JPH11289119A - パルスレーザの発光タイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】パルス発振同期信号が受信されてから実際にレ
ーザが発光されるまでの各パルスの発光遅延時間を常に
一定になるようにして、レーザの発光タイミングと半導
体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上さ
せる。 【解決手段】スイッチグ手段ＳＷがオンされてからレー
ザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の
最大値以上である所定の基準遅延時間が予め設定される
基準遅延時間設定手段２１と、前記設定された基準遅延
時間と前記制御手段５から出力される電圧指令値に対応
する当該パルス発振の前記実発光遅延時間との差を各パ
ルス発振毎に求める遅延時間演算手段２２と、前記半導
体露光装置１０から受信されるパルス発振同期信号ＴＲ
を前記遅延時間演算手段２２で演算された差時間τ分だ
け遅延して前記スイッチング手段に出力する遅延手段２
３とを備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、磁気パルス圧縮
回路を用いて所定の繰り返し周波数でパルス放電を行う
ことでレーザ媒質を励起してパルスレーザ発振を行うパ
ルスレーザにおいて、パルスレーザの発光タイミングと
半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向
上させるようにしたパルスレーザの発光タイミング制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体装置製造用の縮小投影露光装置（以下、ステッパ装置
という）の光源としてエキシマレ―ザの利用が注目され
ている。これはエキシマレ―ザの波長が短い（ＫｒＦの
波長は約２４８．４ｎｍ）ことから光露光の限界を０．
５μｍ以下に延ばせる可能性があること、同じ解像度な
ら従来用いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦
点深度が深いこと、レンズの開口数（ＮＡ）が小さくて
済み、露光領域を大きくできること、大きなパワ―が得
られること等の多くの優れた利点が期待できるからであ
る。

【０００３】図９に、エキシマレーザ１およびステッパ
装置１０の制御系の一般的な構成を示す。

【０００４】エキシマレーザ１は、放電電極等が内蔵さ
れるレーザチャンバ２、放電電極間にパルス放電の繰り
返し周波数に同期した高周波電圧を印加するパルス電源
装置３、レーザチャンバ２から出射されたレーザ光のエ
ネルギー、波長などをモニタするエネルギーモニタ４、
ステッパ装置１０側からのエネルギー指令Ｅおよびエネ
ルギーモニタ４のモニタ値等に基づいてパルス電源装置
３の電源電圧制御，レーザ発振波長制御、レーザガスの
供給制御などを実行するレーザコントローラ５などを有
している。、ステッパ装置１０は、繰り返しパルス発振
のトリガ信号となるパルス発振同期信号ＴＲ、レーザ発
振の目標エネルギー指令Ｅ等をエキシマレーザ側に送信
するステッパコントローラ１１と、ウェハを載置した移
動可能なウェハテーブル１２などを有しており、エキシ
マレーザ１から入射されたレーザ光を用いてウェハテー
ブル１２上のウェハを縮小投影露光する。

【０００５】図９のパルス電源装置３としては、 近
年、サイラトロン、ＧＴＯなどの主スイッチの耐久性の
向上のために磁気パルス圧縮回路を使用したものが用い
られることが多く、図１０に一般的な容量移行型の磁気
パルス圧縮放電装置の等価回路を示す。また、図１１に
図１０の回路各部における電圧および電流の波形例を示
す。

【０００６】この図１０の放電回路は、可飽和リアクト
ルから成る３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和現象
を利用した２段の磁気パルス圧縮回路である。

【０００７】まず、１発目のレーザ発振トリガ信号が受
信される前にステッパ装置１０側からエネルギー指令値
Ｅが入力されるので、レーザコントローラ５はこのエネ
ルギーを出すのに必要な電源電圧値Ｖ0を計算し、この
計算値に基づき高電圧電源ＨＶの電圧を調整する。そし
て、この時点でコンデンサＣ0に、磁気スイッチＡＬ0、
コイルＬ1を介して高電圧電源ＨＶからの電荷をプリチ
ャージしておく。

【０００８】その後、ステッパ装置１０側からの１発目
のパルス発振同期信号（トリガ信号）ＴＲが受信される
と、この受信時点で主スイッチＳＷがオンにされる（図
１１、時刻ｔ0）。主スイッチＳＷがオンになると、主
スイッチＳＷの電位ＶSWが０に急激に下がり、この後磁
気スイッチＡＬ0の両端電圧であるコンデンサＣ0と主ス
イッチＳＷの電圧差ＶC0−ＶSWの時間積（電圧ＶC0の時
間積分値）Ｓ0が磁気スイッチＡＬ0の設定特性で決まる
限界値に達すると、この時点ｔ1において磁気スイッチ
ＡＬ0は飽和し、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、
主スイッチＳＷ、コンデンサＣ1のループに電流パルス
ｉ0が流れる。

【０００９】そして、この電流パルスｉ0が流れ始めて
から０になる（時刻ｔ2）までの時間δ0、即ちコンデン
サＣ0からコンデンサＣ1に電荷が完全に移行されるまで
の電荷転送時間δ0は、主スイッチＳＷなどによる損失
を無視すれば、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、コ
ンデンサＣ1の各容量、インダクタンスによって決定さ
れる。

【００１０】一方、コンデンサＣ1の電圧ＶC1の時間積
Ｓ1が磁気スイッチＡＬ1の設定特性で決まる限界値に達
すると、この時点ｔ3において磁気スイッチＡＬ1は飽和
し、低インピーダンスとなる。これにより、コンデンサ
Ｃ1、コンデンサＣ2、磁気スイッチＡＬ1のループに電
流パルスｉ1が流れる。この電流パルスｉ1は、コンデン
サＣ1、Ｃ2および磁気スイッチＡＬ1の容量、インダク
タンスによって決定される所定の転送時間δ1を経由し
た後、時刻ｔ4で０になる。

【００１１】また、コンデンサＣ2の電圧ＶC2の時間積
Ｓ2が磁気スイッチＡＬ2の設定特性で決まる限界値に達
すると、この時点ｔ5において磁気スイッチＡＬ2は飽和
し、これにより、コンデンサＣ2、ピーキングコンデン
サＣP、磁気スイッチＡＬ2のループに電流パルスｉ2が
流れる。

【００１２】その後、ピーキングコンデンサＣpの電圧
ＶCpは充電の進展とともに上昇し、この電圧ＶCpが所定
の主放電開始電圧に達すると、この時点ｔ6において主
電極６間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始さ
れる。この主放電によってレーザ媒質が励起され、数ｎ
ｓｅｃ後にレーザ光が発生される。

【００１３】この後、主放電によってピーキングコンデ
ンサＣpの電圧は急速に低下し、所定時間経過後に充電
開始前の状態に戻る。

【００１４】このような放電動作が、トリガ信号ＴＲに
同期した主スイッチ５のスイッチング動作によって繰り
返し行われることにより、所定の繰り返し周波数（パル
ス発振周波数）でのパルスレーザ発振が行われる。

【００１５】図１０の磁気圧縮回路によれば、磁気スイ
ッチおよびコンデンサで構成される各段の電荷転送回路
のインダクタンスが後段にいくにつれ小さくなるように
設定されているので、電流パルスｉ0〜ｉ2のピーク値が
順次高くなりかつその通電幅も順次狭くなるようなパル
ス圧縮動作が行われ、この結果主電極６間に短時間での
強い放電が得られることになる。また、各磁気スイッチ
ＡＬ0〜ＡＬ2は各パルス毎に可飽和リアクトルのリセッ
ト回路で初期状態にリセットされるようになっているの
で、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和点（動作点）
は、電圧さえ同じであれば、各パルスに亘って一定とな
る。

【００１６】しかしながら、上記磁気圧縮回路において
は、初期充電電圧Ｖ0が変化すると、これに伴い電圧時
間積によって決定される各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の
飽和時間σ0、(δ0＋σ1)、（δ1＋σ2）が変化するこ
とになり、これに応じてトリガ信号ＴＲが入力されて主
スイッチＳＷが点呼される時点ｔ0から実際にレーザ光
が発生する時点ｔ6までの時間ｔd（以下これを発光遅延
時間という）も変化することになる。

【００１７】ここで、エキシマレーザにおいては、前述
したように、電源電圧Ｖ0は一定に制御されるのではな
く、レーザ出力を一定に制御するための制御パラメータ
の１つとなっており、レーザ運転中は常に可変制御され
ている。すなわち、ハロゲンガスの減少によるレーザ出
力の低下を考慮して電源電圧を制御するパワーロック制
御、連続パルス発振の最初の数パルスが含まれるスパイ
ク領域が他の領域に比べレーザ出力が大きくなるスパイ
キング現象を解消するために電源電圧を制御するスパイ
クキラー制御などの各種の要因を考慮して電源電圧Ｖ0
は可変制御されている。

【００１８】このように、エキシマレーザにおいては、
電源電圧Ｖ0は制御パラメータの１つであるので、これ
を一定にしておくことは不可能であり、このため、各パ
ルス発振の際の発光遅延時間ｔdはそのときの指令電圧
Ｖ0に応じて常に変化することになる。

【００１９】このため、ステッパ装置１０側から送られ
てきたパルス発振同期信号ＴＲをそのまま用いて主スイ
ッチ５のトリガ信号とする従来方式では、パルス発振同
期信号が発生されてから実際にレーザ光が発光するまで
の発光遅延時間が各パルス毎にばらつき、ステッパ装置
１０側において、レーザの発光タイミングとステッパ側
での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないとい
う問題があった。

【００２０】特に、ステッパ装置１０側での露光方式が
ステップ＆スキャン方式の場合は、ステージ（またはレ
ーザ光）を移動させながら露光を行うため、エキシマレ
ーザ側での各パルスレーザの実際の発光タイミングとス
テッパ側でのウェハ（またはレーザ光）の移動制御のタ
イミングが完全に同期していないと、すなわちパルスレ
ーザ光が発光していない期間中にステージの移動が行わ
れないと、レーザ照射中にステージの移動が行われるこ
とになり、各位置での露光量に大きなばらつきが発生す
ることになる。このため従来においては、ステッパ装置
側は、パルス発振同期信号ＴＲを出力してから実際にレ
ーザ発振が行われるまでの時間を経験や実測データ等を
用いて予測し、この予測に基づきステッパ装置内の各種
制御の同期をとるようにしていた。

【００２１】なお、ステップ＆スキャン方式では、図１
２に示すように、ウェハ上のＩＣチップ７に対しシート
ビームと呼ばれるレーザ光を照射した状態でレーザ光ま
たはウェハを所定のピッチΔＰで移動させながら露光処
理を行うが、この際、ＩＣチップ７上の全ての点の移動
積算露光量（例えば図１２ではＡ点の移動積算露光量は
Ｐ1+Ｐ2+Ｐ3+Ｐ4）が等しくなるように走査ピッチΔＰ
やシートビームの照射面積を設定することで、ＩＣチッ
プ７上の各点で均一な露光が行われるようにしている。

【００２２】このように、従来技術においては、実際の
発光タイミングをステッパ装置側で予測するようにして
いたが、実際の発光タイミングは電源電圧などによって
ばらつくため、予測した発光タイミングが実際の発光タ
イミングからずれ、レーザの発光タイミングとステッパ
側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないと
いう問題があった。

【００２３】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、パルス発振同期信号が受信されてから実際に
レーザが発光されるまでの時間を各パルスに亘って常に
一定になるようにして、レーザの発光タイミングと半導
体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上さ
せるパルスレーザの発光タイミング制御装置を提供する
ことを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段及び作用効果】請求項１に
対応する発明では、充電電源に対し直列に接続された複
数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列
に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷
転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって
電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、
この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイ
ッチング動作を行うスイッチング手段と、前記磁気パル
ス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、前
記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段とを
有し、半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周
波数を有するパルス発振同期信号をトリガとして前記ス
イッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し
周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにお
いて、前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振
が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値
以上である所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅
延時間設定手段と、前記設定された基準遅延時間と前記
制御手段から出力される電圧指令値に対応する当該パル
ス発振の前記実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に
求める遅延時間演算手段と、前記半導体露光装置から受
信されるパルス発振同期信号を前記遅延時間演算手段で
演算された差時間分だけ遅延して前記スイッチング手段
に出力する遅延手段とを備えるようにしている。

【００２５】かかる請求項１の発明によれば、スイッチ
グ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの
実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基
準遅延時間を予め設定する。この基準遅延時間として
は、例えば請求項３に示すように、電圧指令値の下限値
以下の所定の電圧値をもってレーザ発振を行わせたとき
の前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開
始されるまでの時間とする。そして、この基準遅延時間
と前記当該パルス発振の実発光遅延時間との差を各パル
ス発振毎に求め、この差だけ半導体露光装置から受信さ
れるパルス発振同期信号を遅延させてスイッチング手段
に出力することで、レーザ発振パルス同期信号が受信さ
れた時点からレーザが実際に発光するまでの時間を前記
設定された基準遅延時間に各パルスに亘って常に一致さ
せるようにしている。

【００２６】このようにこの発明では、レーザ発振パル
ス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光す
るまでの時間が各パルスに亘って常に一定になるので、
半導体装置側では、特に難しい予測制御などを行うこと
なく、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での
制御タイミングとを完全に同期させることができるよう
になる。

【００２７】請求項２に対応する発明では、請求項１の
前記遅延時間演算手段は、前記制御手段から出力される
電圧指令値と磁気パルス圧縮回路の雰囲気温度に応じて
当該パルス発振の実発光遅延時間を求め、前記設定され
た基準遅延時間と前記当該パルス発振の実発光遅延時間
との差を前記遅延手段に出力するようにしたことを特徴
とする。

【００２８】この請求項２の発明では、電源電圧の変動
のみならず磁気パルス圧縮回路の雰囲気温度も補償して
発光遅延時間が常に一定になるように制御するようにし
ているので、レーザの発光タイミングと半導体露光装置
側での制御タイミングとの同期精度を更に向上させるこ
とができる。

【００２９】請求項４に対応する発明では、前記電圧指
令値の上限値は、前記コンデンサ間の電荷転送時間と磁
気スイッチの飽和時間が一致するように設定するように
している。

【００３０】かかる請求項４の発明によれば、コンデン
サ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致す
るように電源電圧の最大値を設定し、この最大電圧値を
超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしており、こ
のため、この発明によれば、コンデンサ間の電荷転送の
途中に磁気スイッチが飽和するといった事態は発生せ
ず、電流パルスのピーク値が低下し、通電幅が増大する
ことは確実に防止することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施形態を添付図
面に従って詳細に説明する。

【００３２】図２は、この発明の実施形態に関し、エキ
シマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構成を示す
ものであり、先の図９に示した構成との違いは、レーザ
コントローラ５が、ステッパ装置１０側から受信したパ
ルス発振同期信号ＴＲを電源電圧指令Ｖ0に応じて遅延
し（詳細は後述する）、その遅延信号ＴＲＬをパルス電
源回路３に入力するようにしている点である。

【００３３】図１にパルス電源回路３およびレーザコン
トローラ５の内部構成例を示す。

【００３４】パルス電源回路３は、先の図１０に示した
ものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いており、
重複する説明は省略する。

【００３５】レーザコントローラ５の電圧指令演算部２
０は、エネルギーモニタ４から入力されたエネルギーモ
ニタ値Ｅaをフィードバック信号として、ステッパ装置
１０側から入力されたエネルギー指令値Ｅどおりのエネ
ルギーを出すのに必要な電圧指令値Ｖ0を計算し、この
計算値Ｖ0を高電圧電源ＨＶおよび遅延時間演算部２１
に出力する。

【００３６】この場合、電圧指令値Ｖ0の調整範囲は、
Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxであるとする。

【００３７】なお、この場合、コンデンサＣ0〜Ｃ2、Ｃ
p間の電荷転送時間と磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和
時間が一致するように、すなわち図１１のσ0〜σ2が０
になるように電源電圧Ｖ0の最大値Ｖmaxを設定し、この
最大電圧値Ｖmaxを超えない範囲で電源電圧制御を行う
ようにしている。このため、コンデンサ間の電荷転送の
途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負
の値をとるような事態は発生せず、これにより電流パル
スのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に
防止される。

【００３８】基準遅延時間設定部２１、遅延時間演算部
２２および遅延部２３による構成は、レーザ発振パルス
同期信号ＴＲがエキシマレーザ１側で受信された時点か
らレーザが実際に発光するまでの時間を各パルスに亘っ
て常に一致させるためのものである。

【００３９】基準遅延時間設定部２１には、主スイッチ
ＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるま
での発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の
基準遅延時間Ｔdsが予め設定される。例えば、電圧指令
値Ｖ0の調整範囲Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxにおける最低電圧Ｖ
minに等しいかあるいはそれより小さな所定の電圧値Ｖs
（≦Ｖmin）を決定し、この電圧Ｖsでレーザ発振を行わ
せた際の主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が
実際に開始されるまでの発振遅延時間を基準遅延時間Ｔ
dsとして設定する。基準遅延時間設定部２１の設定基準
時間Ｔdsは遅延時間演算部２２に入力される。

【００４０】遅延時間演算部２２は、入力された電圧指
令値Ｖ0に基づいて、当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を
行ったときの実発光遅延時間ｔdを予測演算するととも
に、前記基準遅延時間Ｔdsと実発光遅延時間ｔdとの差
を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）と
して遅延部２３に出力する。すなわち、電圧指令値演算
部２０から出力される電圧指令Ｖ0は、基準遅延時間Ｔd
sを求めるために使われた電源電圧Ｖsよりも常に大きい
値であるので（Ｖ0≧Ｖs）、遅延時間演算部２２で予測
演算される実発光遅延時間ｔdは常に基準遅延時間Ｔds
よりも小さな値となり、その差が遅延時間τとして演算
されるのである。すなわち、電源電圧Ｖ0が大きいほ
ど、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が短縮され
るので、これに伴って実発光遅延時間ｔdも短くなる。

【００４１】遅延部２３は、受信したパルス発振同期信
号ＴＲを遅延時間演算部２２から入力された遅延時間τ
だけ遅延し、この遅延した信号ＴＲＬを主スイッチＳＷ
に出力する。

【００４２】この結果、各パルス発振の際、パルス発振
同期信号ＴＲが遅延部２３で受信された時点から実際に
レーザ発光が発生するまでの時間は、実発光遅延時間ｔ
d＋遅延時間τ（＝基準遅延時間Ｔds）となり、一定値
である基準遅延時間Ｔdsに常に一致することになる。

【００４３】図３(a)は電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間
Ｔds設定用の電圧Ｖsとしてレーザ発振させた際の図１
の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すもの
で、また図３(d)は電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsより大き
な所定の電圧Ｖaでレーザ発振させた際の磁気パルス圧
縮回路の各部での電圧波形を示すものであり、これらの
時間軸は共通としている。

【００４４】これらの電圧波形の比較から明らかなよう
に、初期充電電圧（指令電圧）Ｖ0が大きくなると、電
圧時間積の部分（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2）が時間軸方向に縮ま
り、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ1の各飽和時間が短くな
る。

【００４５】したがって、図３(a)に示すように、初期
充電電圧Ｖ0が小さいＶsの場合は、パルス発振同期信号
ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザが
発光するまでに基準遅延時間Ｔdsを要しているが、図３
(b)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が大きいＶaの場合
は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加さ
れてから実際にレーザが発光するまでに時間ｔd（＜Ｔd
s）しか要してはいない。

【００４６】図１の遅延時間演算部２２では、この実発
光遅延時間ｔdを予測演算し、基準遅延時間Ｔdsからこ
の演算した実発光遅延時間ｔdを差し引き、その差（Ｔd
s−ｔd）を遅延時間τとして遅延部２３に出力する。遅
延部２３では、受信したパルス発振同期信号ＴＲをこの
遅延時間τ分だけ遅延した信号ＴＲＬを形成し、この遅
延信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力することで、図３
に示すように、パルス発振同期信号ＴＲがレーザコント
ローラ５で（遅延部２３に）受信された時点から実際に
レーザ発光が発生するまでの時間を、基準遅延時間Ｔds
に常に一致させる。

【００４７】図４は、遅延時間演算部２２の具体例を示
すもので、メモリテーブル４０に複数の異なる電源電圧
値Ｖ0に応じた遅延時間τを予め記憶している。これら
の遅延時間τは、各電源電圧Ｖ0を各種変化させて実発
光遅延時間ｔdを実測することで、各電源電圧Ｖ0に対応
する適当な値を予め演算し、これをメモリテーブル４０
に記憶する。

【００４８】したがって、実際にレーザ発振を行う際に
は、各パルス発振の毎に、読み出し部４１で、当該電源
電圧Ｖ0に対応する遅延時間τを読み出し、これを遅延
部２３に出力することで、パルス発振同期信号ＴＲを遅
延時間τだけ遅延させる。なお、読み出し部４１は、メ
モリテーブル４０にない電源電圧値Ｖ0が入力された場
合は、この電源電圧Ｖ0に近い２つの電源電圧Ｖ01、Ｖ0
2（Ｖ01＜Ｖ0＜Ｖ02）に対応する遅延時間τ1、τ2をメ
モリテーブル４０から読み出し、これら用いて直線補間
を行うことで、Ｖ0に対応する遅延時間τを求めるよう
にする。

【００４９】図５は、遅延時間演算部２２の他の具体例
を示すもので、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する遅
延時間τを実際に双曲線近似演算を行うことで求めるよ
うにしている。

【００５０】ｔd演算部５０は当該電源電圧指令に対応
する実発光遅延時間ｔdを予測演算するもので、以下の
双曲線近似式に対応するプログラムまたは回路が設定さ
れている。

【００５１】ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１） なお、上記式におけるパラメータａ，ｂは、２つの異な
る電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発振を行わせた際
の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2を計測し、これらの計
測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算してお
く。

【００５２】ｔd演算部５０は、上記（１）式に基づい
て、入力された電源電圧指令Ｖ0に対応する実発光遅延
時間ｔdを各パルス発振毎に計算し、この計算値ｔdをτ
演算部５１に出力する。τ演算部５１では、設定されて
いる基準遅延時間Ｔdsから入力された実発光遅延時間ｔ
dを減算し、この減算結果τ（＝Ｔds−ｔd）を遅延部２
３に出力する。

【００５３】図６は、上記双曲線近似式（１）のパラメ
ータａ，ｂを自動生成するための構成を示すものであ
る。

【００５４】発光タイミング検出部５２は、出射された
レーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際の
レーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号を出力す
る。ｔd計測部５３は、図７に示すように、パルス発振
同期同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基づい
て、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加さ
れた時点からレーザが実際に発光するまでの実発光遅延
時間ｔdを計測し、それらの計測値をＶ0−ｔd記憶部５
４に出力する。

【００５５】Ｖ0−ｔd記憶部５４は、ｔd計測部５３で
計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…をそのとき
の電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応
付けて記憶する。ａｂ計算部５５は、Ｖ0−ｔd記憶部５
４に記憶された複数組のｔd値およびＶ0値を用いてパラ
メータａ、ｂを複数回計算し、それらの平均値を求める
ことで最終的なパラメータ値ａ，ｂを求める。そして、
このようにして求めたパラメータ値ａ，ｂを図５に示し
たｔd演算部５０に入力することで、上記双曲線近似式
（１）のパラメータａ，ｂを定期的に更新するようにす
る。

【００５６】図８は、この発明の他の実施形態を示すも
ので、この場合は電源電圧Ｖ0の他に、磁気圧縮回路の
雰囲気温度による実発光遅延時間ｔdのばらつきを考慮
して前述した遅延時間τ´を決定し、この決定した遅延
時間τ´だけパルス発振同期信号ＴＲを遅延させるよう
にしている。

【００５７】すなわち、発光遅延時間は、磁気スイッチ
ＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間のみならず電流パルスｉ0、ｉ
1、ｉ2の通電幅δ0、δ1、δ2（図１１参照）によって
も左右されるが、通電幅（電荷転送時間）δ0、δ1、δ
2は、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気
スイッチの容量およびインダクタンスによって決定され
るので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって影
響を受ける。

【００５８】図８の基準遅延時間設定部２１に設定記憶
される基準遅延時間Ｔdsは、この場合、温度が所定の基
準温度ｕ0であってかつ前述したように電源電圧Ｖ0が最
低電圧Ｖmin以下の所定の電圧値Ｖsであるときの値が設
定されている。遅延時間演算部２１は、前述したよう
に、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて当該電圧指令
値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを
演算し、この演算値ｔdと前記基準遅延時間Ｔdsとの差
を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）と
して温度補償部６１に出力する。

【００５９】温度センサ６０は、磁気圧縮回路の雰囲気
温度ｕを検出するもので、その検出温度ｕを温度補償部
６１に出力する。

【００６０】温度補償部６１は、複数の雰囲気温度ｕ
と、これら雰囲気温度ｕに対応する遅延時間ε（この遅
延時間εは温度変化のみを考慮したもの）との対応関係
を記憶するメモリテーブルを有している。すなわち、電
源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとし
た状態で、温度ｕを各種変化させて実発光遅延時間ｔd
を実測し、これらの実測値ｔdと、電源電圧Ｖ0を前記電
圧Ｖsとした状態でかつ温度が所定の基準温度ｕ0である
ときの基準遅延時間Ｔdsとの差ε（＝Ｔds−ｔd）をそ
れぞれ求め、これらの差εを雰囲気温度ｕに対応付けて
記憶するようにしている。

【００６１】そして、温度制御部６１は、温度センサの
検出値ｕに対応する遅延時間εを前記メモリテーブルか
ら読み出し、遅延時間演算部２１から入力された電源電
圧のみを考慮した遅延時間τに対し、温度を考慮した遅
延時間εを加え、この加算結果 τ´（＝τ＋ε）を最
終的な遅延時間τ´として遅延部２３に出力する。

【００６２】遅延部２３では、パルス発振同期信号ＴＲ
を遅延時間τ´分だけ遅延して主スイッチＳＷに印加す
るようにしている。したがって、この実施形態では、電
源電圧および雰囲気温度の変化が補償されることにな
り、パルス発振同期信号ＴＲがエキシマレーザ側で受信
された時点（またはパルス発振同期信号がステッパ装置
１０で送信された時点）から実際にレーザ発光が起こる
までの時間間隔を各パルスに亘って常に一定にすること
ができる。

【００６３】なお、上記実施形態において、遅延部２３
はパルス発振同期信号ＴＲが入力された時点でタイムカ
ウントを開始し、前記遅延時間τが経過した時点でパル
ス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生
する適宜のタイマー手段で構成することができる。ま
た、この遅延部２３を、パルス発振同期信号ＴＲが入力
された時点で積分動作を開始する積分器と、この積分器
の出力と遅延時間に対応する出力τを比較し、その比較
結果が一致したときにパルス発振同期信号ＴＲを出力す
るためのトリガ信号を発生するコンパレータとから構成
するようにしてもよい。

【００６４】なお、上記実施形態においては、２段の磁
気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３
段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにし
てもよい。

【００６５】また、実施形態では、コンデンサ間の電荷
転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、
すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最
大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電
圧制御を行うようにしているが、このような電源電圧制
御を行わない装置に対しても本発明を適用することがで
きる。

【００６６】また、この発明は、ステップスキャン方式
および一括露光方式の何れの露光制御を行う半導体露光
装置に対して適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を示す回路ブロック図。

【図２】この発明を適用したエキシマレーザ及びステッ
パの制御系の構成を示すブロック図。

【図３】この発明を作用を示すための磁気圧縮回路の各
部の電圧波形、パルス発振同期信号などを示すタイムチ
ャート図。

【図４】遅延時間演算部の内部構成例を示す図。

【図５】遅延時間演算部の他の内部構成例を示す図。

【図６】図５の遅延時間演算部の変形態様を示す図。

【図７】図６の構成の作用を説明するタイムチャート
図。

【図８】この発明の他の実施形態を示す回路ブロック
図。

【図９】従来のエキシマレーザ及びステッパの制御系の
構成を示す図。

【図１０】一般的な磁気圧縮回路を示す図。

【図１１】磁気圧縮回路の各部の電圧および電流波形を
示す図。

【図１２】ステップスキャン方式の縮小投影露光を説明
する図。。

【符号の説明】

１…エキシマレーザ ２…レーザチャンバ ３…パ
ルス電源装置 ４…エネルギーモニタ ５…レーザコントローラ ６
…主放電電極 ７…ＩＣ １０…ステッパ装置 １１…ステッパ
コントローラ １２…ウェハテーブル ２０…電圧指令値演算部 ２１…基準遅延時間設定部 ２２…遅延時間演算
部 ２３…遅延部 ６０…温度センサ ６１…
温度補償部 ＡＬ0〜ＡＬ2…磁気スイッチ ＨＶ…高電圧電源
ＳＷ…主スイッチ Ｃ0〜Ｃ2a…コンデンサ Ｃp…ピーキングコンデンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充電電源に対し直列に接続された複数の磁
   気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続
   された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回
   路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パ
   ルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、 この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイ
   ッチング動作を行うスイッチング手段と、 前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放
   電電極と、 前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段
   と、 を有し、 半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を
   有するパルス発振同期信号をトリガとして前記スイッチ
   ング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数
   のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、 前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始
   されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上で
   ある所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅延時間
   設定手段と、 前記設定された基準遅延時間と前記制御手段から出力さ
   れる電圧指令値に対応する当該パルス発振の前記実発光
   遅延時間との差を各パルス発振毎に求める遅延時間演算
   手段と、 前記半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号
   を前記遅延時間演算手段で演算された差時間分だけ遅延
   して前記スイッチング手段に出力する遅延手段と、 を備えるようにしたパルスレーザの発光タイミング制御
   装置。
2. 【請求項２】前記遅延時間演算手段は、前記制御手段か
   ら出力される電圧指令値と磁気パルス圧縮回路の雰囲気
   温度に応じて当該パルス発振の実発光遅延時間を求め、
   前記設定された基準遅延時間と前記当該パルス発振の実
   発光遅延時間との差を前記遅延手段に出力するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載のパルスレーザの発光
   タイミング制御装置。
3. 【請求項３】前記制御手段から出力される電圧指令値
   は、所定の下限値と所定の上限値との間で変動制御され
   るものであり、 前記基準遅延時間設定手段に設定される基準遅延時間
   を、前記電圧指令値の下限値以下の所定の電圧値をもっ
   てレーザ発振を行わせたときの前記スイッチグ手段がオ
   ンされてからレーザ発振が開始されるまでの時間とする
   ようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のパ
   ルスレーザの発光タイミング制御装置。
4. 【請求項４】前記電圧指令値の上限値は、前記コンデン
   サ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致す
   るように設定されている請求項３記載のパルスレーザの
   発光タイミング制御装置。