KR19990044284A - 레이저 가공장치 및 레이저 장치 - Google Patents

Abstract

가공장치 쪽에, 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호와, 연속 발진 운전을 정지하여 정지 운전을 개시시키는 버스트 오프 신호를 발생시키고, 그 버스트 온.오프 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온.오프 신호 송신 수단을 구비함과 아울러, 상기 레이저 장치 쪽에, 버스트 온 신호 및 상기 버스트 오프 신호를 수신하고 이들 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계된 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하도록 하여, 레이저 발진 휴지중에는 충전 제어를 행할 필요가 없어서 레이저 장치의 안전화를 도모함과 아울러, 고정도의 레이저 출력 일정 제어를 달성할 수 있고, 그 밖의 각종 제어의 응답성, 제어 속도를 향상시킨다.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 장치

레이저를 이용하여 회로 패턴의 노광 처리를 행하는 축소투영 노광장치(이하, 「스테퍼」라 칭한다)에 있어서는, 회로 패턴의 해상도를 일정 레벨 이상으로 유지하기 위해 엄밀한 노광량 제어가 필요하다. 한편, 이 스테퍼의 광원으로서 사용되는 엑시머 레이저, 소위 펄스 방전 여기 가스 레이저에 있어서는 1 펄스당 펄스 에너지에 불규칙성이 있고, 노광량 제어의 정도를 향상시키기 위해서는 이 불규칙성을 작게 할 필요가 있다.

그래서, 예를 들어, 문헌(미야지 호까, 「엑시머 레이저 리소그래피」, 국제 레이저/어플리케이션 1991, 세미나 L-5, 36쪽-51쪽)에 게재된 바와 같이, 복수의 펄스를 연속 발진하여 노광을 행하는, 이른바 복수 펄스 노광에 의해 노광량 제어의 정도 향상을 도모하고자 하는 것이 있다. 즉, 이 방법은 노광 펄스의 수를 증가시키므로써 전체 노광량의 불규칙성을 저감시키고자 하는 방법이다.

그런데, 스테퍼는 노광과 스테이지 이동을 교대로 반복한다. 이 때문에, 광원이 되는 엑시머 레이저의 운전 상태로서는, 필연적으로 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진을 행한 후, 소정 시간 펄스 발진을 멈추는 운전을 반복하는 버스트 모드로 된다. 요컨대, 버스트 모드는 연속 펄스 발진 기간과 발진 휴지 기간을 교대로 반복하는 것이다.

또한, 이 명세서에 있어서, 「연속 펄스」,「연속 펄스 발진」인 때에는 펄스 방전을 반복 수행하고 단속적인 펄스 레이저 광선을 반복할 수 있는 의미로 사용하고 있고, 일반적으로 소위 「연속 발진 레이저」,「CW 발진」과는 다른 의미로 사용되고 있다.

그런데, 상술한 바와 같이, 엑시머 레이저는 펄스 방전 여기 가스 레이저이기 때문에, 항상 일정 크기의 펄스 에너지로 발진을 계속하는 것이 곤란하다. 이러한 원인으로서는, 방전에 의해 방전 공간 내에 레이저 가스의 밀도 변동이 발생하여 다음번의 방전을 불균일, 불안정하게 하는 것, 이 불균일 방전등으로 인해 방전 전극의 표면에 국소적인 온도 상승이 발생하여 다음번의 방전을 열화시키고 방전을 불균일하고 불안정하게 하는 것 등이 있다.

특히, 상기 연속 펄스 발진 기간의 초기에 그러한 경향이 현저하고, 도 8(a)의 S 부분으로 표시한 바와 같이, 발진 휴지기간 경과 후의 초기 펄스에서는 비교적 높은 펄스 에너지를 얻을 수 있지만, 그 후에는 방전이 열화되고 서서히 펄스 에너지가 저하하는, 이른바 스파이킹 현상이 나타난다. 즉, 도8에 도시한 바와 같이, 일정한 펄스 에너지 Ps를 얻기 위해, 이 에너지에 대응하는 소정의 일정 방전 전압에서 레이저 발진을 하였다 하여도, 실제로는 초기에 여러번 발생한 펄스 에너지가 Ps보다도 커져 버린다.

이렇게 버스트 모드 운전의 엑시머 레이저 장치에서는, 전술한 1 펄스당 에너지의 불규칙성이 노광량 제어의 정도를 저하시킴과 동시에, 스파이킹 현상이 불규칙성을 더욱 현저히 크게 하고, 노광량 제어의 정도를 크게 저하시키는 문제가 있다.

게다가, 근년에는 웨이퍼에 도포하는 감광제의 감도가 향상되었고, 이것이 처리량의 향상에도 기여하기 때문에, 적은 연속 펄스 수에서의 노광이 가능해져서, 펄스 수가 감소하는 경향에 있다.

그러나, 펄스 수가 적어지면, 그에 대응하여 복수 펄스의 전체 펄스 에너지의 불규칙성이 커져 버리고, 전술한 복수 펄스 노광 제어만으로는 노광량 제어의 정도를 유지하기 곤란하다.

또한, 근년에 반도체의 노광장치의 노광 방식은, 스테이지를 정지시켜 노광을 행하는 스테퍼 방식에서 스테이지를 이동시키면서 노광을 행하는 스텝 및 스캔 방식으로 이행되고 있다. 이러한 스텝 및 스캔 방식에서는, 스테이지를 이동시키면서 노광을 행하기 때문에, 전술한 바와 같은 노광 펄스 수를 증가시키므로써 전체 노광량의 불규칙성을 저감시키는 종래 방법은 이용할 수 없고, 다른 방법을 이용하여 각 펄스당 펄스 에너지가 균일해지도록 제어하여야 한다.

그래서, 본출원인은, 방전 전압(충전 전압)이 커짐에 따라 발진되는 펄스의 에너지가 커지는 성질을 이용하여, 버스트 모드에서의 연속 펄스 발진의 최초의 펄스의 방전 전압을 작게 하고, 이후 펄스의 방전 전압을 서서히 크게 하는 방식으로, 방전 전압을 각 펄스마다 변화시켜 스파이킹 현상에 의한 초기의 에너지 상승을 방지하는, 이른바 스파이킹 발생 방지 제어에 관한 발명을 다수 출원한 바 있다(일본국 특원평 4-191056호, 일본국 특개평 7-106678호 공보(특원평 5-249483호) 등).

이들 종래 기술에 있어서는, 스파이킹의 크기가 버스트 모드 운전의 발진 휴지 시간 Tpp(도 8(a) 참조), 충전 전압치 등에 크게 의존하는 점에 착안하여, 발진 휴지 시간 Tpp, 충전 전압치 등에 따라 방전 전압을 가변 제어하도록 하고 있다.

그러나, 종래 스테퍼용 엑시머 레이저에 있어서는, 스테퍼 쪽에서 전송되어 오는 레이저 발진 동기 신호 TR을 발진 트리거로 하여, 레이저 발진 제어를 행하고 있다. 즉, 레이저 쪽은, 도 8(b)에 도시한 바와 같이, 스테퍼 쪽에서 송출되는 연속 펄스 발진을 행하도록 하기 위한 레이저 발진 동기 신호 TR를 수신하고, 이들 수신된 레이저 발진 동기 신호 TR에 동기하여 연속 펄스 발진을 행하도록 하고, 레이저 쪽에서는, 수동 제어를 하는 수밖에 없다.

이 때문에, 레이저 쪽에서는, 스테퍼 쪽이 어떠한 내용의 버스트 운전 모드에서 레이저 발진을 소망하고 있는지를, 사전에 알 수 없다. 즉, 연속 펄스 발진의 주기, 연속 펄스 발진의 개수, 현시점은 발진 휴지 상태인가 아닌가, 발진 휴지 기간 등은, 레이저 쪽에서는 모두 미지의 정보이지만, 레이저 쪽은 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때마다, 항상 즉석에서 적정한 방전 전압 제어를 할 수 있도록 하여야 한다.

이 때문에, 예를 들어, 일본국 특개평 7-106678호 공보(특원평 5-249483호)에서는, 언제 레이저 발진 동기 신호 TR가 수신되어도, 적정한 방전 전압 제어를 할 수 있도록 다음과 같은 제어를 행하도록 하고 있다.

즉, 이 종래 기술에서는, 연속 펄스 발진의 각 펄스 에너지를 소정의 목표치 Ps에 일치시키기 위한 충전 전압 데이터를 발진 휴지 시간, 충전 전압치 등을 파라미터 값으로 하여, 연속 펄스 발진의 각 펄스(몇번째의 펄스) 마다, 사전 기억하고 있다. 또한, 연속 펄스 발진을 행할 때마다. 그 때의 각 펄스의 펄스 에너지를 기억하고, 이들 기억 데이터를 다음번의 연속 펄스 발진시의 각 펄스의 충전 전압 제어에 이용한다. 즉, 이들 기억된 전회의 각 펄스 에너지 값을 목표치 Ps와 비교하고, 이 비교 결과에 따라 전기 기억된 각 펄스의 충전 전압 데이터를 보정하고, 이 보정된 충전 전압 데이터에 따라서 충전 전압 제어를 실행한다.

또한, 이러한 충전 전압 제어에서는, 전술한 바와 같이, 레이저 쪽에는 레이저 발진 동기 신호 TR의 입력 타이밍을 알 수 없기 때문에, 다음과 같은 전취 제어를 행하도록 하고 있다. 즉, 레이저 쪽에는, 레이저 발진 동기 신호 TR의 주기에 비해 짧은 주기의 시스템 클럭 신호를 계수하므로써 계시 작동을 행하는 타이머가 내장되어 있고, 이 타이머의 계시 출력을 소정의 설정 시간과 비교하므로써 현 시스템 클럭 입력 시점이 연속 발진 중인지, 발진 휴지 시간 중인지를 판단하도록 하며, 이 판단 결과를 이용하여, 각 시스템 클럭 입력 시점에 전술한 충전 전압의 보정 연산을 행하므로서 그 시점의 최적 충전 전압치를 연산하고, 그 연산된 충전 전압이 되도록 충전 콘덴서의 제어를 각 시스템 클럭 입력 시점에 행하도록 하고 있다. 예를 들어, 현시점이 발진 휴지 시간 중인 것으로 판단되는 경우에는, 최후에 레이저 발진 동기 신호TR가 입력되고 나서 현시점까지가 발진 휴지 시간 Tpp인 것으로 가정하고, 이 가정된 발진 휴지 시간 Tpp에 대응하는 충전 전압 데이터를 읽어 내고, 이 충전 전압 데이터를 전회의 연속 펄스 발진의 첫 번째의 에너지의 모니터 값과 펄스 에너지 값의 목표치 Ps의 비교 결과를 이용하여 보정하는 연산을 행하고, 이 연산된 충전 전압이 되도록 충전 콘덴서의 제어를 행한다.

이와 같이, 이 종래 기술에 있어서는, 언제라도 레이저 발진 동기 신호 TR가 입력되어도 좋도록, 발진 휴지 시간 중에도 관계없이, 항상 그 때의 최적 충전 값을 얻을 수 있도록 항상 방전용 전원회로를 스탠바이 상태로 한다.

이 때문에, 이 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

(가) 레이저 발진 휴지 중에도, 전원회로를 제어하여 고전압을 공급하기 때문에 위험하고 전력 에너지 소비량이 크다.

(나) 휴지 시간의 계시 계산은 실제로 레이저 발진 동기 신호 TR가 입력된 타이밍이 아니라, 레이저 장치 내의 시스템 클럭 신호에 기초하여 수행되기 때문에, 정확한 휴지 시간을 계산할 수 없고, 스파이킹 제어의 제어성이 나빠진다.

(다) 항상, 충전 전압 제어를 위한 연산을 행하기 때문에, 그 밖의 각종 제어의 응답성, 제어 속도에 악영향을 미친다.

다음으로, 이러한 유형의 레이저 노광장치에 있어서는, 레이저장치 쪽에서는 목표 펄스 에너지 Ps를 노광장치로부터 받아들이고, 이 받아들인 목표 펄스 에너지 Ps가 되도록 전술한 충전 전압 제어 등의 각종 제어가 행해진다. 이 때, 레이저 장치 쪽에서는, 전술한 바와 같이 실제로 출력된 각 레이저 펄스의 에너지를 모니터하고, 이 모니터 값과 목표 펄스 에너지 Ps를 비교하므로서, 충전 전압 제어가 행해진다.

그러나, 레이저 장치 쪽에서의 모니터 값은, 철두철미 레이저 장치 쪽에서의 에너지의 모니터 값이고, 이것은 실제로 노광되는 단계에서의 레이저 에너지 값과는 반드시 일치하지 않는다. 즉, 레이저 장치의 에너지 모니터의 드리프트, 레이저 빔의 모드 변화에 의한 노광장치에서의 투과율 변화 (예를 들어, 레이저 빔이 전개되므로써 노광장치의 레이저 입사구에 설치된 슬릿 등에서 레이저 빔의 일부가 입사되지 않는 것 등이 원인이 된다) 등을 원인으로 하여, 레이저 장치 쪽에서의 에너지의 모니터 값이 실제로 노광되는 단계에서의 레이저 에너지 값과는 일치하지 않게 되는 일이 발생한다.

이와 같이, 종래 기술에서는, 레이저 펄스의 에너지 모니터 값으로서, 레이저 장치 쪽에 배치된 모니터의 출력을 이용하도록 하고 있기 때문에, 이 모니터 값이 실제로 노광되는 단계에서의 레이저 에너지 값과 다르고, 이것을 원인으로 하여 정확한 노광량 제어를 행하기 어렵다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 창안된 것으로, 레이저 발진 휴지 중에는 충전 제어를 행할 필요가 없고 레이저 장치의 안전화를 도모함과 동시에, 고정도의 레이저 출력 일정 제어를 행할 수 있고, 그 밖의 각종 제어의 응답성, 제어 속도를 향상시킬 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에 있어서는, 레이저 출력의 투과율의 변동분, 레이저 출력 모니터의 변동분을 보정하여 정확한 노광량 제어를 행할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 버스트 운전을 실행하는 레이저 장치와, 이 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선을 이용하여 반도체, 고분자 재료, 또는 무기 재료에 대해 소정의 가공을 행하는 가공 장치를 구비한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 보인 블록도.

도 2는 제 1 및 제 2 실시예에 있어서의 버스트 신호와 레이저 발진 동기 신호의 시간 선도.

도 3은 제 1 실시예에 있어서의 레이저 콘트롤러에서의 버스트 신호에 기초하는 충전 전압 제어의 동작예를 보인 흐름도.

도 4는 발진 정지 시간 및 목표 펄스 에너지와 충전 전압과의 관계를 보인 도면.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 보인 블록도.

도 6은 제 2 실시예에 있어서 레이저 콘트롤러에서의 버스트 신호에 기초하는 충전 전압 제어의 동작예를 보인 흐름도.

도 7은 제 3 실시예에 있어서의 버스트 신호와 레이저 발진 동기 신호의 시간 선도.

도 8은 버스트 모드 운전에 있어서의 스파이킹 현상과 레이저 발진 동기 신호를 보인 도면.

본 발명에서는, 레이저 광선을 소정의 주기로 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치와, 상기 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 가공장치를 갖춘 레이저 가공장치에 있어서, 상기 가공장치에 상기 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호와, 상기 연속 발진 운전을 정지하여 상기 정지 운전을 개시시키는 버스트 오프 신호를 발생시키고, 그 버스트 온.오프 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온.오프 신호 송신 수단을 구비함과 아울러, 상기 레이저 장치에 상기 버스트 온 신호 및 상기 버스트 오프 신호를 수신하고, 이들 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계되는 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하도록 하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기 레이저 장치에서의 펄스 발진은 가공장치로부터 레이저 장치에 대해 송신되는 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 수행되도록 하여도 좋고, 레이저 장치 자체에서 발생된 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 수행되도록 하여도 좋다.

이러한 발명에 의하면, 레이저 장치는 가공장치 쪽에서 송신되어 온 버스트 온 신호 및 버스트 오프 신호를 이용하여 버스트 운전에 관계되는 제어를 실행한다.

따라서, 레이저 발진 동기 신호를 가공장치에서 발생되도록 하는 경우에는, 가공장치 쪽에서는 연속 펄스 발진의 트리거 신호로서의 레이저 발진 동기 신호를 버스트 온 신호의 후에 송신하고, 또한 레이저 발진 동기 신호의 후에 버스트 오프 신호를 송신하도록 하면, 레이저 장치 쪽에는 버스트 온 신호가 입력된 시점에서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력되는 시점까지 스파이킹 방지 제어를 위한 충전 전압 제어를 행하면 되고, 레이저 발진의 휴지 시간 중에는 충전 전압 제어를 행할 필요가 없다.

또한, 레이저 발진 동기 신호를 레이저 장치 자체에서 발생되도록 한 경우에도, 레이저 발진 동기 신호를 버스트 온 신호의 수신 후에 발생시키고, 또한 레이저 발진 동기 신호 후에 버스트 오프 신호가 송신되도록 하면, 레이저 장치 쪽에는 버스트 온 신호가 입력된 시점에서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력되는 시점까지 스파이킹 방지 제어를 위한 충전 전압 제어를 행하면 되고, 레이저 발진의 휴지 시간 중에는 충전 전압 제어를 행할 필요가 없어진다.

또한, 본 발명에서는, 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치와, 이 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 가공장치를 갖춘 레이저 가공장치에 있어서,

상기 레이저 장치 쪽에는 상기 펄스 발진된 레이저 광선의 에너지를 모니터하는 제 1 모니터 수단과, 이 제 1 모니터 수단의 출력에 기초하여 연속 발진 운전 시의 출력 레이저 광선의 적산 에너지 또는 평균 에너지를 구하고, 이 적산 에너지 값 또는 평균 에너지를 상기 가공장치에 송신하는 제 1 에너지 연산 수단을 구비함과 아울러,

상기 가공장치 쪽에, 그 가공장치에 입력되는 상기 레이저 광선의 에너지를 모니터하는 제 2 모니터 수단과, 이 제 2 모니터 수단의 출력에 기초하여 입력 레이저 광선의 적산 에너지 또는 평균 에너지를 구하는 제 2 에너지 연산 수단과, 사전 설정된 연속 펄스 발진의 목표 에너지 값을 상기 제 1 에너지 연산 수단에서 송신된 에너지 값 및 상기 제 2 에너지 연산 수단에서 연산한 에너지 값에 의해 보정하고, 이 보정 목표 에너지 값을 상기 레이저 장치에 송신하는 목표 에너지 보정수단을 구비하며,

상기 레이저 장치에 수신된 보정 목표 에너지 값을 목표치로 하여 레이저 출력 제어를 행하는 제어 수단을 구비하도록 하고 있다.

이러한 발명에 의하면, 사전 설정된 연속 펄스 발진의 목표 에너지 값을 가공장치 쪽에서의 레이저 모니터 출력과 레이저 장치 쪽에서의 레이저 모니터 출력과의 비교 결과를 이용하여 보정하고, 이 보정된 목표 에너지 값을 목표치로 하여 노광량 일정 제어를 실행한다.

따라서, 레이저 출력의 투과율의 변동분, 레이저 출력 모니터의 변동분이 취소되고, 정확한 노광량 일정 제어를 이룰 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 레이저 장치로서 협대역화 엑시머 레이저(1)를 이용하고, 가공장치로서 반도체의 회로 패턴의 축소투영 노광처리를 행하는 스테퍼(20)를 이용한 경우의 제 1 실시예를 보여주고 있다.

엑시머 레이저(1)의 레이저 체임버(2)는 도시하지 않은 방전 전극 등을 갖추고 있으며, 레이저 체임버(2) 내에 충전된 Kr, F2, Ne 등으로 이루어진 레이저 가스를 방전 전극간의 방전에 의해 여기시켜 레이저 발진을 행한다. 발광된 광선은 재차 레이저 체임버(2)로 되돌아가 증폭되고, 협대역화 유니트(3)에 의해 협대역화되고, 전방 미러(4)를 통해 발진 레이저 광선 L로서 출력된다. 그리고, 일부의 광선은 전방 미러(4)로부터 재차 레이저 체임버(2)로 되돌아가고 레이저 발진이 일어난다. 또한, 레이저 광선 L은 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전에 의해, 단속적으로 출력된다.

레이저 전원회로(5)는 레이저 콘트롤러(6)에서 가해진 전압 데이터에 따라 상기 방전 전극간에 전위차 V를 부여하여 방전을 행한다. 또한, 레이저 전원회로(5)에 있어서는, 도시하지 않은 충전 회로에 의해 방전 전압을 일단 충전한 후에, 예를 들어 사일러트론 등의 스위치 소자의 동작에 의해 방전을 행한다.

전방 미러(4), 레이저 체임버(2) 및 협대역화 유니트(3)로 구성되는 공진기에서 발진된 레이저 광선 L은 빔 분할기(7)에 의해 그 일부가 샘플링되고, 모니터 모듈(8)에 입사된다. 또한 그 나머지 레이저 광선 L은 슬릿(9)을 통해 노광장치(20)에 출사된다.

모니터 모듈(8)에서는, 출력 레이저 광선 L의 1 펄스당 에너지 E가 검출된다. 이 검출 에너지 값 E는 레이저 콘트롤러(6)에 입력된다. 또한, 도시하지 않은 광분기와 라인 센서에 의해, 레이저 광선 L의 스펙트럼 선폭, 파장 등이 검출되고, 이들 데이터도 레이저 콘트롤러(6)에 입력된다.

레이저 콘트롤러(6)에는 노광장치(20)로부터 다음의 신호가 입력되고,

- 버스트 신호 BS (도 2 참조)

- 레이저 발진 동기 신호 TR (도 2 참조)

- 목표 펄스 에너지 값 Pd

레이저 콘트롤러(6)에서는 이들 입력 신호에 기초하여 본 발명에 관련된 제어로서 주로 다음과 같은 제어를 실행한다.

(가) 연속 펄스 발진 중 모니터 모듈(8)에서 검출된 각 펄스 에너지 Pi (i=1 ~ n)을 기억한다. 이 기억 데이터를 다음의 연속 펄스 발진시의 충전 전압 계산에 이용한다.

(나) 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp를 파라미터로 하여, 일정한 펄스 에너지를 얻기 위한 최적 충전 전압치가, 발진 순서 i마다 전압 데이터 테이블로서 사전 기억되어 있고, 이 기억 데이터로부터 각 버스트 사이클마다 이번의 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp에 대응하는 최적 충전 전압치 Vi를 발진 순서 i마다 읽어 낸다. 또한, 상기 기억되어 있는 이전번 주기의 연속 펄스 발진시의 각각의 펄스 에너지 Pi의 모니터 값을, 이번의 목표 펄스 에너지 값 Ps와 비교하고, 이 비교 결과에 따라 상기 읽어 낸 최적 충전 전압치 Vi를 보정하고, 이들 보정된 충전 전압치 Vi'를 전원회로(5)에 출력하여 충전 제어를 행하게 한다.

(다) 모니터 모듈(8)에서 검출한 펄스 에너지 Pi를 1 버스트 기간 중에 순차 적산함으로써, 1 버스트 기간 중의 적산 에너지 Qe를 산출하고, 이 적산 에너지 값 Qe를 노광장치(20)에 송신한다.

(라) 레이저 발진 동기 신호 TR을 계수함으로써, 이번의 펄스 발진이 몇번째의 펄스 발진인지를 인식한다.

노광장치(20)에는, 슬릿(10)을 통해 입사된 레이저 광선 L의 일부를 샘플링하는 빔 분할기(11)가 설치되고, 이 샘플링 광선은 모니터 모듈(12)로 입사된다. 모니터 모듈(12)에서는 입사된 레이저 광선 L의 1 펄스당 에너지 Pi'를 검출하고, 이 검출 에너지 값 Pi'를 노광장치 콘트롤러(13)에 입력한다. 또한, 빔 분할기(11)를 통과한 레이저 광선은 축소 노광 처리에 이용된다.

노광장치 콘트롤러(13)에서는 축소 노광 처리 및 웨이퍼가 놓인 스테이지의 이동 제어 외에, 본 발명에 관련된 다음과 같은 처리를 실행한다.

(가) 모니터 모듈(12)에서 검출된 펄스 에너지 Pi'를 1 버스트 기간 중에 순차 적산함으로써 1 버스트 기간 중의 적산 에너지 Q1을 산출한다. 그리고, 이 산출치 Q1과 레이저 장치(1)에서 전송되어 온 적산 에너지 값 Qe와 비교함으로써, 설정된 목표 펄스 에너지 Ps(1 펄스 발진에서의 목표 에너지)를 보정한다. 이 보정 연산식은 다음의 식으로 표시된다.

Pd = (Qe/Q1) x Ps

그리고, 이 보정 결과로서의 보정 목표 펄스 에너지 Pd를 레이저 장치(1)에 송신한다.

이러한 목표 펄스 에너지의 보정에 의해, 레이저 장치를 출사하고 나서 노광될 때까지의 레이저 광선의 투과율의 변동분 및 레이저 장치 내의 모니터 모듈(8)의 드리프트에 변동분이 흡수된다.

(나) 레이저 발진 동기 신호 TR과 함께 버스트 신호 BS를 레이저 장치(1)로 송신한다. 이들 레이저 발진 동기 신호 TR 및 버스트 신호 BS의 시간 선도가 도 2에 도시되어 있다. 레이저 발진 동기 신호 TR은 앞서 도 8에서도 설명한 바와 같이, 레이저 장치(1)에서의 연속 펄스 발진의 트리거 신호로서 기능한다. 버스트 신호 BS는 그 동작의 시작에서 레이저 장치(1)에서의 연속 발진 운전을 개시하도록 하고(버스트 온), 그 동작의 시작에서 레이저 장치(1)에서의 연속 발진 운전을 정지시키도록(버스트 오프) 기능하도록 하는 것이며, 그 버스트 온 시점에서 소정 시간 t1 후에 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR이 발생되고, 또한 최후의 레이저 발진 동기 신호 TR이 발생되고 나서 소정 시간 t2 후에 버스트 오프 되도록 설정되어 있다. 또한, 전술한 보정 목표 펄스 에너지 Pd는 버스트 신호 BS가 오프되고 나서 온될 때까지의 버스트 휴지 기간에 레이저 장치(1)로 송출된다.

다음에, 도 3의 흐름도를 참조하여, 엑시머 레이저(1)에서의 충전 전압 제어에 대해 설명한다.

레이저 콘트롤러(6)에 있어서는, 항상 버스트 신호 BS의 상태를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 각종의 다른 처리를 실행한다(단계 100).

우선, 레이저 콘트롤러(6)에 있어서는, 버스트 신호 BS가 오프 상태에 있는 버스트 휴지 기간 중에는 노광장치(20)에서 보정된 목표 펄스 에너지 Pd가 송출되기 때문에, 이 목표 펄스 에너지 Pd를 수신하고, 기억해 둔다(단계 110). 또한 레이저 콘트롤러(6)는, 이 버스트 휴지 기간 중에는 충전 전압 제어 이외의 그 밖의 다른 처리를 실행한다 (단계 120).

다음으로, 버스트 신호 BS의 동작이 시작됨을 검출한 경우, 레이저 콘트롤러(6)는 그 동작이 시작되는 시점으로부터 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR이 입력될 때까지의 기간(도 2의 시간 t1) 중에, 다음과 같은 처리를 실행한다.

우선, 레이저 콘트롤러(6) 내에는 버스트 신호 BS가 오프로 된 시점에서 온으로 될 때까지의 발진 휴지 시간 te(도 2 참조)를 계시하는 타이머가 내장되어 있으며, 레이저 콘트롤러(6)는 버스트 신호 BS가 온으로 동작을 시작하면, 이 타이머의 출력 te를 취함과 동시에, 직전의 버스트 휴지 시간 중에 노광장치(20)에서 송출되어 온 보정 목표 펄스 에너지 Pd를 취한다 (단계 200).

다음으로, 레이저 콘트롤러(6)는 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR이 입력되는 시점에서의 순수한 발진 휴지 시간 Tpp를 다음의 식에 따라 연산한다 (단계 210).

Tpp = te + t1 ... (1)

또는

Tpp = te + t1 + t2 ... (2)

t1; 고정치 (도 2 참조)

t2; 고정치 (도 2 참조)

또한, 순수한 발진 정지 시간 Tpp는, 앞의 버스트 주기의 최후의 레이저 발진 동기 신호 TR이 발생되고 나서 이번의 버스트 주기의 최초의 레이저 발진 동기 신호 TR이 발생될 때까지의 기간이므로, 상기 두 개의 식중 식(2)가 정확하다.

다음으로, 레이저 콘트롤러(6)는 상기와 같이 취한 목표 펄스 에너지 Pd, 발진 정지 시간 Tpp를 이용하여 이번의 첫 번째의 레이저 발진용 충전 전압 V1을 계산한다 (단계 220).

즉, 레이저 콘트롤러(6) 내에는, 각종 값의 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp를 파라미터로 하여, 일정한 펄스 에너지를 얻기 위한 최적 충전 전압치가, 발진 순서 i마다 전압 데이터 테이블로서 사전 기억되어 있다.

예를 들어, 도 4는 버스트 발진 초기에 있어서, 목표 펄스 에너지 Pd를 P1, P2, P3 (P1 < P2 < P3)의 3개의 다른 값으로 변화시키고, 발진 정지 시간 Tpp을 ta, tb (ta < tb)의 2개의 다른 값으로 변화시키는 경우의 총 6개의 다른 조건하에서의 실험 결과를 보여주는 것이므로, 도 4(A)에는 각 펄스 에너지의 모니터 값을 발진 순서 i마다 표시하고, 도 4(b)에는 각 발진 순서 i마다의 각 충전 전압치 Vi를 표시하고 있다.

이 경우, 도 4(b)에 도시한 바와 같은 충전 전압을 가하도록 하면, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 스파이킹 현상이 흡수되어 각 펄스 에너지를 목표치(P1, P2, P3)에 거의 일치시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 때, 도 4(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 7번째의 펄스까지는 스파이킹 현상을 해소하기 위해 충전 전압치 Vi가 증가하고 있고, 7번째의 펄스 이후는 충전 전압치가 거의 일정치로 되어 있다. 또한, 발진 휴지 시간 Tpp가 길어지면, 스파이킹 현상이 현저히 나타나기 때문에 발진 휴지 시간 Tpp가 길어지면 초기의 펄스의 충전 전압을 보다 낮게 하지 않으면 안되는 것도 알 수 있다. 게다가, 목표 펄스 에너지 Pd가 커지게 되면, 충전 전압을 크게 하지 않으면 안되는 것도 알 수 있다.

전술한 레이저 콘트롤러(6) 내의 전압 데이터 테이블에는, 도 4에 도시한 바와 같은 연속 펄스 운전 중의 각 펄스 에너지를 소정의 목표치로 일정 제어하기 위한 충전 전압 데이터가 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp를 파라미터로 하여, 발진 순서 i마다 시전 기억되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 레이저 콘트롤러(6)에는 모니터 모듈(8)로부터 각 펄스 에너지의 모니터 값이 입력되어 있고, 레이저 콘트롤러(6)에서는 이들 모니터 값을 발진 순서 i에 대응시켜 기억하고 있다.

레이저 콘트롤러(6)는 첫 번째 펄스의 충전 전압의 계산을 행할 때, 우선 단계 200의 처리에서 취한 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp에 대응하고 또한 첫 번째의 펄스에 대응하는 충전 전압치를 상기 전압 데이터 테이블로부터 읽어 낸다. 그 다음, 상기 기억되어 있던 이전번의 연속 펄스 발진시의 첫 번째 펄스의 에너지의 모니터 값을 상기 노광장치(20)에서 입력된 목표 펄스 에너지 값 Pd와 비교하고, 이 비교 결과에 따라 상기 전압 데이터 테이블에서 읽어 낸 충전 전압치를 보정하고, 이 보정 결과를 이번, 즉 첫 번째의 펄스 발진의 충전 전압치 V1으로서 전원회로(5)에 출력한다 (단계230).

또한, 상기 보정 연산의 방법으로서는, 예컨대 이전번의 첫 번째 펄스의 에너지의 모니터 값과 목표 펄스 에너지 값 Pd와의 차를 구하고, 이 차가 소정의 설정치보다 작은 경우에는 보정을 행하지 않고, 상기 차가 설정치보다 큰 경우에는 그 차의 ±에 따라 충전 전압치를 증감하는 방법이 있다.

그 후, 레이저 콘트롤러(6)에서는 노광장치(20)로부터의 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR이 수신된 시점에서, 전원회로(5)에 발진 지령을 내린다 (단계 240, 250). 그 결과, 전원회로(5)에 의해, 앞서 가해진 충전 전압에 기초하는 방전 제어가 실행된다.

다음에, 레이저 콘트롤러(6)는 이번의 펄스 발진시의 각종 발진 조건, 충전 전압치 V1, 모니터 모듈(8)에 의해 모니터된 펄스 에너지 P를 기억해 둔다. 이 기억 데이터는 다음번의 연속 펄스 발진의 첫 번째의 충전 전압의 계산에 이용된다. 또한, 기억되는 발진 조건으로서는, 목표 펄스 에너지 Pd, 발진 정지 시간 Tpp, 펄스 발진의 순서 i등이 있다.

이상과 같이 하여, 첫 번째의 펄스 발진이 행해진다.

다음으로, 버스트 신호 BS가 온 상태에 있는 연속 펄스 발진중에는, 기본적으로는 첫 번째의 펄스 발진시와 동일한 연산이 행해진다 (단계 300).

즉, 레이저 콘트롤러(6)는 i(i = 2 ~ n)번째 펄스의 충전 전압의 계산을 행할 때, 앞서의 단계 200의 처리에서 취한 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp에 대응하고 또한 i번째의 펄스에 대응하는 충전 전압치를 상기 전압 데이터 테이블로부터 읽어 낸다. 다음에, 상기 기억되어 있던 이전번의 연속 펄스 발진시의 i번째 펄스의 에너지의 모니터 값을 상기 노광장치(20)로부터 입력된 목표 펄스 에너지 값 Pd과 비교하고, 이 비교 결과에 따라 상기 전압 데이터 테이블로부터 읽어 낸 충전 전압치를 보정한다 (단계 300). 그리고, 이 보정 결과를 이번, 즉 i번째의 펄스 발진의 충전 전압치 Vi로서 전원회로(5)에 출력한다 (단계 230).

그 후, 레이저 콘트롤러(6)에서는 노광장치(20)로부터의 i번째의 레이저 발진 동기 신호 TR이 수신된 시점에서, 전원회로(5)에 발진 지령을 내린다 (단계 240, 250). 그 결과, 전원 회로(5)에 의해 앞서 가해진 충전 전압에 기초하는 방전 제어가 실행된다.

그 후, 레이저 콘트롤러(6)는, 상기와 마찬가지로, 이번의 펄스 발진시의 각종 발진 조건, 충전 전압치 Vi, 모니터 모듈(8)에 의해 모니터된 펄스 에너지 P를 기억해 둔다. 이 기억 데이터는 다음번의 연속 펄스 발진의 i번째의 충전 전압의 계산에 이용된다.

이상과 같이 하여, i번째의 펄스 발진이 행해진다.

다음으로, 버스트 신호 BS의 하강을 검출한 경우, 레이저 콘트롤러(6)는 이번의 버스트 운전중에 모니터 모듈(8)에서 모니터된 펄스 에너지 Pi를 적산함으로써, 1 버스트 기간중의 적산 에너지 Qe를 산출하고, 이 적산 에너지 값 Qe를 노광장치(20)에 송신한다 (단계400). 이 적산 에너지 값 Qe은 전술한 바와 같이 노광장치(20)에서의 목표 펄스 에너지 Ps의 보정 연산에 이용된다.

다음에, 도 5 및 도 6을 이용하여 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다.

앞서의 제 1 실시예에 있어서는, 버스트 신호 BS 및 레이저 발진 동기 신호 TR의 쌍방을 스테퍼(20)가 발생시키고, 이것을 엑시머 레이저(1)로 출력하도록 하였으나, 이 제 2 실시예에서는, 레이저 발진 동기 신호 TR을 엑시머 레이저(1) 쪽에서 발생시키고, 이 자체에서 발생한 레이저 발진 동기 신호 TR를 전원회로(5)에 출력함으로써 그 레이저 발진 동기 신호 TR에 동기된 레이저 펄스 발진을 행할 수 있도록 하고 있다. 버스트 신호 BS에 대해서는, 앞서의 제 1 실시예와 동일한 바, 앞서의 도 2에 도시한 바와 같은 신호가 스테퍼(20) 쪽에서 엑시머 레이저(1)에 대해 보내어진다.

따라서, 이 제 2 실시예에서, 엑시머 레이저(1) 쪽에서는 1 버스트 주기 내에서 발생될 수 있도록 레이저 발진 동기 신호 TR의 개수 Np 및 그 발생 주기 Δtp(도 2 참조)를 사전 인지하고 있는 것으로 한다.

이를 위해, 도 5에 도시한 제 2 실시예의 구성도에서는, 앞서의 도 1에 도시한 구성에서 레이저 발진 동기 신호 TR의 노광장치 콘트롤러(13)로부터 레이저 콘트롤러(6)로의 신호 경로를 제거하고 있다.

즉, 도 5의 노광장치 콘트롤러(13)에 있어서는, 앞서의 제1 실시예와는 달리, 버스트 신호 BS 및 목표 펄스 에너지 Pd만을 레이저 콘트롤러(6)에 대해 출력한다. 또한, 도 5의 레이저 콘트롤러(6)에 있어서는, 앞서의 도 2에 도시한 바와 같이, 노광장치 콘트롤러(13)로부터 입력되는 버스트 신호 BS가 상승하면, 이 상승 시점에서 t1 시간 경과후에 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 출력하고, 이후 소정의 주기 Δtp를 가지고 Np개의 레이저 발진 동기 신호 TR을 발생시킨다.

이하, 도 6의 흐름도에 따라 이 제 2 실시예에서의 엑시머 레이저(1)에서의 충전 전압 제어에 대해 설명한다.

레이저 콘트롤러(6)에 있어서는, 상기와 마찬가지로, 버스트 신호 BS의 상태를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 각종 다른 처리를 실행한다 (단계 100).

레이저 콘트롤러(6)에 있어서는, 버스트 신호 BS가 오프 상태에 있는 버스트 휴지 기간 중에는, 노광장치(20)에서 보정된 목표 펄스 에너지 Pd가 송출되어 오기 때문에, 이 목표 펄스 에너지 Pd를 수신하고, 기억해 둔다 (단계 110). 또한, 레이저 콘트롤러(6)는 이 버스트 휴지 기간 중에는 충전 전압 제어 이외의 그 밖의 다른 처리를 실행한다 (단계 120). 이들 처리 역시 앞서의 실시예에서와 동일하다.

다음으로, 버스트 신호 BS의 상승을 검출한 경우, 레이저 콘트롤러(6)는, 그 상승 시점에서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 자체적으로 발생시킬 때 까지의 기간중에 (도 2의 시간 t1), 상기 실시예와 마찬가지로, 앞서의 (1)식 또는 (2)식에 따라 순수한 발진 정지 시간 Tpp를 연산하고 (단계 201), 이 연산된 발진 정지 시간 Tpp와 상기에서 취한 목표 펄스 에너지 Pd를 이용하여 이번의 첫 번째의 레이저 발진용 충전 전압 V1을 상기와 같이 계산한다 (단계220).

그 후, 레이저 콘트롤러(6)에서는, 버스트 신호 BS가 상승하는 시점으로부터 상기 시간 t1이 경과하면, 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 발생시키고, 이것을 전원회로(5)에 가한다. 이 결과, 전원회로(5)에 의해, 앞서 가해졌던 충전 전압에 기초하는 방전 제어가 실행된다 (단계231, 250).

다음으로, 레이저 콘트롤러(6)는, 상기와 마찬가지로, 이번의 펄스 발진시의 각종 발진 조건, 충전 전압치 V1, 모니터 모듈(8)에 의해 모니터된 펄스 에너지 P를 기억해 둔다 (단계260).

이상과 같이 하여, 첫 번째의 펄스 발진이 행해지면, 레이저 콘트롤러(6)는 그 버스트 주기에 있어서의 펄스 발진의 개수를 계수하고, 이 계수치가 Np에 일치하는지의 여부를 판정한다. 일치하는 경우에는, 그 버스트 주기 내에서의 레이저 발진을 종료한다 (단계 261, 262)

다음으로, 버스트 신호 BS가 온 상태에 있는 연속 펄스 발진중에 있어서는, 기본적으로 첫 번째의 펄스 발진시와 동일한 연산이 행해진다 (단계 300).

즉, 레이저 콘트롤러(6)는 i(i = 2 ~ n)번째 펄스의 충전 전압을 계산할 때, 앞서의 단계 200의 처리에서 취한 목표 펄스 에너지 Pd 및 발진 휴지 시간 Tpp에 대응하고 또한 i번째의 펄스에 대응하는 충전 전압치를 전압 데이터 테이블로부터 읽어 낸다. 다음으로, 상기 기억되어 있는 이전번의 연속 펄스 발진시의 i번째 펄스의 에너지 모니터 값을 상기 노광장치(20)로부터 입력된 목표 펄스 에너지 값 Pd와 비교하고, 이 비교 결과에 따라 상기 전압 데이터 테이블로부터 읽어 낸 충전 전압치를 보정한다 (단계 300). 그리고, 이 보정 결과를 이번, 즉 i번째의 펄스 발진의 충전 전압치 Vi로서 전원회로(5)에 출력한다 (단계 301).

레이저 콘트롤러(6)에서는, 이전번의 레이저 발진 동기 신호 TR을 발생시키고 나서의 시간을 계시하고, 이 경과 시간이 상기 펄스 발진의 주기 Δtp에 일치하면, 이번의 펄스 발진을 위한 레이저 발진 동기 신호 TR을 발생시키고, 이것을 전원회로(5)에 가한다. 이 결과, 전원회로(5)에 의해 앞서 가해진 충전 전압에 기초하는 방전 제어가 실행된다 (단계 302, 250).

그 후, 레이저 콘트롤러(6)는, 상기와 마찬가지로, 이번의 펄스 발진시의 각종 발진 조건, 충전 전압치 Vi, 모니터 모듈(8)에 의해 모니터된 펄스 에너지 P를 기억해 둔다.

이상과 같이 하여, Np개의 레이저 펄스를 포함하는 펄스 발진을 실행한다.

다음으로, 버스트 신호 BS의 하강을 검출한 경우, 레이저 콘트롤러(6)는 이번의 버스트 운전중에 모니터 모듈(8)에서 모니터된 펄스 에너지 Pi를 적산함으로써, 1 버스트 기간중의 적산 에너지 Qe를 산출하고, 이 적산 에너지 값 Qe를 노광장치(20)에 송신한다 (단계 400). 이 적산 에너지 값 Qe은 전술한 바와 같이 노광장치(20)에서의 목표 펄스 에너지 Ps의 보정 연산에 이용된다.

다음에, 도 7에 따라 본 발명의 제 3 실시예에 대해 설명하기로 한다.

앞서의 제 1 및 제 2 실시예에 있어서는, 버스트 신호 BS는 버스트 주기 기간중에는 온 상태를 유지하고 있고, 그 상승에 의해 버스트 온을 나타내고, 그 하강에 의해 버스트 오프를 나타내도록 되어 있으나, 이 제 3 실시예에서는, 노광장치 콘트롤러(13)는 도 7에 도시한 바와 같이 첫 번째의 버스트 온 신호 BS'만을 출력하고, 버스트 오프 신호는 출력하지 않는다.

레이저 발진 동기 신호 TR에 관해서는, 앞서의 제 1 실시예와 마찬가지로, 노광장치 콘트롤러(13)에서 발생되도록 하여도 좋고, 앞서의 제 2 실시예와 마찬가지로 레이저 콘트롤러(6)에서 발생되도록 하여도 좋다.

단, 이 제 3 실시예에 있어서, 레이저 발진 동기 신호 TR을 노광장치 콘트롤러(13)에서 발생되도록 한 경우에는, 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서는 적어도 1 버스트 주기 내에서의 레이저 발진 동기 신호 TR의 개수 Np를 사전 인지해 둘 필요가 있고, 또한 레이저 발진 동기 신호 TR을 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서 발생되도록 한 경우에는, 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서는 적어도 상기 개수 Np와 레이저 발진 동기 신호 TR의 발생 주기 Δtp를 사전 인지해 둘 필요가 있다. 결국, 이 경우에는, 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR은 버스트 온 신호 BS'가 발생된 시점으로부터 t1 시간 경과한 후 발생됨과 아울러, 1 버스트 주기 내의 최후의 레이저 발진 동기 신호 TR이 발생된 시점으로부터 t3 시간 경과후에 다음의 버스트 주기용 버스트 온 신호 BS'가 발생되도록 되어 있다.

우선, 레이저 발진 동기 신호 TR을 노광장치 콘트롤러(13)에서 발생되도록 한 경우에는, 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서는 1 버스트 주기 내에서의 발진 개수 Np를 인지하고 있기 때문에, 레이저 콘트롤러(6)는 노광장치 콘트롤러(13)로부터 송출되어 온 발진 동기 신호 TR을 계수함으로써, 그 계수치가 Np에 일치한 시점이 버스트 오프라고 판단할 수 있다. 또한, 노광장치 콘트롤러(13) 쪽에서는 Np개째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 송출한 시점으로부터 t3가 경과한 시점이 다음의 버스트 온 신호 BS'를 송출하는 타이밍이라고 판단할 수 있다.

다음에, 레이저 발진 동기 신호 TR을 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서 발생되도록 한 경우에는, 상기와 마찬가지로, 레이저 콘트롤러(6) 쪽에는 1 버스트 주기 내에서의 발진 개구 Np를 인지하고 있기 때문에, 레이저 콘트롤러(6)는 노광장치 콘트롤러(13)로부터 송출되어 온 레이저 발진 동기 신호 TR을 계수함으로써, 그 계수치가 Np에 일치한 시점이 버스트 오프인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 이 경우에는, Np회의 연속 펄스 발진이 종료하였음을 나타내는 연속 펄스 발진 종료 신호(최후의 레이저 발진 동기 신호 TR과 같은 타이밍으로 송출된다)를 레이저 콘트롤러(6)로부터 노광장치 콘트롤러(13)에 송신하던가, 아니면 노광장치 콘트롤러(13)에 있어서 레이저 콘트롤러(6) 쪽에서 발생되는 레이저 발진 동기 신호 TR의 주기 Δtp를 사전 인지함으로써, 노광장치 콘트롤러(13) 쪽에서 버스트 온 신호 BS'의 신호 송출 타이밍을 인지 또는 확인하도록 하고 있다.

연속 펄스 발진 종료 신호를 레이저 콘트롤러(6)로부터 노광장치 콘트롤러(13)로 송신하는 경우에는, 노광장치 콘트롤러(13)는 연속 펄스 발진 종료 신호를 수신한 시점으로부터 시간 t3가 경과한 시점이 다음의 버스트 온 신호 BS'를 송출하는 타이밍이라고 판단할 수 있다.

또한, 레이저 콘트롤러(6) 쪽에 발생되는 레이저 발진 동기 신호 TR의 주기 Δtp를 노광장치 콘트롤러(13)에서 사전 인지하고 있는 경우에는, 버스트 온 신호 BS가 발생된 시점으로부터 아래의 식에 표시한 시간 Tz이 경과한 시점이 다음의 버스트 온 신호 BS'를 송출하는 타이밍이라고 판단할 수 있다.

Tz = t1 + Δtp(Np-1) + t3

게다가, 이 제 3 실시예에 있어서는, 앞서의 도 3의 단계 210 또는 도 6의 단계 201에서 행한 순수한 발진 정지 시간 Tpp를 연산하기 위한 연산식은 다음의 식와 같이 이루어진다.

Tpp = t1 + t3

이와 같이, 이 제 3 실시예에 있어서는, 버스트 온 신호 BS'만을 송신하고 버스트 오프 신호는 생략하도록 하고 있다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 이전번 주기의 연속 펄스 발진시의 각 펄스 에너지의 모니터 값에 기초하여 충전 전압 데이터 테이블에 기억된 충전 전압 데이터를 보정하도록 하였으나, 노광정도에 따라서는, 이 보정을 행하지 않고, 충전 전압 데이터 테이블의 기억 데이터를 그대로 이용하여 충전 전압 제어를 행하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 이전번 주기의 연속 펄스 발진시의 각 펄스 에너지의 모니터 값에 기초하여 충전 전압 제이터 테이블에 기억된 충전 전압 데이터를 보정하도록 하였으나, 그보다도 이전의 연속 펄스 발진시의 데이터를 사용하도록 하여도 좋다. 또한, 1회의 연속 펄스 발진시의 데이터가 아니라, 2회 이상의 연속 펄스 발진시의 데이터에 기초하여 보정처리를 행하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 충전 전압을 제어하도록 함으로써 레이저의 여기 강도 또는 방전 전압을 변화시키도록 하고 있으나, 다른 방법을 이용하여 여기 강도 또는 방전 전압을 제어하도록 하여도 좋다. 예컨대, YAG 레이저의 경우에는, 플래시 램프의 광강도를 제어하도록 하여도 좋다.

또한, 버스트 온에서 버스트 오프까지의 1 버스트 기간중에는, 웨이퍼 위의 1개의 IC 칩을 노광하도록 하여도 좋으나, 이 1 버스트 기간 중에 복수의 IC 칩을 노광하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 레이저 장치는 적산 펄스 에너지를 측정하고, 이 적산 펄스 에너지를 노광장치에 보내도록 하였으나, 그 적산 펄스 에너지를 1 버스트 내의 펄스 수로 나눈 평균 펄스 에너지를 노광장치에 보내도록 하여도 좋다. 또한, 스캔 방식의 경우에는 이동 적산 펄스 에너지의 적산치를 이용하도록 하여도 좋다. 더구나, 펄스 에너지 이외의 파라미터 값, 예컨대 목표 파장 등을 보내도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 상기 버스트 신호 BS가 온으로 되도 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 수신할 때까지의 기간에 첫 번째의 펄스 발진의 충전 전압치를 연산하고, 어떤 레이저 발진 동기 신호가 수신되고 나서 다음의 레이저 발진 동기 신호가 수신될 때까지의 각 기간중에 두 번째 이후의 펄스 발진의 여기 강도의 연산을 각각 실행하도록 하였으나, 버스트 신호 BS가 온으로 되고 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호 TR을 수신할 때까지의 기간에 이번의 연속 펄스 발진의 모든 펄스 발진의 충전 전압치를 계산하도록 하여도 좋다.

또한, 상기 각각의 실시예에서는, 노광장치(20)는 엑시머 레이저(1)에 대해 충전 신호를 송출하지는 않지만, 충전 신호를 송출하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 버스트 신호를 온으로 하고 나서 소정 시간후에 충전 신호를 송출하고, 그 후에 외부 트리거로서의 레이저 발진 동기 신호 TR을 송출하도록 하여도 좋다. 엑시머 레이저(1)에서는, 충전 신호를 수신한 후에 충전 콘덴서의 충전을 행한다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시예에서는, 1개의 버스트 신호 BS로 버스트 온 및 버스트 오프를 나타내도록 하였으나, 버스트 온 신호와 버스트 오프 신호로서 별도의 신호선을 사용하여도 좋다.

또한, 본 발명은 레이저에 기초하여 가공을 행하는 것이라면, 노광장치 이외의 가공장치에 적용하여도 좋다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 발진 휴지 시간 Tpp가 극단적으로 긴 경우(예를 들어 1시간 이상)에는, 이 발진 휴지 시간중에 조정 발진(레이저 출력이 노광장치(20)에는 입사되지 않도록 레이저를 적절하게 차단하여 레이저 발진을 행한다)을 행하고, 그 후의 연속 펄스 발진시, 상기 조정 발진의 각 펄스 에너지의 모니터 결과를 소정의 목표 펄스 에너지 Pd와 비교하고, 이 비교 결과에 따라 전압 데이터 테이블에 기억된 최적 충전 전압치를 보정하도록 하여도 좋다.

또한 본 발명은 스테퍼 방식 또는 스캔 방식의 어떠한 노광장치에도 적용가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레이저 장치는 가공장치 쪽으로부터 송출되어 온 버스트 온 신호 및 버스트 오프 신호를 이용하여 버스트 운전에 관계된 제어를 실행할 수 있도록 되어 있기 때문에, 이 버스트 온 신호 후에 연속 펄스 발진의 트리거 신호로서의 레이저 발진 동기 신호를 송신하고, 레이저 발진 동기 신호 후에 버스트 오프 신호를 송신하도록 하면, 버스트 온 신호가 입력된 시점으로부터 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력되는 시점까지 여기 강도용의 연산을 행하는 것이 가능해지고, 이에 의해 다음과 같은 효과를 갖는다.

(가) 레이저 발진 휴지 중에 전원회로를 제어하여 고전압을 공급할 필요가 없어져 안전하다.

(나) 휴지 시간의 계시 계산을 정확히 행할 수 있어서, 스파이킹 방지 제어의 제어성이 향상된다.

(다) 발진 휴지 시간에는 충전 전압 제어을 위한 연산을 행할 필요가 없어져서, 이 휴지 시간중에 행하여야 할 그 밖의 다른 각종 제어의 응답성, 제어 속도에 악영향을 미치지 않는다.

또한, 본 발명에서는, 사전 설정된 연속 펄스 발진의 목표 에너지 값을, 가공장치 쪽에서의 레이저 모니터 출력과 레이저 장치 쪽에서의 레이저 모니터 출력과의 비교 결과를 이용하여 보정하고, 이 보정된 목표 에너지 값을 목표치로 하여 레이저 출력을 일정하게 제어하도록 하고 있기 때문에, 레이저 출력의 투과율의 변동분, 레이저 출력 모니터의 변동분이 상쇄되고, 정확하고 고정도의 레이저 출력을 일정하게 제어할 수 있다.

Claims (20)

1. 레이저 광선을 소정의 주기로 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치와, 상기 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 가공장치를 갖춘 레이저 가공장치에 있어서,

   상기 가공장치에

   상기 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호와, 상기 연속 발진 운전을 정지하여 상기 정지 운전을 개시시키는 버스트 오프 신호를 발생시키고, 그 버스트 온.오프 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온.오프 신호 송신 수단을 구비함과 아울러,

   상기 레이저 장치에

   상기 버스트 온 신호 및 상기 버스트 오프 신호를 수신하고, 이들 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계되는 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 장치에서의 펄스 발진은 가공장치로부터 레이저 장치에 대해 송신되는 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 레이저 장치에서의 펄스 발진은 레이저 장치 자체에서 발생된 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 가공장치는 상기 버스트 온 신호를 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호의 출력보다 소정 시간 전에 발생시키고, 상기 버스트 오프 신호를 그 연속 펄스 발진의 최후의 레이저 발진 동기 신호의 출력으로부터 소정 시간 후에 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 레이저 장치는 상기 버스트 온 신호의 수신후, 소정 시간 경과한 시점에서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 버스트 온 신호를 수신하고 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간에 이번의 연속 펄스 발진시의 각각의 펄스 발진의 여기 강도를 연산하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 버스트 온 신호를 수신하고 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간에 이번의 연속 펄스 발진시의 첫 번째의 펄스 발진의 여기 강도를 연산함과 아울러, 두 번째 이후의 펄스 발진의 여기 강도의 연산을 레이저 발진 동기 신호가 입력되고 나서 다음의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간 중에 실행하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
8. 레이저 장치가 발생시키는 레이저 발진 동기 신호 또는 외부 장치로부터 입력되는 레이저 발진 동기 신호를 트리거로 하여, 레이저 광선을 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치에 있어서,

   외부 장치로부터 상기 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호와, 상기 연속 발진 운전을 정지하여 상기 정지 운전을 개시시키는 버스트 오프 신호를 수신하고, 이들 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계된 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
9. 레이저 광선을 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 레이저 가공장치에 있어서,

   상기 레이저 장치에서 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호와, 상기 연속 발진 운전을 정지하여 상기 정지 운전을 개시시키는 버스트 오프 신호를 발생시키고, 이들 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온.오프 신호 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
10. 레이저 광선을 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치와, 상기 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 가공장치를 구비한 레이저 가공장치에 있어서,

    상기 가공장치에 상기 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호를 발생시키고, 그 버스트 온 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온 신호 송신 수단을 구비함과 아울러,

    상기 레이저 장치에 상기 버스트 온 신호를 수신하고, 이 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계된 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 레이저 장치에서의 펄스 발진은 가공장치로부터 레이저 장치에 대해 송신되는 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 행해지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 레이저 장치에서의 펄스 발진은 레이저 장치 자체에서 발생된 레이저 발진 동기 신호에 동기하여 행해지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 가공장치는 상기 버스트 온 신호를 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호의 출력보다 소정 시간 전에 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 레이저 장치는 상기 버스트 온 신호의 수신후, 소정 시간 경과한 시점에서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 버스트 온 신호를 수신하고 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간에, 이번의 연속 펄스 발진시의 각 펄스 발진의 여기 강도를 연산하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 버스트 온 신호를 수신하고 나서 첫 번째의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간에 이번의 연속 펄스 발진시의 첫 번째의 펄스 발진의 여기 강도를 연산함과 아울러, 두 번째 이후의 펄스 발진의 여기 강도의 연산을 레이저 발진 동기 신호가 입력되고 나서 다음의 레이저 발진 동기 신호가 입력될 때까지의 기간 중에 실행하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
17. 레이저 장치가 발생시키는 레이저 발진 동기 신호 또는 외부 장치로부터 입력되는 레이저 발진 동기 신호를 트리거로 하여, 레이저 광선을 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치에 있어서,

    외부 장치로부터 상기 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호를 수신하고, 이 신호를 이용하여 상기 버스트 운전에 관계된 제어를 실행하는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
18. 레이저 광선을 소정의 주기에서 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 레이저 가공장치에 있어서,

    상기 레이저 장치에서 연속 발진 운전을 개시시키는 버스트 온 신호를 발생시키고, 이 신호를 상기 레이저 장치에 송신하는 버스트 온 신호 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
19. 레이저 광선을 소정 회수 연속하여 펄스 발진시키는 연속 발진 운전과, 이 연속 발진 운전후에 상기 연속 펄스 발진을 소정 시간 정지시키는 정지 운전을 교대로 반복하는 버스트 모드 운전을 행하는 레이저 장치와, 이 레이저 장치에서 발생된 레이저 광선에 의해 소정의 가공을 실행하는 가공장치를 갖춘 레이저 가공장치에 있어서,

    상기 레이저 장치 쪽에

    상기 펄스 발진된 레이저 광선의 에너지를 모니터하는 제 1 모니터 수단과, 이 제 1 모니터 수단의 출력에 기초하여 연속 발진 운전 시의 출력 레이저 광선의 적산 에너지 또는 평균 에너지를 구하고, 이 적산 에너지 값 또는 평균 에너지를 상기 가공장치에 송신하는 제 1 에너지 연산 수단을 구비함과 아울러,

    상기 가공장치 쪽에

    그 가공장치에 입력되는 상기 레이저 광선의 에너지를 모니터하는 제 2 모니터 수단과,

    이 제 2 모니터 수단의 출력에 기초하여 입력 레이저 광선의 적산 에너지 또는 평균 에너지를 구하는 제 2 에너지 연산 수단과,

    사전 설정된 연속 펄스 발진의 목표 에너지 값을 상기 제 1 에너지 연산 수단에서 송신된 에너지 값 및 상기 제 2 에너지 연산 수단에서 연산한 에너지 값에 의해 보정하고, 이 보정 목표 에너지 값을 상기 레이저 장치에 송신하는 목표 에너지 보정수단을 구비하며,

    상기 레이저 장치에

    수신된 보정 목표 에너지 값을 목표치로 하여 레이저 출력 제어를 행하는 제어 수단을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 가공장치의 목표 에너지 연산 수단에 의한 보정 목표 에너지 값의 송신은 상기 정지 운전 중에 행해지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.