KR19980702629A - 레이저장치 - Google Patents

Abstract

연속하는 펄스 발진을 행한 때의 각 펄스의 전원 전압을 각각의 펄스를 특정하는 식별자에 대응시켜 1 사이클분을 기억하는 기억 수단과, 1개의 펄스를 발진할 때에 그 펄스와 동일한 식별자를 갖는 펄스의 전원 전압을 상기 기억 수단에서 읽어 내고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진을 행하는 출력 제어 수단을 구비함으로써, 버스트 모드로 운전을 행할 때의 스파이킹 현상의 영향을 가능한 한 제거하고, 레이저 광선에 의한 광 가공의 정확도를 더 한층 향상시킨다.

Description

레이저 장치

반도체 노광장치 등의 자외선을 이용한 미세가공 분야에 있어서는, 회로 패턴의 해상도를 일정 레벨 이상으로 유지하기 위해 엄밀한 노광량 제어를 필요로 한다. 그러나, 반도체 노광장치의 광원으로서 사용되는 엑시머 레이저는, 이른바 펄스 방전 여기(勵起) 가스 레이저이기 때문에 1 펄스마다의 펄스 에너지가 고르지 못하므로, 노광량 제어의 정확도를 향상시키기 위해서는 이러한 불균일성을 적게 할 필요가 있다.

그래서, 1회의 펄스 발진으로 출력되는 광 에너지량을 적게 하고, 복수의 연속하는 펄스를 동일한 피가공장소에 조사함으로써, 피조사 에너지 적산치의 불균일성을 줄일 수 있는 방법이 고려되고 있다.

그러나, 생산성을 고려하면, 광펄스의 수가 많은 것이 바람직하지 않다. 또한, 반도체 노광 분야에서는, 근년에 웨이퍼에 도포하는 감광제의 감도가 향상되어, 적은 광펄스의 수로 노광이 가능해지게 되었다. 이로 인해, 펄스의 수를 많게 하여 조사 광선의 총 에너지량의 불균일성을 줄이는 방법은 피하여야 할 상황이 되었다.

그런데, 반도체 노광장치는, 노광과 스테이지 이동을 교대로 반복한다. 이 때문에, 광원이 되는 엑시머 레이저의 운전 상태는, 도 23에 도시한 바와 같이, 필연적으로 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 펄스 발진 운전과 소정 시간 펄스 발진을 휴지 시키는 운전을 반복하는 버스트 모드로 된다. 다시 말해서, 버스트 모드는, 연속 펄스 발진 시기와 발진 휴지 시기를 교대로 반복하는 것이다. 즉, 반도체 웨이퍼 위에 형성된 1개의 IC 칩은, 도 23에 있어서, 1개의 연속 펄스 발진 기간을 구성하는 일단의 펄스군에 의해 가공된다. 더구나, 도 23에 있어서는, 여기 강도(勵起 强度)(충전 전압)를 일정치로 고정한 경우의 각 펄스의 에너지 강도를 표시하고 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 엑시머 레이저는 펄스의 방전 여기 가스 레이저이기 때문에, 항상 일정한 크기의 펄스 에너지로 발진을 계속하는 것은 어렵다. 그 원인으로서는, 방전되는 것에 의해 방전 공간 내에 레이저 가스의 밀도 변화가 발생하여 다음의 방전을 불균일, 불안정하게 하는 것, 이 불균일 방전 등으로 인해 방전 전극의 표면에 국소적인 온도 상승이 발생하여 다음의 방전을 열화시켜 방전을 불균일하고 불안정하게 하는 것 등이 있다.

특히, 상기한 연속 펄스 발진 기간의 초기에 있어서는 그러한 경향이 현저하며, 도 23 및 도 24에 도시한 바와 같이, 발진 휴지 기간(t)이 경과한 후의 최초의 수 펄스가 포함되는 스파이크 영역에서는, 최초의 비교적 높은 펄스 에너지를 얻을 수 있고, 그 후에는 서서히 펄스 에너지가 낮아지는, 이른바 스파이킹 현상이 나타난다. 이 스파이크 영역이 종료하면, 펄스 에너지는 비교적 높은 레벨의 안정된 값이 게속되는 평탄 영역을 지난 후에 안정 영역(정상 영역)으로 들어간다.

이와 같이 버스트 모드 운전의 엑시머 레이저 장치에서는, 전술한 1 펄스마다의 에너지의 불균일성이 노광량 제어의 정확도를 떨어뜨림과 동시에, 스파이킹 현상이 더욱 불균일성을 현저히 크게 하고, 노광량 제어의 정확도를 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다.

게다가 근년에는, 전술한 바와 같이, 웨이퍼에 도포하는 감광제의 감도가 향상되어, 적은 연속 펄스의 수로도 노광이 가능해져서, 펄스의 수가 감소되는 경향을 보이고 있다.

그러나, 펄스 수가 적어지면, 그에 따라 펄스 에너지의 불균일성이 커져 버리고, 전술한 복수 펄스 노광제어(1회의 펄스 발진으로 출력되는 광 에너지량을 적게 하여, 복수의 연속하는 펄스를 동일한 피가공장소에 조사하는 제어)만으로는 노광량 제어의 정확도를 유지하기 어렵게 된다.

그래서, 본출원인은, 여기 강도(충전 전압)가 커짐에 따라 발진되는 펄스의 에너지가 커지는 성질을 이용하여, 도 25에 도시한 바와 같이, 버스트 모드에서의 연속 발진의 최초의 펄스의 방전 전압(충전 전압)을 적게 하고, 이후에 펄스의 방전 전압(충전 전압)을 서서히 크게 하는 방식으로, 방전 전압(충전 전압)을 각 펄스마다 변화시켜 스파이킹 현상에 의한 초기 에너지 상승을 저지하는, 이른바 스파이킹 발생 방지 제어에 관한 발명을 다수 출원한 바 있다(일본국 특허출원 평 4-191056호, 일본국 특허공개 평 7-106678호(일본국 특허출원 평 5-249483호) 등).

즉, 도 26은, 상기한 도 23 또는 도 24에 도시한 바와 마찬가지로, 여기 강도(충전 전압)를 일정치로 고정한 경우의 각 펄스의 에너지 강도를 보인 것이지만, 여기 강도가 일정한 상태에서는, 최초에 비교적 높은 펄스 에너지를 얻을 수 있고, 그 후에는 서서히 펄스 에너지가 저하하는, 스파이킹 현상이 나타난다.

도 25는, 도 26에 도시한 바와 같은 스파이킹 현상이 발생하는 경우의 여기 강도 패턴을 보인 것으로, 여기 강도 패턴은 상기 스파이킹 현상 초기 펄스의 에너지 상승을 보정하여 일정한 펄스 에너지 값을 얻기 위한 여기 강도 변위를 보인 것이며, 이 경우에는 여기 강도 패턴을 펄스 에너지로 환산하여 보여주고 있다. 즉, 스파이킹 현상에서는 초기의 수 펄스에서 펄스 에너지가 높기 때문에, 도 25에 도시한 바와 같이, 연속 펄스 발진의 최초의 수 펄스에서는 여기 강도를 적게 하고, 이후에는 서서히 여기 강도를 크게 하도록 되어 있다. 이와 같이, 펄스 발진 시에는, 1개의 펄스를 발진할 때마다 이 여기 강도 패턴에 따라 전원 전압을 인가하도록 하고, 이에 의해 스파이킹 현상에 의한 초기의 펄스 에너지의 상승을 방지하여, 각 펄스의 펄스 에너지의 대부분이 같아지도록 제어한다.

그리고, 상기한 종래 기술에 의하면, 발진 휴지 기간(t)(도 23 참조), 파워록 전압(레이저 가스의 열화에 따라 결정되는 전원 전압) 등의 각종 파라미터를 고려하여 연속 펄스 발진의 각 펄스의 에너지를 소정의 목표치(일정치)로 하여 전원 전압 데이터를 연속 펄스 발진의 각 펄스에 사전 기억시킴과 동시에, 전회까지 이미 행해진 연속 펄스 발진시의 펄스 에너지를 검출하고, 이 검출치와 펄스 에너지 목표치를 비교하고, 이 비교 결과에 기초하여 상기 사전 기억된 각 펄스에 대응하는 전원 전압 데이터를 보정하도록 하고 있다. 이 보정을 스파이킹 제어라 한다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는, 이하에서 설명하는 문제점이 존재하여, 스파이킹 현상 방지 대책이 반드시 충분하다고는 할 수 없다.

이 문제점을 도 27을 참조하여 설명하기로 한다.

도 27은, 반도체 노광에 있어서의 버스트 모드 운전시의 펄스 파형을 보이고 있다. 도면에서, 1번, 2번, … j번, … N번은 펄스군을 나타낸 것으로, 각 펄스군은, 도 23, 도 24 및 도 26에 도시한 바와 같이, 소정의 수의 연속 펄스에 의해 구성되어 있다. j번과 j+1번 사이에는, 짧은 시간의 레이저 발진 휴지 기간(ΔTj)이 있고, N번의 펄스군의 뒤에는, 긴 시간의 레이저 발진 휴지 기간(ΔT)이 존재하고 있다.

이러한 펄스군의 배열은, 반도체 노광의 웨이퍼 위의 칩으로의 노광, 광학계의 이동을 교대로 반복하면서 행해지는 것에 기인하고 있다. 즉, 웨이퍼 위의 소정의 1개의 칩을 노광하는 동작이 j+1번의 펄스군에 의해 행해진다. 이 사이의 노광, 광학계의 이동에 필요한 시간이 ΔTj이다. 이러한 노광, 광학계의 이동을 반복하여, 1번에서 N번까지의 일련의 펄스군을 발진하여 종료한 시점에서 한 장의 웨이퍼로의 노광이 완전히 종료한다. 여기서, 노광이 끝난 웨이퍼를 반출하고, 후속 웨이퍼는 노광장치내에 반송하여 노광 가능한 위치로 정렬하기 위한 시간이 ΔT이다. 이 ΔT의 뒤에는, 1번 ~N번과 동일한 배열의 펄스군 1`번, 2`번, ... j'번, ... N'번이 연속적으로 배치되어 있다.

상술한 레이저 운전을 행하는 경우, 각 펄스군에 발생하는 스파이킹 현상을 억제하기 위해, N번의 종료로부터 ΔT의 경과 후에, 연속하는 1'번의 펄스군을 발진할 때에, 직전의 레이저 발진 휴지 기간(이 경우에는 ΔT)이 같은 1번의 펄스군의 여기 강도 패턴을 사용한다. 또한, 2'번~N'번의 펄스군에서는, 직전의 레이저 발진 휴지 기간이 거의 같은 N번의 펄스군의 여기 강도 패턴을 사용하고 있다(ΔT1~ΔTN-1은 거의 같은 시간). 즉, 최초의 펄스군 1'번에서는 스파이킹 현상의 영향이 현저하기 때문에, 전회의 펄스군 1번의 데이터를 이용하지만, 스파이킹 현상의 영향은 서서히 작아지기 때문에, 2'번 이후의 펄스군에 대해서는, 제어를 간단히 하기 위해 N번의 펄스군의 데이터를 이용하도록 하고 있다.

이러한 제어를 행하면, 각 펄스군에 있어서의 스파이킹 현상의 영향은 어느 정도는 억제된다. 그러나, 이하에서 설명하는 원인에 의해 펄스 에너지의 분균일성은 반드시 해소된다고는 볼 수 없고, 억제의 효과는 안정되지 않는다는 사실이 본원 발명자 등의 실험에 의해 밝혀졌다.

그 원인은, 스파이킹 현상이 과거의 펄스 발진의 이력에 영향을 받는 것에 있다. 즉, 스파이킹 현상은 버스트 모드에 있어서의 레이저 발진 휴지 시간이 커질 정도로 현저해지는 성질이 있기 때문에, 도 27의 1번~N번에 계속되는 일련의 펄스군 1'번-N'번의 전반 펄스군인 1'번, 2'번 ... 등에서는 스파이킹 현상의 억제가 불충분하게 되기 쉽고, 후반 펄스군인 N'-2번, N'-1번, N번에서는 스파이킹 현상의 억제 효과가 충분히 나타나는 현상이 일어난다. 이와 같이, 펄스군의 여기 강도 패턴은, 그 펄스군이 연속하는 펄스군 가운데 어느 곳에 위치하고 있는가에 따라 달라지기 때문에, 직전의 레이저 발진 휴지 시간이 같은 펄스군의 데이터를 적용하여도, 반드시 스파이킹 현상 억제 효과를 발휘하게 된다고는 볼 수 없다.

따라서, 일본국 특허출원 평 4-191056호 공보에 기술된 종래의 레이저 장치에서는, 직전의 여기 강도 패턴을 이용하여 펄스 발진을 억제하고 있기 때문에, 펄스 에너지의 불균일성이 해소되지 않아, 스파이킹 현상의 확실한 제어가 기대되고 있었다.

또한, 상기한 종래 기술에 의하면, 도 24에 도시한 스파이크 영역에 더하여 평탄 영역 및 안정 영역에 있어서도 스파이크 제거를 위한 제어를 행하고 있기 때문에, 스파이크 영역 이외의 영역에서 펄스 에너지의 불균일성을 억제하는 효과가 충분치 않다. 또한, 그밖에, 스파이크 영역과 평탄 영역에서만 스파이크 제거를 위한 제어를 행한 경우에도, 펄스 에너지의 억제 효과는 충분하지 않다.

이것은, 연속 펄스의 초기 펄스에서는, 레이저 발진 휴지의 영향(레이저가 안정화되는 영향)이 강하게 남아서, 같은 전원 전압을 인가하여도 그 출력 파워는 다른 영역에 비하여 커지지만, 이 외의 평탄 영역이나 안전 영역에서는 레이저 발진 휴지의 영향이 적어지고, 그 반면 직전까지의 펄스 발진의 영향(전극 온도의 상승, 레이저 가스의 변동 등)을 보다 강력히 받아들이게 된다고 생각된다.

또한, 상기 종래 기술에서는, 연속 펄스 발진의 전체 펄스에 대하여 스파이크 제거를 위한 제어를 실행하기 때문에, 그를 위한 기억 데이터량이 많아지고, 큰 메모리용량을 필요로 함은 물론, 메모리에서 데이터를 불러내는 데 시간이 걸리는 등의 문제점도 있다.

그런데, 더욱더 메모리가 대용량화되면, 반도체의 노광 장치의 노광방식은, 스테이지를 정지시켜서 노광을 행하는 스테퍼 방식에서 스테이지를 이동시키면서 노광을 행하는 스텝 및 스캔 방식으로 이행한다. 이 스텝 및 스캔 방식의 이점은, 대면적을 노광할 수 있다는 점에 있다. 예를 들면, 필드 크기 36mmφ의 렌즈를 사용한 경우, 스텝 방식에서는 그 노광 면적은 25mm각이 되는 것에 대해, 스텝 및 스캔 방식에서는 30×40mm인 대면적의 노광이 가능해진다. 압으로, 집적도가 높아짐에 따라 칩의 크기는 커지는 경향에 있고, 스텝 및 스캔 방식으로의 고정도의 노광이 기대되고 있다.

즉, 이 스텝 및 스캔 방식에서는, 가공물 위의 전체 지점에 각각 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저가 입사되도록 1개의 펄스 레이저가 입사되는 때에 가공물 위에서의 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 소정의 피치만큼 옮기면서 가공을 행하는 것이지만, 이 스텝 및 스캔 방식에서는 펄스 레이저 광선은 항상 스캔되기 때문에, 가공물 위의 각 지점에서의 노광량을 전부 같게 하기 위한 제어가 곤란한 바, 그를 위한 유효한 제어 방법이 기대되고 있다.

본 발명은, 버스트 모드로 운전되는 레이저 장치에 있어서, 스파이킹 현상의 영향을 가능한 한 제거하여, 레이저 광선에 의한 광가공의 정확도를 보다 더 향상시킬 수 있도록 한 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 스텝 및 스캔 방식에 의한 가공을 행하는 경우, 가공물 각 지점의 노광량을 균일하게 할 수 있는 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 레이저 광선을 이용하여 반도체, 고분자 재료, 또는 무기 재료 등에 대해 소정의 가공을 행하는 가공 장치에 대하여 레이저 광선을 출력하는 레이저 장치에 관한 것으로, 특히 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 동작과, 이 펄스 발진을 소정 시간 휴지 시키는 정지 동작을 교대로 반복 하는 버스트 모드 운전을 실행할 때에 항상 균일한 펄스 에너지 값을 얻기 위한 개량과 스텝 및 스캔 방식에 의한 가공을 행할 때의 이동 적산 노광량을 균일하게 하기 위한 개량에 관한 것이다.

도 1은 실시예에 있어서 반도체 노광장치의 기능적인 구성을 보인 블록도.

도 2는 전원 전압 V와 펄스 에너지 E의 관계를 보인 설명도.

도 3은 펄스 에너지 레벨의 보정을 행할 때의 출력 제어부와 제어부의 처리 순서를 보인 흐름도.

도 4는 웨이퍼 위에서의 칩의 배열을 보인 모식도.

도 5는 트리거 신호 Tr의 수신 간격을 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행할 때의 출력 제어부의 처리 순서를 보인 흐름도.

도 6은 광가공 사이클용 트리거 신호를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행할 때의 처리 순서를 보인 흐름도.

도 7은 연속하는 펄스군의 펄스 수를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행할 때의 처리 순서를 보인 흐름도.

도 8은 수 펄스만의 테이블과 연속하는 펄스군의 펄스 수를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행할 때의 처리 순서를 보인 흐름도.

도 9는 본 발명의 다른 실시예 구성을 보인 블록도.

도 10은 버스트 신호, 레이저 발진 동기 신호의 시간 선도.

도 11은 도 9의 실시예의 제어 순서를 보인 흐름도.

도 12는 도 11의 스파이크 제어 서브루틴을 보인 흐름도.

도 13은 도 12의 스파이크 제어 서브루틴 내의 데이터 읽어 들이기 서브루틴 및 충전 전압 연산 서브루틴의 도시도.

도 14는 도 12의 스파이크 제어 서브루틴 내의 데이터 읽어 들이기 서브루틴 및 충전 전압 연산 서브루틴의 다른 예의 도시도.

도 15는 도 11의 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴을 보인 흐름도.

도 16은 도 15의 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴 내의 데이터 읽어 내기 서브루틴을 보인 흐름도.

도 17은 도 15의 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴 내의 충전 전압 연산 서브루틴을 보인 흐름도.

도 18은 버스트 발진 초기에 있어서, 목표 펄스 에너지를 3개의 다른 값으로 변환시키고, 발진 정지 시간을 2개의 다른 값으로 변환시킨 경우의 펄스 에너지 및 충전 전압에 관한 실험 결과를 보인 도면.

도 19는 도 11의 실시예에 따른 충전 전압 제어의 실험 결과를 보인 도면.

도 20은 본 발명의 다른 실시예의 제어 순서를 보인 흐름도.

도 21은 도 20의 흐름도 내의 목표 펄스 에너지 보정 서브루틴을 보인 흐름도.

도 22는 스텝 및 스캔 방식에 의한 IC 칩에 대한 펄스 레이저 광선의 조사 상태를 보인 도시도.

도 23은 충전 전압을 일정하게 한 경우의 버스트 운전에 있어서 펄스 에너지 파형을 보인 도시도.

도 24는 도 23에 있어서의 펄스 에너지 파형의 1개의 연속 펄스 발진의 펄스 에너지 파형을 보인 확대도.

도 25는 여기 강도 패턴을 보인 도시도.

도 26은 스파이킹 현상의 구체예를 보인 설명도.

도 27은 버스트 모드 운전시의 펄스 파형을 보인 설명도.

본 발명에 다른 레이저 장치에서는, 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 동작과, 이 펄스 발진을 소정 시간 휴지시키는 정지 동작을 교대로 소정 회수 반복하는 운전을 1 사이클로 하는 버스트 모드 운전을 행하고, 상기 펄스 발진의 출력 에너지가 소정의 크기로 되도록 전원 전압을 제어하는 레이저 장치에 있어서, 연속하는 펄스 발진을 행한 때의 각 펄스의 전원 전압을 각각의 펄스를 특정하는 식별자에 대응시켜 1 사이클분을 기억하는 기억 수단과, 1개의 펄스를 발진할 때에 그 펄스와 동일한 식별자를 갖는 펄스의 전원 전압을 상기 기억 수단에서 읽어 내고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진을 행하는 출력 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 연속하는 펄스 발진중 1개의 펄스를 발진할 때마다 그 펄스와 동일한 식별자를 갖는 펄스의 전원 전압이 기억 수단으로부터 읽어 내어지고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진이 행해진다. 이에 의하면, 1 사이클의 버스트 모드 운전에 의해 1개의 피가공물에의 전체 펄스 발진이 완료한 경우, 읽어 내어진 전원 전압은, 전회의 피가공물 위의 동일한 위치에 펄스 발진된 때의 데이터이고, 그 데이터는 연속하는 일련의 펄스 발진의 영향을 받은 여기 강도 패턴을 갖고 있는 것이 된다. 즉, 펄스 발진 시에는, 전회와 거의 같은 특성의 여기 강도 패턴을 갖는 전원 전압이 적용되는 것이 되기 때문에, 펄스 에너지의 불균일을 보다 미세하게 수정할 수 있다.

따라서, 버스트 모드 운전시의 스파이킹 현상의 영향을 가급적 제거할 수 있기 때문에, 레이저 광선에 의한 광가공의 정확도를 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 동작과, 이 펄스 발진을 소정 시간 휴지시키는 정지 동작을 교대로 실행하는 운전을 1버스트 사이클로 하는 버스트 모드 운전을 반복하여 행하고, 상기 펄스 발진의 각 출력 에너지가 소정의 크기로 되도록 레이저의 여기 강도를 제어하는 레이저 장치에 있어서,

상기 연속 발진 동작을 행한 때의 최초의 소정 개수의 각 펄스에 대해, 각 펄스 발진시의 전원 전압을, 발진 정지 시간, 1 버스트 사이클 내에서의 펄스의 순번, 출력된 펄스 에너지의 관측치에 대응시켜 기억함과 동시에, 상기 최초의 소정 개수의 펄스 이후에 발생된 각 펄스에 대해서는, 각 펄스 발진시의 여기 강도를 출력된 펄스 에너지의 관측치에 대응시켜 기억하는 기억 수단과, 상기 연속 펄스 발진을 행할 때, 상기 최초의 소정 개수의 각 펄스에 대해서는, 상기 기억 수단에 기억된 과거의 펄스 발진의 데이터 중에서, 발진 정지 시간 및 1 버스트 사이클 내의 순번이 같고 또한 이번의 펄스 발진의 목표 펄스 에너지와 거의 같은 출력 펄스 에너지의 관측치와 그 때의 펄스 여기 강도를 적어도 1조 읽어 내고, 이 읽어 낸 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도를 연산하고, 그 연산한 여기 강도치에 기초하여 펄스 발진을 행하는 제 1 전원 전압 제어 수단과, 상기 연속 펄스 발진을 행할 때, 상기 최초의 소정 개수의 펄스 이후에 발생되는 각 펄스에 대해서는, 상기 기억 수단에서 이번의 버스트 주기 내에서 이미 출력된 펄스의 펄스 에너지 관측치 및 그 때의 여기 강도치를 읽어 내고, 이들 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도치를 연산하고, 이 여기 강도에 기초하여 펄스 발진을 행하는 제 2전원 전압 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 최초의 소정 개수의 펄스가 포함되는 스파이크 영역에서는, 기억된 과거의 펄스 발진의 데이터 중에서, 발진 정지 시간 및 1 버스트 사이클 내에서의 펄스의 순번이 같고 또한 이번의 펄스 발진의 목표 펄스 에너지와 거의 같은 출력 펄스 에너지의 관측치와 그 때의 펄스 여기 강도를 적어도 1조 읽어 내고, 이 읽어 낸 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도를 연산하고, 그 연산된 여기 강도치에 기초하여 펄스를 발진하고, 일종의 스파이크 제거를 위한 제어를 실행하고, 상기 스파이크 영역 이루의 영역에서는 이번의 버스트 주기 내에서 이미 출력된 펄스의 펄스 에너지 관측치 및 그 때의 여기 강도치를 읽어 내고, 이들 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도치를 연산하고, 이 여기 강도에 기초하여 펄스 발진을 행하는 전원 전압 제어를 행하도록 하고 있다.

즉, 스파이크 영역에서는, 레이저 발진 휴지의 영향이 강하게 남아 있기 때문에, 스파이크 제거를 위한 제어를 실행하고, 그 이후의 영역에서는 직전까지의 펄스의 영향을 강하게 받기 때문에, 직전의 펄스 발진 상황(인가 전원 전압에 대응하는 출력 파워)에 따른 전원 전압 제어(버스트 내 펄스 에너지 제어)를 실행한다.

또한 본 발명에 있어서는, 가공물 위의 모든 지점에 각각 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저가 입사되도록, 1개의 펄스 레이저가 입사될 때마다 가공물 위에서의 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 소정의 피치만큼 옮기면서 가공을 행하는 가공장치에 대해 펄스 레이저 광선을 상기 가공물의 가공에 필요한 소정 개수 Nt(NONt)만을 연속적으로 출력하는 레이저 장치에 있어서, 상기 각 펄스 레이저 광선이 발진될 때마다, 출력된 펄스 레이저 광선의 에너지 Pk(k=1, 2, ..., Nt)를 검출하는 펄스 에너지 검출수단과, 설정된 각 펄스 레이저의 목표치를 Pd로 하고, 상기 연속적으로 출력되는 펄스 레이저 광선의 순번을 i로 한 경우, 상기 각 펄스 레이저 광선이 발진될 때마다, 이하의 식

i=1인 경우,

Pt=Pd

i≤NO인 경우,

iNO인 경우,

에 따라 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때의 목표 에너지 Pt를 연산하고, 그 연산된 목표 에너지 Pt를 상기 설정된 목표치 Pd로 변환하여 출력하는 목표 펄스 에너지 보정 수단을 구비하도록 하고 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 스텝 및 스캔 방식에 있어서, 가공물 각 지점, 각 시점에 있어서의 노광량의 이상치로부터, 직전까지의 펄스 레이저 광선에 의한 실제의 노광량을 감산하고, 이 감산 결과를 이번 레이저 펄스 발진시의 펄스 에너지의 목표치로 하도록 하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 고정한 상태에서 가공물 위에 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저를 조사함으로써 소정의 가공을 행하는 가공장치에 대해 펄스 레이저 광선을 연속적으로 출력하는 레이저 장치에 있어서,

상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때마다, 출력된 펄스 레이저 광선의 에너지 Pk(k=1, 2, ..., NO)를 검출하는 펄스 에너지 검출 수단과,

설정된 각 펄스 레이저의 목표치를 Pd로 하고, 상기 연속적으로 출력된 펄스 레이저 광선을 순번을 i로 한 경우, 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때마다, 이하의 식

i=1인 경우

Pt=Pd

i1인 경우

에 따라 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때의 목표 에너지 Pt를 연산하고, 그 연산된 목표 에너지 Pt를 상기 설정된 목표치 Pd로 변환하여 출력하는 목표 펄스 에너지 보정 수단을 구비하도록 한 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 스텝 방식에 있어서 각 시점에서의 노광량의 이상치로부터, 직전까지의 펄스 레이저 광선에 의한 실제의 노광량을 감산하고, 이 감산 결과를 이번 레이저 펄스 발진시의 펄스 에너지의 목표치로 한다.

이하, 본 발명에 따른 레이저 장치를 , 엑시머 레이저 광선을 이용한 반도체 노광장치에 적용한 경우의 실시예에 기초하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 반도체 노광장치(30)의 기능적인 구성을 보인 블록도이다. 이에 도시한 바와 같이, 반도체 노광장치(30)는, 크게 나누면, 엑시머 레이저 광선 L(이하, 레이저 광선 L)을 출력하는 레이저 장치(1)와, 이 레이저 장치(1)를 광원으로 하여 레이저 광선 L에 의해 축소 투영 노광을 행하는 노광장치 본체(20)로 구성되어 있다.

레이저 장치(1)의 레이저 발진기(22)는, 레이저 체임버, 광공명기 등으로 이루어지며, 레이저 체임버 내에는 Kr과 F2 또는 Ar과 F2, Xe와 C12 등의 레이저 가스가 채워져 있다. 그리고, 레이저 체임버의 상하에 배치된 도시되지 않은 전극 사이에서 방전이 이루어지고, 레이저 가스를 여기시켜 레이저를 발진시킨다. 발진된 레이저 광전은 상기한 광공명기 내에서 공진되고, 레이저 광선 L으로서 출력된다. 또한, 방전은 소정의 펄스 폭을 가지고 소정의 간격으로 행해지고, 레이저 광선 L이 단속적으로 출력된다.

이렇게 레이저 발진기(22)에서 발진된 레이저 광선 L은 빔 분할기(23)에 의해 일부가 샘플링되고, 렌즈(24)를 통해 출력 모니터(25)에 입사된다. 이 출력 모니터(25)에서는, 레이저 광선 L의 1 펄스당 에너지(이하, 펄스 에너지) Pi(i=1, 2, 3, ...)가 검출된다. 출력 모니터(25)에 의해 검출된 펄스 에너지 Pi는 출력 제어부(26)에 의해 이송되고, 후술하는 바와 같이 펄스군 j번의 i번째의 펄스 에너지 Pj, i로서 테이블에 기억된다.

출력 제어부(26)는, 노광장치 본체(20) 내의 노광장치 제어부(29)와 신호선으로 접속되어 있고, 노광장치 제어부(29)에서 송출된 트리거 신호 Tr를 수신한 때에는, 후술하는 테이블에 기억되어 있는 전원 전압을 읽어 내고, 이에 기초하는 전압 데이터를 레이저 전원(28)에 제공한다. 레이저 전원(28)은, 제공된 전압 데이터에 따라 전원 전압 Vi(i=1, 2, 3, ...)을 제어한다.

또한, 출력 제어부(26)는 도시되지 않은 타이머 수단을 내장하고 있고, 이 타이머 수단에 의해 송출되어 온 트리거 신호 Tr의 수신 시각 사이의 사간을 순서 대로 측정한다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 이 수신 간격 시간에 의해 레이저 발진 휴지 시간이 어느 시간에 상당하는지를 판단하여 펄스 발진을 제어한다.

제어부(27)는 레이저 장치(1)의 동작에 필요한 연산 처리를 행하는 부분이다. 이 제어부(27)에도 펄스 발진이 행해질 때마다 출력 모니터(25)로부터의 검출 결과 Pi가 보내어지고, 실제로 발진된 펄스의 펄스 에너지 Prj, i로서 기억된다.

즉, 제어부(17)은 펄스 발진이 행해질 때마다 출력 제어부(16)의 테이블에 기억되어 있는 Pj, i와, 상기 Prj, i를 비교 연산하여, 그 차이가 소정의 오차 범위를 초과하는 경우에는, 출력 제어부(26)에 기억되어 있는 전원 전압치의 변경을 지시하게 된다.

다음에, 상술한 출력 제어부(26)의 구성을 더욱 상세히 설명하고, 더불어 제어부(27)의 동작에 대해서도 설명하기로 한다.

출력 제어부(26)는, 웨이퍼 1장분의 전체 칩을 노광하였을 때의 특성 테이터로서 펄스군의 j, i번의 전원 전압 Vj, i와 그 때의 펄스 에너지 Pj, i의 값을 각 펄스의 식별자가 되는 파라미터 j, i(j=1~N, i=1~n)에 대응시켜 기억하고 있다.

여기서, 상기한 특성 데이터에 대해서 설명하기로 한다. 또한, 여기서는 앞서 설명한 도 27에 도시한 바와 같은 버스트 모드 운전을 행하는 경우를 전제로 한다. 그리고, 연속하는 펄스군을 차례로 1번, 2번, ..., j번, ..., N번으로 하고, 펄스군 j번 중 각 펄스를 차례로 j, 1번, j, 2번, ..., j, 3번, ..., j, n번으로 한다.

스파이킹 현상을 억제하기 위한 펄스군의 최초의 수 펄스의 전원 전압 Vj, i와 펄스 에너지 Pj, i의 관계는, 전술한 바와 같이 파라미터 i가 같아도, 파라미터 j의 값에 의해 다르다. 그래서, 1장의 웨이퍼 위에 배치된 전체 칩을 노광하였을 경우의 Vj, i와, Pj, i를, 파라미터 j, i에 대응시켜 기억하도록 하고 있다. 이들 데이터 테이블 위에서 자유로이 변경되어 보존되어 있고, 출력 제어부(26)에서는 후술하는 바와 같이 제어부(27)로부터의 지시에 따라 적절한 데이터의 보정을 행하고 있다.

한편, 도 27에 도시한 바와 같이, 버스트 모드 운전을 행하는 때에는, 긴 레이저 발진 휴지 시간 ΔT 이후에, 재차 연속하는 펄스군에 의한 발진과 발진이 짧은 유지 시간을 교대로 규직적으로 반복하기 때문에, 발진하고자 하는 펄스의 파라미터 j 및 i로부터의 테이블에 기억되어 있는 Vj, i를 읽어 내고, 이 값을 전압 데이터로 하여 레이저 전원(28)에 공급한다. 이렇게 하면, 전회에 노광된 웨이퍼 위의 칩이고, 이번에 노공하고자 하는 웨이퍼 위의 칩과 동일한 위치에 있는 칩을 노광한 때의 여기 강도 패턴을 갖는 전원 전압이 읽어 내어지고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진이 행해지는 것이 되기 때문에, 종래와 같이, 직전의 레이저 발진 휴지 시간이 같은 펄스군의 데이터를 이용하는 경우에 비하여, 펄스 에너지의 불균일성을 미세하게 수정할 수 있다.

또한, 레이저 광선의 특성을 사전에 파악하기 위해, 본 실시예의 장치에 있어서는, 최초의 도 27에 도시한 바와 같은 타이밍에서 시험적으로 버스트 모드 운전을 행하고, 이 때 얻어진 전원 전압 Vj, i와, 펄스 에너지 Pj, i의 값을 특성 데이터로서 기억하도록 하고 있다. 또한, 시험적인 운전을 행하지 않고, 다른 장치에서 실시한 데이터를 읽어 들여도 좋다.

한편, 이러한 출력 제어부(26)의 제어와 병향하여, 제어부(27)에서는 레이저 발진기(22)에서 발진된 실제의 펄스 에너지 Prj, i를 출력 모니터(25)에서 입력하고, 그 때의 값과 출력 제어부(26)의 테이블에 기억되어 있는 Pj, i를 비교하여, 양자의 차이가 소정치를 초과하는 때에는 출력 제어부(26)에 대해 Vj, i의 값을 보정하도록 지시한다.

즉, 1개의 펄스의 펄스 에너지 E의 목표치를 Ed, 이 Ed의 값을 중심으로 하여 설정된 오차 범위의 상한과 하한의 차를 ΔE로 하면, 제어부(27)는 출력 제어부(26)의 테이블에서 Pj, i를읽어 내고, 입력된 Prj, i와 비교하여, Pj, i-Prj, i의 절대치가

Ed-ΔE/2≤|Pj, i-Prj, i|≤Ed+ΔE/2

의 범위를 초과하는지의 여부를 판단하고, 판단 결과를 출력 제어부(26)와 주고 받는다. 출력 제어부(26)에서는, 입력된 판단 결과에 따라, 테이블 위의 Vj, i의 값을 보정한다. 이에 의해, 펄스 에너지 레벨을 장시간에 걸쳐서 높은 정확도로 제어할 수 있다.

도 2는 테이블에서 읽어 낸 전원 전압 V(b)과, 이 전원 전압 V에 따라 펄스 발진한 경우의 펄스 에너지 E(a)의 관계를 보여주고 있다. 이와 같이, 테이블에서 읽어낸 V(j, i)에 의해 펄스 발진을 행하고, 또한 실제의 펄스 에너지를 관측하고, 이것에 기초하여 테이블에 기억되어 있는 전원 전압치를 보정함으로써, 펄스 에너지 E의 불균일을 소망하는 오차 범위 ΔE내로 둘 수가 있다.

또한, 출력 제어부(26)에 있어서, Vj, i의 보정은 다음과 같이 행해진다. 즉, 레이저 광선의 특성을 계측하는 경우, 전원 전압을 V에서 V+ΔV로 변화시켰을 때에, 레이저 광선의 펄스 에너지가 P에서 ΔP로 변화한 경우, 이 ΔV와 ΔP를 계측하고 연관시켜 기억해 놓는다. 그러면, 이 관계는, 식 ΔV=f(P, ΔP)로서 표현할 수 있기 때문에, 펄스 에너지의 증감량을 상기 식에 적용함으로써, 전원 전압을 어느 정도 보정하면 좋은지를 연산할 수 있다.

다음에, 버스트 모드 운전시에 있어서, 펄스 에너지 레벨의 보정을 행하는 경우의 출력 제어부(26)와 제어부(27)의 처리 순서를 도 3의 흐름도를 참조하여 설명한다.

제어부(27)는, 1펄스마다 실제의 펄스 에너지 Prj, i를 출력 모니터(25)에서 입력하고, 도시되지 않은 메모리에 기억한다(단계 101). 그리고, 발진된 1펄스의 Vj, i와, 대응하는 Pj, i를 출력 제어부(26)의 테이블에서 읽어 내고, Ed-ΔE/2≤|Pj, i-Prj, i|≤Ed+ΔE/2가 성립하는지의 여부를 판단한다(단계 102). 여기서, 상기 식이 성립하는 때에는, 펄스 에너지의 레벨이 오차 범위 내에 들어가고, Vj, i의 값을 보정할 필요가 없기 때문에, 단계 101로 복귀하고, 다음의 1 펄스가 발진될 때까지 대기한다. 한편, 단계 102에서 상기 식이 성립되지 않을 때에는, 펄스 에너지의 레벨이 오차 범위를 벗어나 있는 것이므로, 출력 제어부(26)에 대해 Vj, i의 보정을 지시한다(단계 103). 출력 제어부(26)에서는 Vj, i의 값을 상술한 관계식에 따라 보정한다.

다음에, 실제의 웨이퍼에서의 노광을 예로 하여, 버스트 모드 운전시의 출력 제어부(26)의 동작을 설명한다.

최초에, 버스트 모드 운전시의 작업 순서를 간단히 설명한다.

도 4는 웨이퍼(21) 위에서의 칩의 배열을 보인 모식도이다.

도 4에 도시한 웨이퍼에 대해서는, 칩(21-1, 21-2, 21-3, ...)의 순서로 가로 방향으로 레이저 광선의 노광을 행하고, 21-5에의 노광이 완료되면 다음의 열로 이행하고, 칩(21-6)에서 21-7, 21-8...의 순으로 노광을 행하는 광가공 사이클이 반복된다.

우선, 웨이퍼(21)를 도 1의 노광장치 본체(29) 내부의 도시되지 않은 노광 위치에 반입하고, 노광 가능한 위치에 정렬한다. 이 반입 정렬에 소요되는 시간이 도 27의 휴지 시간 ΔT에 상당한다. 정렬이 종료되었으면, 칩(21-1)에 대해 레이저 광선의 펄스 발진을 시작한다. 이 펄스 발진이 도 27의 1번의 펄스군에 상당한다. 그리고, 칩(21-1)에 대한 펄스 발진이 종료되면, 광학계를 이동시킨다. 이것에 요하는 시간이 도 27의 휴지 시간 ΔT에 상당한다. 이 후, 다음의 칩(21-2)에의 레이저 광선의 펄스 발진을 시작한다. 이 펄스 발진이 도 27의 2번의 펄스군에 상당한다. 이후, 칩(21-3, ..., 21-5)까지 동일한 조작을 반복한다.

칩(21-5)에의 레이저 광선의 발진이 종료되면 다음의 열로 이행한다. 여기서, 칩(21-5)에서 칩(21-6)으로의 광학계의 이동시간 ΔT5는, 이동 거리와 이동 방향의 관게상, ΔT1~ΔT4 보다도 긴 시간이 된다. 이후, 칩(21-6 ... 21-11)까지 앞서와 동일한 조작을 반복하고, 칩(21-11)에의 펄스 광선의 조사가 종료되면 다음의 열로 이행한다. 이러한 조작을 웨이퍼 위의 전체 열의 칩에 대해 행하고, 노광이 종료된 시점에서 노광 위치로부터 반출되어 다음의 웨이퍼를 노광 위치로 반입하고, 정렬을 행한 다음 위와 동일한 노광 작업을 시작한다.

다음에, 도 1에서 설명한 트리거 신호 Tr과 상기 버스트 모드 운전의 관계에 대해서 설명하기로 한다.

위에서 설명한 바와 같이, 노광장치 본체(29)에서는 피가공물인 웨이퍼의 반입, 정렬, 광학계의 이동과 위치 결정, 에너지의 반출, 노광량의 확인과 같은 여러 가지 작업을 행하며, 이들의 일련의 작업을 종료한 시점에서 최초의 트리거 신호 Tr를 출력 제어부(26)에 대해 출력한다. 이 때의 트리거 신호 Tr은, 도 27에서는 1번의 펄스군의 최초의 펄스를 조사하기 위한 트리거 신호가 된다. 이후, 도 4에 도시한 칩(21-1)에의 노광을 종료할 때까지, 트리거 신호 Tr가 반복적으로 노광장치 제어부(29)에서 출력 제어부(26)에 대해 출력되고, 각 트리거 신호가 입력될 때마다 레이저 광선의 조사를 행한다. 따라서, j번의 펄스군과 j+1(j=1~n^-1)번의 펄스군 사이의 레이저 발진 휴지 시간 ΔTj의 길이는, 트리거 신호 Tr의 수신 간격에 의해 제어할 수 있다. 마찬가지로, 웨이퍼의 반입, 정렬, 광학계의 이동과 위치 결정, 웨이퍼의 반출에 요하는 레이저 발진 휴지 시간 ΔT의 길이도, 트리거 신호 Tr의 수신 간격에 의해 제어될 수 있다. 이와 같이, 레이저 발진 휴지 시간을 자유자재로 변경할 수 있기 때문에, 도 4에 도시한 바와 같은 레이저 발진 휴지 시간이 도중에 다른 가공에도 대응할 수 있다.

또한, 출력 제어부(26) 내부의 도시되지 않은 타이머 수단이 트리거 신호Tr의 수신 간격을 게측하고 있기 때문에, 레이저 발진 휴지 시간이 도 27의 어느 시간에 상당하는지, 또는 연속 펄스 발진의 도중인지를 알 수 있다. 즉, ΔTj(j=1~n)의 최소치 Ts와, 최대치 Tu를 사전에 결정해 놓고, 트리거 신호 Tr의 수신 간격 시간 t을 비교하여,

tTs이면, 연속 펄스 발진의 도중

Ts≤t≤Tu이면, t=ΔTj(j=1~n)

Tu≤td이면, t=ΔT

로 판단한다.

또한, 이러한 연산 처리의 일부 또는 전부는 실제로는 제어부(27)에서 실행되고 있으나, 설명을 쉽게 하기 위해, 이하 출력 제어부(26)에서 실행되는 것으로 설명한다.

다음에, 트리거 신호 Tr의 수신 간격을 버스트 모드 운전을 행할 경우의 출력 제어부(26)의 처리 순서를 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 출력 제어부(26)는 버스트 모드로 시험 운전을 행하고, 그 때의 전원 전압 Vj, i와 펄스 에너지 Pj, i를 j와 i에 대응시켜 테이블에 기억시키고(단계 201), 펄스군의 카운트 수 j를 0으로 한다(단계 202).

이어서, 카운트 수 j를 하나 증가시키고(단계 203), 펄스의 카운트 수 i를 0으로 한다(단계 204). 다음에 노광장치 제어부(29)에서 트리거 신호 Tr를 수신하면(단계 205), 펄스의 카운트 수 i를 하나 증가시킨다(단계 206). 그리고 상기 파리미터 j와 i로부터 테이블에 기억되어 있는 Vj, i를 읽어 내고, 이 값을 레이저 전원(28)에 공급한다(단계 207). 더구나, 단계(207)와 병행하여, 전술한 도 3의 테이블 보정의 처리를 실행한다.

또한, 출력 제어부(26)은 단계(207)와 병행하여, 내부의 타이머 수단에 의해 트리거 신호 Tr의 수신 간격 시간 t의 계측이 시작되도록 한다(단계 208). 그리고, 노광장치 제어부(29)에서 다음의 트리거 신호 Tr을 수신하면(단계 209), 계측된 수신 간격 시간 t과 최소치 Ts를 비교하여, tTs인지 아닌지를 판단한다(단계 210). 여기서, tTs인 경우, 즉 연속 펄스의 발진 중인 때에는, t를 0으로 하고(단계 211), 단계(206)으로 복귀한다. 이렇게 하여, 단계(206)~단계(211)의 루프 반복에 의해, 1개의 펄스군중 전체 펄스에 대해, 테이블에서 각각 Vj, i가 읽어 내어지고, 레이저 전원(28)에 공급되게 된다.

한편, 단계(210)에서 tTs가 아닌 때에는, 계속해서 수신 간격 시간 t, 최소치 Ts 및 최대치 Tu를 비교하여, Ts≤tTu가 성립되는지의 여부를 판단한다(단계 212). 여기서, Ts≤tTu가 성립될 때, 즉 t가 펄스군과 펄스군 사이의 레이저 발진 휴지 시간 ΔTj인 때에는, t를 0으로 하고(단계 213), 단계(203)로 복귀한 후, 다음의 펄스군에 대한 처리를 행한다.

또한, 단계(212)에서 Ts≤tTu가 성립되지 않을 때, 즉 광학계의 이동 등이 이루어지는 긴 레이저 발진 휴지 시간 ΔT인 때에는, t를 0으로 하고(단계 214), 단계(202)로 복귀한다.이와 같이, 일련의 연속하는 펄스군의 처리가 종료된 때에는, 단계(202)로 복귀하여, j를 0으로 하고, 다음의 연속하는 펄스군에 대한 처리를 행한다.

이러한 레이저 발진 휴지 시간 제어는, 다음과 같은 경우에 매우 유효하다. 즉, 노광장치 본체(20)쪽에서도 레이저 광선의 에너지 레벨을 관측하면, 레이저 장치(1)와 웨이퍼 사이의 에너지 레벨이 소망하는 값에서 벗어나 있는 것을 검지할 수 있다. 이 경우, 연속하는 펄스군의 최후의 수 펄스의 광에너지 레벨을 노광장치 본체(20)쪽에서 조정함으로써 노광 광량의 변동을 회피할 수 있다. 또한, 펄스의 광에너지 레벨의 조정에는, 공지의 가변광 감쇠기를 이용하여 실현할 수 있으나, 이러한 제어에도 시간이 필요하기 때문에 트리거 신호 Tr의 송신 간격을 지연시킴으로써 가변광 감쇠기 제어용 시간을 만들어 내는 것이 가능해진다.

다음에, 트리거 신호 Tr에 의해 버스트 모드 운전을 행하는 경우의 다른 실시예를 설명한다. 일련의 광가공 사이클에 있어서, 1개의 펄스 발진을 지시하는 트리거 신호, 광가공 사이클의 종료를 지시하는 트리거 신호를 노광장치 본체(20)쪽에서 수신할 수 있는 경우에는, 이들 트리거 신호를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 제어하는 것이 가능하다. 이러한 광가공 사이클용 트리거 신호를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행하는 경우의 처리 순서를 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 출력 제어부(26)는 버스트 모드로 시험 운전을 행하고, 그 때의 전원 전압 Vj, i와, 펄스 에너지 Pj, i를, j와 i를 대응시켜 테이블에 기억시키고(단계 301), 펄스군의 카운트 수 j를 0으로 한다(단계 302).

이어서, 카운트 수 j를 하나 증가시키고(단계 303), 펄스의 카운트 수 i를 0으로 한다(단계 304). 다음에, 노광장치 제어부(29)에서 광가공 사이클을 시작하기 위한 트리거 신호 Trks를 수신하면(단계 305), 펄스의 카운트 수 i를 하나 증가시킨다(단계 306). 그리고, 상기 파라미터 j 및 i로부터, 테이블에 기억되어 있는 Vj, i를 읽어 내고, 이 값을 레이저 전원(28)에 공급한다(단계 307). 또한, 이 단계(307)와 병행하여, 전술한 도 3의 테이블 보정의 처리를 실행한다.

다음에, 출력 제어부(26)는 노광장치 제어부(29)에서 트리거 신호를 수신하였을 때에는, 그것이 다음의 펄스 발진을 지시하는 트리거 신호 Tr인지 아닌지를 판단한다(단계 308). 여기서, 수신된 것이 트리거 신호 Tr인 때에는, 단계(306)로 복귀한다. 이와 같이, 단계(306)~단계(308)의 루프를 반복함으로써, 1개의 펄스 군중 전체 펄스에 대해서, 테이블에서 각각 Vj, i가 읽어 내어지고, 레이저 전원(28)에 공급되게 된다.

또한, 단계(308)에서 수신된 트리거 신호가 펄스 발진 지시의 트리거 신호 Tr가 아닌 때에는, 그것이 다음의 연속하는 펄스 발진을 지시하는 트리거 신호 TrB인지의 여부를 판단한다(단계 309). 그 트리거 신호가 연속 펄스 발진 지시의 트리거 신호 TrB인 경우에는, 단계(303)로 복귀한다. 이와 같이, 1개의 펄스군에 있어서 펄스 발진이 종료한 때에는, 단계(303)로 복귀하여, 다음의 펄스군에 대한 처리를 행한다.

또한, 단계(309)에서 수신한 트리거 신호가 연속 펄스 발진 지시의 트리거 신호 TrB가 아닌 때에는, 그것이 광가공 사이클을 종료하기 위한 트리거 신호 TrkE인지 아닌지를 판단한다(단계 310). 그 트리거 신호가 광가공 사이클의 종료를 위한 트리거 신호 TrkE가 아닌 때에는, 단계(308)로 복귀하고, 단계(308)~단계(310)의 루프를 반복하면서 수신된 트리거 신호를 검사한다. 한편, 단계(310)에 있어서, 그 트리거 신호가 광가공 사이클을 종료하기 위한 트리거 신호 TrkE인 때에는, 단계(302)로 복귀한다. 이와 같이, 일련의 연속하는 펄스군의 처리가 종료된 때에는, 단계(302)로 복귀한고, j를 0으로 하고, 다음의 연속하는 펄스 에너지에 대해 처리를 행한다.

이 도 6의 실시예에 의하면, 광가공 사이클 중의 전체 펄스 발진의 타이밍과 수를, 광가공 사이클용의 각가의 트리거 신호에 의해 임의로 제어하는 것이 가능하다.

그런데, 위에서는 트리거 신호 Tr의 수신 간격(도 5)이나, 광가공 사이클용 트리거 신호(도 6)를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행하는 경우의 처리 순서에 대해 설명하였으나, 연속하는 펄스군의 펄스 수에 의해서도 버스트 모드 운전을 제어할 수 있다.

다음에, 연속하는 펄스군의 펄스 수를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행하는 경우의 처리 순서를 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 출력 제어부(26)는 버스트 모드로 시험 운전을 행하고, 그 때의 전원 전압 Vj, i과 펄스 에너지 Pj, i를, j와 i에 대응시켜 테이블에 기억시키고(단계 401), 펄스군의 카운트 수 j를 0으로 한다(단계 402).

다음에, 노광장치 제어부(29)에서 트리거 신호 Tr을 수신하면(단계 403), 카운트 수 j를 하나 증가시키고(단계 404), 펄스의 카운트 수 i를 1로 한다(던걔 405). 그리고, 상기 파라미터 j와 i로부터, 테이블에 기업되어 있넌 Vj, i를 읽어내고, 이 값을 레이저 전원(28)에 공급한다(단계 406). 이 단계(406)의 처리와 병행하여, 도 3의 테이블 보정의 처리를 실행한다.

다음에, 펄스의 카운트 수 i를 하나 증가시키고(단계 407), 펄스의 카운트 수 i와 펄스 수 n을 비교하여, in인지 어떤지를 판단한다(단계 408). 여기서, in이 아닌 때에는, 단계(406)로 북귀한다. 이 단계(406)~단계(408)의 루프를 반복함으로써, 1개의 펄스군중 전체 펄스(총수 n)에 대해, 테이블로부터 각각 Vj, i가 읽어 내어지고, 레이저 전원(28)에 공급되게 된다.

또한, 단계(408)에서 in인 때에는, 카운트 수 j와 펄스군의 총수 N을 비교하여, j=N인지의 여부를 판단한다(단계409). 여기서, j=N이 아닌 때에는, 단계(403)로 복귀한다. 이와 같이, 전체 펄스군에 대한 처리가 아직 완료되지 않은 때에는, 단계(402)로 복귀하고, 트리거 신호 Tr의 수신과 함께, 다음의 펄스군에 대한 처리를 행한다.

또한, 단계(409)에서 j=N인 경우, 즉 전체의 펄스군에 대한 처리가 종료되었을 때에는, 단계(402)로 복귀하고, j를 0으로 하고, 다음의 연속하는 펄스군에 대하여 처리를 행한다.

이 실시예에서는, 타이머 수단에 의해 트리거 신호 Tr의 수신 간격 시간을 계측할 필요가 없고, 또 복수의 트리거 신호를 구별하여 사용할 필요도 없다. 즉, 노광장치 제어부(29)로부터의 트리거 신호 Tr는 단지 연속하는 펄스군의 최초의 펄스 발진을 지시하기 위해 출력되며, 출력제어부(26)에서는 결정된 수만의 펄스 발진을 반복하여 행한 후에, 다음의 트리거 신호 Tr를 수신하는 것만으로 좋다.

그런데, 상기 실시예에서는, 1 펄스를 발진할 때마다 테이블에서 전원 전압 Vj, i를 읽어 내고, 레이저 전원(28)에 공급되도록 하고 있으나, 연속하는 펄스군의 최초의 수 펄스만의 테이블을 작성하여 펄스의 발진의 제어에 사용하고, 최초의 수 펄스에 잇달아 발진되는 펄스에 대해서는 후술하는 파워록 제어를 행하도록 하여도 좋다.

다음에, 다른 실시예에서, 최초의 수 펄스만의 테이블을 작성하여 제어를 행하는 방법에 대해 설명한다.

이 실시예의 장치 구성은 도 1과 동일하며, 출력 제어부(26)는 다음과 같은 기능을 구비하고 있다.

출력 제어부(26)에서는, 출력 모니터(25)에서 입력된 펄스 에너지 Pi를 펄스군 j번의 i번째의 펄스 에너지 Pj, i로서 테이블에 기억시키지만, 사전에 스파이킹 현상이 현저히 나타나는 펄스의 수 Ns를 설정하여 놓고, 테이블에는 각 펄스군의 선두에서 Ns번째까지의 펄스의 특성 데이터를 기억시킨다. 그리고, 노광장치 제어부(29)에서 트리거 신호 Tr를 수신한 때에는, 선두에서 Ns번째까지의 펄스에 대해서는 상기 테이블에 기억되어 있는 전원 전압을 읽어 내고, 이것에 기초하는 전압 데이터를 레이저 전원(28)에 제공한다. 또한, 이 Ns번째의 펄스에 잇달아 발진되는 펄스에 대해서는, 파워록 제어(미국 QUESTEK사 상표)가 수행된다. 파워록 제어는 레이저 가스가 열화하여 동일한 전원 전압을 제공하여도 펄스 에너지 Pi가 저하되어 버리는 현상에 대하여 가스의 열화에 따라 전원전압을 높게 함으로써 펄스 에너지 Pi를 소망하는 레벨로 유지 제어하는 것으로, 그를 위한 전원 전압을 파워록 전압 Vp1이라 칭한다.

또한, 이 실시예에 있어서도, 실제로 발진된 펄스의 펄스 에너지 Pij, i가 출력 모니터(25)에서 제어부(27)로 입력되어 있고, 제어부(27)의 펄스 발진이 행해질 때마다, 출력 제어부(26)의 테이블에 기억되어 있는 Pj, i와 상기한 Prj, i를 비교 연산하여, 필요에 따라 출력 제어부(26)에 기억되어 있는 전원 전압치의 변경을 지시한다.

다음에, 상술한 수 펄스만의 테이블과, 연속하는 펄스군의 펄스 수를 목표로 하여 버스트 모드 운전을 행하는 경우의 처리 순서를 도 8의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.

우선, 스파이킹 현상이 현저히 나타나는 펄스군 Ns와, 전원 전압의 설정치를 결정한다. 그리고, 출력 제어부(26)에서 버스트 모드 시험 운전을 행하고, 그 때의 전원 전압 Vj, i과 펄스 에너지 Pj, i를, j와 i에 대응시켜 테이블에 기억시킨다.(단계 501). 단, i는 1~Ns의 범위로 한다. 이어서, 펄스군의 카운트 수 j를 0으로 한다(단계 502).

다음에, 노광장치 제어부(29)에서 트리거 신호 Tr를 수신하면(단계 503), 카운트 수 j를 1로 한다(단계 505). 그리고, 상기 파라미터 j와 i로부터, 테이블에 기억되어 있는 Vj, i를 읽어 내고, 이 값을 레이저 전원(28)에 공급한다(단계 506). 이 단계(506)의 처리와 병행하여, 도 3의 테이블 보정의 처리를 실행한다.

다음에, 펄스의 카운트 수 i를 하나 증가시키고(단계 507), 펄스의 카운트수 i와 펄스 수 Ns를 비교하여, iNs인지의 여부를 판단한다(단계 508). 여기서, iNs가 아닌 때에는, 단계(506)로 복귀한다. 이 단계(506)~단계(508)의 루프를 반복함으로써, 1개의 펄스군중 선두부터 Ns번째의 펄스에 대해서, 테이블에서 각각 Vj, i가 읽어 내어지고, 레이저 전원(28)에 공급되게 된다.

또한, 단계(508)에서 iNs인 때에는, 파워록 제어로 이행한다(단계 509). 다음에, 펄스의 카운트 수 i와 펄스 수 n을 비교하여, in인지의 여부를 판단한다(단계 510). 여기서, in이 아닌 경우에는, 단계(507)로 복귀한다. 이 단계(507)~단계(510)의 루프를 반복함으로써, 펄스 수 Ns 이후의 남아 있는 펄스(Ns+1~n)에 대해서 파워록 제어가 수행된다.

또한, 단계(510)에서 in인 경우에는, 카운트 수 j와 펄스군의 총수 N을 비교하여, j=N인지의 여부를 판단한다(단계 511). 여기서, j=N이 아닌 경우, 단계(504)로 복귀한다. 이와 같이, 모든 펄스군에 대한 처리가 아직 종료되어 있지 않은 때에는, 단계(504)로 복귀하고, 다음의 펄스군에 대한 처리를 행한다.

또한, 단계(511)에서 j=N인 때에는, 단계(502)로 복귀한다. 이와 같이, 모든 펄스군에 대한 처리가 종료되었을 때에는, 단계(502)로 복귀하여, j를 0으로 하고, 다음의 연속하는 펄스군에 대해 처리를 행한다.

이와 같이, 최초의 수 펄스에 대해서는 테이블로부터 전원 전압을 읽어 내고, 그 이후의 펄스에 대해서는 파워록 제어를 행하도록 한 경우에도, 충분히 실용적인 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 레이저 발진 휴지 시간 제어에서는, 모든 펄스를 발진할 때마다 테이블에서 전원 전압치를 읽어 낼 필요가 없기 때문에, 출력 제어부(26)의 처리 부담을 경감할 수 있다. 게다가, 각 펄스군의 모든 펄스의 데이터를 기억할 필요가 없기 때문에, 메모리의 용량을 절약할 수 있다.

또한, 전술한 도 8의 흐름도는, 도 7의 흐름도의 도중에 펄스 수 Ns를 판단하는 분기 등을 더한 것이지만, 이러한 수 펄스만의 테이블을 사용하는 제어방법은, 도 8의 예에 한정됨이 없이, 예를 들어 도 5 또는 도 6의 흐름도에도 적용할 수 있다.

다음에, 도 9는 이 발병에 따른 레이저 장치를 반도체의 회로 패턴의 축소 투영 노광 처리를 행하는 단계의 광원으로서 적용한 경우의 다른 구성을 보여주고 있다. 즉, 도 9에 있어서, 1은 레이저 장치로서 협대역화 엑시머 레이저이고, 20은 축소 투영 노광 방법으로서의 스테퍼이다.

엑시머 레이저(1)의 레이저 체임버(2)는, 도시되지 않은 방전 전극 등을 구비하며, 레이저 체임버(2)내에 충전된 Kr, F2, Ne 등으로 된 레이저 가스를 방전 전극간의 방전에 의해 여기 시켜 레이저 발진을 행한다. 발광된 광선은 재차 레이저 체임버(2)로 되돌아가 증폭되고, 협대역화 유니트(3)에 의해 협대역화 되고, 전방미러(4)를 통해 발진 레이저 광선 L로서 출력된다. 그리고, 광선의 일부는 재차 레이저 체임버(2)로 되돌아가 레이저 발진을 일으킨다. 또한, 레이저 광선 L은, 앞서 설명한 도 23, 도 27에 도시한 바와 같이, 소정의 주기로 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 연속 발진 운전 후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전에 의해, 단속적으로 출력된다.

레이저 전원 회로(5)는, 레이저 제어기(6)에서 공급된 전압 데이터에 따라 상기 방전 전극간에 전위차 V를 가하여 방전을 행한다. 또한, 레이저 전원 회로(5)에 있어서는, 도시되지 않은 충전 회로에 의해 전하를 일단 충전한 후에, 예를 들어 사일러트론 등의 스위치 소자의 동작에 의해 방전을 행한다.

전방 미러(4), 레이저 체임버(2) 및 협대역화 유니트(3)로 구성된 공진기로 부터 발진되는 레이저 광선 L은, 빔 분할기(7)에 의해 그 일부가 샘플링되고, 렌즈(7a)를 통해 광 모니터 모듈(8)에 입사된다. 또한 그 나머지 레이저 광선 L은 슬릿(9)을 통해 노광장치(20)로 출사된다.

광모니터 모듈(8)에서는, 펄스 발진이 행해질 때마다, 출력 레이저 광선 L의 1펄스당 에너지 Pi(i=1, 2, 3, ...)를 검출한다. 이 검출 펄스 에너지 값 Pi은 레이저 제어기(6)로 보내어지고, 제 j번째의 펄스군의 i번째 펄스 에너지 Pj, i로서 테이블에 기억된다. 또한, 광모니터 모듈(8)에서는, 레이저 광선 L의 스펙트럼 선폭, 파장 등을 검출하고, 이들의 데이터도 레이저 제어기(6)에 입력한다.

레이저 제어기(6)에는 노광장치(20)로부터 이하의 신호가 입력된다.

-버스트 신호BS(도 10 참조)

-레이저 발진 동기 신호(외부 트리거)TR(도 10 참조)

-목표 펄스 에너지 값 Pd

레이저 발진 동기 신호 TR는, 레이저 장치(1)에서의 연속 펄스가 발진될 때의 각 펄스의 트리거 신호로서 기능한다. 버스트 신호 BS는 그 시작 단계에서 레이저 장치(1)에서의 연속 발진 운전이 시작되게 하고(버스트 온), 그 종료 단계에서 레이저 장치(1)에서의 연속 발진 운전을 정지시키도록(버스트 오프) 기능 하게 하는 것으로, 그 버스트 온 시점에서 소정 시간 t1 후에 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR가 발생되고, 최후의 레이저 발진 동기 신호 TR가 발생된 뒤 소정 시간 t2 후에 버스트 오프 되도록 설정되어 있다.

레이저 제어기(6)에서는, 이들 입력 신호에 기초하여 연속 펄스 발진 시에, 최초의 소정 개수의 펄스가 포함되는 스파이크 영역에서는, 스파이크 제어를 실행하고, 그 이후의 평탄 영역 및 안정 영역에서는 버스트 내 펄스 에너지 제어를 실행한다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

노광장치(20)에는, 슬릿(10)을 통해 입사된 레이저 광선 L의 일부를 샘플링 하는 빔 분할기(11)가 설치되어 있고, 그 샘플링 광선은 렌즈(11a)를 통해 광모니터 모듈(12)로 입사된다. 광모니터 모듈(12)에서는, 입사된 레이저 광선 L의 1펄스당 에너지 Pi'를 검출하고, 이 검출 에너지 값 Pi'는 노광장치 제어기(13)에 입력된다. 또한, 빔 분할기(11)를 통과한 레이저 광선은, 축소 노광 처리에 이용된다.

노광장치 제어기(13)에서는, 축소 노광 처리 및 웨이퍼가 놓여진 스테이지의 이동 제어 외에, 레이저 발진 동기 신호 TR, 버스트 신호 BS 및 목표 펄스 에너지 값 Pd를 레이저 장치(1)로 송신하는 등의 동작을 실행한다.

다음에, 도 11의 흐름도에 따라 버스트 모드 운전시에 있어서의 레이저 제어기(6)의 동작을 설명한다.

우선, 레이저 제어기(6)는, 스파이크 제어를 행하여야 할 초기 스파이크 영역의 펄스 수 is를 설정한다(단계 100). 즉, 예를 들어, 연속 펄스 발진 펄스 에너지 특성은 도 242에 도시한 바와 같은 특성을 나타내기 때문에, 도 24의 스파이크 영역 중에 포함되는 펄스 수를 is로서 설정한다.

다음에, 레이저 제어기(6)는 첫번째의 연속 펄스 발진 시의 상기 설정된 최초의 is개의 펄스 발진 시에 제공되어야 할, (여기 강도 패턴) 충전 전압 패턴(초기 스파이크 제어 패턴)을 설정한다(단계 110).

다음에, 레이저 제어기(6)는, 노광장치 제어기(13)에서 제공된 목표 펄스 에너지 Pd를 읽어 들이고(단계 120), 다음에 발진 정지 시간(트리거 신호 TR의 수신간격) t의 계측을 시작한다(단계 130).

다음에, 레이저 제어기(6)는, 노광장치 제어기(13)로부터 외부 트리거 TR이 입력되면, 이 입력된 외부 트리거 TR가 첫 번째 외부 트리거인지의 여부를 판정한다(단계 140). 즉, 레이저 제어기(6)에서는, 내부의 도시되지 않은 타이머 수단이 트리거 신호 TR의 수신 간격 Ttr을 계측하기 때문에, 이 경과시간 Ttr을 소정의 설정치 tr와 비교함으로써, 현시점에 연속 발진의 도중인지, 연속 발진과 다음의 연속 발진 사이의 휴지 시간인지를 판정할 수 있다.

즉, Ttrts이면, 연속 펄스 발진의 도중

ts≤Ttr이면, 연속 발진과 다음의 연속 발진 사이의 휴지 시간

인 것으로 판정한다.

또한, 이 경우에는, 노광장치 제어기(13)에서 버스트 신호 BS가 입력되기 때문에, 버스트 신호 BS의 온을 검출함으로써, 연속 펄스 발진의 시작을 판정하도록 하여도 좋다.

레이저 제어기(6)는, 이번에 입력된 트리거 신호 TR이 첫 번째의 펄스인 것으로 판정하면, i=1이 된 후(단계 150), 이 i를 먼저 설정된 초기 스파이크 영역의 펄스 수 is와 비교함으로써, 현 시점이 스파이크 영역인지 아닌지를 판정한다. 스파이크 영역인 경우, 레이저 제어기(6)는 단계(180)의 스파이크 제어 서브루틴을 실행한다.

도 12는 스파이크 제어 서브루틴의 제어 순서를 보인 것으로, 우선 데이터 읽어 들이기 서브루틴을 실행한다(단계 300). 이 데이터 읽어 들이기 서브루틴(300)에서는, 발진 정지 시간 t, 버스트 펄스의 순번 i, 목표 펄스 에너지 Pt를 읽어 들이고, 이들 t, i, Pt를 파라미터로서 과거의 (이전의 버스트 주기의) 펄스 에너지 P와 충전 전압(여기 강도)V에 관한 데이터를 읽어 낸다.

구체적으로는, 예를 들어 도 13(a)에 도시한 바와 같이, 발진 정지 시간 t, 버스트 펄스의 순번 i, 목표 펄스 에너지 Pt를 읽어 들이고(단계 400), 과거의 데이터 중에서 버스트 펄스의 순번 i가 같고, 발진 정지 시간 t이 같거나 거의 같은 데이터를 추출하고, 이들 추출된 데이터 중에서 목표 에너지 Pt에 가장 가까운 펄스 에너지 P를 갖는 2개의 펄스 에너지 데이터 및 충전 전압 데이터(P1, V1) 및 (P2, V2)를 읽어 낸다(단계 410).

다음에, 레이저 제어기(6)는, 도 12에 있어서, 충전 전압 연산 서브루틴을 실행한다(단계 310). 이 충전 전압 연산 서브루틴에 있어서는, 상기 읽어 낸 2개의 과거의 펄스 에너지 데이터 및 충전 전압 데이터(P1, V1) 및 (P2, V2)를 이용하여 펄스 에너지를 목표치 Pt로 하기 위한 충전 전압 V를 연산한다.

구체적으로, 예를 들어, 도 13(b)에 도시한 바와 같이, 상기 2개의 과거의 데이터 (P1, V1) 및 (P2, V2)를 이용하여 아래의 식에 나타낸 바와 같은 직선 보간 연산을 이용하여 목표치 Pt를 실현하기 위한 충전 전압 V를 연산한다(단계 420).

(P2-P1)/(V2, V1)=(Pt-P1)/(V-V1)

V=V1+(V2-V1)(Pt-P1)/(P2-P1)

다음에, 도 12에 있어서, 레이저 제어기(6)는, 상기 계산된 여기 강도치(충전 전압치)V를 전원장치(5)에 출력하고(단계 320), 이 여기 강도치(충전 전압치) V에 의한 레이저 발진을 실행한다(단계 330).

이상과 같은 스파이크 제어 서브루틴이 종료하면, 레이저 제어기(6)는, 광모니터 모듈(8)에서 이번의 펄스 에너지 값 Pi를 거두어 들이고, 이 펄스 에너지 값 Pi를 이번의 발진 정지 시간 t, 버스트 펄스의 순번 i, 실제 인가된 충전 전압치 V와 함께, 소정의 메모리 테이블에 기억시킨다.(도 11의 단계 200). 이하 마찬가지로, 단계(120)에서 단계(200)까지의 순서를 i=is가 될 때까지, 즉 스파이크 영역이 종료할 때까지 반복하여 실행한다.

도 14(a)는 도 12에 도시된 데이터 읽어 들이기 서브루틴의 다른 예를 보인 것이고, 도 14(b)는 도 12에 도시된 충전 전압 연산 서브루틴의 다른 예를 보인 것이다.

도 14(a)에 있어서는, 발진 정지 시간 t, 버스트 펄스의 순번 i, 목표 펄스 에너지 Pt를 읽어 들인 후(단계 500), 과거의 데이터 중에서 버스트 펄스의 순번 i가 같고, 발진 정지 시간 t이 같거나 거의 같은 데이터를 추출하고, 이들 추출된 데이터 중에서 목표 에너지 Pt에 가장 가까운 펄스 에너지 P를 갖는 1개의 펄스 에너지 데이터 및 충전 전압 데이터(P1, V1)를 읽어 낸다(단계 510).

또한, 이러한 데이터 읽어 들이기 서브루틴을 실행한 경우에는, 충전 전압 연산 서브루틴에 있어서는, 도 14(b)에 도시한 바와 같이, 상기 읽어 낸 과거의 1개의 데이터(P1, V1)의 펄스 에너지 값 P1을 목표 에너지 값 Pt과 비교하여(단계 520), P1=Pt인 경우에는, 충전 전압치 V=V1으로 하고(단계 530), PtP1인 경우에는, V=V1+ΔV(ΔV:소정의 결정치)로 하고, PtP1인 경우에는 V=V1-ΔV로 한다.

이렇게 하여 스파이크 제어가 종료하면, 레이저 제어기(6)는, 도 11에 도시한 바와 같이, iis인 평탄 영역 및 안전 영역에 있어서, 각 펄스의 직전의 펄스 발진기의 여기 강도(충전 전압)와 그 펄스 에너지 값의 관계로부터 다음의 펄스 에너지 값을 소정의 값으로 하기 위해 필요한 여기 강도(충전 전압)를 구하고, 그 구한 여기 강도에 의한 펄스 발진을 행하게 하는 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴을 실행한다(단계 190).

이 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴에 있어서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 우선 데이터 읽어 내기 서브루틴을 실행한다(단계 600). 즉 데이터 읽어 내기 서브루틴에 있어서는, 이번의 버스트 주기 내의 이미 출력된 펄스의 펄스 에너지 값 Pi와 그 때의 여기 강도(충전 전압) V를 읽어 낼 수 있도록 동작한다.

그 구체예가 도 16(a)~(c)에 도시되어 있다.

도 16(a)에 있어서는, 이번의 버스트 주기 내의 직전의 펄스의 펄스 에너지 값 Pi과, 그 때의 충전 전압 V를 읽어 낸다(단계 640).

도 16(b)에 있어서는, 이번의 버스트 주기 내의 N개(예를 들어 N=2, N=3 등) 전의 펄스의 펄스 에너지 값 Pi와, 그 때의 충전 전압 V를 읽어 낸다(단계 650).

도 16(c)에 있어서는, 이번의 버스트 주기 내의 n개의 펄스의 펄스 에너지 P1~Pn과, 그들에 대응하는 충전 전압 V1~Vn을 읽어 내고, 그들의 평균치를 참조하는 펄스 에너지 값 P 및 충전 전압 V로 하고 있다(단계 660, 670)

또한, 도 16(c)에 도시한 n개의 펄스로서, 해당 펄스의 직전의 펄스에서 역상한 n개의 펄스를 사용하여도 좋다.

이상과 같은 데이터 읽어 내기 서브루틴이 종료하면, 레이저 제어기(6)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 충전 전압 연산 서브루틴을 실행한다(단계 610).

이 충전 전압 연산 서브루틴은, 상기 읽어 낸 펄스 에너지 값 P과 충전 전압 V을 이용하여 펄스 에너지를 목표치 Pt로 하기 위한 충전 전압치 V를 연산하기 위한 것으로, 그 구체예가 도 17에 도시되어 있다.

즉, 도 17에 있어서는, 우선, 상기 읽어 낸 데이터(p1, v1)의 펄스 에너지 값 P1을 목표 에너지 값 Pt과 비교하고(단계 700), P1=Pt인 경우에는, 충전 전압치 V=V1으로 하고(단계 710), PtP1인 경우에는, V=V1+ΔV(ΔV:소정의 설정치)로 하고, PtP1인 경우에는, V=V1-ΔV로 한다.

이상과 같은 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴이 종료하면, 레이저 제어기(6)는 이번에 인가된 충전 전압 Vi과, 그 레이저 출력의 관측치 Pi를 소정의 메모리 테이블에 기억시킨다(도 1의 단계 210). 레이저 제어기(6)에 있어서는, 이와 같은 처리를 이번의 버스트 주기의 연속 펄스 발진이 종료할 때까지, 반복하여 실행한다.

이와 같이, 도 11에 도시한 실시예는, 스테퍼용 엑시머 레이저 장치에 적용되는 것으로, 최초의 수 펄스에 대응하는 스파이크 영역에서만 스파이크 제어를 실행하고, 그 이상의 평탄 영역 및 안정 영역에서는 직전의 펄스 발진 상황(인가 전원 전압에 대응하는 출력 파워)에 따른 전원 전압 제어(버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴)을 행한다.

도 18은 버스트 발진 초기에 있어서, 목표 펄스 에너지 Pd를 P1, P2, P3(P1P2P3)의 3개의 다른 값으로 변화시키고, 발진 정지 시간 t를 ta, tb(tatb)의 2개의 다른 값으로 변화시킨 경우, 전부 6개의 다른 조건하에서의 실험 결과를 나타낸 것으로, 도 18(a)에는 각 펄스 에너지의 관측치가 발진 순번 i마다 도시되어 있고, 도 18(b)에는 각 발진 순번 i마다의 각 충전 전압 Vi이 도시되어 있다.

이 경우, 도 18(b)에 도시한 바와 같은 충전 전압을 인가하면, 도 18(a)에 도시한 바와 같이, 스파이킹 현상이 흡수되어 각 펄스 에너지를 목표치(P1, P2, P3)에 거의 일치시키는 것이 가능한지를 알 수 있다. 또한, 이 때, 도 18(b)에서 판단한 바와 같이 7번째의 펄스까지는 스파이킹 현상을 없애기 위해 충전 전압치 V가 크게 증가되지만, 7번째의 펄스 이후에는 충전 전압치가 거의 일정치로 된다. 또한, 발진 휴지 시간 t이 길어지면, 스파이킹 현상이 현저히 나타나기 때문에, 발진 휴지 시간 t가 길어지면 연속 펄스의 초기 펄스에 대응하는 충전 전압보다 적게 하지 않으면 안되는 것도 알 수 있다. 게다가, 목표 펄스 에너지 Pd가 커지면 커질수록, 충전 전압을 크게 하지 않으면 안되는 것도 알 수 있다.

따라서, 도 11에 도시한 실시예에 있어서는, 최초의 수 펄스에 대응하는 스파이크 영역에서만, 목표 펄스 에너지 Pd, 발진 휴지 시간 t, 발진 순번 i를 파라미터로 하는 여기 강도 제어(충전 전압 제어)를 행하고, 그 이후의 평탄 영역 및 안전 영역에서는, 이번의 버스트 주기 내의 이미 발진된 펄스 에너지 값을 참조한 여기 강도 제어(충전 전압 제어) 행한다. 즉, 연속 펄스 발진의 초기 펄스에서는, 레이저 발진 휴지의 영향이 강하게 남아 있기 때문에, 스파이크 제어 제어를 실행하지만, 그 이후의 펄스에 있어서는, 레이저 발진 휴지보다도 직전까지의 펄스 발진의 영향을 강하기 받기 때문에, 직전의 펄스 발진 상황(인가 전원 전압에 대응하는 출력 파워)에 따른 전원 전압 제어를 행하도록 하는 것이다.

도 19는 상기 도 1의 실시예에 의한 충전 전압 제어의 실험 결과를 보인 것으로, 도 19(b)와 같은 충전 전압을 제공함으로써, 모든 펄스 에너지 값을 도 19(a)에 도시한 바와 같이 거의 균일하게 할 수 있게 된다.

다음에 도 20~도 22를 참조하여 스텝 및 스캔 방식을 이용하여 반도체 노광 처리를 행할 때의 여기 강도 제어(충전 전압 제어)에 대해 설명하기로 한다.

즉, 앞서 설명한 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(21) 위에는, 다수의 IC 칩(21-1, 21-2, ...)이 나란히 설치되어 있으나, 스텝 및 스캔 방식에서는, 레이저 광선 또는 웨이퍼(21)를 이동시키면서 노광 처리를 행한다. 이 때문에, 스텝 및 스캔 방식에서는, 1개의 IC칩에 대해서는, 레이저 광선을 고정하여 노광 처리를 행하는 스테퍼에 비하여, 그 노광 범위를 크게 할 수 있고, 대면적의 IC 칩(21)의 노광처리가 가능하다.

여기서, 통상 스텝 및 스캔 방식에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 각 펄스 레이저 광선의 조사 면적(P1, P2, P3, ...로 표시된 영역)은 IC 칩(21)면적 보다도 작고, 이들의 펄스 레이저 광선이 순차적으로 소정의 피치 ΔP로 스캔 됨으로써 IC 칩(21)의 전체 면에 대해 노광이 행해진다.

여기서, 스텝 및 스캔 방식에 있어서는, 가공물 위의 모든 지점에 각각 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저가 입사되도록, 그 주사 피치 ΔP와 펄스 에너지 광선의 조사 면적이 설정되어 있고, 이에 의해 각 펄스의 펄스 에너지가 모두 목표치 Pd와 같게 되면, 가공물 위의 각 지점은 NO회의 펄스 레이저 광선의 조사에 의해 소망하는 노광량(Pd×NO)을 얻을 수 있다.

그러나, 실제로는, 각 펄스의 에너지는 불규칙하기 때문에, 그 현상에 대처할 필요가 있으며, 이 실시예에서는, 도 20 및 도 21에 도시한 흐름도에 표시한 제어 순서에 의해 그 문제를 해결하고 있다.

예를 들어, 도 22에 있어서는, NO=4이고, A지점은 4개의 펄스 레이저 광선(P1, P2, P3, P4)의 적산 에너지에 의해 노광 되고, 또 B지점은 4개의 펄스 레이저 광선(P2, P3, P4, P5)의 적산 에너지에 의해 노광 되도록 되어 있다. 이하의 C 지점, ... 등도 마찬가지로 4개의 펄스 레이저의 적산 에너지에 의해 노광 된다.

따라서, 스텝 및 스캔 방식에 있어서는, 각 지점의 이동 적산 노광량(예를 들어, A 지점의 이동 적산 노광량는 P1+P2+P3+P4)이 같아지도록, 각 펄스 에너지 값을 제어할 필요가 있으며, 이를 위한 제어가 도 20의 흐름도의 단계(870)의 목표 펄스 에너지 보정 서브루틴에 표시되어 있다.

이하, 도 20 및 도 21에 도시된 제어 순서를 설명한다.

먼저, 레이저 제어기(6)는 스파이크 제어를 행하여야 할 초기 스파이크 영역의 펄스수 is를 설정한다(단계 800).

다음에, 레이저 제어기(6)는 첫 번째의 연속 펄스 발진시의 상기 설정된 최초의 is개의 펄스 발진시에 제공되어야 할, 충전 전압 패턴(초기 스파이크 제어 패턴)을 설정한다(단계 810).

다음에, 레이저 제어기(6)는, 노광장치 제어기(13)에서 제공된 목표 펄스 에너지 Pd와 이동 적산 펄스수의 목표치 NO를 읽어 들이고(단계 820), 다음에 발진 정지 시간(트리거 신호 TR의 수신 간격) t의 계측을 시작한다(단계 830).

다음에, 노광장치 제어기(13)로부터 외부 트리거 TR가 입력되면, 레이저 제어기(6)는 이 입력된 외부 트리거 TR가 첫 번째의 외부 트리거인지의 여부를 판정한다(단계 840).

그리고, 레이저 제어기(6)는, 이번에 입력된 트리거 신호 TR가 첫 번째의 펄스인 것으로 판정되면, i=1로 된 후(단계 850), 목표 펄스 에너지의 보정 서브루틴(단계 870)을 실행한다.

이 목표 펄스 에너지 보정 서브루틴에 있어서는, 도 21에 도시한 바와 같은 순서가 실행된다.

즉, 현재의 i값(이 i는 1개의 연속 펄스 발진에 있어서의 펄스 발진 시작 후 전체 발진수를 카운트한 값)을 이동 적산 펄스수의 목표치 NO와 비교하고(단계 940), i=1인 경우, 보정 후의 목표 펄스 에너지 Pt를 사전 설정된 목표 펄스 에너지 Pd로서 출력하고(단계 950), i≤N0인 경우에는 보정 후의 목표 펄스 에너지 Pt를 다음 식 (1)에 따라 연산하고(단계 960)

iN0인 경우에는 보정 후의 목표 펄스 에너지 Pt를 다음 식(2)

에 따라 연산한다(단계 970).

또한, 상기 식에 있어서, Pk는 각 펄스 발진시 실제로 관측된 펄스 에너지값이다.

즉, 상기 식(1)에 있어서는, i번째까지의 레이저 발진을 행하였을 때의 노광량의 목표치(이상치)Pdxi로부터(i-1)번째까지의 레이저 발진에 의한 실제의 노광량 P1+P2+ ... +Pi-1을 감산하고, 이 감산 결과를 i번째의 레이저 발진을 행할 때의 목표치 Pt로서 연산하며, 이러한 보정 연산이 i≤N0인 동안 실행된다. 이 (1)식은 도 22의 A지점용 보정 연산식이다.

또한, 상기 식(2)의 순서는 iN0가 된 경우에 있어서의 목표 에너지의 보정 연산식으로, 도 22에 있어서는 B 지점 이후(B 지점 및 B지점보다 우측 영역의 지점)의 보정 연산식이다.

이상과 같은 목표 펄스 에너지 보정 서브루틴이 종료하면, i를 사전 설정한 초기 스파이크 영역의 펄스수 is와 비교함으로써, 현시점이 스파이크 영역인지 아닌지를 판정한다(단계 880). 스파이크 영역으로 판정된 경우에는, 레이저 제어기(6)는 단계(890)의 스파이크 제어 서브루틴을 실행한다.

이 스파이크 제어 서브루틴에서는, 앞서 설명한 도 12~도 14에 도시한 바와 동일한 방식으로 동작하며, 예를 들어 과거의 데이터 중에서 버스트 펄스의 순번 i가 같고, 발진 정지 시간 t이 같거나 거의 같은 데이터를 추출하고, 이들 추출된 데이터 중에서 목표 에너지 Pt에 가장 가까운 펄스 에너지 P를 갖는 펄스 에너지 데이터 및 충전 전압 데이터를 읽어 내고, 그 읽어 낸 펄스 에너지 데이터 및 충전 전압 데이터를 이용하여, 펄스 에너지를 보정한 목표치 Pt로 하기 위한 충전 전압치 V를 연산하고, 그 연산된 충전 전압치에 의한 레이저 발진을 실행한다.

이상과 같은 스파이크 제어 서브루틴이 종료하면, 레이저 제어기(6)는, 광모니터 모듈(8)에서 이번의 펄스 에너지 값 Pi를 거둬들이고, 이 펄스 에너지 값 Pi을 이번의 발진 정지 시간 t. 버스트 펄스의 순번 i, 실제로 인가된 충전 전압치 V와 함께, 소정의 메모리 테이블에 기억시킨다(단계 900). 이하 마찬가지로, 단계(820)에서 단계(900)까지의 순서를 i=is가 될 때까지, 즉 스파이크 영역이 종료할 때까지 반복하여 실행한다.

이렇게 하여 스파이크 제어가 종료하면, 레이저 제어기(6)는, iis인 평탄 영역 및 안정 영역에 있어서, 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴을 실행한다(단계 190). 이 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴에 있어서는, 앞서 설명한 도 15~도 17에 도시한 것과 동일하게 동작하여, 이번의 버스트 주기 내의 이미 출력된 펄스의 펄스 에너지 값 Pi와 그 때의 충전 전압 V를 읽어 내고, 그 읽어 낸 펄스 에너지 값 P와 충전 전압 V를 이용하여 펄스 에너지를 목표치 Pt로 하기 위한 충전 전압치 V를 연산하고, 그 연산된 충전 전압치에 의한 레이저 발진을 실행한다.

이상과 같은 버스트 내 펄스 에너지 제어 서브루틴이 종료하면, 레이저 제어기(6)는 이번에 인가된 충전 전압 Vi와, 그 레이저 출력의 관측치 Pi를 소정의 메모리 테이블에 기억시킨다(단계 920).

레이저 제어기(6)에 있어서는, 이러한 처리를 이번의 버스트 주기의 연속 펄스 발진이 종료될 때까지, 반복하여 실행한다.

또한, 본 발명의 레이저 장치를 노광장치의 광원으로서 사용하는 경우에, 도 20 및 도 21의 제어 순서는, 노광장치가 스텝 및 스캔 방식의 경우만이 아니고, 스테퍼의 경우에도 적용할 수 있다.

즉, 스테퍼 방식에 있어서, 1개의 IC 칩에 조사되는 광 펄스의 수를 N0으로 하고, 각 펄스 레이저 광선의 목표치를 Pd로 하고, 각 펄스 발진시에 실제로 관측된 펄스 에너지 값을 Pk,(1≤k≤N0)로 하고,연속적으로 출력되는 펄스 레이저 광선의 순번을 i로 한 경우, 다음 식에 따라 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때의 목표 에너지 Pt를 연산하고, 그 연산된 목표 에너지 Pt를 설정된 목표치 Pd로 변경하여 출력하도록 하여도 좋다.

i=1인 경우,

Pt=Pd

i1인 경우,

이러한 실시예에 의하면, 스테퍼 방식에 있어서, 각 시점에서의 노광량의 이상치로부터, 직전까지의 펄스 레이저 광선에 의한 실제 노광량을 감산하고, 이 감산 결과를 이번의 에너지 펄스 발진시의 펄스 에너지의목표치로 하도록 하고 있기 때문에, 각 펄스 발진시의 펄스 에너지의 목표치가 각 펄스 에너지를 균일하게 하기 위해 보다 실질적으로 이상치에 가까운 것으로 치환되고, 각 펄스 에너지의 균일화를 도모할 수 있다. 물론, 이러한 목표 펄스 에너지의 보정 연산을 도 1에 도시한 제어 순서에 추가함으로써, 스파이크 제어와 버스트 내 펄스 에너지 제어와 함께, 목표 펄스 에너지의 보정 연산을 행하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 스테퍼 방식에 있어서, 보다 각 펄스 에너지의 균일화를 도모할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연속하는 펄스 발진중 1개의 펄스를 발진할 때마다, 그 펄스와 동일한 식별자를 갖는 펄스의 전원 전압을 기억 수단으로부터 읽어 내고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진이 행해진다. 이에 의하면, 1 사이클의 버스트 모드 운전에 의해 1개의 피가공물로의 전체 펄스 발진이 완료되는 것으로 한 경우, 읽어 내어진 전원 전압은 전회의 피가공물 위의 동일한 위치에 펄스 발진된 때의 데이터이고, 그 데이터는 연속하는 일련의 펄스 발진의 영향을 받은 여기 강도 패턴을 갖고 있는 것이 된다. 즉, 펄스 발진시에는, 전회와 거의 같은 특성의 여기 강도 패턴을 갖는 전원 전압이 적용되는 것이 되기 때문에, 펄스 에너지의 불균일을 보다 미세하게 수정할 수 있다.

따라서, 버스트 모드 운전시의 스파이킹 현상의 영향을 가급적 제거할 수 있기 때문에, 레이저 광선에 의한 광가공의 정확도를 더한층 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 스파이크 영역에서는 스파이크 제거 제어를 실행하고, 그 이후의 영역에서는 직전의 펄스 발진 상황에 따른 전원 전압 제어를 실행하도록 하고 있기 때문에, 연속 펄스 발진의 전체 펄스에 있어서 충분한 펄스 에너지의 불균일 억제 효과를 얻을 수 있고, 고정도의 광가공을 실현할 수 있다. 더구나, 본 발명에서는, 스파이크 영역에서만 스파이크 제거 제어를 실행하도록 하고 있기 때문에, 기억하는 데이터의 수가 감소하고, 메모리 용량을 줄일 수 있음은 물론, 보다 고속으로 메모리에서 데이터를 읽어 내는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는, 가공 물 위의 모든 지점에 각각 사전 설정된 소정 개수의 펄스 레이저가 입사되도록 1개의 펄스 레이저가 입사될 때마다 가공물 위에서의 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 소정의 피치씩 이동시키면서 가공을 행하는 가공장치에 대해 펄스 레이저 광선을 연속적으로 출력하는 레이저 장치에 있어서, 가공물 각 지점, 각 시점에서의 노광량의 이상치로부터, 직전까지의 펄스 레이저 광선에 의한 실제의 노광량을 감산하고, 이 감산 결과를 각 레이저 펄스 발진시의 펄스 에너지의 목표치로 하고 있기 때문에, 가공물 각 지점에서의 노광량을 균일하게 하는 것이 가능하고, 스텝 및 스캔 방식의 광가공장치에 있어서 고정도의 광가공을 실현할 수 있다.

Claims (10)

1. 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 동작과, 이 펄스 발진을 소정 시간 휴지 시키는 정지 동작을 교대로 소정 회수 반복하는 운전을 1 사이클로 하는 버스트 모드 운전을 행하고, 상기 펄스 발진의 출력 에너지가 소정의 크기로 되도록 전원 전압을 제어하는 레이저 장치에 있어서,

   연속하는 펄스 발진을 행한 때의 각 펄스의 전원 전압을 각각의 펄스를 특정하는 식별자에 대응시켜 1 사이클분을 기억하는 기억 수단과,

   1개의 펄스를 발진할 때에 그 펄스와 동일한 식별자를 갖는 펄스의 전원 전압을 상기 기억 수단에서 읽어 내고, 이 전원 전압에 기초하여 펄스 발진을 행하는 출력 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기억수단에는 연속하는 펄스 발진을 행하였을 때의 각 펄스의 전원 전압과 출력 에너지가 각각의 펄스를 특정하는 식별자에 대응하여 1 사이클분 기억되어 있고, 1개의 펄스를 발진할 때마다 발진된 펄스의 실제의 출력 에너지를 검출함과 동시에, 발진된 펄스 및 동일한 식별자를 갖는 펄스의 출력 에너지를 상기 기억 수단에서 읽어 내고, 양자의 차가 소정 범위를 초과하는 때에는 상기 빌진된 펄스와 동일한 식별자를 갖는 전원 전압의 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
3. 제1항에 있어서, 1개의 펄스 발진을 지시하는 트리거 신호를 수신함과 동시에, 이 트리거 신호의 수신 간격을 계측하고, 트리거 신호를 수신할 때마다 수신 간격을 조정하고, 그 수신 간격에 따라 펄스 발진을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
4. 제1항에 있어서, 1개의 펄스 발진을 지시하는 제 1트리거 신호, 연속하는 펄스 발진을 지시하는 제 2트리거 신호, 1사이클의 종료를 지시하는 제 3 트리거 신호를 각각 수신함과 동시에, 수신된 트리거 신호에 따라 펄스 발진을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
5. 제1항에 있어서, 연속하는 펄스 발진의 펄스 수를 카운트하고, 이 카운트 수에 따라 펄스 발진을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치
6. 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 동작과, 이 펄스 발진을 소정 시간 휴지 시키는 정지 동작을 교대로 실행하는 운전을 1 버스트 사이클로 하는 버스트 모드 운전을 반복하여 행하고, 상기 펄스 발진의 각 출력 에너지가 소정의 크기로 되도록 레이저의 여기 강도를 제어하는 레이저 장치에 있어서,

   상기 연속 발진 동작을 행한 때의 최초의 소정 개수의 각 펄스에 대해, 각 펄스 발진시의 전원 전압을, 발진 정지 시간, 1 버스트 사이클 내에서의 펄스의 순번, 출력된 펄스 에너지의 관측치에 대응시켜 기억함과 동시에, 상기 최초의 소정 개수의 펄스 이후에 발생된 각 펄스에 대해서는, 각 펄스 발진시의 여기 강도를 출력된 펄스 에너지의 관측치에 대응시켜 기억하는 기억 수단과,

   상기 연속 펄스 발진을 행할 때, 상기 최초의 소정 개수의 각 펄스에 대해서는, 상기 기억 수단에 기억된 과거의 펄스 발진의 데이터 중에서, 발진 정지 시간 및 1 버스트 사이클 내의 순번이 같고 또한 이번의 펄스 발진의 목표 펄스 에너지와 같거나 거의 같은 출력 펄스 에너지의 관측치와 그 때의 펄스 여기 강도를 적어도 1조 읽어 내고, 이 읽어 낸 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도를 연산하고, 그 연산한 여기 강도치에 기초하여 펄스 발진을 행하는 제 1 전원 전압 제어 수단과,

   상기 연속 펄스 발진을 행할 때, 상기 최초의 소정 개수의 펄스 이후에 발생되는 각 펄스에 대해서는, 상기 기억 수단에서 이번의 버스트 주기 내에서 이미 출력된 펄스의 펄스 에너지 관측치 및 그 때의 여기 강도치를 읽어 내고, 이들 값에 기초하여 이번의 펄스 발진시의 여기 강도치를 연산하고, 이 여기 강도에 기초하여 펄스 발진을 행하는 제 2전원 전압 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제 1전원 전압 제어수단은 이번의 펄스 발진의 목표 펄스 에너지에 가장 가까운 출력 펄스 에너지의 관측치와 그 때의 여기 강도를 2조 읽어 내고, 이들 2조의 여기 강도치를 이용하여 보간 연산에 의해 이번 펄스 발진시의 여기 강도치를 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 제 1전원 전압 제어 수단은 이번의 펄스 발진의 목표 펄스 에너지에 가장 가까운 출력 펄스 에너지의 관측치와 그 때의 여기 강도를 1조 읽어 내고, 목표 펄스 에너지 값과 읽어 내어진 출력 펄스 에너지의 관측치와의 비교 결과에 따라 상기 읽어 내어진 여기 강도를 증가함으로써 이번의 펄스 발진시의 여기 강도치를 연산하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
9. 가공물 위의 모든 지점에 각각 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저가 입사되도록, 1개의 펄스 레이저가 입사될 때마다 가공물 위에서의 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 소정의 피치만큼 옮기면서 가공을 행하는 가공장치에 대해 펄스 레이저 광선을 상기 가공물의 가공에 필요한 소정 개수 Nt(NONt)만을 연속적으로 출력하는 레이저 장치에 있어서,

   상기 각 펄스 레이저 광선이 발진될 때마다, 출력된 펄스 레이저 광선의 에너지 Pk(k=1, 2, ..., Nt)를 검출하는 펄스 에너지 검출수단과,

   설정된 각 펄스 레이저의 목표치를 Pd로 하고, 상기 연속적으로 출력되는 펄스 레이저 광선의 순번을 i로 한 경우, 상기 각 펄스 레이저 광선이 발진될 때마다, 이하의 식에 따라 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때의 목표 에너지 Pt를 연산하고, 그 연산된 목표 에너지 Pt를 상기 설정된 목표치 Pd로 변환하여 출력하는 목표 펄스 에너지 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.

   i=1인 경우,

   Pt=Pd

   i≤NO인 경우,

   iNO인 경우,
10. 펄스 레이저 광선의 조사 영역을 고정한 상태에서 가공물 위에 사전 설정된 소정 개수 NO의 펄스 레이저를 조사함으로써 소정의 가공을 행하는 가공장치에 대해 펄스 레이저 광선을 연속적으로 출력하는 레이저 장치에 있어서,

    상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때마다, 출력된 펄스 레이저 광선의 에너지 Pk(k=1, 2, ..., NO)를 검출하는 펄스 에너지 검출 수단과,

    설정된 각 펄스 레이저의 목표치를 Pd로 하고, 상기 연속적으로 출력된 펄스 레이저 광선을 순번을 i로 한 경우, 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때마다, 이하의 식에 따라 상기 각 펄스 레이저 광선을 발진할 때의 목표 에너지 Pt를 연산하고, 그 연산된 목표 에너지 Pt를 상기 설정된 목표치 Pd로 변환하여 출력하는 목표 펄스 에너지 보정 수단을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저 장치.

    i=1인 경우

    Pt=Pd

    i1인 경우