(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、
複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定するとともに、発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブロックに分割し、前記制御ゲインを時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、
前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、
１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段と、
連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号および前記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前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段と、
を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】
前記電源電圧データテーブルは、代表的な複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値をパルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初期値をパルス番号毎に直線補間することにより作成され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】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大きな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項２記載のガスレーザ装置。
【請求項４】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小さな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項２記載のガスレーザ装置。
【請求項５】
前記テーブル補正手段は、前記発振休止時間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数の代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記目標値と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に対応する前記電圧データテーブル手段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて当該パルス番号に対応する複数の異なる制御ゲインをもってそれぞれ各別に補正更新することを特徴とする請求項２記載のガスレーザ装置。
【請求項６】
前記電源電圧データテーブル手段には、１バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関してのみの電源電圧値が記憶されており、
前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記最初の所定個数のパルスに関してのみ実行され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７】
前記最初の所定個数のパルス以降に発生させるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た今回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つのパルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づいて今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この電源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項６記載のガスレーザ装置。
【請求項８】
レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、
複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、
前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、
１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってレーザ発振を行わせる発振制御手段と、
連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号に対応するブロックに設定された前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段と、
を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項９】
前記電源電圧データテーブルは、代表的な複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値をパルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初期値をパルス番号毎に直線補間することにより作成されることを特徴とする請求項８記載のガスレーザ装置。
【請求項１０】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大きな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項９記載のガスレーザ装置。
【請求項１１】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小さな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項９記載のガスレーザ装置。
【請求項１２】
前記テーブル補正手段は、前記発振休止時間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数の代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記目標値と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に対応する前記電圧データテーブル手段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて当該パルス番号に対応する制御ゲインをもってそれぞれ補正更新することを特徴とする請求項９記載のガスレーザ装置。
【請求項１３】
前記電源電圧データテーブル手段には、１バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関してのみの電源電圧値が記憶されており、前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記最初の所定個数のパルスに関してのみ実行されることを特徴とする請求項８記載のガスレーザ装置。
【請求項１４】
前記最初の所定個数のパルス以降に発生させるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た今回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つのパルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づいて今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この電源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項１３記載のガスレーザ装置。
【請求項１５】
レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、
発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインを時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、
前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、
１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段と、
連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、前記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前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段と、
を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項１６】
前記電源電圧データテーブルは、代表的な複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値をパルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初期値をパルス番号毎に直線補間することにより作成されることを特徴とする請求項１５記載のガスレーザ装置。
【請求項１７】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大きな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１６記載のガスレーザ装置。
【請求項１８】
前記電源電圧データテーブルは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小さな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応する電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１６記載のガスレーザ装置。
【請求項１９】
前記テーブル補正手段は、前記発振休止時間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数の代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記目標値と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に対応する前記電圧データテーブル手段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて前記制御ゲイン設定手段に設定された複数の異なる制御ゲインをもってそれぞれ補正更新することを特徴とする請求項１６記載のガスレーザ装置。
【請求項２０】
前記電源電圧データテーブル手段には、１バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関してのみの電源電圧値が記憶されており、前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記最初の所定個数のパルスに関してのみ実行されることを特徴とする請求項１７記載のガスレーザ装置。
【請求項２１】
前記最初の所定個数のパルス以降に発生させるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た今回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つのパルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づいて今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この電源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項２０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】
この発明は、レーザ光を用いて半導体、高分子材料、または無機材料などに対し所定の露光または加工を加える加工装置に対してレーザ光を出力するレーザ装置に関し、特にレーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定時間休止する停止動作を交互に繰り返すバーストモード運転を実行する際に常に均一なパルスエネルギー値を得るための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体露光装置などの紫外線光を用いた分野においては、回路パターンの解像度を一定レベル以上に維持するために厳密な露光量制御が必要とされる。ところが、半導体露光装置の光源として使用されるエキシマレーザは、いわゆるパルス放電励起ガスレーザのために１パルス毎のパルスエネルギーにバラツキがあり、露光量制御の精度向上のためにはこのバラツキを小さくする必要がある。
【０００３】
一方、半導体露光装置は、露光とステージ移動とを交互に繰り返す。すなわち、図９は、複数のＩＣチップ９０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９０に対して多数の連続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９０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。そして、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９０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。
【０００４】
このように、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、図１０に示すように、必然的に、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る。
【０００５】
すなわち、図１０に示すバーストモード運転において、発振休止時間ｔとは、半導体露光装置におけるステージ移動に要する時間に対応するものであるが、この発振停止時間ｔが様々な原因によって必ずしも一定とはならない。例えば、ウェハ交換を行う際の発振停止時間はＩＣチップ間でステージ移動を行う際のそれに比べ大幅に長いものとなり、また同一列でＩＣチップ間を移動する際の発振停止時間と列を代えてＩＣチップ間を移動する際の発振停止時間とも全く異なるものとなる。さらに、ウァハ上に載るＩＣチップの個数、配列などが異なった場合も発振停止時間が変化する原因となる。その他、発振停止時間を変化させる原因はさまざまである。なお、図１０においては、励起強度（放電電圧）を一定値に固定した場合の各パルスのエネルギー強度を示している。
【０００６】
このようにバースト運転において、発振停止時間ｔの長さが変化した場合、この変化が、図１１に示すように、個々のレーザパルスの出力に大きな変化を与えてしまう。すなわち、発振休止時間ｔが短い場合は、過去のレーザ発振の影響がガス温度の上昇、レーザチャンバ内のガスの乱れ、電極温度の局所的上昇などとして残ることになり、また発振停止時間ｔが長い場合には、レーザには過去のレーザ発振の影響が消えていることになる。その為、図１１に示すように、レーザの放電電圧を一定にしても、休止時間が短い場合には出力エネルギーは小さくなり、休止時間が長い場合には出力エネルギーが大きくなるというように、レーザ出力は発振停止時間に応じて大きく変化することになる。
【０００７】
他方、上述したように、エキシマレーザはパルス放電励起ガスレーザであるため、常に一定の大きさのパルスエネルギーで発振を続けることが困難である。この原因としては、(1)放電されることによって放電空間内にレーザガスの密度擾乱が発生し、次回の放電を不均一、不安定にする、(2)この不均一放電等のため放電電極の表面において局所的な温度上昇が発生し、次回の放電を劣化させ放電を不均一で不安定なものにすることなどがある。
【０００８】
特に、上記連続パルス発振期間の初期においてその傾向が顕著であり、図１２に示すように、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。
【０００９】
このようにバーストモード運転のエキシマレーザ装置では、前述した１パルス毎のエネルギーのバラツキが露光量制御の精度を低下させるとともに、スパイキング現象がさらにバラツキを著しく大きくし、露光量制御の精度を大きく低下させるという問題がある。
【００１０】
そこで、本出願人は、励起強度（充電電圧、放電電圧）が大きなるにつれて発振されるパルスのエネルギーが大きくなるという性質を利用して、バーストモードにおける連続パルス発振の最初のパルスの放電電圧（充電電圧）を小さくし、以後のパルスの放電電圧を徐々に大きくしていくという具合に、放電電圧を各パルスごとに変化させてスパイキング現象による初期のエネルギー上昇を防止する、謂ゆるスパイキング発生防止制御に関する発明を種々特許出願している（特願平４−１９１０５６号、特開平７−１０６６７８号公報（特願平５−２４９４８３号）など）。
【００１１】
すなわち、上記の従来技術によれば、発振休止時間ｔ、パワーロック電圧（レーザガスの劣化に応じて決定される電源電圧）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Ｐr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パルスエネルギーＰi(i=1,2,…)を検出し、この検出値Ｐiとパルスエネルギー目標値Ｐd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するようにしている。この補正電圧データは次のバースト周期の際の放電電圧データとして用いられる。
【００１２】
上記放電電圧の補正制御においては、前記テーブルに記憶した放電電圧データＶiによってレーザ発振したときのパルスエネルギーＰiを検出して目標エネルギーＰrとの差ΔＰ（＝Ｐi−Ｐr）を計算し、該差ΔＰに応じて補正放電電圧値ΔＶ（＝Ｇ・ΔＰ  Ｇ：ゲイン定数）を計算し、この補正放電電圧値ΔＶによって前記テーブルに記憶した放電電圧データＶiを補正して、補正後の放電電圧データＶi´（＝Ｖi＋ΔＶ）を得るようにしている。
【００１３】
しかしながら、上記従来の補正制御によれば、図１２に示す１バースト周期内の全ての領域（スパイク領域、プラトー領域および定常領域）で、上記ゲイン定数Ｇを同一値に固定するようにしているので、各パルスエネルギーのばらつきの抑制効果が十分ではなかった。
【００１４】
すなわち、図１３はエキシマレーザの放電電圧と出力されるパルス光パワーの関係を示すものであるが、この特性によれば、電圧Ｖc以上で放電が発生してレーザ発振が起こる。また、電圧が低い間はパルス光パワーと電圧がほぼ比例するが、電圧が高くなると飽和して電圧上昇に伴うパルス光パワー上昇が少なくなってきている。この図１３においては、同じパワーΔＰだけ上昇させるために必要な電圧変化を放電電圧の大小に応じて２種類示しており、電圧が低いときの変化ΔＶLと電圧が高いときの変化ΔＶHとの間には、明らかに、ΔＶL＜ΔＶHが成り立つ。
【００１５】
一方、前述したスパイキング発生防止制御によれば、スパイキング現象に対応して、最初の数パルス用の放電電圧を小さくし、以後放電電圧を徐々に大きくするようにしており、結果的に放電電圧は図１２に示した各領域（スパイク領域、プラトー領域および定常領域）を単位として大きく変動することになる。
【００１６】
このように従来のスパイキング発生防止制御においては、放電電圧がスパイク領域、プラトー領域および定常領域の各領域を単位として大きく変動するにも係わらず、上記ゲイン定数Ｇを同一値に固定するようにしているので、パルスエネルギーのばらつきを半導体露光装置が要求するレベルまで充分に抑制することができなかった。
【００１７】
また、上記の従来技術によれば、図１２に示すスパイク領域に加えてプラトー領域及び定常領域においてもスパイクキラー制御を行っているので、スパイク領域以外の領域でパルスエネルギーのばらつきの抑制効果が十分ではない。
【００１８】
これは、連続パルスの初期のパルスでは、レーザ発振休止の影響（レーザが安定化する）が強く残って、同じ放電電圧を印加してもその出力パワーは他の領域に比べ大きくなるが、これ以降のプラトー領域や安定領域ではレーザ発振休止の影響が少なくなり、その反面直前までのパルス発振の影響（電極温度の上昇、レーザガスの乱れなど）をより強く受けることによると考えられる。
【００１９】
また、上記従来技術では、連続パルス発振の全てのパルスに関して、スパイクキラー制御を実行するために、そのための記憶データ量が多くなり、多大なメモリ容量を必要とするとともに、メモリからのデータ読み出しに時間がかかる等の問題もある。
【００２０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、連続パルス発振の全パルスのパルスエネルギーを常に均一にして、光露光や光加工の精度をよりいっそう向上させるようにしたレーザ装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段および作用効果】
この発明では、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定するとともに、発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブロックに分割し、前記制御ゲインを時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段と、連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号および前記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前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段とを具えるようにしている。
【００２２】
係る発明によれば、電源電圧データテーブルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、この補正の際に用いる制御ゲインをパルス番号及び発振休止時間に対応してグループ分けするとともに、これらのグループ単位に異なる値を設定した。そして、これらグループ分けした制御ゲインは、パルス番号に対応して分割したブロックに関してはパルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定し、発振休止時間に対応して分割したブロックに関しては時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する。
【００２３】
したがって本発明によれば、リニアな関係ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬似的にリニアな関係となって電源電圧制御が実行されることになり、発振休止時間が各種変化した場合においても全てのパルスにわたってその出力を高精度に均一化することが可能になり、光露光や光加工の精度をよりいっそう向上させることができる。
【００２４】
またこの発明によれば、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってレーザ発振を行わせる発振制御手段と、連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号に対応するブロックに設定された前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段とを具えるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
係る発明によれば、電源電圧データテーブルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、この補正の際に用いる制御ゲインをパルス番号に対応してグループ分けするとともに、これらのグループ単位に異なる値を設定設定した。そして、これらグループ分けした制御ゲインは、パルス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する。
【００２６】
したがってこの発明によれば、リニアな関係ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬似的にほぼリニアな関係となって電源電圧制御が実行されることになり、全てのパルスにわたってその出力を高精度に均一化することが可能になり、光露光や光加工の精度をよりいっそう向上させることができる。
【００２７】
またこの発明では、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置において、
１バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル手段と、発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインを時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段と、連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記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および前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値を、前記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前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインに前記差を掛けた値と当該記憶電源電圧値とを加算した値に補正更新するテーブル補正手段とを具えるようにしている。
【００２８】
係る発明によれば、電源電圧データテーブルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、この補正の際に用いる制御ゲインを発振休止時間に対応してグループ分けするとともに、これらのグループ単位に異なる値を設定した。そして、これらグループ分けした制御ゲインは大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定する。
【００２９】
したがって本発明によれば、リニアな関係ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬似的にほぼリニアな関係となって電源電圧制御が実行されることになり、発振休止時間が各種変化した場合においても各パルスの出力を高精度に均一化することが可能になり、光露光や光加工の精度をよりいっそう向上させることができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
図２は、この発明にかかるレーザ装置を半導体の回路パターンの縮小投影露光処理を行うステッパの光源として適用した場合の構成を示している。すなわち、１がレーザ装置として狭帯域化エキシマレーザであり、２０が縮小投影露光装置としてのステッパである。
【００３２】
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内に充填されたＫｒ、Ｆ2，Ｎe等からなる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発振を行う。発光した光は狭帯域化ユニット３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、フロントミラー４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。なお、レーザ光Ｌは、先の図１０に示したように、所定の周期で所定回数連続してパルス発振させる連続発振運転と、連続発振運転後に前記連続パルス発振を所定時間停止させる停止運転（発振休止時間）とを交互に繰り返すバーストモード運転により断続的に出力される。
【００３３】
レーザ電源回路５は、レーザコントローラ６から加えられた電圧データに応じて前記放電電極間に電位差Ｖを与えて放電を行う。なお、レーザ電源回路５においては、図示しない充電回路により電荷を一旦充電した後、たとえばＧＴＯやサイラトロン等のスイッチ素子の動作により放電を行う。
【００３４】
フロントミラー４、レーザチャンバ２および狭帯域化ユニット３で構成される共振器から発振されたレーザ光Ｌは、ビームスプリッタ７によってその一部がサンプリングされ、レンズ７ａを介して光モニタモジュール８に入射される。またその残りのレーザ光Ｌはスリット９を介して露光装置２０へ出射される。このスリット９は、出力されるレーザ光を遮断するシャッタとしても機能する。
【００３５】
光モニタモジュール８では、パルス発振が行われる度に、出力レーザ光Ｌの１パルス当たりのエネルギーＰi(i=1,2,3,…)を検出する。この検出パルスエネルギー値Ｐiはレーザコントローラ６に送られ、第ｊ番目のパルス群のｉ番目のパルスのエネルギーＰj,i としてテーブルに記憶される。なお、光モニタモジュール８では、レーザ光Ｌのスペクトル線幅、波長等を検出し、これらのデータもレーザコントローラ６に入力する。
【００３６】
レーザコントローラ６には露光装置２０から以下の信号が入力されており、
・バースト信号ＢＳ（図３参照）
・レーザ発振同期信号（外部トリガ）ＴＲ（図３参照）
・目標パルスエネルギー値Ｐr
レーザ発振同期信号ＴＲは、レーザ装置１での連続パルス発振の際の各パルスのトリガ信号として機能する。バースト信号ＢＳは、その立上がりでレーザ装置１での連続発振運転を開始させ（バーストオン）、その立下がりでレーザ装置１での連続発振運転を停止させる（バーストオフ）よう機能させるものであり、そのバーストオン時点から所定時間ｔ1後に１発目のレーザ発振同期信号ＴＲが発生され、かつ最後のレーザ発振同期信号ＴＲが発生されてから所定時間ｔ2後にバーストオフされるように設定されている。
【００３７】
レーザコントローラ６では、これら入力信号に基づいて、連続パルス発振の際、最初の１０個程度のパルスが含まれるスパイク領域では予め設定された放電電圧データテーブルを用いたテーブル制御を実行し、それ以降の領域では放電電圧データテーブルは用いないで当該バースト周期内で既に発生したパルスの放電電圧を参照して放電電圧を制御する毎パルス制御（フィードバック制御）を実行する。その詳細は、後述する。また、レーザコントローラ６では、発振休止時間ｔを１バースト周期毎に計測する。この計測された発振休止時間は前記テーブル制御に用いられる。
【００３８】
露光装置２０には、スリット１０を介して入射されたレーザ光Ｌの一部をサンプリングするビームスプリッタ１１が設けられ、そのサンプリング光はレンズ１１ａを介して光モニタモジュール１２へ入射される。光モニタモジュール１２では、入射されたレーザ光Ｌの１パルス当たりのエネルギーＰi´を検出し、この検出エネルギー値Ｐi´を露光装置コントローラ１３に入力する。なお、ビームスプリッタ１１を通過したレーザ光は、縮小投影露光処理に用いられる。
【００３９】
露光装置コントローラ１３では、縮小投影露光処理およびウエハが載置されたステージの移動制御、ウェハの交換制御の他に、レーザ発振同期信号ＴＲ、バースト信号ＢＳおよび目標パルスエネルギー値Ｐrをレーザ装置１へ送信するなどの動作を実行する。
【００４０】
まず、図１を用いて本実施例で行われる放電電圧制御について説明する。
【００４１】
図１は、放電電圧を一定にしたときの１バースト周期内での各レーザパルスの出力変化を示すもので、前述したように、第１発目のパルスはその直前の発振休止時間によってレーザが安定するのでその出力が最も大きく、また第２発目以降のパルスは直前のレーザ発振の影響を大きく受けた状態で発振を繰り返すので各パルスの出力は徐々に低下する。そして、この場合第１２発目のパルス以降においては、レーザが定常状態になるので、ほぼ同一の光エネルギーを出力する。
【００４２】
このような出力レーザパルスの特性は、全てのバースト周期に亘ってほぼ共通に現れる。したがってこの実施例では、１バースト周期をパルス番号に基づいて４つの制御領域Ａ〜Ｄに分け、各制御領域Ａ〜Ｄ毎にそれぞれ各別の放電電圧制御を行うようにしている。
【００４３】
制御領域Ａはパルス番号が１である最初の第１発目のパルスのみを制御対象にし、制御領域Ｂはパルス番号が２である第２発目のパルスのみを制御対象にし、制御領域Ｃはパルス番号が３〜１２である第３〜１２発目の１０個のパルスを制御対象にし、制御領域Ｄは第１１発目以降のパルスを制御対象にしている。
【００４４】
また、制御領域Ａ〜Ｃでは、予め求めておいた放電電圧データテーブル（レーザコントローラ６に内蔵）に記憶した放電電圧データに基づいて放電電圧制御を行うようにするが、制御領域Ｄにおいては、放電電圧データテーブルを用いない制御を実行する。すなわち、制御領域Ｄにおいては、当該パルスの直前のパルス発振の励起強度（放電電圧）とそのパルスエネルギー値との関係から当該パルスのパルスエネルギー値を目標値Ｐrに一致させる為に必要な励起強度（充電電圧）を求め、該求めた励起強度によるパルス発振を行わせる制御を実行する。この制御を毎パルス制御（フィードバック制御）と呼称する。
【００４５】
また、制御領域Ａ〜Ｃで行われる放電電圧データテーブルを用いた放電電圧制御においては、制御領域Ａ〜Ｃ単位にゲイン定数Ｇの値を異ならせる。すなわち、テーブル制御においては、放電電圧データテーブルに記憶した放電電圧データＶi（i=1,2,…n）によってレーザ発振したときのパルスエネルギーＰiを検出して目標エネルギーＰrとの差ΔＰi（＝Ｐi−Ｐr）を計算し、該差ΔＰiに応じて補正放電電圧値ΔＶi（＝Ｇ・ΔＰ  Ｇ：ゲイン定数）を計算し、この補正放電電圧値ΔＶiによって前記テーブルに記憶した放電電圧データＶiを補正して、補正後の放電電圧データＶi´（＝Ｖi＋ΔＶ）を得るようにしているが、制御領域Ａ〜Ｃ単位に上記のゲイン定数Ｇの値を異ならせるようにしている。
【００４６】
すなわち、制御領域Ａのゲイン定数をＧaとし、制御領域Ｂのゲイン定数をＧbとし、制御領域Ｃのゲイン定数をＧcとすると、Ｇa＜Ｇb＜Ｇcの大小関係が成立するようにする。
【００４７】
したがって、制御領域Ａにおいては、ΔＶi＝Ｇa・ΔＰiによって補正放電電圧値ΔＶiを求め、制御領域Ｂにおいては、ΔＶi＝Ｇb・ΔＰiによって補正放電電圧値ΔＶiを求め、制御領域Ｃにおいては、ΔＶi＝Ｇc・ΔＰiによって補正放電電圧値ΔＶiを求めるようにしている。
【００４８】
このように、放電電圧データテーブルの補正制御の際に用いられる制御ゲインＧは、パルス番号に対応して分割された制御領域Ａ〜Ｃを単位として異なる値が設定されるようになっているが、これら制御ゲインＧにおいては、発振停止時間ｔに基づき分割された制御領域α〜制御領域γ単位にもそれぞれ別の値が設定されるようになっている。
【００４９】
図４は、放電電圧データテーブルに設定記憶された放電電圧データおよび該テーブルに設定された各放電電圧データを補正する際に使用する制御ゲインの設定態様を示すもので、横軸にはパルス番号(1≦i≦12)を、縦軸には発振休止時間(ｔ1,ｔ2,ｔ3,ｔ4,…)をとっている。
【００５０】
すなわち、放電電圧データテーブルには、パルス番号ｉおよび発振休止時間ｔをパラメータとして各別の放電電圧データＶi(ｔk)（この場合1≦i≦12、1≦k）が予め記憶されている。例えば、Ｖ1(ｔ20)はパルス番号が１で発振休止時間がｔ20に対応する放電電圧データであり、Ｖ6(ｔ50)はパルス番号が６で発振休止時間がｔ50に対応する放電電圧データである。
【００５１】
一方、制御ゲインＧx（＝Ｇa,Ｇb,Ｇc,Ｇa´…）は、パルス番号に対応して分割された制御領域Ａ〜Ｃ（横軸方向）および発振休止時間に対応して分割された制御領域α〜制御領域γ（縦軸方向）毎に各別の値が設定されている。
【００５２】
例えば、この場合、制御領域Ａおよび制御領域αに属する放電電圧データＶ1(ｔ1)〜Ｖ1(ｔ20)用の補正用制御ゲインとしてＧaが設定されており、また制御領域Ａおよび制御領域βに属する放電電圧データＶ1(ｔ21)〜Ｖ1(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧa´が設定されており、制御領域Ａおよび制御領域γに属する放電電圧データＶ1(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインとしてＧa″が設定されている。
【００５３】
同様に、制御領域Ｂおよび制御領域αに属する放電電圧データＶ2(ｔ1)〜Ｖ2(ｔ20)用の補正用制御ゲインとしてＧbが設定されており、制御領域Ｂおよび制御領域βに属する放電電圧データＶ2(ｔ21)〜Ｖ2(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧb´が設定されており、制御領域Ｂおよび制御領域γに属する放電電圧データＶ2(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインとしてＧb″が設定されており、
さらに、制御領域Ｃおよび制御領域αに属する放電電圧データＶ3(ｔ1)〜Ｖ12(ｔ20)用の補正用制御ゲインとしてＧcが設定されており、制御領域Ｃおよび制御領域βに属する放電電圧データＶ3(ｔ21)〜Ｖ12(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧc´が設定されており、制御領域Ｃおよび制御領域γに属する放電電圧データＶ3(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインとしてＧc″が設定されている。
【００５４】
これら各制御ゲインの大小関係は次のように設定されている。
【００５５】
Ｇa＜Ｇb＜Ｇc，
Ｇa´＜Ｇb´＜Ｇc´
Ｇa″＜Ｇb″＜Ｇc″
Ｇa＞Ｇa´＞Ｇa″
Ｇb＞Ｇb´＞Ｇb″
Ｇc＞Ｇc´＞Ｇc″，
制御ゲインをこのような大小関係にしたのは、先の図１３に示した関係を考慮してのことである。
【００５６】
次に、図４に示す放電電圧データテーブルを予め作成するための手法について説明する。
【００５７】
かかる放電電圧データテーブルを作成する際には、セルフリカバーモードを用いる。また、このセルフリカバーモードによって作成された放電電圧データテーブルが適正なものか否かをチェックする際にはセルフロックモードを用いる。
【００５８】
［セルフリカバーモード］
セルフリカバーモードの際には、エキシマレーザ１と縮小投影露光装置２０との間のシャッタ（図２のスリット９）を閉じてレーザ光が縮小投影露光装置２０に入射されない状態にした後、例えば図５(a)に示すような３つの代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3（Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3）を含む試験運転パターンを用いてエキシマレーザ１を実際に発振動作させる。この３つの代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3は、当該露光装置２０を運転させると最も多く発生する３つの発振休止時間であり、露光装置２０や露光することが多いウェハパターンに応じて適当なる時間を設定するようにする。なお、先の図４において、ｔ1＝Ｔ1，ｔ21＝Ｔ2，ｔ51＝Ｔ3とする。
【００５９】
また、セルフリカバーモード運転の際に、１バースト周期内に含まれるパルス数は勿論通常運転の際のパルス数ｎと一致させる。或いは、制御領域Ｄまで含むパルス数であればｎより少なくてもよい。
【００６０】
そして、この運転の際の放電電圧を図６(a)に示すように、３つの休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3別に先頭パルスから順にＶ1(T1)、Ｖ2(T1)、…Ｖn(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ2(T2)、…Ｖn(T2)、Ｖ1(T3)、Ｖ2(T3)、…Ｖn(T3)とし、また運転の結果検出された各パルスの光パワーを、３つの休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3別にそれぞれ、Ｐ1(T1)，Ｐ2(T1)，…Ｐn(T1)、Ｐ1(T2)，Ｐ2(T2)，…Ｐn(T2)、Ｐ1(T3)，Ｐ2(T3)，…Ｐn(T3)とする。なお、セルフリカバーモード及びセルフロックモードの際には、図６(b)に示すように、露光装置２０から送られてくるレーザ発振同期信号ＴＲ（図３参照）と同じタイミングの信号ＴＲ´をレーザコントローラ６で擬似的に発生させて、この擬似信号ＴＲ´に同期して連続パルス発振を実行する。
【００６１】
そして、セルフリカバーモードにおいては、１バースト周期内のパルスのなかで放電電圧データを作成すべきＱ個のパルス（図４では、制御領域Ａ〜Ｃに属する１２個のパルス）に関して、それぞれ、下記（１）式を満たすまで放電電圧を調整しながらレーザ発振を繰り返す。
【００６２】
0003830591.tif 000002
なお、先の図１３の特性を考慮すれば、ΔＥ1＞ΔＥ2＞ΔＥ3と設定するほうが望ましいが、ΔＥ1＝ΔＥ2＝ΔＥ3としてもよい。
【００６３】
すなわち、上記（１）式によれば、第１発目のパルスに関しては、
｜Ｐ1(T1)−Ｐr｜＜ΔＥ1、
且つ｜Ｐ1(T2)−Ｐr｜＜ΔＥ2、且つ｜Ｐ1(T3)−Ｐr｜＜ΔＥ3
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す。このようにして、上式を満足するＶ1(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ1(T3)が得られると、これらの３つの放電電圧データに基づいて第１発目のパルス用の放電電圧データテーブルを作成する。
【００６４】
すなわち、図７に示すように、代表的な３つの発振休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に対応する放電電圧Ｖ1(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ1(T3)が得られると、これら３点を直線で結び、ｔ≦Ｔ1のときはＶ＝Ｖ1(T1)を代用し、ｔ≧Ｔ3のときはＶ＝Ｖ1(T3)を代用することにより、発振休止時間ｔと放電電圧Ｖとの関係を設定するようにしている。例えば、図４に示したテーブルにおいては、ｔ1＝Ｔ1，ｔ21＝Ｔ2，ｔ51＝Ｔ3であり、セルフリカバーモードを実行することにより、まず３つの発振休止時間ｔ1（=Ｔ1)、ｔ21（=Ｔ2）、ｔ51（=Ｔ3）に対応する放電電圧Ｖ1(t1)、Ｖ1(t21)、Ｖ1(t51)が得られ、これら３つのデータを直線補間することで、これら３点の間（Ｔ1＜ｔ＜Ｔ2，Ｔ2＜ｔ＜Ｔ3）に位置する各点の放電電圧データを得るようにしている。
【００６５】
また、第２発目のパルスに関しては、前記同様、
｜Ｐ2(T1)−Ｐr｜＜ΔＥ1、
且つ｜Ｐ2(T2)−Ｐr｜＜ΔＥ2、且つ｜Ｐ2(T3)−Ｐr｜＜ΔＥ3
を満足するまで放電電圧Ｖ2(T1)、Ｖ2(T2)、Ｖ2(T3)を調整しながらレーザ発振を繰り返し、上式を満足するＶ2(T1)、Ｖ2(T2)、Ｖ2(T3)が得られると、これら３つの放電電圧データに基づいて、前記同様にして、第２発目のパルス用の放電電圧データテーブルを作成する。
【００６６】
以下同様にして、最初のＱ個のパルスに関して、同様の調整発振を繰り返し実行して、これらｋ個のパルスに関しての放電電圧データをそれぞれ得るようにする。
【００６７】
［セルフロックモード］
このセルフロックモードは、露光作業の合間等に利用され、このセルフロックモードが選択された際には、前記のセルフリカバーモードと同様、エキシマレーザ１と縮小投影露光装置２０との間のシャッタ９が閉じられてレーザ光が縮小投影露光装置２０に入射されない状態となる。
【００６８】
このセルフロックモードにおいては、図５(b)に示すように、前記代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3を含む連続パルス発振がそれぞれ１周期ずつ行われ、検出されたパルス光がそれぞれ前記式（１）を満足するか否かがチェックされる。そしてこのチェックの結果、前記式（１）を満足している場合は、縮小投影露光装置２０に露光可能信号が送られると共に、エキシマレーザ１と縮小投影露光装置２０との間のシャッタが開にされる。また、前記式（１）が満足していない場合は、露光不可能信号が縮小投影露光装置２０に送られ、この後前記セルフリカバーモードによる放電電圧データの調整発振を行う。
【００６９】
次に、図４に示した放電電圧データテーブルを補正する際の動作について説明する。
【００７０】
この補正動作は、実際の発振休止時間ｔが前記３つの代表的な発振休止時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に一致した際と、不一致のときとで異なる。
【００７１】
まず、当該バースト周期の発振休止時間ｔがＴ1，Ｔ2，Ｔ3に不一致のときの動作について説明する。
【００７２】
前述したように、バースト周期の最初のＱ個のパルスに関しては、当該バースト周期の発振休止時間ｔに対応する放電電圧データをテーブルから読み出し、該読み出した放電電圧データに対応する放電電圧をもってレーザ発振を行わせる。この結果、各パルスの実際の出力としてＰi(1≦i≦Q)が得られたとする。次に、各パルス毎に、目標エネルギーＰrと各パルスの検出値Ｐiとの差ΔＰi（＝Ｐi−Ｐr）を計算し、この差を所定の閾値ΔＥと比較する。
【００７３】
この比較の結果、｜ΔＰi｜＞ΔＥであるパルスが発生した場合、当該発振休止時間ｔに対応するＱ個の放電電圧データのうち｜ΔＰi｜＞ΔＥであるパルス番号をもつ放電電圧データのみを、対応する制御ゲインＧxを用いて補正更新（Ｖi´＝Ｖi＋ΔＰi・Ｇx）する。
【００７４】
例えば、図４において、今回の発振休止時間がｔ20であるとし、その発振の結果、パルス番号が２および４のパルスに｜ΔＰi｜＞ΔＥの関係が発生したとすると、テーブルに記憶された電源電圧データＶ2(ｔ20)とＶ4(ｔ20)のみが下式にしたがって補正更新される。
【００７５】
Ｖ2(ｔ20)´＝Ｖ2(ｔ20)＋Ｇb・（Ｐ2−Ｐr）
Ｖ4(ｔ20)´＝Ｖ4(ｔ20)＋Ｇc・（Ｐ4−Ｐr）
すなわち、計測された発振休止時間ｔがＴ1，Ｔ2，Ｔ3に不一致のときは、｜ΔＰi｜＞ΔＥが発生したパルスについての放電電圧データのうち、当該発振休止時間ｔに対応する放電電圧データのみが補正更新される。この結果、放電電圧データは、図７に示した直線補間関係を崩す特異点（図７の点３０参照）を持つようになる。
【００７６】
次に、計測された発振休止時間ｔがＴ1，Ｔ2，Ｔ3のうちの何れかに一致のときの動作について説明する。
【００７７】
このような場合、｜ΔＰi｜＞ΔＥが発生したパルス番号のパルスに関しては、当該発振停止時間（この場合はＴ1，Ｔ2，Ｔ3のうちの何れか）に対応する放電電圧データのみを補正更新するのではなく、当該パルス番号に対応する全ての（全発振停止時間の）放電電圧データを補正更新するようにする。そして、この補正の際には、各制御領域α〜γ毎に設定された３つの異なる制御ゲイン（Ｇx，Ｇx´，Ｇx″）を用いるようにする。
【００７８】
例えば、発振休止時間ｔがＴ2（＝ｔ21）に一致した場合の発振において、パルス番号が５のパルスに｜ΔＰi｜＞ΔＥの関係が発生したとする。
【００７９】
この場合は、パルス番号が５に対応する全ての放電電圧データＶ5(t1)〜Ｖ5(t53)〜を下式にしたがって補正更新する。
【００８０】
0003830591.tif 000003
図７の一点鎖線はこの補正の様子をグラフ上で示したもので、各制御領域α〜制御領域γ毎に異なる制御ゲインによる補正が行われることにより、補正後の発振休止時間と放電電圧との関係は不連続なものとなる。すなわち、休止時間がＴ2のときの放電電圧データは２つとなり、また休止時間がＴ3のときの放電電圧データも２つとなる。したがって、このような場合は、経験則などによって何れを選択するかの規則を作り、該規則にしたがって何れかの放電電圧データを選択するようにすればよい。
【００８１】
以上が最初の１０パルス程度を制御対象とする放電電圧データテーブル制御の詳細である。
【００８２】
次に、図１に示した制御領域Ｄに含まれるパルスに対して実行される毎パルス制御に関して説明する。
【００８３】
この毎パルス制御においては、まず今回のバースト周期内の既に出力されたパルスのパルスエネルギー値Ｐiとそのときの放電電圧Ｖiを用いて当該パルスの放電電圧Ｖを決定する。
【００８４】
参照するパルス番号に関しては、
(1)当該パルスの直前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、
(2)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と、そのときの充電電圧Ｖi、
(3)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
等がある。
【００８５】
つぎに、上記読み出したパルスエネルギー値Ｐiと充電電圧Ｖiを用いてパルスエネルギーを目標値Ｐrとするための充電電圧値Ｖを演算する。
【００８６】
すなわち、前記読み出したデータ（Ｐi，Ｖi）のパルスエネルギー値Ｐiを目標エネルギー値Ｐrと比較し、Ｐi＝Ｐrである場合は、充電電圧値Ｖ＝Ｖiとし、Ｐr＞Ｐiである場合は、Ｖ＝Ｖi＋Ｇd・ΔＶc（ΔＶc：所定の設定値）とし、Ｐr＜Ｐiである場合は、Ｖ＝Ｖi−Ｇd・ΔＶcとする。
【００８７】
なお、プラトー領域の電圧はプラトー領域のパルスの電圧に基づいて計算するようにしたほうがよい。
【００８８】
以上が、最初の制御領域Ｄのパルスに対して行われる毎パルス制御の詳細である。
【００８９】
次に、図８のフローチャートにしたがって１バースト周期内で行われる放電電圧制御について順を追って説明する。
【００９０】
当該バースト周期が開始される時点で、当該バースト周期の発振休止時間ｔが計測される。次に、当該バースト周期が開始されると、当該パルスが１パルス目であるか否かが判定され、１パルス目である場合は、制御領域Ａ用のテーブル制御を実行する（ステップ１００，１１０）。すなわち、電源電圧データテーブルから、前記計測した発振休止時間ｔに対応しかつパルス番号１に対応する電源電圧データＶ1が読み出され、該読み出した電源電圧値Ｖ1になるように印加電圧が制御される。この印加電圧Ｖ1によって実際に発振されたパルスの出力Ｐ1が光モニタモジュール８でモニタされる。レーザコントローラ６は、このモニタ値Ｐ1を目標値Ｐrと比較し（ΔＰ1＝Ｐ1−Ｐr）、｜ΔＰ1｜＞ΔＥである場合は、パルス番号１に対応するテーブルデータを制御ゲインＧaをもって補正する。なお、計測した発振休止時間ｔが前記Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致している場合は、パルス番号１に対応するテーブルデータを全て補正更新し、一致していない場合はパルス番号１に対応するテーブルデータの中で当該発振休止時間に対応するテーブルデータのみを補正する。
【００９１】
次に、設定されたカウントパルス値Ｂ（この場合は１）が−１された後、制御領域Ｂ用のテーブル制御が実行される（ステップ１２０，１３０）。すなわち、電源電圧データテーブルから、前記計測した発振休止時間ｔに対応しかつパルス番号２に対応する電源電圧データＶ2が読み出され、該読み出した電源電圧値Ｖ2になるように印加電圧が制御される。この印加電圧Ｖ2によって実際に発振されたパルスの出力Ｐ2が光モニタモジュール８でモニタされる。レーザコントローラ６は、このモニタ値Ｐ2を目標値Ｐrと比較し（ΔＰ2＝Ｐ2−Ｐr）、｜ΔＰ2｜＞ΔＥである場合は、パルス番号２に対応するテーブルデータを制御ゲインＧbをもって補正する。なお、前記同様、計測した発振休止時間ｔが前記Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致している場合は、パルス番号２に対応するテーブルデータを全て補正更新し、一致していない場合はパルス番号２に対応するテーブルデータの中で当該発振休止時間に対応するテーブルデータのみを補正する。
【００９２】
次に、カウントパルス値Ｂが０に一致しているか否かが判定され、一致していない場合は制御領域Ｂ用のテーブル制御がＢ＝０となるまで繰り返し行われる（ステップ１４０）。この場合には、Ｂ＝１に設定しているので、手順は次のステップ１５０に移行する。
【００９３】
次に、設定されたカウントパルス値Ｃ（この場合は１０）が−１された後、制御領域Ｃ用のテーブル制御が実行される（ステップ１５０，１６０）。すなわち、電源電圧データテーブルから、前記計測した発振休止時間ｔに対応しかつパルス番号３に対応する電源電圧データＶ3が読み出され、該読み出した電源電圧値Ｖ3になるように印加電圧が制御される。この印加電圧Ｖ3によって実際に発振されたパルスの出力Ｐ3が光モニタモジュール８でモニタされる。レーザコントローラ６は、このモニタ値Ｐ3を目標値Ｐrと比較し（ΔＰ3＝Ｐ3−Ｐr）、｜ΔＰ3｜＞ΔＥである場合は、パルス番号３に対応するテーブルデータを制御ゲインＧcをもって補正する。なお、前記同様、計測した発振休止時間ｔが前記Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致している場合は、パルス番号３に対応するテーブルデータを全て補正更新し、一致していない場合はパルス番号３に対応するテーブルデータの中で当該発振休止時間に対応するテーブルデータのみを補正する。
【００９４】
次に、カウントパルス値Ｃが０に一致しているか否かが判定され、一致していない場合は制御領域Ｃ用のテーブル制御がＣ＝０となるまで繰り返し行われる（ステップ１７０）。この場合には、Ｃ＝１０に設定しているので、結果的に制御領域Ｃのテーブル制御がパルス番号が３〜１２である１０個のパルスについて実行される事になる。
【００９５】
以上のようにして、電源電圧データテーブルを用いたテーブル制御が終了すると、これ以降は前述した毎パルス制御が実行されることになる（ステップ１８０）。この毎パルス制御においては、今回のバースト周期内の既に出力されたパルスのパルスエネルギー値Ｐiとそのときの放電電圧Ｖiを用いて当該パルスの放電電圧Ｖが決定される。
【００９６】
なお、上記実施例では、テーブル補正用の制御ゲインＧをパルス番号及び発振休止時間に対応して制御領域（ブロック）単位に変化させるようにしたが、パルス番号のみに対応して制御ゲインＧを変化させるようにしてもよく、さらには発振休止時間のみに対応して制御ゲインＧを変化させるようにしてもよい。
【００９７】
また、上記実施例では、制御ゲインＧを制御領域（ブロック）単位に変化させるようにしたが、パルス番号単位に変化させるようにしてもよく、さらには発振休止時間の基本単位毎に（図４のｔ1,ｔ2,ｔ3,ｔ4毎に）変化させるようにしてもよい。
【００９８】
また、上記実施例で設定した各制御領域Ａ〜Ｄに含まれるパルス数は任意であり、また１バースト周期内で分割する制御領域の個数も任意である。
【００９９】
また、上記実施例では、制御領域Ｄにおいて毎パルス制御を行うようにしたが、制御領域Ｄにおいても他の制御領域Ａ〜Ｃと同様に放電電圧データテーブルを用いた放電電圧制御を行うようにしてもよい。この場合、制御領域Ｄのゲイン定数をＧdとし、Ｇa＜Ｇb＜Ｇc＜Ｇdが成立するようにＧd値を設定するようにすればよい。
【０１００】
また上記実施例では、テーブルを補正する際、計測された休止時間ｔが代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に一致したときに当該パルス番号に対応する全てのテーブルデータを補正するようにしたが、計測された休止時間ｔが代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に不一致のときにも全てのテーブルデータを補正するようにしてもよい。さらに、計測された休止時間ｔが代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に一致したときに、該代表的な休止時間に対応するテーブルデータのみを補正更新するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例について１バースト周期内の分割された制御領域を示す図。
【図２】この発明の実施例構成を示すブロック図。
【図３】バースト信号、レーザ発振同期信号のタイムチャート。
【図４】電源電圧データテーブル及び制御ゲインの割り付け態様を示す図。
【図５】セルフリカバーモード及びセルフロックモードのタイムチャート。
【図６】セルフリカバーモードの詳細タイムチャート。
【図７】電源電圧データテーブルに記憶される電源電圧データの作成手法を示す図。
【図８】１バースト周期内の放電電圧制御動作を示すフローチャート。
【図９】ウェハ上のＩＣチップを示す平面図。
【図１０】充電電圧を一定にした場合のバースト運転におけるパルスエネルギー波形を示す図。
【図１１】発振休止時間とレーザ出力の関係を示す図。
【図１２】１バースト周期におけるパルスエネルギー波形示す拡大図。
【図１３】放電電圧とパルス光パワーの関係を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ装置
３…狭帯域化ユニット
６…レーザコントローラ
２０…露光装置
１…エキシマレーザ
【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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