JP3755777B2

JP3755777B2 - Excimer laser equipment

Info

Publication number: JP3755777B2
Application number: JP31206896A
Authority: JP
Inventors: 孝信石原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JPH10154842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置の光源などとして用いられるエキシマレーザ装置に関し、特にそのレーザチャンバ内にハロゲンガスを含むレーザガスを充填してレーザパルス発振を行うエキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ハロゲンガスを用いてエキシマレーザ装置を運転する場合、運転にしたがって電極材料の蒸発、レーザチャンバ構成材料との化学反応によりハロゲンガスが消費される。したがって、従来はハロゲンガスの消耗によるレーザ出力の低下を補うために次のような制御を行うようにしていた。
【０００３】
すなわち、レーザの出力はレーザを励起するためにコンデンサに蓄積しておいた電気エネルギーを放電空間に投入してレーザ媒質ガス中で放電することにより得るが、このコンデンサの充電電圧を大きくするとレーザ出力は増加する。従って、従来においてはレーザ出力を検出し、この検出にしたがって充電電圧値を制御することでレーザ出力を安定化するようにしている。なお、この制御は通常パワーロック制御という。
【０００４】
しかしながら、この制御によっても長時間の運転を続けているとハロゲンガスの消耗によって発振効率が低下し、次第に充電電圧（パワーロック電圧）を高くしていかないと所定の出力を維持できなくなる。
【０００５】
係る不具合を解消すべく特開平３−１６６７８３号公報においては、各充電電圧値毎に発振効率（投入電力に対する出力レーザエネルギーの割合）を最大にするレーザガス圧力値が各別に存在することに着目し、レーザ発振の進行に対応して充電電圧が上昇していくに伴い、発振効率が最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御するようにしている。
【０００６】
すなわちこの従来技術は、レーザの発振効率を主眼とし、この発振効率が常に最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御しようとするものである。
【０００７】
この従来技術による手法は、エキシマレーザをレーザ出力をできるだけ大きくする事が最も重要である加工に用いる場合は、有効な方法となる。
【０００８】
しかしながら、エキシマレーザをステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置に利用する場合は、各パルスのレーザ出力をいかに大きくする（発振効率を上げる）かということが問題になるのではなく、いかに均一な出力のパルス光を得るようにすることが、最も大きな目的となる。
【０００９】
すなわち、上記従来技術によれば、均一なレーザ出力を得ることを主眼として、充電電圧制御及びレーザガス供給制御が行われていないために、露光精度を今１つ向上させることが不可能である。
【００１０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、均一なパルス光出力を得ることができるエキシマレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
この発明では、ハロゲンガスを含むレーザガスをレーザチャンバ内に封入し、このレーザチャンバ内でパルス放電を行うことにより前記レーザガスを励起してパルスレーザ発振を行うエキシマレーザ装置において、前記レーザチャンバ内に前記レーザガスを補給するガス補給手段と、前記各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきを求めるばらつき計測手段と、前記演算されたばらつきが所定の目標値範囲内に入るよう前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給する制御手段とを具え、各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきはレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧に対応して所定の極小値をとるものであり、かつ前記目標値範囲の限界値は、前記極小値に対応するハロゲンガスガス分圧値よりも小さい第１の値と、前記極小値に対応するハロゲンガス分圧値よりも大きい第２の値との２つの値を有するものであり、前記制御手段は、前記演算された出力ばらつきが前記目標値範囲外となった場合、そのときの状態が、現ハロゲンガス分圧が前記第１の値より小さい状態であるかあるいは現ハロゲンガス分圧値が前記第２の値より大きい状態であるかを識別し、前者である場合にのみ前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給するようにしている。
【００１２】
係る発明によれば、各パルス発振光の出力エネルギーを優先させるのではなく、各出力エネルギーのばらつきの抑制を最優先させてハロゲンガス供給制御を行うようにする。すなわち、レーザ出力のばらつきが最小またはその近傍の値となるハロゲンガス分圧を目指してハロゲンガス供給制御を行うようにする。
【００１３】
したがって、この発明では、各パルス発振光の出力ばらつきが最小限に抑制させることができ、本発明のエキシマレーザ装置を半導体の縮小投影露光を行う縮小投影露光装置用など光源に適用するようにすれば、高精度の露光処理をなし得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
まず、図３を用いて本発明の要部の概略について説明する。
【００１６】
図３は、ＫｒＦエキシマレーザのフッ素ガス分圧ＰF2（レーザチャンバ内のＦ2ガスのモル濃度に比例）を横軸にして、出力レーザ光エネルギーＥおよび出力レーザ光エネルギーのばらつき（標準偏差）σを縦軸に示したものであり、レーザ電源電圧は一定にしている。
【００１７】
この図３によれば、レーザ出力Ｅは、Ｆ2分圧がＰ1のときに最大値をとり（効率が最大）、この分圧値Ｐ1よりも低い分圧では単調増加で、この分圧値Ｐ1より高い分圧では単調減少となる。
【００１８】
一方、レーザ出力のばらつきσは、Ｆ2分圧がＰ2のときに最小値をとり、この分圧値Ｐ2よりも低い分圧では単調減少で、この分圧値Ｐ2より高い分圧では単調増加となる。
【００１９】
この図３において、本願発明者が着目した現象はＰ1≠Ｐ2となる点であり、本願発明では、レーザ出力（発振効率）は多少犠牲にしても、出力ばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐ2を最優先の目標値として、またはフッ素分圧が該目標値近傍の所定の範囲内に入るようにＦ2ガス供給制御を行うようにする。
【００２０】
なお、図３において、σcは出力ばらつきの許容限界値（許容上限値）であり、この許容限界値σcに対応するＦ2分圧には、ＰMIN及びＰMAXの２つの値がある。したがって、出力ばらつきσを常にσcより小さくなるように制御するためには、Ｆ2分圧値ＰF2がＰMINとＰMAXの間になるように制御する必要がある。
【００２１】
しかし、図２に示す出力ばらつきσはリニアな関係ではないため、前記制御の際に、出力ばらつき値σがσcに近い値になった場合、この状態がフッ素分圧がＰMIN及びＰMAXの何れに近い状態であるかを判断しないことには、Ｆ2ガスを供給すべきか否かを決定することができない。すなわち、Ｆ2分圧がＰMINより小さいときにはＦ2ガスを供給する必要があり、Ｆ2分圧がＰMAXより大きいときはＦ2ガスを供給する必要はない。
【００２２】
そこで、Ｆ2ガス量がレーザパルス発振の進行にともなって減少することに着目すれば、以下のような制御を行う事で上記の問題は解消する。
【００２３】
すなわち、レーザチャンバ内にレーザガスを補給した後、またはレーザチャンバ内のレーザガスを全て新しいレーザガスに入れ替えた後はレーザパルス発振が進行するにともなってＦ2ガスは減少する一方であるので、上記のガス補給またはガス交換の後に出力ばらつきσを監視していれば各時点の状態が図２のσ曲線の何れの位置にあるかを判断することができる。
【００２４】
例えば、ガス補給またはガス交換の際に、レーザチャンバ内のＦ2分圧をＰMAXよりも若干低い分圧値に設定するようにしておけば、レーザ発振回数の増加にともなってハロゲンガスは減少するので、これに対応してばらつき値σは図２のσ曲線上を矢印Ｆにそって移動することになる。すなわち、σはＰMAXよりも若干低い分圧値に対応する値から減少し続けて極小値σMINに達した後、増加し始めるので、その後にσ＝σcに達したときに、Ｆ2ガスを供給するようにすれば、出力ばらつき値σをσc以下に制御することができる。
【００２５】
図４はこの発明を適用する狭帯域化エキシマレーザを示すものである。
【００２６】
図４において、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内には、Ｆ2などのハロゲンガス、Ｋｒなどの稀ガス、Ｎｅなどのバッファガスが封入されており、これら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パルス発振を行う。発光したパルス光は狭帯域化ユニット６（この場合はプリズムビームエキスパンダ３，４、グレーティング５が含まれる）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、部分透過ミラー７を介して発振レーザ光Ｌとして出力される。出力された一部の光は再びレーザチャンバ２に戻りレーザ発振が起こる。
【００２７】
発振されたレーザ光Ｌは、ビームスプリッタ８によってその一部がサンプリングされた後、エタロン分光器９に入射され、ラインセンサなどで構成される受光素子１０に入射され、同心円状のフリンジパターンを形成する。エタロン分光器９には、予め波長が既知の基準光も入射されており、ＣＰＵ１１は受光素子１０に形成される基準光及びレーザ光Ｌのフリンジパターンを比較することにより、出力レーザ光Ｌの波長及びスペクトル幅などを計測する。ＣＰＵ１１は、該計測した波長およびスペクトル幅データを波長コントローラ１２に出力する。波長コントローラ１２は、入力された波長およびスペクトル幅データに基づいてグレーティング５の角度を変えることにより、波長選択素子であるグレーティング５への光入射角度を変えて、レーザ発振波長を調整制御する。
【００２８】
一方、前記ビームスプリッタ８を透過したレーザ光は、ビームスプリッタ１３でさらのその一部がサンプリングされて受光素子１４に入射される。ＣＰＵ１５では、受光素子１４の受光出力に基づいて各パルス発振の光エネルギーＰiを検出し、この出力Ｐiに基づいてレーザ電源回路１６およびガス補給装置１７を制御する。レーザ電源回路１６では電源電圧Ｖiが制御され、ガス供給装置１７ではレーザチャンバ２に対するレーザガスの補給が制御される。
【００２９】
図５はガス補給装置１７の各種具体例を示すものである。
【００３０】
以下、この発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
【００３１】
図５(a)〜(d)においては、２つのガスボンベ２０，２１が用いられ、一方のガスボンベ２０には、Ｆ2，Ｋｒ，Ｎｅが、α：ｂ：ｃ（α＝ｎ・ａ，ｎ＞１）のモル比で充填されており、他方のガスボンベ２１にはＫｒ，Ｎｅがｂ：ｃのモル比で充填されている。
【００３２】
すなわち、レーザチャンバ２へレーザガスを注入する際には（真空状態のレーザチャンバへガスを初期充填するとき、または出力ばらつきσが許容範囲外となってガスを途中補給するとき）、２つのガスボンベ２０、２１から所定量のガスをレーザチャンバ２へ注入することで、ガスボンベ２０から注入されるＦ2ガスが他方のボンベ２１から注入されるガスによって希釈されて、結果的にレーザチャンバ２内の混合ガスが理想的な混合比ａ：ｂ：ｃとなるようにしている。
【００３３】
なお、ガス補給の際、レーザチャンバ内ガスの全圧が上昇し過ぎた際には、排気バルブ２２を開いてガスの一部を排気してレーザチャンバ内の全圧が所定圧を維持できるように調整するようにしている。なお、ガスを途中補給する際に、ガスボンベ２０のみから補給するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図５(a)においては、オンオフバルブ２３，２４によってガスの供給制御を行うようにしておりオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することにより、ガス流量を調整するようにしている。
【００３５】
図５(b)においては、ガスの供給路にサブタンク２５，２６を設けるとともに、サブタンク２５，２６の下流側にオンオフバルブ２７，２８を設けるようにしている。
【００３６】
図５(c)においては、ガスの供給路にマスフローコントローラ（質量流量制御装置）２９，３０を設けるようにしている。このマスフローコントローラ２９，３０は、質量流量が所望の一定値になるように通過するガス量を制御するものである。この図５(c)の構成の場合、マスフローコントローラ２９，３０の流量を一定に設定しておいてオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することによりガス流量を高精度に制御することが可能になる。なお、オンオフバルブ２３，２４を省略してマスフローコントローラ２９，３０のみによてガス流量を制御するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図６〜図９にしたがって出力ばらつきσの求め方について説明する。
【００３８】
前述したように、エキシマレーザはいわゆるパルス放電励起ガスレーザであるために、レーザ発振は図６に示すようなパルス発振となる。なお、図５のタイムチャートにおいては、エキシマレーザを半導体露光装置の光源として用いる場合のパルス発振を示しているために、その運転状態は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続パルス発振運転と、所定時間の間パルス発振を休止させる発振休止時間ｔとを繰り返すバーストモードとなっている。
【００３９】
すなわち図７は、複数のＩＣチップＴＰが配列された半導体ウェハＷを示すものであるが、ステッパ方式の露光においては、半導体ウェハＷ上の１つのＩＣチップＴＰに対して多数（数百個以上）のパルス光を照射する露光処理が終了すると、次の未照射ＩＣチップＴＰに連続パルス光が照射されるようにウェハＷまたは光学系を移動し、このステージ移動後に前記と同じ光照射を行う。このような露光及びステージ移動を交互に行いながら、半導体ウェハＷ上の全てのＩＣチップＴＰへの露光が終了すると、その露光済みのウェハＷを搬出して次のウェハＷを照射位置に設置して前記と同じ光照射を繰り返す。
【００４０】
このようにステッパ方式の半導体露光装置では露光とステージ移動とを交互に繰り返すようになっているので、露光装置の光源となるエキシマレーザの運転状態は、必然的に図５に示すようなバーストモードとなる。
【００４１】
図８は、図６に示した１バースト周期内のパルス列を拡大して示したものである。各パルス光のエネルギーをＰi(i=1,2,…)とし、またばらつきσを求める際の１つの集合のパルス数をＮsとする。
【００４２】
この場合は、ばらつきデータとして標準偏差σをパルス出力の平均値ＰAで割って規格化した値ε(=３・σ／ＰA)を用いる。即ち、前記Ｎs個のパルスが含まれる１つの集合毎に標準偏差σ及び出力平均値ＰAを計算し、該計算した標準偏差σおよび出力平均値ＰAからばらつきデータεを計算するようにしている。
【００４３】
標準偏差σは以下のようにして求める。
【００４４】
まず、Ｎs個のパルスの光エネルギーの積算値ＰTを下式にしたがって求める。なお、Σ(i=1,Ns)は、i=1からi=Nsまで積算する意味の記号である。
【００４５】
ＰT＝Σ(i=1,Ns)Ｐi＝Ｐ1+Ｐ2+Ｐ3+…+ＰNs
次に、これらＮs個のパルス光出力の平均値ＰAを下式に従って求める。
【００４６】
ＰA＝ＰT／Ｎs
次に、上記求めた平均値ＰAを用いてこれらＮs個のパルスについての標準偏差σを下式(1)にしたがって求める。
【００４７】

このように、ステッパ方式の場合は、１〜Ｎs、Ｎs＋１〜２Ｎs、２Ｎs＋１〜３Ｎs、という集合毎にσを求めるようにする。
【００４８】
次に、上記求めた標準偏差σ及び出力平均値ＰAを用いて下式に従って出力ばらつきεを求めるようにする。
【００４９】
ε＝３・σ／ＰA
次に、ステップ＆スキャン方式での標準偏差σの求め方について説明する。
【００５０】
すなわち、ステッパ方式ではステージを停止させて露光を行うようにしているがステップ＆スキャン方式ではステージを移動させながら露光を行うようにしており、大面積を露光できる利点を有している。
【００５１】
すなわち、このステップ＆スキャン方式では、ＩＣチップＴＰ上の全ての点にそれぞれ予め設定された所定個数Ｎ0のパルスレーザが入射されるよう１個のパルスレーザ（シートビームと呼称される細長い長方形の断面形状のビーム）が入射される度に加工物上でのパルスレーザ光の照射領域を所定のピッチずつずらせながら加工を行う。すなわち、図９に示すように、各シートビームの照射面積（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…で示されたエリア）はＩＣチップ３１の面積よりも小さく、これらのパルスレーザ光が順次所定のピッチΔＰで重畳されながらスキャンされることで、各点に所定個数Ｎ0のシートビームが入射されてＩＣチップＴＰの全面の露光が行われる。
【００５２】
例えば、図９においては、Ｎ0＝４であり、Ａ点は、４つのパルスレーザ光Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3およびＰ4の積算エネルギーによって露光され、またＢ点は４つのパルスレーザ光Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4およびＰ5の積算エネルギーによって露光されるようになっている。以下の、Ｃ点、…も同様に４つのパルスレーザ光の積算エネルギーによって露光される。
【００５３】
したがって、このようなステップ＆スキャン方式で標準偏差σを求める場合は、標準偏差σを求める際の１つの集合のパルス数Ｎs＝Ｎoとし、上記（１）式を用いて標準偏差を求めるようにすればよい。また、１つのＩＣチップに照射されるシートビームの総個数を１つの集合としてばらつきを求めるようにしても良い。
【００５４】
以下、図１及び図２のフローチャートにしたがってハロゲンガスの補給制御について説明する。
【００５５】
まず、オペレータはばらつきを求める際のデータ数Ｎsおよびばらつき値の許容限界値Ｓtを適宜の値に設定した後、パルス発振を開始させる（ステップ１００、１１０）。なお、ばらつき値の許容限界値Ｓtは前記出力ばらつきεとの比較用の閾値で、図３のσcに対応する値である。Ｓtは、例えば７％などの所定の数値に設定される。
【００５６】
パルス発振が開始されると、ＣＰＵ１５は、まずガス補給サブルーチンを実行するか否かを決定するために参照するフラグFLAGと、当該バースト周期における現パルス発振数をカウントするカウンタのカウンタ値ｉと、各発振パルスの出力エネルギーを順次積算する積算カウンタのカウント値ＰTを０に初期化する（ステップ１２０、１３０）。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１５はパルスカウンタ値ｉを＋１した後（ステップ１４０）、第１発目の発振パルスの出力エネルギーＰiを計測し記憶する（ステップ１５０）。さらに、該計測した出力エネルギーＰi（この場合は＝０）を前回までのパルスエネルギー積算値ＰTに加算し、該加算結果ＰT＋Ｐiで積算カウンタ値ＰTを更新する（ステップ１６０）。次に、パルスカウント値ｉが前記設定値Ｎsに一致したか否かを判定し（ステップ１７０）、一致しない場合は一致するまで上記ステップ１４０〜ステップ１６０の手順を繰り返す。
【００５８】
その後、パルス発振動作が進行してパルスカウント値ｉがＮsに一致すると、ＣＰＵ１５はこれらＮs個の発振パルス分の標準偏差σを前記（１）式に従って計算するとともに、当該Ｎs個の発振パルス分の出力の平均値ＰA（=ＰT／Ｎs）を計算する（ステップ１８０）。
【００５９】
次のステップ１９０では、上記計算した標準偏差σを出力平均値ＰAで除すことにより規格化された出力ばらつきε(=３・σ／ＰA)を求め、この出力ばらつきεを前記許容限界値Ｓtと比較する。この比較の結果、出力ばらつきεが設定値Ｓtの範囲内に入っている（ε≦Ｓt）場合は、ハロゲンガス補給は必要ないので、手順をステップ１２０に移行してフラグFLAGを０に設定した後、ステップ１３０〜１７０の手順を繰り返すことにより次のＮs個分のパルス発振の出力ばらつきεを演算する。
【００６０】
しかし、ステップ１９０の判定において、ε＞Ｓtが成立する場合は前記フラグFLAG＝−１であるか否かを判定する。そして、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2分圧がＰMAX以上であったと判断してハロゲンガス補給を行わずに、手順をステップ１３０に移行させてこれ以降次の集合の出力ばらつきεを計算する。すなわち、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2ガス補給を行わずにパルス発振を継続させることで、Ｆ2ガスを図１０の矢印Ｑにそって自然減少させ（レーザ発振によってＦ2ガスがレーザ電極などの材料と反応してフッ化物となりＦ2ガス自体が減少する）、該Ｆ2ガスの自然減少によって出力ばらつきεを設定値Ｓtより小さくするのである。
【００６１】
なお、ステップ２００でフラグFLAG＝−１であった場合にハロゲンガス補給を行うようにすれば、Ｆ2分圧は増大するので、出力ばらつきεは図１０の矢印Ｒにそってさらに大きくなることになる。
【００６２】
次に、ステップ２００の判定でフラグFLAG＝−１でないならば、次のステップ２１０でフラグFLAG＝１であるか否かを判定し、フラグFLAG＝１でない場合はフラグFLAGを１にセットした後、図２に示すガス補給サブルーチンを実行する（ステップ２５０）。
【００６３】
このガス補給サブルーチンにおいては、先の図５に示したガス補給装置１７によってＦ2，Ｋｒ，Ｎｅの混合ガスをレーザチャンバ２内に所定量補給する（図２ステップ３００）。なお、この補給の後、レーザチャンバ内の全圧ＰTLが所定の設定圧Ｐthより大きくなった場合は（ステップ３１０）、レーザチャンバ２内のガスを排気するようにする（ステップ３２０）。
【００６４】
このようにしてＦ2ガスの供給が終了すると、手順をステップ１３０に移行させてこれ以降次の集合のばらつきεを計算する。
【００６５】
一方、ステップ２１０でフラグFLAG＝１である場合は、前回計算した前の集合のばらつきεk-1を今回計算した現集合のばらつきεkと比較し、εk-1＞εkである場合は、前回のガス補給で図１０の矢印Ｓにそったばらつきεの減少が実現できたと判断して、手順をステップ２５０に移行してガス補給サブルーチンを実行させることによりさらにガス補給を実行する。
【００６６】
しかし、ステップ２０の判定で、εk-1≦εkが成立した場合は、図１の矢印Ｒにそったばらつきεの増加が生じたと判断して、フラグFLAG＝−１に設定した後（ステップ２４０）、手順をステップ１３０に移行させることにより、ハロゲンガス補給を行わずに、これ以降次の集合のばらつきεを計算する。すなわち、この場合は、Ｆ2ガス補給を行わずにパルス発振を継続させることで、Ｆ2ガスを図１０の矢印Ｑにそって自然減少させ、該Ｆ2ガスの自然減少によってばらつきεを設定値Ｓtより小さくするのである。
【００６７】
この図１に示す制御手順によれば、ε≦Ｓtであるときは（ステップ１９０の判断がＮＯのとき）、Ｆ2ガスを供給しない。
【００６８】
また、ε≧ＳtであってかつＰF2≧ＰMAXであると判断されるときも（ステップ２００の判断がＹＥＳのときまたはステップ２３０の判断がＮＯのとき）、Ｆ2ガスを供給しないでＦ2ガスの自然減少を待つ。
【００６９】
しかし、ε≧ＳtであってかつＰF2＜ＰMINであると判断されるときは（ステップ２１０の判断がＮＯのときまたはステップ２３０の判断がＹＥＳのとき）、ε＜ＳtとなるまでＦ2ガスの供給制御を実行する。
【００７０】
図１１はこの発明の他の実施例を示すもので、ステップ４００〜ステップ４９０の手順は、先の図１に示したフローチャートのステップ１００〜ステップ１９０の手順と基本的に同じものである。
【００７１】
この図１１のＦ2ガス供給制御においては、ステップ４９０で出力ばらつきεを設定値Ｓtと比較し（ステップ５００）、ε＞Ｓtである場合は、現在のＦ2分圧値ＰF2がＰMINより小さいか否かを判断し、ＰF2＜ＰMINである場合にのみ先の図２に示したガス補給サブルーチンを実行させるようにしている（ステップ５１０）。
【００７２】
この場合、Ｆ2分圧値を検出するために、図１２に示すように、Ｆ2分圧値と正の相関を持つスペクトル幅Δλを検出するスペクトル幅検出センサを用い、このスペクトル幅検出センサの出力によってＰF2＜ＰMINであるか否かを判断するようにしている。
【００７３】
なお、上記実施例では、出力ばらつき値としてＮs個分の発振パルスの標準偏差σをＮs個分の発振パルスの平均値Ａv（＝ＰT／Ｎs）で除した値εを用いるようにしたが標準偏差σを出力ばらつきとして用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すフローチャート。
【図２】ガス補給サブルーチンを示すフローチャート。
【図３】この発明の発想を説明するためのグラフ。
【図４】エキシマレーザ装置の構成例を示すブロック図。
【図５】ガス補給装置の各種構成例を示すブロック図。
【図６】バースト運転における各パルス発振の状態を示すタイムチャート。
【図７】ウェハに対する露光処理の状況を示す図。
【図８】１バースト周期内におけるばらつき値の求め方を説明する図。
【図９】ステップ＆スキャン方式を説明する図。
【図１０】図１のハロゲンガス補給制御の説明図。
【図１１】この発明の他の実施例を示すフローチャート。
【図１２】レーザスペクトル幅とハロゲンガス分圧値との関係を示す図。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ装置
２…レーザチャンバ
３、４…プリズムビームエキスパンダ
５…グレーティング
６…狭帯域化ユニット
７…部分透過ミラー
８，１３…ビームスプリッタ
９…エタロン分光器
１０，１４…受光素子
１１，１５…ＣＰＵ
１２…波長コントローラ
１７…ガス補給装置
２０，２１…ガスボンベ
２３，２４…オンオフバルブ
２５，２６…サブタンク
２９，３０…マスフローコントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excimer laser device used as a light source for a stepper type or step & scan type reduced projection exposure apparatus, and more particularly, an excimer laser device that performs laser pulse oscillation by filling a laser gas containing a halogen gas into its laser chamber. About.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
Conventionally, when an excimer laser device is operated using a halogen gas, the halogen gas is consumed by evaporation of the electrode material and chemical reaction with the laser chamber constituent material according to the operation. Therefore, conventionally, the following control is performed in order to compensate for a decrease in laser output due to consumption of the halogen gas.
[0003]
That is, the laser output is obtained by charging the electric energy stored in the capacitor to excite the laser into the discharge space and discharging it in the laser medium gas. Will increase. Therefore, conventionally, the laser output is detected, and the laser output is stabilized by controlling the charging voltage value according to this detection. This control is usually called power lock control.
[0004]
However, even if this control is continued for a long time, the oscillation efficiency is lowered due to the exhaustion of the halogen gas, and the predetermined output cannot be maintained unless the charging voltage (power lock voltage) is gradually increased.
[0005]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 3-166783 discloses that there is a laser gas pressure value for maximizing oscillation efficiency (ratio of output laser energy to input power) for each charging voltage value. The charging voltage and the laser gas pressure are controlled so that the oscillation efficiency is maintained at the maximum value as the charging voltage increases corresponding to the progress of laser oscillation.
[0006]
In other words, this prior art focuses on the oscillation efficiency of the laser and attempts to control the charging voltage and the laser gas pressure so that the oscillation efficiency always maintains the maximum value.
[0007]
This technique according to the prior art is an effective method when an excimer laser is used for processing in which it is most important to increase the laser output as much as possible.
[0008]
However, when an excimer laser is used in a stepper type or step & scan type reduction projection exposure apparatus, it does not matter how to increase the laser output of each pulse (to increase the oscillation efficiency). The most important purpose is to obtain pulsed light with uniform output.
[0009]
That is, according to the above-described prior art, since the charging voltage control and the laser gas supply control are not performed mainly for obtaining a uniform laser output, it is impossible to further improve the exposure accuracy.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an excimer laser device capable of obtaining a uniform pulsed light output.
[0011]
[Means for solving the problems and effects]
According to the present invention, in an excimer laser device that encloses a laser gas containing a halogen gas in a laser chamber and excites the laser gas by performing pulse discharge in the laser chamber to perform pulsed laser oscillation, the laser chamber contains the laser gas in the laser chamber. A gas replenishing means for replenishing laser gas; a dispersion measuring means for obtaining a variation in output energy of each pulse laser oscillation light; and controlling the gas replenishing means so that the calculated variation falls within a predetermined target value range. And a control means for replenishing the halogen gas, the variation of the output energy of each pulsed laser oscillation light takes a predetermined minimum value corresponding to the halogen gas partial pressure in the laser chamber, and is within the target value range. The limit value is a first value smaller than the halogen gas gas partial pressure value corresponding to the minimum value, and The control means has two values, a second value larger than the halogen gas partial pressure value corresponding to the minimum value, and the control means has a case where the calculated output variation is outside the target value range. The current state is the former, which identifies whether the current halogen gas partial pressure is smaller than the first value or whether the current halogen gas partial pressure is larger than the second value. Only in this case, the gas replenishing means is controlled to replenish the halogen gas .
[0012]
According to such an invention, the halogen gas supply control is performed with the highest priority given to the suppression of variations in the output energy, rather than giving priority to the output energy of each pulse oscillation light. That is, the halogen gas supply control is performed aiming at a halogen gas partial pressure at which the variation in laser output is minimized or a value in the vicinity thereof.
[0013]
Therefore, in the present invention, the output variation of each pulse oscillation light can be suppressed to the minimum, and the excimer laser device of the present invention can be applied to a light source such as a reduction projection exposure device that performs reduction projection exposure of a semiconductor. Thus, it is possible to perform highly accurate exposure processing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0015]
First, the outline of the main part of the present invention will be described with reference to FIG.
[0016]
FIG. 3 shows the variation (standard deviation) σ of the output laser beam energy E and the output laser beam energy with the horizontal axis of the fluorine gas partial pressure PF2 of KrF excimer laser (proportional to the molar concentration of F2 gas in the laser chamber). The vertical axis represents the laser power supply voltage.
[0017]
According to FIG. 3, the laser output E takes a maximum value when F2 partial pressure is P1 (maximum efficiency), and monotonically increases at a partial pressure lower than this partial pressure value P1, and this partial pressure value P1. Higher partial pressures are monotonically decreasing.
[0018]
On the other hand, the variation σ of the laser output takes a minimum value when the F2 partial pressure is P2, monotonically decreasing at a partial pressure lower than the partial pressure value P2, and monotonically increasing at a partial pressure higher than the partial pressure value P2. Become.
[0019]
In FIG. 3, the phenomenon that the inventor has focused on is that P1 ≠ P2. In the present invention, the fluorine partial pressure value that minimizes the output variation σ even if the laser output (oscillation efficiency) is somewhat sacrificed. F2 gas supply control is performed with P2 as the highest priority target value or so that the fluorine partial pressure falls within a predetermined range near the target value.
[0020]
In FIG. 3, σc is an allowable limit value (allowable upper limit value) of output variation, and the F2 partial pressure corresponding to the allowable limit value σc has two values, PMIN and PMAX. Therefore, in order to control the output variation σ to be always smaller than σc, it is necessary to control the F2 partial pressure value PF2 to be between PMIN and PMAX.
[0021]
However, since the output variation σ shown in FIG. 2 is not a linear relationship, when the output variation value σ becomes a value close to σc during the control, this state is either fluorine partial pressure PMIN or PMAX. It is impossible to determine whether or not to supply F2 gas without judging whether or not the state is close. That is, it is necessary to supply F2 gas when the F2 partial pressure is smaller than PMIN, and it is not necessary to supply F2 gas when the F2 partial pressure is larger than PMAX.
[0022]
Therefore, focusing on the fact that the amount of F2 gas decreases with the progress of laser pulse oscillation, the above-mentioned problem can be solved by performing the following control.
[0023]
That is, after the laser gas is replenished in the laser chamber, or after all the laser gases in the laser chamber are replaced with new laser gas, the F2 gas is decreasing as the laser pulse oscillation proceeds. Alternatively, if the output variation σ is monitored after gas exchange, it can be determined at which position of the σ curve in FIG.
[0024]
For example, if the F2 partial pressure in the laser chamber is set to a value that is slightly lower than PMAX during gas replenishment or gas exchange, the halogen gas decreases as the number of laser oscillations increases. Correspondingly, the variation value σ moves along the arrow F on the σ curve in FIG. That is, σ continues to decrease from a value corresponding to a partial pressure value slightly lower than PMAX, reaches a minimum value σMIN, and then increases, so when σ = σc is reached thereafter, F2 gas is supplied. In this way, the output variation value σ can be controlled to be σc or less.
[0025]
FIG. 4 shows a narrow-band excimer laser to which the present invention is applied.
[0026]
In FIG. 4, a laser chamber 2 of the excimer laser 1 has a discharge electrode (not shown) and the like, and a halogen gas such as F 2, a rare gas such as Kr, and a buffer gas such as Ne are sealed in the laser chamber 2. These laser gases are excited by the discharge between the discharge electrodes to perform laser pulse oscillation. The emitted pulsed light is narrowed by the band narrowing unit 6 (in this case, including the prism beam expanders 3 and 4 and the grating 5), is returned to the laser chamber 2 again, and is amplified. And output as oscillation laser light L. A part of the output light is returned to the laser chamber 2 to cause laser oscillation.
[0027]
A part of the oscillated laser beam L is sampled by the beam splitter 8 and then incident on the etalon spectroscope 9 and incident on the light receiving element 10 composed of a line sensor or the like to form a concentric fringe pattern. To do. Reference light having a known wavelength is also incident on the etalon spectrograph 9 in advance, and the CPU 11 compares the fringe pattern of the reference light and the laser light L formed on the light receiving element 10 to thereby determine the wavelength of the output laser light L. Measure the spectral width. The CPU 11 outputs the measured wavelength and spectrum width data to the wavelength controller 12. The wavelength controller 12 adjusts and controls the laser oscillation wavelength by changing the angle of the grating 5 that is a wavelength selection element by changing the angle of the grating 5 based on the input wavelength and spectrum width data.
[0028]
On the other hand, a part of the laser light transmitted through the beam splitter 8 is sampled by the beam splitter 13 and incident on the light receiving element 14. The CPU 15 detects the light energy Pi of each pulse oscillation based on the light reception output of the light receiving element 14, and controls the laser power supply circuit 16 and the gas supply device 17 based on the output Pi. The laser power supply circuit 16 controls the power supply voltage Vi, and the gas supply device 17 controls the supply of laser gas to the laser chamber 2.
[0029]
FIG. 5 shows various specific examples of the gas supply device 17.
[0030]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0031]
5A to 5D, two

gas cylinders

20 and 21 are used. In one gas cylinder 20, F2, Kr, and Ne are α: b: c (α = n · a, n>). 1) and the other gas cylinder 21 is filled with Kr and Ne at a molar ratio of b: c.
[0032]
That is, when the laser gas is injected into the laser chamber 2 (when the gas is initially filled into the laser chamber in a vacuum state, or when the output variation σ is out of the allowable range and the gas is replenished halfway), the two

gas cylinders

20 , 21 injects a predetermined amount of gas into the laser chamber 2 so that the F 2 gas injected from the gas cylinder 20 is diluted by the gas injected from the other cylinder 21, resulting in a mixed gas in the laser chamber 2. Is an ideal mixing ratio a: b: c.
[0033]
When the total pressure of the gas in the laser chamber rises too much during gas supply, the exhaust valve 22 is opened so that a part of the gas is exhausted so that the total pressure in the laser chamber can be maintained at a predetermined pressure. I try to adjust it. It should be noted that the same effect can be obtained by supplying gas only from the gas cylinder 20 when supplying gas halfway.
[0034]
In FIG. 5A, the gas supply control is performed by the on / off

valves

23 and 24, and the gas flow rate is adjusted by adjusting the opening and closing time of the on / off

valves

23 and 24.
[0035]
In FIG. 5B, the sub tanks 25 and 26 are provided in the gas supply path, and the on / off

valves

27 and 28 are provided on the downstream side of the sub tanks 25 and 26.
[0036]
In FIG. 5C, mass flow controllers (mass flow rate control devices) 29 and 30 are provided in the gas supply path. The

mass flow controllers

29 and 30 control the amount of gas passing so that the mass flow rate becomes a desired constant value. In the case of the configuration shown in FIG. 5 (c), the gas flow rate can be controlled with high accuracy by adjusting the opening / closing time of the on / off

valves

23 and 24 while setting the flow rates of the

mass flow controllers

29 and 30 constant. become. The on / off

valves

23 and 24 may be omitted, and the gas flow rate may be controlled only by the

mass flow controllers

29 and 30.
[0037]
Next, how to determine the output variation σ will be described with reference to FIGS.
[0038]
As described above, since the excimer laser is a so-called pulse discharge excitation gas laser, the laser oscillation is a pulse oscillation as shown in FIG. The time chart of FIG. 5 shows pulse oscillation when an excimer laser is used as a light source of a semiconductor exposure apparatus. Therefore, the operation state is continuous pulse oscillation that continuously oscillates laser light a predetermined number of times. The burst mode repeats the operation and the oscillation pause time t for stopping the pulse oscillation for a predetermined time.
[0039]
That is, FIG. 7 shows a semiconductor wafer W in which a plurality of IC chips TP are arranged. In stepper type exposure, a large number (several hundreds or more) of one IC chip TP on the semiconductor wafer W is used. ) Is irradiated, the wafer W or the optical system is moved so that the next unirradiated IC chip TP is irradiated with the continuous pulse light, and the same light irradiation as described above is performed after the stage movement. . When exposure to all IC chips TP on the semiconductor wafer W is completed while alternately performing such exposure and stage movement, the exposed wafer W is unloaded and the next wafer W is set at the irradiation position. Repeat the same light irradiation as above.
[0040]
As described above, in the stepper type semiconductor exposure apparatus, the exposure and stage movement are alternately repeated. Therefore, the operation state of the excimer laser serving as the light source of the exposure apparatus is necessarily in the burst mode as shown in FIG. It becomes.
[0041]
FIG. 8 is an enlarged view of the pulse train within one burst period shown in FIG. The energy of each pulsed light is Pi (i = 1, 2,...), And the number of pulses in one set when obtaining the variation σ is Ns.
[0042]
In this case, the standard data σ (= 3 · σ / PA) obtained by dividing the standard deviation σ by the average value PA of the pulse output is used as the variation data. That is, the standard deviation σ and the output average value PA are calculated for each set including the Ns pulses, and the variation data ε is calculated from the calculated standard deviation σ and the output average value PA.
[0043]
The standard deviation σ is obtained as follows.
[0044]
First, an integrated value PT of light energy of Ns pulses is obtained according to the following equation. Note that Σ (i = 1, Ns) is a symbol meaning to integrate from i = 1 to i = Ns.
[0045]
PT = Σ (i = 1, Ns) Pi = P1 + P2 + P3 + ... + PNs
Next, an average value PA of these Ns pulsed light outputs is obtained according to the following equation.
[0046]
PA = PT / Ns
Next, the standard deviation σ for these Ns pulses is determined according to the following equation (1) using the average value PA determined above.
[0047]

Thus, in the case of the stepper method, σ is obtained for each set of 1 to Ns, Ns + 1 to 2Ns, 2Ns + 1 to 3Ns.
[0048]
Next, the output variation ε is obtained according to the following equation using the obtained standard deviation σ and the output average value PA.
[0049]
ε = 3 · σ / PA
Next, how to obtain the standard deviation σ by the step & scan method will be described.
[0050]
That is, in the stepper method, exposure is performed with the stage stopped, but in the step & scan method, exposure is performed while moving the stage, and there is an advantage that a large area can be exposed.
[0051]
That is, in this step & scan method, one pulse laser (a long and narrow rectangular section called a sheet beam) is used so that a predetermined number N0 of pulse lasers are incident on all points on the IC chip TP. Each time a (shaped beam) is incident, the processing is performed while shifting the irradiation region of the pulse laser beam on the workpiece by a predetermined pitch. That is, as shown in FIG. 9, the irradiation area of each sheet beam (area indicated by P1, P2, P3,...) Is smaller than the area of the IC chip 31, and these pulsed laser beams are sequentially transmitted at a predetermined pitch ΔP. As a result of scanning while being superposed, a predetermined number N0 of sheet beams are incident on each point, and the entire surface of the IC chip TP is exposed.
[0052]
For example, in FIG. 9, N0 = 4, point A is exposed by the integrated energy of four pulsed laser beams P1, P2, P3, and P4, and point B is four pulsed laser beams P2, P3, P4. And P5 is used for the exposure. The following points C are also exposed by the integrated energy of the four pulse laser beams.
[0053]
Therefore, when the standard deviation σ is obtained by such a step & scan method, the number of pulses Ns = No in one set for obtaining the standard deviation σ is set, and the standard deviation is obtained using the above equation (1). do it. Further, the variation may be obtained by using the total number of sheet beams irradiated to one IC chip as one set.
[0054]
The halogen gas supply control will be described below with reference to the flowcharts of FIGS.
[0055]
First, the operator sets the number of data Ns and the allowable limit value St of the variation value when obtaining variation to appropriate values, and then starts pulse oscillation (steps 100 and 110). The allowable limit value St of the variation value is a threshold value for comparison with the output variation ε, and corresponds to σc in FIG. St is set to a predetermined numerical value such as 7%, for example.
[0056]
When pulse oscillation is started, the CPU 15 first determines a flag FLAG to be referred to in order to determine whether or not to execute a gas supply subroutine, a counter value i of a counter that counts the current pulse oscillation number in the burst period, A count value PT of an integration counter that sequentially integrates output energy of each oscillation pulse is initialized to 0 (steps 120 and 130).
[0057]
Next, the CPU 15 increments the pulse counter value i by 1 (step 140), and then measures and stores the output energy Pi of the first oscillation pulse (step 150). Further, the measured output energy Pi (= 0 in this case) is added to the previous pulse energy integrated value PT, and the integrated counter value PT is updated with the addition result PT + Pi (step 160). Next, it is determined whether or not the pulse count value i matches the set value Ns (step 170). If they do not match, the procedure from step 140 to step 160 is repeated until they match.
[0058]
Thereafter, when the pulse oscillation operation proceeds and the pulse count value i coincides with Ns, the CPU 15 calculates the standard deviation σ for these Ns oscillation pulses according to the above equation (1), and for the Ns oscillation pulses. The average value PA (= PT / Ns) of the outputs is calculated (step 180).
[0059]
In the next step 190, a standardized output variation ε (= 3 · σ / PA) is obtained by dividing the calculated standard deviation σ by the output average value PA, and the output variation ε is calculated as the allowable limit value St. Compare with As a result of the comparison, if the output variation ε is within the range of the set value St (ε ≦ St), halogen gas replenishment is not necessary, so the procedure proceeds to step 120 and the flag FLAG is set to 0. Thereafter, the output variation ε of the next Ns pulse oscillations is calculated by repeating the steps 130 to 170.
[0060]
However, if it is determined in step 190 that ε> St holds, it is determined whether or not the flag FLAG = −1. If the flag FLAG = −1, it is determined that the F2 partial pressure is equal to or higher than PMAX, and the procedure is shifted to step 130 without replenishing the halogen gas, and the output variation ε of the next set thereafter. Calculate That is, when the flag FLAG = -1, the pulse oscillation is continued without supplying the F2 gas, so that the F2 gas is naturally reduced along the arrow Q in FIG. It reacts with a material such as an electrode and becomes fluoride to reduce the F2 gas itself), and the natural variation of the F2 gas makes the output variation ε smaller than the set value St.
[0061]
If the flag FLAG = -1 in step 200 and the halogen gas is replenished, the F2 partial pressure increases, so that the output variation ε further increases along the arrow R in FIG. Become.
[0062]
Next, if the flag FLAG is not -1 in the determination in step 200, it is determined whether or not the flag FLAG = 1 in the next step 210. If the flag FLAG is not 1, the flag FLAG is set to 1. Then, the gas supply subroutine shown in FIG. 2 is executed (step 250).
[0063]
In this gas supply subroutine, a predetermined amount of mixed gas of F2, Kr, Ne is supplied into the laser chamber 2 by the gas supply device 17 shown in FIG. 5 (step 300 in FIG. 2). After the replenishment, when the total pressure PTL in the laser chamber becomes larger than a predetermined set pressure Pth (step 310), the gas in the laser chamber 2 is exhausted (step 320).
[0064]
When the supply of F2 gas is completed in this way, the procedure is shifted to step 130, and the variation ε of the next set is calculated thereafter.
[0065]
On the other hand, if the flag FLAG = 1 in step 210, the variation εk-1 of the previous set calculated last time is compared with the variation εk of the current set calculated this time. If εk-1> εk, It is determined that the variation ε along the arrow S in FIG. 10 has been reduced by the gas supply, and the procedure proceeds to step 250 to execute the gas supply subroutine to execute further gas supply.
[0066]
However, if εk−1 ≦ εk is satisfied in the determination of step 20, it is determined that the variation ε along the arrow R in FIG. 1 has increased, and after setting the flag FLAG = −1 (step 240) ) By shifting the procedure to step 130, the variation ε of the next set is calculated without performing halogen gas replenishment thereafter. That is, in this case, the pulse oscillation is continued without replenishing the F2 gas, so that the F2 gas is naturally reduced along the arrow Q in FIG. 10, and the variation ε is caused by the natural decrease of the F2 gas from the set value St. Make it smaller.
[0067]
According to the control procedure shown in FIG. 1, when ε ≦ St (when the determination at step 190 is NO), the F 2 gas is not supplied.
[0068]
Also, when it is determined that ε ≧ St and PF2 ≧ PMAX (when the determination at step 200 is YES or when the determination at step 230 is NO), the natural condition of F2 gas without supplying F2 gas. Wait for the decrease.
[0069]
However, when it is determined that ε ≧ St and PF2 <PMIN (when the determination at step 210 is NO or when the determination at step 230 is YES), the supply of F2 gas until ε <St is satisfied. Execute control.
[0070]
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention. The procedure from step 400 to step 490 is basically the same as the procedure from step 100 to step 190 in the flowchart shown in FIG.
[0071]
In the F2 gas supply control of FIG. 11, the output variation ε is compared with the set value St in step 490 (step 500). If ε> St, whether the current F2 partial pressure value PF2 is smaller than PMIN or not. Only when PF2 <PMIN, the gas supply subroutine shown in FIG. 2 is executed (step 510).
[0072]
In this case, in order to detect the F2 partial pressure value, as shown in FIG. 12, a spectral width detection sensor that detects a spectral width Δλ having a positive correlation with the F2 partial pressure value is used. Thus, it is determined whether or not PF2 <PMIN.
[0073]
In the above embodiment, the value ε obtained by dividing the standard deviation σ of Ns oscillation pulses by the average value Av (= PT / Ns) of Ns oscillation pulses is used as the output variation value. The deviation σ may be used as output variation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a gas supply subroutine.
FIG. 3 is a graph for explaining the idea of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of an excimer laser device.
FIG. 5 is a block diagram showing various configuration examples of the gas supply device.
FIG. 6 is a time chart showing the state of each pulse oscillation in burst operation.
FIG. 7 is a view showing a state of exposure processing on a wafer.
FIG. 8 is a diagram for explaining how to obtain a variation value within one burst period.
FIG. 9 is a diagram illustrating a step & scan method.
10 is an explanatory diagram of the halogen gas replenishment control of FIG. 1. FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a laser spectrum width and a halogen gas partial pressure value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excimer laser apparatus 2 ... Laser chamber 3, 4 ... Prism beam expander 5 ... Grating 6 ... Narrow-band unit 7 ... Partial transmission mirror 8, 13 ... Beam splitter 9 ... Etalon spectrometer 10, 14 ... Light receiving

element

11, 15 ... CPU
12 ... Wavelength controller 17 ...

Gas replenishing device

20, 21 ...

Gas cylinder

23, 24 ... On-off valve 25, 26 ...

Sub tank

29, 30 ... Mass flow controller

Claims

In an excimer laser device that encloses a laser gas containing a halogen gas in a laser chamber and performs pulsed laser oscillation by exciting the laser gas by performing pulse discharge in the laser chamber.
Gas supply means for supplying the laser gas into the laser chamber;
Variation measuring means for obtaining variation in output energy of each pulse laser oscillation light; and
Control means for controlling the gas replenishing means so that the calculated variation falls within a predetermined target value range to replenish halogen gas;
With
The variation in the output energy of each pulsed laser oscillation light takes a predetermined minimum value corresponding to the halogen gas partial pressure in the laser chamber, and the limit value of the target value range is the halogen value corresponding to the minimum value. A first value smaller than the gas gas partial pressure value and a second value larger than the halogen gas partial pressure value corresponding to the minimum value;
When the calculated output variation is outside the target value range, the control means is in a state where the current halogen gas partial pressure is smaller than the first value or the current halogen gas content. An excimer laser device that identifies whether the pressure value is greater than the second value and replenishes halogen gas by controlling the gas replenishing means only in the former case .

The gas replenishing means has a gas supply source including a halogen gas, a rare gas, and a buffer gas, and the partial pressure of the halogen gas in the gas supply source is set to a value larger than the halogen gas partial pressure in the laser chamber. 2. The excimer laser device according to claim 1, wherein a partial pressure ratio between the rare gas and the buffer gas in the gas supply source is set to be substantially the same as a partial pressure ratio between the rare gas and the buffer gas in the laser chamber.

The gas replenishing means includes a first gas supply source including a halogen gas, a rare gas, and a buffer gas, and a second gas supply source including the rare gas and the buffer gas, and the halogen in the first gas supply source. The partial pressure of the gas is set to a value larger than the partial pressure of the halogen gas in the laser chamber, and the partial pressure ratio between the rare gas and the buffer gas in the first and second gas supply sources is the rare gas and the buffer in the laser chamber, respectively. The excimer laser device according to claim 1, wherein the excimer laser device is set to a value substantially equal to a gas partial pressure ratio.

4. The excimer laser according to claim 2, wherein the gas replenishing means has a mass flow controller in a gas supply path from a gas supply source to the laser chamber, and the control means replenishes halogen gas by controlling the mass flow controller. apparatus.

4. The excimer laser according to claim 2, wherein the gas supply means has an on / off valve in a gas supply path from a gas supply source to the laser chamber, and the control means supplies the halogen gas by controlling the on / off valve. apparatus.

The gas supply means has a mass flow controller and an on / off valve in a gas supply path from a gas supply source to the laser chamber, and the control means supplies the halogen gas by controlling the mass flow controller and the on / off valve. Or the excimer laser apparatus of 3.

4. The excimer laser device according to claim 2, wherein the gas replenishing means includes a sub tank in a gas supply path from a gas supply source to the laser chamber, and supplies laser gas from the sub tank to the laser chamber.

The gas replenishing means includes a sub tank in a gas supply path from a gas supply source to the laser chamber. 7. An excimer laser device according to claim 4, wherein laser gas is supplied from the sub tank to the laser chamber.