JP3412547B2 - Laser control method, exposure system, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Laser control method, exposure system, and semiconductor device manufacturing method

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JP3412547B2
JP3412547B2 JP06257899A JP6257899A JP3412547B2 JP 3412547 B2 JP3412547 B2 JP 3412547B2 JP 06257899 A JP06257899 A JP 06257899A JP 6257899 A JP6257899 A JP 6257899A JP 3412547 B2 JP3412547 B2 JP 3412547B2
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laser
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laser light
oscillation
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置製造
用の露光装置の光源に用いられるエキシマレーザ装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excimer laser device used as a light source of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、逐次移動型縮小投影露光装置(以
下ステッパという)の光源として、放電励起型のパルス
発振エキシマレーザが用いられている。ステッパでは、
感光剤が塗布されたウエハ上の一領域が露光された後、
ウエハを搭載したステージを移動させてさらに別の領域
が露光されるものであり、これを繰り返すことによって
ウエハ上の必要な全領域が露光される。
2. Description of the Related Art At present, a discharge excitation type pulse oscillation excimer laser is used as a light source of a successive movement type reduction projection exposure apparatus (hereinafter referred to as a stepper). In the stepper,
After exposing a region on the wafer coated with the photosensitizer,
The stage on which the wafer is mounted is moved to expose another region, and by repeating this, the entire required region on the wafer is exposed.

【0003】このような露光には、常時光源を点灯して
いるg線、i線ステッパのように、一定周波数で常時エ
キシマレーザを連続的に発振させて露光に必要な時にシ
ャッタを開いて露光を行なう方法が考えられるが、この
方法はレーザ光源の寿命を考慮すると効率の悪いもので
ある。そこで、露光光源であるエキシマレーザの運転法
として、図6に示すような、一定の周波数である期間連
続的に発振する状態(発振状態)と発振を停止する状態
(停止状態)とを繰り返すモード(以下、バーストモー
ドと記す)が用いられている。
For such exposure, an excimer laser is constantly oscillated continuously at a constant frequency like a g-line or i-line stepper in which a light source is always turned on, and a shutter is opened when exposure is required. However, this method is inefficient when the life of the laser light source is taken into consideration. Therefore, as an operation method of an excimer laser that is an exposure light source, a mode in which a state in which oscillation continues for a certain frequency (oscillation state) and a state in which oscillation is stopped (stop state) are repeated as shown in FIG. (Hereinafter referred to as burst mode) is used.

【0004】一方、ステッパにおいては均質な半導体装
置を製造するためには、一領域を露光する時間内に積算
される光量、即ち露光量が領域によって変動するのは望
ましくなく、極力一定に保つ必要がある。
On the other hand, in order to manufacture a uniform semiconductor device in the stepper, it is not desirable that the amount of light integrated within the exposure time of one region, that is, the amount of exposure varies from region to region, and it is necessary to keep it as constant as possible. There is.

【0005】しかしながら、光源としてパルス発振で励
起されるエキシマレーザを用いる場合、パルス放電その
ものが放電ガスや電極の表面状態に依存する本質的に統
計的な現象であるため、パルス毎のレーザ光エネルギー
を一定にすることは困難である。特に連続発振等の発振
開始直後では、放電を支配するガスや電極の状態が過渡
的に変化するため、レーザ光エネルギーが、図7に示さ
れる如く発振開始直後には大きく、その後徐々に減少し
ていくというパターン(スパイク現象)が一般的にみら
れる。
However, when an excimer laser excited by pulse oscillation is used as the light source, the pulse discharge itself is essentially a statistical phenomenon depending on the discharge gas and the surface state of the electrode, and therefore the laser light energy for each pulse is increased. Is difficult to keep constant. In particular, immediately after the start of oscillation such as continuous oscillation, the state of the gas and the electrode that control the discharge changes transiently, so that the laser light energy is large immediately after the start of oscillation as shown in FIG. 7 and then gradually decreases. The pattern of going (spike phenomenon) is generally seen.

【0006】従って、上記バーストモードにおいても、
発振状態を開始するたび毎に、開始直後のレーザ光のエ
ネルギーは大きく、その後徐々に減少していくという図
8に示すようなスパイク状のパターンを示す事が避けら
れない状況にあった。実際の露光を行なうにあたって
は、レーザ光のエネルギーを測定してから放電電圧を変
更する通常のフィードバック制御ではこのスパイク状パ
ターンを消去することはできず、発振開始直後から暫く
の間(一般的に30パルス程度まで)露光を停止してお
き、バラツキがある一定の範囲内になってからのパルス
光を露光に用いるという効率の悪い方法を行なってい
た。
Therefore, even in the burst mode,
There was an unavoidable situation in which the energy of the laser light immediately after the start of the oscillation state was large each time the oscillation state was started, and then gradually decreased and then the spike-like pattern as shown in FIG. 8 was shown. In actual exposure, this spike-shaped pattern cannot be erased by ordinary feedback control in which the discharge voltage is changed after measuring the energy of the laser light, and it can be erased for a while immediately after the start of oscillation (generally, An inefficient method is used in which the exposure is stopped (up to about 30 pulses) and the pulsed light is used for the exposure after the variation is within a certain range.

【0007】このように本質的にレーザ光エネルギーが
パルス毎にバラツキをもつエキシマレーザを光源とする
場合には特別の配慮が必要であった。そこで、従来は以
下に示すような方法によりこれを解決しようとしてい
た。
As described above, when an excimer laser whose laser light energy essentially varies from pulse to pulse is used as a light source, special consideration is required. Therefore, conventionally, this has been attempted to be solved by the following method.

【0008】一つは、パルス数を増加させることによっ
て露光量のバラツキを減らす方法である。エキシマレー
ザのパルス毎の光エネルギーの頻度分布は、ほぼ正規分
布で近似することができる。この様な性質をもつパルス
光のエネルギーを一定時間積算した露光量のバラツキ
は、同じ露光量を得るための積算パルスの数をnとすれ
ば、もとのパルスのバラツキの1/√nに減少する。
One is a method of reducing the variation of the exposure amount by increasing the number of pulses. The frequency distribution of light energy for each pulse of the excimer laser can be approximated by a normal distribution. The variation of the exposure amount obtained by integrating the energy of the pulsed light having such a property for a certain time is 1 / √n of the variation of the original pulse, where n is the number of integrated pulses for obtaining the same exposure amount. Decrease.

【0009】また、ステッパまたはレーザ内の露光計を
用いるなどして各パルス毎の光エネルギーを積算し、こ
の積算値が目標とする露光量に近づいてきた時に、減光
フィルタ等をレーザ光路中に挿入して目標の露光量にな
るようパルス毎のエネルギーを修正していくという方法
も考えられていた。
Further, the light energy for each pulse is integrated by using a stepper or an exposure meter in the laser, and when the integrated value approaches a target exposure amount, a neutral density filter or the like is placed in the laser optical path. Another method has been considered in which the energy of each pulse is corrected so that the target exposure amount is obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、個々の
パルスの光エネルギーを小さくして露光パルス数を増や
して露光量を安定化する方法を用いる場合には、トータ
ルのパルス数が増大するため、レーザの部品寿命が早く
つきランニングコスト面で問題が生じてしまう。
However, when the method of stabilizing the exposure amount by reducing the light energy of each pulse to increase the number of exposure pulses, the total number of pulses is increased, and therefore, the laser pulse is increased. Has a short life and causes problems in running cost.

【0011】また、近年、技術の改良によって光に対し
て敏感に反応する(高感度な)感光剤が開発されるにつ
れ、単位面積当たりの必要な露光量はより小さくなり、
従来よりはるかに少ないパルス数で短時間での露光が可
能となり、生産性の向上が実現できる状況となってい
る。しかしながら、露光光源であるエキシマレーザのス
パイク状パターンを含むパルス列は、当然のことながら
スパイク状パターンを含まないパルス列に比べて、その
パルス毎の光エネルギーの頻度分布に大きなバラツキを
有するものであり、単純に露光のパルス数を減らしたの
では、露光量のバラツキが増大して規定値を越えてしま
うという問題が生じる。
Further, in recent years, with the development of a photosensitizer which reacts sensitively to light (high sensitivity) by the improvement of technology, the required exposure amount per unit area becomes smaller,
Exposure can be performed in a short time with a much smaller number of pulses than in the past, and improvement in productivity can be realized. However, the pulse train including the spike-shaped pattern of the excimer laser that is the exposure light source naturally has a large variation in the frequency distribution of the light energy for each pulse, as compared with the pulse train that does not include the spike-shaped pattern, If the number of exposure pulses is simply reduced, there arises a problem that the variation in the exposure amount increases and exceeds the specified value.

【0012】さらに、前述のように光エネルギーの積算
値が所定値となるようにパルス毎のエネルギーを修正す
る露光方法を用いる場合も、必要とするパルス数を極端
に減らすことはできなかった。従って、従来のエキシマ
レーザによる露光では、改良された高感度な感光剤の特
性を十分生かすことができず、生産性の向上が実現でき
ないという問題があった。
Further, even when the exposure method for correcting the energy for each pulse so that the integrated value of light energy becomes a predetermined value as described above, the required number of pulses cannot be extremely reduced. Therefore, the conventional exposure using an excimer laser has a problem in that the characteristics of the improved high-sensitivity photosensitizer cannot be fully utilized and improvement in productivity cannot be realized.

【0013】本発明は、上記問題を解消し、露光量のバ
ラツキを最少限にすると共に従来より少ないパルス数で
の露光を可能とするレーザ制御方法および露光システム
を得ることを目的とする。
It is an object of the present invention to solve the above problems, to obtain a laser control method and an exposure system which minimize the variation of the exposure amount and enable the exposure with a smaller number of pulses than the conventional method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1のレーザ制御方法は、放電電圧を調整する
ことによって、 露光装置内の被露光体を露光するため
にパルス発振されるレーザ光のパルスエネルギーを制御
するレーザ制御方法において、前記露光装置で露光動作
を行っていないときに、前記レーザ光のパルス発振が停
止状態になってからの時間を計測し、該計測時間が予め
設定された時間を超えるときに、前記レーザ光のパルス
発振初期からレーザ光のパルスエネルギーがほぼ一定と
なるように前記放電電圧を制御するための制御パターン
を変更し、前記計測時間が前記予め設定された時間を超
えた後に前記露光装置からの発振命令にしたがって前記
レーザ光のパルス発振を行う際、前記変更後の制御パタ
ーンを用いて前記放電電圧を制御するようにしたもので
ある。
In order to achieve the above object, a laser control method according to a first aspect of the present invention is a laser pulse-oscillated for exposing an object to be exposed in an exposure apparatus by adjusting a discharge voltage. In a laser control method for controlling pulse energy of light, when the exposure apparatus is not performing an exposure operation, the time after the pulse oscillation of the laser light is stopped is measured, and the measurement time is preset. Pulse of the laser light when the time exceeds
From the beginning of oscillation, the pulse energy of the laser light was
When changing the control pattern for controlling the discharge voltage so that when performing pulse oscillation of the laser light according to an oscillation command from the exposure apparatus after the measurement time exceeds the preset time, The discharge voltage is controlled using the changed control pattern.

【0015】 また請求項2の発明は、変更後の制御パ
ターンを用いて放電電圧をパルス毎に制御するようにし
たものである。
Further, the invention of claim 2 is such that the discharge voltage is controlled for each pulse using the changed control pattern.

【0016】また、請求項の露光システムは、レーザ
発振器(1)から発振されたレーザ光のパルスを露光装
置(8)内の被露光体に照射することによって、前記被
露光体を露光する露光システムにおいて、前記レーザ発
振器からレーザ光のパルスを発振するための放電電圧を
供給するための電圧供給手段(5)と、前記電圧供給手
段から供給される放電電圧を制御する制御手段(4)と
を備え、該制御手段は、前記露光装置で露光動作を行っ
ていないときに前記レーザ光のパルス発振が停止状態に
なってからの時間を計測するタイマーを有し、該タイマ
ーによる計測時間が予め設定された時間を超えるとき
に、前記レーザ光のパルス発振初期からレーザ光のパル
スエネルギーがほぼ一定となるように前記電圧供給手段
から供給される放電電圧を制御するための制御パターン
を変更し、前記タイマーによる計測時間が前記予め設定
された時間を超えた後に前記露光装置からの発振命令に
したがって前記レーザ光のパルス発振を行う際には、前
記変更後の制御パターンを用いて前記電圧供給手段から
供給される放電電圧を制御するようにしたものである。
The exposure system of claim 4 exposes the object to be exposed by irradiating the object to be exposed in the exposure device (8) with a pulse of laser light oscillated from the laser oscillator (1). In the exposure system, a voltage supply means (5) for supplying a discharge voltage for oscillating a pulse of laser light from the laser oscillator, and a control means (4) for controlling the discharge voltage supplied from the voltage supply means. And the control means has a timer for measuring the time after the pulse oscillation of the laser light is stopped when the exposure device is not performing the exposure operation, and the measurement time by the timer is When the preset time is exceeded, the pulse of laser light is
The control pattern for controlling the discharge voltage supplied from the voltage supply means is changed so that the scanning energy is substantially constant, and the exposure time from the exposure apparatus after the time measured by the timer exceeds the preset time. When the pulse oscillation of the laser light is performed in accordance with the oscillation command, the discharge voltage supplied from the voltage supply means is controlled using the changed control pattern.

【0017】また請求項の露光システムは、前記変更
後の制御パターンを用いて前記パルス毎に前記放電電圧
の制御を行うようにしたものである。
In the exposure system according to a fifth aspect of the invention, the discharge voltage is controlled for each pulse using the changed control pattern.

【0018】また請求項の露光システムは、前記制御
手段が、前記レーザ光のパルスエネルギーがほぼ一定と
なるように前記変更後の制御パターンを用いて前記放電
電圧をパルス毎に制御し、前記露光装置が前記パルス発
振の初期から前記レーザ光により前記被露光体の露光を
行うようにしたものである。
Further, in the exposure system according to claim 6, the control means controls the discharge voltage for each pulse using the changed control pattern so that the pulse energy of the laser light becomes substantially constant, The exposure apparatus is configured to expose the object to be exposed with the laser light from the initial stage of the pulse oscillation.

【0019】[0019]

【作用】放電励起型エキシマレーザから発振されるパル
ス状のレーザ光のエネルギーの大きさは、図4に示すよ
うに放電電圧によって変動する。この性質はエキシマレ
ーザの光出力をフィードバック制御して長期的に一定に
維持するために従来から使われてきた。しかし、エネル
ギーを測定してから放電電圧を変更する従来の方式での
制御は、発振状態の開始直後のスパイク現象を取り除く
ことはできなかった。これは、停止状態においてガスの
状態が変化し、発振状態の最初の数パルスを制御できな
かったからである。
The magnitude of the energy of the pulsed laser light emitted from the discharge excitation type excimer laser varies depending on the discharge voltage as shown in FIG. This property has been conventionally used for feedback control of the optical output of an excimer laser to maintain it constant over the long term. However, the conventional control in which the discharge voltage is changed after measuring the energy cannot remove the spike phenomenon immediately after the start of the oscillation state. This is because the gas state changed in the stopped state and the first few pulses of the oscillation state could not be controlled.

【0020】本発明は、前述のスパイク状パターンを消
去し、バーストモードにおける発振状態中の各パルス毎
のエネルギー値をほぼ一定とするように放電電圧を制御
する制御手段を備えたものであり、感光剤に対して影響
を与えない状態でパルス発振を行ない、その時のパルス
エネルギーと放電電圧との関係を求めて記憶手段に記憶
し、この関係に基いて放電電圧の制御を行なうものであ
る。
The present invention is provided with a control means for erasing the above-mentioned spike-like pattern and controlling the discharge voltage so that the energy value of each pulse in the oscillation state in the burst mode becomes substantially constant. Pulse oscillation is performed without affecting the photosensitive agent, the relationship between the pulse energy and the discharge voltage at that time is obtained and stored in the storage means, and the discharge voltage is controlled based on this relationship.

【0021】即ち、スパイクの発生要因であるガスの状
態や電極の状態がパルスエネルギーに与える状況を探る
ために、感光剤に影響を与えない状態でパルス発振し、
その時のレーザ光のパルスエネルギーと放電電圧との関
係を計測してその値から図5の(a)に示されるような
スパイク状のパターンを予測する。
That is, in order to investigate the situation in which the state of the gas or the state of the electrode, which is the cause of the spike, affects the pulse energy, pulse oscillation is performed without affecting the photosensitizer.
The relationship between the pulse energy of the laser light and the discharge voltage at that time is measured, and a spike-like pattern as shown in FIG. 5A is predicted from the measured value.

【0022】パルスの発振時にはそのスパイク状パター
ンを相殺するため、図5(b)に示す如く放電電圧を時
間的に変化させてパルス発振を行う。このような制御手
段によって、バーストモードで運転するエキシマレーザ
ではこれまで不可避と考えられていたエネルギーのスパ
イク状のパルスを事実上消去することが初めて可能とな
る。
In order to cancel the spike-like pattern at the time of pulse oscillation, the discharge voltage is temporally changed as shown in FIG. 5B to perform pulse oscillation. Such control means makes it possible for the first time to virtually eliminate the spike-like pulse of energy, which has been considered inevitable until now in the excimer laser operating in the burst mode.

【0023】従って、本発明においては、発振直後から
パルスエネルギーのほぼ一定なレーザ光を得ることがで
き、露光量のバラツキを最少限にすることが可能とな
る。また、パルスエネルギーを一定にするような放電電
圧の制御パターンを決定するための発振を半導体装置の
露光動作を行なっていない期間に行なうため、露光時間
には影響せず、スループットを低下させることもない。
Therefore, in the present invention, it is possible to obtain a laser beam having a substantially constant pulse energy immediately after the oscillation, and it is possible to minimize the variation in the exposure amount. Further, since the oscillation for determining the control pattern of the discharge voltage that makes the pulse energy constant is performed during the period when the exposure operation of the semiconductor device is not performed, the exposure time is not affected and the throughput may be reduced. Absent.

【0024】さらに、本発明では、上記の制御を、パル
ス発振直後からほぼ30パルス以下に対して行なうとし
ている。これは、一般にバーストモード運転のエキシマ
レーザにおいて、パルス発振直後にパルスエネルギーの
極端に大きくなるスパイク状パターンが、通常は発振開
始からほぼ30パルス以上におよぶことがないという事
実を考慮したものである。従って、発振初期のスパイク
状態が落着いてからは従来のフィードバック制御機能を
用いることができる。
Further, in the present invention, the above control is performed for approximately 30 pulses or less immediately after the pulse oscillation. This is due to the fact that in an excimer laser operating in a burst mode, a spike-shaped pattern in which the pulse energy becomes extremely large immediately after pulse oscillation does not normally extend to more than 30 pulses from the start of oscillation. . Therefore, the conventional feedback control function can be used after the spike state at the initial stage of oscillation has settled down.

【0025】[0025]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図1
は、本発明の一実施例に係るエキシマレーザ装置を光源
とした場合の露光システムを示す。レーザの発振器1か
ら発生したレーザ光の一部はビームスプリッタ2で反射
され、検出器3に入射する。検出器3から出力したレー
ザ光のエネルギーに応じた光電信号は、コンピュータ4
に入力してパルス毎のエネルギーが求められる。また、
コンピュータ4は、図4に示すようなレーザ発振器1に
対する放電電圧とレーザ光のパルスエネルギーとの関係
を求めて記憶しており、電源5に対して放電電圧に関す
る指令(信号)を出力する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Figure 1
FIG. 3 shows an exposure system when an excimer laser device according to an embodiment of the present invention is used as a light source. A part of the laser light generated from the laser oscillator 1 is reflected by the beam splitter 2 and enters the detector 3. The photoelectric signal corresponding to the energy of the laser beam output from the detector 3 is sent to the computer 4
The energy for each pulse is obtained by inputting to. Also,
The computer 4 obtains and stores the relationship between the discharge voltage for the laser oscillator 1 and the pulse energy of the laser light as shown in FIG. 4, and outputs the command (signal) regarding the discharge voltage to the power supply 5.

【0026】レーザの電源5は、コンピュータ4の指令
に基く放電電圧をレーザの放電回路に与える。放電電圧
は印加電圧かあるいは充電電圧である。また、ビームス
プリッタ2を透過したレーザ光は、その光路中に進退可
能なシャッタ6によってステッパ8内に配置されたウエ
ハに到達しないように遮断されている。コンピュータ4
はレーザ部7とステッパ8の間のインターフェースとし
ても使用できるもので、シャッタ6を含むレーザ部7の
状態をステッパ8に通信する事ができる。
The laser power supply 5 gives a discharge voltage based on a command from the computer 4 to the laser discharge circuit. The discharge voltage is the applied voltage or the charge voltage. Further, the laser light transmitted through the beam splitter 2 is blocked by a shutter 6 capable of advancing and retracting in its optical path so as not to reach the wafer arranged in the stepper 8. Computer 4
Can also be used as an interface between the laser unit 7 and the stepper 8, and the state of the laser unit 7 including the shutter 6 can be communicated to the stepper 8.

【0027】通常の露光装置においては、特開平2ー2
94013号公報に開示してあるように、レーザ側とス
テッパ側は各種のインターフェース信号に基いて協調制
御が行なわれている。例えば、ステッパ側からレーザ側
へ発振命令としてトリガー信号を出力することによって
レーザ光を放出する。また、レーザ側からステッパ側へ
シャッタ位置を示す信号を出力することによってシャッ
タを制御している。
In a normal exposure apparatus, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2
As disclosed in Japanese Patent No. 94013, cooperative control is performed on the laser side and the stepper side based on various interface signals. For example, laser light is emitted by outputting a trigger signal from the stepper side to the laser side as an oscillation command. The shutter is controlled by outputting a signal indicating the shutter position from the laser side to the stepper side.

【0028】本実施例においてもコンピュータ4とステ
ッパ8との間に上記のようなインターフェース信号を通
信することによってレーザ部7とステッパ8とを協調制
御している。また、本実施例においては、ビームスプリ
ッタ2、検出器3、コンピュータ4、シャッタ6はレー
ザ部7に内蔵された場合を示しているが、これらはステ
ッパ8内にあっても良い。
Also in this embodiment, the laser section 7 and the stepper 8 are cooperatively controlled by communicating the above interface signal between the computer 4 and the stepper 8. Further, in this embodiment, the beam splitter 2, the detector 3, the computer 4, and the shutter 6 are shown as incorporated in the laser unit 7, but they may be provided in the stepper 8.

【0029】コンピュータ4は、レーザ光のパルスエネ
ルギーが一定になるような、パルスの発振時間に対する
放電電圧のあらかじめ決められたパターンをデータとし
て持っている。レーザ光のエネルギー値はガス状態、電
極の消耗状態等に依存するため、こうしたパターンを決
定するには、バーストモードの停止状態中にできるだけ
少ないパルス数だけ発振してそのときの放電電圧とレー
ザ光のエネルギーとの関係を求めて決定することが好ま
しい。
The computer 4 has, as data, a predetermined pattern of the discharge voltage with respect to the pulse oscillation time such that the pulse energy of the laser light becomes constant. Since the energy value of laser light depends on the gas condition, electrode wear condition, etc., in order to determine such a pattern, the discharge voltage and laser light at that time are oscillated by as few pulses as possible while the burst mode is stopped. It is preferable to determine by determining the relationship with the energy of.

【0030】レーザ部7は、ステッパ8からの発振命令
がコンピュータ4を通じて与えられると、その時記憶し
ている放電電圧のパターンのデータにしたがって電源5
を制御し放電電圧を時間とともに変化させつつパルス発
振を行う。
When the oscillation command from the stepper 8 is given through the computer 4, the laser unit 7 supplies the power supply 5 according to the data of the discharge voltage pattern stored at that time.
Pulse oscillation is performed while controlling the discharge voltage and changing the discharge voltage with time.

【0031】図2は、このような放電電圧の制御による
エキシマレーザ制御のためのアルゴリズムの一例をフロ
ーチャートで示したものである。以下このフローチャー
トに従って制御の具体例を説明する。コンピュータ4
は、前述したような発振時間に対する放電電圧の関係に
ついてのパターンを予め初期データとして記憶している
(ステップ101)。コンピュータ4はステッパ8から
の発振命令の有無をチェックし(ステップ102)、な
ければパターンのデータを更新するルーチンAに移る。
FIG. 2 is a flow chart showing an example of an algorithm for controlling the excimer laser by controlling the discharge voltage. A specific example of control will be described below with reference to this flowchart. Computer 4
Stores a pattern of the relation between the discharge voltage and the oscillation time as the initial data in advance (step 101). The computer 4 checks whether there is an oscillation command from the stepper 8 (step 102), and if there is no oscillation command, it proceeds to a routine A for updating the pattern data.

【0032】ルーチンAではまずステッパ8からの発振
命令を受け付けないようにし(ステップ201)、シャ
ッタ6を閉じる(ステップ202)。こうしてレーザ光
が被露光体に届かない状態を作りだした後、発振を行う
(ステップ203)。この発振は前述のように極力レー
ザの状態に影響を与えないのが望ましく、できれば1か
ら数パルスがよい。この時のレーザ光は検出器3で測定
され(ステップ204)、コンピュータ4でレーザ光の
パルスエネルギーを算出する(ステップ205)。この
時のエネルギー値にしたがって放電電圧のパターンのデ
ータを更新する(ステップ206)。
In routine A, the oscillation command from the stepper 8 is not accepted (step 201), and the shutter 6 is closed (step 202). After creating a state in which the laser light does not reach the exposed object, oscillation is performed (step 203). It is desirable that this oscillation does not affect the state of the laser as much as possible, and preferably 1 to several pulses. The laser light at this time is measured by the detector 3 (step 204), and the pulse energy of the laser light is calculated by the computer 4 (step 205). The data of the discharge voltage pattern is updated according to the energy value at this time (step 206).

【0033】データ更新(ステップ206)の方法とし
て例えば次のようなものが考えられる。放電電圧のパタ
ーンは通常図5の(b) のように、徐々に放電電圧値を上
昇させ、一定値に達した後はそのパルスエネルギー値を
保つ通常のフィードバック制御又は電圧を一定に保つ制
御とするものである。
As a method of updating data (step 206), for example, the following method can be considered. As shown in Fig. 5 (b), the pattern of the discharge voltage is the one in which the discharge voltage value is gradually increased and, after reaching a certain value, normal feedback control to keep the pulse energy value or control to keep the voltage constant. To do.

【0034】図5の(a) のように一定の放電電圧で発振
したときに生じるレーザ光エネルギーのスパイク状パタ
ーンが強く現れると考えられるなら、前述したようなコ
ンピュータ4に記憶する放電電圧変化のパターン(図5
b)は急峻になり、初期の放電電圧値はより小さくされ
るべきである。逆にスパイク状パターンが弱く現れると
予測されるなら、コンピュータに記憶する放電電圧変化
のパターンは緩慢になるべきである。
If it is considered that a spike-like pattern of laser light energy generated when oscillating at a constant discharge voltage as shown in FIG. 5 (a) appears strongly, the discharge voltage change stored in the computer 4 as described above is Pattern (Fig. 5
b) becomes steep and the initial discharge voltage value should be made smaller. On the contrary, if the spike-like pattern is expected to appear weak, the pattern of discharge voltage change stored in the computer should be slow.

【0035】即ち、シャッタ6を閉じてこのルーチンA
で発振したときの最初の数パルスのエネルギー値が大き
い時には、放電電圧変化のパターンは急峻になる。逆に
さほど大きくなければ放電電圧変化のパターンは緩慢に
なる。
That is, the shutter 6 is closed and this routine A is executed.
When the energy value of the first few pulses when oscillating at is large, the pattern of discharge voltage change becomes steep. On the contrary, if it is not so large, the discharge voltage change pattern becomes slow.

【0036】こうしてパターンのデータが更新される
と、ルーチンAの最初で行った発振受付の停止を解除し
(ステップ207)、ステッパ8からの発振命令が有れ
ばそれにしたがってシャッタ6を開き(ステップ10
3)、コンピュータ4に記憶、あるいは更新されたパタ
ーンのデータに基いてレーザ光を発振する(ステップ1
04)。所定パルス数だけ、または所定の露光量だけ露
光を行なった後、シャッタ6を閉じる(ステップ10
5)。
When the pattern data is updated in this way, the stop of the oscillation acceptance performed at the beginning of routine A is released (step 207), and if there is an oscillation command from the stepper 8, the shutter 6 is opened accordingly (step 207). 10
3), oscillate the laser beam based on the data of the pattern stored or updated in the computer 4 (step 1
04). After performing exposure for a predetermined number of pulses or a predetermined exposure amount, the shutter 6 is closed (step 10).
5).

【0037】上記図2のフローチャートに示した制御
は、ステッパが数回、ないし数十回のバーストの命令信
号をまとめて出すために、バーストモードの停止状態を
1回毎にコンピュータ4で認識させず、複数のまとまっ
た発振状態が終了した後の、パルス発振を停止させた状
態で次のパルス発振における放電電圧のパターンを決定
する例である。因に、このパルス発振停止中にウエハの
交換等を行なってもよい。
The control shown in the flow chart of FIG. 2 causes the computer 4 to recognize the stop state of the burst mode every time in order that the stepper collectively outputs the command signals of several to several tens of bursts. Instead, it is an example in which the pattern of the discharge voltage in the next pulse oscillation is determined in a state in which the pulse oscillation is stopped after the end of a plurality of collected oscillation states. Incidentally, the wafer may be replaced while the pulse oscillation is stopped.

【0038】次に、レーザ制御の他の例を図3に示す。
これは、バーストモードの停止状態の1回毎に経過時間
をリセットし、所定時間内に次のパルス発振がない場合
にデータの更新を行なうものであり、所定時間以上パル
スの発振がない場合は、レーザのガス状態等が変化し、
それまでのデータでは正確さに欠けるということを考慮
したものである。
Next, another example of laser control is shown in FIG.
This is to reset the elapsed time each time the burst mode is stopped and update the data when there is no next pulse oscillation within a predetermined time. , The gas condition of the laser changes,
It takes into account that the data up to that point lacks accuracy.

【0039】まず、レーザが停止状態になる(ステップ
301)とともにタイマーをリセットする(ステップ3
02)。この時には予めあるパターンがデータとして与
えられている。停止状態の開始と同時に、コンピュータ
4は内蔵するタイマーによって停止状態になってからの
経過時間を算出する(ステップ304)。これが予め設
定された時間Tを越えないときは発振命令の有無をチェ
ックし(ステップ305,306)、なければ再び経過
時間を算出する。
First, the laser is stopped (step 301) and the timer is reset (step 3).
02). At this time, a certain pattern is given as data in advance. Simultaneously with the start of the stopped state, the computer 4 calculates the elapsed time from the stopped state by the built-in timer (step 304). If this does not exceed the preset time T, the presence or absence of the oscillation command is checked (steps 305 and 306), and if not, the elapsed time is calculated again.

【0040】通常はこのループを廻っている事になる。
しかし経過時間がTを越えた時には更に発振命令の有無
を調べ(ステップ307)、なければパターンのデータ
を更新するルーチンAに移る。以下は、図2と同様の過
程でデータ更新が行なわれる。
Normally, it means that it is around this loop.
However, when the elapsed time exceeds T, the presence / absence of an oscillation command is further checked (step 307), and if there is no oscillation command, the routine proceeds to routine A for updating the pattern data. In the following, the data is updated in the same process as in FIG.

【0041】パターンのデータが更新されると、ルーチ
ンAの最初で行った発振受付の停止を解除し(ステップ
207)、経過時間のタイマーをリセットして(ステッ
プ208)、先ほどの経過時間計算のルーチンに戻る。
再度設定時間Tが経過するまでは、通常のルーチンを廻
る。勿論、途中で発振命令が入ればそれにしたがって、
またその時点でコンピュータが記憶しているデータに基
いて発振を行い(ステップ308)、この発振が終了す
ると同時に発振停止状態開始(ステップ301)に戻る
事となる。
When the pattern data is updated, the stop of the oscillation reception performed at the beginning of routine A is released (step 207), the elapsed time timer is reset (step 208), and the elapsed time calculation described above is performed. Return to routine.
The normal routine is repeated until the set time T elapses again. Of course, if an oscillation command is entered on the way,
At that time, the computer oscillates based on the data stored in the computer (step 308), and at the same time as the oscillation ends, the process returns to the oscillation stop state start (step 301).

【0042】以上の実施例で示したようなエキシマレー
ザの制御は、パルス発振初期の数パルスから30パルス
程度までのパルス発振に対して行なわれるよう設定すれ
ばよい。これは、これまでの経験より、パルス発振直後
に生じるスパイク現象は最初の数パルスからほぼ30パ
ルスまでであり、それ以上に及ぶことはないことが解っ
ているためである。従って、あらかじめ決められる放電
電圧のパターンは発振開始から30パルス程度までで良
く、それ以降はいわゆる従来のフィードバック制御を用
いることができる。
The control of the excimer laser as shown in the above embodiment may be set so as to be performed for pulse oscillation from several pulses at the beginning of pulse oscillation to about 30 pulses. This is because it is known from the experience so far that the spike phenomenon occurring immediately after the pulse oscillation is from the first few pulses to about 30 pulses and does not extend beyond that. Therefore, the predetermined discharge voltage pattern may be about 30 pulses from the start of oscillation, and after that, so-called conventional feedback control can be used.

【0043】また、このときパルス毎のエネルギーをほ
ぼ一定にしたとしても、若干のバラツキが残ることも考
えられる。その場合、積算露光量の増加につれて目標の
露光量からかけはなれることになる。これを避けるた
め、積層露光量をモニターして目標値となるように各パ
ルス毎のエネルギーを制御するようにしてもよい。
At this time, even if the energy of each pulse is made almost constant, it is considered that some variation remains. In that case, as the integrated exposure amount increases, the target exposure amount deviates. In order to avoid this, the energy of each pulse may be controlled so that the stack exposure amount is monitored and the target value is obtained.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、バーストモードの発振直後からパルスエネルギーの
一定なレーザ光を得ることができ、少ないパルス数であ
っても露光量のバラツキを極めて少なくすることが可能
となる。よって、最新の感光剤の優れた特徴を余す事な
く引き出して極めて高い生産性を実現できると共に、ト
ータルパルス数が減少することによってレーザの寿命が
長くなり、ランニングコストが安くなる等の効果を有す
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a laser beam having a constant pulse energy immediately after the oscillation in the burst mode, and the variation in the exposure amount is extremely small even with a small number of pulses. It becomes possible to do. Therefore, the excellent characteristics of the latest photosensitizers can be fully utilized to realize extremely high productivity, and the total pulse number can be reduced to prolong the life of the laser and reduce the running cost. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るエキシマレーザ装置を
用いた露光装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus using an excimer laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のエキシマレーザ制御の手順
を説明するフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of excimer laser control according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例のエキシマレーザ制御の手順
を説明するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of excimer laser control according to an embodiment of the present invention.

【図4】エキシマレーザの放電電圧とパルスエネルギー
との関係を説明する線図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a discharge voltage of an excimer laser and pulse energy.

【図5】本発明の作用を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the present invention.

【図6】ステッパにおけるバーストモードを説明する図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a burst mode in a stepper.

【図7】エキシマレーザ光のパルス毎のエネルギーの大
きさを示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing the magnitude of energy for each pulse of excimer laser light.

【図8】バーストモードにおけるエキシマレーザ光のパ
ルス毎のエネルギーの大きさを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the magnitude of energy for each pulse of excimer laser light in burst mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:エキシマレーザ発振器 2:ビームスプリッタ 3:検出器 4:コンピュータ 5:レーザの電源装置 6:シャッタ 7:レーザ部 8:ステッパ 1: Excimer laser oscillator 2: Beam splitter 3: Detector 4: Computer 5: Laser power supply 6: Shutter 7: Laser part 8: Stepper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−251769(JP,A) 特開 平2−111090(JP,A) 特開 平5−167162(JP,A) 特開 平4−7883(JP,A) 特開 昭63−241925(JP,A) 実開 昭57−197660(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 G03F 7/20 H01L 21/027 B23K 26/00 - 26/42 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A 1-251769 (JP, A) JP-A 2-111090 (JP, A) JP-A 5-167162 (JP, A) JP-A 4- 7883 (JP, A) JP-A-63-241925 (JP, A) Actual development Sho-57-197660 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3 / 30 G03F 7/20 H01L 21/027 B23K 26/00-26/42

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 放電電圧を調整することによって、 露
光装置内の被露光体を露光するためにパルス発振される
レーザ光のパルスエネルギーを制御するレーザ制御方法
において、 前記露光装置で露光動作を行っていないときに、前記レ
ーザ光のパルス発振が停止状態になってからの時間を計
測し; 該計測時間が予め設定された時間を超えるときに、前記
レーザ光のパルス発振初期からレーザ光のパルスエネル
ギーがほぼ一定となるように前記放電電圧を制御するた
めの制御パターンを変更し; 前記計測時間が前記予め設定された時間を超えた後に前
記露光装置からの発振命令にしたがって前記レーザ光の
パルス発振を行う際、前記変更後の制御パターンを用い
て前記放電電圧を制御することを特徴とするレーザ制御
方法。
1. A laser control method for controlling pulse energy of laser light pulse-oscillated to expose an object to be exposed in an exposure apparatus by adjusting a discharge voltage, wherein the exposure operation is performed by the exposure apparatus. when not, the pulse oscillation of the laser beam measures the time from the stopped state; when exceeding the time the measurement time is set in advance, the
From the beginning of laser light pulse oscillation, pulse energy of laser light
The control pattern for controlling the discharge voltage so that the pulse voltage is substantially constant ; the pulse of the laser light is generated according to an oscillation command from the exposure apparatus after the measurement time exceeds the preset time. A laser control method comprising controlling the discharge voltage using the changed control pattern when oscillating.
【請求項2】 前記変更後の制御パターンを用いて前記
放電電圧を前記パルス毎に制御することを特徴とする請
求項1記載のレーザ制御方法。
2. The laser control method according to claim 1, wherein the discharge voltage is controlled for each pulse using the changed control pattern.
【請求項3】 請求項1または2に記載のレーザ制御方
法を用いる半導体装置製造方法。
3. A semiconductor device manufacturing method using the laser control method according to claim 1 .
【請求項4】 レーザ発振器から発振されたレーザ光の
パルスを露光装置内の被露光体に照射することによっ
て、前記被露光体を露光する露光システムにおいて、 前記レーザ発振器からレーザ光のパルスを発振するため
の放電電圧を供給するための電圧供給手段と、 前記電圧供給手段から供給される放電電圧を制御する制
御手段とを備え、 該制御手段は、前記露光装置で露光動作を行っていない
ときに前記レーザ光のパルス発振が停止状態になってか
らの時間を計測するタイマーを有し、該タイマーによる
計測時間が予め設定された時間を超えるときに、前記レ
ーザ光のパルス発振初期からレーザ光のパルスエネルギ
ーがほぼ一定となるように前記電圧供給手段から供給さ
れる放電電圧を制御するための制御パターンを変更し、
前記タイマーによる計測時間が前記予め設定された時間
を超えた後に前記露光装置からの発振命令にしたがって
前記レーザ光のパルス発振を行う際には、前記変更後の
制御パターンを用いて前記電圧供給手段から供給される
放電電圧を制御することを特徴とする露光システム。
4. An exposure system which exposes an object to be exposed by irradiating the object to be exposed in an exposure apparatus with a pulse of laser light oscillated from a laser oscillator, wherein a pulse of laser light is oscillated from the laser oscillator. A voltage supply means for supplying a discharge voltage for controlling the discharge voltage, and a control means for controlling the discharge voltage supplied from the voltage supply means. wherein a pulsed laser beam is a timer for measuring the time from the stopped state, when exceeding the time time measured by the timer has been set in advance, the record to
Laser light pulse energy from the beginning of laser light pulse oscillation
Change the control pattern for controlling the discharge voltage supplied from the voltage supply means so that the voltage becomes substantially constant ,
When performing pulse oscillation of the laser light in accordance with an oscillation command from the exposure device after the time measured by the timer exceeds the preset time, the voltage supply means using the changed control pattern. An exposure system characterized in that the discharge voltage supplied from the device is controlled.
【請求項5】 前記制御手段は、前記変更後の制御パタ
ーンを用いて前記パルス毎に前記放電電圧の制御を行う
ことを特徴とする請求項記載の露光システム。
5. The exposure system according to claim 4 , wherein the control unit controls the discharge voltage for each pulse using the changed control pattern.
【請求項6】 前記制御手段は、前記レーザ光のパルス
エネルギーがほぼ一定となるように前記変更後の制御パ
ターンを用いて前記放電電圧をパルス毎に制御し、前記
露光装置は前記パルス発振の初期から前記レーザ光によ
り前記被露光体の露光を行うことを特徴とする請求項4
または5に記載の露光システム。
6. The control means after the change so that the pulse energy of the laser light is substantially constant.
5. The discharge voltage is controlled for each pulse by using a turn, and the exposure device exposes the object to be exposed with the laser light from the initial stage of the pulse oscillation.
Or the exposure system according to 5.
【請求項7】 請求項4から6のいずれか一項に記載の
露光システムを用いる半導体装置製造方法。
7. A semiconductor device manufacturing method using the exposure system according to claim 4 .
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