JPH10154842A

JPH10154842A - エキシマレーザ装置

Info

Publication number: JPH10154842A
Application number: JP31206896A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Ishihara; 孝信石原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1998-06-09
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JP3755777B2

Abstract

(57)【要約】【課題】均一なパルス光出力を得ることができるように
する。【解決手段】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
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るよう
にしている。

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、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３−１６６
７８３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σ
c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ＰMA
X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。ＣＰＵ
１５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２
３，２４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２
９，３０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Ｉ
Ｃ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１
００、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１５
０）。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１８
０）。

【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＞ε
k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≦Ｓ
t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ＹＥ
Ｓ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Ｎ
Ｏ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、Ｐ
F2＜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５
１０）。

【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…ＣＰＵ１２…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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、を具えるエキシマレーザ装置。
【請求項２】前記ばらつき計測手段は、前記パルスレーザ発振光の出力エネルギーをパルス単位
に検出する出力エネルギー検出手段と、この出力エネルギー検出手段の検出出力に基づき各パル
ス発振光の出力ばらつきを演算するばらつき演算手段
と、を具える請求項１記載のエキシマレーザ装置。
【請求項３】前記ばらつき演算手段は、予め設定された所定個数のパルス発振光の出力エネルギ
ーの標準偏差を求め、この標準偏差を出力ばらつき値と
する請求項２記載のエキシマレーザ装置。
【請求項４】前記ばらつき演算手段は、予め設定された所定個数のパルス発振光の出力エネルギ
ーの標準偏差及び平均値を求め、標準偏差を平均値で除
した値を出力ばらつき値とする請求項３記載のエキシマ
レーザ装置。
【請求項５】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制御手段を制御して
ハロゲンガスを補給する請求項１記載のエキシマレーザ
装置。
【請求項６】前記ガス補給手段は、ハロゲンガス、希ガ
ス及びバッファガスを含むガス供給源を有し、このガス
供給源内のハロゲンガスの分圧はレーザチャンバ内のハ
ロゲンガス分圧より大きな値に設定されるとともに、前
記ガス供給源内の希ガスとバッファガスの分圧比はレー
ザチャンバ内の希ガスとバッファガスの分圧比とほぼ同
じ値に設定されている請求項１記載のエキシマレーザ装
置。
【請求項７】前記ガス補給手段は、ハロゲンガス、希ガ
ス及びバッファガスを含む第１のガス供給源と、希ガス
及びバッファガスを含む第２のガス供給源とを有し、第
１のガス供給源内のハロゲンガスの分圧はレーザチャン
バ内のハロゲンガス分圧より大きな値に設定されるとと
もに、第１及び第２のガス供給源内の希ガスとバッファ
ガスの分圧比は夫々レーザチャンバ内の希ガスとバッフ
ァガスの分圧比とほぼ同じ値に設定されている請求項１
記載のエキシマレーザ装置。
【請求項８】前記ガス補給手段は、ガス供給源からレー
ザチャンバへのガス供給路中にマスフローコントローラ
を有し、前記制御手段はこのマスフローコントローラを
制御してハロゲンガスを補給する請求項６または７記載
のエキシマレーザ装置。
【請求項９】前記ガス補給手段は、ガス供給源からレー
ザチャンバへのガス供給路中にオンオフバルブを有し、
前記制御手段はこのオンオフバルブを制御してハロゲン
ガスを補給する請求項６または７記載のエキシマレーザ
装置。
【請求項１０】前記ガス補給手段は、ガス供給源からレ
ーザチャンバへのガス供給路中にマスフローコントロー
ラおよびオンオフバルブを有し、前記制御手段は前記マ
スフローコントローラおよびオンオフバルブを制御して
ハロゲンガスを補給する請求項６または７記載のエキシ
マレーザ装置。
【請求項１１】前記ガス補給手段は、ガス供給源からレ
ーザチャンバへのガス供給路中にサブタンクを具え、こ
のサブタンクからレーザチャンバにレーザガスを供給す
る請求項６または７記載のエキシマレーザ装置。
【請求項１２】前記ガス補給手段は、ガス供給源からレ
ーザチャンバへのガス供給路中にサブタンクを具え、こ
のサブタンクからレーザチャンバにレーザガスを供給す
る請求項８または９または１０記載のエキシマレーザ装
置。