JP2001320118A

JP2001320118A - レーザ装置

Info

Publication number: JP2001320118A
Application number: JP2000138608A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Takahashi; 知和高橋
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】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一層
向上させうることができるレーザ装置を提供すること。【解決手段】本発明においては、補正放電電圧ΔＶｉ
はΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）になるように定義されてい
る。パルスエネルギーの偏差ΔＥと、予め設定された閾
値（±ΔＥｔｈ）とを比較し、この比較の結果、「−Δ
Ｅｔｈ＜ΔＥかつΔＥ＜ΔＥｔｈ」のときは「ΔＶｉ
＝Ｇ１＊ΔＥ」を採用し、また「＋ΔＥｔｈ≦ΔＥ」の
ときは「ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥｔｈ＋Ｇ２＊（ΔＥ−ΔＥ
ｔｈ）」を採用し、さらに「−ΔＥｔｈ≧ΔＥのときは
「ΔＶｉ＝Ｇ１＊（−ΔＥｔｈ）＋Ｇ２＊（ΔＥ＋ΔＥ
ｔｈ）」を採用し、これら採用された補正放電電圧ΔＶ
ｉをもって放電電圧データＶｉを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
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ように
したレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、半導体露光装置では周知のように露
光とステージ移動とを交互に繰り返すので、この半導体
露光装置の露光光源としてエキシマレーザを用いた場合
には、このエキシマレーザの運転状態は、図１１に示す
ように、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とを繰り返すバーストモード運転と
なる。

【０００４】しかし、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なものにすることなど
がある。

【０００５】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、いわゆるスパイク現象が現れる。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いレベルの
安定な値が続くプラトー領域を経た後、定常領域に入
る。

【０００６】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、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共に、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。

【０００７】そこで、本願出願人は、既に出願した特願
平４−１９１０５６号、特願平７−２４９６８３号、特
願平８−２９２６３１号に記載されたレーザ装置を提案
している。

【０００８】上記特願平４−１９１０５６号および特願
平７−２４９６８３号に記載されたレーザ装置では、励
起強度（充電電圧、放電電圧）が大きくなるに従って発
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毎に変化させてスパイキング現
象による初期エネルギー上昇を防止するようにしてい
る。

【０００９】すなわち、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
ルスエネルギーを所望の目標値Ｅｔ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
憶すると共に、今回の連続パルス発振時のパルスエネル
ギーＥｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ：整数）を検出し、
この検出値Ｅｉとパルスエネルギー目標値Ｅｔとを比較
し、この比較結果に基づいて前記予め記憶された各パル
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。

【００１０】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Ｅｉを検出して目標パ
ルスエネルギーＥｔとの差△Ｅ（＝Ｅｔ−Ｅｉ）を計算
し、該差△Ｅに応じて補正放電電圧△Ｖ（＝Ｇ・△Ｅ
Ｇ：ゲイン係数）を計算し、この補正放電電圧△Ｖによ
って前記テーブルに記憶した放電電圧Ｖｉを補正して、
補正後の放電電圧データＶｉ’（＝Ｖｉ＋△Ｖ）を得る
ようにしている。

【００１１】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
ン係数Ｇを同一値に固定するようにしているので、各パ
ルスエネルギーのバラツキの抑制効果が十分ではなかっ
た。つまり、図１２に示すスパイク領域に加えてプラト
ー領域および定常状態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
ルギーのバラツキの抑制効果が十分ではない。

【００１２】そこで、上記特願平８−２９２６３１号に
記載されたレーザ装置では、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および発振休止
時間に対応してグループ分けすると共に、これらのグル
ープ単位に異なる値を設定するようにしている。

【００１３】この補正電圧制御においては、１バースト
周期をパルス番号に基づいて、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する制御領域
Ａ、パルス番号が２である第２発目のパルスのみを制御
対象にする制御領域Ｂ、パルス番号が３〜１２である第
３〜第１２発目の１０個のパルスを制御対象にする制御
領域Ｃ、第１３発目以降のパルスを制御対象にする制御
領域Ｄからなる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圧制御を行う。

【００１４】具体的には、制御領域Ａ〜Ｃでは、予め求
めておいた放電電圧テーブル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い、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。

【００１５】上記制御領域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、放電電
圧データテーブルに記憶した放電電圧Ｖｉ（ｉ＝１、
２、・・・ｎ）によってパルス発振したときのパルスエ
ネルギーＥｉを検出して目標エパルスネルギーＥｔとの
差ΔＥｉ（＝Ｅｔ−Ｅｉ）を計算し、該差ΔＥｉに応じ
て補正放電電圧△Ｖｉ（＝Ｇ・△ＥｉＧ：ゲイン係
数）を計算し、この補正放電電圧△Ｖｉによって前記テ
ーブルに記憶した放電電圧Ｖｉを補正して、補正後の放
電電圧データＶｉ’（＝Ｖｉ＋△Ｖｉ）を得るようにし
ている。ただし、「制御領域Ａのゲイン定数Ｇａ＜制
御領域Ｂのゲイン定数Ｇｂ＜制御領域Ｃのゲイン定数
Ｇｃ」という具合に、制御領域Ａ〜Ｃ単位に上記ゲイン
定数Ｇの値を異ならせるようにしている。

【００１６】ここで、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、図１３に示す。この図
１３に示す特性によれば、電圧Ｖｃ以上で放電が発生し
てパルス発振が起こり、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、同じパルス光パワー
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
量ΔＶLと電圧が高いときの変化量ΔＶHとの間には、明
らかに、ΔＶL＜ΔＶHが成り立つ。

【００１７】一方、１バースト周期内の複数のパルスエ
ネルギーは、同一の放電電圧をもってパルス発振した場
合であっても、図１２に示すように、前述したようにス
パイク現象が現れる。つまり、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。

【００１８】したがって１バースト周期内の複数のパル
スエネルギーのバラツキを抑制するには、スパイク領域
に含まれる数パルスのパルス発振のときには放電電圧を
低く設定し、それ以後は、その放電電圧値よりも高めの
放電電圧を設定すれば良いことになる。

【００１９】そこで、上記特願平８−２９２６３１号に
記載されたレーザ装置における、上記制御領域Ａ〜Ｃ単
位にゲイン定数Ｇの値を異ならせる放電電圧制御では、
制御領域Ａにおいては、△Ｖｉ＝Ｇａ・ΔＥｉ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、
△Ｖｉ＝Ｇｂ・ΔＥｉよって補正放電電圧値ΔＶｉを求
め、制御領域Ａにおいては、△Ｖｉ＝Ｇｃ・ΔＥｉによ
って補正放電電圧値ΔＶｉを求めている。

【００２０】上述したように上記特願平８−２９２６３
１号に記載されたレーザ装置では、上記制御領域Ａ〜Ｃ
毎にゲイン定数Ｇの値を異ならせた放電電圧制御によっ
て、連続パルス発振の全パルスのパルスエネルギーを常
に均一にするようにしている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように上記特
願平８−２９２６３１号（以下、文献という。）に記載
されたレーザ装置では、下記に示す式（１）によって補
正放電電圧値ΔＶｉを求め、この△Ｖｉを基に補正後の
放電電圧データＶｉ’（＝Ｖｉ＋△Ｖｉ）を得るように
している。

【００２２】 △Ｖｉ＝Ｇｎ・ΔＥｉ・・・（１）但し、ｉはパルスの番号であり、ｉ番目のパルスは制御
領域Ａ、Ｂ、Ｃのうち何れかの領域に含まれる。また、
Ｇｎは制御領域Ａ、Ｂ、Ｃのうち何れかの領域のゲイン
係数であり、制御領域Ａのゲイン係数Ｇａ＜制御領域
Ｂのゲイン定数Ｇｂ＜制御領域Ｃのゲイン係数Ｇｃの
関係が成立している。

【００２３】また、放電電圧データテーブルには、例え
ば異なる３つの発振休止時間ｔに対応して、下記に示す
式（２）が満足するように、実際にパルス発振し調整し
て得られる放電電圧の値が予め記憶される。

【００２４】 │Ｅｉ−Ｅｔ│＜ΔＥｎ・・・（２）但し、ΔＥｎは閾値であり、上記３つの発振休止時間に
対応してΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３の値が適用される。こ
こで、３つの発振休止時間がｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係が
成立するときに、ΔＥ１＜ΔＥ２＜ΔＥ３とする。

【００２５】従って、上記文献のレーザ装置において
は、上記制御領域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に、さらに上記発振休止
時間ｔ１、ｔ２、ｔ３毎に放電電圧データＶｉおよびゲ
イン係数Ｇが決定されることとなる。

【００２６】しかし、同一の１バースト周期内の複数の
パルスに着目すると、これら複数のパルスのパルスエネ
ルギーについては、同一の発振休止時間に対応する放電
電圧データが適用されると共に、パルス発振されたパル
スが含まれる制御領域に対応するゲイン係数（同一の制
御領域においてはゲイン係数は同一）が適用される。

【００２７】このことは、同一の１バースト周期内の同
一の制御領域においては、パルス発振したときのパルス
エネルギーＥｉの値（あるいはパルスエネルギーの偏差
の値）に係わらず、同一の放電電圧データおよびゲイン
係数が適用されることを意味している。

【００２８】さて、今回パルス発振されたパルスのパル
スエネルギーが上記式（１）で示される│Ｅｉ−Ｅｔ│
＜ΔＥｎを満足する場合には、上記式（２）で示される
補正放電電圧値△Ｖｉ＝Ｇｎ・ΔＥｉは、今回パルス発
振されたパルスのパルスエネルギーのバラツキを補正す
べく適正な値となり、この△Ｖｉを基に補正後の放電電
圧データＶｉ＝（Ｖｉ＋Ｇｎ・ΔＥｉ）が得られる。そ
の結果として、次回パルス発振するときの放電電圧Ｖ
ｉ’は、理論上は適正な値となる。

【００２９】すなわち、上記文献のレーザ装置において
は、パルス発振したときのパルスエネルギーＥｉと目標
パルスエネルギーＥｔとの差ΔＥｉ（＝│Ｅｉ−Ｅｔ
│）が、目標エパルスネルギーＥｔを中心として設定さ
れた誤差範囲の上限および下限の閾値ΔＥｔｈの範囲内
（つまり、ΔＥｉ＝│Ｅｉ−Ｅｔ│＜ΔＥｔｈ）の場合
（これを事象１とする。）には、パルスエネルギーのバ
ラツキを抑制することが可能となる。

【００３０】ところが、たとえば放電電極間の放電の不
均一性でアーク放電が発生することに起因して、パルス
発振したときのパルスエネルギーＥｉが、例えば目標パ
ルスエネルギーＥｔから下限の閾値ΔＥｔｈを減算した
パルスエネルギーの値よりも大幅に低下することがあ
る。つまりΔＥｉ＝│Ｅｉ−Ｅｔ│＞ΔＥｔｈとなる場
合（これを事象２とする。）である。

【００３１】その原因としては、上述したようにアーク
放電の発生が１つの要因として挙げられるが、正確な要
因については良く知られていない。しかも、そのような
事象は再現性がる。

【００３２】このようなパルスエネルギーの大幅な低下
についても対策を講ずる必要があり、上記従来の放電電
圧制御においては、上記式（２）で示される補正放電電
圧値△Ｖｉ＝Ｇｎ・ΔＥｉを用いて、放電電圧Ｖｉを補
正するようにしている。

【００３３】たとえば、図１４に示すように、第５発目
のパルスのパルスエネルギーの計測値がＥｊ-1であった
とすれば、ΔＥｉ（＝ΔＥ5）＝│Ｅｊ-1−Ｅｔ│＜Δ
Ｅｔｈの関係が成立して、上記事象１となる。これに対
し、第６発目のパルスのパルスエネルギーの計測値がＥ
ｊであったとすれば、ΔＥｉ（＝ΔＥ6）＝│Ｅj−Ｅｔ
│＞ΔＥｔｈの関係が成立して、上記事象２となる。

【００３４】すなわち、上記の場合では、同一のバース
ト周期内の第５発目と第６発目のパルスのパルスエネル
ギーの上記ΔＥｉについて、ΔＥ6（＝ΔＥｉ）＞ ΔＥ
5（＝ΔＥｉ）の関係が成立することになり、上記事象
２の場合の方が、上記事象１の場合と比較して、パルス
発振したときのパルスエネルギーＥｉと目標パルスエネ
ルギーＥｔとの差ΔＥｉの値が大きくなる。

【００３５】このことは、同一のゲイン係数（Ｇｃ）が
適用される場合において、上記事象２において△Ｖｉ＝
Ｇｎ（＝Ｇｃ）・ΔＥｉにより求められる補正放電電圧
△Ｖｉ(2)は、上記事象１において△Ｖｉ＝Ｇｎ（＝Ｇ
ｃ）・ΔＥｉにより求められる補正放電電圧△Ｖｉ(1)
よりも値が大きいことを意味する。

【００３６】このように今回のパルス発振のときのパル
スのパルスエネルギーＥｉ（＝Ｅｊ）が目標パルスエネ
ルギーＥｔよりも大幅に小さい値となったので、今回の
パルスのパルスエネルギー（Ｅｊ）と次回のパルスのパ
ルスエネルギー（Ｅj+1）との平均値を目標パルスエネ
ルギーＥｔとすべく、次回パルス発振したときのパルス
のパルスエネルギーＥｉ（＝Ｅj+1）の値が大きくなる
ように、補正後の放電電圧Ｖｉ’の電圧値は高く設定さ
れる。

【００３７】したがって、上記補正放電電圧△Ｖｉ
（２）を基に、テーブルに記憶された放電電圧Ｖｉを補
正して得られた補正後の放電電圧データＶｉ’（＝Ｖｉ
＋△Ｖｉ（２））に基づく放電電圧Ｖｉ’をもって次回
のパルス（第７発目のパルス）をパルス発振した場合に
は、第７発目のパルスのパルスエネルギーＥｉは、図１
４に示すように、理論的には前回のパルス（第６発目の
パルス）のパルスエネルギーＥｊとの積算の平均値が目
標パルスエネルギーＥｔとされるべく、「Ｅj+1」の値
となるはずであるが、この値「Ｅj+1 」よりも大きい値
「Ｅｋ」となる。

【００３８】何故そのような事象が発生するのかという
原因については知られていないが、その事象の再現性は
ある。

【００３９】このような事象に対処するため、「（Ｅ
ｋ）−（Ｅj+1）」の値の過剰パルスエネルギー分を次
回のパルス（第８発目のパルス）のパルスエネルギーに
おいて吸収されるように、放電電圧制御が行われる。

【００４０】つまり、上記過剰エネルギーを含む今回の
パルス（第７発目のパルス）のパルスエネルギーと次回
のパルス（第８発目のパルス）のパルスエネルギーとの
積算値の平均値が目標パルスエネルギーＥｔとされるべ
く、第８発目のパルスのパルスエネルギーが低くなるよ
うに次回のパルス発振時に適用される放電電圧Ｖｉ’が
決定される。

【００４１】このように上記文献のレーザ装置において
は、ΔＥｉ＝│Ｅj−Ｅｔ│＞ΔＥｔｈの関係が成立し
て上記事象２となる場合に、補正後の放電電圧Ｖｉ’を
もって次回のパルス（第７発目のパルス）をパルス発振
したとしても、そのパルスのパルスエネルギーは、理論
上の値「Ｅj+1 」とはならず、この値よりも大きい値
「Ｅｋ」となる。

【００４２】そして「（Ｅｋ）−（Ｅj+1）」の値の過
剰パルスエネルギーに起因するパルスエネルギーのバラ
ツキを抑制すべく、次回以降のパルス発振において放電
電圧制御が行われる。このときのパルスエネルギーのバ
ラツキは、上記第７発目のパルスのパルスエネルギーが
理論上の値「Ｅj+1」であった場合と比較して、大きい
ものとなる。

【００４３】このようにΔＥｉ＝│Ｅj−Ｅｔ│＞ΔＥ
ｔｈの関係が成立する場合に、ΔＶｉ＝Ｇｎ（＝Ｇｃ）
・ΔＥｉの式を用いて補正放電電圧ΔＶｉを求め、この
ΔＶｉに基づいて補正した補正後の放電電圧Ｖｉ’をも
ってパルス発振したときは、過剰パルスエネルギーが発
生するということが、本願発明者の実験によって確認さ
れている。

【００４４】したがって、ΔＥｉ＝│Ｅj−Ｅｔ│＞Δ
Ｅｔｈの関係が成立する場合には、次回のパルス（第７
発目のパルス）のパルス発振のときに、「（Ｅｋ）−
（Ｅj+1）」の値の過剰パルスエネルギーが発生しない
ように、補正後の放電電圧Ｖｉ’を低く設定すれば良い
ことが分かる。

【００４５】しかしながら、上記従来の放電電圧制御に
おいては、同一の１バースト周期内での同一制御領域た
とえば制御領域Ｃに含まれるパルスをパルス発振させる
ときには、上述したように補正後の放電電圧データＶｉ
＝（Ｖｉ＋Ｇｃ・ΔＥｉ）が適用されるものの、テーブ
ルに記憶されている補正前の放電電圧データ（Ｖｉ）お
よびゲイン係数（Ｇｃ）の値は同一のものが適用される
ため、パルスエネルギーの偏差が大きいときに、補正後
の放電電圧Ｖｉ’を低く設定するということは不可能で
ある。

【００４６】すなわち、上記の場合では、補正後の放電
電圧Ｖｉ’は、パルス発振したときのパルスエネルギー
Ｅｉと目標パルスエネルギーＥｔとの偏差ΔＥｉのみに
依存（詳しくはＧｃ・ΔＥｉのみに依存）するため、補
正後の放電電圧Ｖｉ’の電圧値を低く（控えめ）に設定
することは不可能であり、よってパルスエネルギーのバ
ラツキを常に均一とすることは困難となる。

【００４７】そこで、本発明は、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
加工の精度をより一層向上させることができるレーザ装
置を提供することを解決課題とする。

【００４８】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記解
決課題を達成するため、第１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、出力エネル
ギーの偏差の値に応じてゲイン係数値が異なるゲイン特
性を有する予め設定された非線形特性情報に基づいて、
前記パルス発振の各出力エネルギーの偏差の値に応じた
ゲイン係数値をもって前記電源電圧を制御する制御手段
を具備したことを特徴とする。

【００４９】また、第２の発明では、第１の発明におい
て、前記非線形特性情報は、前記パルス発振の各出力エ
ネルギーの偏差の値が、前記所定の目標値範囲内に存在
する場合と前記所定の目標値範囲を超える場合とでは、
前記ゲイン特性のゲイン係数値が異なるように設定され
ているとともに、前者の場合におけるゲイン特性は後者
の場合におけるゲイン特性よりもゲイン係数値が小さく
設定されていることを特徴とする。

【００５０】さらに、第３の発明では、第１また第２の
発明において、前記非線形特性情報は、前記パルス発振
の各出力エネルギーの偏差の値が前記所定の目標値範囲
を超える場合における前記ゲイン特性のゲイン係数値
は、当該出力エネルギーの偏差の値に基づいて前記電源
電圧を補正するのに必要な理論上のゲイン係数値よりも
小さく設定されていることを特徴とする。

【００５１】この第１乃至第３の発明を図７を参照して
説明する。

【００５２】補正放電電圧ΔＶｉを求めるときは、次の
条件〜に対応して次式（５）〜（７）が適用され
る。なお、これらの式において、Ｇ１、Ｇ２はゲイン係
数であり、Ｇ１＜Ｇ２の関係が成立している。ΔＥｔｈ
は閾値を表し、ΔＥはパルスエネルギーの偏差を表して
いる。

【００５３】：−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥ・・・（５）：＋ΔＥｔｈ≦ΔＥのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥｔｈ＋Ｇ２＊（ΔＥ−ΔＥｔｈ）・・・（６）：−ΔＥｔｈ≧ΔＥのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊（−ΔＥｔｈ）＋Ｇ２＊（ΔＥ＋ΔＥｔｈ）・・・（７）図７において、符号Ａ−Ａの点線で示される直線はΔＶ
ｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性を示し、符号Ｂ−Ｂの点線及び実
線で示される直線はΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの特性を示し、
実線で示される折れ線は、上記式（５）〜（７）を満足
する補正放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）の特性を示し
ている。

【００５４】上記ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性（線分Ａ−
Ａ）は、上述した従来のたとえば制御領域Ｃにおいて適
用されるΔＶｉ＝Ｇｃ＊ΔＥｉの特性に相当しているも
のとする。すなわち、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性におい
ては、ゲイン係数（Ｇｃ）に依存し（Ｇｃ・ΔＥｉの比
例計算の値に依存）、しかも、パルス発振の各出力エネ
ルギーの偏差の値に基づいて電源電圧（放電電圧）を補
正するのに必要な理論上の制御ゲインに設定されたもの
となっている。

【００５５】本発明に係る非線形特性としてのΔＶｉ＝
関数ｆ（ΔＥ）においては、「ΔＥｔｈ≦│ΔＥ│」の
関係が成立する範囲の線分と、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥ（符
号Ａ−Ａの点線参照）の線分とは平行になっている。す
なわち、上記式（５）で表されるΔＶｉの特性である直
線の傾きとΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性である直線の傾き
とが同一になるように設定されている。また、「−ΔＥ
ｔｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」の関係が成立する範囲の線分
はΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの特性になっている。

【００５６】ちなみに、上記の場合は、ΔＥｔｈ≦│Δ
Ｅ│の関係が成立する場合におけるＶｉ＝関数ｆ（Δ
Ｅ）での補正放電電圧とΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥでの補正放
電電圧との差ΔＶｔｈは、ΔＶｔｈ＝（Ｇ２−Ｇ１）＊
ΔＥｔｈで表される。

【００５７】上述したようにパルスエネルギーの偏差の
値が、例えば、「−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔ
ｈ」の関係が成立する場合と、「│ΔＥ│≧ΔＥｔｈ」
の関係が成立する場合とでは、ゲイン係数を異ならせる
ように設定すると共に、従来の場合と比較してそのゲイ
ン係数を低く設定し、その偏差ΔＥに応じたゲイン係数
をもって放電電圧Ｖｉを補正する。

【００５８】しかも、パルスエネルギーの偏差が大きい
ときには、目標値に対するエネルギー出力の追従性を良
くし、しかもパルスエネルギーの偏差ΔＥを小さくすべ
く、大きなゲインであって、かつゲインを大きくし過ぎ
る（理論上適切であるゲインとする）ことによる必要以
上の電圧指令値（補正後の放電電圧）とならないような
ゲインをもって、補正後の放電電圧Ｖｉ’を求める。

【００５９】以上説明したように、第１乃至第３の発明
によれば、出力エネルギーの偏差の値に応じてゲイン係
数値が異なるゲイン特性を有する予め設定された非線形
特性情報に基づいて、パルス発振の各出力エネルギーの
偏差の値に応じたゲイン係数値をもって電源電圧を補正
し、この補正後の電源電圧をもってパルス発振を行うこ
とができる。

【００６０】特に、第３の発明によれば、パルス発振の
各出力エネルギーの偏差の値が所定の目標値範囲を超え
る場合には、当該出力エネルギーの偏差の値に基づいて
電源電圧を補正するのに必要な理論上のゲイン係数値よ
りも小さく設定されたゲイン係数値のゲイン特性を有す
る非線形特性情報に基づいて、当該ゲイン係数値をもっ
て電源電圧を補正し、この補正後の電源電圧をもってパ
ルス発振を行うことができると共に、必要以上に電源電
圧を補正したことに伴うパルスエネルギーのバラツキを
抑制することができる。

【００６１】また、上記解決課題を達成するため、第４
の発明では、第１乃至第３の発明のうちの何れかの発明
において、前記非線形特性情報は、前記パルス発振の各
出力エネルギーの偏差の値が前記所定の目標値範囲内に
存在する場合における前記ゲイン特性のゲイン係数値
は、零に設定されていることを特徴とする。

【００６２】この第４の発明を図９を参照して説明す
る。

【００６３】補正放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）は、
図９に示される補正放電電圧ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）で表さ
れる折れ線（実線）の非線形特性となるように定義され
ている。

【００６４】すなわち、図９に示すように、線分Ｂ１−
Ｂ２、線分Ｂ２−Ｂ３および線分Ｂ３−Ｂ４から構成さ
れる折れ線（実線）の如く、ΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）で表さ
れる非線形特性や、あるいは、線分Ｃ１−Ｃ２、線分Ｃ
２−Ｃ３および線分Ｃ３−Ｃ４から構成される折れ線
（一点鎖線および実線）の如く、ΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）で
表される非線形特性が定義されている。

【００６５】なお、上記ΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）で表される
非線形特性の│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が成立する範囲
においては、線分Ｂ１−Ｂ２を平行移動して横軸の例え
ば「＋ΔＥｔｈ」が基準点となるように線分Ｃ１−Ｃ２
が定義されている。

【００６６】このように定義された非線形特性を採用す
る放電電圧制御においては、例えば、ΔＶi2＝ｆ（Δ
Ｅ）で表される非線形特性を採用した場合においては、
「−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が
成立する場合は、上述した放電電圧データＶｉまたは参
照放電電圧データＶｉに対する補正は行われない（ΔＶ
i1＝０）。

【００６７】このように│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が成
立する場合に、放電電圧Ｖｉに対する補正を実施しない
のは、エキシマレーザ等のガスレーザでは放電電圧Ｖｉ
を補正したとしてもパルスエネルギーのバラツキが発生
するからである。そのため、「−ΔＥｔｈ≦ΔＥ≦＋Δ
Ｅｔｈ」の関係が成立する範囲内にあるパルスエネルギ
ーの偏差ΔＥについては、放電電圧Ｖｉの補正を実施し
ない（あるいは偏差│ΔＥ│がΔＥｔｈ近傍にある場合
に限って放電電圧Ｖｉを補正する）ようにしている。

【００６８】以上説明したように、第４の発明によれ
ば、パルス発振の各出力エネルギーの偏差の値が所定の
目標値範囲内に存在する場合におけるゲインの値は零
（つまり電源電圧の補正は行わない）としているので、
電源電圧の補正のための処理時間が不要となり、その
分、１バースト周期内の連続パルス発振に要する時間を
短縮させることができる。

【００６９】しかも、各出力エネルギーの偏差の値が所
定の目標値範囲を超える場合は、従来の場合と比較し
て、電源電圧を控えめ（理論上適切であるゲインより低
め）に補正するので、補正したことによる次のパルス発
振時のパルスのパルスエネルギーの偏差を小さく抑制す
ることができる。

【００７０】さらに、上記解決課題を達成するため、第
５の発明では、第１乃至第４の発明のうちの何れかの発
明において、前記レーザ光がスキャン方式の露光処理に
おける露光光源として用いられる場合は、前記パルス発
振の各出力エネルギーの偏差の値が前記所定の目標値範
囲を超える場合におけるスキャン方式用のゲイン特性
は、前記ゲイン特性と比較して小さいゲイン計数値が設
定されていることを特徴とする。

【００７１】この第５の発明を図７および図１０を参照
して説明する。

【００７２】補正放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）は、
図１０に示される補正放電電圧ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）で表
される折れ線（実線）の非線形特性となるように定義さ
れている。

【００７３】すなわち、上記ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）の特性
（図１０中実線参照）は、│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が
成立する場合においては、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥ（＝図７
に示すΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥ）よりも特性の傾きが小さい
（ゲイン係数値が小さい）ものとなっているΔＶｉ＝Ｇ
３＊ΔＥの特性に平行に（特性の傾きが同一）なってい
る。

【００７４】したがって、│ΔＥ│≧ΔＥｔｈが成立す
るときには、図１０に示す特性におけるパルスエネルギ
ーの偏差ΔＥｉに対応する補正放電電圧（スキャン方式
に適用される電圧）は、図７に示した特性におけるパル
スエネルギーの偏差ΔＥｉに対応する補正放電電圧（ス
テッパ方式に適用される電圧）よりも電圧値が小さくな
っている。

【００７５】以上説明したように、第５の発明によれ
ば、スキャン方式の露光処理に用いられる露光光源とし
てのパルス光は、ステッパ方式の露光処理に用いられる
露光光源としてのパルス光のエネルギー偏差のバラツキ
を抑制するためのゲインよりも係数が小さいゲインをも
ってパルス発振されたものとなる。

【００７６】このため、ステッパ方式と比較して一定エ
リア（照射領域）に照射されるパルスの数が少ないスキ
ャン方式においても、パルスのパルスエネルギーの偏差
を小さく抑制することができる。

【００７７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。

【００７８】図１は、この発明に係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方
式の露光処理における露光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の狭
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。

【００７９】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
填されたクリプトン（Ｋｒ）、フッ素（Ｆ２）、ネオン
（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。

【００８０】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
に戻りパルス発振が起こる。なお、レーザ光Ｌは、先の
図１１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。

【００８１】電源回路５は、レーザコントローラ６から
加えられた電源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、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。

【００８２】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で構成される光共振器から発振さ
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光するシャッタ
としても機能する。

【００８３】光モニタモジュール８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Ｅｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ：整数）を検出す
る。この検出パルスエネルギーＥｉ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Ｅj,iとしてテーブル（レーザコントローラ
６に内蔵されているメモリ上のテーブル）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へ送出する。

【００８４】レーザコントローラ６には、図２に示すよ
うに露光装置２０からバースト信号ＢＳ、レーザ発振同
期信号（外部トリガ）ＴＲ、目標パルスエネルギー値Ｅ
ｔを示す信号が入力されている。

【００８５】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、その立ち上がりでレー
ザ装置１での連続発振運転を開始させ（バーストオ
ン）、その立ち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経過後に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。

【００８６】レーザコントローラ６では、これら入力信
号に基づいて、後述する補正放電電圧データテーブルに
記憶されている放電電圧（電源電圧）データを読み出す
と共に、この読み出した電源電圧データに対して後述す
る所定の補正方法により補正を施した後、補正後の電源
電圧データを電源回路５に与える。

【００８７】なお、レーザコントローラ６には、上述し
たような電源電圧の制御のための後述する処理手順に対
応するプログラムや、出力エネルギーの偏差の値に応じ
てゲイン係数値が異なるゲイン特性を有する予め設定さ
れた非線形特性情報を記憶するメモリ（例えばＲＯ
Ｍ）、前記電源電圧の制御に必要な後述する放電電圧デ
ータテーブル、目標パルスエネルギー値、パルスエネル
ギー計測値などを記憶するメモリ（例えばＲＡＭ）が内
蔵（具備）されている。

【００８８】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Ｅｉ’を検出し、この
検出エネルギー値Ｅｉ’を露光装置コントローラ１３に
送出する。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。

【００８９】露光装置コントローラ１３では、縮小投影
露光処理およびウェ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Ｔ
Ｒ、バースト信号ＢＳおよび目標パルスエネルギー値Ｅ
ｉを示す信号をレーザ装置１へ送信するなどの動作を実
行する。

【００９０】次に、本実施形態で行われる放電電圧制御
について説明する。

【００９１】図３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パルス発
振の影響を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。

【００９２】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、本実施形態では、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。

【００９３】ここでは、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
対象にし、制御領域Ｃはパルス番号が３〜１２である第
３〜第１２発目の１０個のパルスを制御対象にし、制御
領域Ｄは第１３発目以降のパルスを制御対象にしてい
る。

【００９４】なお、制御領域Ａ〜Ｄにおいて制御対象と
するパルスは、上述したパルス番号のパルスに限定され
るものではなく、適宜に設定可能である。例えば、制御
領域Ａではパルス番号が１および２である第１および第
２発目のパルスを制御対象にし、制御領域Ｂではパルス
番号が３および４である第３および第４発目のパルスを
対象にし、制御領域Ｃはパルス番号が５〜１９である第
５〜第１９発目の１５個のパルスを制御対象にし、制御
領域Ｄは第２０発目以降のパルスを制御対象にしても良
い。

【００９５】また、制御領域Ａ〜Ｃでは、パルス番号毎
に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に内蔵のＲＡＭ）に記憶されている放電電
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Ｅｔに一致させる為に必要な励起強
度（充電電圧）を求め、該励起強度によるパルス発振を
行わせる制御を実行する。

【００９６】次に、制御領域Ａ〜Ｃでの補正放電電圧制
御において用いられる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。

【００９７】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１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３つの代表的な発振休止時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）を含む試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
代表的な発振休止時間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。

【００９８】因みに、ステッパ型の露光装置２０におい
ては、図４に示すように、発振休止時間Ｔ１は、ウェハ
Ｗ上の同一の列に配置された複数のＩＣチップにおい
て、１つのＩＣチップＣ１へのパルス光の照射が終了
し、このＩＣチップＣ１から次のＩＣチップＣ２への移
動、パルス光の照射のための位置決め等を含む時間に相
当するものとする。

【００９９】また発振休止時間Ｔ２は、ウェハＷ上の同
一の列に配置された複数のＩＣチップにおいて最終の例
えばＩＣチップＣ５へのパルス光の照射が終了し、この
ＩＣチップＣ５から次の列に配置された複数のＩＣチッ
プにおける最初のＩＣチップＣ６への移動、パルス光の
照射のための位置決め等を含む時間に相当するものとす
る。

【０１００】さらに発振休止時間Ｔ３は、１つのウェハ
内の全てのＩＣチップへの照射が終了し、このウェハと
次の照射対象のウェハとの交換作業（ウェハの取り出
し、セット、位置決め等）に要する時間に相当するもの
とする。

【０１０１】ところで、レーザコントローラ６は、例え
ば発振休止時間Ｔ１を経過した後の１バースト周期分
（パルス番号１〜１２のパルスを含む）のパルス発振動
作が実施された際の放電電圧データを、パルス番号に対
応してＲＡＭに割り当てられたテーブルに記憶する。同
様に、発振休止時間Ｔ２、Ｔ３を経過した後の１バース
ト周期分のパルス発振動作が実施された際の放電電圧デ
ータを前記テーブルに記憶する。

【０１０２】このようにして発振休止時間Ｔ１、Ｔ２、
Ｔ３を含む試運転パターンにより得られた放電電圧デー
タの一例を、図５に示す。

【０１０３】図５において、発振休止時間Ｔ１に対応し
て記憶されているＶ1(1)、Ｖ1(2)、・・・、Ｖ1(12)
は、パルス番号のパルスを発振する際に適用される放電
電圧データを示し、例えば、Ｖ１（１）はパルス番号が
１のパルスを発振する際に用いられる放電電圧データを
表し、Ｖ１（１２）はパルス番号が１２のパルスを発振
する際に用いられる放電電圧データを表している。発振
休止時間Ｔ２、Ｔ３に対応して記憶されているＶ1(1)・
・・の電圧も、上記同様の放電電圧データを意味してい
る。

【０１０４】なお、上述したテーブルに記憶される放電
電圧データとしては、１回の試運転パターンにより得ら
れた１バースト周期分の各パルスのパルス発振時の放電
電圧の電圧値を用いても良いし、例えば発振休止時間Ｔ
１を経過した後に１バースト周期分（パルス番号１〜１
２のパルスを含む）のパルス発振動作を行うというバー
ストモード運転を複数回繰り返し、その後、パルス番号
１〜１２の各パルス毎に、前記複数回分のパルス発振時
の放電電圧の平均値を用いても良い。

【０１０５】勿論、図５に示されるテーブル内容は書き
換え可能であり、定期的に上述した手順によって、発振
休止時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）を含む
試運転パターンを用いてエキシマレーザ１を実際に発振
動作させて、放電電圧データを更新するようにしても良
い。

【０１０６】上述したようにして作成された放電電圧デ
ータテーブルを用いた放電電圧制御においては、パルス
発振する際に、そのパルス発振するパルスのパルス番号
に対応して、上述した放電電圧データテーブル（図５参
照）に記憶されている放電電圧データＶｉを後述する補
正放電電圧を基に補正し、この補正後の放電電圧をもっ
てパルス発振を行うようにする。

【０１０７】次に、制御領域Ｄでの補正放電電圧制御に
おいて用いる放電電圧について説明する。

【０１０８】この制御領域Ｄでの放電電圧としては、今
回のバースト周期内の既に出力されたパルスに対応する
放電電圧Ｖｉを用いる。

【０１０９】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に対応する充電電圧Ｖｉ、
(2)当該パルスのＮ（例えばＮ＝２、Ｎ
＝３など）個前のパルスに対応する充電電圧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個のパルスそれぞれに対応する充電電圧の平均
値Ｖｉ、
等がある。

【０１１０】なお、説明の都合上、上記（１）〜（３）
の何れかにより得られた充電電圧Ｖｉを参照放電電圧デ
ータＶｉという。

【０１１１】そして、当該パルスをパルス発振する際に
は、上記参照放電電圧データＶｉを後述する補正放電電
圧を基に補正し、この補正後の放電電圧をもってパルス
発振を行うようにする。

【０１１２】次に、この補正後の放電電圧の求め方につ
いて説明する。

【０１１３】１バースト周期内のパルス発振時の放電電
圧制御においては、今回パルス発振したときのパルスエ
ネルギーＥｉを検出し、該パルスエネルギー値Ｅｉと目
標パルスエネルギー値Ｅｔとの偏差ΔＥ（＝Ｅｔ−Ｅ
ｉ）を演算し、該偏差ΔＥに応じて補正放電電圧ΔＶｉ
（＝関数ｆ（ΔＥ））を演算し、この補正放電電圧ΔＶ
ｉによって前記テーブルに記憶されている放電電圧デー
タＶｉまたは上記参照放電電圧データＶｉを補正して、
補正後の放電電圧データＶｉ’を得るようにしている。

【０１１４】ここで、補正後の放電電圧データＶｉ’は
次式（３）を演算することで求めることができる。Ｖｉ’＝Ｖｉ＋ΔＶｉ・・・（３）なお、第１発目のパルスについては、前記テーブルに記
憶されているパルス番号１に対応する放電電圧データＶ
ｉをもってパルス発振される。

【０１１５】何故ならば、第１発目のパルスのパルス発
振による当該パルスエネルギー値の偏差が仮に大きかっ
たとしても、第２発目以降のパルスのパルス発振よるパ
ルスエネルギーの偏差を小さくすべく放電電圧制御を行
うことで、１バースト周期内の複数のパルスのパルスエ
ネルギーのバラツキを抑制することができるからであ
る。すなわち、当該複数のパルスのパルスエネルギーの
平均値を、目標パルスエネルギー値に近似させることが
可能となるからである。

【０１１６】次に、補正放電電圧ΔＶｉ（＝関数ｆ（Δ
Ｅ））の求め方について説明する。

【０１１７】この実施形態においては、パルスエネルギ
ーの偏差の大きさに応じて非線形的に補正放電電圧デー
タを求め、この補正放電電圧データに基づいて放電電圧
（電圧指令値）を補正するようにしている。

【０１１８】具体的には、パルスエネルギーの偏差が小
さい場合と大きい場合とでは異なるゲインとなるように
したものであり、その偏差が大きいときはゲインが大き
く、その偏差が小さいときはゲインが小さくなるよう
に、次式（４）で示される関数ｆ（ｘ）が定義されてい
る。

【０１１９】 ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）・・・（４）そして、この式（４）を演算することで補正放電電圧デ
ータを求めることができる。

【０１２０】ここでは、前提条件として、図６に示すよ
うに、目標パルスエネルギー値をＥｔ、このＥｔを中心
として設定された誤差範囲の上限値（閾値）を「＋ΔＥ
ｔｈ」および下限値（閾値）を「−ΔＥｔｈ」とする。
なお、図６に示す特性においては、図１４に示した特性
において、パルス数、目標パルスエネルギー値Ｅｔ、閾
値「ΔＥｔｈ」は同一の条件になっている。

【０１２１】さて、上述した前提条件の下で、補正放電
電圧ΔＶｉを求める際には、次の条件〜に対応して
次式（５）〜（７）が適用される。なお、次式（５）〜
（７）において、Ｇ１、Ｇ２はゲイン係数であり、Ｇ１
＜Ｇ２の関係が成立するものとする。

【０１２２】：−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥ・・・（５）：＋ΔＥｔｈ≦ΔＥのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥｔｈ＋Ｇ２＊（ΔＥ−ΔＥｔｈ）・・・（６）：−ΔＥｔｈ≧ΔＥのときは、 ΔＶｉ＝Ｇ１＊（−ΔＥｔｈ）＋Ｇ２＊（ΔＥ＋ΔＥｔｈ）・・・（７）これら条件〜の場合に適用される補正放電電圧ΔＶ
ｉの特性を、図７に示す。

【０１２３】図７において、符号Ａ−Ａの点線で示され
る直線はΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性を示し、符号Ｂ−Ｂ
の点線及び実線で示される直線はΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの
特性を示し、実線で示される折れ線は、上記式（５）〜
（７）を満足する補正放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）
の特性を示している。

【０１２４】上記ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性（線分Ａ−
Ａ）は、上述した従来のたとえば制御領域Ｃにおいて適
用されるΔＶｉ＝Ｇｃ＊ΔＥｉの特性に相当しているも
のとする。すなわち、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性におい
ては、ゲイン係数（Ｇｃ）に依存し（Ｇｃ・ΔＥｉの比
例計算の値に依存）、しかも、パルス発振の各出力エネ
ルギーの偏差の値に基づいて電源電圧（放電電圧）を補
正するのに必要な理論上のゲイン（ゲイン計数値）に設
定されたものとなっている。

【０１２５】本発明に係る非線形特性情報としてのΔＶ
ｉ＝関数ｆ（ΔＥ）においては、「＋ΔＥｔｈ≦ΔＥお
よびΔＥ≦−ΔＥｔｈ」の関係が成立する範囲の線分
と、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥ（符号Ａ−Ａの点線参照）の線
分とは平行になっている。すなわち、上記式（５）で表
されるΔＶｉの特性である直線の傾きとΔＶｉ＝Ｇ２＊
ΔＥの特性である直線の傾きとが同一になるように設定
されている。また、「−ΔＥｔｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」
の関係が成立する範囲の線分はΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの特
性になっている。

【０１２６】ちなみに、上記の場合は、ΔＥｔｈ≦│Δ
Ｅ│の関係が成立する場合におけるＶｉ＝関数ｆ（Δ
Ｅ）での補正放電電圧とΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥでの補正放
電電圧との差ΔＶｔｈは、ΔＶｔｈ＝（Ｇ２−Ｇ１）＊
ΔＥｔｈで表される。

【０１２７】上述したような定義内容（非線形特性情
報）は、レーザコントローラ６に内蔵されているＲＯＭ
に記憶されている。

【０１２８】なお、本実施形態においては、パルスエネ
ルギーの目標値が大きく変更されるなどしてパルスエネ
ルギーの偏差が大きくなったときは、下記の理由によ
り、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥの特性に従って素早く目標値に
近づくようになっている。

【０１２９】すなわち、ΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥｔｈ＋Ｇ２
＊（ΔＥ−ΔＥｔｈ）、つまり上記式（６）において、
│ΔＥ│≫ΔＥｔｈの関係が成立する場合は、上記式
（６）は、ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）≒Ｇ２＊ΔＥと定義する
ことができるからである。同様の理由で、上記式（７）
は、│ΔＥ│≫ΔＥｔｈの関係が成立する場合は、ΔＶ
ｉ＝ｆ（ΔＥ）≒Ｇ２＊ΔＥとみなすことができる。

【０１３０】勿論、このような場合でも、│ΔＥ│＜Δ
Ｅｔｈの関係が成立する場合は、上記式（５）で示され
るようにΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの特性が適用され、パルス
エネルギーの偏差に対して、上記│ΔＥ│≫ΔＥｔｈの
場合と比較して、放電電圧データを控えめに補正するこ
とができる。

【０１３１】次に、上述した放電電圧制御について具体
例を挙げて説明する。

【０１３２】たとえば、図６に示すように、第５発目の
パルスのパルスエネルギーの計測値がＥｊ-1であったと
すれば、 ΔＥｉ＝ΔＥ5＝Ｅｔ−Ｅｊ-1＜ΔＥｔｈ
の関係が成立する。

【０１３３】この場合の補正放電電圧ΔＶｉは、上記式
（５）に各値を代入して演算することにより求められ
る。因みに、この場合は、図７からも明らかなように、
補正放電電圧＝「−ΔＶｉ」となる。そして、この「−
ΔＶｉ」とテーブルに記憶されている放電電圧データＶ
ｉとに基づいて得られる補正後の放電電圧Ｖｉ’は、上
記式（３）より、Ｖｉ’＝Ｖｉ＋ΔＶｉとなる。

【０１３４】これは、第５発目のパルスのパルスエネル
ギー値Ｅｉが目標パルスエネルギー値Ｅｔよりも低かっ
たので、今回（第５発目）のパルスと次回（第６発目）
のパルスのそれぞれのパルスエネルギー値の積算の平均
値が目標パルスエネルギー値Ｅｔとされるべく、次回
（第６発目）のパルスのパルスエネルギー値を少し高め
になるように、放電電圧が高く設定されたことになる。

【０１３５】次に、上述した補正後の放電電圧Ｖｉ’を
もって第６発目のパルスをパルス発振した際に、たとえ
ば放電電極間の放電の不均一性でアーク放電が発生する
等に起因して、図６に示すように、第６発目のパルスの
パルスエネルギーが大幅に低下したとする。

【０１３６】ここで、そのパルスエネルギー値がＥjで
あったとすれば、 ΔＥｉ＝ΔＥ6＝Ｅｔ−Ｅj＞ΔＥｔｈの関係が成立する。

【０１３７】この場合の補正放電電圧ΔＶｉは、上記式
（６）に各値を代入して演算することにより求められ
る。因みに、上記式（７）の右辺においては、第１項は
符号が「−」となり、第２項は、│−ΔＥｉ（ΔＥ6）
│＞ΔＥｔｈの関係から符号が「−」となる。従ってこ
の場合も、図６から明らかなように、上記第５発目のパ
ルスの場合と同様に、補正放電電圧＝「−ΔＶｉ」とな
り、この「−ΔＶｉ」に基づく補正後の放電電圧Ｖｉ’
は、上記式（３）より、Ｖｉ’＝Ｖｉ＋ΔＶｉとなる。

【０１３８】そして、上述した補正後の放電電圧Ｖｉ’
をもって第７発目のパルスをパルス発振した場合には、
そのパルスエネルギー値は、図６に示すように、次式
（８）を満足するような「Ｅj+1」となる。

【０１３９】 │Ｅj−Ｅｔ│＝│（Ｅj+1）−Ｅｔ│ ・・・（８）この式（８）における左辺の│Ｅj−Ｅｔ│はΔＥ6であ
るので、第７発目のパルスのパルスエネルギー値Ｅj+1
は、「Ｅｔ＋ΔＥ6」となる。

【０１４０】ここで、図６に示す第７発目のパルスのパ
ルスエネルギー値Ｅj+1は、図１４に示した従来の特性
における第７発目のパルスのパルスエネルギー値Ｅj+1
に相当している。

【０１４１】ここで注目すべき点は、図６に示した特性
においては、図１４に示した従来の放電電圧制御の場合
において発生した過剰エネルギー「Ｅｋ−（Ｅj+1）」
が発生していないということと、第８発目以降のパルス
のパルスエネルギーのバラツキは、図１４に示した従来
の場合と比較して、小さくしかも比較的安定していると
いうこと、である。

【０１４２】このように突発的にパルスエネルギーが極
小（偏差が大）となるような事象がが発生したとして
も、上述したように非線形特性の定義内容（補正放電電
圧ΔＶｉ）を基に放電電圧Ｖｉを補正し、この補正後の
放電電圧Ｖｉ’をもってパルス発振することで、次回の
パルス発振以降のパルスエネルギーの偏差のバラツキを
抑制することができるということは、本願発明者によっ
て再現的に確認されている。

【０１４３】その理由は、本実施形態に係る放電電圧制
御においては、パルスエネルギーの偏差の値に対応した
異なる値のゲインであって、パルス発振の各出力エネル
ギーの偏差の値に基づいて電源電圧（放電電圧＝電圧指
令値）を補正するのに必要な理論上のゲインよりも小さ
い値（係数）のゲインを有する非線形特性（図７のΔＶ
ｉ＝ｆ（ΔＥ）参照）の定義内容に従って、前記テーブ
ルに記憶されている放電電圧データをを補正するように
しているからである。

【０１４４】この場合は、第６発目のパルスのパルスエ
ネルギーの偏差が大きかったので（│−ΔＥｉ（ΔＥ
6）│＞ΔＥｔｈ）、ゲイン係数値が大きく、しかも、
理論上は最適なゲイン係数値であるＧ２よりも多少小さ
く（控えめに）設定（この例では補正放電電圧ΔＶｔｈ
分だけ低めに設定）されているゲイン係数値を有する非
線形特性情報（上記式（７）参照）に従って、補正放電
電圧データΔＶｉが求められる。

【０１４５】具体的には、パルスエネルギーの偏差ΔＥ
6に対する補正放電電圧ΔＶｉは、図７に示す様に、上
記従来の放電電圧制御の場合において適用されるような
ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥで表される線形特性（理論上は適切
な特性）におけるΔＶではなく、この値│ΔＶ│よりも
ΔＶｔｈ低い値（控えめな値）である、ΔＶｉ＝関数ｆ
（ΔＥ）で表される非線形特性におけるΔＶ6が補正値
として適用される。

【０１４６】何故ならば、前述したように、たとえば放
電電極間の放電の不均一性でアーク放電が発生する等に
起因してパルス発振したパルスのパルスエネルギーが大
幅に低下した場合に、このパルスエネルギーの低下分を
補うべく次回のパルス発振時のパルスのパルスエネルギ
ーが高くなるように放電電圧データを補正し、この補正
後の放電電圧をもって当該次回のパルスがパルス発振さ
れたときに、当該パルスエネルギーが、図１４に示した
第７発目のパルスのパルスエネルギーの如く過剰エネル
ギー「Ｅｋ−（Ｅj+1）」を含むパルスエネルギー値と
なる、ことを防止するためだからである。

【０１４７】次に、１バースト周期内の連続パルスに対
する放電電圧制御を、図８に示すフローチャートを参照
して説明する。

【０１４８】最初に、レーザコントローラ６は、パルス
カウンタ値ｉを「０」と定義すると共に、１つのパルス
がパルス発振される際には、パルスカウンタ値ｉを＋１
インクリメントする（ｉ＝ｉ＋１）。このパルスカウン
タ値ｉの値がパルス番号と一致することになる。

【０１４９】第１発目のパルスについては、上述したよ
うに上記テーブル（図５参照）に記憶されているパルス
番号１に対応する放電電圧データＶｉをもってパルス発
振する。

【０１５０】光モニタモジュール８は、パルス発振され
た１つのパルスのパルスエネルギーを計測し、当該パル
スエネルギー計測値を求める（ステップＳ１０１）。

【０１５１】光モニタモジュール８によるパルスエネル
ギー計測値は、レーザコントローラ６に送出され、レー
ザコントローラ６に内蔵されているメモリ（ワークメモ
リ）に記憶される。また、このメモリには、目標パルス
エネルギー値が予め登録されている。

【０１５２】レーザコントローラ６は、上記メモリか
ら、光モニタモジュール８によるパルスエネルギー計測
値Ｅｉと目標パルスエネルギー値Ｅｉを取得し（ステッ
プＳ１０２、Ｓ１０３）、パルスエネルギー計測値Ｅｉ
と目標パルスエネルギー値Ｅｔとの偏差ΔＥを算出する
（ステップＳ１０４）。

【０１５３】次に、レーザコントローラ６は、この算出
した偏差ΔＥに基づいて、「−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ
ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が成立するか否かを判断し（ス
テップＳ１０５）、この関係が成立すると判断した場合
には、上記式（５）に各値を代入して演算し（ステップ
Ｓ１０６）、一方、この関係が成立しないと判断した場
合は、「＋ΔＥｔｈ≦ΔＥ」の関係が成立するか否かを
判断する（ステップＳ１０７）。

【０１５４】ステップＳ１０７において「＋ΔＥｔｈ≦
ΔＥ」の関係が成立すると判断したレーザコントローラ
６は、上記式（６）に各値を代入して演算し（ステップ
Ｓ１０８）、一方、その関係が成立しないと判断した場
合は、「ΔＥ≦−ΔＥｔｈ」であると判定して（ステッ
プＳ１０９）、上記式（７）に各値を代入して演算し
（ステップＳ１１０）。

【０１５５】上記ステップＳ１０６を終了した場合、上
記ステップＳ１０８を終了した場合、上記ステップＳ１
１０を終了した場合には、レーザコントローラ６は、求
めた補正放電電圧ΔＶｉに基づいて補正後の放電電圧Ｖ
ｉ’（上記式（３）参照）を求める（ステップＳ１１
１）。

【０１５６】ステップＳ１１１においては、パルスカウ
ンタ値ｉ＝ｉ＋１が＋１インクリメントされ、パルス番
号が１２（パルスカウンタ値ｉ＝１２）に達するまで
は、当該パルスカウンタ値ｉで示されるパルス番号に対
応する放電電圧データＶｉがテーブル（図５参照）から
取得される。例えば、パルスカウンタ値ｉが＋１インク
リメントされてｉ＝２となると、パルス番号が２に対応
する放電電圧データＶｉが取得されることになる。

【０１５７】ただし、ウェハＷ上の同一の列に配置され
た複数のＩＣチップ間の移動に伴う発振休止時間経過し
た後に、１バースト周期の連続パルス発振を行う場合に
は、図５に示した発振休止時間Ｔ１に対応するＶ1(1)、
Ｖ1(2)、・・・、Ｖ1(12)が取得され、また、所定の列
の最終のＩＣチップから次の列の最初のＩＣチップへの
移動に伴う発振休止時間経過した後に、１バースト周期
の連続パルス発振を行う場合には、図５に示した発振休
止時間Ｔ２に対応するＶ2(1)、Ｖ2(2)、・・・、Ｖ2(1
2))が取得され、さらに、ウェハの交換作業（ウェハの
取り出し、セット、位置決め等）に伴う発振休止時間経
過した後、１バースト周期の連続パルス発振を行う場合
には、図５に示した発振休止時間Ｔ３に対応するＶ3
(1)、Ｖ3(2)、・・・、Ｖ3 (12)が取得される。

【０１５８】一方、ステップＳ１１１において、パルス
番号が１３（パルスカウンタ値ｉ＝１３）以降は、図５
に示したテーブルに記憶された放電電圧データＶｉは使
用されず、上述した参照放電電圧データＶｉが取得され
る。

【０１５９】そして放電電圧データＶｉまたは参照放電
電圧データＶｉが取得されると、レーザコントローラ６
は、取得したＶｉと補正放電電圧ΔＶｉに基づいて、上
述した式（３）つまり補正後の放電電圧Ｖｉ’＝Ｖｉ±
ΔＶｉを求める。

【０１６０】次にレーザコントローラ６は、求めた放電
電圧データＶｉ’を電源回路５に与えた後、パルス発振
は終了したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。

【０１６１】電源回路５では、レーザコントローラ６か
ら与えられた放電電圧データＶｉ’に基づく放電電圧を
放電電極間に印加する。これによって、その放電電圧を
もって次回のパルス発振が行われる。

【０１６２】ステップＳ１１２においてパルス発振が継
続して終了していないと判断された場合には、上記ステ
ップＳ１０１に戻り、このステップ以降が実行される。

【０１６３】一方、ステップＳ１１２において、パルス
カウント値ｉが１バースト周期内の最終のパルス番号と
同一の値となり、パルス発振が終了した場合には、この
処理を終了する。この後は、例えば露光装置２０におい
てステージ移動が実施された後に、レーザコントローラ
６によって、上述した処理手順にしたがって、次の１バ
ースト周期内の連続パルスに対する放電電圧制御が実施
される。

【０１６４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、パルスエネルギーの偏差の値が、例えば、「−ΔＥ
ｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が成立する
場合と、「│ΔＥ│≧ΔＥｔｈ」の関係が成立する場合
とでは、ゲイン係数（ゲイン係数値）を異ならせるよう
に設定すると共に、従来の場合と比較してそのゲイン係
数を低く設定し、その偏差ΔＥに応じたゲイン係数をも
って放電電圧を補正することができる。

【０１６５】このため、パルスエネルギーの偏差が大き
いときには、目標値に対するエネルギー出力の追従性を
良くし、しかもパルスエネルギーの偏差を小さくすべ
く、大きなゲイン係数のゲイン特性であって、ゲイン係
数を大きくし過ぎる（理論上適切であるゲインとする）
ことによる必要以上の補正後の放電電圧（電圧指令値）
とならないようなゲイン特性（ゲイン係数）をもって、
補正後の放電電圧（つまり電圧指令値）を求めることが
できる。

【０１６６】しかも、エキシマレーザでは、放電電圧が
一定であっても、パルス毎の出力パルスエネルギーにバ
ラツキが発生するので、この影響を除去すべく、パルス
エネルギーの偏差が大きいときのゲインと比較して、さ
らに小さいゲイン係数のゲイン特性をもって補正後の放
電電圧を求めることができる。

【０１６７】したがって、本実施形態では、フィードバ
ックのゲイン係数を大きめに設定した場合の長所と小さ
めに設定した場合の長所を両立させ、パルスエネルギー
の目標値に対する追従性を保ちつつ、定常状態における
パルスエネルギーのバラツキを抑制することができる。

【０１６８】［第２の実施の形態］この第２の実施形態
に係るレーザ装置は、基本的には上記第１の実施形態と
同様の構成（例えば図１に示す構成）および機能（例え
ば図８に示す処理手順）を有しているものの、上記補正
放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）の非線形特性の定義内
容が第１の実施形態と異なっている。

【０１６９】次の定義内容が異なっている補正放電電圧
ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）の非線形特性について説明す
る。

【０１７０】第１の実施形態では、補正放電電圧ΔＶｉ
＝ｆ（ΔＥ）は、図７に示した実線のように、「−ΔＥ
ｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が成立する
場合においては、ゲイン係数Ｇが小さくなるような非線
形特性の定義内容であるのに対し、第２の実施形態は、
次のような定義内容になっている。

【０１７１】すなわち、図９に示すように、線分Ｂ１−
Ｂ２、線分Ｂ２−Ｂ３および線分Ｂ３−Ｂ４から構成さ
れる折れ線（実線）の如く、ΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）で表さ
れる非線形特性や、あるいは、線分Ｃ１−Ｃ２、線分Ｃ
２−Ｃ３および線分Ｃ３−Ｃ４から構成される折れ線
（一点鎖線および実線）の如く、ΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）で
表される非線形特性が定義されている。

【０１７２】なお、上記ΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）で表される
非線形特性の│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が成立する範囲
においては、線分Ｂ１−Ｂ２を平行移動して横軸の例え
ば「＋ΔＥｔｈ」が基準点となるように線分Ｃ１−Ｃ２
が定義されている。

【０１７３】この第２の実施形態においては、上記ΔＶ
i1あるいはΔＶi2の何れかの非線形特性情報を指定して
放電電圧制御を実施することになる。

【０１７４】上記ΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）で表される非線形
特性においては、│ΔＥ│がΔＥｔｈに対し所定の割合
に達していない場合（ΔＥが小さい場合）、つまりパル
スエネルギー値Ｅｉの偏差が小さい場合は、ΔＶi1＝０
となる。

【０１７５】従って放電電圧制御においては、上述した
放電電圧データＶｉまたは参照放電電圧データＶｉに対
する補正は行われず、これらの電圧値Ｖｉがそのまま用
いられる。一方、│ΔＥ│がΔＥｔｈに対し上記所定の
割合に達している場合は、小さいゲイン係数をもって放
電電圧データＶｉまたは参照放電電圧データＶｉが補正
される。

【０１７６】なお、ここでは、ΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）で表
される非線形特性の│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が成立す
る範囲においては、任意のΔＥに対応して、図７に示し
たΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）の当該範囲における前記任意のΔ
Ｅに対応する補正放電電圧ΔＶｉになるように設定され
ている。

【０１７７】一方、ΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）で表される非線
形特性情報を採用した放電電圧制御においては、「−Δ
Ｅｔｈ＜ΔＥかつ ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が成立す
る場合は、上述した放電電圧データＶｉまたは参照放電
電圧データＶｉに対する補正は行われない（ΔＶi1＝
０）。

【０１７８】上述したように第２の実施形態では、偏差
ΔＥが│ΔＥ│＜ΔＥｔｈの関係にある場合も、その偏
差の値に応じて多少のゲインをもって補正するようにし
たΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）と、偏差ΔＥが│ΔＥ│＜ΔＥｔ
ｈの関係にある場合は、一切補正しないようにしたΔＶ
i2＝ｆ（ΔＥ）とに大別することができ、前者あるいは
後者の何れかの非線形特性情報を指定（例えばパラメー
タ指定など）して放電電圧制御を実施することになる。

【０１７９】なお、上記ΔＶi1＝ｆ（ΔＥ）およびΔＶ
i2＝ｆ（ΔＥ）の非線形特性において、│ΔＥ│≧ΔＥ
ｔｈの場合の補正放電電圧ΔＶｉの特性の傾きを図７に
示したΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥと同一の傾きとしているが、
何らこれに限定されることなく、適宜変更し設定するこ
とができる。

【０１８０】上述したように「−ΔＥｔｈ＜ΔＥかつ
ΔＥ＜ΔＥｔｈ」の関係が成立する場合においては、
放電電圧に対して、最小のゲイン係数に基づて補正する
か、あるいは補正をしないようにしているが、その理由
は下記の通りである。

【０１８１】すなわち、図１１を参照して説明したよう
に、１バースト周期内の複数のパルスエネルギーは、同
一の放電電圧をもってパルス発振した場合であってもス
パイク現象が現れ、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。

【０１８２】そのため、図７に示したように「−ΔＥｔ
ｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」の関係が成立する場合におい
て、仮にΔＶｉ＝Ｇ１＊ΔＥの特性をもって放電電圧Ｖ
ｉを補正したとしても、この補正後の放電電圧Ｖｉ’を
もってパルス発振されたパルスのパルスエネルギー値Ｅ
ｉは、目標パルスエネルギー値Ｅｔとはならず、「−Δ
Ｅｔｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」を満足する偏差ΔＥとなる
確率が高い。

【０１８３】そこで、この第２の実施形態においては、
上述したようにして放電電圧Ｖｉを補正したとしてもパ
ルスエネルギーのバラツキが発生するのなら、「−ΔＥ
ｔｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」の範囲内にあるパルスエネル
ギーの偏差ΔＥに対しては、放電電圧Ｖｉの補正を実施
しないか、あるいは偏差│ΔＥ│がΔＥｔｈ近傍にある
場合に限って放電電圧Ｖｉを補正するようにしたもので
ある。

【０１８４】なお、この第２の実施形態では、偏差ΔＥ
が│ΔＥ│＜ΔＥｔｈの関係にある場合に、一切補正し
ないようにしたΔＶi2＝ｆ（ΔＥ）においては、たとえ
ば線分Ｃ１−Ｃ２は線分Ｂ１−Ｂ２を平行移動させたも
のとなっているが、このように平行移動することなく線
分Ｂ１−Ｂ２のままであっても良い。

【０１８５】この場合は、│ΔＥ│≦ΔＥｔｈの関係に
ある場合（つまりΔＥが線分Ｃ２−Ｃ３上に存在する場
合）には、次回のパルス発振時の放電電圧Ｖｉに対して
一切補正は行わない（ΔＶｉ＝０）、一方、│ΔＥ│＜
ΔＥｔｈの関係にある場合は、当該放電電圧Ｖｉに対し
て線分Ｂ１−Ｂ２の特性をもって補正する。

【０１８６】換言すれば、図７に示した第１の実施形態
での補正放電電圧ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）の特性において、
│ΔＥ│≦ΔＥｔｈの関係がある場合に、(1)図７に示
したように所定のゲイン係数をもって放電電圧データを
補正する、 (2)│ΔＥ│がΔＥｔｈの近傍にあるときに
は、図９に示した例えば線分Ｂ１−Ｂ２の如く所定のゲ
イン係数をもって補電電電圧データを補正し、それ以外
のΔＥのときは補正しない、(3)補正放電電圧データは
一切補正しない。という具合に定義することができる。

【０１８７】以上説明したように、第２の実施形態によ
れば、上記第１の実施形態の作用効果を期待することが
できる。

【０１８８】また、第２の実施形態では、予め設定した
「−ΔＥｔｈ≦ΔＥ≦＋ΔＥｔｈ」の関係が成立する場
合には、放電電圧Ｖｉの補正を実施しないか、あるいは
偏差│ΔＥ│がΔＥｔｈ近傍にある場合に限って放電電
圧Ｖｉを補正するようにしたので、補正電圧Ｖｉの補正
のための処理時間が不要となり、その分、１バースト周
期内の連続パルス発振に要する時間を短縮させることが
できる。

【０１８９】しかも、│ΔＥ│＜ΔＥｔｈの関係が成立
する場合は、従来の場合と比較して、補正放電電圧を控
えめ（理論上適切であるゲインより低め）にして放電電
圧Ｖｉを補正するので、補正したことによる次のパルス
発振時のパルスのパルスエネルギーの偏差を小さく抑制
することができる。

【０１９０】したがって、迅速な露光処理が可能とな
り、１バースト周期内の連続パルスのパルスエネルギー
のバラツキを抑制することができる。

【０１９１】［第３の実施の形態］この第３の実施形態
に係るレーザ装置は、基本的には上記第１の実施形態と
同様の構成（例えば図１に示す構成）および機能（例え
ば図８に示す処理手順）を有しているものの、上記第２
実施形態と同様に、上記補正放電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ
（ΔＥ）の非線形特性の定義の内容が第１の実施形態と
異なっている。

【０１９２】上記第１の実施形態ではステッパ型の露光
装置２０へ出力されうレーザ光についての放電電圧制御
について説明したが、第３の実施形態においては、スキ
ャン型の露光装置へ出力されるレーザ光についての放電
電圧制御を実施するレーザ装置を想定している。

【０１９３】次に、上記定義内容が異なっている補正放
電電圧ΔＶｉ＝関数ｆ（ΔＥ）の非線形特性について説
明する。

【０１９４】この場合の補正放電電圧ΔＶｉは、図１０
に示す補正放電電圧ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）で表される折れ
線（実線）の非線形特性の定義内容になっている。

【０１９５】すなわち、図１０に示す内容は、図７に示
した特性において、ΔＶｉ＝Ｇ２＊ΔＥよりも特性の傾
きが小さい（ゲイン係数が小さい）ものとなっているΔ
Ｖｉ＝Ｇ３＊ΔＥの特性（図１０中符号Ｃ−Ｃで示され
る一点鎖線参照）を追加し、また実線で示されるΔＶｉ
＝ｆ（ΔＥ）の特性を削除する一方、│ΔＥ│≧ΔＥｔ
ｈにおいては、ΔＶｉ＝Ｇ３＊ΔＥの特性に平行な（特
性の傾きが同一の）ΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）の特性（図１０
中実線参照）を追加したものになっている。

【０１９６】したがって、│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が
成立するときには、図１０に示す特性におけるパルスエ
ネルギーの偏差ΔＥｉに対応する補正放電電圧は、図７
に示した特性におけるパルスエネルギーの偏差ΔＥｉに
対応する補正放電電圧よりも電圧値が小さくなってい
る。

【０１９７】このようにスキャン型の露光装置の露光光
源として用いられるレーザ光（パルス光）のパルス発振
の場合は、ステッパ型の露光装置の露光光源として用い
られるレーザ光（パルス光）のパルス発振の場合と比較
して、同一のパルスエネルギーの偏差ΔＥｉであてっ
も、補正放電電圧ΔＶｉの電圧値を小さくするのは、下
記の理由からである。

【０１９８】すなわち、ステッパ型の露光装置によるウ
ェハへの露光処理においては、周知のように、投影レン
ズ（レチクルステージ）とウェハ（ウェハステージ）と
を停止させた状態で、一定エリア（露光領域）へ複数の
パルス（連続パルス）を照射し露光した後、次の露光エ
リアが投影レンズの直下に来るように、ウェハ（ウェハ
ステージ）を逐次移動させる。

【０１９９】このようなステッパ方式では、一定エリア
（露光領域）に照射された複数のパルス（例えばパルス
数が２００程度の連続パルス）のパルスエネルギー値を
積算した値の平均値が、目標パルスエネルギーＥｔにな
れば良いので、例えば図６に示したパルスエネルギー値
Ｅj（第６発目のパルスのパルスエネルギー値）の如
く、一連のパルス群の中で極小のパルスエネルギー値が
存在したとしても、当該複数のパルス（例えばパルス数
が２００程度の連続パルス）のパルスエネルギー値を積
算した値の平均値を、目標パルスエネルギーＥｔに近似
させることが可能である。

【０２００】これに対し、スキャン型の露光装置による
ウェハへの露光処理においては、周知のように、ウェハ
における一定エリア（照射領域）を露光しながら、１つ
の露光領域を露光する間、投影レンズ（レチクルスキャ
ンステージ）とウェハ（ウェハスキャンステージ）とを
交互に反対方向に移動させる。しかも照射領域に照射さ
れるパルスの数は、上記ステッパ方式での露光領域への
連続パルスのパルス数よりも少ない（例えばステッパ方
式の場合と比較して１／４〜１／３のパルス数）。

【０２０１】このため、補正放電電圧を求めるときのゲ
イン係数が大きいと、その分、次にパルス発振したとき
の当該パルスエネルギー値に影響を与えてしまう。

【０２０２】すなわち、ステッパ方式では、大きいゲイ
ン係数Ｇに基づく補正後の放電電圧をもってパルス発振
したことによる当該パルスエネルギーのバラツキがあっ
たとしても、例えばパルス数が２００程度の連続パルス
のパルスエネルギー値を積算した値の平均値を求めるの
で、この平均値を、目標パルスエネルギー値Ｅｔに近似
させることが可能である。

【０２０３】一方、スキャン方式においては、上記同様
に、大きいゲイン係数Ｇに基づく補正後の放電電圧をも
ってパルス発振したことによる当該パルスエネルギーの
バラツキがあった場合は、例えばパルス数が５０〜７０
程度の連続パルスのパルスエネルギー値を積算した値の
平均値を求めることになるので、この平均値を、目標パ
ルスエネルギー値Ｅｔに近似させることができない事態
が発生することがある。

【０２０４】そこで、スキャン方式でのゲイン係数を、
ステッパ方式でのゲイン係数と比較して、多少小さめに
設定することで、１つのパルスのパルスエネルギーの偏
差を小さくし、例えばパルス数が５０〜７０程度の連続
パルスのパルスエネルギー値を積算した値の平均値を、
目標パルスエネルギー値Ｅｔに近似させることができる
ようにしたものである。

【０２０５】なお、この第３の実施形態では、│ΔＥ│
≧ΔＥｔｈの特性での線分の傾きを図７に示した第１の
実施形態の当該特性での線分の傾きより緩やかにするこ
とで、第１の実施形態の場合と比較して、補正放電電圧
ΔＶｉの値を低めになるようにしているが、これに限定
にされることなく、次のようにしても良い。

【０２０６】すなわち、第３の実施形態においては、│
ΔＥ│≧ΔＥｔｈの特性は、図７に示した第１の実施形
態のΔＶｉ＝ｆ（ΔＥ）における│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの
特性の線分をＸ軸（横軸）方向に平行移動させた線分と
なるように定義する。

【０２０７】そして、│ΔＥ│≦ΔＥｔｈの関係が成立
する範囲においては、上記第２の実施形態で説明した
(1)〜(3)の何れかの補正放電電圧の特性を適用する。

【０２０８】したがって、│ΔＥ│≧ΔＥｔｈの関係が
成立する場合に着目したときには、図９に示した特性に
おいて、ΔＶi1で示される特性（実線参照）については
ステッパ方式の露光処理に適用し、ΔＶi2で示される特
性（一点鎖線参照）についてはスキャン方式の露光処理
に適用することができる。

【０２０９】この場合、何れの特性を採用するかは実際
に使用される露光装置に依存することになるが、何れか
の露光方式が決定されれば、レーザコントローラ６によ
る制御のための例えば制御プログラムのパラメータをΔ
Ｖi1か、あるいはΔＶi2に設定することで、露光方式に
適した放電電圧制御を実施することができる。

【０２１０】以上説明したように、第３の実施形態によ
れば、上記第１の実施形態と同様の作用効果を期待する
ことができる。

【０２１１】また、第３の実施形態によれば、露光装置
への露光光源の供給に際し、スキャン方式の露光処理の
場合には、ステッパ方式の露光処理の場合と比較して、
補正放電電圧を低め（ゲインを控えめ）つまり補正後の
放電電圧Ｖｉを低めにしてパルス発振することにより、
スキャン方式の露光処理に適したパルスのパルスエネル
ギーを供給することができ、しかもそのパルスエネルギ
ーのバラツキを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る第１の実施形態のレーザ装
置の構成を示す構成図である。

【図２】図２はバースト信号、レーザ発振同期信号のタ
イムチャートである。

【図３】図３は１バースト周期内の分割された制御領域
を示す図である。

【図４】図４はウェハ上のＩＣチップの配列を示す平面
図である。

【図５】図５は放電電圧電圧データテーブルの一例を示
す図である。

【図６】図６は第１の実施形態に係る放電電圧制御での
１バースト周期におけるパルスエネルギーのバラツキを
説明するための図である。

【図７】図７は第１の実施形態で採用される補正放電電
圧用の非線形特性を説明するたの図である。

【図８】図８は第１の実施形態の出力エネルギー制御
（放電電圧制御）処理の処理手順を示すフローチャート
である。

【図９】図９は第２の実施形態で採用される補正放電電
圧用の非線形特性を説明するたの図である。

【図１０】図１０は第３の実施形態で採用される補正放
電電圧用の非線形特性を説明するたの図である。

【図１１】図１１は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である。

【図１２】図１２は１バースト周期におけるパルスエネ
ルギー波形を示す拡大図である。

【図１３】図１３は放電電圧とパルス光パワーの関係を
示す図である。

【図１４】図１４は従来の放電電圧制御での１バースト
周期におけるパルスエネルギーのバラツキを説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１レーザ装置（エキシマレーザ）２レーザチャンバ３狭帯域化ユニット６レーザコントローラ８光モニタモジュール２０露光装置

Claims

【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
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、出力エネルギーの偏差の値に応じてゲイン係数値が異な
るゲイン特性を有する予め設定された非線形特性情報に
基づいて、前記パルス発振の各出力エネルギーの偏差の
値に応じたゲイン係数値をもって前記電源電圧を制御す
る制御手段を具備したことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】前記非線形特性情報は、前記パルス発振の各出力エネルギーの偏差の値が、前記
所定の目標値範囲内に存在する場合と前記所定の目標値
範囲を超える場合とでは、前記ゲイン特性のゲイン係数
値が異なるように設定されているとともに、前者の場合
におけるゲイン特性は後者の場合におけるゲイン特性よ
りもゲイン係数値が小さく設定されていることを特徴と
する請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】前記非線形特性情報は、前記パルス発振の各出力エネルギーの偏差の値が前記所
定の目標値範囲を超える場合における前記ゲイン特性の
ゲイン係数値は、当該出力エネルギーの偏差の値に基づ
いて前記電源電圧を補正するのに必要な理論上のゲイン
係数値よりも小さく設定されていることを特徴とする請
求項１または２記載のレーザ装置。
【請求項４】前記非線形特性情報は、前記パルス発振の各出力エネルギーの偏差の値が前記所
定の目標値範囲内に存在する場合における前記ゲイン特
性のゲイン係数値は、零に設定されていることを特徴と
する請求項１乃至３のうちの何れかの項記載のレーザ装
置。
【請求項５】前記レーザ光がスキャン方式の露光処理に
おける露光光源として用いられる場合は、前記パルス発
振の各出力エネルギーの偏差の値が前記所定の目標値範
囲を超える場合におけるスキャン方式用のゲイン特性
は、前記ゲイン特性と比較して小さいゲイン計数値が設
定されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの
何れかの項記載のレーザ装置。