３にしたがって出力ばらつき（標準偏差）σの求め方について説明する。
【００５５】
前述したように、エキシマレーザはいわゆるパルス放電励起ガスレーザであるために、レーザ発振は図１０に示すようなパルス発振となる。なお、図１０のタイムチャートにおいては、エキシマレーザを半導体露光装置の光源として用いる場合のパルス発振を示しているために、その運転状態は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続パルス発振運転と、所定時間の間パルス発振を休止させる発振休止時間ｔとを繰り返すバーストモードとなっている。
【００５６】
すなわち図１１は、複数のＩＣチップＴＰが配列された半導体ウェハＷを示すものであるが、ステッパ方式の露光においては、半導体ウェハＷ上の１つのＩＣチップＴＰに対して多数（数百個以上）のパルス光を照射する露光処理が終了すると、次の未照射ＩＣチップＴＰに連続パルス光が照射されるようにウェハＷまたは光学系を移動し、このステージ移動後に前記と同じ光照射を行う。このような露光及びステージ移動を交互に行いながら、半導体ウェハＷ上の全てのＩＣチップＴＰへの露光が終了すると、その露光済みのウェハＷを搬出して次のウェハＷを照射位置に設置して前記と同じ光照射を繰り返す。
【００５７】
このようにステッパ方式の半導体露光装置では露光とステージ移動とを交互に繰り返すようになっているので、露光装置の光源となるエキシマレーザの運転状態は、必然的に図１０に示すようなバーストモードとなる。
【００５８】
図１２は、図１０に示した１バースト周期内のパルス列を拡大して示したものである。各パルス光のエネルギーをＥi(i=1,2,…)とし、またばらつきσを求める際の１つの集合のパルス数をＮsとする。
【００５９】
この場合は、ばらつきデータとして標準偏差σをパルス出力の平均値ＥAで割って規格化した値ε(=３・σ／ＥA)を用いる。即ち、前記Ｎs個のパルスが含まれる１つの集合毎に標準偏差σ及び出力平均値ＥAを計算し、該計算した標準偏差σおよび出力平均値ＥAからばらつきデータεを計算するようにしている。
【００６０】
標準偏差σは以下のようにして求める。
【００６１】
まず、Ｎs個のパルスの光エネルギーの積算値ＥTを下式にしたがって求める。なお、Σ(i=1,Ns)は、i=1からi=Nsまで積算する意味の記号である。
【００６２】
ＥT＝Σ(i=1,Ns)Ｅi＝Ｅ1+Ｅ2+Ｅ3+…+ＥNs
次に、これらＮs個のパルス光出力の平均値ＥAを下式に従って求める。
【００６３】
ＥA＝ＥT／Ｎs
次に、上記求めた平均値ＥAを用いてこれらＮs個のパルスについての標準偏差σを下式(1)にしたがって求める。
【００６４】
0003739877.tif 000002
このように、ステッパ方式の場合は、１〜Ｎs、Ｎs＋１〜２Ｎs、２Ｎs＋１〜３Ｎs、という集合毎にσを求めるようにする。
【００６５】
次に、上記求めた標準偏差σ及び出力平均値ＥAを用いて下式に従って出力ばらつきεを求めるようにする。
【００６６】
ε＝３・σ／ＥA            …（２）
次に、ステップ＆スキャン方式での標準偏差σの求め方について説明する。
【００６７】
すなわち、ステッパ方式ではステージを停止させて露光を行うようにしているがステップ＆スキャン方式ではステージを移動させながら露光を行うようにしており、大面積を露光できる利点を有している。
【００６８】
すなわち、このステップ＆スキャン方式では、ＩＣチップＴＰ上の全ての点にそれぞれ予め設定された所定個数Ｎ0のパルスレーザが入射されるよう１個のパルスレーザ（シートビームと呼称される細長い長方形の断面形状のビーム）が入射される度に加工物上でのパルスレーザ光の照射領域を所定のピッチずつずらせながら加工を行う。すなわち、図１３に示すように、各シートビームの照射面積（Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、…で示されたエリア）はＩＣチップ３１の面積よりも小さく、これらのパルスレーザ光が順次所定のピッチΔＰで重畳されながらスキャンされることで、各点に所定個数Ｎ0のシートビームが入射されてＩＣチップＴＰの全面の露光が行われる。
【００６９】
例えば、図１３においては、Ｎ0＝４であり、Ａ点は、４つのパルスレーザ光Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3およびＥ4の積算エネルギーによって露光され、またＢ点は４つのパルスレーザ光Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4およびＥ5の積算エネルギーによって露光されるようになっている。以下の、Ｃ点、…も同様に４つのパルスレーザ光の積算エネルギーによって露光される。
【００７０】
したがって、このようなステップ＆スキャン方式で標準偏差σを求める場合には、標準偏差σを求める際の１つの集合のパルス数Ｎs＝Ｎoとし、上記（１）式を用いて標準偏差を求めるようにすればよい。また、１つのＩＣチップに照射されるシートビームの総個数を１つの集合としてばらつきを求めるようにしてもよい。
【００７１】
以下、図１及び図２のフローチャートにしたがってハロゲンガスの補給制御についての第１の実施例を説明する。
【００７２】
この第１の実施例では、レーザ出力のばらつきσを連続的にモニタすることにより、該ばらつきσの極小値σminを検出して該極小値σminの変化を把握し、該極小値σminの変動を検出した場合、該極小値σminの値に対応してばらつきの目標上限値σMjを下式に従って変動させるようにする。
【００７３】
σMj＝σmin＋Δσ
また、この第１の実施例においては、電源電圧Ｖは各パルス光エネルギーをできるだけ一定にするべく、過去の（この場合は直前の）発振履歴を用いて次式のようにして電源電圧を制御するようにしている。
【００７４】
Ｖi＝Ｖi-1＋Ｇ×（Ｅr−Ｅi-1）
Ｖi：今回パルスの電源電圧
Ｖi-1：直前のパルスの電源電圧
Ｇ：ゲイン
Ｅr：パルス光エネルギーの目標値
Ｅi-1：直前のパルスのパルス光エネルギー
なお、上記制御によって電源電圧を制御するとはいっても実際にはその変動分はごく僅かであり、ほぼ一定の電圧値となる。
【００７５】
以下、図１に従って上記制御の詳細を説明する。
【００７６】
まず、オペレータは、レーザ運転の初期に採用する理想的なσ特性を選択する。すなわち、図３または図７の曲線Ｋ１で示すようなばらつきの極小値σminのできるだけ小さな特性パターンを選択する。そして、該選択したσ特性を達成するための電源電圧Ｖおよび全ガス圧ＰGAを設定し、これら設定した値の近傍でレーザ運転を行うようにする。すなわち、電源電圧Ｖおよびレーザチャンバ内全ガス圧を所定の範囲内に収めておけば、σ特性は短期的にはそれほど変動はしない。そこで、レーザチャンバ内にレーザガスを初期充填（パッシベーション処理の済んだ真空レーザチャンバ内に新しいガスを満たすこと）する際に、ハロゲンガスを前記選択したσ特性の極小値σminに対応する分圧値（モル濃度）Ｐf程度だけ封入し、他のバッファガスも予設定された所定の分圧値分だけ封入することによってレーザチャンバ内全ガス圧を前記設定した設定値に一致するように調整することにより、前記設定した電源電圧値Ｖを用いればハロゲンガス分圧Ｐfにおいてばらつきの極小値σminが得られるようにしておく。
【００７７】
なお、以下に説明する実施例においては、図７のＫ１曲線に対応するσ特性を選択したとする。
【００７８】
以上の前工程が終了すると、オペレータはばらつきを求める際のデータ数Ｎs、パルス光エネルギーの目標値Ｅr、ばらつきの許容最大値σmax、ばらつきの目標上限値σMjを求めるための加算分Δσを適宜の値に設定する（ステップ１００）。なお、前記Ｅr値は、半導体露光装置側から自動的に与えられるようにしてもよい。
【００７９】
次に、オペレータは前記選択したσ特性のばらつきの極小値σmin1に前記設定した値Δσを加算し、該加算結果σmin1＋Δσを目標上限値σM1として設定記憶する（ステップ１１０）。
【００８０】
次に、ＣＰＵ１５は、ガス補給サブルーチンを実行するか否かを決定するために参照するフラグFLAGと、当該バースト周期における現パルス発振数をカウントするカウンタのカウンタ値ｉと、各発振パルスの出力エネルギーＥiを順次積算する積算カウンタのカウント値ＥTを０に初期化する（ステップ１２０、１３０）。
【００８１】
次に、ＣＰＵ１５はパルスカウンタ値ｉを＋１した後（ステップ１４０）、第１発目のパルス発振を開始する。この最初のパルス発振の電源電圧は前記選択したσ特性を達成するべく設定した電源電圧値Ｖを採用する。そして、ＣＰＵ１５は第１発目の発振パルスの出力エネルギーＥiを計測し記憶する（ステップ１５０）。
【００８２】
さらに、該計測した出力エネルギーＥiを前回までのパルスエネルギー積算値ＥT（この場合は＝０）に加算し、該加算結果ＥT＋Ｅiで積算カウンタ値ＥTを更新する（ステップ１６０）。
【００８３】
次のステップ１７０においては、前記モニタされた当該パルスの発振エネルギー値Ｅiとそのときの電源電圧値Ｖiとから次のパルス発振の際の電源電圧値Ｖi+1を次式にしたがって演算する。この演算された電源電圧値Ｖi+1によって次のパルス発振が行われる（ステップ１７０）。
【００８４】
Ｖi+1＝Ｖi＋Ｇ×（Ｅr−Ｅi）
なお、この場合は過去の発振履歴として、直前のパルス発振を参照にして今回のパルス発振の電源電圧値を決定するようにしたが、
(1))当該パルスのＮ（例えばＮ＝２、Ｎ＝３など）個前のパルスのパルスエネルギー値Ｐi-Nと、そのときの充電電圧Ｖi-N、
(2)当該パルスのパルス番号より若いパルス番号を持つｎ個のパルスのパルスエネルギーＰi〜Ｐi+nの平均値と、それらに対応する充電電圧Ｖi〜Ｖi+n の平均値
(3)当該パルスの１バースト周期前の同じパルス順番のパルスのパルスエネ  ルギー値Ｐiと、そのときの充電電圧Ｖi、
等を採用するようにしてもよい。
【００８５】
次に、ＣＰＵ１５は、パルスカウント値ｉが前記設定値Ｎsに一致したか否かを判定し（ステップ１７０）、一致しない場合は一致するまで上記ステップ１４０〜ステップ１７０の手順を繰り返す。
【００８６】
その後、パルス発振動作が進行してパルスカウント値ｉがＮsに一致すると、ＣＰＵ１５はこれらＮs個の発振パルス分の標準偏差σを前記（１）式に従って計算するとともに、当該Ｎs個の発振パルス分の出力の平均値ＥA（=ＥT／Ｎs）を計算し、該計算した標準偏差σを出力平均値ＥAで除すことにより規格化された出力ばらつきε(=３・σ／ＥA)を求める（ステップ１９０）。
【００８７】
そして、ＣＰＵ１５は、該計算した出力ばらつきεを前記設定した目標上限σMjと比較する（ステップ２００）。この比較の結果、出力ばらつきεが目標上限値σMjの範囲内に入っている（ε≦σMj）場合は、ハロゲンガス補給は必要ないので、手順をステップ１２０に移行してフラグFLAGを０に設定した後、ステップ１３０〜１９０の手順を繰り返すことにより次のＮs個分のパルス発振の出力ばらつきεを演算する。
【００８８】
しかし、ステップ２００の判定において、ε＞σMjが成立した場合は前記フラグFLAG＝−１であるか否かを判定する（ステップ２１０）。そして、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2分圧がＰmx1以上であったと判断してハロゲンガス補給を行わずに、手順をステップ１３０に移行させてこれ以降次の集合の出力ばらつきεを計算する。すなわち、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2ガス補給を行わずにパルス発振を継続させることで、Ｆ2ガスを図７の矢印Ｑにそって自然減少させ（レーザ発振によってＦ2ガスがレーザ電極などの材料と反応してフッ化物となりＦ2ガス自体が減少する）、該Ｆ2ガスの自然減少によって出力ばらつきεを目標上限値σM1より小さくするのである。
【００８９】
なお、ステップ２１０でフラグFLAG＝−１であった場合にハロゲンガス補給を行うようにすれば、Ｆ2分圧は増大するので、出力ばらつきεは図７の矢印Ｒにそってさらに大きくなることになる。
【００９０】
次に、ステップ２１０の判定でフラグFLAG＝−１でないならば、次のステップ２２０でフラグFLAG＝１であるか否かを判定し、フラグFLAG＝１でない場合はフラグFLAGを１にセットした後（ステップ２８０）、図２に示すガス補給サブルーチンを実行する（ステップ２９０）。このガス補給サブルーチンについては、後述する。
【００９１】
一方、ステップ２２０でフラグFLAG＝１である場合は、前回計算した前の集合のばらつきεk-1を今回計算した現集合のばらつきεkと比較し、εk-1＞εkである場合は、前回のガス補給で図７の矢印Ｓにそったばらつきεの減少が実現できたと判断して、手順をステップ２９０に移行してガス補給サブルーチンを実行させることによりさらにガス補給を実行し、さらにばらつきεを減少させるようにする。
【００９２】
しかし、ステップ２３０の判定で、εk-1≦εkが成立した場合は、ハロゲンガスの補給を行ったのにも係わらずばらつきεの増加が生じているので、初期のσ特性が変動したと判断して、σ特性の再設定を実行する（ステップ２４０）。
【００９３】
すなわち、ばらつき値σは連続的にモニタしているので、このモニタ出力に基づきばらつきの極小値σminを求め、該求めた極小値σminに前記加算用設定値Δσを加算し、この加算結果σmin＋Δσを新たな目標上限値σMjとして設定記憶する。
【００９４】
次に、ＣＰＵ１５はフラグFLAGを−１にセットした後（ステップ２８０）、前記再設定した目標上限値σMjを許容最大値σmaxと比較する（ステップ２６０）。そして、この比較の結果、σMj＜σmaxである場合は、手順をステップ１３９に移行して前述の手順を繰り返し実行する。しかし、σMj＜σmaxである場合は、要求されているばらつきのスペックを達成できないとして、異常信号を発生する（ステップ２７０）。この異常信号によって、オペレータはレーザ発振を緊急停止するようにする。あるいは、上記異常信号の発生によりレーザ出射側に設けたシャッタを閉じて、半導体露光装置に対し、レーザ光が入射されないようにする。この場合その後、σMj＜σmaxになった時点で、前記シャッタを開にし、露光処理を再開させるようにすればよい。なお、上記実施例においては、制御手順のどの段階においても、ばらつき値σ自体が前記許容最大値σmaxより大きくなったときには、異常信号を出力するようにしている。
【００９５】
また、上記のハロゲンガス供給制御において、レーザ発振効率の高い領域、即ちＦ2分圧値が図３のＰfとＰMAXとの間になるように制御すれば、レーザ出力ばらつきσが小さくできるとともにレーザ発振効率を高い領域に保つ事が可能になる。
【００９６】
次に、図２を用いてガス補給サブルーチンについて説明する。
【００９７】
このガス補給サブルーチンには、ガスの排気を行わない手法と、ガスの排気を行って全圧を所定範囲に維持する手法の２つの手法がある。
【００９８】
すなわち、先の図８に示したガス補給装置１７の一方のガスボンベ２０のＦ2分圧を５％程度に高くした場合は、前述したように両方のガスボンベ２０，２１を用いてガス供給を行うようにするが、この場合はガス供給量が少ないので、排気工程を省略する事もできる。他方、ガスボンベ２０のＦ2分圧を１％程度に低く設定した場合は、ガスボンベ２０のみを用いてガスを大量に供給し、全圧上昇分は排気によって低下させる。
【００９９】
図２(a)に示すガス補給サブルーチンはガス排気を行わない場合であり、ガス補給サブルーチンが開始されると、２つのガスボンベ２０，２１を用いてハロゲンガスを供給するようにする。すなわち、レーザチャンバ内のハロゲンガス分圧は０．３％以下の低い値であり、またこの場合のガス供給量は少ないので、ガス供給分がハロゲンガス消費分で相殺されて、ガス全圧はほぼ一定であるとみなしてガス排気工程を省略するようにしている。しかし、このような場合でも、ガス補給回数が多くなるとガス全圧が図６の圧力Ｐ3を超えて圧力Ｐ2に至るほど上昇し、このようになると、全圧上昇によってばらつき値の最小値も引き上げられるので（σmax→σb）、ハロゲンガスを補給してもばらつきσは低下せず、逆に上昇してしまうことになる。すなわち、σの値が全圧ＰGAの影響を受けない範囲（図６においてＰF2≦Ｐ3）でハロゲンガス補給制御を行うようにしていれば、ハロゲンガスの補給によってσの値を低下させることができるが、ハロゲンガス補給を繰り返していれば、全圧が上昇してついには図６の圧力Ｐ2の特性を持つに至る。
【０１００】
本実施例においては、ばらつきσ（またはε）をモニタしているので、ハロゲンガスを補給した際、σ（またはε）が上昇するという現象を判別するようにすれば、上記全圧の上昇現象は把握することができる。したがって、このような全圧の上昇現象が発生した場合は、レーザ発振を継続してレーザチャンバ内部のハロゲンガス分圧を下げ続ければ、σの値は図６の矢印Ｕに沿って減少し、やがてσmaxより小さな範囲に入ってくるので、その時点で再びσの値に応じてハロゲンガスを補給する前述した制御を開始するようにすればよい。
【０１０１】
次に、図２(b)に示すガス補給サブルーチンは、ガス排気工程を行う場合であり、ガス補給サブルーチンが開始されると、最初にレーザチャンバ内のガスを一部排気する（ステップ３００）。すなわち、ガス補給前にガス排気を行うことにより、レーザ発振済みの不純物を含んだガスを排気するようにする。次に、先の図９に示したガス補給装置１７によってＦ2，Ｋｒ，Ｎｅの混合ガスをレーザチャンバ２内に所定量補給することにより、ハロゲンガスＦ2をレーザチャンバ内に供給する（ステップ３１０）。そして、この補給の後、レーザチャンバ内の全圧ＰGAを全圧計測センサ４０によって計測し（ステップ３２０）、この計測値が設定した所定の設定圧Ｐga1より大きくなった場合は（ステップ３３０）、さらにレーザチャンバ２内のガスを排気するようにする（ステップ３４０）。
【０１０２】
なお、レーザチャンバ内の全圧ＰGAが上昇すると、出力光エネルギーを一定に保つための電源電圧値が低下してくるので、その電圧値をモニタするようにすればレーザチャンバ内の全圧ＰGAを間接的に計測することになる。この場合、全圧センサ４０は必ずしも必要はない。
【０１０３】
すなわち、レーザチャンバ内の全ガス圧があまりに上昇すると、図６からも判るように、ばらつき値σ自体も上昇し、σが目標上限値σmaxを超える可能性もでてくる。また、レーザチャンバ内の全ガス圧があまりに上昇すると、フッ素分圧ＰF2が減少し、これによってレーザ発振効率（出力レーザ光エネルギーＥ）も極端に落ちてくる（図３参照）。したがって、図２(b)のガス補給ルーチンによれば、上記のような現象を解消すべく、レーザチャンバからガスの一部を排気して、ガス全圧を常に所定の所定の設定圧Ｐga1以内の値（例えば図６のＰ3程度の値）に抑えるようにしている。
【０１０４】
図１４(a)(b)(c)は、上記のような目標上限値可変制御を行った場合の、ばらつきσ、電源電圧Ｖおよびレーザの平均出力ＥAの経時変化をそれぞれ示すものである。
【０１０５】
図１４(a)において、レーザ発振の進行とともに、ばらつきの極小値が増大しているが（σmin1→σmin2→σmin3→σmin4→）、これに伴って目標上限値も増大するようになっている（σM1→σM2→σM3→σM4→）。また、ばらつきσが許容最大値σmaxを超えた時点で異常信号が出力されている。
【０１０６】
図１４(b)に示す電圧変化においては、ばらつきσが増加している期間中は、図３からも判るように出力エネルギーＥが減少してくるので、これに対応して電源電圧を上昇させるようにしている。これにより、レーザの平均出力ＥAは、図１４(c)に示すようにほぼ一定値を取ることになる。
【０１０７】
図１５はこの発明の第２実施例を示すもので、この場合はハロゲンガス供給制御及び目標上限値σMjの可変制御部分のみを抽出して示している。
【０１０８】
まず、ある時点で計算されたばらつきσが読み込まれ、このばらつき値σがその時点で設定されている目標上限値σMj（＝σmin＋Δσ）と比較される（ステップ４００、４１０）。この比較の結果、σ＞σMjである場合、現状のσ特性のばらつき極小値を検出するべく、現在のばらつき極小値σminを現時点のばらつき値σに書き換える（ステップ４２０）。次に、フッ素分圧ＰF2を上昇させるべく、一定量だけＦ2ガスをレーザチャンバ内に注入する（ステップ４３０）。
【０１０９】
次に、このＦ2ガス注入の影響がばらつきσに反映されるまで、所定の時間待機した後、Ｆ2ガス注入後のばらつき値σを読み込む（ステップ４４０、４５０）。
【０１１０】
つぎに、Ｆ2ガス注入後のばらつき値σをそれ以前のσ（＝σmin）と比較し（ステップ４６０）、σ＜σminが成立した場合は（すなわちＦ2を注入してσが小さくなった場合は）、手順をステップ４２０に移行させてさらにＦ2ガスの供給制御を実行する。このように、Ｆ2ガスを注入してばらつき値が前回のばらつき値よりも小さくなる場合は、σ≧σminとなるまでＦ2ガスの供給を続行する。
【０１１１】
そして、最終的には、σ≧σminとなった時点でＦ2ガスの供給を中止し、その直前のループでのステップ４２０のσmin値を当該σ特性の極小値として採用し、その後のステップ４１０において前記採用した当該σ特性の極小値を用いて目標上限値σMjを再計算する。すなわち、この実施例においては、Ｆ2ガスを間欠的に一定量ずつ注入すると共に、このＦ2ガス注入過程においてばらつき値σが減少方向から上昇方向に転換した時点のσ値を当該σ特性の極小値σminとして採用するようにしている。即ち、図１６において、Ｆ2ガスの注入が進むにつれて、ばらつき値σは図示矢印Ｄに示すように減少しており、その後ばらつき値が減少から増加に転じた際のばらつき値σminを当該σ特性の極小値として採用している。
【０１１２】
図１７はこの発明の第３実施例を示すもので、この場合は、Ｆ2ガス供給の際に、図９(c)に示すマスフローコントローラＭＦＣを用い、Ｆ2ガスを極小値が見つかるまでの間、連続的に供給するようにしている。
すなわち、まず、ある時点で計算されたばらつきσが読み込まれ、このばらつき値σがその時点で設定されている目標上限値σMj（＝σmin＋Δσ）と比較される（ステップ５００、５１０）。この比較の結果、σ＞σMjである場合、マスフローコントローラＭＦＣの弁を開にしてＦ2ガスのレーザチャンバへの供給を開始する（ステップ５２０）。
【０１１３】
次に、現状のσ特性のばらつき極小値を検出するべく、まず現在のばらつき極小値σminを現時点のばらつき値σに書き換える（ステップ５３０）。
【０１１４】
次に、前記Ｆ2ガス注入の影響がばらつきσに反映されるまで、所定の時間待機した後、Ｆ2ガス注入後のばらつき値σを読み込む（ステップ５４０、５５０）。
【０１１５】
つぎに、Ｆ2ガス注入後のばらつき値σをそれ以前のσ（＝σmin）と比較し（ステップ５６０）、σ＜σminが成立した場合は（すなわちＦ2を注入してσが小さくなった場合は）、手順をステップ５３０に移行させてＦ2ガスの供給制御を更に続行する。すなわち、Ｆ2ガスを注入してばらつき値が前回のばらつき値よりも小さくなる場合は、σ≧σminとなるまでＦ2ガスの供給を続行する。
【０１１６】
そして、最終的には、σ≧σminとなった時点でマスフローコントローラＭＦＣの弁を閉にすることによりＦ2ガスの供給を中止し（ステップ５７０）、その直前のループでのステップ５３０のσmin値を当該σ特性の極小値として採用し、その後のステップ５１０において前記採用した当該σ特性の極小値を用いて目標上限値σMjを再計算する。
【０１１７】
なお、先の図１に示す実施例においては、電源電圧Ｖを過去の発振履歴を参照して変動させるようにしたが、この電源電圧Ｖをほぼ一定の値Ｖcに保持するようにしてもよい。
【０１１８】
また、発振停止時間ｔ（図１０参照）および各パルス発振のパルス番号ｉをパラメータにしてばらつき値σを最小にする電源電圧値を予めテーブルデータとして記憶し、このテーブルデータを用いて電源電圧Ｖを制御する謂ゆるスパイクキラー制御という電圧制御もあるが、このスパイクキラーを用いた電圧制御に本発明を適用するようにしてもよい。
【０１１９】
すなわち、エキシマレーザにおいては、発振休止期間ｔの経過後の最初の数パルスが含まれるスパイク領域では、最初比較的高いパルスエネルギーが得られ、その後は徐々にパルスエネルギーが低下するという、謂ゆるスパイキング現象が現れる。このスパイク領域が終了すると、パルスエネルギーは比較的高レベルの安定な値が続くプラトー領域を経た後、定常領域に入る。そして、このスパイクキング現象は、発振停止時間によって大きな影響を受ける。
【０１２０】
そこで、或るスパイクキラー制御においては、発振休止時間ｔ、パルス番号ｉなどの各種パラメータを考慮して連続パルス発振の各パルスのエネルギーを所望の目標値Ｅrにする放電電圧データを、連続パルス発振の各パルス毎に予めテーブルに記憶するとともに、今回の連続パルス発振時の実パルスエネルギーＥi(i=1,2,…)を検出し、この検出値Ｅiとパルスエネルギー目標値Ｅrとを比較し、この比較結果に基づいて前記予記憶された各パルス毎の放電電圧データを補正更新し、この補正更新した補正電圧データにしたがって次のバースト周期の電圧制御を行うようにしており、このスパイクキラー制御に本発明の目標上限値可変制御を適用するようにしてもよい。
【０１２１】
また、ハロゲンガス補給制御として次のような実施も可能である。
【０１２２】
すなわち、出力ばらつきεをモニタしながらハロゲンガスを間断無く（連続的に）少量ずつレーザチャンバ内部に補給し続け、εの値が極小値から大きく外れないようにする。この制御においても、全圧が上昇し続け、やがて図６の値Ｐ3を超えて、ハロゲンガスの補給がεの上昇のみをもたらす状態となる。したがって、この場合には、前記状態を検知したときに、レーザチャンバ内部からガスの一部を排気して全圧を低下させて、望ましくは全圧を図６の値Ｐ3以下にまで低下させるようにすればよい。
【０１２３】
また、他に、ハロゲンガスの補給を行う際に、これと同時にガスの排気を行うことにより、レーザチャンバ内の全ガス圧をほとんど変化させないようにすることも可能である。
【０１２４】
また、上記実施例では、出力ばらつき値としてＮs個分の発振パルスの標準偏差σをＮs個分の発振パルスの平均値ＥA（＝ＥT／Ｎs）で除した値εを用いるようにしたが標準偏差σを出力ばらつきとして用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示すフローチャート。
【図２】ガス補給サブルーチンを示すフローチャート。
【図３】フッ素分圧に対する出力ばらつきと出力エネルギーとの関係を示すグラフ図。
【図４】全ガス圧と出力ばらつきを最小にするフッ素分圧値との関係を示すグラフ図。
【図５】電源電圧をパラメータにしてフッ素分圧と出力ばらつきとの関係を示すグラフ図。
【図６】全ガス圧をパラメータにしてフッ素分圧と出力ばらつきとの関係を示すグラフ図。
【図７】長期的な出力ばらつき特性の変動を示すグラフ図。
【図８】エキシマレーザ装置の構成例を示すブロック図。
【図９】ガス補給装置の各種構成例を示すブロック図。
【図１０】バースト運転におけるパルス発振の状態を示すタイムチャート。
【図１１】ウェハに対する露光処理の状況を示す図。
【図１２】１バースト周期内におけるばらつき値の求め方を説明する図。
【図１３】ステップ＆スキャン方式を説明する図。
【図１４】本発明の作用を説明するためのタイムチャート。
【図１５】この発明の第２の実施例を示すフローチャート。
【図１６】第２の実施例の作用を説明するためのばらつき特性図。
【図１７】この発明の第３の実施例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ装置
２…レーザチャンバ
３、４…プリズムビームエキスパンダ
５…グレーティング
６…狭帯域化ユニット
７…部分透過ミラー
８，１３…ビームスプリッタ
９…エタロン分光器
１０，１４…受光素子
１１，１５…ＣＰＵ
１２…波長コントローラ
１７…ガス補給装置
２０，２１…ガスボンベ
２３，２４…オンオフバルブ
２５，２６…サブタンク
２９，３０…マスフローコントローラ
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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