JP2779571B2

JP2779571B2 - レーザ装置の出力制御装置

Info

Publication number: JP2779571B2
Application number: JP4320566A
Authority: JP
Inventors: 仙聡伊藤; 芳穂天田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JPH06169123A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として逐次移動型縮
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、放電励起されることによってレーザを発
振するレーザ装置の出力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステッパにおいては、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。一方、このステッパの光源として使
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パルス毎に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。しかも、断続光であるた
めに、連続光である水銀ランプを光源とした場合の従来
のシャッタ制御とは異なった露光量制御が必要である。

【０００３】そこで、たとえば、文献（宮地ほか、「エ
キシマレーザリソグラフィ」、国際レーザ／アプリケー
ション’９１、セミナーＬ−５、Ｐ３６−５１）に見ら
れるように、複数のパルスを連続発振して露光を行う、
いわゆる複数パルス露光によって露光量制御の精度向上
を図ろうとするものがある。

【０００４】この方法は、エキシマレーザの発振パルス
のエネルギーのバラツキがほぼ正規分布で近似できるた
め、ｎ回パルス発振させて露光した後の積算エネルギー
のバラツキが１パルスのエネルギーのバラツキに対し
て、１／（ｎ）1/2になることを利用したものである。
すなわち、１パルスのエネルギーのバラツキをΔＰ／
Ｐ、必要な露光量制御精度をＡとすると、それに必要な
露光パルス数Ｎは以下の関係で与えられる。

【０００５】Ｎ≧｛（ΔＰ／Ｐ）／Ａ｝2 たとえば、１パルスのエネルギのバラツキΔＰ／Ｐが１
５％（３σ）、必要な露光量制御精度Ａが１．５％（３
σ）であれば、Ｎ≧１００となり、この１００回以上の
連続パルス発振で所望の精度を達成することができる。

【０００６】ところで、ステッパは、露光とステージ移
動とを交互に繰り返す。このため、光源となるエキシマ
レーザの運転状態としては、必然的にいわゆるバースト
モードとなる。なお、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いう。つま
り、短時間の連続パルス発振期間と短時間の発振休止期
間とを交互に繰り返すものである。

【０００７】なお、この明細書において、「連続パル
ス」、「連続パルス発振」というときは、パルス放電を
繰返し行い断続的なパルスレーザ光を繰返し得るという
意味で使用している。したがって、一般にいわれる「連
続発振レーザ」、「ＣＷ発振」とは異なる意味で使用し
ている。

【０００８】さて、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、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
均一に、また不安定にしたり、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、さ
らに次回の放電を劣化させ放電を不均一で不安定なもの
にするためである。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、発振休止期間経過後
の最初のパルスでは、安定な放電が得られ比較的高いパ
ルスエネルギーが得られるが、その後は放電が劣化し徐
々にパルスエネルギーが低下するという、いわゆるスパ
イキング現象が現れる。この現象を図１０のＳに示す。
すなわち、同図に示すように所定のパルスエネルギーＰ
sを得るために、このエネルギーに対応する所定の放電
電圧で発振したとしても、実際には最初のパルスのエネ
ルギーＰ1がＰsよりも大きくなってしまうという現象で
ある。

【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
御の精度をさらに低下させるという問題がある。

【００１０】しかも近年、ウエハに塗布する感光剤の感
度が向上しており、少ない連続パルス数での露光が可能
となっており、パルス数減少の傾向にある。

【００１１】しかし、パルス数が少なくなると、それに
応じてパルスエネルギーのバラツキが大きくなってしま
い、前述した複数パルス露光制御のみによっては露光量
制御の精度の維持が困難になる。このため、パルスエネ
ルギーのバラツキの改善、特にバーストモードにおける
スパイキング現象の影響を除去することが望まれてい
る。

【００１２】そこで、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を小さくし、以後パルスの放電電圧
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制御、つまりスパイキング発生
防止制御に関する技術が採用され、実施されるに至って
いる。この種の技術に関する文献として「T.Ishihara e
t.al. 'Advanced Krypton Fluoride Excimer Laser Fo
r Microlithography',SPIE Proc.Optical /Laser Micro
lithography V,vol.1674,473(1992)」を挙げることがで
きる。

【００１３】かかる技術によれば、スパイキング現象の
影響が除去されるので、露光量制御の精度を、たとえ少
ない連続パルス発振であっても向上させることができ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記文献に
は、レーザの稼働条件に応じて最適な制御を行うことま
では開示されていない。すなわち、一般に、スパイキン
グ発生防止制御の内容は、レーザ媒質ガスの組成、各成
分のガスの分圧、放電電極の形状等のレーザの稼働条件
に応じて一義的に定まり、稼働条件に応じた最適な制御
が行われることになる。しかし、これらレーザの稼働条
件が僅かにでも変化すると、最適な制御は行われなくな
り、スパイキング発生防止制御の精度は低下してしま
う。ここに、レーザ媒質ガスに関する変化に対しては、
組成、分圧等をガス制御装置等によってそれら組成等が
一定になるよう正確に管理することで、スパイキング発
生防止制御の精度に影響を与えることにならないように
することが可能であるが、管理が困難な稼働条件、たと
えば電極消耗量、消耗による電極の形状変化等は、予測
困難でもあり、管理も困難であり、そのままスパイキン
グ発生防止制御を続けた場合には、やがて稼働条件の変
化によって精度が低下してしまうことになる。

【００１５】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、たとえレーザの稼働条件の変化が予測困難
で、管理が困難である場合であっても、スパイキング発
生防止制御を常に精度よく行うことができる装置を提供
することをその目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の主たる
発明では、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す
バーストモードでレーザ装置を稼働させるとともに、充
電電圧データに基づいて前記パルスのエネルギーが所定
の大きさとなるように充電電圧を制御し、前記レーザ光
を用いて所定の処理を行うレーザ装置の出力制御装置に
おいて、レーザ装置の運転開始前に、連続パルスの各パ
ルスの充電電圧データを、連続パルス発振直前の休止時
間の各大きさに対応して、予め記憶する記憶手段と、発
振されたパルスのエネルギーを検出する検出手段と、レ
ーザ光を用いて前記所定の処理が行われていない時間中
に、レーザ光を所定条件下でパルス発振させ、この発振
されたパルスのエネルギーを前記検出手段によって検出
し、この検出されたパルスエネルギーの大きさとパルス
エネルギーの前記所定の大きさとパルス発振の前記所定
条件とに基づいて前記記憶された充電電圧データを補正
して、この補正された充電電圧データを前記記憶手段に
記憶させる補正手段とを具えている。

【００１７】

【作用】かかる構成によれば、レーザ装置の運転開始前
に、連続パルスの各パルスのエネルギーの大きさを同一
にする充電電圧が、連続パルス発振直前の休止時間の各
大きさに対応して、予め記憶される。そして、レーザ光
を用いる所定の処理が行われていない時間中に、レーザ
光が所定条件下でパルス発振され、この発振されたパル
スのエネルギーが検出され、この検出されたエネルギー
の大きさと所望の所定の大きさと上記所定条件とに基づ
いて記憶された充電電圧が補正される。そして、レーザ
光を用いる所定の処理が行われる時間中に、補正された
充電電圧値が得られるように充電電圧が制御される。よ
って、たとえレーザの稼働条件の変化が予測困難で、変
化に対する管理が困難である場合であっても、レーザの
稼働条件の変化が、パルスのエネルギーを検出すること
によって捕らえられ、これに基づいて記憶された充電電
圧が最適な値に補正され、この補正された充電電圧によ
って制御が常に精度よく行われる。また、本発明では、
充電電圧データが、連続パルス発振直前の休止時間の各
大きさに対応して記憶されているので、レーザ運転中に
休止時間がいかに変化したとしても、実際の休止時間に
対応する正確な充電電圧データをもって、充電電圧を精
度よく制御することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るレーザ装
置の出力制御装置の実施例について説明する。

【００１９】図１に示すように実施例装置は、大きく
は、エキシマレーザ光Ｌを出力するエキシマレーザ装置
１と、エキシマレーザ装置１を光源とし、出力レーザ光
Ｌにより縮小投影露光を行うステッパ９とから構成され
ている。

【００２０】レーザ装置１の発振器２は、レーザチャン
バ、光共振器等からなり、レーザチャンバ内にはＫｒ、
Ｆ2等からなるレーザガスが満たされている。そして、
レーザチャンバ内に配設された電極間で放電を行い、レ
ーザガスを励起させてレーザ発振を行う。発振されたレ
ーザ光は上記光共振器内で共振され、フロントミラーか
ら有効な発振レーザ光Ｌとして出力される。なお、放電
は所定のパルス幅をもって所定の間隔で行われ、レーザ
光Ｌが断続的に出力される。

【００２１】こうして発振器２から発振されたレーザ光
は、ビームスプリッタ３によって一部サンプリングさ
れ、図示せぬレンズを介して出力モニタ５に入射され
る。この出力モニタ５では、出力レーザ光Ｌ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Ｅが検出
される。

【００２２】出力モニタ５によって検出されたパルスエ
ネルギーＥは、出力制御部６に加えられ、該出力制御部
６は、入力されたパルスエネルギーＥに基づいて、所望
のパルスエネルギーＥｄが得られるように、レーザ電源
部８に電圧データを加える。この場合、パワーロック制
御が行われる。

【００２３】なお、パワーロック制御とは、レーザガス
が劣化し同じ放電電圧を与えてもパルスエネルギーＥが
低下してしまうことを、劣化に応じて放電電圧を高くす
ることで防止する制御方法の一つである。一般的には、
発振された複数パルスのエネルギーを積算、平均化し、
所望のエネルギーＥｄと比較することによって次パルス
以降の放電電圧を決定するフィードバック制御である。
決定された放電電圧（所望のエネルギーＥｄを得るため
の放電電圧）をパワーロック電圧Ｖplと呼ぶ。なお、
「ＰＯＷＥＲＬＯＫ」は米国Ｑｕｅｓｔｅｋ社の登録商
標である。これに対してスパイキング発生防止制御は、
次に発振される１パルスのパルスエネルギーを予測し
て、放電電圧を、発振前に決定する予測制御である。

【００２４】レーザ電源部８は、加えられた電圧データ
に応じて上記電極間に電位差Ｖを与え、上記放電を行
う。ここに、放電させるための電圧は、レーザ電源部８
内に配設された充電回路により一旦充電され、たとえば
サイラトロン等のスイッチ素子の動作により放電され
る。

【００２５】出力制御部６は、ステッパ９内のステッパ
制御部１０と信号線で接続されており、ステッパ制御部
１０から送出されるトリガ信号Ｔｒを受信する。出力制
御部６は、送出されてくるトリガ信号Ｔｒを受信する
と、１パルスの発振が行なわれるようレーザ電源部８を
制御する。

【００２６】レーザ装置１にはレーザ光射出口１ａが形
成されており、この射出口１ａを介して発振されたレー
ザ光Ｌが外部のステッパ９に投光され、ステッパ９にお
いてレーザ光Ｌを用いた露光処理が行われる。シャッタ
４は、発振されたレーザ光Ｌを遮断することによりレー
ザ光Ｌを射出口１ａより外部に投光させないようにする
ために設けられており、シャッタ４の開閉制御は、出力
制御部６によりドライバ７を介し行われる。シャッタ４
が開くときは、レーザ光Ｌは遮断されることなく、ステ
ッパ９へ投光され該ステッパ９においてレーザ光を用い
た露光処理が行われる。一方、シャッタ４が閉じられた
ときは、レーザ光は遮断され、ステッパ９における上記
処理は行われない。

【００２７】出力制御部６の図示せぬメモリには、後述
するように、スパイキング現象に寄与するパラメータに
応じて、バーストモードにおける連続パルスの各パルス
のエネルギーの大きさを同一にする放電電圧Ｖが予め記
憶されている。そして、出力制御部６は、上記シャッタ
４が閉じられレーザ光を用いた上記処理が行われていな
い時間中に、レーザ光を所定条件下でパルス発振させ
る。以下、この発振のことを「調整発振」という。そし
て、この調整発振されたパルスのエネルギーＥが上記出
力モニタ５で検出され、この検出されたエネルギーの大
きさＥに基づいて記憶された放電電圧Ｖが補正される。
そして、レーザ光を用いた上記所定の処理が行われる時
間中に、出力制御部６は、補正された放電電圧Ｖが得ら
れるように放電電圧を制御する。

【００２８】以下、かかる出力制御部６で行われる各種
補正処理の内容について説明する。なお、以下の各種補
正処理はそれぞれ単独で行われるようにしてもよく、各
種補正処理のうち任意のものを適宜組み合わせて実施す
るようにしてもよい。

【００２９】・補正処理１ところで、スパイキング発生防止制御において最も誤差
を生じやすいのは、図１０のＰＬ１に示すような、連続
パルス発振の最初のパルス（以下、「第１パルス」と呼
ぶ）である。そこで、この補正処理１では、第１パルス
のみを補正対象としている。

【００３０】第１パルスＰＬ１のエネルギーＥは、直前
の発振休止時間Ｔppに強く依存し（図１０参照）、図５
に示すように発振休止時間Ｔpp、つまり発振休止開始か
らの経過時間ｔが長くなるにつれて徐々に大きくなり、
やがてある時刻ｔ3で一定のパルスエネルギーに達す
る。そしてｔ3以降は休止時間Ｔppによらず一定とな
る。そして第１パルスＰＬ１のパルスエネルギーＥと時
間ｔとの関係はほぼ比例関係であり、それら関係はほぼ
直線で近似できる。一方、放電電圧Ｖとパルスエネルギ
ーＥとの関係もほぼ直線関係となっているため、スパイ
キング発生を防止するための第１パルスの最適放電電圧
Ｖも図６に示すように直線で近似できる。

【００３１】図６に示す内容が出力制御部６のメモリに
予め記憶されておかれ、図２に示すような手順で補正処
理が行われる。以下図７に示すタイミングチャートを併
せ参照して処理内容を説明する。

【００３２】図２に示すように、レーザ運転中、出力制
御部６は、ステッパ９のステッパ制御部１０等外部の制
御装置に対して、レーザ光を用いた処理が以後行われな
くなる旨の調整発振開始信号を出力する（図７（ｃ）参
照）。これによって、上記外部の制御装置側において調
整発振開始信号が出力されている間は、レーザ光を用い
た処理を行わないことが了解され、対応する所定の措置
がとられる（ステップ１０１）。ついで、シャッタ４を
閉状態にするための制御信号がドライバ７に出力され、
以後シャッタ４は閉じられ、ステッパ９にレーザ光Ｌは
投光されなくなる（ステップ１０２；図７（ｂ）参
照）。

【００３３】ついで手順は図２（ｂ）に示す「調整発振
ルーチン１」に移行される（ステップ１０３）。この調
整発振ルーチン１では、まず、発振休止開始からの時間
ｔが所定のタイマによって計時され（ステップ１０
９）、この計時された時間がｔ1（図６参照）に達した
ときに、レーザ光Ｌを１パルス調整発振させるようレー
ザ電源部８を制御する。なお、この調整発振は、通常発
振時においてステッパ制御部１０から送出されてくるト
リガ信号Ｔrではなく、出力制御部６自身が発生するト
リガ信号によって行われる（図７（ａ）参照；ステップ
１１０）。ついで、この発振されたパルスのエネルギー
Ｅが出力モニタ５によって検出され、その検出値が一旦
所定のメモリに保持される（ステップ１１１）。

【００３４】手順はステップ１０４にリターンされ、再
度、調整発振ルーチン１の処理に移行される。

【００３５】前述したのと同様にして、時間ｔが計時さ
れ（ステップ１０９）、今度は時間がｔ2（図６参照）
に達した時点で１パルス調整発振が行われる（図７
（ａ）参照；ステップ１１０）。なお、時間ｔ1、ｔ2は
異なる時間であり、それらがｔ3以下の時間であるよう
に予め選択されている。時間ｔ2で発振されたパルスの
エネルギーは出力モニタ５で検出され、この検出値もメ
モリに保持される（ステップ１１１）。

【００３６】ついで、手順はステップ１０５にリターン
され、上記メモリに保持されたエネルギー検出値と所望
のエネルギーＥｄとの偏差がとられ、この偏差が所定の
しきい値以上であるか否かにより、レーザ出力が適正で
ないか適正であるかが判断される（ステップ１０５）。
この判定の結果、両検出値のいずれか一方の検出値が適
正でなくＥｄからかけはなれていると判定されると、ス
パイキング発生防止制御の精度が低下しているものと判
断し、両検出値に基づいて図６に示す直線を、たとえば
同図の２点鎖線に示すように補正する処理が行われる。

【００３７】この場合、経過時間ｔ1、ｔ2にそれぞれ対
応するパルスエネルギー検出値がわかっているので、ｔ
1、ｔ2にそれぞれ対応する適正な放電電圧ｖ1、ｖ2を演
算することは容易であり、補正直線は２点（ｔ1、ｖ
1）、（ｔ2、ｖ2）を結ぶ線分として容易に得られこと
は明かである。このようにこの補正処理１では、直線を
補正するので、少なくとも検出値が２つ取得されていれ
ばよいことがわかる（ステップ１０６）。

【００３８】一方、ステップ１０５の判定の結果、両検
出値のいずれの検出値も適正であり、Ｅｄからかけはな
れていないと判定されると、スパイキング発生防止制御
の精度は維持されているものと判断し、ステップ１０６
の補正処理は行わないようにする。

【００３９】ついで、シャッタ４を開状態にするための
制御信号がドライバ７に出力され、以後シャッタ４は開
かれる（ステップ１０７；図７（ｂ）参照）。ついで、
調整発振開始信号は解除され（図７（ｃ）参照）、これ
により外部のステッパ制御部１０においてレーザ光を用
いた処理を行なうことが可能であることが了解される
（ステップ１０８）。これによりステッパ制御部１０は
発振休止時間Ｔppに達したときにトリガ信号Ｔrを出力
し、再びバーストモードで連続パルス発振を行う（図７
（ａ）参照）。この場合、連続パルス発振の最初のパル
スは、ステップ１０６において適正な値に補正された放
電電圧Ｖをもって発振されている。したがって、スパイ
キング現象発生防止制御は精度よくなされ、最初のパル
スにおいて所望のエネルギーＥｄが得られることとなる
（２番目以降のパルスにおいても同様に同一のエネルギ
ーＥｄが得られる）。

【００４０】なお、この補正処理１では、休止時間Ｔpp
と第１パルスＰＬ１のエネルギーＥとの関係をほぼ比例
関係あるは直線関係として説明しているが、この関係は
装置構成等に依存するため、比例関係以外の関係であっ
てもよい。要はその装置に適合したＴppとＥに関係を見
いだし、それに基づいて補正処理を行うようにすればよ
い。したがって、以下本発明の実施例にあるパルスエネ
ルギーと発振休止時間、パワーロック電圧等の関係は必
ずしも比例関係あるいは直線関係でなくてもよく、任意
の関数や直線の組み合わせであってもよい。

【００４１】また、この補正処理１では、図６に示すよ
うに調整発振の時間ｔ1、ｔ2をｔ3以下とし、経過時間
ｔが増大するにつれて放電電圧Ｖが増加する直線部分を
補正する場合について説明したが、調整発振を時間ｔ3
を越えた時間で行い、放電電圧Ｖが変化しない直線部分
を補正するような実施も可能である。要は、実際にデー
タとして使用される部分のみを補正するようにすればよ
い。

【００４２】さらに、この補正処理１では、調整発振を
行う際に、レーザ装置１内部の出力制御部６から外部の
制御装置に対してその旨の信号を出力するようにしてい
るが、外部の制御装置、たとえばステッパ制御部１０か
ら調整発振を行ってもよい旨の信号を出力制御部６に対
して出力し、これに応じて調整発振を行うような実施も
可能である。

【００４３】・補正処理２前述したように、スパイキング現象の発生パターンは、
パワーロック電圧Ｖplによっても変化する。その代表的
な発生パターンは、図８の（ａ）（パワーロック電圧が
小さい場合）および同図の（ｂ）（パワーロック電圧が
大きい場合）に示される。これら図よりパワーロック電
圧の変化によるパルスのエネルギーの変化は、図８
（ｂ）中のＢ部に現れるのが明かである。

【００４４】図９は、パワーロック電圧Ｖｐｌと上記Ｂ
部に含まれる各パルスのエネルギーＥとの関係を示した
ものであり、同図に示すようほぼ直線で近似できる。し
たがって、同図９における縦軸を括弧書きで示すように
放電電圧としたとしても、図６と同様にしてパワーロッ
ク電圧Ｖplと放電電圧との関係も、直線で近似できるこ
とになる。

【００４５】一方、連続パルス発振の第１パルスの放電
電圧は、上記補正処理１で述べたように発振休止時間Ｔ
ppに対して直線的な関係を持っている。そこで、この補
正処理２では、１）異なる２つの発振休止時間Ｔ1、Ｔ2 ２）異なる２つのパワーロック電圧Ｖ1、Ｖ2 を選択し、Ｔ1、Ｖ1で連続パルス発振させるとともに、
Ｔ2、Ｖ2で連続パルス発振させることにより、図６に示
す直線と図９に示す直線を補正しようとするものであ
る。

【００４６】すなわち、図３に示すように、まず出力制
御部６は、ステッパ９のステッパ制御部１０等外部の制
御装置に対して、レーザ光を用いた処理が以後行われな
くなる旨の調整発振開始信号を出力する。これによっ
て、上記外部の制御装置側において調整発振開始信号が
出力されている間は、レーザ光を用いた処理を行わない
ことが了解され、対応する所定の措置がとられる（ステ
ップ２０１）。ついで、シャッタ４を閉状態にするため
の制御信号がドライバ７に出力され、以後シャッタ４は
閉じられ、ステッパ９にレーザ光Ｌは投光されなくなる
（ステップ２０２）。

【００４７】ついで、発振休止時間ＴppがＴ1に設定さ
れるともに、パワーロック電圧ＶplがＶ1に設定される
（ステップ２０３）。そして、手順は図３（ｂ）に示す
「調整発振ルーチン２」に移行される（ステップ２０
４）。この調整発振ルーチン２では、まず、発振休止開
始からの時間が所定のタイマによって計時され、この計
時された時間が設定された発振休止時間Ｔ1に達したと
きに、設定されたパワーロック電圧Ｖ1に応じたレーザ
光Ｌの連続パルス発振（調整発振）が開始されるようレ
ーザ電源部８を制御する。なお、この調整発振は、通常
発振時においてステッパ制御部１０から送出されてくる
トリガ信号Ｔrではなく、出力制御部６自身が発生する
トリガ信号によって行われる（ステップ２１１）。つい
で、この発振された連続パルスの各パルスのエネルギー
Ｅが出力モニタ５によって検出され、その検出値が一旦
所定のメモリに保持される（ステップ２１２）。

【００４８】手順はステップ２０５にリターンされ、発
振休止時間ＴppがＴ2に、パワーロック電圧ＶplがＶ2に
設定し直される（ステップ２０５）。そして、手順は図
３（ｂ）に示す「調整発振ルーチン２」に移行される
（ステップ２０６）。そして、同様にして計時された発
振休止開始からの時間が、設定された発振休止時間Ｔ2
に達したときに、設定されたパワーロック電圧Ｖ2に応
じたレーザ光Ｌの連続パルス発振（調整発振）が開始さ
れるようにレーザ電源部８を制御する（ステップ２１
１）。ついで、この発振された連続パルスの各パルスの
エネルギーＥが出力モニタ５によって検出され、その検
出値が一旦メモリに保持される（ステップ２１２）。

【００４９】ついで、手順はステップ２０７にリターン
され、上記メモリに保持されたエネルギー検出値と所望
のエネルギーＥｄとの偏差がとられ、この偏差が所定の
しきい値以上であるか否かにより、レーザ出力が適正で
ないか適正であるかが判断される（ステップ２０７）。
この判定の結果、いずれかの検出値が適正でなくＥｄか
らかけはなれていると判定されると、スパイキング発生
防止制御の精度が低下しているものと判断し、各検出値
に基づいて図６に示す直線および図９に示す直線を補正
する処理が行われる。

【００５０】この場合、図６の直線は、設定時間Ｔ1、
Ｔ2と、これら時間をもって連続パルス発振したときの
第１パルスのエネルギー検出値とに基づき、前述したの
と同様にして補正される。また、図９も図６と同様な
比例関係を有しているので、図６についての補正と同様
に、パワーロック電圧Ｖ1、Ｖ2とこれらパワーロック電
圧をもって連続パルス発振したときの２番目以降のパル
スのエネルギー検出値とに基づき、補正が行われる（ス
テップ２０８）。

【００５１】一方、ステップ２０７の判定の結果、検出
値のいずれの検出値も適正であり、Ｅｄからかけはなれ
ていないと判定されると、スパイキング発生防止制御の
精度は維持されているものと判断し、ステップ２０８の
補正処理は行わないようにする。

【００５２】ついで、シャッタ４を開状態にするための
制御信号がドライバ７に出力され、以後シャッタ４は開
かれる（ステップ２０９）。ついで、調整発振開始信号
は解除され、これにより外部のステッパ制御部１０にお
いてレーザ光を用いた処理を行なうことが可能であるこ
とが了解される（ステップ２１０）。これによりステッ
パ制御部１０は発振休止時間Ｔppに達したときにトリガ
信号Ｔrを出力し、再びバーストモードで連続パルス発
振を行う。この場合、連続パルス発振の各パルスは、ス
テップ２０８において適正な値に補正された放電電圧Ｖ
をもって発振されている。したがって、スパイキング現
象発生防止制御は精度よくなされ、連続パルスの各パル
スにおいて所望のエネルギーＥｄが得られることとな
る。

【００５３】なお、この補正処理２では、発振休止時間
およびパワーロック電圧をそれぞれ異なる値とした２回
の連続パルス発振を行うことにより、補正を行うように
しているが、発振休止時間およびパワーロック電圧をそ
れぞれ異なる値とした３回以上の連続パルス発振を行っ
た結果により補正を行ってもよく、この場合はより精よ
く補正が行われ、より精度よくスパイキング発生防止制
御を維持することが可能となる。

【００５４】ところで、高精度でスパイキング発生防止
制御を行う方法として、スパイキング現象の発生する部
分の各パルスについて、それぞれ最適放電電圧を決定す
る関数式を用意する方法がある。たとえば、Ｖ（ｉ）＝Ｖi（Ｔpp、Ｖpl）のごとく、関数Ｖi（）を用意してこの関数によって連
続パルスのｉ番目のパルスの放電電圧Ｖ（ｉ）を得る方
法である。この補正処理２では、図８のＢ部の含まれる
各パルスの最適放電電圧を一括して調整しているが、上
述のように各パルス毎に関数式Ｖi（）が用意されてい
る場合には、各関数式毎に調整するようにしてもよい。

【００５５】また、この補正処理２でも、補正処理１と
同様に、調整発振を行う際に、レーザ装置１内部の出力
制御部６から外部の制御装置に対してその旨の信号を出
力するようにしているが、外部の制御装置、たとえばス
テッパ制御部１０から調整発振を行ってもよい旨の信号
を出力制御部６に対して出力し、これに応じて調整発振
を行うような実施も可能である。

【００５６】・補正処理３ところで、補正処理２のように、バーストモードで調整
発振を行うような場合、実際の露光処理に使用するバー
ストパターンをもって調整発振を行うことが望ましい。
そこで、この補正処理３では、図１のレーザ装置１に、
このレーザ装置１の稼働中、使用の頻度が高いと思われ
るバーストパターンを記憶しておく記憶手段を設けるよ
うにする。そして、レーザの運転開始前に、その使用頻
度が高いと予想されるバーストパターンを記憶手段に記
憶しておき、レーザの運転立ち上げ時に、調整発振をバ
ーストパターンで行う。そして、調整発振の結果、補正
された放電電圧で、以後レーザ装置の運転を行うように
する。

【００５７】また、レーザ装置の運転が開始されてか
ら、使用されるバーストパターンを記憶手段に逐次記憶
していき、調整発振を行う際には、記憶手段の記憶内容
に基づき使用されたバーストパターンのうち、使用頻度
の高いとされるバーストパターンを選択し、この選択さ
れたバーストパターンで調整発振を行なうようにしても
よい。なお、精度向上のため、使用頻度の高いバースト
パターンを複数選択してこれら複数のバーストパターン
で調整発振を行ってもよい。

【００５８】・補正処理４ところで、図１に示す出力モニタ５はレーザ光のエネル
ギーＥを常時モニタしている。このことから、出力モニ
タ５に出力に基づきスパイキング発生防止制御を常時監
視させ、この制御の精度が低下したときのみ調整発振、
補正処理を行うようにすることが考えられる。図４は、
かかる処理内容を示すフローチャートである。

【００５９】すなわち、同図に示すように、レーザ装置
１による運転が開始されると（ステップ３０１）、以後
使用されたバーストパターンが逐次記憶される（ステッ
プ３０２）。ついで、出力モニタ５によって、発振され
たパルスのエネルギーＥが常時検出される（ステップ３
０３）。そして、この検出されたエネルギーＥと所望の
エネルギーＥｄとの偏差に基づいてスパイキング発生防
止制御の精度が低下しているか否かが判断され（ステッ
プ３０４）、この結果、検出エネルギーＥが所望のエネ
ルギーＥｄからかけはなれており、精度が低下している
と判断されたならば、この場合のみ（ステップ３０４の
判断ＹＥＳ）、ステップ３０２の記憶処理に基づき使用
頻度の高いバーストパターンを選択し、この選択したバ
ーストパターンで調整発振を行い、放電電圧の補正処理
を行うようにする。なお、この使用頻度の高いバースト
パターンを使用することは上記補正処理３で述べた内容
に相当している（ステップ３０５）。

【００６０】なお、以上説明した実施例では、放電電圧
が、発振休止時間Ｔppまたはパワーロック電圧Ｖplに対
応して記憶されており、この記憶内容を補正する場合に
ついて、説明したが、要は、スパイキング現象の発生パ
ターンに影響を与えるとされるパラメータに対応して放
電電圧が記憶されているものであればよく、たとえばレ
ーザチャンバ内にレーザガスを新たに封入してからの経
過時間をパラメータとする実施も可能である。

【００６１】また、実施例では、パラメータの値に対し
放電電圧が比例関係で記憶されている場合について説明
したが、これに限定されることなく非線形の場合であっ
ても本発明を適用することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえレーザの稼働条件の変化が予測困難で、管理が困
難である場合であっても、レーザの稼働条件の変化が、
パルスのエネルギーを検出することによって捕らえら
れ、これに基づいて記憶された放電電圧が最適な値に補
正され、この補正された放電電圧によってスパイキング
発生防止制御が常に精度よく行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るレーザ装置の出力制御装置
の実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は実施例の処理手順を示すフローチャート
である。

【図３】図３は実施例の処理手順を示すフローチャート
である。

【図４】図４は実施例の処理手順を示すフローチャート
である。

【図５】図５は発振休止開始からの経過時間とパルスエ
ネルギーとの関係を示すグラフである。

【図６】図６は発振休止開始からの経過時間と放電電圧
との関係を示すグラフである。

【図７】図７は図２に示す実施例を説明するために用い
たタイミングチャートである。

【図８】図８はパワーロック電圧の変化がスパイキング
現象の発生パターンに影響を与えることを説明するため
に用いたグラフである。

【図９】図９はパワーロック電圧と連続パルスの所定部
分の各パルスのエネルギーとの関係を示すグラフであ
る。

【図１０】図１０はバーストモードとスパイキング現象
を示すために用いたグラフであり、時間に対するパルス
エネルギーの変化の様子を示すグラフである。

【符号の説明】

１レーザ装置６出力制御部１０ステッパ制御部

Claims

(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
発振させた後、所定時間パルス発振を休止させる運転を
繰り返すバーストモードでレーザ装置を稼働させるとと
もに、充電電圧データに基づいて前記パルスのエネルギ
ーが所定の大きさとなるように充電電圧を制御し、前記
レーザ光を用いて所定の処理を行うレーザ装置の出力制
御装置において、レーザ装置の運転開始前に、連続パルスの各パルスの充
電電圧データを、連続パルス発振直前の休止時間の各大
きさに対応して、予め記憶する記憶手段と、発振されたパルスのエネルギーを検出する検出手段と、レーザ光を用いて前記所定の処理が行われていない時間
中に、レーザ光を所定条件下でパルス発振させ、この発
振されたパルスのエネルギーを前記検出手段によって検
出し、この検出されたパルスエネルギーの大きさとパル
スエネルギーの前記所定の大きさとパルス発振の前記所
定条件とに基づいて前記記憶された充電電圧データを補
正して、この補正された充電電圧データを前記記憶手段
に記憶させる補正手段とを具えたレーザ装置の出力制御
装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記検出されたエ
ネルギーの大きさと前記所定の大きさとの偏差が所定の
しきい値以上である場合に、補正を行うと判定するもの
である請求項１記載のレーザ装置の出力制御装置。
【請求項３】前記補正手段による補正は、連続パ
ルス発振直前の休止時間内に行うものである請求項１記
載のレーザ装置の出力制御装置。
【請求項４】前記レーザ装置は、該レーザ装置の
外部にレーザ光を射出して外部の所定の装置で前記所定
の処理が行われるようにするものであり、前記レーザ装
置に、レーザ光の外部への投光を遮断する投光遮断手段
を設け、前記補正手段による補正処理が行われている間
は、前記投光遮断手段をオンさせるようにした請求項１
記載のレーザ装置の出力制御装置。
【請求項５】前記記憶手段には、放電電圧が、連
続パルス発振の開始から各パルスのエネルギーが徐々に
低下するスパイキング現象に寄与するパラメータに対し
所定の関係で記憶されており、前記所定の処理が行われ
ていない時間中に、前記パラメータの値をそれぞれ異な
る値にして少なくとも２パルス発振させ、前記補正手段
は、前記パラメータの異なる値と検出された前記２パル
スの各エネルギーの大きさとに基づいて前記記憶手段に
記憶された前記所定の関係を補正するものである請求項
１記載のレーザ装置の出力制御装置。
【請求項６】前記パラメータは、連続パルス発振
直前の休止時間である請求項５記載のレーザ装置の出力
制御装置。
【請求項７】前記所定の処理が行われていない時
間中に、前記バーストモードでレーザ光をパルス発振さ
せるようにした請求項１記載のレーザ装置の出力制御装
置。
【請求項８】前記レーザ装置の運転立ち上げ時
に、前記レーザ装置で使用されるバーストモードのパタ
ーンにしたがい予めバーストモードでレーザ光をパルス
発振させるようにした請求項７記載のレーザ装置の出力
制御装置。
【請求項９】前記検出手段による検出を前記レーザ
装置の稼働中に常時行い、検出されたエネルギーの大き
さと前記所定の大きさとの偏差が所定のしきい値以上の
場合にのみ、前記補正手段による補正処理を行うように
した請求項１記載のレーザ装置の出力制御装置。
【請求項１０】レーザ光を用いて前記所定の処理が
行われている時間中に、前記補正された充電電圧データ
に応じた電圧値が得られるように充電電圧を制御するよ
うにした請求項１から９のいずれかに記載のレーザ装置
の出力制御装置。