JPH10144985A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH10144985A
JPH10144985A JP8292631A JP29263196A JPH10144985A JP H10144985 A JPH10144985 A JP H10144985A JP 8292631 A JP8292631 A JP 8292631A JP 29263196 A JP29263196 A JP 29263196A JP H10144985 A JPH10144985 A JP H10144985A
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徹 五十嵐
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Abstract

(57)【要約】 【課題】連続パルス発振の全パルスのパルスエネルギー
を常に均一にして、光加工の精度をよりいっそう向上さ
せるようにする。 【解決手段】レーザ光を所定回数連続してパルス発振さ
せる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止
時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を
１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行
ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標
値に一致するようにレーザの電源電圧を制御するレーザ
装置において、各パルスの出力値と目標値との差を各パ
ルス毎に求め、この差が許容限界を超えたパルスに関し
ては、該パルスのパルス番号および前記計測された発振
休止時間に対応する電圧データテーブル手段の記憶電源
電圧値を、当該パルス番号および計測された発振休止時
間に対応するブロックに設定された前記制御ゲイン設定
手段の制御ゲインと前記差とを用いてそれぞれ補正更新
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光を用い
て半導体、高分子材料、または無機材料などに対し所定
の露光または加工を加える加工装置に対してレーザ光を
出力するレーザ装置に関し、特にレーザ光を所定回数連
続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発
振を所定時間休止する停止動作を交互に繰り返すバース
トモード運転を実行する際に常に均一なパルスエネルギ
ー値を得るための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
露光装置などの紫外線光を用いた分野においては、回路
パターンの解像度を一定レベル以上に維持するために厳
密な露光量制御が必要とされる。ところが、半導体露光
装置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パルス毎のパル
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。
【０００３】一方、半導体露光装置は、露光とステージ
移動とを交互に繰り返す。すなわち、図９は、複数のＩ
Ｃチップ９０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９０に対して多数の連続パルス
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９０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。そして、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９０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。
【０００４】このように、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、図
１０に示すように、必然的に、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る。
【０００５】すなわち、図１０に示すバーストモード運
転において、発振休止時間ｔとは、半導体露光装置にお
けるステージ移動に要する時間に対応するものである
が、この発振停止時間ｔが様々な原因によって必ずしも
一定とはならない。例えば、ウェハ交換を行う際の発振
停止時間はＩＣチップ間でステージ移動を行う際のそれ
に比べ大幅に長いものとなり、また同一列でＩＣチップ
間を移動する際の発振停止時間と列を代えてＩＣチップ
間を移動する際の発振停止時間とも全く異なるものとな
る。さらに、ウァハ上に載るＩＣチップの個数、配列な
どが異なった場合も発振停止時間が変化する原因とな
る。その他、発振停止時間を変化させる原因はさまざま
である。なお、図１０においては、励起強度（放電電
圧）を一定値に固定した場合の各パルスのエネルギー強
度を示している。
【０００６】このようにバースト運転において、発振停
止時間ｔの長さが変化した場合、この変化が、図１１に
示すように、個々のレーザパルスの出力に大きな変化を
与えてしまう。すなわち、発振休止時間ｔが短い場合
は、過去のレーザ発振の影響がガス温度の上昇、レーザ
チャンバ内のガスの乱れ、電極温度の局所的上昇などと
して残ることになり、また発振停止時間ｔが長い場合に
は、レーザには過去のレーザ発振の影響が消えているこ
とになる。その為、図１１に示すように、レーザの放電
電圧を一定にしても、休止時間が短い場合には出力エネ
ルギーは小さくなり、休止時間が長い場合には出力エネ
ルギーが大きくなるというように、レーザ出力は発振停
止時間に応じて大きく変化することになる。
【０００７】他方、上述したように、エキシマレーザは
パルス放電励起ガスレーザであるため、常に一定の大き
さのパルスエネルギーで発振を続けることが困難であ
る。この原因としては、(1)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、不安定にする、(2)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、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
ことなどがある。
【０００８】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、図１２に示すように、発振
休止期間ｔの経過後の最初の数パルスが含まれるスパイ
ク領域では、最初比較的高いパルスエネルギーが得ら
れ、その後は徐々にパルスエネルギーが低下するとい
う、謂ゆるスパイキング現象が現れる。このスパイク領
域が終了すると、パルスエネルギーは比較的高レベルの
安定な値が続くプラトー領域を経た後、定常領域に入
る。
【０００９】このようにバーストモード運転のエキシマ
レーザ装置では、前述した１パルス毎のエネルギーのバ
ラツキが露光量制御の精度を低下させるとともに、スパ
イキング現象がさらにバラツキを著しく大きくし、露光
量制御の精度を大きく低下させるという問題がある。
【００１０】そこで、本出願人は、励起強度（充電電
圧、放電電圧）が大きなるにつれて発振されるパルスの
エネルギーが大きくなるという性質を利用して、バース
トモードにおける連続パルス発振の最初のパルスの放電
電圧（充電電圧）を小さくし、以後のパルスの放電電圧
を徐々に大きくしていくという具合に、放電電圧を各パ
ルスごとに変化させてスパイキング現象による初期のエ
ネルギー上昇を防止する、謂ゆるスパイキング発生防止
制御に関する発明を種々特許出願している（特願平４−
１９１０５６号、特開平７−１０６６７８号公報（特願
平５−２４９４８３号）など）。
【００１１】すなわち、上記の従来技術によれば、発振
休止時間ｔ、パワーロック電圧（レーザガスの劣化に応
じて決定される電源電圧）などの各種パラメータを考慮
して連続パルス発振の各パルスのエネルギーを所望の目
標値Ｐrにする放電電圧データを、連続パルス発振の各
パルス毎に予めテーブルに記憶するとともに、今回の連
続パルス発振時のパルスエネルギーＰi(i=1,2,…)を検
出し、この検出値Ｐiとパルスエネルギー目標値Ｐdとを
比較し、この比較結果に基づいて前記予記憶された各パ
ルス毎の放電電圧データを補正更新するようにしてい
る。この補正電圧データは次のバースト周期の際の放電
電圧データとして用いられる。
【００１２】上記放電電圧の補正制御においては、前記
テーブルに記憶した放電電圧データＶiによってレーザ
発振したときのパルスエネルギーＰiを検出して目標エ
ネルギーＰrとの差ΔＰ（＝Ｐi−Ｐr）を計算し、該差
ΔＰに応じて補正放電電圧値ΔＶ（＝Ｇ・ΔＰ Ｇ：ゲ
イン定数）を計算し、この補正放電電圧値ΔＶによって
前記テーブルに記憶した放電電圧データＶiを補正し
て、補正後の放電電圧データＶi´（＝Ｖi＋ΔＶ）を得
るようにしている。
【００１３】しかしながら、上記従来の補正制御によれ
ば、図１２に示す１バースト周期内の全ての領域（スパ
イク領域、プラトー領域および定常領域）で、上記ゲイ
ン定数Ｇを同一値に固定するようにしているので、各パ
ルスエネルギーのばらつきの抑制効果が十分ではなかっ
た。
【００１４】すなわち、図１３はエキシマレーザの放電
電圧と出力されるパルス光パワーの関係を示すものであ
るが、この特性によれば、電圧Ｖc以上で放電が発生し
てレーザ発振が起こる。また、電圧が低い間はパルス光
パワーと電圧がほぼ比例するが、電圧が高くなると飽和
して電圧上昇に伴うパルス光パワー上昇が少なくなって
きている。この図１３においては、同じパワーΔＰだけ
上昇させるために必要な電圧変化を放電電圧の大小に応
じて２種類示しており、電圧が低いときの変化ΔＶLと
電圧が高いときの変化ΔＶHとの間には、明らかに、Δ
ＶL＜ΔＶHが成り立つ。
【００１５】一方、前述したスパイキング発生防止制御
によれば、スパイキング現象に対応して、最初の数パル
ス用の放電電圧を小さくし、以後放電電圧を徐々に大き
くするようにしており、結果的に放電電圧は図１２に示
した各領域（スパイク領域、プラトー領域および定常領
域）を単位として大きく変動することになる。
【００１６】このように従来のスパイキング発生防止制
御においては、放電電圧がスパイク領域、プラトー領域
および定常領域の各領域を単位として大きく変動するに
も係わらず、上記ゲイン定数Ｇを同一値に固定するよう
にしているので、パルスエネルギーのばらつきを半導体
露光装置が要求するレベルまで充分に抑制することがで
きなかった。
【００１７】また、上記の従来技術によれば、図１２に
示すスパイク領域に加えてプラトー領域及び定常領域に
おいてもスパイクキラー制御を行っているので、スパイ
ク領域以外の領域でパルスエネルギーのばらつきの抑制
効果が十分ではない。
【００１８】これは、連続パルスの初期のパルスでは、
レーザ発振休止の影響（レーザが安定化する）が強く残
って、同じ放電電圧を印加してもその出力パワーは他の
領域に比べ大きくなるが、これ以降のプラトー領域や安
定領域ではレーザ発振休止の影響が少なくなり、その反
面直前までのパルス発振の影響（電極温度の上昇、レー
ザガスの乱れなど）をより強く受けることによると考え
られる。
【００１９】また、上記従来技術では、連続パルス発振
の全てのパルスに関して、スパイクキラー制御を実行す
るために、そのための記憶データ量が多くなり、多大な
メモリ容量を必要とするとともに、メモリからのデータ
読み出しに時間がかかる等の問題もある。
【００２０】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、連続パルス発振の全パルスのパルスエネルギ
ーを常に均一にして、光露光や光加工の精度をよりいっ
そう向上させるようにしたレーザ装置を提供することを
目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段および作用効果】この発明
では、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連
続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止時間の
間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を１バー
スト周期とするバーストモード運転を繰り返し行ない、
前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標値範囲
内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレーザ装置
において、１バースト周期内でのパルスの順番を示すパ
ルス番号及び複数の異なる発振休止時間をパラメータと
して、前記各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定
の許容値内の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め
記憶する電圧データテーブル手段と、複数のパルスが含
まれる１バースト周期を複数のブロックに分割し、前記
電源電圧データテーブル手段に記憶された電源電圧値を
補正する際に用いる制御ゲインをパルス番号が小さなパ
ルスを含むブロックほどその値が小さくなるようにブロ
ック単位に異なる値を設定するとともに、発振休止時間
をその時間の大小に対応して複数のブロックに分割し、
前記制御ゲインを時間が大きな発振休止時間を含むブロ
ックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異な
る値を設定する制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時
間を１バースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段
と、１バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブ
ル手段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパル
ス番号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した
電源電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御
手段と、連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応
付けて順次モニタするモニタ手段と、前記モニタ手段で
モニタされた各パルスの出力値と前記目標値との差を各
パルス毎に求め、この差が許容限界を超えたパルスに関
しては、該パルスのパルス番号および前記計測された発
振休止時間に対応する前記電圧データテーブル手段の記
憶電源電圧値を、当該パルス番号および前記計測された
発振休止時間に対応するブロックに設定された前記制御
ゲイン設定手段の制御ゲインと前記差とを用いてそれぞ
れ補正更新するテーブル補正手段とを具えるようにして
いる。
【００２２】係る発明によれば、電源電圧データテーブ
ルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、こ
の補正の際に用いる制御ゲインをパルス番号及び発振休
止時間に対応してグループ分けするとともに、これらの
グループ単位に異なる値を設定した。そして、これらグ
ループ分けした制御ゲインは、パルス番号に対応して分
割したブロックに関してはパルス番号が小さなパルスを
含むブロックほどその値が小さくなるようにブロック単
位に異なる値を設定し、発振休止時間に対応して分割し
たブロックに関しては時間が大きな発振休止時間を含む
ブロックほどその値が小さくなるようにブロック単位に
異なる値を設定する。
【００２３】したがって本発明によれば、リニアな関係
ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬似
的にリニアな関係となって電源電圧制御が実行されるこ
とになり、発振休止時間が各種変化した場合においても
全てのパルスにわたってその出力を高精度に均一化する
ことが可能になり、光露光や光加工の精度をよりいっそ
う向上させることができる。
【００２４】またこの発明によれば、レーザ光を所定回
数連続してパルス発振させる連続発振動作と、このパル
ス発振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作
を交互に実行する運転を１バースト周期とするバースト
モード運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力
エネルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの
電源電圧を制御するレーザ装置において、１バースト周
期内でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異な
る発振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振
の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電
源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテー
ブル手段と、複数のパルスが含まれる１バースト周期を
複数のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル
手段に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御
ゲインをパルス番号が小さなパルスを含むブロックほど
その値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設
定する制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時間を１バ
ースト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、１バ
ースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段か
ら前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が
対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧
値にしたがってレーザ発振を行わせる発振制御手段と、
連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順
次モニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタさ
れた各パルスの出力値と前記目標値との差を各パルス毎
に求め、この差が許容限界を超えたパルスに関しては、
該パルスのパルス番号および前記計測された発振休止時
間に対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電
圧値を、当該パルス番号に対応するブロックに設定され
た前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインと前記差とを用
いてそれぞれ補正更新するテーブル補正手段とを具える
ようにしたことを特徴とする。
【００２５】係る発明によれば、電源電圧データテーブ
ルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、こ
の補正の際に用いる制御ゲインをパルス番号に対応して
グループ分けするとともに、これらのグループ単位に異
なる値を設定設定した。そして、これらグループ分けし
た制御ゲインは、パルス番号が小さなパルスを含むブロ
ックほどその値が小さくなるようにブロック単位に異な
る値を設定する。
【００２６】したがってこの発明によれば、リニアな関
係ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬
似的にほぼリニアな関係となって電源電圧制御が実行さ
れることになり、全てのパルスにわたってその出力を高
精度に均一化することが可能になり、光露光や光加工の
精度をよりいっそう向上させることができる。
【００２７】またこの発明では、レーザ光を所定回数連
続してパルス発振させる連続発振動作と、このパルス発
振を所定の発振休止時間の間だけ休止する停止動作を交
互に実行する運転を１バースト周期とするバーストモー
ド運転を繰り返し行ない、前記パルス発振の各出力エネ
ルギーが所定の目標値範囲内に入るようにレーザの電源
電圧を制御するレーザ装置において、１バースト周期内
でのパルスの順番を示すパルス番号及び複数の異なる発
振休止時間をパラメータとして、前記各パルス発振の出
力を前記目標値近傍の所定の許容値内の値とする電源電
圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電圧データテーブル
手段と、発振休止時間をその時間の大小に対応して複数
のブロックに分割し、前記電源電圧データテーブル手段
に記憶された電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲイ
ンを時間が大きな発振休止時間を含むブロックほどその
値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定す
る制御ゲイン設定手段と、前記発振休止時間を１バース
ト周期毎に計測する発振休止時間計測手段と、１バース
ト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手段から前
記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番号が対応
する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源電圧値に
したがってパルス発振を行わせる発振制御手段と、連続
発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順次モ
ニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされた
各パルスの出力値と前記目標値との差を各パルス毎に求
め、この差が許容限界を超えたパルスに関しては、該パ
ルスのパルス番号および前記計測された発振休止時間に
対応する前記電圧データテーブル手段の記憶電源電圧値
を、前記計測された発振休止時間に対応するブロックに
設定された前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインと前記
差とを用いてそれぞれ補正更新するテーブル補正手段と
を具えるようにしている。
【００２８】係る発明によれば、電源電圧データテーブ
ルに記憶された電源電圧データを補正するに当たり、こ
の補正の際に用いる制御ゲインを発振休止時間に対応し
てグループ分けするとともに、これらのグループ単位に
異なる値を設定した。そして、これらグループ分けした
制御ゲインは大きな発振休止時間を含むブロックほどそ
の値が小さくなるようにブロック単位に異なる値を設定
する。
【００２９】したがって本発明によれば、リニアな関係
ではなかった電源電圧とパルス光パワーとの関係が擬似
的にほぼリニアな関係となって電源電圧制御が実行され
ることになり、発振休止時間が各種変化した場合におい
ても各パルスの出力を高精度に均一化することが可能に
なり、光露光や光加工の精度をよりいっそう向上させる
ことができる。
【００３０】
【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。
【００３１】図２は、この発明にかかるレーザ装置を半
導体の回路パターンの縮小投影露光処理を行うステッパ
の光源として適用した場合の構成を示している。すなわ
ち、１がレーザ装置として狭帯域化エキシマレーザであ
り、２０が縮小投影露光装置としてのステッパである。
【００３２】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内に充
填されたＫｒ、Ｆ2，Ｎe等からなる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発振を行う。発光
した光は狭帯域化ユニット３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、フロントミラ
ー４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。なお、レーザ光Ｌは、先の図１０に示したよ
うに、所定の周期で所定回数連続してパルス発振させる
連続発振運転と、連続発振運転後に前記連続パルス発振
を所定時間停止させる停止運転（発振休止時間）とを交
互に繰り返すバーストモード運転により断続的に出力さ
れる。
【００３３】レーザ電源回路５は、レーザコントローラ
６から加えられた電圧データに応じて前記放電電極間に
電位差Ｖを与えて放電を行う。なお、レーザ電源回路５
においては、図示しない充電回路により電荷を一旦充電
した後、たとえばＧＴＯやサイラトロン等のスイッチ素
子の動作により放電を行う。
【００３４】フロントミラー４、レーザチャンバ２およ
び狭帯域化ユニット３で構成される共振器から発振され
たレーザ光Ｌは、ビームスプリッタ７によってその一部
がサンプリングされ、レンズ７ａを介して光モニタモジ
ュール８に入射される。またその残りのレーザ光Ｌはス
リット９を介して露光装置２０へ出射される。このスリ
ット９は、出力されるレーザ光を遮断するシャッタとし
ても機能する。
【００３５】光モニタモジュール８では、パルス発振が
行われる度に、出力レーザ光Ｌの１パルス当たりのエネ
ルギーＰi(i=1,2,3,…)を検出する。この検出パルスエ
ネルギー値Ｐiはレーザコントローラ６に送られ、第ｊ
番目のパルス群のｉ番目のパルスのエネルギーＰj,i と
してテーブルに記憶される。なお、光モニタモジュール
８では、レーザ光Ｌのスペクトル線幅、波長等を検出
し、これらのデータもレーザコントローラ６に入力す
る。
【００３６】レーザコントローラ６には露光装置２０か
ら以下の信号が入力されており、 ・バースト信号ＢＳ（図３参照） ・レーザ発振同期信号（外部トリガ）ＴＲ（図３参照） ・目標パルスエネルギー値Ｐr レーザ発振同期信号ＴＲは、レーザ装置１での連続パル
ス発振の際の各パルスのトリガ信号として機能する。バ
ースト信号ＢＳは、その立上がりでレーザ装置１での連
続発振運転を開始させ（バーストオン）、その立下がり
でレーザ装置１での連続発振運転を停止させる（バース
トオフ）よう機能させるものであり、そのバーストオン
時点から所定時間ｔ1後に１発目のレーザ発振同期信号
ＴＲが発生され、かつ最後のレーザ発振同期信号ＴＲが
発生されてから所定時間ｔ2後にバーストオフされるよ
うに設定されている。
【００３７】レーザコントローラ６では、これら入力信
号に基づいて、連続パルス発振の際、最初の１０個程度
のパルスが含まれるスパイク領域では予め設定された放
電電圧データテーブルを用いたテーブル制御を実行し、
それ以降の領域では放電電圧データテーブルは用いない
で当該バースト周期内で既に発生したパルスの放電電圧
を参照して放電電圧を制御する毎パルス制御（フィード
バック制御）を実行する。その詳細は、後述する。ま
た、レーザコントローラ６では、発振休止時間ｔを１バ
ースト周期毎に計測する。この計測された発振休止時間
は前記テーブル制御に用いられる。
【００３８】露光装置２０には、スリット１０を介して
入射されたレーザ光Ｌの一部をサンプリングするビーム
スプリッタ１１が設けられ、そのサンプリング光はレン
ズ１１ａを介して光モニタモジュール１２へ入射され
る。光モニタモジュール１２では、入射されたレーザ光
Ｌの１パルス当たりのエネルギーＰi´を検出し、この
検出エネルギー値Ｐi´を露光装置コントローラ１３に
入力する。なお、ビームスプリッタ１１を通過したレー
ザ光は、縮小投影露光処理に用いられる。
【００３９】露光装置コントローラ１３では、縮小投影
露光処理およびウエハが載置されたステージの移動制
御、ウェハの交換制御の他に、レーザ発振同期信号Ｔ
Ｒ、バースト信号ＢＳおよび目標パルスエネルギー値Ｐ
rをレーザ装置１へ送信するなどの動作を実行する。
【００４０】まず、図１を用いて本実施例で行われる放
電電圧制御について説明する。
【００４１】図１は、放電電圧を一定にしたときの１バ
ースト周期内での各レーザパルスの出力変化を示すもの
で、前述したように、第１発目のパルスはその直前の発
振休止時間によってレーザが安定するのでその出力が最
も大きく、また第２発目以降のパルスは直前のレーザ発
振の影響を大きく受けた状態で発振を繰り返すので各パ
ルスの出力は徐々に低下する。そして、この場合第１２
発目のパルス以降においては、レーザが定常状態になる
ので、ほぼ同一の光エネルギーを出力する。
【００４２】このような出力レーザパルスの特性は、全
てのバースト周期に亘ってほぼ共通に現れる。したがっ
てこの実施例では、１バースト周期をパルス番号に基づ
いて４つの制御領域Ａ〜Ｄに分け、各制御領域Ａ〜Ｄ毎
にそれぞれ各別の放電電圧制御を行うようにしている。
【００４３】制御領域Ａはパルス番号が１である最初の
第１発目のパルスのみを制御対象にし、制御領域Ｂはパ
ルス番号が２である第２発目のパルスのみを制御対象に
し、制御領域Ｃはパルス番号が３〜１２である第３〜１
２発目の１０個のパルスを制御対象にし、制御領域Ｄは
第１１発目以降のパルスを制御対象にしている。
【００４４】また、制御領域Ａ〜Ｃでは、予め求めてお
いた放電電圧データテーブル（レーザコントローラ６に
内蔵）に記憶した放電電圧データに基づいて放電電圧制
御を行うようにするが、制御領域Ｄにおいては、放電電
圧データテーブルを用いない制御を実行する。すなわ
ち、制御領域Ｄにおいては、当該パルスの直前のパルス
発振の励起強度（放電電圧）とそのパルスエネルギー値
との関係から当該パルスのパルスエネルギー値を目標値
Ｐrに一致させる為に必要な励起強度（充電電圧）を求
め、該求めた励起強度によるパルス発振を行わせる制御
を実行する。この制御を毎パルス制御（フィードバック
制御）と呼称する。
【００４５】また、制御領域Ａ〜Ｃで行われる放電電圧
データテーブルを用いた放電電圧制御においては、制御
領域Ａ〜Ｃ単位にゲイン定数Ｇの値を異ならせる。すな
わち、テーブル制御においては、放電電圧データテーブ
ルに記憶した放電電圧データＶi（i=1,2,…n）によって
レーザ発振したときのパルスエネルギーＰiを検出して
目標エネルギーＰrとの差ΔＰi（＝Ｐi−Ｐr）を計算
し、該差ΔＰiに応じて補正放電電圧値ΔＶi（＝Ｇ・Δ
Ｐ Ｇ：ゲイン定数）を計算し、この補正放電電圧値Δ
Ｖiによって前記テーブルに記憶した放電電圧データＶi
を補正して、補正後の放電電圧データＶi´（＝Ｖi＋Δ
Ｖ）を得るようにしているが、制御領域Ａ〜Ｃ単位に上
記のゲイン定数Ｇの値を異ならせるようにしている。
【００４６】すなわち、制御領域Ａのゲイン定数をＧa
とし、制御領域Ｂのゲイン定数をＧbとし、制御領域Ｃ
のゲイン定数をＧcとすると、Ｇa＜Ｇb＜Ｇcの大小関係
が成立するようにする。
【００４７】したがって、制御領域Ａにおいては、ΔＶ
i＝Ｇa・ΔＰiによって補正放電電圧値ΔＶiを求め、制
御領域Ｂにおいては、ΔＶi＝Ｇb・ΔＰiによって補正
放電電圧値ΔＶiを求め、制御領域Ｃにおいては、ΔＶi
＝Ｇc・ΔＰiによって補正放電電圧値ΔＶiを求めるよ
うにしている。
【００４８】このように、放電電圧データテーブルの補
正制御の際に用いられる制御ゲインＧは、パルス番号に
対応して分割された制御領域Ａ〜Ｃを単位として異なる
値が設定されるようになっているが、これら制御ゲイン
Ｇにおいては、発振停止時間ｔに基づき分割された制御
領域α〜制御領域γ単位にもそれぞれ別の値が設定され
るようになっている。
【００４９】図４は、放電電圧データテーブルに設定記
憶された放電電圧データおよび該テーブルに設定された
各放電電圧データを補正する際に使用する制御ゲインの
設定態様を示すもので、横軸にはパルス番号(1≦i≦12)
を、縦軸には発振休止時間(ｔ1,ｔ2,ｔ3,ｔ4,…)をとっ
ている。
【００５０】すなわち、放電電圧データテーブルには、
パルス番号ｉおよび発振休止時間ｔをパラメータとして
各別の放電電圧データＶi(ｔk)（この場合1≦i≦12、1
≦k）が予め記憶されている。例えば、Ｖ1(ｔ20)はパル
ス番号が１で発振休止時間がｔ20に対応する放電電圧デ
ータであり、Ｖ6(ｔ50)はパルス番号が６で発振休止時
間がｔ50に対応する放電電圧データである。
【００５１】一方、制御ゲインＧx（＝Ｇa,Ｇb,Ｇc,Ｇa
´…）は、パルス番号に対応して分割された制御領域Ａ
〜Ｃ（横軸方向）および発振休止時間に対応して分割さ
れた制御領域α〜制御領域γ（縦軸方向）毎に各別の値
が設定されている。
【００５２】例えば、この場合、制御領域Ａおよび制御
領域αに属する放電電圧データＶ1(ｔ1)〜Ｖ1(ｔ20)用
の補正用制御ゲインとしてＧaが設定されており、また
制御領域Ａおよび制御領域βに属する放電電圧データＶ
1(ｔ21)〜Ｖ1(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧa´
が設定されており、制御領域Ａおよび制御領域γに属す
る放電電圧データＶ1(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインと
してＧa″が設定されている。
【００５３】同様に、制御領域Ｂおよび制御領域αに属
する放電電圧データＶ2(ｔ1)〜Ｖ2(ｔ20)用の補正用制
御ゲインとしてＧbが設定されており、制御領域Ｂおよ
び制御領域βに属する放電電圧データＶ2(ｔ21)〜Ｖ2
(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧb´が設定されて
おり、制御領域Ｂおよび制御領域γに属する放電電圧デ
ータＶ2(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインとしてＧb″が設
定されており、さらに、制御領域Ｃおよび制御領域αに
属する放電電圧データＶ3(ｔ1)〜Ｖ12(ｔ20)用の補正用
制御ゲインとしてＧcが設定されており、制御領域Ｃお
よび制御領域βに属する放電電圧データＶ3(ｔ21)〜Ｖ1
2(ｔ50)用の補正用制御ゲインとしてＧc´が設定されて
おり、制御領域Ｃおよび制御領域γに属する放電電圧デ
ータＶ3(ｔ51)〜用の補正用制御ゲインとしてＧc″が設
定されている。
【００５４】これら各制御ゲインの大小関係は次のよう
に設定されている。
【００５５】Ｇa＜Ｇb＜Ｇc， Ｇa´＜Ｇb´＜Ｇc´ Ｇa″＜Ｇb″＜Ｇc″ Ｇa＞Ｇa´＞Ｇa″ Ｇb＞Ｇb´＞Ｇb″ Ｇc＞Ｇc´＞Ｇc″， 制御ゲインをこのような大小関係にしたのは、先の図１
３に示した関係を考慮してのことである。
【００５６】次に、図４に示す放電電圧データテーブル
を予め作成するための手法について説明する。
【００５７】かかる放電電圧データテーブルを作成する
際には、セルフリカバーモードを用いる。また、このセ
ルフリカバーモードによって作成された放電電圧データ
テーブルが適正なものか否かをチェックする際にはセル
フロックモードを用いる。
【００５８】［セルフリカバーモード］セルフリカバー
モードの際には、エキシマレーザ１と縮小投影露光装置
２０との間のシャッタ（図２のスリット９）を閉じてレ
ーザ光が縮小投影露光装置２０に入射されない状態にし
た後、例えば図５(a)に示すような３つの代表的な休止
時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3（Ｔ1＜Ｔ2＜Ｔ3）を含む試験運転パ
ターンを用いてエキシマレーザ１を実際に発振動作させ
る。この３つの代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3は、当
該露光装置２０を運転させると最も多く発生する３つの
発振休止時間であり、露光装置２０や露光することが多
いウェハパターンに応じて適当なる時間を設定するよう
にする。なお、先の図４において、ｔ1＝Ｔ1，ｔ21＝Ｔ
2，ｔ51＝Ｔ3とする。
【００５９】また、セルフリカバーモード運転の際に、
１バースト周期内に含まれるパルス数は勿論通常運転の
際のパルス数ｎと一致させる。或いは、制御領域Ｄまで
含むパルス数であればｎより少なくてもよい。
【００６０】そして、この運転の際の放電電圧を図６
(a)に示すように、３つの休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3別に先
頭パルスから順にＶ1(T1)、Ｖ2(T1)、…Ｖn(T1)、Ｖ1(T
2)、Ｖ2(T2)、…Ｖn(T2)、Ｖ1(T3)、Ｖ2(T3)、…Ｖn(T
3)とし、また運転の結果検出された各パルスの光パワー
を、３つの休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3別にそれぞれ、Ｐ1(T
1)，Ｐ2(T1)，…Ｐn(T1)、Ｐ1(T2)，Ｐ2(T2)，…Ｐn(T
2)、Ｐ1(T3)，Ｐ2(T3)，…Ｐn(T3)とする。なお、セル
フリカバーモード及びセルフロックモードの際には、図
６(b)に示すように、露光装置２０から送られてくるレ
ーザ発振同期信号ＴＲ（図３参照）と同じタイミングの
信号ＴＲ´をレーザコントローラ６で擬似的に発生させ
て、この擬似信号ＴＲ´に同期して連続パルス発振を実
行する。
【００６１】そして、セルフリカバーモードにおいて
は、１バースト周期内のパルスのなかで放電電圧データ
を作成すべきＱ個のパルス（図４では、制御領域Ａ〜Ｃ
に属する１２個のパルス）に関して、それぞれ、下記
（１）式を満たすまで放電電圧を調整しながらレーザ発
振を繰り返す。
【００６２】 ｜Ｐi(T1)−Ｐr｜＜ΔＥ1、 且つ｜Ｐi(T2)−Ｐr｜＜ΔＥ2、且つ｜Ｐi(T3)−Ｐr｜＜ΔＥ3 但し 1≦i≦ｋ、 ΔＥ1，ΔＥ2，ΔＥ3は閾値 Ｐr：目標値 …（１） なお、先の図１３の特性を考慮すれば、ΔＥ1＞ΔＥ2＞
ΔＥ3と設定するほうが望ましいが、ΔＥ1＝ΔＥ2＝Δ
Ｅ3としてもよい。
【００６３】すなわち、上記（１）式によれば、第１発
目のパルスに関しては、 ｜Ｐ1(T1)−Ｐr｜＜ΔＥ1、且つ｜Ｐ1(T2)−Ｐr｜＜Δ
Ｅ2、且つ｜Ｐ1(T3)−Ｐr｜＜ΔＥ3 を満足するまで放電電圧Ｖ1(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ1(T3)を
調整しながらレーザ発振を繰り返す。このようにして、
上式を満足するＶ1(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ1(T3)が得られる
と、これらの３つの放電電圧データに基づいて第１発目
のパルス用の放電電圧データテーブルを作成する。
【００６４】すなわち、図７に示すように、代表的な３
つの発振休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に対応する放電電圧Ｖ1
(T1)、Ｖ1(T2)、Ｖ1(T3)が得られると、これら３点を直
線で結び、ｔ≦Ｔ1のときはＶ＝Ｖ1(T1)を代用し、ｔ≧
Ｔ3のときはＶ＝Ｖ1(T3)を代用することにより、発振休
止時間ｔと放電電圧Ｖとの関係を設定するようにしてい
る。例えば、図４に示したテーブルにおいては、ｔ1＝
Ｔ1，ｔ21＝Ｔ2，ｔ51＝Ｔ3であり、セルフリカバーモ
ードを実行することにより、まず３つの発振休止時間ｔ
1（=Ｔ1)、ｔ21（=Ｔ2）、ｔ51（=Ｔ3）に対応する放電
電圧Ｖ1(t1)、Ｖ1(t21)、Ｖ1(t51)が得られ、これら３
つのデータを直線補間することで、これら３点の間（Ｔ
1＜ｔ＜Ｔ2，Ｔ2＜ｔ＜Ｔ3）に位置する各点の放電電圧
データを得るようにしている。
【００６５】また、第２発目のパルスに関しては、前記
同様、 ｜Ｐ2(T1)−Ｐr｜＜ΔＥ1、且つ｜Ｐ2(T2)−Ｐr｜＜Δ
Ｅ2、且つ｜Ｐ2(T3)−Ｐr｜＜ΔＥ3 を満足するまで放電電圧Ｖ2(T1)、Ｖ2(T2)、Ｖ2(T3)を
調整しながらレーザ発振を繰り返し、上式を満足するＶ
2(T1)、Ｖ2(T2)、Ｖ2(T3)が得られると、これら３つの
放電電圧データに基づいて、前記同様にして、第２発目
のパルス用の放電電圧データテーブルを作成する。
【００６６】以下同様にして、最初のＱ個のパルスに関
して、同様の調整発振を繰り返し実行して、これらｋ個
のパルスに関しての放電電圧データをそれぞれ得るよう
にする。
【００６７】［セルフロックモード］このセルフロック
モードは、露光作業の合間等に利用され、このセルフロ
ックモードが選択された際には、前記のセルフリカバー
モードと同様、エキシマレーザ１と縮小投影露光装置２
０との間のシャッタ９が閉じられてレーザ光が縮小投影
露光装置２０に入射されない状態となる。
【００６８】このセルフロックモードにおいては、図５
(b)に示すように、前記代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3
を含む連続パルス発振がそれぞれ１周期ずつ行われ、検
出されたパルス光がそれぞれ前記式（１）を満足するか
否かがチェックされる。そしてこのチェックの結果、前
記式（１）を満足している場合は、縮小投影露光装置２
０に露光可能信号が送られると共に、エキシマレーザ１
と縮小投影露光装置２０との間のシャッタが開にされ
る。また、前記式（１）が満足していない場合は、露光
不可能信号が縮小投影露光装置２０に送られ、この後前
記セルフリカバーモードによる放電電圧データの調整発
振を行う。
【００６９】次に、図４に示した放電電圧データテーブ
ルを補正する際の動作について説明する。
【００７０】この補正動作は、実際の発振休止時間ｔが
前記３つの代表的な発振休止時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に一致
した際と、不一致のときとで異なる。
【００７１】まず、当該バースト周期の発振休止時間ｔ
がＴ1，Ｔ2，Ｔ3に不一致のときの動作について説明す
る。
【００７２】前述したように、バースト周期の最初のＱ
個のパルスに関しては、当該バースト周期の発振休止時
間ｔに対応する放電電圧データをテーブルから読み出
し、該読み出した放電電圧データに対応する放電電圧を
もってレーザ発振を行わせる。この結果、各パルスの実
際の出力としてＰi(1≦i≦Q)が得られたとする。次に、
各パルス毎に、目標エネルギーＰrと各パルスの検出値
Ｐiとの差ΔＰi（＝Ｐi−Ｐr）を計算し、この差を所定
の閾値ΔＥと比較する。
【００７３】この比較の結果、｜ΔＰi｜＞ΔＥである
パルスが発生した場合、当該発振休止時間ｔに対応する
Ｑ個の放電電圧データのうち｜ΔＰi｜＞ΔＥであるパ
ルス番号をもつ放電電圧データのみを、対応する制御ゲ
インＧxを用いて補正更新（Ｖi´＝Ｖi＋ΔＰi・Ｇx）
する。
【００７４】例えば、図４において、今回の発振休止時
間がｔ20であるとし、その発振の結果、パルス番号が２
および４のパルスに｜ΔＰi｜＞ΔＥの関係が発生した
とすると、テーブルに記憶された電源電圧データＶ2(ｔ
20)とＶ4(ｔ20)のみが下式にしたがって補正更新され
る。
【００７５】 Ｖ2(ｔ20)´＝Ｖ2(ｔ20)＋Ｇb・（Ｐ2−Ｐr） Ｖ4(ｔ20)´＝Ｖ4(ｔ20)＋Ｇc・（Ｐ4−Ｐr） すなわち、計測された発振休止時間ｔがＴ1，Ｔ2，Ｔ3
に不一致のときは、｜ΔＰi｜＞ΔＥが発生したパルス
についての放電電圧データのうち、当該発振休止時間ｔ
に対応する放電電圧データのみが補正更新される。この
結果、放電電圧データは、図７に示した直線補間関係を
崩す特異点（図７の点３０参照）を持つようになる。
【００７６】次に、計測された発振休止時間ｔがＴ1，
Ｔ2，Ｔ3のうちの何れかに一致のときの動作について説
明する。
【００７７】このような場合、｜ΔＰi｜＞ΔＥが発生
したパルス番号のパルスに関しては、当該発振停止時間
（この場合はＴ1，Ｔ2，Ｔ3のうちの何れか）に対応す
る放電電圧データのみを補正更新するのではなく、当該
パルス番号に対応する全ての（全発振停止時間の）放電
電圧データを補正更新するようにする。そして、この補
正の際には、各制御領域α〜γ毎に設定された３つの異
なる制御ゲイン（Ｇx，Ｇx´，Ｇx″）を用いるように
する。
【００７８】例えば、発振休止時間ｔがＴ2（＝ｔ21）
に一致した場合の発振において、パルス番号が５のパル
スに｜ΔＰi｜＞ΔＥの関係が発生したとする。
【００７９】この場合は、パルス番号が５に対応する全
ての放電電圧データＶ5(t1)〜Ｖ5(t53)〜を下式にした
がって補正更新する。
【００８０】ｔ1〜ｔ20の放電電圧データ Ｖ5(t1 )´＝Ｖ5(ｔ1)＋Ｇc・（Ｐ5−Ｐr） ： ： Ｖ5(t20)´＝Ｖ5(ｔ20)＋Ｇc・（Ｐ5−Ｐr） ｔ21〜ｔ50の放電電圧データ Ｖ5(t21)´＝Ｖ5(ｔ21)＋Ｇc´・（Ｐ5−Ｐr） ： ： Ｖ5(t50)´＝Ｖ5(ｔ50)＋Ｇc´・（Ｐ5−Ｐr） ｔ51〜の放電電圧データ Ｖ5(t51)´＝Ｖ5(ｔ51)＋Ｇc″・（Ｐ5−Ｐr） ： ： 図７の一点鎖線はこの補正の様子をグラフ上で示したも
ので、各制御領域α〜制御領域γ毎に異なる制御ゲイン
による補正が行われることにより、補正後の発振休止時
間と放電電圧との関係は不連続なものとなる。すなわ
ち、休止時間がＴ2のときの放電電圧データは２つとな
り、また休止時間がＴ3のときの放電電圧データも２つ
となる。したがって、このような場合は、経験則などに
よって何れを選択するかの規則を作り、該規則にしたが
って何れかの放電電圧データを選択するようにすればよ
い。
【００８１】以上が最初の１０パルス程度を制御対象と
する放電電圧データテーブル制御の詳細である。
【００８２】次に、図１に示した制御領域Ｄに含まれる
パルスに対して実行される毎パルス制御に関して説明す
る。
【００８３】この毎パルス制御においては、まず今回の
バースト周期内の既に出力されたパルスのパルスエネル
ギー値Ｐiとそのときの放電電圧Ｖiを用いて当該パルス
の放電電圧Ｖを決定する。
【００８４】参照するパルス番号に関しては、(1)当該
パルスの直前のパルスのパルスエネルギー値Ｐiと、そ
のときの充電電圧Ｖi、(2)当該パルスのＮ（例えばＮ＝
２、Ｎ＝３など）個前のパルスのパルスエネルギー値Ｐ
iと、そのときの充電電圧Ｖi、(3)当該パルスのパルス
番号より若いパルス番号を持つｎ個のパルスのパルスエ
ネルギーＰi〜Ｐi+nの平均値と、それらに対応する充電
電圧Ｖi〜Ｖi+nの平均値等がある。
【００８５】つぎに、上記読み出したパルスエネルギー
値Ｐiと充電電圧Ｖiを用いてパルスエネルギーを目標値
Ｐrとするための充電電圧値Ｖを演算する。
【００８６】すなわち、前記読み出したデータ（Ｐi，
Ｖi）のパルスエネルギー値Ｐiを目標エネルギー値Ｐr
と比較し、Ｐi＝Ｐrである場合は、充電電圧値Ｖ＝Ｖi
とし、Ｐr＞Ｐiである場合は、Ｖ＝Ｖi＋Ｇd・ΔＶc
（ΔＶc：所定の設定値）とし、Ｐr＜Ｐiである場合
は、Ｖ＝Ｖi−Ｇd・ΔＶcとする。
【００８７】なお、プラトー領域の電圧はプラトー領域
のパルスの電圧に基づいて計算するようにしたほうがよ
い。
【００８８】以上が、最初の制御領域Ｄのパルスに対し
て行われる毎パルス制御の詳細である。
【００８９】次に、図８のフローチャートにしたがって
１バースト周期内で行われる放電電圧制御について順を
追って説明する。
【００９０】当該バースト周期が開始される時点で、当
該バースト周期の発振休止時間ｔが計測される。次に、
当該バースト周期が開始されると、当該パルスが１パル
ス目であるか否かが判定され、１パルス目である場合
は、制御領域Ａ用のテーブル制御を実行する（ステップ
１００，１１０）。すなわち、電源電圧データテーブル
から、前記計測した発振休止時間ｔに対応しかつパルス
番号１に対応する電源電圧データＶ1が読み出され、該
読み出した電源電圧値Ｖ1になるように印加電圧が制御
される。この印加電圧Ｖ1によって実際に発振されたパ
ルスの出力Ｐ1が光モニタモジュール８でモニタされ
る。レーザコントローラ６は、このモニタ値Ｐ1を目標
値Ｐrと比較し（ΔＰ1＝Ｐ1−Ｐr）、｜ΔＰ1｜＞ΔＥ
である場合は、パルス番号１に対応するテーブルデータ
を制御ゲインＧaをもって補正する。なお、計測した発
振休止時間ｔが前記Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致し
ている場合は、パルス番号１に対応するテーブルデータ
を全て補正更新し、一致していない場合はパルス番号１
に対応するテーブルデータの中で当該発振休止時間に対
応するテーブルデータのみを補正する。
【００９１】次に、設定されたカウントパルス値Ｂ（こ
の場合は１）が−１された後、制御領域Ｂ用のテーブル
制御が実行される（ステップ１２０，１３０）。すなわ
ち、電源電圧データテーブルから、前記計測した発振休
止時間ｔに対応しかつパルス番号２に対応する電源電圧
データＶ2が読み出され、該読み出した電源電圧値Ｖ2に
なるように印加電圧が制御される。この印加電圧Ｖ2に
よって実際に発振されたパルスの出力Ｐ2が光モニタモ
ジュール８でモニタされる。レーザコントローラ６は、
このモニタ値Ｐ2を目標値Ｐrと比較し（ΔＰ2＝Ｐ2−Ｐ
r）、｜ΔＰ2｜＞ΔＥである場合は、パルス番号２に対
応するテーブルデータを制御ゲインＧbをもって補正す
る。なお、前記同様、計測した発振休止時間ｔが前記Ｔ
1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致している場合は、パルス
番号２に対応するテーブルデータを全て補正更新し、一
致していない場合はパルス番号２に対応するテーブルデ
ータの中で当該発振休止時間に対応するテーブルデータ
のみを補正する。
【００９２】次に、カウントパルス値Ｂが０に一致して
いるか否かが判定され、一致していない場合は制御領域
Ｂ用のテーブル制御がＢ＝０となるまで繰り返し行われ
る（ステップ１４０）。この場合には、Ｂ＝１に設定し
ているので、手順は次のステップ１５０に移行する。
【００９３】次に、設定されたカウントパルス値Ｃ（こ
の場合は１０）が−１された後、制御領域Ｃ用のテーブ
ル制御が実行される（ステップ１５０，１６０）。すな
わち、電源電圧データテーブルから、前記計測した発振
休止時間ｔに対応しかつパルス番号３に対応する電源電
圧データＶ3が読み出され、該読み出した電源電圧値Ｖ3
になるように印加電圧が制御される。この印加電圧Ｖ3
によって実際に発振されたパルスの出力Ｐ3が光モニタ
モジュール８でモニタされる。レーザコントローラ６
は、このモニタ値Ｐ3を目標値Ｐrと比較し（ΔＰ3＝Ｐ3
−Ｐr）、｜ΔＰ3｜＞ΔＥである場合は、パルス番号３
に対応するテーブルデータを制御ゲインＧcをもって補
正する。なお、前記同様、計測した発振休止時間ｔが前
記Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3のいずれかに一致している場合は、パ
ルス番号３に対応するテーブルデータを全て補正更新
し、一致していない場合はパルス番号３に対応するテー
ブルデータの中で当該発振休止時間に対応するテーブル
データのみを補正する。
【００９４】次に、カウントパルス値Ｃが０に一致して
いるか否かが判定され、一致していない場合は制御領域
Ｃ用のテーブル制御がＣ＝０となるまで繰り返し行われ
る（ステップ１７０）。この場合には、Ｃ＝１０に設定
しているので、結果的に制御領域Ｃのテーブル制御がパ
ルス番号が３〜１２である１０個のパルスについて実行
される事になる。
【００９５】以上のようにして、電源電圧データテーブ
ルを用いたテーブル制御が終了すると、これ以降は前述
した毎パルス制御が実行されることになる（ステップ１
８０）。この毎パルス制御においては、今回のバースト
周期内の既に出力されたパルスのパルスエネルギー値Ｐ
iとそのときの放電電圧Ｖiを用いて当該パルスの放電電
圧Ｖが決定される。
【００９６】なお、上記実施例では、テーブル補正用の
制御ゲインＧをパルス番号及び発振休止時間に対応して
制御領域（ブロック）単位に変化させるようにしたが、
パルス番号のみに対応して制御ゲインＧを変化させるよ
うにしてもよく、さらには発振休止時間のみに対応して
制御ゲインＧを変化させるようにしてもよい。
【００９７】また、上記実施例では、制御ゲインＧを制
御領域（ブロック）単位に変化させるようにしたが、パ
ルス番号単位に変化させるようにしてもよく、さらには
発振休止時間の基本単位毎に（図４のｔ1,ｔ2,ｔ3,ｔ4
毎に）変化させるようにしてもよい。
【００９８】また、上記実施例で設定した各制御領域Ａ
〜Ｄに含まれるパルス数は任意であり、また１バースト
周期内で分割する制御領域の個数も任意である。
【００９９】また、上記実施例では、制御領域Ｄにおい
て毎パルス制御を行うようにしたが、制御領域Ｄにおい
ても他の制御領域Ａ〜Ｃと同様に放電電圧データテーブ
ルを用いた放電電圧制御を行うようにしてもよい。この
場合、制御領域Ｄのゲイン定数をＧdとし、Ｇa＜Ｇb＜
Ｇc＜Ｇdが成立するようにＧd値を設定するようにすれ
ばよい。
【０１００】また上記実施例では、テーブルを補正する
際、計測された休止時間ｔが代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ
2、Ｔ3に一致したときに当該パルス番号に対応する全て
のテーブルデータを補正するようにしたが、計測された
休止時間ｔが代表的な休止時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に不一致
のときにも全てのテーブルデータを補正するようにして
もよい。さらに、計測された休止時間ｔが代表的な休止
時間Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3に一致したときに、該代表的な休止
時間に対応するテーブルデータのみを補正更新するよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例について１バースト周期内の
分割された制御領域を示す図。
【図２】この発明の実施例構成を示すブロック図。
【図３】バースト信号、レーザ発振同期信号のタイムチ
ャート。
【図４】電源電圧データテーブル及び制御ゲインの割り
付け態様を示す図。
【図５】セルフリカバーモード及びセルフロックモード
のタイムチャート。
【図６】セルフリカバーモードの詳細タイムチャート。
【図７】電源電圧データテーブルに記憶される電源電圧
データの作成手法を示す図。
【図８】１バースト周期内の放電電圧制御動作を示すフ
ローチャート。
【図９】ウェハ上のＩＣチップを示す平面図。
【図１０】充電電圧を一定にした場合のバースト運転に
おけるパルスエネルギー波形を示す図。
【図１１】発振休止時間とレーザ出力の関係を示す図。
【図１２】１バースト周期におけるパルスエネルギー波
形示す拡大図。
【図１３】放電電圧とパルス光パワーの関係を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ装置 ３…狭帯域化ユニット ６…レーザコントローラ ２０…露光装置 １…エキシマレーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂西 昇一 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 高橋 知和 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザ光を所定回数連続してパルス発振さ
    せる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止
    時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を
    １バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行
    ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標
    値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレー
    ザ装置において、 １バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及
    び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記
    各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内
    の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電
    圧データテーブル手段と、 複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロッ
    クに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶さ
    れた電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパル
    ス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さ
    くなるようにブロック単位に異なる値を設定するととも
    に、発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブ
    ロックに分割し、前記制御ゲインを時間が大きな発振休
    止時間を含むブロックほどその値が小さくなるようにブ
    ロック単位に異なる値を設定する制御ゲイン設定手段
    と、 前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休
    止時間計測手段と、 １バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手
    段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番
    号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源
    電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段
    と、 連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順
    次モニタするモニタ手段と、 前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記
    目標値との差を各パルス毎に求め、この差が許容限界を
    超えたパルスに関しては、該パルスのパルス番号および
    前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データ
    テーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号およ
    び前記計測された発振休止時間に対応するブロックに設
    定された前記制御ゲイン設定手段の制御ゲインと前記差
    とを用いてそれぞれ補正更新するテーブル補正手段と、 を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
  2. 【請求項２】前記テーブル補正手段は、当該制御ゲイン
    に前記差を掛けた値に、前記電圧データテーブル手段の
    記憶電源電圧値を加算した値を前記補正演算結果とし、
    この補正演算結果をもって前記電圧データテーブル手段
    の記憶電源電圧値を更新する請求項１記載のガスレーザ
    装置。
  3. 【請求項３】前記電源電圧データテーブルは、代表的な
    複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値を
    パルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初期
    値をパルス番号毎に直線補間することにより作成される
    ことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置。
  4. 【請求項４】前記電源電圧データテーブルは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大き
    な発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的
    な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応する
    電源電圧データで代用することを特徴とする請求項３記
    載のガスレーザ装置。
  5. 【請求項５】前記電源電圧データテーブルは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小さ
    な発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表的
    な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応する
    電源電圧データで代用することを特徴とする請求項３記
    載のガスレーザ装置。
  6. 【請求項６】前記テーブル補正手段は、前記発振休止時
    間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数の
    代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、前
    記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記目
    標値との差が許容限界を超えたパルスに関しては、該パ
    ルスのパルス番号に対応する前記電圧データテーブル手
    段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて当該パル
    ス番号に対応する複数の異なる制御ゲインをもってそれ
    ぞれ各別に補正更新することを特徴とする請求項３記載
    のガスレーザ装置。
  7. 【請求項７】前記電源電圧データテーブル手段には、１
    バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関してのみ
    の電源電圧値が記憶されており、 前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブ
    ル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記
    最初の所定個数のパルスに関してのみ実行されることを
    特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置。
  8. 【請求項８】前記最初の所定個数のパルス以降に発生さ
    せるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た今
    回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つの
    パルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づい
    て今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この電
    源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項７記載のガ
    スレーザ装置。
  9. 【請求項９】レーザ光を所定回数連続してパルス発振さ
    せる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休止
    時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転を
    １バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し行
    ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目標
    値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレー
    ザ装置において、 １バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及
    び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記
    各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内
    の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電
    圧データテーブル手段と、 複数のパルスが含まれる１バースト周期を複数のブロッ
    クに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶さ
    れた電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインをパル
    ス番号が小さなパルスを含むブロックほどその値が小さ
    くなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲ
    イン設定手段と、 前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休
    止時間計測手段と、 １バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手
    段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番
    号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源
    電圧値にしたがってレーザ発振を行わせる発振制御手段
    と、 連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順
    次モニタするモニタ手段と、 前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記
    目標値との差を各パルス毎に求め、この差が許容限界を
    超えたパルスに関しては、該パルスのパルス番号および
    前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データ
    テーブル手段の記憶電源電圧値を、当該パルス番号に対
    応するブロックに設定された前記制御ゲイン設定手段の
    制御ゲインと前記差とを用いてそれぞれ補正更新するテ
    ーブル補正手段と、 を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
  10. 【請求項１０】前記テーブル補正手段は、当該制御ゲイ
    ンに前記差を掛けた値に、前記電圧データテーブル手段
    の記憶電源電圧値を加算した値を前記補正演算結果と
    し、この補正演算結果をもって前記電圧データテーブル
    手段の記憶電源電圧値を更新する請求項９記載のガスレ
    ーザ装置。
  11. 【請求項１１】前記電源電圧データテーブルは、代表的
    な複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値
    をパルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初
    期値をパルス番号毎に直線補間することにより作成され
    ることを特徴とする請求項９記載のガスレーザ装置。
  12. 【請求項１２】前記電源電圧データテーブルは、前記代
    表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大
    きな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応す
    る電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１
    １記載のガスレーザ装置。
  13. 【請求項１３】前記電源電圧データテーブルは、前記代
    表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小
    さな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応す
    る電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１
    １記載のガスレーザ装置。
  14. 【請求項１４】前記テーブル補正手段は、前記発振休止
    時間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数
    の代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、
    前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記
    目標値との差が許容限界を超えたパルスに関しては、該
    パルスのパルス番号に対応する前記電圧データテーブル
    手段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて当該パ
    ルス番号に対応する制御ゲインをもってそれぞれ補正更
    新することを特徴とする請求項１１記載のガスレーザ装
    置。
  15. 【請求項１５】前記電源電圧データテーブル手段には、
    １バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関しての
    みの電源電圧値が記憶されており、 前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブ
    ル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記
    最初の所定個数のパルスに関してのみ実行されることを
    特徴とする請求項９記載のガスレーザ装置。
  16. 【請求項１６】前記最初の所定個数のパルス以降に発生
    させるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た
    今回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つ
    のパルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づ
    いて今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この
    電源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項１５記載
    のガスレーザ装置。
  17. 【請求項１７】レーザ光を所定回数連続してパルス発振
    させる連続発振動作と、このパルス発振を所定の発振休
    止時間の間だけ休止する停止動作を交互に実行する運転
    を１バースト周期とするバーストモード運転を繰り返し
    行ない、前記パルス発振の各出力エネルギーが所定の目
    標値範囲内に入るようにレーザの電源電圧を制御するレ
    ーザ装置において、 １バースト周期内でのパルスの順番を示すパルス番号及
    び複数の異なる発振休止時間をパラメータとして、前記
    各パルス発振の出力を前記目標値近傍の所定の許容値内
    の値とする電源電圧の初期値をそれぞれ予め記憶する電
    圧データテーブル手段と、 発振休止時間をその時間の大小に対応して複数のブロッ
    クに分割し、前記電源電圧データテーブル手段に記憶さ
    れた電源電圧値を補正する際に用いる制御ゲインを時間
    が大きな発振休止時間を含むブロックほどその値が小さ
    くなるようにブロック単位に異なる値を設定する制御ゲ
    イン設定手段と、 前記発振休止時間を１バースト周期毎に計測する発振休
    止時間計測手段と、 １バースト周期の度に、前記電源電圧データテーブル手
    段から前記計測した発振休止時間に対応しかつパルス番
    号が対応する電源電圧値を読み出し、該読み出した電源
    電圧値にしたがってパルス発振を行わせる発振制御手段
    と、 連続発振の各パルスの出力をパルス番号に対応付けて順
    次モニタするモニタ手段と、 前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記
    目標値との差を各パルス毎に求め、この差が許容限界を
    超えたパルスに関しては、該パルスのパルス番号および
    前記計測された発振休止時間に対応する前記電圧データ
    テーブル手段の記憶電源電圧値を、前記計測された発振
    休止時間に対応するブロックに設定された前記制御ゲイ
    ン設定手段の制御ゲインと前記差とを用いてそれぞれ補
    正更新するテーブル補正手段と、 を具えるようにしたことを特徴とするガスレーザ装置。
  18. 【請求項１８】前記テーブル補正手段は、当該制御ゲイ
    ンに前記差を掛けた値に、前記電圧データテーブル手段
    の記憶電源電圧値を加算した値を前記補正演算結果と
    し、この補正演算結果をもって前記電圧データテーブル
    手段の記憶電源電圧値を更新する請求項１７記載のガス
    レーザ装置。
  19. 【請求項１９】前記電源電圧データテーブルは、代表的
    な複数の発振休止時間に対応する前記電源電圧の初期値
    をパルス番号別に予め求め、これら複数の電源電圧の初
    期値をパルス番号毎に直線補間することにより作成され
    ることを特徴とする請求項１７記載のガスレーザ装置。
  20. 【請求項２０】前記電源電圧データテーブルは、前記代
    表的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値より大
    きな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も大きな値に対応す
    る電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１
    ９記載のガスレーザ装置。
  21. 【請求項２１】前記電源電圧データテーブルは、前記代
    表的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値より小
    さな発振休止時間に関する電源電圧データは、前記代表
    的な複数の発振休止時間のうちの最も小さな値に対応す
    る電源電圧データで代用することを特徴とする請求項１
    ９記載のガスレーザ装置。
  22. 【請求項２２】前記テーブル補正手段は、前記発振休止
    時間計測手段によって計測した発振休止時間が前記複数
    の代表的な発振休止時間のいずれかに一致した場合は、
    前記モニタ手段でモニタされた各パルスの出力値と前記
    目標値との差が許容限界を超えたパルスに関しては、該
    パルスのパルス番号に対応する前記電圧データテーブル
    手段の全ての記憶電源電圧値を、前記差に応じて前記制
    御ゲイン設定手段に設定された複数の異なる制御ゲイン
    をもってそれぞれ補正更新することを特徴とする請求項
    １９記載のガスレーザ装置。
  23. 【請求項２３】前記電源電圧データテーブル手段には、
    １バースト周期内の最初の所定個数のパルスに関しての
    みの電源電圧値が記憶されており、 前記発振制御手段によるパルス発振制御及び前記テーブ
    ル補正手段による記憶電源電圧データ補正制御は、前記
    最初の所定個数のパルスに関してのみ実行されることを
    特徴とする請求項１７記載のガスレーザ装置。
  24. 【請求項２４】前記最初の所定個数のパルス以降に発生
    させるパルスに関しては、前記モニタ手段からから得た
    今回のバースト周期内で既に出力された少なくとも１つ
    のパルスのモニタ値およびそのときの電源電圧値に基づ
    いて今回のパルス発振の際の電源電圧値を演算し、この
    電源電圧値に基づいてパルス発振を行う請求項２３記載
    のガスレーザ装置。
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