JP2002223020A - フッ素分子レーザ装置、及びフッ素露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な手段で精度良くスペクトル特性を推測
し、これを許容範囲内に収めることの可能なフッ素分子
レーザ装置及びフッ素露光装置を提供する。 【解決手段】 フッ素を含むレーザガスを封入したレー
ザチャンバ(2)内で主放電(26)を起こしてフッ素分子レ
ーザ光(11)を発振させるフッ素分子レーザ装置におい
て、レーザチャンバ(2)内部のレーザガスのガス圧力(P)
を検出し、フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル特性と
ガス圧力(P)との関係に基づいてスペクトル特性が所定
の許容範囲にあるようなガス圧力(P)の圧力範囲(Pm-PM)
を設定し、ガス圧力(P)を、圧力範囲(Pm-PM)内に収める
ような制御を行なうことを特徴とするフッ素分子レーザ
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素分子レーザ
装置、及びフッ素分子レーザ装置から発振したフッ素分
子レーザ光を用いて露光を行なうフッ素露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザ装置から発振したエキシ
マレーザ光を用いて、ウェハなどの露光を行なうエキシ
マ露光装置の基本的な構成を、図１２に示す。図１２に
おいて、エキシマ露光装置は、エキシマレーザ光１１１
を発振するエキシマレーザ装置１０１と、発振したエキ
シマレーザ光１１１を用いてウェハ１３７の露光を行な
う露光機１２５とを備えている。

【０００３】エキシマレーザ装置１０１は、レーザガス
が所定の圧力で封入されたレーザチャンバ１０２を備え
ている。レーザチャンバ１０２の内部に対向して配設さ
れた一対の放電電極１０４，１０５間に、高圧電源１１
３から高電圧を印加することにより、レーザ光１１１が
パルス発振する。発振したレーザ光１１１は、レーザチ
ャンバ１０２後部のウィンドウ１０９を透過し、プリズ
ム１２２，１２２で拡大されてグレーティング１２３で
波長を狭帯域化され、一部がフロントミラー１０６から
出射する。このとき、グレーティング１２３を波長狭帯
域化素子と言う。波長狭帯域化素子としては、グレーテ
ィング１２３以外に、例えばエタロンを用いる場合があ
る。出射したレーザ光１１１は、露光機１２５に入射す
る。そして、レチクル１３５と呼ばれるマスクのパター
ンを縮小投影レンズ１３６を介してウェハ１３７に投影
することにより、ウェハ１３７の露光を行なっている。
１１４は、ミラーである。

【０００４】このとき、レーザ光１１１の一部は、レー
ザチャンバ１０２の前方に配置されたビームスプリッタ
１１２で図１２中下向きに反射され、レーザ光１１１の
スペクトル特性を計測するモニタモジュール１１６に入
射する。モニタモジュール１１６内には、レーザ光１１
１のパルスエネルギーを検出するパワー検出器１１５
と、レーザ光１１１の中心波長及びスペクトル幅を検出
するモニタエタロン１１７とが備えられている。モニタ
エタロン１１７は、レーザ光１１１の中心波長及びスペ
クトル幅に応じた干渉縞１１８を生じる。レーザコント
ローラ１３１は、この干渉縞１１８の位置を位置センサ
１１９で計測し、これに基づいて、中心波長及びスペク
トル幅からなるスペクトル特性を検出する。そして、こ
のスペクトル特性が、露光機１２５から要求される許容
範囲に収まるように、グレーティング１２３のレーザ光
１１１に対する角度を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、近年
の半導体の微細化に伴い、エキシマレーザ光１１１より
波長の短いフッ素分子レーザ光を発振するフッ素分子レ
ーザ装置を光源として露光を行なう、フッ素露光装置が
知られている。ところが、フッ素分子レーザ装置におい
ては、グレーティング１２３やエタロン等を用いて狭帯
域化を行なうと、発振するレーザ光のパルスエネルギー
が大変小さくなり、露光に充分なパルスエネルギーを得
るのが困難である。

【０００６】また、フッ素露光装置の露光機が要求する
スペクトル幅も、例えば０．１〜１ｐｍと非常に狭いも
のになる。さらに、要求される中心波長の安定性も、非
常に精度が高いものとなっている。ところが、グレーテ
ィング１２３やエタロン等を波長の狭帯域化に用いる
と、その角度をわずかに変化させただけで、スペクトル
幅や中心波長が大きく変動する。その結果、従来技術の
ようにグレーティング１２３のレーザ光１１１に対する
角度を制御して、スペクトル特性を要求される範囲に抑
えるのは困難である。さらに、モニタエタロン１１７に
よって生じた干渉縞１１８に基づいてスペクトル特性を
演算するためには、複雑な計算過程が必要であるため、
スペクトル特性の制御が間に合わなくなる場合がある。

【０００７】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、簡便な手段で精度良くスペクトル特性を推
測し、これを許容範囲内に収めることの可能なフッ素分
子レーザ装置及びフッ素露光装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明は、フッ素を含むレーザガ
スを封入したレーザチャンバ内で、放電電極間に高電圧
を印加することによって主放電を起こし、フッ素分子レ
ーザ光を発振させるフッ素分子レーザ装置において、フ
ッ素分子レーザ光のスペクトル特性を変化させるスペク
トルパラメータの値を検出する検出器と、スペクトル特
性が所定の許容範囲内にあるような、スペクトルパラメ
ータの許容範囲を設定するレーザコントローラとを備
え、レーザコントローラが、スペクトルパラメータを制
御して所定の許容範囲内に収めることにより、スペクト
ル特性を許容範囲に収める制御を行なっている。

【０００９】フッ素レーザ装置においては、レーザ光の
スペクトル特性は、さまざまなスペクトルパラメータに
対して密接な関係があることが知られており、スペクト
ルパラメータが変動するとスペクトル特性も変動する。
従って、スペクトル特性が要求される許容範囲に入るよ
うなスペクトルパラメータの範囲を定め、スペクトルパ
ラメータがこの範囲に入るようにフッ素レーザ装置を制
御することにより、スペクトル特性を許容範囲に収める
ことが可能である。かかる構成によれば、スペクトル特
性を検出するための複雑な装置が不要であり、しかも確
実にスペクトル特性を許容範囲内に収めることができ
る。また、このスペクトル特性を、フッ素分子レーザ光
の中心波長、スペクトル幅、及びスペクトル純度のうち
少なくとも１つとすることにより、露光に適したレーザ
光を得ることができる。

【００１０】また、本発明は、前記スペクトルパラメー
タが、レーザガスのガス圧力、ガス温度、フッ素濃度、
レーザチャンバ内の不純物量、高電圧、及びパルス発振
数のうち、少なくともいずれか１つである。レーザガス
のガス圧力、ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ内
の不純物量、高電圧、及びパルス発振数は、いずれもス
ペクトル特性に密接な関連を有している。従って、これ
らのうちの少なくとも１つを制御することにより、効率
的にスペクトル特性を許容範囲内に収めることができ
る。

【００１１】また、本発明は、前記スペクトルパラメー
タが、レーザガスのガス圧力を含み、レーザコントロー
ラは、フッ素分子レーザ光のスペクトル特性とガス圧力
との関係に基づいて、スペクトル特性が所定の許容範囲
にあるようなガス圧力の圧力範囲を設定し、検出したガ
ス圧力を圧力範囲内に収めるような制御を行なってい
る。スペクトルパラメータのうち、ガス圧力は、スペク
トル特性に対して特に密接な関係を有している。従っ
て、ガス圧力を制御することにより、効率的にスペクト
ル特性を許容範囲内に収めることができる。

【００１２】また、本発明は、レーザコントローラは、
レーザチャンバ内のフッ素の濃度を推定し、推定したフ
ッ素の濃度に基づいてフッ素分子レーザ光のスペクトル
特性とスペクトルパラメータとの関係を補正し、スペク
トル特性が所定の許容範囲内となるためのスペクトルパ
ラメータの許容範囲を変更している。フッ素分子レーザ
光のスペクトル特性とスペクトルパラメータとの関係
は、フッ素濃度によって変化する。従って、フッ素濃度
に基づいて両者の関係を補正し、スペクトル特性が許容
範囲となる許容範囲を変更することにより、スペクトル
特性とスペクトルパラメータとの関係を正確に得ること
ができる。従って、スペクトルパラメータが、この補正
された許容範囲内に入るようにすることにより、より確
実にスペクトル特性を許容範囲内に収めることが可能で
ある。

【００１３】また、本発明は、フッ素を含むレーザガス
を封入したレーザチャンバ内で主放電を起こしてフッ素
分子レーザ光を発振させるフッ素分子レーザ装置におい
て、フッ素分子レーザ光のスペクトル特性を変化させる
ような、レーザガスのスペクトルパラメータを検出する
検出器と、フッ素分子レーザ光のスペクトル特性とスペ
クトルパラメータとの関係に基づいて、スペクトル特性
が所定の許容範囲にあるようなスペクトルパラメータの
許容範囲を設定するレーザコントローラとを備え、レー
ザコントローラは検出したスペクトルパラメータが許容
範囲の範囲外にある場合には、スペクトル特性が異常で
あると判断している。

【００１４】スペクトルパラメータとスペクトル特性と
の間には密接な関係があるため、スペクトルパラメータ
に基づいて、スペクトル特性の異常を確実に判定でき
る。従って、スペクトル特性を検出するための装置を別
途備える必要がなく、また、スペクトル特性が異常なレ
ーザ光によって露光が行なわれて、露光が不良となるの
を防止することができる。また、レーザガスのガス圧
力、ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ内の不純物
量、高電圧、及びパルス発振数は、いずれもスペクトル
特性に密接な関連を有している。従って、これらのうち
の少なくとも１つを制御することにより、スペクトル特
性の異常を正確に判断できる。特に、ガス圧力はスペク
トル特性に最も密接に関連しているので、これに基づい
てスペクトル特性の異常を判断することにより、より判
断が正確になる。

【００１５】また、本発明は、フッ素を含むレーザガス
を封入したレーザチャンバ内で主放電を起こしてフッ素
分子レーザ光を発振させるフッ素分子レーザ装置と、フ
ッ素分子レーザ光を被露光物に照射して露光を行なう露
光機とを備えたフッ素露光装置において、フッ素分子レ
ーザ光のスペクトル特性を変化させるような、レーザガ
スのスペクトルパラメータを検出する検出器と、スペク
トル特性が所定の許容範囲にあるような、スペクトルパ
ラメータの許容範囲を設定するレーザコントローラとを
備え、スペクトルパラメータとスペクトルパラメータの
許容範囲とに基づいて、フッ素分子レーザ光のスペクト
ル特性を推定し、推定したスペクトル特性に基づいて露
光機の調整を行なっている。

【００１６】かかる構成によれば、スペクトルパラメー
タに基づいてスペクトル特性を推定している。密接な関
連を有するスペクトルパラメータに基づいて推定するこ
とで、スペクトル特性を正確に推定できる。そして、こ
のスペクトル特性に基づき、露光機が、例えば縮小投影
レンズの位置などを補正することが可能である。これに
より、露光機のシステムの最適化が行なわれるため、露
光の解像度が向上する。また、レーザガスのガス圧力、
ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ内の不純物量、
高電圧、及びパルス発振数のうち、少なくともいずれか
１つに基づいてスペクトル特性を推測することで、推測
が正確になる。さらに、ガス圧力に基づいてスペクトル
特性を推測することで、推測がより正確になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。まず、第１実施形態
を説明する。図１は、本実施形態に係るフッ素露光装置
の構成図を示している。フッ素露光装置は、フッ素分子
レーザ光１１を発振させるフッ素分子レーザ装置１と、
フッ素分子レーザ光１１を用いてウェハ３７を露光する
露光機２５とを備えている。尚、以下の説明では、フッ
素分子レーザ装置をフッ素レーザ装置１、フッ素分子レ
ーザ装置から発振するフッ素分子レーザ光を、レーザ光
１１と呼ぶ。図１において、フッ素レーザ装置１は、レ
ーザ媒質であるレーザガスを封入するレーザチャンバ２
を備えている。レーザガスには、フッ素（Ｆ2）とバッ
ファガスであるネオン（Ｎｅ）とが、所定の組成で含ま
れている。レーザチャンバ２の内部には一対の放電電極
４，５が対向して配置されている。放電電極４，５は、
図示しない放電回路を介して高圧電源１３に接続されて
いる。高圧電源１３は、電気的に接続されたレーザコン
トローラ３１の指示に基づいて放電電極４，５に高電圧
Ｖを印加する。これにより、放電電極４，５間で主放電
２６が起き、レーザガスを励起してレーザ光１１を発振
させる。

【００１８】レーザチャンバ２の前後部には、レーザ光
１１を透過するフロントウィンドウ７及びリアウィンド
ウ９がそれぞれ付設されている。レーザチャンバ２の前
方（図１中右方）及び後方には、所定幅の開口部を有す
るフロントスリット１６及びリアスリット１７が、それ
ぞれ配置されている。フロントスリット１６の前方に
は、レーザ光１１を部分透過するフロントミラー６が設
置されている。また、リアスリット１７の後方には２個
の分散プリズム１８，１８が配置され、分散プリズム１
８，１８の後方には、レーザ光１１を全反射するリアミ
ラー８が配置されている。レーザチャンバ２内部で発振
したレーザ光１１は、ウィンドウ７，９及び分散プリズ
ム１８，１８を通過し、リアミラー８とフロントミラー
６との間で反射して往復されるうちに増幅され、その一
部がフロントミラー６を透過して取り出される。

【００１９】レーザチャンバ２の前方には、レーザ光１
１の一部をサンプリングするビームスプリッタ１２が配
置されている。ビームスプリッタ１２を透過したレーザ
光１１は、ステッパ等の露光機２５に入射する。レーザ
光１１は、露光機２５内部で図示しない光学系によって
強度分布を均一化され、レチクル３５と呼ばれるマスク
に照射される。レチクル３５に設けられたパターンを通
過したレーザ光１１は、縮小投影レンズ３６によってウ
ェハ３７に照射され、露光が行なわれる。また、ビーム
スプリッタ１２で図１中上方に反射されたレーザ光１１
Ａは、パワー検出器１５に入射する。パワー検出器１５
は、パルスエネルギーに応じた電気信号をレーザコント
ローラ３１に出力する。レーザコントローラ３１は、こ
の電気信号に基づいて、レーザ光１１のパルスエネルギ
ー、及びレーザ光１１がパルス発振したパルス数を検出
する。そして、パルスエネルギーが一定となるように、
高電圧Ｖの値を高圧電源１３に指令しており、これをパ
ワーロック制御という。このときレーザコントローラ３
１は、主放電２６を安定に行なうために、常に高電圧Ｖ
を下限値Ｖｍ以上、上限電圧ＶＭ以下としておく必要が
ある。

【００２０】レーザチャンバ２には、内部のガス圧力Ｐ
を測定する圧力測定器２４が接続されており、ガス圧力
Ｐに応じた電気信号を、電気的に接続されたレーザコン
トローラ３１に出力する。レーザコントローラ３１は、
この電気信号に基づいて、レーザチャンバ２内部のガス
圧力Ｐを検出自在となっている。また、レーザチャンバ
２には、排気配管１６と注入配管１７とが接続されてい
る。レーザガスをレーザチャンバ２の外部へ排気する排
気配管１６には、排気バルブ２７と排気ポンプ１９とが
接続されており、排気バルブ２７はレーザコントローラ
３１からの指示信号に基づいて開閉動作する。尚、排気
ポンプ１９の排気側には図示しないフッ素処理装置が接
続されており、排気ガスからフッ素を除去している。

【００２１】レーザガスをレーザチャンバ２内部に注入
する注入配管１７には、フッ素をネオン等のバッファガ
スで希釈した希釈フッ素ガス（以下、フッ素ガスと言
う）を封入したフッ素ガスボンベ２０と、例えばネオン
等のバッファガスを封入したバッファガスボンベ２１と
が接続されている。フッ素ガスボンベ２０及びバッファ
ガスボンベ２１は、レーザコントローラ３１からの指示
信号によって開閉動作するフッ素ガスバルブ２２及びバ
ッファガスバルブ２３の開閉によって、レーザチャンバ
２内部に注入される。

【００２２】図２により、レーザ光１１の発振波長につ
いて説明する。図２において、横軸はレーザ光１１の波
長λ、縦軸はレーザ光１１の強度Ｅである。尚、以下の
説明では、フッ素レーザ装置１から出射するレーザ光１
１の中心波長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル
純度Ｆを、レーザ光１１のスペクトル特性と言う。スペ
クトル純度Ｆとは、図２に示すように、レーザ光１１の
エネルギーの例えば９５％が収まる斜線領域の波長幅Ｆ
を示している。この値が小さいほどレーザ光１１の波長
中に中心波長λcから離れた成分が混じらなくなるた
め、露光に好適である。尚、このスペクトル純度Ｆは、
露光機２５の要求により、エネルギーの何％が収まる領
域であるかが異なり、例えば９０〜９９．５％程度が一
般的である。また、スペクトル幅Δλは、図示していな
いが、波長の半値全幅（ＦＷＨＭ）を表しており、やは
りこの値が小さいほど露光に好適である。

【００２３】図２に示すように、レーザチャンバ２内部
で発振したレーザ光１１中には、波長の長い、強いライ
ン光１１Ａ（中心波長１５７．６３nm）と、波長の短
い、弱いライン光１１Ｂ（中心波長１５７．５２nm）と
が混在している。強いライン光１１Ａと弱いライン光１
１Ｂとは波長が異なるため、分散プリズム１８，１８に
入射及び出射する際の屈折角度に差が生じる。そのた
め、強いライン光１１Ａと弱いライン光１１Ｂとは、２
個の分散プリズム１８，１８を通過するうち、その光路
が少しずつずれていく。その結果、分散プリズム１８，
１８を通過した強いライン光１１Ａは、スリット１６，
１７の開口部を抜けて、フロントミラー８から出射す
る。これに対し、弱いライン光１１Ｂは、２個の分散プ
リズム１８，１８を通過する間に光路をずらされ、フロ
ントスリット１６又はリアスリット１７で遮られて発振
しなくなる。フッ素レーザ装置１では、このようにして
強いライン光１１Ａのみを発振させることにより、レー
ザ光１１の波長の狭帯域化を行なっている。

【００２４】フッ素レーザ装置１を、露光機２５の光源
として用いる場合には、露光機２５は露光を良好に行な
うため、レーザ光１１のスペクトル特性を所定の許容範
囲内に収めることを要求する。ところが、フッ素レーザ
装置１においては、レーザチャンバ２内のガス圧力Ｐと
レーザ光１１のスペクトル特性との間には密接な関係が
あり、ガス圧力Ｐが変動すると、スペクトル特性が敏感
に変動することが知られている。本実施形態では、この
ガス圧力Ｐをスペクトルパラメータとして、これを制御
することによってスペクトル特性を所定の許容範囲内に
制御している。

【００２５】図３に、横軸にガス圧力Ｐをとり、縦軸に
中心波長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル純度
Ｆをとったグラフを示す。このように、ガス圧力Ｐが増
加すると、中心波長λcは長くなり、スペクトル幅及び
スペクトル純度Ｆは大きくなる（劣化する）。図３の縦
軸には、中心波長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペク
トル純度Ｆについて、露光機２５が要求する許容範囲λ
１〜λ２，Δλ１〜Δλ２，Ｆ１〜Ｆ２がそれぞれ示さ
れている。図３に示すように、例えばガス圧力Ｐと中心
波長λcとの関係より、中心波長λcの許容範囲λ１〜λ
２に対して、ガス圧力Ｐの圧力許容範囲Ｐ１〜Ｐ２が定
まる。同様に、スペクトル幅Δλの許容範囲Δλ１〜Δ
λ２に対して圧力許容範囲Ｐ３〜Ｐ４が、スペクトル純
度Ｆの許容範囲Ｆ１〜Ｆ２に対して圧力許容範囲Ｐ５〜
Ｐ６が、それぞれ定まることになる。

【００２６】これらの圧力許容範囲Ｐ１〜Ｐ２，Ｐ３〜
Ｐ４，Ｐ５〜Ｐ６を、すべて満足する圧力範囲を、圧力
範囲Ｐｍ〜ＰＭとする。図３の例では、圧力範囲の下限
Ｐｍ＝Ｐ３、上限ＰＭ＝Ｐ６となっている。即ち、ガス
圧力Ｐが常に圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭの中に入ると、中心波
長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル純度Ｆのす
べてが許容範囲内に入ることになる。従って、レーザコ
ントローラ３１は、ガス圧力Ｐを制御することにより、
中心波長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル純度
Ｆのすべてを、許容範囲内に入れることが可能となる。
尚、中心波長λc、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル
純度Ｆのすべてについて、許容範囲を満足するように圧
力範囲Ｐｍ〜ＰＭを定めると限られるものではない。例
えば、露光機２５が中心波長λc及びスペクトル幅Δλ
に対してのみ許容範囲を指定しているのであれば、この
両者の許容範囲のみを満たすように、圧力範囲Ｐｍ〜Ｐ
Ｍを定めるようにすればよい。さらには、例示したスペ
クトル特性に限られるものではなく、他の波長のパラメ
ータに対して圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭを定めてもよい。

【００２７】さらには、圧力範囲の下限値Ｐｍについて
は、スペクトル幅Δλ及びスペクトル純度Ｆの圧力許容
範囲の下限値Ｐ３，Ｐ５を考慮せず、中心波長λcの圧
力許容範囲Ｐ１〜Ｐ２の下限値Ｐ１を圧力範囲の下限値
Ｐｍとしてもよい。即ち、スペクトル幅Δλ及びスペク
トル純度Ｆについては、一般的にその値が小さいほど露
光が良好になる。そのため、露光機２５からの要求に、
スペクトル幅Δλ及びスペクトル純度Ｆの下限値が含ま
れないことがあるため、これから求められる圧力許容範
囲を圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭに含めないようにしてもよい。

【００２８】以下、ガス圧力Ｐを圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内
に収めるための手順について、具体的に説明する。ま
ず、レーザ光１１の発振前に、レーザコントローラ３１
はレーザチャンバ２内部を排気し、フッ素ガス及びバッ
ファガスからなるレーザガスを、所定の組成で注入す
る。このように、レーザチャンバ２内部のレーザガスを
すべて入れ替えることを全ガス交換と呼び、全ガス交換
直後のガスの組成を初期組成と言う。このとき、全ガス
交換後のレーザチャンバ２内部のガス圧力Ｐを圧力範囲
Ｐｍ〜ＰＭ内とすることにより、全ガス交換直後にレー
ザ発振を開始した場合に、常にスペクトル特性を許容範
囲内に収めることが可能である。

【００２９】次に、レーザ発振中の制御について説明す
る。図４に、第１実施形態に係るガス圧力Ｐの制御を行
なうための手順の一例を、フローチャートで示す。図４
において、レーザ発振が開始されると（ステップＳ
１）、レーザコントローラ３１は圧力測定器２４の電気
信号に基づき、ガス圧力Ｐを常にモニタリングする。そ
して、ガス圧力Ｐを下限値Ｐｍよりも少し高い圧力Ｐｍ
１、及び上限値ＰＭよりも少し低い圧力ＰＭ１と比較す
る（ステップＳ２）。このとき、Ｐｍ＜Ｐｍ１＜ＰＭ１
＜ＰＭである。そして、ガス圧力Ｐが、Ｐｍ１以上ＰＭ
１以下の場合にはＳ２に戻る。

【００３０】また、Ｓ２において、ガス圧力ＰがＰｍ１
以上ＰＭ１以下でない場合には、ガス圧力Ｐを圧力ＰＭ
１と比較し、ガス圧力Ｐが圧力ＰＭ１よりも大きい場合
には、排気を開始する（ステップＳ４）。そして、圧力
が圧力ＰＭ１になるまで排気を行ない（ステップＳ
６）、排気を停止して（ステップＳ７）、ステップＳ２
に戻る。また、ステップＳ３において、ガス圧力Ｐが圧
力ＰＭ１よりも小さい場合には、Ｐ＜Ｐｍ１であるか
ら、フッ素ガスとバッファガスとを所定量注入する（ス
テップＳ８）。そして、圧力が圧力Ｐｍ１になるまで注
入を行ない（ステップＳ９）、注入を停止して（ステッ
プＳ１０）、ステップＳ２に戻る。即ち、ガス圧力Ｐが
上限値ＰＭ又は下限値Ｐｍに近づいた場合に、レーザガ
スを排気したり新たに注入したりして、常にガス圧力Ｐ
が圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内に収めるようにしてレーザ発振
を行なっている。これにより、レーザ光１１のスペクト
ル特性が常に許容範囲内となり、露光を好適に行なうこ
とができる。

【００３１】図５に、第１実施形態に係るガス圧力Ｐの
制御を行なうための手順の他の一例を、フローチャート
で示す。図５において、レーザ発振が開始されると（ス
テップＳ２１）、レーザコントローラ３１は圧力測定器
２４の電気信号に基づき、ガス圧力Ｐを常にモニタリン
グする。そして、ガス圧力Ｐを圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭと比
較し（ステップＳ２２）、ガス圧力Ｐが圧力範囲Ｐｍ〜
ＰＭ外となった場合には、シャッタ３０に閉動作を指示
し（ステップＳ４３）、レーザ光１１を遮断する。そし
て、露光機２５にスペクトル特性が許容範囲外となった
ことを告げる波長異常信号を出力し（ステップＳ４
４）、レーザ発振を停止する（ステップＳ４６）。

【００３２】その後、レーザコントローラ３１は、レー
ザチャンバ２内のレーザガスを一部排気し、フッ素ガス
及びバッファガスをレーザチャンバ２内に注入すること
により、レーザチャンバ２内のガスの一部交換を行なう
（ステップＳ４７）。即ち、ガス圧力Ｐの変化は、レー
ザガス中に発生した不純物等が一因と考えられるため、
例えば、レーザチャンバ２内部の３分の１程度のレーザ
ガスを交換してリフレッシュする。このとき、交換後の
レーザチャンバ２内のガス圧力Ｐを、上記圧力範囲Ｐｍ
〜ＰＭに収めることにより、レーザ発振を開始した場合
のスペクトル特性が、許容範囲内に収まる。

【００３３】そして、レーザ発振を開始し（ステップＳ
４９）、パワーロック制御を行なったときの高電圧Ｖ
を、その上限電圧ＶＭと比較する（ステップＳ５１）。
高電圧Ｖが上限値以上であれば、レーザガスの交換量が
足りないと判断し、ステップＳ４７に戻って再度レーザ
ガスの一部交換を行なう。また、ステップＳ５１で高電
圧Ｖが上限電圧ＶＭ未満であれば、露光機２５にスペク
トル特性が許容範囲内となったことを告げる波長正常信
号を出力し（ステップＳ５２）、シャッタ３０を開いて
（ステップＳ５３）ステップＳ２２に戻る。或いは、ス
テップＳ４７〜Ｓ５１において、すべてのレーザガスを
排気し、レーザガスを全ガス交換してもよい。この場合
も、全ガス交換後のレーザチャンバ２内部のガス圧力Ｐ
を圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭに収めることにより、レーザ発振
を開始した場合に、スペクトル特性が許容範囲内に収ま
る。

【００３４】また、ステップＳ２２において、ガス圧Ｐ
が圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内にある場合には、高圧電源１３
に印加された高電圧Ｖと上限電圧ＶＭとを比較し（ステ
ップＳ２３）、高電圧Ｖが上限電圧ＶＭ未満であれば、
ステップＳ２２に戻る。そして、ステップＳ２３におい
て、高電圧Ｖが上限電圧ＶＭ以上の場合には、フッ素ガ
スを所定量ΔＰ１だけ注入する（ステップＳ２４）。こ
のときに、ガス圧Ｐが圧力範囲の上限ＰＭとなるか（ス
テップＳ２６）、又は注入量が所定量ΔＰ１となった場
合に（ステップＳ２７）、注入を停止し（ステップＳ２
８）、高電圧Ｖと上限電圧ＶＭとを比較する（ステップ
Ｓ３０）。

【００３５】ステップＳ３０で、高電圧Ｖが上限電圧Ｖ
Ｍ未満であれば、ステップＳ２２に戻る。また、ステッ
プＳ３０で、高電圧Ｖが上限電圧ＶＭ以上であれば、排
気を開始する（ステップＳ３１）。このときに、ガス圧
Ｐが常に圧力範囲の下限Ｐｍ以上であるようにしながら
（ステップＳ３２）、排気量が所定量ΔＰ２となるまで
排気を行ない（ステップＳ３４）、排気を停止する（ス
テップＳ３５）。即ち、ガス圧Ｐが常に圧力範囲の下限
Ｐｍ以上となるようにしている。

【００３６】そして、フッ素ガス及びバッファガスを所
定の組成で注入する（ステップＳ３６）。このとき、ガ
ス圧Ｐが常に圧力範囲の上限ＰＭ以下であるようにしな
がら（ステップＳ３８）、フッ素ガスの注入量が所定量
ΔＰ３となり、バッファガスの注入量が所定量ΔＰ４と
なるまで注入を行ない（ステップＳ３９）、注入を停止
する（ステップＳ４１）。そして、高電圧Ｖと上限電圧
ＶＭとを比較し（ステップＳ４２）、高電圧Ｖが上限電
圧ＶＭ未満であればステップＳ２２に戻るが、高電圧Ｖ
が上限電圧以上であれば、Ｓ４３に移る。

【００３７】尚、上記のフローチャートにおいて、ガス
を注入・排気する所定量ΔＰ１〜ΔＰ４は、予め定めて
おいてもよいが、パルス発振したレーザ光１１のパルス
数等、レーザチャンバ２内部の状況によって変更すると
なお良い。例えば、ステップＳ３１〜Ｓ４１において
は、ガス圧力Ｐが常に圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭを越えないよ
うにしながらフッ素及びバッファガスを注入・排気す
る。そして、排気後のレーザチャンバ２内のガス組成
が、レーザ発振前の初期組成となるべく同じになるよう
にしている。そのためには、例えばフッ素ガス及びバッ
ファガスの注入量の合計（ΔＰ３＋ΔＰ４）を、排気す
る所定量ΔＰ２と常に略一致させるとよい。さらには、
例えば排気時に、ステップＳ３２でガス圧力Ｐが圧力Ｐ
ｍ以下になったような場合には、注入量の合計をその時
点までの排気量に合わせるようにすると良い。

【００３８】また、ステップＳ２６，Ｓ３２，Ｓ３８に
おいて、圧力範囲の上限値ＰＭや下限値Ｐｍまで注入や
排気を行なうのではなく、上限値ＰＭよりも低い圧力Ｐ
Ｍ１までガスを注入したり、下限値Ｐｍよりも高い圧力
Ｐｍ１まで排気したりするようにしてもよい。さらに
は、ステップＳ２２において、ガス圧力Ｐを圧力範囲Ｐ
ｍ〜ＰＭと比較するのではなく、より狭い圧力範囲Ｐｍ
１〜ＰＭ１と比較するようにしてもよい。このように、
ガス圧力Ｐが圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭから外れてから制御を
行なうのではなく、早めに対策を施すことにより、スペ
クトル特性が許容範囲を外れるのをより確実に防止可能
である。

【００３９】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、要求されるスペクトル特性の各項目（中心波長λ
c、スペクトル幅Δλ、及びスペクトル純度Ｆ）に対し
て、圧力許容範囲をそれぞれ設定している。そして、こ
れらの圧力許容範囲をすべて満たす圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ
を設定し、ガス圧力Ｐが常に圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内に収
まるようにしている。フッ素レーザ装置１のスペクトル
特性は、ガス圧力Ｐに対する依存性が高く、ガス圧力Ｐ
の変化に対するスペクトル特性の変化が予測可能であ
る。従って、ガス圧力Ｐをこの圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内に
収めることにより、レーザ光１１のスペクトル特性を要
求される許容範囲に収めることができる。これにより、
許容範囲内のスペクトル特性のレーザ光１１で露光を行
なうことができるので、露光が常に良好に行なわれ、不
良率が減少する。

【００４０】特に、ガス圧力Ｐは、急激に変化すること
は少ないため、ガス圧力Ｐをモニタリングすることによ
り、スペクトル特性が許容範囲から外れそうになること
を予め察知できる。従って、例えば図４のフローチャー
トに示したように対策を早めに施して、ガス圧力Ｐを圧
力範囲Ｐｍ〜ＰＭに戻すことにより、スペクトル特性を
許容範囲から外れないようすることが可能である。

【００４１】また、図５のフローチャートに示すよう
に、レーザチャンバ２内のガス圧力Ｐをモニタリングす
ることにより、スペクトル特性が所定の許容範囲から外
れたことを検知することが可能である。従って、波長異
常信号を露光機２５に通知して露光を停止することがで
きるので、スペクトル特性が許容範囲から外れたレーザ
光１１によって不適切な露光が行なわれることがなく、
露光の不良が防止できる。また、スペクトル特性を検出
する検出装置が不要であり、スペクトル特性を求めるた
めに必要となる複雑な計算も不要である。また、レーザ
発振中に高電圧Ｖが上昇した場合には、ガス圧力Ｐを圧
力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内に留めながらレーザガスの一部交換
などを行なっている。これにより、不純物などで劣化し
たレーザガスが一部リフレッシュされるので、レーザ光
１１を停止させることなく高電圧Ｖを下げることがで
き、発振をより長く続けられる。しかも、ガス圧力Ｐが
圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内にあるので、スペクトル特性が許
容範囲から外れることがない。従って、露光を良好に行
ないながら、全ガス交換までの期間を長くすることがで
きるので、露光の効率が向上する。

【００４２】尚、上記の各フローチャートにおいて、圧
力範囲Ｐｍ〜ＰＭを常に一定としているが、これに限ら
れるものではない。例えば、露光機２５が必要とするス
ペクトル特性の許容範囲が変化した場合には、露光機２
５はレーザコントローラ３１に対して、スペクトル特性
の許容範囲の変更を通知する。レーザコントローラ３１
は、通信によって露光機２５から送られたスペクトル特
性の許容範囲の要求に基づき、圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭを補
正するようにすればよい。

【００４３】次に、第２実施形態について説明する。図
６は、第２実施形態に係るフッ素露光装置の構成図であ
る。図６において、注入配管１７の、フッ素ガスバルブ
２２及びバッファガスバルブ２３と、フッ素ガスボンベ
２０及びバッファガスボンベ２１との間には、フッ素流
量制御装置３２及びバッファガス流量制御装置３３が、
それぞれ介装されている。また、排気配管１６の排気バ
ルブ２７と排気ポンプ１９との間にも、排気流量制御装
置３４が介装されている。各流量制御装置３２〜３４
は、レーザコントローラ３１からの指示信号によって、
配管１６，１７を流れるガスの流量を変更自在となって
いる。

【００４４】例えば、露光機２５から要求されるスペク
トル特性の許容範囲が非常に狭いような場合には、圧力
範囲Ｐｍ〜ＰＭも非常に狭いものとなり、ガス圧力Ｐを
なるべく変動させないようにすることが必要となる。図
７に、第２実施形態に係るフッ素レーザ装置１を用い
て、上記図５に示したフローチャートのステップＳ２４
〜Ｓ２８におけるフッ素ガスの注入を、ガス圧力Ｐを変
動させないように行なった場合の例をフローチャートで
示す。図７において、レーザコントローラ３１は、フッ
素ガスの注入を開始すると同時に、排気を開始する（ス
テップＳ６１）。このとき、レーザコントローラ３１
は、予めフッ素流量制御装置３２及び排気流量制御装置
３４に信号を出力し、フッ素の注入流量と排気流量とが
略同一となるようにしている。

【００４５】そしてレーザコントローラ３１は、ガス圧
力Ｐを圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭより狭い圧力範囲Ｐｍ１〜Ｐ
Ｍ１と比較する（ステップＳ６２）。ガス圧力Ｐが圧力
範囲Ｐｍ１〜ＰＭ１内にあれば、フッ素ガスの注入量及
び排気量を所定量ΔＰ５と比較して（ステップＳ６
３）、フッ素ガスの注入量及び排気量が所定量ΔＰ５と
なると、フッ素ガスの注入及び排気を停止する（ステッ
プＳ６４）。また、ステップＳ６６で、ガス圧力Ｐが圧
力範囲Ｐｍ１〜ＰＭ１にない場合には、ガス圧力Ｐを圧
力ＰＭ１と比較する（ステップＳ６６）。ガス圧力Ｐが
圧力ＰＭ１よりも小さい場合には、ガス圧力Ｐが圧力Ｐ
ｍ１よりも低いと判断できる。従って、フッ素流量制御
装置３２及び排気流量制御装置３４に信号を出力して、
フッ素の注入流量を増加させ、排気流量を減少させて、
ガス圧力Ｐを増加させる。また、ステップＳ６６でガス
圧力Ｐが圧力ＰＭ１よりも大きい場合には、逆にフッ素
の注入流量を減少させ、排気流量を増加させて、ガス圧
力Ｐを減少させる。即ち、ガス圧力Ｐが圧力範囲Ｐｍ〜
ＰＭから外れそうになると、ガスの注入流量と排気流量
とを増減し、常に同じ流量で注入と排気を行なうように
している。

【００４６】このようなステップＳ６１〜Ｓ６８をステ
ップＳ２４〜Ｓ２８と置き換えることにより、ガス圧力
Ｐを変動させずにフッ素ガスの注入を行なうことが可能
である。これは、ステップＳ３１〜Ｓ４１における、フ
ッ素ガス及びバッファガスの注入に関しても同様であ
る。即ち、ガス圧力Ｐが高い場合には、フッ素ガス及び
バッファガスの注入流量を減らし、排気流量を増やし
て、ガス圧力を圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭに保つ。ガス圧力Ｐ
が低い場合には、逆に注入流量を増やし、排気流量を減
らしている。このように、ガスの注入を行なうと同時に
排気を行ない、時間あたりの注入量と排気量とを略一致
させることにより、ガス圧力Ｐを殆んど変化させずに常
に狭い圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭ内に収まるようにすることが
可能である。これにより、スペクトル特性の変動がより
小さくなり、より狭い許容範囲の要求にも応じることが
可能となっている。

【００４７】次に、第３実施形態を説明する。第１、第
２実施形態では、圧力範囲の上限ＰＭ及び下限Ｐｍを常
に一定としたが、第３実施形態においては、上限ＰＭ及
び下限Ｐｍをレーザチャンバ２内のフッ素濃度に基づい
て補正している。

【００４８】図８は、横軸にガス圧力Ｐをとり、縦軸に
中心波長λcをとった、ガス圧力Ｐと中心波長λcとの関
係を示すグラフである。図８に示すように、レーザチャ
ンバ２内のフッ素濃度が濃度Ｂ１から濃度Ｂ２に変化す
ると、ガス圧力Ｐに対する中心波長λcの関係も変化す
る。その結果、中心波長λcの許容範囲λ１〜λ２に対
する圧力許容範囲Ｐ１〜Ｐ２が、圧力許容範囲Ｐ１ｎ〜
Ｐ２ｎへと変化する。スペクトル幅Δλ、及びスペクト
ル純度Ｆに対しても、同様に圧力許容範囲が変動するた
め、圧力範囲の下限Ｐｍ及び上限ＰＭも変動する。第３
実施形態においては、この変動に基づき、圧力範囲Ｐｍ
〜ＰＭを補正している。

【００４９】このときのフッ素濃度は、レーザガスの初
期組成、フッ素の注入量ΔＰ１、フッ素及びバッファガ
スの注入量ΔＰ２、排気量ΔＰ３、及びステップＳ４７
において入れ換えたレーザガスの一部交換量等から推定
することができる。このフッ素濃度を、さらに精度よく
求める場合には、全ガス交換後にパルス発振した、レー
ザ光１１のパルス数に基づいてこれを補正するとよい。
これは、パルス発振によってフッ素が消耗し、フッ素濃
度が低下するためである。或いは、レーザチャンバ２
に、フッ素濃度測定器３９を付設してもよい。フッ素濃
度測定器３９としては、赤外線式ガス分析計（ＦＴＩ
Ｒ：Fourier Transform InfRared spectroscopy）が好
適である。

【００５０】例えば、図５に示したフローチャートにお
いては、ステップＳ２２でガス圧力Ｐを圧力範囲Ｐｍ〜
ＰＭと比較する前に、予めその時点でのフッ素濃度を推
定し、このフッ素濃度に基づいて圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭを
補正する。また、ステップＳ２６，Ｓ３２，Ｓ３８にお
いて、ガス圧力Ｐを圧力範囲の上限ＰＭ又は下限Ｐｍと
比較する前に、予めその時点でのフッ素濃度を推定し、
このフッ素濃度に基づいて圧力範囲の下限値Ｐｍ及び上
限値ＰＭを補正しておくようにしている。

【００５１】以上説明したように、第３実施形態によれ
ば、圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭをレーザチャンバ２内のフッ素
濃度によって補正している。ガス圧力Ｐとスペクトル特
性との関係は、レーザチャンバ２内のフッ素濃度によっ
て変化する。従って、圧力範囲ＰＭ〜Ｐｍをフッ素濃度
によって補正することにより、スペクトル特性の許容範
囲に対する圧力範囲Ｐｍ〜ＰＭをより正確に求めること
ができる。これに基づいて、ガス圧力Ｐを補正された圧
力範囲Ｐｍ〜ＰＭに収めることにより、レーザ光１１の
スペクトル特性を許容範囲に収めることが確実に可能と
なる。

【００５２】次に、第４実施形態を説明する。第４実施
形態におけるフッ素露光装置は、例えば図１又は図６に
示したものと同様である。図１及び図６に示すように、
レーザコントローラ３１と露光機２５とは、通信回線に
よって結ばれている。上記各実施形態で説明したよう
に、レーザコントローラ３１は圧力測定器２４の電気信
号に基づき、常にガス圧力Ｐを常にモニタリングしてい
る。このガス圧力Ｐを、図３に示したガス圧力Ｐ−スペ
クトル特性のグラフと比較することにより、レーザコン
トローラ３１は、現在の各スペクトル特性の値を知るこ
とが可能である。例えば図３において、現在のガス圧力
ＰをＰｓとすると、各スペクトル特性はそれぞれ、中心
波長λｓ、スペクトル幅Δλｓ、及び純度Ｆｓとなる。
レーザコントローラ３１は、これらのスペクトル特性
（λｓ，Δλｓ，Ｆｓ）を、露光機２５に送信する。

【００５３】露光機２５は、受信した上記スペクトル特
性に基づき、縮小投影レンズ３６の位置関係や、縮小投
影レンズ３６が設置されている露光機２５内部の雰囲気
気体の圧力等の微調整を行なう。これにより、スペクト
ル特性に合わせた露光機のシステムの最適化が行なわれ
るため、より解像度の高い露光をすることが可能とな
る。或いは、レーザコントローラ３１から露光機２５に
ガス圧力Ｐのみを送信し、露光機２５内部の図示しない
コントローラがガス圧力Ｐに基づいて演算を行なって、
スペクトル特性を算出するようにしてもよい。さらに
は、レーザコントローラ３１が、露光機２５のコントロ
ーラを兼ねてもよい。

【００５４】以上説明したように、第４実施形態によれ
ば、フッ素レーザ装置１から露光機２５に、スペクトル
特性、又はスペクトル特性を算出するためのガス圧力Ｐ
を通知するようにしている。これにより、露光機２５は
レーザ光１１のスペクトル特性に合わせて内部の縮小投
影レンズ３６の位置等を微調整し、より解像度の高い露
光が可能となる。

【００５５】次に、第５実施形態について説明する。こ
れまでの説明においては、レーザ光１１のスペクトル特
性を変化させるようなレーザガスのスペクトルパラメー
タとして、ガス圧力Ｐを例に取って説明した。これは、
ガス圧力Ｐが、スペクトル特性に対する影響が最も大き
いためであり、これを制御することによって、最も好適
にスペクトル特性を制御することが可能であるからであ
る。しかしながら、スペクトル特性に対する影響を有す
るパラメータとしては、ガス圧力Ｐ以外にも、例えばガ
ス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ２内の不純物量、
放電電極４，５間に印加する高電圧Ｖ、或いはこれまで
にレーザ発振したパルス発振数等がある。以下、これら
をスペクトルパラメータと呼ぶ。第５実施形態において
は、これらのスペクトルパラメータを制御することによ
り、スペクトル特性を所定の許容範囲内に収める技術に
ついて説明する。

【００５６】図９に、第５実施形態に係るエキシマレー
ザ装置１の説明図を示す。レーザチャンバ２には、レー
ザガスのガス温度を測定する温度測定器３８と、レーザ
ガス中のフッ素濃度を測定するフッ素濃度測定器３９
と、レーザチャンバ２内部の不純物量を測定する不純物
測定器４０とが接続されている。これらの測定器３８〜
４０は、それぞれレーザコントローラ３１に電気的に接
続され、レーザコントローラ３１に信号を送信する。こ
れにより、レーザコントローラ３１は、レーザガスのガ
ス圧力Ｐ以外に、ガス温度、レーザチャンバ２内部のフ
ッ素濃度、及びレーザチャンバ２内部の不純物の量を知
ることができる。

【００５７】ここで、不純物測定器４０としては、例え
ば微粒子となっている不純物の量を測定するためには、
パーティクルカウンタが好適であり、気体状の不純物ガ
スの量を測定するには、赤外線式ガス分析計が好適であ
る。また、前述したようにレーザコントローラ３１は、
電気的に接続されたパワー検出器１５の信号に基づき、
パルス数を検出可能である。さらにレーザコントローラ
３１は、自身から高圧電源１３へ指令する指令値に基づ
き、放電電極４，５間に印加された高電圧Ｖを知ること
が可能となっている。

【００５８】以下、これらのスペクトルパラメータとス
ペクトル特性との関係に基づき、スペクトル特性を推定
するとともに、スペクトル特性が許容範囲内にあるよう
に、スペクトルパラメータを制御する技術について説明
する。スペクトル特性に関連の深いスペクトルパラメー
タの一例を、例えばスペクトルパラメータＣ及びスペク
トルパラメータＤとする。スペクトルパラメータＣと、
中心波長λc及びスペクトル幅Δλとの間には、図１０
に示すような関係が、また、スペクトルパラメータＤ
と、中心波長λc及びスペクトル幅Δλとの間には、図
１１に示すような関係があるものとする。例えば図１０
に示すように、中心波長λcの許容範囲λ１〜λ２に対
し、スペクトルパラメータＣの許容範囲Ｃ１〜Ｃ２が、
スペクトル幅Δλの許容範囲に対し、スペクトルパラメ
ータＣの許容範囲Ｃ３〜Ｃ４が定まる。従って、中心波
長λc及びスペクトル幅Δλの許容範囲をすべて満足す
るスペクトルパラメータＣの範囲は、Ｃ１〜Ｃ４とな
る。同様に図１１では、スペクトルパラメータＤの範囲
は、Ｄ１〜Ｄ４となる。

【００５９】レーザコントローラ３１は、これらのスペ
クトルパラメータＣ，Ｄの値からスペクトル特性を推定
することが可能である。但し、例えば上記第３実施形態
で説明したように、フッ素濃度が変化すると、ガス圧力
Ｐとスペクトル特性との関係が変化するように、スペク
トルパラメータＣが変化すると、スペクトルパラメータ
Ｄが変化することがある。従って、レーザコントローラ
３１は、各スペクトルパラメータＣ，Ｄの値に対するス
ペクトル特性を、例えばテーブルとして記憶しておく。
そして、このテーブルに基づき、検出したスペクトルパ
ラメータＣ，Ｄの値からスペクトル特性を推定するよう
にする。そして、スペクトル特性が、所定の許容範囲か
ら外れそうであれば、スペクトルパラメータＣ，Ｄの少
なくともいずれか一方を制御して、スペクトル特性を許
容範囲内に戻すようにする。また、露光機２５に現在の
スペクトル特性を送信することにより、露光機２５は、
内部の縮小投影レンズ３６の位置等を微調整し、より解
像度の高い露光を行なう。

【００６０】さらに、スペクトル特性が、所定の許容範
囲から外れてしまった場合には、図５のフローチャート
で説明したものと同様に、波長異常信号を露光機２５に
通知して露光を停止する。従って、波長異常信号を露光
機２５に通知して露光を停止することができるので、ス
ペクトル特性が許容範囲から外れたレーザ光１１によっ
て不適切な露光が行なわれることがなく、露光の不良が
防止できる。尚、図１０、図１１では、スペクトルパラ
メータＣ，Ｄが増えれば中心波長λc及びスペクトル幅
Δλがいずれも増えるように説明しているが、これに限
られるものではなく、減る場合もある。

【００６１】また、上記各実施形態においては、バッフ
ァガスをネオンとし、レーザガスとしてフッ素とネオン
とを含むように説明したが、これに限られるものではな
い。例えばバッファガスをヘリウムとしてもよく、或い
はバッファガスをネオン及びヘリウムの混合ガスとして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るフッ素露光装置の構成図。

【図２】レーザ光の発振波長の説明図。

【図３】ガス圧力と、各スペクトル特性との関係を示す
グラフ。

【図４】ガス圧力の制御手順を示すフローチャート。

【図５】ガス圧力の制御手順の他の例を示すフローチャ
ート。

【図６】第２実施形態に係るフッ素露光装置の構成図。

【図７】第２実施形態に係るガス圧力の制御手順を示す
フローチャート。

【図８】第３実施形態に係るガス圧力と中心波長との関
係を示すグラフ。

【図９】第５実施形態に係るフッ素露光装置の構成図。

【図１０】スペクトルパラメータとスペクトル特性との
関係の一例を示すグラフ。

【図１１】スペクトルパラメータとスペクトル特性との
関係の一例を示すグラフ。

【図１２】従来技術に係る露光装置の構成図。

【符号の説明】

１：エキシマレーザ装置、２：レーザチャンバ、４：放
電電極、５：放電電極、６：フロントミラー、７：フロ
ントウィンドウ、８：リアミラー、９：リアウィンド
ウ、１１：レーザ光、１２：ビームスプリッタ、１３：
高圧電源、１５：パワー検出器、１６：排気配管、１
７：注入配管、１８：分散プリズム、１９：排気ポン
プ、２０：フッ素ガスボンベ、２１：バッファガスボン
ベ、２２：フッ素ガスバルブ、２３：バッファガスバル
ブ、２４：圧力測定器、２５：露光機、２６：主放電、
２７：排気バルブ、３０：シャッタ、３１：レーザコン
トローラ、３２：フッ素流量制御装置、３３：バッファ
ガス流量制御装置、３４：排気流量制御装置、３５：レ
チクル、３６：縮小投影レンズ、３７：ウェハ、３８：
温度測定器、３９：フッ素濃度測定器、４０：不純物測
定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 BA02 BB02 CA13 LA10 5F046 CA03 5F071 AA04 DD04 HH01 HH02 JJ10

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フッ素を含むレーザガスを封入したレー
   ザチャンバ(2)内で、放電電極(4,5)間に高電圧(V)を印
   加することによって主放電(26)を起こし、フッ素分子レ
   ーザ光(11)を発振させるフッ素分子レーザ装置におい
   て、 フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル特性を変化させる
   スペクトルパラメータの値を検出する検出器(24)と、 スペクトル特性が所定の許容範囲内にあるような、スペ
   クトルパラメータの許容範囲を設定するレーザコントロ
   ーラ(31)とを備え、 レーザコントローラ(31)が、スペクトルパラメータを制
   御して所定の許容範囲内に収めることにより、スペクト
   ル特性を許容範囲囲に収める制御を行なうことを特徴と
   するフッ素分子レーザ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のフッ素分子レーザ装置に
   おいて、 前記スペクトル特性が、フッ素分子レーザ光(11)の中心
   波長(λc)、スペクトル幅(Δλ)、及びスペクトル純度
   (F)のうち少なくとも１つであることを特徴とするフッ
   素分子レーザ装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のフッ素分子レーザ
   装置において、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
   (P)、ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ(2)内の不
   純物量、高電圧(V)、及びパルス発振数のうち、少なく
   ともいずれか１つであることを特徴とするフッ素分子レ
   ーザ装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のフッ素分子レーザ装置に
   おいて、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
   (P)を含み、 レーザコントローラ(31)は、フッ素分子レーザ光(11)の
   スペクトル特性とガス圧力(P)との関係に基づいて、ス
   ペクトル特性が所定の許容範囲にあるようなガス圧力
   (P)の圧力範囲(Pm-PM)を設定し、 検出したガス圧力(P)を圧力範囲(Pm-PM)内に収めるよう
   な制御を行なうことを特徴とするフッ素分子レーザ装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、及び４のいずれかに記載
   のフッ素分子レーザ装置において、 レーザコントローラは、レーザチャンバ(2)内のフッ素
   の濃度を推定し、 推定したフッ素の濃度に基づいてフッ素分子レーザ光(1
   1)のスペクトル特性とスペクトルパラメータとの関係を
   補正し、 スペクトル特性が所定の許容範囲内となるためのスペク
   トルパラメータの許容範囲を変更することを特徴とする
   フッ素分子レーザ装置。
6. 【請求項６】 フッ素を含むレーザガスを封入したレー
   ザチャンバ(2)内で主放電(26)を起こし、フッ素分子レ
   ーザ光(11)を発振させるフッ素分子レーザ装置におい
   て、 フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル特性を変化させる
   スペクトルパラメータの値を検出する検出器(24)と、 フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル特性とスペクトル
   パラメータとの関係に基づいて、スペクトル特性が所定
   の許容範囲内にあるようなスペクトルパラメータの許容
   範囲を設定するレーザコントローラ(31)とを備え、 レーザコントローラ(31)は検出したスペクトルパラメー
   タが許容範囲の範囲外にある場合には、スペクトル特性
   が異常であると判断することを特徴とするフッ素分子レ
   ーザ装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のフッ素分子レーザ装置に
   おいて、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
   (P)、ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ(2)内の不
   純物量、高電圧(V)、及びパルス発振数のうち、少なく
   ともいずれか１つであることを特徴とするフッ素分子レ
   ーザ装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載のフッ素分子レーザ装置に
   おいて、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
   (P)を含み、 レーザコントローラ(31)は、フッ素分子レーザ光(11)の
   スペクトル特性とガス圧力(P)との関係に基づいて、ス
   ペクトル特性が所定の許容範囲にあるようなガス圧力
   (P)の圧力範囲(Pm-PM)を設定し、 ガス圧力(P)が圧力範囲(Pm-PM)の範囲外にある場合に
   は、スペクトル特性が異常であると判断することを特徴
   とするフッ素分子レーザ装置。
9. 【請求項９】 フッ素を含むレーザガスを封入したレー
   ザチャンバ(2)内で主放電(26)を起こしてフッ素分子レ
   ーザ光(11)を発振させるフッ素分子レーザ装置(1)と、 フッ素分子レーザ光(11)を被露光物に照射して露光を行
   なう露光機(25)とを備えたフッ素露光装置において、 フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル特性を変化させる
   スペクトルパラメータの値を検出する検出器(24)と、 スペクトル特性が所定の許容範囲内にあるような、スペ
   クトルパラメータの許容範囲を設定するレーザコントロ
   ーラ(31)とを備え、 スペクトルパラメータとスペクトルパラメータの許容範
   囲とに基づいて、フッ素分子レーザ光(11)のスペクトル
   特性を推定し、 推定したスペクトル特性に基づいて露光機(25)の調整を
   行なうことを特徴とするフッ素露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のフッ素露光装置におい
    て、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
    (P)、ガス温度、フッ素濃度、レーザチャンバ(2)内の不
    純物量、高電圧(V)、及びパルス発振数のうち、少なく
    ともいずれか１つであることを特徴とするフッ素露光装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のフッ素露光装置にお
    いて、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
    (P)を含むことを特徴とするフッ素露光装置。
12. 【請求項１２】 請求項１又は２記載のフッ素分子レー
    ザ装置において、 前記スペクトルパラメータが、レーザガスのガス圧力
    (P)、ガス温度、レーザチャンバ(2)内の不純物量、高電
    圧(V)、及びパルス発振数のうち、少なくともいずれか
    １つであり、 レーザコントローラは、レーザチャンバ(2)内のフッ素
    の濃度を推定し、 推定したフッ素の濃度に基づいてフッ素分子レーザ光(1
    1)のスペクトル特性とスペクトルパラメータとの関係を
    補正し、 スペクトル特性が所定の許容範囲内となるためのスペク
    トルパラメータの許容範囲を変更することを特徴とする
    フッ素分子レーザ装置。