JP3755777B2

JP3755777B2 - エキシマレーザ装置

Info

Publication number: JP3755777B2
Application number: JP31206896A
Authority: JP
Inventors: 孝信石原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JPH10154842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置の光源などとして用いられるエキシマレーザ装置に関し、特にそのレーザチャンバ内にハロゲンガスを含むレーザガスを充填してレーザパルス発振を行うエキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ハロゲンガスを用いてエキシマレーザ装置を運転する場合、運転にしたがって電極材料の蒸発、レーザチャンバ構成材料との化学反応によりハロゲンガスが消費される。したがって、従来はハロゲンガスの消耗によるレーザ出力の低下を補うために次のような制御を行うようにしていた。
【０００３】
すなわち、レーザの出力はレーザを励起するためにコンデンサに蓄積しておいた電気エネルギーを放電空間に投入してレーザ媒質ガス中で放電することにより得るが、このコンデンサの充電電圧を大きくするとレーザ出力は増加する。従って、従来においてはレーザ出力を検出し、この検出にしたがって充電電圧値を制御することでレーザ出力を安定化するようにしている。なお、この制御は通常パワーロック制御という。
【０００４】
しかしながら、この制御によっても長時間の運転を続けているとハロゲンガスの消耗によって発振効率が低下し、次第に充電電圧（パワーロック電圧）を高くしていかないと所定の出力を維持できなくなる。
【０００５】
係る不具合を解消すべく特開平３−１６６７８３号公報においては、各充電電圧値毎に発振効率（投入電力に対する出力レーザエネルギーの割合）を最大にするレーザガス圧力値が各別に存在することに着目し、レーザ発振の進行に対応して充電電圧が上昇していくに伴い、発振効率が最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御するようにしている。
【０００６】
すなわちこの従来技術は、レーザの発振効率を主眼とし、この発振効率が常に最大値を維持するように充電電圧及びレーザガス圧力を制御しようとするものである。
【０００７】
この従来技術による手法は、エキシマレーザをレーザ出力をできるだけ大きくする事が最も重要である加工に用いる場合は、有効な方法となる。
【０００８】
しかしながら、エキシマレーザをステッパ方式やステップ＆スキャン方式の縮小投影露光装置に利用する場合は、各パルスのレーザ出力をいかに大きくする（発振効率を上げる）かということが問題になるのではなく、いかに均一な出力のパルス光を得るようにすることが、最も大きな目的となる。
【０００９】
すなわち、上記従来技術によれば、均一なレーザ出力を得ることを主眼として、充電電圧制御及びレーザガス供給制御が行われていないために、露光精度を今１つ向上させることが不可能である。
【００１０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、均一なパルス光出力を得ることができるエキシマレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
この発明では、ハロゲンガスを含むレーザガスをレーザチャンバ内に封入し、このレーザチャンバ内でパルス放電を行うことにより前記レーザガスを励起してパルスレーザ発振を行うエキシマレーザ装置において、前記レーザチャンバ内に前記レーザガスを補給するガス補給手段と、前記各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきを求めるばらつき計測手段と、前記演算されたばらつきが所定の目標値範囲内に入るよう前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給する制御手段とを具え、各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきはレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧に対応して所定の極小値をとるものであり、かつ前記目標値範囲の限界値は、前記極小値に対応するハロゲンガスガス分圧値よりも小さい第１の値と、前記極小値に対応するハロゲンガス分圧値よりも大きい第２の値との２つの値を有するものであり、前記制御手段は、前記演算された出力ばらつきが前記目標値範囲外となった場合、そのときの状態が、現ハロゲンガス分圧が前記第１の値より小さい状態であるかあるいは現ハロゲンガス分圧値が前記第２の値より大きい状態であるかを識別し、前者である場合にのみ前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給するようにしている。
【００１２】
係る発明によれば、各パルス発振光の出力エネルギーを優先させるのではなく、各出力エネルギーのばらつきの抑制を最優先させてハロゲンガス供給制御を行うようにする。すなわち、レーザ出力のばらつきが最小またはその近傍の値となるハロゲンガス分圧を目指してハロゲンガス供給制御を行うようにする。
【００１３】
したがって、この発明では、各パルス発振光の出力ばらつきが最小限に抑制させることができ、本発明のエキシマレーザ装置を半導体の縮小投影露光を行う縮小投影露光装置用など光源に適用するようにすれば、高精度の露光処理をなし得ることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
まず、図３を用いて本発明の要部の概略について説明する。
【００１６】
図３は、ＫｒＦエキシマレーザのフッ素ガス分圧ＰF2（レーザチャンバ内のＦ2ガスのモル濃度に比例）を横軸にして、出力レーザ光エネルギーＥおよび出力レーザ光エネルギーのばらつき（標準偏差）σを縦軸に示したものであり、レーザ電源電圧は一定にしている。
【００１７】
この図３によれば、レーザ出力Ｅは、Ｆ2分圧がＰ1のときに最大値をとり（効率が最大）、この分圧値Ｐ1よりも低い分圧では単調増加で、この分圧値Ｐ1より高い分圧では単調減少となる。
【００１８】
一方、レーザ出力のばらつきσは、Ｆ2分圧がＰ2のときに最小値をとり、この分圧値Ｐ2よりも低い分圧では単調減少で、この分圧値Ｐ2より高い分圧では単調増加となる。
【００１９】
この図３において、本願発明者が着目した現象はＰ1≠Ｐ2となる点であり、本願発明では、レーザ出力（発振効率）は多少犠牲にしても、出力ばらつきσを最小にするフッ素分圧値Ｐ2を最優先の目標値として、またはフッ素分圧が該目標値近傍の所定の範囲内に入るようにＦ2ガス供給制御を行うようにする。
【００２０】
なお、図３において、σcは出力ばらつきの許容限界値（許容上限値）であり、この許容限界値σcに対応するＦ2分圧には、ＰMIN及びＰMAXの２つの値がある。したがって、出力ばらつきσを常にσcより小さくなるように制御するためには、Ｆ2分圧値ＰF2がＰMINとＰMAXの間になるように制御する必要がある。
【００２１】
しかし、図２に示す出力ばらつきσはリニアな関係ではないため、前記制御の際に、出力ばらつき値σがσcに近い値になった場合、この状態がフッ素分圧がＰMIN及びＰMAXの何れに近い状態であるかを判断しないことには、Ｆ2ガスを供給すべきか否かを決定することができない。すなわち、Ｆ2分圧がＰMINより小さいときにはＦ2ガスを供給する必要があり、Ｆ2分圧がＰMAXより大きいときはＦ2ガスを供給する必要はない。
【００２２】
そこで、Ｆ2ガス量がレーザパルス発振の進行にともなって減少することに着目すれば、以下のような制御を行う事で上記の問題は解消する。
【００２３】
すなわち、レーザチャンバ内にレーザガスを補給した後、またはレーザチャンバ内のレーザガスを全て新しいレーザガスに入れ替えた後はレーザパルス発振が進行するにともなってＦ2ガスは減少する一方であるので、上記のガス補給またはガス交換の後に出力ばらつきσを監視していれば各時点の状態が図２のσ曲線の何れの位置にあるかを判断することができる。
【００２４】
例えば、ガス補給またはガス交換の際に、レーザチャンバ内のＦ2分圧をＰMAXよりも若干低い分圧値に設定するようにしておけば、レーザ発振回数の増加にともなってハロゲンガスは減少するので、これに対応してばらつき値σは図２のσ曲線上を矢印Ｆにそって移動することになる。すなわち、σはＰMAXよりも若干低い分圧値に対応する値から減少し続けて極小値σMINに達した後、増加し始めるので、その後にσ＝σcに達したときに、Ｆ2ガスを供給するようにすれば、出力ばらつき値σをσc以下に制御することができる。
【００２５】
図４はこの発明を適用する狭帯域化エキシマレーザを示すものである。
【００２６】
図４において、エキシマレーザ１のレーザチャンバ２は図示しない放電電極等を有し、レーザチャンバ２内には、Ｆ2などのハロゲンガス、Ｋｒなどの稀ガス、Ｎｅなどのバッファガスが封入されており、これらレーザガスを放電電極間の放電によって励起させてレーザパルス発振を行う。発光したパルス光は狭帯域化ユニット６（この場合はプリズムビームエキスパンダ３，４、グレーティング５が含まれる）によって狭帯域化されて、再びレーザチャンバ２に戻って増幅され、部分透過ミラー７を介して発振レーザ光Ｌとして出力される。出力された一部の光は再びレーザチャンバ２に戻りレーザ発振が起こる。
【００２７】
発振されたレーザ光Ｌは、ビームスプリッタ８によってその一部がサンプリングされた後、エタロン分光器９に入射され、ラインセンサなどで構成される受光素子１０に入射され、同心円状のフリンジパターンを形成する。エタロン分光器９には、予め波長が既知の基準光も入射されており、ＣＰＵ１１は受光素子１０に形成される基準光及びレーザ光Ｌのフリンジパターンを比較することにより、出力レーザ光Ｌの波長及びスペクトル幅などを計測する。ＣＰＵ１１は、該計測した波長およびスペクトル幅データを波長コントローラ１２に出力する。波長コントローラ１２は、入力された波長およびスペクトル幅データに基づいてグレーティング５の角度を変えることにより、波長選択素子であるグレーティング５への光入射角度を変えて、レーザ発振波長を調整制御する。
【００２８】
一方、前記ビームスプリッタ８を透過したレーザ光は、ビームスプリッタ１３でさらのその一部がサンプリングされて受光素子１４に入射される。ＣＰＵ１５では、受光素子１４の受光出力に基づいて各パルス発振の光エネルギーＰiを検出し、この出力Ｐiに基づいてレーザ電源回路１６およびガス補給装置１７を制御する。レーザ電源回路１６では電源電圧Ｖiが制御され、ガス供給装置１７ではレーザチャンバ２に対するレーザガスの補給が制御される。
【００２９】
図５はガス補給装置１７の各種具体例を示すものである。
【００３０】
以下、この発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。
【００３１】
図５(a)〜(d)においては、２つのガスボンベ２０，２１が用いられ、一方のガスボンベ２０には、Ｆ2，Ｋｒ，Ｎｅが、α：ｂ：ｃ（α＝ｎ・ａ，ｎ＞１）のモル比で充填されており、他方のガスボンベ２１にはＫｒ，Ｎｅがｂ：ｃのモル比で充填されている。
【００３２】
すなわち、レーザチャンバ２へレーザガスを注入する際には（真空状態のレーザチャンバへガスを初期充填するとき、または出力ばらつきσが許容範囲外となってガスを途中補給するとき）、２つのガスボンベ２０、２１から所定量のガスをレーザチャンバ２へ注入することで、ガスボンベ２０から注入されるＦ2ガスが他方のボンベ２１から注入されるガスによって希釈されて、結果的にレーザチャンバ２内の混合ガスが理想的な混合比ａ：ｂ：ｃとなるようにしている。
【００３３】
なお、ガス補給の際、レーザチャンバ内ガスの全圧が上昇し過ぎた際には、排気バルブ２２を開いてガスの一部を排気してレーザチャンバ内の全圧が所定圧を維持できるように調整するようにしている。なお、ガスを途中補給する際に、ガスボンベ２０のみから補給するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図５(a)においては、オンオフバルブ２３，２４によってガスの供給制御を行うようにしておりオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することにより、ガス流量を調整するようにしている。
【００３５】
図５(b)においては、ガスの供給路にサブタンク２５，２６を設けるとともに、サブタンク２５，２６の下流側にオンオフバルブ２７，２８を設けるようにしている。
【００３６】
図５(c)においては、ガスの供給路にマスフローコントローラ（質量流量制御装置）２９，３０を設けるようにしている。このマスフローコントローラ２９，３０は、質量流量が所望の一定値になるように通過するガス量を制御するものである。この図５(c)の構成の場合、マスフローコントローラ２９，３０の流量を一定に設定しておいてオンオフバルブ２３，２４の開閉時間を調整することによりガス流量を高精度に制御することが可能になる。なお、オンオフバルブ２３，２４を省略してマスフローコントローラ２９，３０のみによてガス流量を制御するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図６〜図９にしたがって出力ばらつきσの求め方について説明する。
【００３８】
前述したように、エキシマレーザはいわゆるパルス放電励起ガスレーザであるために、レーザ発振は図６に示すようなパルス発振となる。なお、図５のタイムチャートにおいては、エキシマレーザを半導体露光装置の光源として用いる場合のパルス発振を示しているために、その運転状態は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続パルス発振運転と、所定時間の間パルス発振を休止させる発振休止時間ｔとを繰り返すバーストモードとなっている。
【００３９】
すなわち図７は、複数のＩＣチップＴＰが配列された半導体ウェハＷを示すものであるが、ステッパ方式の露光においては、半導体ウェハＷ上の１つのＩＣチップＴＰに対して多数（数百個以上）のパルス光を照射する露光処理が終了すると、次の未照射ＩＣチップＴＰに連続パルス光が照射されるようにウェハＷまたは光学系を移動し、このステージ移動後に前記と同じ光照射を行う。このような露光及びステージ移動を交互に行いながら、半導体ウェハＷ上の全てのＩＣチップＴＰへの露光が終了すると、その露光済みのウェハＷを搬出して次のウェハＷを照射位置に設置して前記と同じ光照射を繰り返す。
【００４０】
このようにステッパ方式の半導体露光装置では露光とステージ移動とを交互に繰り返すようになっているので、露光装置の光源となるエキシマレーザの運転状態は、必然的に図５に示すようなバーストモードとなる。
【００４１】
図８は、図６に示した１バースト周期内のパルス列を拡大して示したものである。各パルス光のエネルギーをＰi(i=1,2,…)とし、またばらつきσを求める際の１つの集合のパルス数をＮsとする。
【００４２】
この場合は、ばらつきデータとして標準偏差σをパルス出力の平均値ＰAで割って規格化した値ε(=３・σ／ＰA)を用いる。即ち、前記Ｎs個のパルスが含まれる１つの集合毎に標準偏差σ及び出力平均値ＰAを計算し、該計算した標準偏差σおよび出力平均値ＰAからばらつきデータεを計算するようにしている。
【００４３】
標準偏差σは以下のようにして求める。
【００４４】
まず、Ｎs個のパルスの光エネルギーの積算値ＰTを下式にしたがって求める。なお、Σ(i=1,Ns)は、i=1からi=Nsまで積算する意味の記号である。
【００４５】
ＰT＝Σ(i=1,Ns)Ｐi＝Ｐ1+Ｐ2+Ｐ3+…+ＰNs
次に、これらＮs個のパルス光出力の平均値ＰAを下式に従って求める。
【００４６】
ＰA＝ＰT／Ｎs
次に、上記求めた平均値ＰAを用いてこれらＮs個のパルスについての標準偏差σを下式(1)にしたがって求める。
【００４７】

このように、ステッパ方式の場合は、１〜Ｎs、Ｎs＋１〜２Ｎs、２Ｎs＋１〜３Ｎs、という集合毎にσを求めるようにする。
【００４８】
次に、上記求めた標準偏差σ及び出力平均値ＰAを用いて下式に従って出力ばらつきεを求めるようにする。
【００４９】
ε＝３・σ／ＰA
次に、ステップ＆スキャン方式での標準偏差σの求め方について説明する。
【００５０】
すなわち、ステッパ方式ではステージを停止させて露光を行うようにしているがステップ＆スキャン方式ではステージを移動させながら露光を行うようにしており、大面積を露光できる利点を有している。
【００５１】
すなわち、このステップ＆スキャン方式では、ＩＣチップＴＰ上の全ての点にそれぞれ予め設定された所定個数Ｎ0のパルスレーザが入射されるよう１個のパルスレーザ（シートビームと呼称される細長い長方形の断面形状のビーム）が入射される度に加工物上でのパルスレーザ光の照射領域を所定のピッチずつずらせながら加工を行う。すなわち、図９に示すように、各シートビームの照射面積（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、…で示されたエリア）はＩＣチップ３１の面積よりも小さく、これらのパルスレーザ光が順次所定のピッチΔＰで重畳されながらスキャンされることで、各点に所定個数Ｎ0のシートビームが入射されてＩＣチップＴＰの全面の露光が行われる。
【００５２】
例えば、図９においては、Ｎ0＝４であり、Ａ点は、４つのパルスレーザ光Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3およびＰ4の積算エネルギーによって露光され、またＢ点は４つのパルスレーザ光Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4およびＰ5の積算エネルギーによって露光されるようになっている。以下の、Ｃ点、…も同様に４つのパルスレーザ光の積算エネルギーによって露光される。
【００５３】
したがって、このようなステップ＆スキャン方式で標準偏差σを求める場合は、標準偏差σを求める際の１つの集合のパルス数Ｎs＝Ｎoとし、上記（１）式を用いて標準偏差を求めるようにすればよい。また、１つのＩＣチップに照射されるシートビームの総個数を１つの集合としてばらつきを求めるようにしても良い。
【００５４】
以下、図１及び図２のフローチャートにしたがってハロゲンガスの補給制御について説明する。
【００５５】
まず、オペレータはばらつきを求める際のデータ数Ｎsおよびばらつき値の許容限界値Ｓtを適宜の値に設定した後、パルス発振を開始させる（ステップ１００、１１０）。なお、ばらつき値の許容限界値Ｓtは前記出力ばらつきεとの比較用の閾値で、図３のσcに対応する値である。Ｓtは、例えば７％などの所定の数値に設定される。
【００５６】
パルス発振が開始されると、ＣＰＵ１５は、まずガス補給サブルーチンを実行するか否かを決定するために参照するフラグFLAGと、当該バースト周期における現パルス発振数をカウントするカウンタのカウンタ値ｉと、各発振パルスの出力エネルギーを順次積算する積算カウンタのカウント値ＰTを０に初期化する（ステップ１２０、１３０）。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１５はパルスカウンタ値ｉを＋１した後（ステップ１４０）、第１発目の発振パルスの出力エネルギーＰiを計測し記憶する（ステップ１５０）。さらに、該計測した出力エネルギーＰi（この場合は＝０）を前回までのパルスエネルギー積算値ＰTに加算し、該加算結果ＰT＋Ｐiで積算カウンタ値ＰTを更新する（ステップ１６０）。次に、パルスカウント値ｉが前記設定値Ｎsに一致したか否かを判定し（ステップ１７０）、一致しない場合は一致するまで上記ステップ１４０〜ステップ１６０の手順を繰り返す。
【００５８】
その後、パルス発振動作が進行してパルスカウント値ｉがＮsに一致すると、ＣＰＵ１５はこれらＮs個の発振パルス分の標準偏差σを前記（１）式に従って計算するとともに、当該Ｎs個の発振パルス分の出力の平均値ＰA（=ＰT／Ｎs）を計算する（ステップ１８０）。
【００５９】
次のステップ１９０では、上記計算した標準偏差σを出力平均値ＰAで除すことにより規格化された出力ばらつきε(=３・σ／ＰA)を求め、この出力ばらつきεを前記許容限界値Ｓtと比較する。この比較の結果、出力ばらつきεが設定値Ｓtの範囲内に入っている（ε≦Ｓt）場合は、ハロゲンガス補給は必要ないので、手順をステップ１２０に移行してフラグFLAGを０に設定した後、ステップ１３０〜１７０の手順を繰り返すことにより次のＮs個分のパルス発振の出力ばらつきεを演算する。
【００６０】
しかし、ステップ１９０の判定において、ε＞Ｓtが成立する場合は前記フラグFLAG＝−１であるか否かを判定する。そして、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2分圧がＰMAX以上であったと判断してハロゲンガス補給を行わずに、手順をステップ１３０に移行させてこれ以降次の集合の出力ばらつきεを計算する。すなわち、フラグFLAG＝−１であった場合は、Ｆ2ガス補給を行わずにパルス発振を継続させることで、Ｆ2ガスを図１０の矢印Ｑにそって自然減少させ（レーザ発振によってＦ2ガスがレーザ電極などの材料と反応してフッ化物となりＦ2ガス自体が減少する）、該Ｆ2ガスの自然減少によって出力ばらつきεを設定値Ｓtより小さくするのである。
【００６１】
なお、ステップ２００でフラグFLAG＝−１であった場合にハロゲンガス補給を行うようにすれば、Ｆ2分圧は増大するので、出力ばらつきεは図１０の矢印Ｒにそってさらに大きくなることになる。
【００６２】
次に、ステップ２００の判定でフラグFLAG＝−１でないならば、次のステップ２１０でフラグFLAG＝１であるか否かを判定し、フラグFLAG＝１でない場合はフラグFLAGを１にセットした後、図２に示すガス補給サブルーチンを実行する（ステップ２５０）。
【００６３】
このガス補給サブルーチンにおいては、先の図５に示したガス補給装置１７によってＦ2，Ｋｒ，Ｎｅの混合ガスをレーザチャンバ２内に所定量補給する（図２ステップ３００）。なお、この補給の後、レーザチャンバ内の全圧ＰTLが所定の設定圧Ｐthより大きくなった場合は（ステップ３１０）、レーザチャンバ２内のガスを排気するようにする（ステップ３２０）。
【００６４】
このようにしてＦ2ガスの供給が終了すると、手順をステップ１３０に移行させてこれ以降次の集合のばらつきεを計算する。
【００６５】
一方、ステップ２１０でフラグFLAG＝１である場合は、前回計算した前の集合のばらつきεk-1を今回計算した現集合のばらつきεkと比較し、εk-1＞εkである場合は、前回のガス補給で図１０の矢印Ｓにそったばらつきεの減少が実現できたと判断して、手順をステップ２５０に移行してガス補給サブルーチンを実行させることによりさらにガス補給を実行する。
【００６６】
しかし、ステップ２０の判定で、εk-1≦εkが成立した場合は、図１の矢印Ｒにそったばらつきεの増加が生じたと判断して、フラグFLAG＝−１に設定した後（ステップ２４０）、手順をステップ１３０に移行させることにより、ハロゲンガス補給を行わずに、これ以降次の集合のばらつきεを計算する。すなわち、この場合は、Ｆ2ガス補給を行わずにパルス発振を継続させることで、Ｆ2ガスを図１０の矢印Ｑにそって自然減少させ、該Ｆ2ガスの自然減少によってばらつきεを設定値Ｓtより小さくするのである。
【００６７】
この図１に示す制御手順によれば、ε≦Ｓtであるときは（ステップ１９０の判断がＮＯのとき）、Ｆ2ガスを供給しない。
【００６８】
また、ε≧ＳtであってかつＰF2≧ＰMAXであると判断されるときも（ステップ２００の判断がＹＥＳのときまたはステップ２３０の判断がＮＯのとき）、Ｆ2ガスを供給しないでＦ2ガスの自然減少を待つ。
【００６９】
しかし、ε≧ＳtであってかつＰF2＜ＰMINであると判断されるときは（ステップ２１０の判断がＮＯのときまたはステップ２３０の判断がＹＥＳのとき）、ε＜ＳtとなるまでＦ2ガスの供給制御を実行する。
【００７０】
図１１はこの発明の他の実施例を示すもので、ステップ４００〜ステップ４９０の手順は、先の図１に示したフローチャートのステップ１００〜ステップ１９０の手順と基本的に同じものである。
【００７１】
この図１１のＦ2ガス供給制御においては、ステップ４９０で出力ばらつきεを設定値Ｓtと比較し（ステップ５００）、ε＞Ｓtである場合は、現在のＦ2分圧値ＰF2がＰMINより小さいか否かを判断し、ＰF2＜ＰMINである場合にのみ先の図２に示したガス補給サブルーチンを実行させるようにしている（ステップ５１０）。
【００７２】
この場合、Ｆ2分圧値を検出するために、図１２に示すように、Ｆ2分圧値と正の相関を持つスペクトル幅Δλを検出するスペクトル幅検出センサを用い、このスペクトル幅検出センサの出力によってＰF2＜ＰMINであるか否かを判断するようにしている。
【００７３】
なお、上記実施例では、出力ばらつき値としてＮs個分の発振パルスの標準偏差σをＮs個分の発振パルスの平均値Ａv（＝ＰT／Ｎs）で除した値εを用いるようにしたが標準偏差σを出力ばらつきとして用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すフローチャート。
【図２】ガス補給サブルーチンを示すフローチャート。
【図３】この発明の発想を説明するためのグラフ。
【図４】エキシマレーザ装置の構成例を示すブロック図。
【図５】ガス補給装置の各種構成例を示すブロック図。
【図６】バースト運転における各パルス発振の状態を示すタイムチャート。
【図７】ウェハに対する露光処理の状況を示す図。
【図８】１バースト周期内におけるばらつき値の求め方を説明する図。
【図９】ステップ＆スキャン方式を説明する図。
【図１０】図１のハロゲンガス補給制御の説明図。
【図１１】この発明の他の実施例を示すフローチャート。
【図１２】レーザスペクトル幅とハロゲンガス分圧値との関係を示す図。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ装置
２…レーザチャンバ
３、４…プリズムビームエキスパンダ
５…グレーティング
６…狭帯域化ユニット
７…部分透過ミラー
８，１３…ビームスプリッタ
９…エタロン分光器
１０，１４…受光素子
１１，１５…ＣＰＵ
１２…波長コントローラ
１７…ガス補給装置
２０，２１…ガスボンベ
２３，２４…オンオフバルブ
２５，２６…サブタンク
２９，３０…マスフローコントローラ

Claims

ハロゲンガスを含むレーザガスをレーザチャンバ内に封入し、このレーザチャンバ内でパルス放電を行うことにより前記レーザガスを励起してパルスレーザ発振を行うエキシマレーザ装置において、
前記レーザチャンバ内に前記レーザガスを補給するガス補給手段と、
前記各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきを求めるばらつき計測手段と、
前記演算されたばらつきが所定の目標値範囲内に入るよう前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給する制御手段と、
を具え、
各パルスレーザ発振光の出力エネルギーのばらつきはレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧に対応して所定の極小値をとるものであり、かつ前記目標値範囲の限界値は、前記極小値に対応するハロゲンガスガス分圧値よりも小さい第１の値と、前記極小値に対応するハロゲンガス分圧値よりも大きい第２の値との２つの値を有するものであり、
前記制御手段は、前記演算された出力ばらつきが前記目標値範囲外となった場合、そのときの状態が、現ハロゲンガス分圧が前記第１の値より小さい状態であるかあるいは現ハロゲンガス分圧値が前記第２の値より大きい状態であるかを識別し、前者である場合にのみ前記ガス補給手段を制御してハロゲンガスを補給するエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ハロゲンガス、希ガス及びバッファガスを含むガス供給源を有し、このガス供給源内のハロゲンガスの分圧はレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧より大きな値に設定されるとともに、前記ガス供給源内の希ガスとバッファガスの分圧比はレーザチャンバ内の希ガスとバッファガスの分圧比とほぼ同じ値に設定されている請求項１記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ハロゲンガス、希ガス及びバッファガスを含む第１のガス供給源と、希ガス及びバッファガスを含む第２のガス供給源とを有し、第１のガス供給源内のハロゲンガスの分圧はレーザチャンバ内のハロゲンガス分圧より大きな値に設定されるとともに、第１及び第２のガス供給源内の希ガスとバッファガスの分圧比は夫々レーザチャンバ内の希ガスとバッファガスの分圧比とほぼ同じ値に設定されている請求項１記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ガス供給源からレーザチャンバへのガス供給路中にマスフローコントローラを有し、前記制御手段はこのマスフローコントローラを制御してハロゲンガスを補給する請求項２または３記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ガス供給源からレーザチャンバへのガス供給路中にオンオフバルブを有し、前記制御手段はこのオンオフバルブを制御してハロゲンガスを補給する請求項２または３記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ガス供給源からレーザチャンバへのガス供給路中にマスフローコントローラおよびオンオフバルブを有し、前記制御手段は前記マスフローコントローラおよびオンオフバルブを制御してハロゲンガスを補給する請求項２または３記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ガス供給源からレーザチャンバへのガス供給路中にサブタンクを具え、このサブタンクからレーザチャンバにレーザガスを供給する請求項２または３記載のエキシマレーザ装置。
前記ガス補給手段は、ガス供給源からレーザチャンバへのガス供給路中にサブタンクを具え、このサブタンクからレーザチャンバにレーザガスを供給する請求項４または５または６記載のエキシマレーザ装置。