JP3425447B2 - エキシマレーザ装置の出力制御装置 - Google Patents
エキシマレーザ装置の出力制御装置Info
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- JP3425447B2 JP3425447B2 JP01922093A JP1922093A JP3425447B2 JP 3425447 B2 JP3425447 B2 JP 3425447B2 JP 01922093 A JP01922093 A JP 01922093A JP 1922093 A JP1922093 A JP 1922093A JP 3425447 B2 JP3425447 B2 JP 3425447B2
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Description
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
振するエキシマレーザ装置の出力制御装置に関する。
rFエキシマレーザを例に説明する。なお、本明細書に
ある「連続的にパルス発振を行い」あるいは「連続パル
ス」「連続パルス発振」とは、パルス放電を繰り返し行
うことで断続的なパルスレーザ光を繰り返し得ることで
あり、従って、一般に言われる「連続発振レーザ」ある
いは「CW発振」とは異なる発振形態である。
度を一定の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。
(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1991、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パルス
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である。
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。 N≧{(ΔP/P)/A}2 たとえば、1パルスのエネルギーのバラツキΔP/Pが
15%(3σ)、必要な露光量制御精度Aが1.5%
(3σ)であれば、N≧100となり、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。
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。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、短期間の連続パルス発振期間と
短期間の発振休止期間とを交互に繰り返すものである。
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。その
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、不安定にしたりする。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。図4はこの現象を示すもので、
縦軸はパルスエネルギーを示し、横軸は時間を示す。図
に示すように連続パルス発振期間の初期B部はパルスエ
ネルギーは高く、時間とともに徐々に低下する。
レーザ装置では、前述した1パルスごとのエネルギのバ
ラツキが露光量制御の精度を制限するとともに、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
御の精度を制限するという問題がある。
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。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。そこで、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。
のであり、バーストモードで運転されるエキシマレーザ
装置において、スパイキング現象の影響を除去して露光
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エキシマレーザ装置の出力制
御装置を提供することを目的としている。
本発明に係るエキシマレーザ装置の出力制御装置の第1
の発明においては、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
繰り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさ
となるように、レーザチャンバ内のレーザガスを励起さ
せる放電電圧を制御するとともに、前記レーザガスの劣
化に応じて前記所定の大きさのエネルギーを得るための
パワーロック電圧を変化させるパワーロック制御を行う
エキシマレーザ装置の制御装置において、前記パワーロ
ック電圧を検出し、つぎの連続パルスの各パルスのエネ
ルギーが同一の大きさとなるように、前記検出されたパ
ワーロック電圧に基づいて各パルスに対応する放電電圧
を変化させるようにしており、第2の発明においては、
レーザチャンバ内のレーザガスの交換を行うことにより
前記レーザチャンバ内に新しいレーザガスを封入すると
ともに、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
い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなるよう
に前記レーザガスを励起させる放電電圧を制御するエキ
シマレーザ装置の制御装置において、前記レーザチャン
バ内に新しいレーザガスを封入してからの経過時間を計
時し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一
の大きさとなるように、前記計時された経過時間に基づ
いて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させる
ようにしており、第3の発明においては、レーザチャン
バ内のレーザガスの交換を行うことにより前記レーザチ
ャンバ内に新しいレーザガスを封入するとともに、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い、前記パル
スのエネルギーが所定の大きさとなるように前記レーザ
ガスを励起させる放電電圧を制御するエキシマレーザ装
置の制御装置において、前記レーザチャンバ内に新しい
レーザガスを封入してからの累積発振パルス数を検出
し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の
大きさとなるように、前記検出された累積発振パルス数
に基づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化
させるようにしており、第4の発明においては、レーザ
チャンバ内のレーザガスの交換を行うことにより前記レ
ーザチャンバ内に新しいレーザガスを封入するととも
に、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い、
前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなるように前
記レーザガスを励起させる放電電圧を制御するエキシマ
レーザ装置の制御装置において、前記レーザチャンバ内
に封入されたレーザガスの種類とレーザガスの種類ごと
の分圧とを検出し、つぎの連続パルスの各パルスのエネ
ルギーが同一の大きさとなるように、前記検出されたレ
ーザガスの種類とレーザガスの種類ごとの分圧に基づい
て各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させるよ
うにしており、第5の発明においては、レーザガスの種
類とレーザガスの種類ごとの分圧の検出は、レーザガス
の交換時に行い、次回の交換までの各連続パルスに対応
する放電電圧の制御は前回の交換時における検出結果に
基づいて行うことにしており、第6の発明においては、
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い、前記
パルスのエネルギーが所定の大きさとなるように、レー
ザチャンバ内のレーザガスを励起させる放電電圧を制御
するエキシマレーザ装置の制御装置において、前記レー
ザガスの温度を検出し、つぎの連続パルスの各パルスの
エネルギーが同一の大きさとなるように、前記検出され
たレーザガスの温度に基づいて各パルスに対応する放電
電圧の大きさを変化させるようにしており、第7の発明
においては、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
し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなる
ように、レーザチャンバ内の放電電極間の放電電圧を制
御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前記放
電電極の温度を検出し、つぎのパルスの各パルスのエネ
ルギーが同一の大きさとなるように、前記検出された放
電電極の温度に基づいて各パルスに対応する放電電圧の
大きさを変化させるようにしており、第8の発明におい
ては、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
い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなるよう
に放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装置に
おいて、連続パルス発振の繰り返し周波数を検出し、つ
ぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさ
となるように、前記検出された繰り返し周波数に基づい
て各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させるよ
うにしており、第9の発明においては、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い、前記パルスのエネル
ギーが所定の大きさとなるように放電電圧を制御するエ
キシマレーザ装置の制御装置において、前記運転を開始
してからの経過時間を計時し、つぎの連続パルスの各パ
ルスのエネルギーが同一の大きさとなるように、前記計
時された経過時間に基づいて各パルスに対応する放電電
圧の大きさを変化させるようにしており、第10の発明
においては、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
し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなる
ように放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装
置において、前記パルス発振間隔を計時し、つぎの連続
パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなるよ
うに、前記計時された発振間隔に基づいて各パルスに対
応する放電電圧の大きさを変化させるようにしており、
第11の発明においては、放電電極を有したレーザヘッ
ドの交換が行われるとともに、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い、前記パルスのエネルギーが所
定の大きさとなるように、前記放電電極間の放電電圧を
制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前記
レーザヘッドが交換されてからの累積発振パルス数を検
出し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一
の大きさとなるように、前記検出された累積発振パルス
数に基づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変
化させるようにしており、第12の発明においては、レ
ーザチャンバ内の放電電極間の放電電圧を放電前に充電
する充電回路を交換自在に配設するとともに、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い、前記パルスの
エネルギーが所定の大きさとなるように、前記レーザチ
ャンバ内の放電電極間の放電電圧を制御するエキシマレ
ーザ装置の制御装置において、前記充電回路が交換され
てからの累積発振パルス数を検出し、つぎの連続パルス
の各パルスのエネルギーが同一の大きさとなるように、
前記検出された累積発振パルス数に基づいて各パルスに
対応する放電電圧の大きさを変化させるようにしてお
り、第13の発明においては、レーザ光が射出されるレ
ーザウインドをレーザチャンバに交換自在に設けるとと
もに、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
い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなるよう
に、前記レーザチャンバ内のレーザガスを励起させる放
電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装置におい
て、前記レーザウインドが交換されてからの累積発振パ
ルス数を検出し、つぎの連続パルスの各パルスのエネル
ギーが同一の大きさとなるように、前記検出された累積
発振パルス数に基づいて各パルスに対応する放電電圧の
大きさを変化させるようにしており、第14の発明にお
いては、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
い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとなるよう
に放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装置に
おいて、前記パルス発振の休止時間を計時し、つぎの連
続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなる
ように、前記計時された休止時間に基づいて各パルスに
対応する放電電圧の大きさを変化させるようにしてお
り、第15の発明においては、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い、前記パルスのエネルギーが所
定の大きさとなるように、レーザチャンバ内のレーザガ
スを励起させる放電電圧を制御するエキシマレーザ装置
の制御装置において、前記レーザチャンバ内のレーザガ
スに含まれる不純物濃度を検出する手段を有し、前記検
出されたレーザガスに含まれる不純物の濃度に基づいて
各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させるよう
にしており、第16の発明においては、前記第15の発
明に記載のレーザガスに含まれる不純物がフッ化水素
(HF)であり、第17の発明においては、前記第1か
ら第16までの発明の制御方法の任意の組み合わせによ
って、各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させ
るようにしている。
るエキシマレーザ装置において、パワーロック電圧等ス
パイキング現象に寄与するパラメータを求め、つぎの連
続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなる
ように、上記パラメータに基づいて各パルスに対応する
放電電圧の大きさを変化させるようにした。そのため、
パルスエネルギーのバラツキが低減され、露光量制御の
精度が向上する。
ーザを運転する場合、連続パルス発振の開始直後におい
て、パルスエネルギーが大きくなる(以後、徐々にエネ
ルギーが小さくなる)スパイキング現象が現れる。この
スパイキング現象は、エキシマレーザ装置における種々
のパラメータの影響によることが本発明者の実験により
明らかになった。それらパラメータを用いてスパイキン
グの発生を防止する出力制御装置が本発明者によって提
案されている。以下に、本発明に係るエキシマレーザ装
置の出力制御装置について、図面を参照して詳述する。
であり、大きくは出力レーザ光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。
ザチャンバ15、光共振器等からなり、レーザチャンバ
15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15内に配設された電
極12a、12b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、図示しないフロントミラーから有効
な出力レーザ光Lとして出力される。なお、パルス放電
は所定の時間間隔で行われ、出力レーザ光Lが断続的に
出力される。こうして発振器2から発振された出力レー
ザ光Lは、ビームスプリッタ3によって一部サンプリン
グされ、レンズ4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、すなわちパルスエネルギーEが検出され
る。
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、後述す
るように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。
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
された複数の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、つぎのパ
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(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、「POWER
LOK」は米国Questek社の登録商標である。
発生防止制御は、つぎに発振される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。
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17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。この充電回路17は交換自在のユニットとして配
設されている。
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はタイマを内蔵しており、このタイマによって送
出されてくるトリガ信号Trの受信時刻間の時間が逐次
測定される。
すべくレーザ装置運転中にレーザガスの部分的ガス交換
を行うとともに、レーザ装置運転前に所定の種類のレー
ザガスがそれぞれ所定の分圧となるようにガス交換を行
うものであり、バルブ等を介してレーザチャンバ15内
に供給されるレーザガスの供給量を制御するとともに、
レーザチャンバ15から真空ポンプ等を介して排出され
るレーザガスの排出量を制御する。このガス制御部7と
出力制御部6との間では所定のデータの授受が行われ、
ガス交換時のレーザガスの種類と各種類のガスの分圧を
示す信号がガス制御部7から出力制御部6に送出され
る。
2aの表面には、この電極12aの表面温度Theを検
出する電極温度センサ13が配設されており、また、レ
ーザチャンバ15内にはレーザガスの温度Thmを検出
するガス温度センサ14が配設されている。これら各セ
ンサ13、14で検出された温度The、Thmを示す
検出信号は、出力制御部6に送出される。なお、電極温
度センサ13は下側の電極12bあるいは両方に配設す
るようにしてもよい。
ーザ光を外部に出射するためのウインド16が配設され
ているが、これら各ウインド16は反応生成物付着によ
る出力劣化をウインド自体の交換によって除去すべく、
交換自在にレーザチャンバ15に配設されている。そし
て、上記レーザチャンバ15、レーザ電源部8を中心と
して構成されるレーザヘッド18も、構成部品劣化によ
る性能劣化を除去すべく交換自在に配設されている。レ
ーザヘッド18を構成する部品の内、放電電極12a、
12bの磨耗による劣化が特に著しい。したがって、レ
ーザヘッド18の交換は、主として放電電極12a、1
2bの性能維持を目的として行われる。
サ19(たとえばFTIRなど)を配設し、レーザガス
中に含まれるHF濃度をモニタするように構成してい
る。HFセンサ19で検出されたHF濃度は、出力制御
部6に送出される。
外にあり、後述するようにスパイキング防止制御を停止
させるための解除信号を出力制御部6に送出する。
を考慮して連続パルスの各パルスに対応する放電電圧V
を求めるようにしている。 (a)パルス発振の休止時間Tppの考慮 バーストモードでエキシマレーザを運転する場合、連続
パルス発振の開始直後においてパルスエネルギーEが大
きくなる(以後、徐々にエネルギーが小さくなる)スパ
イキング現象が現れる(図4参照)。このスパイキング
現象はバーストモードにおける発振休止時間Tppが大
きくなるほど顕著になることが本発明者等の実験によっ
て明らかになっている。また、パルスエネルギーEは、
レーザガスを励起させるための放電電圧Vを大きくする
にしたがって大きくなるという性質がある。
時し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーEが同
一の所望の大きさEdとなるように、計時された休止時
間Tppに基づいて各パルスに対応する放電電圧Vの大
きさを変化させる。すなわち、連続パルス発振の最初の
パルスは放電電圧Vを低くし、以後徐々に放電電圧Vを
高くするごとく、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。しかも、休止時間Tppに応じて放電電圧Vの変化
度合いを異ならせるようにする。この結果、常に各パル
スのエネルギーレベルが同一な値Edになる。
てくるに応じてパルスエネルギーEが低下してしまい、
これを防止するために劣化に応じてパワーロック電圧V
plを大きくするパワーロック制御が行われる。しか
し、パワーロック制御が行われるとスパイキング現象の
発生パターンが変化してしまうことが本発明者等の実験
によって明らかになった。すなわち、パワーロック電圧
Vplの大きさに応じてパルスエネルギーEが変化する
とともに、スパイキング現象の影響が及ぶパルスの数が
変化すること等が明らかになった。そこで、パワーロッ
ク電圧Vplに応じてパルスエネルギーEが所望の大き
さEdになるように放電電圧Vを変化させる必要があ
る。
値によってもスパイキング現象の発生パターンが変化す
ることが明らかになっている。したがって各パルスのエ
ネルギーレベルを同一にするには下記(c)〜(n)の
パラメータをも考慮する必要がある。 (c)ガス交換によりレーザラャンバ15内に新しいレ
ーザガスを封入してからの経過時間Tgの考慮 (d)ガス交換によりレーザチャンバ15内に新しいレ
ーザガスを封入してからの累積発振パルス数Ngの考慮 (e)ガス交換時にレーザチャンバ15内に封入された
レーザガスの種類とレーザガスの種類ごとの分圧の考
慮;たとえば、希ガス(Kr)、ハロゲンガス(F)、
バッファガス(Ne)で構成されるレーザガスの各分圧
Pr、Ph、Pbの考慮 (f)レーザガスの温度Thmの考慮 (g)放電電極12aの温度Theの考慮 (h)連続パルス発振の繰り返し周波数fの考慮 (i)エキシマレーザ装置1の運転開始からの経過時間
Ttの考慮 (j)パルス発振間隔Tdの考慮 (k)レーザヘッド18が交換されてからの累積発振パ
ルス数Nhの考慮 (l)充電回路17が交換されてからの累積発振パルス
数Ncの考慮 (m)レーザウインド16が交換されてからの累積発振
パルス数Nwの考慮 (n)レーザガス中に含まれる不純物の濃度、特にHF
濃度の考慮
て、図2および図3に示すフローチャートを参照して説
明する。まず、図2(a)に示すように、起動と同時に
メインルーチン内において、各部の初期設定が行われ
(ステップ101)、発振開始が可能であることを指示
するべく割り込み受付状態にする(ステップ102)。
出力制御部6が割り込み受付状態になると同時に、内蔵
の発振休止時間計時用のタイマによる割り込みを受け付
けるべく図2(b)に示すタイマ割込ルーチンに移行さ
れ、前回トリガ信号Trが受信されてから次回にトリガ
信号Trを受信するまでの間、タイマを順次カウントア
ップさせ、カウント数nを順次+1インクリメントして
いく(ステップ103)。
3(c)に示すトリガ割込ルーチンに移行され、タイマ
割り込みのカウントアップをやめて、その時点のカウン
ト数nを時間に換算する処理を行い、換算された時間を
発振休止時間Tpp(図4参照)とする。たとえば、タ
イマ割り込みのインターバルが10msec であり、カウ
ント数nが15であれば両者を乗算することにより休止
時間Tppが150msec とされる(ステップ104)。
なお、時間に換算された時点でタイマのカウント数nは
零にリセットされる。出力制御部6はまた、トリガ信号
Trが所定時間よりも小さい間隔で受信されさるごとに
カウントアップされるトリガカウンタを有しており、こ
のトリガカウンタのカウント数によってトリガ信号Tr
が受信された直後に発振されるパルスが連続パルス発振
の何番目のパルスであるがが認識される。
タに関するデータが取得される。一方において、下記
(1)式に示すように、発振順序iのパルスに対応する
放電電圧V(i)が、上記各パラメータTpp、Vpl
・・・ を変数とする関数Vi(Tpp、Vpl・・・ )とし
てあらかじめ実験によって求められており、メモリに記
憶されている。したがって、各パラメータTpp、Vp
l・・・ が得られれば、これらを関数Vi()に代入する
ことにより、対応する放電電圧を求めることができる。
において演算によって求められる。パワーロック電圧V
plは、パワーロック制御時における電圧として取得さ
れる。経過時間Tgは、ガス制御部7によってレーザ運
転開始前におけるガス交換がなされてからの経過時間が
所定のタイマにより計時されており、現在のタイマの計
時値を読み出すことにより取得される。累積発振パルス
数Ngも、ガス交換時からのパルス数が所定のカウンタ
によりカウントされており、カウンタのカウント値を読
み出すことにより取得される。
れぞれの値がガス制御部7で検出されており、この交換
時の値をつぎの交換時まで用いる。なお、このように交
換時の分圧をつぎの交換時まで使用しているのは、一般
にレーザガスの組成および成分ガスの分圧はレーザ運転
中に大きく変化することはなく、各時点の分圧を検出し
なくても所定の精度が得られるからである。したがっ
て、出力制御部6のメモリ内に種々のガス組成および成
分ガスの分圧の組み合わせに対応した計算式を記憶して
おき、レーザガス交換時に、検出されたレーザカスの組
成および成分ガスの分圧に対応した計算式をメモリから
読み出し、つぎのガス交換まで同じ計算式を用いること
ができる。このため、レーザ運転中に読み出された計算
式に残りのパラメータを代入して計算することができ、
計算の煩雑さが解消される。なお、分圧以外の他のパラ
メータであっても、レーザ運転中、つぎのガス交換時ま
でに値が大きく変化しないものがあれば、同様の手法を
適用することができ、、演算時間の短縮を図ることがで
きる。
14の出力として取得され、放電電極12の温度The
は電極温度センサ13の出力として取得される。繰り返
し周波数fはレーザ発振中のトリガ信号Trの受信間隔
に基づき取得される。レーザ装置の運転開始からの経過
時間Ttは、レーザ装置の運転開始に伴いスタートする
タイマの計時値として取得され、パルス発振間隔Tdも
トリガ信号Trの受信間隔に基づき取得される。累積発
振パルス数Nh、Nc、Nwは、各ユニットが交換され
てからの時間をそれぞれ所定のタイマにより計時してお
くことにより得られる。 HF濃度はレーザチャンバ1
5内に配設されたHFセンサ19によって検出される
(ステップ105)。
取得されると、各取得データに対応する最初のパルス
(i=1)における放電電圧V1が演算され(ステップ
106)、これがレーザ電源部8に出力され次の連続パ
ルス発振の最初のパルスにおける放電が行われる(ステ
ップ107)。この結果、連続パルス発振の最初のパル
スにおいてスパイキング現象の影響が除去され、所望の
パルスエネルギーEdが得られる。つぎにトリガカウン
タのカウント数に応じて発振順序iをインクリメント
し、各取得データに対応する放電電圧Viが順次演算さ
れ(ステップ106)、これがレーザ電源部8に出力さ
れることにより放電が順次行われる(ステップ10
7)。この結果、連続パルス発振の各i番目のパルスに
おいて順次スパイキング現象が除去され、すべてのパル
スのエネルギーが一定エネルギーEdとなる。
整時等で、上記スパイキング発生防止制御が逆に障害に
なる場合がある。この場合、外部制御装置11からスパ
イキング発生防止制御解除信号が出力制御部6に対し送
出される。すなわち、図3(d)に示すスパイキング発
生防止制御解除信号割り込みルーチンの割り込みがかか
り、上記解除信号を受信し(ステップ108)、スパイ
キング発生防止制御解除フラグがたてられる(ステップ
109)。このフラグが立てられている間は、スパイキ
ング発生防止制御は中止されることになる。このとき、
スパイキング発生防止制御解除信号の発生は外部制御装
置11に図示しないスイッチを付設してオペレータが入
力しても良いし、また、出力モニタ5から出力に不備が
ある信号を受けて出力制御部6が自己判断しても良い。
また、ステッパ制御部10にスイッチを設けて出力制御
部6からの信号によりスパイキング発生防止の解除を行
っても良い。
メータに基づき放電電圧を演算するようにしているが、
これは一例に過ぎず、このうち任意の1つのパラメータ
のみに基づき放電電圧を演算してもよく、また任意の2
以上のパラメータに基づき放電電圧を演算してもよい。
HFセンサのみをレーザチャンバ15内に配設している
が、この他の不純物、たとえば、N 2 、CO、OF 2 、
CF 4 、SiF 4 、COF 2 、CO 2 、NO 2 F、SF
6 、NOF、CrO 2 F 2 、CC1 3 F、H 2 O等のセ
ンサも共に配設すればさらにスパイキング発生防止制御
精度が向上する。また、本実施例ではHFセンサに代表
される不純物センサをレーザチャンバ内に配設している
が、これらセンサをレーザチャンバ15から突出して設
けられた、チャンバ内のレーザガスが行き来可能な不純
物センサポート等や、レーザガスをチャンバから取り出
し再度チャンバに戻すような循環経路等に配設してもよ
い。
に説明しているため、KrFエキシマレーザ特有の不純
物をモニタしている。したがって、XeCl、ArF、
XeF、F2、KrClエキシマレーザ等の場合は、こ
れらに用いられるレーザガス特有の不純物をモニタすれ
ばよい。
バーストモードで運転されるエキシマレーザ装置におい
て、パワーロック電圧等スパイキング現象に寄与するパ
ラメータを求め、つぎの連続パルスの各パルスのエネル
ギーが同一の大きさとなるように、上記パラメータに基
づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させ
るようにしたため、スパイキング現象が除去され、各パ
ルスのエネルギーを同一にすることができ、たとえパル
ス数の少ない連続パルス発振であっても露光量制御の精
度を飛躍的に向上することのできるエキシマレーザ装置
の出力制御装置が得られる。
構成を示すブロック図である。
チャートである。
チャートである。
現象を説明するためのグラフである。
Claims (16)
- 【請求項1】 レーザチャンバ内のレーザガスの交換を
行うことにより前記レーザチャンバ内に新しいレーザガ
スを封入するとともに、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
転を繰り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大
きさとなるように前記レーザガスを励起させる放電電圧
を制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前
記レーザチャンバ内に新しいレーザガスを封入してから
の経過時間を計時し、つぎの連続パルスの各パルスのエ
ネルギーが同一の大きさとなるように、前記計時された
経過時間に基づいて各パルスに対応する放電電圧の大き
さを変化させるようにしたエキシマレーザ装置の出力制
御装置。 - 【請求項2】 レーザチャンバ内のレーザガスの交換を
行うことにより前記レーザチャンバ内に新しいレーザガ
スを封入するとともに、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
転を繰り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大
きさとなるように前記レーザガスを励起させる放電電圧
を制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前
記レーザチャンバ内に新しいレーザガスを封入してから
の累積発振パルス数を検出し、つぎの連続パルスの各パ
ルスのエネルギーが同一の大きさとなるように、前記検
出された累積発振パルス数に基づいて各パルスに対応す
る放電電圧の大きさを変化させるようにしたエキシマレ
ーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項3】 レーザチャンバ内のレーザガスの交換を
行うことにより前記レーザチャンバ内に新しいレーザガ
スを封入するとともに、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
転を繰り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大
きさとなるように前記レーザガスを励起させる放電電圧
を制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前
記レーザチャンバ内に封入されたレーザガスの種類とレ
ーザガスの種類ごとの分圧とを検出し、つぎの連続パル
スの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなるよう
に、前記検出されたレーザガスの種類とレーザガスの種
類ごとの分圧とに基づいて各パルスに対応する放電電圧
の大きさを変化させるようにしたエキシマレーザ装置の
出力制御装置。 - 【請求項4】 レーザガスの種類とレーザガスの種類ご
との分圧の検出は、レーザガスの交換時に行い、次回の
交換までの各連続パルスに対応する放電電圧の制御は前
回の交換時における検出結果に基づき行うものである請
求項3のエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項5】 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
返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとな
るように、レーザチャンバ内のレーザガスを励起させる
放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装置にお
いて、前記レーザガスの温度を検出し、つぎの連続パル
スの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなるよう
に、前記検出されたレーザガスの温度に基づいて各パル
スに対応する放電電圧の大きさを変化させるようにした
エキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項6】 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
返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとな
るように、レーザチャンバ内の放電電極間の放電電圧を
制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前記
放電電極の温度を検出し、つぎの連続パルスの各パルス
のエネルギーが同一の大きさとなるように、前記検出さ
れた放電電極の温度に基づいて各パルスに対応する放電
電圧の大きさを変化させるようにしたエキシマレーザ装
置の出力制御装置。 - 【請求項7】 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
返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとな
るように放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御
装置において、連続パルス発振の繰り返し周波数を検出
し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の
大きさとなるように、前記検出された繰り返し周波数に
基づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化さ
せるようにしたエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【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
返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさとな
るように放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御
装置において、前記運転を開始してからの経過時間を計
時し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一
の大きさとなるように、前記計時された経過時間に基づ
いて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させる
ようにしたエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項9】 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
返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさにな
るように放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御
装置において、前記パルス発振間隔を計時し、つぎの連
続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさとなる
ように、前記計時された発振間隔に基づいて各パルスに
対応する放電電圧の大きさを変化させるようにしたエキ
シマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項10】 放電電極を有したレーザヘッドの交換
が行われるとともに、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
を繰り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大き
さとなるように、前記放電電極間の放電電圧を制御する
エキシマレーザ装置の制御装置において、前記レーザヘ
ッドが交換されてからの累積発振パルス数を検出し、つ
ぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大きさ
となるように、前記検出された累積発振パルス数に基づ
いて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化させる
ようにしたエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項11】 レーザチャンバ内の放電電極間の放電
電圧を放電前に充電する充電回路を交換自在に配設する
とともに、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
行い、前記パルスのエネルギーが同一の大きさとなるよ
うに、前記レーザチャンバ内の放電電極間の放電電圧を
制御するエキシマレーザ装置の制御装置において、前記
充電回路が交換されてからの累積発振パルス数を検出
し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の
大きさとなるように、前記検出された累積発振パルス数
に基づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化
させるようにしたエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項12】 レーザ光が射出されるレーザウインド
をレーザチャンバに交換自在に設けるとともに、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い、前記パルス
のエネルギーが所定の大きさとなるように、前記レーザ
チャンバ内のレーザガスを励起させる放電電圧を制御す
るエキシマレーザ装置の制御装置において、前記レーザ
ウインドが交換されてからの累積発振パルス数を検出
し、つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の
大きさとなるように、前記検出された累積発振パルス数
に基づいて各パルスに対応する放電電圧の大きさを変化
させるようにしたエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項13】 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
り返し行い、前記パルスのエネルギーが所定の大きさと
なるように、レーザチャンバ内のレーザガスを励起させ
る放電電圧を制御するエキシマレーザ装置の制御装置に
おいて、前記レーザチャンバ内のレーザガスに含まれる
不純物濃度を検出する手段を有し、前記検出されたレー
ザガスに含まれる不純物の濃度に基づいて各パルスに対
応する放電電圧の大きさを変化させるようにしたエキシ
マレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項14】 前記請求項13記載のレーザガスに含
まれる不純物がフッ化水素(HF)である、請求項13
記載のエキシマレーザ装置の出力制御装置。 - 【請求項15】 前記請求項1から14までの制御方法
の任意の組み合わせによって、各パルスに対応する放電
電圧の大きさを変化させるようにしたエキシマレーザ装
置の出力制御装置。 - 【請求項16】 請求項15記載のエキシマレーザ装置
の出力制御装置において、所定の大きさのエネルギーを
得るためのパワーロック電圧を変化させるパワーロック
制御を行うとともに、前記パワーロック電圧及びパルス
発振の休止時間のうち少なくとも1つを考慮に入れて、
つぎの連続パルスの各パルスのエネルギーが同一の大き
さとなるように、各パルスに対応する放電電圧の大きさ
を変化させるようにしたエキシマレーザ装置の出力制御
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01922093A JP3425447B2 (ja) | 1992-09-14 | 1993-01-12 | エキシマレーザ装置の出力制御装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-245239 | 1992-09-14 | ||
JP24523992 | 1992-09-14 | ||
JP01922093A JP3425447B2 (ja) | 1992-09-14 | 1993-01-12 | エキシマレーザ装置の出力制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06140695A JPH06140695A (ja) | 1994-05-20 |
JP3425447B2 true JP3425447B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=26356048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01922093A Expired - Lifetime JP3425447B2 (ja) | 1992-09-14 | 1993-01-12 | エキシマレーザ装置の出力制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3425447B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69625126T2 (de) * | 1995-06-05 | 2003-07-31 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Verfahren zur Kontrolle von Excimerlaserausgangsstrahlung |
US5657334A (en) * | 1996-02-15 | 1997-08-12 | Cymer, Inc. | External high voltage control for a laser system |
JP3697036B2 (ja) | 1997-10-03 | 2005-09-21 | キヤノン株式会社 | 露光装置及びそれを用いた半導体製造方法 |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP01922093A patent/JP3425447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06140695A (ja) | 1994-05-20 |
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