JP3779010B2 - Gas supply control device and gas supply control method for excimer laser device - Google Patents
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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のガス供給制御装置及び方法に関する。
【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のガス供給制御装置及び方法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が略最小となるハロゲンガス分圧値を予め設定するハロゲンガス分圧設定手段と、前記レーザチャンバ内のハロゲンガス分圧を検出するハロゲンガス分圧検出手段と、このハロゲンガス分圧検出手段の検出値が前記ハロゲンガス分圧設定手段の設定値となるように前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給制御する制御手段とを具えるようにする。
【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略最小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。
【0020】
【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。
【0021】
まず、図2を用いて本発明の要部の概略について説明する。
【0022】
図2は、KrFエキシマレーザにおいて、レーザ電源電圧を一定にした状態でのフッ素ガス分圧PF2に対応する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を示したものである。すなわち、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を縦軸に示している。
【0023】
この図2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。
【0024】
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。
【0025】
この図2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F2ガス供給制御を行うようにする。
【0026】
ここで、図2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。従って、出力ばらつきσが常に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の間の値となるように制御する必要がある。
【0027】
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。
【0028】
このように、出力ばらつきσをモニタしていたのでは、現在のF2分圧の状態を把握することができないので、本装置においては、F2ガス分圧をモニタするようにする。なお、F2ガス分圧は実際にはモニタ不可能なので、本実施例ではF2分圧と正の相関を有する発振レーザのスペクトル幅Δλを代替モニタパラメータとして採用するようにしている。
【0029】
すなわち、図3はフッ素分圧PF2とスペクトル幅Δλの関係を示すもので、スペクトル幅Δλはフッ素分圧PF2とほぼ比例関係となっている。したがって、図2のPMIN値およびPMAX値に対応するスペクトル幅Δλ1およびΔλ2を予め実験などで調べてこれを登録しておき、スペクトル幅の検出値Δλが上記下限値Δλ1と上限値Δλ2の間に入るようにハロゲンガスの供給制御を行うようにして、出力ばらつきσを許容範囲内に維持するようにする。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0033】
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Δλ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。また、CPU11は、計測したスペクトル幅Δλを前述した2つの閾値Δλ1,Δλ2と比較し、この比較結果に基づきガス補給装置17によるハロゲンガス補給制御を実行させる。
【0034】
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が制御される。
【0035】
図5はガス補給装置17の各種具体例を示すものである。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。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。
【0039】
また、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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
なお、ガス補給の際、ガスボンベ21内のハロゲンガス分圧値が1%程度と小さい場合は、ガスボンベ21のみからレーザチャンバ2にハロゲンガスを含むレーザガスを供給するようにしてもよい。この場合は、ハロゲンガス濃度が薄いので、比較的大量のガスを供給する必要があるので、レーザチャンバ2内の全圧の上昇分が大きくなるので、排気を行うことで全圧の調整を行う。
【0044】
以下、図1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。
【0045】
まず、ばらつきσの許容最大値σcに対応するスペクトル幅Δλの下限値Δλ1およびΔλ2を適当なる値に設定しこれを記憶させる。
【0046】
パルス発振が開始されると、CPU11はパルス発振の度にスペクトル幅Δλを計測し、この計測値Δλが前記設定した上下限値Δλ1,Δλ2の範囲に入っているか否かを判定する(ステップ130)。そして、この判定によってΔλ1<Δλ<Δλ2が成立した場合は、ハロゲンガス補給は必要ないので、手順をステップ120に移行して次のパルス発振のスペクトル幅Δλを計測する。
【0047】
しかし、ステップ130の判定において、Δλ≧Δλ2またはΔλ≦Δλ1が成立した場合は、次に、Δλ≦Δλ1が成立するか否かを判定し(ステップ140)、否である場合は(Δλ≧Δλ2の場合)、ハロゲンガス補給を行わずに、手順をステップ120に移行させてこれ以降次のパルス発振のスペクトル幅Δλを計測する。
【0048】
すなわち、Δλ≧Δλ2の場合はF2分圧がPMAX以上であるという事であるので、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2の矢印F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σを設定値σcより小さくするのである。
【0049】
なお、Δλ≧Δλ2の場合の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σは図2の矢印Rにそってさらに大きくなることになる。
【0050】
次に、Δλ≦Δλ1が成立した場合は、ガス補給装置17を制御してガス補給制御を実行することにより、ハロゲンガスを補給することにより、出力ばらつきσを図2の矢印Sにそって減少させる。ガス補給制御においては、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(ステップ150)。なお、この補給の後、レーザチャンバ内の全圧PTが所定の設定圧Pthより大きくなった場合は(ステップ160)、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170)。
【0051】
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120に移行させて再度次のパルス発振のスペクトル幅Δλを計測するようにする。
【0052】
このようにこの実施例では、Δλ1<Δλ<Δλ2が成立する場合は、F2ガスを供給しない。また、Δλ≧Δλ2が成立したときも、F2ガスを供給しないでF2ガスの自然減少を待つ。しかし、Δλ<Δλ1が成立したときには、F2ガスの供給制御を実行する。
【0053】
なお、上記実施例では、ハロゲンガス分圧を検出するためののパラメータとしてスペクトル幅Δλを採用するようにしたが、ハロゲンガス分圧と相関を有するパラメータであれば他のパラメータを用いるようにしてもよい。
【0054】
また、F2ガス量はレーザパルス発振の進行にともなって減少するので、パルス発振回数またはパルス発振時間をモニタし、そのモニタ結果によってハロゲンガスの供給制御を行うようにしても良い。
【0055】
すなわち、ガス補給を行った時点からのパルス発振回数Nを計数し、この計数値Nが予め設定された所定値Ncに達した時に、その減少分のハロゲンガスを補給することによってハロゲンガス分圧PF2をPMAXとPMINの範囲内に維持するようにする。ハロゲンガスの補給量は設定された値Ncに応じて適当なる値を設定する。
【0056】
また、パルス発振時間Tに基づいてハロゲンガス補給制御を行う場合には、パルス発振開始後、所定の時間間隔Tをもってハロゲンガス補給を行うようにする。すなわち、CPU11では、パルス発振開始後予め設定された所定の時間間隔Tでガス補給信号をガス補給装置17に出力するようにするとともに、ガス補給装置17はCPU11からガス補給信号が出力される度にハロゲンガスを補給するようにする。また、この制御の際、前回ハロゲンガスを補給してから今回ハロゲンガスを補給する迄の間のレーザパルスの発振回数Nを計数し、この計数値Nの大小に応じてハロゲンガスの補給量を調整するようにすれば、より高精度のハロゲンガス補給制御をなし得る。
【0057】
なお、本発明は、ステッパ方式の縮小投影露光装置およびステップ&スキャン方式の縮小投影露光装置の何れにも適用可能である。
【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】この発明の発想を説明するためのグラフ。
【図3】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。
【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。
【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. The present invention relates to a gas supply control apparatus and method.
[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 a gas supply control device and method for an excimer laser device that can obtain uniform pulsed light output.
[0011]
[Means for solving the problems and effects]
According to the present invention, in an excimer laser apparatus that excites the laser gas by enclosing a laser gas containing a halogen gas in a laser chamber and performing pulse discharge in the laser chamber, the laser gas is contained in the laser chamber. Gas replenishing means for replenishing, halogen gas partial pressure setting means for presetting a halogen gas partial pressure value at which variation in output energy of each pulsed laser oscillation light is substantially minimized, and halogen gas partial pressure in the laser chamber The halogen gas partial pressure detecting means for detecting the gas and the gas replenishing means are controlled so that the detected value of the halogen gas partial pressure detecting means becomes the set value of the halogen gas partial pressure setting means to control the replenishment of the halogen gas Control means.
[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 substantially minimized.
[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.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0021]
First, the outline of the main part of the present invention will be described with reference to FIG.
[0022]
FIG. 2 shows the output laser beam energy E and the variation (standard deviation) σ of the output laser beam energy corresponding to the fluorine gas partial pressure PF2 in a state where the laser power supply voltage is constant in the KrF excimer laser. . That is, the horizontal axis represents fluorine gas partial pressure PF2 (proportional to the molar concentration of F2 gas in the laser chamber), and the vertical axis represents output laser light energy E and output laser light energy variation (standard deviation) σ. .
[0023]
According to FIG. 2, the laser output E takes a maximum value (maximum efficiency) when the F2 partial pressure is P1, and monotonically increases at a partial pressure lower than the partial pressure value P1, and this partial pressure value P1. Higher partial pressures are monotonically decreasing.
[0024]
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.
[0025]
In FIG. 2, the phenomenon that the present inventor has focused on is that P1 ≠ P2, and in the present invention, even if the laser output (oscillation efficiency) is somewhat sacrificed, the fluorine partial pressure value that minimizes the output variation σ. F2 gas supply control is performed with P2 as the highest priority target value.
[0026]
In FIG. 2, 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 a value between PMIN and PMAX.
[0027]
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.
[0028]
As described above, since the output variation σ is monitored, the current F2 partial pressure state cannot be grasped. Therefore, in this apparatus, the F2 gas partial pressure is monitored. Since the F2 gas partial pressure cannot actually be monitored, in this embodiment, the spectral width Δλ of the oscillation laser having a positive correlation with the F2 partial pressure is adopted as an alternative monitor parameter.
[0029]
That is, FIG. 3 shows the relationship between the fluorine partial pressure PF2 and the spectral width Δλ, and the spectral width Δλ is substantially proportional to the fluorine partial pressure PF2. Therefore, the spectral widths Δλ1 and Δλ2 corresponding to the PMIN value and the PMAX value in FIG. 2 are preliminarily examined through experiments or the like and registered, and the detected value Δλ of the spectral width is between the lower limit value Δλ1 and the upper limit value Δλ2. The supply variation of the halogen gas is controlled so as to enter, and the output variation σ is maintained within the allowable range.
[0030]
FIG. 4 shows a narrow-band excimer laser to which the present invention is applied.
[0031]
In FIG. 4, a
[0033]
A part of the oscillated laser beam L is sampled by the beam splitter 8 and then incident on the
[0034]
On the other hand, a part of the laser light transmitted through the beam splitter 8 is sampled by the
[0035]
FIG. 5 shows various specific examples of the
[0036]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0037]
5A to 5D, two
[0038]
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
[0039]
Further, when the total pressure of the gas in the laser chamber rises excessively during gas supply, the
[0040]
In FIG. 5A, the gas supply control is performed by the on / off
[0041]
In FIG. 5B, the
[0042]
In FIG. 5C, mass flow controllers (mass flow rate control devices) 29 and 30 are provided in the gas supply path. The
[0043]
When the gas replenishment, if the halogen gas partial pressure value in the
[0044]
Hereinafter, replenishment control of the halogen gas will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0045]
First, the lower limit values Δλ1 and Δλ2 of the spectrum width Δλ corresponding to the allowable maximum value σc of the variation σ are set to appropriate values and stored.
[0046]
When the pulse oscillation is started, the CPU 11 measures the spectrum width Δλ every time the pulse oscillation is performed, and determines whether or not the measured value Δλ is within the set upper and lower limit values Δλ1, Δλ2 (step 130). ). If Δλ1 <Δλ <Δλ2 is established as a result of this determination, halogen gas replenishment is not necessary, so the procedure proceeds to step 120 and the spectrum width Δλ of the next pulse oscillation is measured.
[0047]
However, if Δλ ≧ Δλ2 or Δλ ≦ Δλ1 is satisfied in the determination of
[0048]
That is, when Δλ ≧ Δλ2, the F2 partial pressure is PMAX or more. Therefore, by continuously pulsing without supplying the F2 gas, the F2 gas is naturally reduced along the arrow F in FIG. (F2 gas reacts with a material such as a laser electrode by laser oscillation to become fluoride and F2 gas itself is reduced), and the output variation σ is made smaller than the set value σc by the natural decrease of the F2 gas.
[0049]
Note that if the halogen gas is replenished in the case of Δλ ≧ Δλ2, the F2 partial pressure increases, so that the output variation σ further increases along the arrow R in FIG.
[0050]
Next, when Δλ ≦ Δλ1 is satisfied, the gas replenishment control is performed by controlling the
[0051]
When the supply of F2 gas is completed in this way, the procedure is shifted to step 120 and the spectrum width Δλ of the next pulse oscillation is again measured.
[0052]
Thus, in this embodiment, when Δλ1 <Δλ <Δλ2 holds, F2 gas is not supplied. Even when Δλ ≧ Δλ2 is satisfied, the F2 gas is not supplied and the natural decrease of the F2 gas is awaited. However, when Δλ <Δλ1 is satisfied, supply control of F2 gas is executed.
[0053]
In the above embodiment, the spectral width Δλ is adopted as a parameter for detecting the halogen gas partial pressure. However, if the parameter has a correlation with the halogen gas partial pressure, other parameters are used. Also good.
[0054]
Further, since the amount of F2 gas decreases with the progress of laser pulse oscillation, the number of pulse oscillations or pulse oscillation time may be monitored, and supply of halogen gas may be controlled based on the monitoring result.
[0055]
That is, the number of pulse oscillations N from the time of gas replenishment is counted, and when the counted value N reaches a preset predetermined value Nc, the halogen gas partial pressure is replenished by replenishing the reduced halogen gas. Maintain PF2 within the range of PMAX and PMIN. The replenishment amount of the halogen gas is set to an appropriate value according to the set value Nc.
[0056]
In addition, when the halogen gas supply control is performed based on the pulse oscillation time T, the halogen gas supply is performed at a predetermined time interval T after the pulse oscillation starts. That is, the CPU 11 outputs a gas supply signal to the
[0057]
The present invention can be applied to both a stepper type reduction projection exposure apparatus and a step-and-scan reduction projection exposure apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining the idea of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a laser spectrum width and a halogen gas partial pressure value.
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.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
12 ...
Claims (10)
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が略最小となるハロゲンガス分圧値を予め設定するハロゲンガス分圧設定手段と、
前記レーザチャンバ内のハロゲンガス分圧を検出するハロゲンガス分圧検出手段と、
このハロゲンガス分圧検出手段の検出値が前記ハロゲンガス分圧設定手段の設定値となるように前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給制御する制御手段と、
を具えるエキシマレーザ装置のガス供給制御装置。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;
A halogen gas partial pressure setting means for presetting a halogen gas partial pressure value at which variation in output energy of each pulse laser oscillation light is substantially minimized;
A halogen gas partial pressure detecting means for detecting a halogen gas partial pressure in the laser chamber;
Control means for controlling supply of the halogen gas by controlling the gas supply means so that a detection value of the halogen gas partial pressure detection means becomes a set value of the halogen gas partial pressure setting means;
A gas supply control device for an excimer laser device.
前記ハロゲンガス分圧設定手段は、各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきが略最小となるスペクトル幅を予め設定するものである
請求項1記載のエキシマレーザ装置のガス供給制御装置。Halogen gas partial pressure detecting means detects the spectral width of the pulsed laser oscillation light,
The gas supply control device for an excimer laser device according to claim 1, wherein the halogen gas partial pressure setting means sets in advance a spectrum width at which variation in output energy of each pulsed laser oscillation light is substantially minimized.
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が略最小となるハロゲンガス分圧値を予め設定し、検出したハロゲンガス分圧値が前記設定されたハロゲンガス分圧値となるようにハロゲンガスの供給を行うようにしたことを特徴とするエキシマレーザ装置のガス供給制御方法。In a gas supply control method of 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.
A halogen gas partial pressure value at which variation in output energy of each pulsed laser oscillation light is substantially minimized is set in advance, and the detected halogen gas partial pressure value is set to the set halogen gas partial pressure value. A gas supply control method for an excimer laser device, characterized in that supply is performed.
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