JP2000306820A

JP2000306820A - 露光装置、露光方法、及びレーザ光源

Info

Publication number: JP2000306820A
Application number: JP11116216A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Nishinaga; 壽西永
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: JP4253915B2

Abstract

(57)【要約】【課題】選択的に切替可能な複数の発振モードを有する
露光装置において、発振モードの切替にかかわらず、安
定な露光制御を可能にすることが主な課題である。【構成】選択的に切替可能な複数の発振モードに応じた
発振条件に従ってレーザ光を発振する光源１を備えた露
光装置において、前記発振モードの切替時に、切替後の
発振モードで本発振する前にダミー発振するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、半導体
素子や液晶表示素子等の製造の分野において用いられる
露光装置、露光方法、及びレーザ光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子、
撮像素子（ＣＣＤ等）や薄膜磁気ヘッド等をフォトリソ
グラフィ技術を用いて製造する際に、マスクとしてのレ
チクルのパターンの投影光学系を介した像をフォトレジ
スト等が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上
に投影露光する投影型の露光装置が使用されている。露
光装置における一つの基本的な機能として、ウエハの各
ショット領域内の各点に対する露光量（積算露光エネル
ギー）を適正範囲内に維持する露光量制御機能がある。

【０００３】また、最近においては、ウエハ上に露光す
るパターンの解像度をより高めることが求められてお
り、解像度を高めるための一つの手法として露光光の短
波長化がある。これに関して、現在、露光用の光源とし
て使用することができる光源の中で、発光される光の波
長の短いものは、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦ
エキシマレーザ等のエキシマレーザ光源、金属蒸気レー
ザ光源、又はＹＡＧレーザ光源等のパルス発振型のレー
ザ光源（パルス光源）である。しかしながら、水銀ラン
プ等の連続発光型の光源と異なり、パルス光源では発光
されるパルス光の露光エネルギー（パルスエネルギー）
がパルス発光毎にばらつくという特性がある。このた
め、パルス光源を使用する場合の露光量制御において
は、パルスエネルギーのばらつきを考慮することが要求
される。

【０００４】このようなパルス光源をステッパーのよう
な一括露光型の投影露光装置に適応した場合における露
光量制御としては、露光光の光量を連続的にモニタする
ためのインテグレータセンサを使用した所謂カットオフ
制御が知られている。カットオフ制御においては、イン
テグレータセンサの計測結果が、目標露光量に対してパ
ルスエネルギーのばらつきを考慮して定められた臨界レ
ベルを超えるまで、パルス光源の発光が繰り返される。
さらに、インテグレータセンサの計測結果に応じて、パ
ルス発光毎にパルスエネルギーを調整する所謂パルス毎
制御も知られている。このパルス毎制御では、カットオ
フ制御に比べて、ウエハ上の一点当たりの最小露光パル
ス数（所要の露光量制御精度の再現性を得るための最小
の露光パルス数）を小さくすることができる。

【０００５】尚、インテグレータセンサは、光路から分
岐された光を用いて露光対象物（ウエハ）と光学的に共
役な点でエネルギー計測を行うことにより間接的にウエ
ハへの露光量を計測するものである。

【０００６】一方、近年においては、半導体素子等の一
個のチップサイズが大型化する傾向にあり、露光装置に
おいては、レチクル上のより大きな面積のパターンをウ
エハ上に露光する大面積化が求められている。しかし、
単に露光光学系の露光フィールドを大きくしようとする
と、広い露光フィールドの全面で諸収差を許容範囲内に
収めるために投影光学系が複雑化すると共に大型化して
しまう。そこで、投影光学系の露光フィールドをあまり
大型化することなく、被転写パターンの大面積化に応え
るために、例えば矩形、円弧状、六角形等の照明領域に
対してレチクル及びウエハを同期して走査することによ
って、レチクル上のパターンを逐次ウエハ上に露光する
所謂スキャン型の露光装置が開発されている。

【０００７】スキャン型の露光装置では、ウエハ上の露
光エリアの各点が相異なるパルスを受けることになり、
ウエハ上の一点のみに着目した露光量制御を適用するこ
とができない。そのため、従来は、単純に各パルスの光
量を積算して露光量制御を行う方式（オープン露光量制
御方式）が採用されていた。

【０００８】オープン露光量制御方式においては、所望
の露光量制御の直線性を得るために、次の関係が成立す
るように、即ち、露光パルス数が整数になるように、パ
ルスエネルギーを微調整する必要がある。

【０００９】（目標露光量）＝（パルス数）×（１パル
スの平均エネルギー）ここで、１パルスの平均エネルギーは露光直前にインテ
グレータセンサにて計測される値である。この制御方式
を採用するためには、パルスエネルギーの微変調を行う
必要があり、そのために、パルスレーザ光源自体の出力
を微変調する方法が提案されている。

【００１０】また、オープン露光量制御方式では、露光
動作の前に１パルスのエネルギー量を微変調し、露光自
体は複数パルスの露光による平均化を行って、ショット
内積算露光量均一性を所望の値以下に抑えていた。この
場合における積算露光量のばらつきの低減効果は、統計
的に１／Ｎ^１／２（Ｎは１点当たりの露光パルス数）で
ある。即ち、パルスエネルギーのばらつき量をδｐ、平
均値をｐとすると、パルスエネルギーのばらつき（統計
的分散）が小さくなるようにパルスエネルギーを制御し
たときのＮパルス積算後の露光量のばらつきは、（δｐ
／ｐ）／Ｎ^１／ ^２と表すことができる。

【００１１】露光量制御精度を向上させるために、パル
ス毎にエネルギーの制御を行うアルゴリズムが採用され
ている。具体的には、レーザ光源内に設けられているエ
ネルギーモニタが参照され、単位時間内或いは任意のパ
ルス数における積算パルスエネルギーが一定になるよう
に、レーザ光源において設定されている印加電圧と出力
エネルギーとの相関曲線に従って、印加電圧が制御され
る。このエネルギー制御のモードの他に、主としてレチ
クルのアライメント等、エキシマ光による計測シーケン
スに採用されるエネルギー制御のモードもある。そのモ
ードにおいては、レーザのパルス毎のばらつきが最小に
抑えられるようなアルゴリズムが採用される。このよう
に、露光量制御には少なくとも２種類のモードがあるこ
とになる。

【００１２】また、エネルギー制御を行う際に参照され
るセンサに関しても少なくとも２種類のモードがある。
あるモードでは、レーザ光源内に設けられているエネル
ギーモニタが参照され、その計測結果に基づきエネルギ
ー制御が行われる。また他のモードでは、露光装置内に
設けられているインテグレータセンサが参照され、その
計測結果に基づき露光量制御が行われる。後者のモード
によると、レーザ光源から露光装置に至る光路上で予期
せぬエネルギー変動が発生した場合であっても、露光装
置内におけるパルスエネルギーの移動平均が一定になる
ような制御が可能となる。ここで、「予期せぬエネルギ
ー変動」というのは、（１）チップ内で生じるレーザの
光軸ずれ、（２）チップ内或いはチップ間における、露
光装置の振動及び傾き等に起因する、露光装置への光束
入射口における光束のけられの変動、（３）チップ内或
いはチップ間における、レーザ光源から露光装置に至る
光路を提供している光学系の透過率の変動、等に起因す
る変動であり、何れもエネルギーモニタ及びインテグレ
ータセンサ間の計測誤差として表面化する。このよう
に、インテグレータセンサを参照した露光量制御におい
ては、上述した変動要素がキャンセルされ、露光量制御
精度を高めることができる。以下、インテグレータセン
サを参照した露光量制御を「フィードバック制御」と称
する。

【００１３】以上の通り、露光装置における露光制御に
は少なくとも４種類のモード（発振モード）があること
になる。具体的には、（１）レーザ光源内に設けられて
いるエネルギーモニタを参照し、且つ、パルス毎のエネ
ルギーばらつきが抑制されるようなアルゴリズムを採用
する発振モード、（２）同じくエネルギーモニタを参照
し、且つ、積算エネルギーが一定になるようなアルゴリ
ズムを採用する発振モード、（３）露光装置内に設けら
れるインテグレータセンサを用いてフィードバック制御
を行い、且つ、パルス毎のエネルギーばらつきが抑制さ
れるようなアルゴリズムを採用する発振モード、（４）
同じくフィードバック制御を行い、且つ、積算エネルギ
ーが一定になるようなアルゴリズムを採用する発振モー
ド、等の複数の発振モードがある。さらには、積算エネ
ルギーとパルス毎のエネルギーの両方のばらつきを抑え
るような制御方式が採用されることもあり、露光装置に
は種々の発振モードがあることになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように選択的に切
替可能な複数の発振モードを有する光源を備えた露光装
置においては、発振モードの切替に際して一時的にレー
ザの発振状態が不安定になり、露光制御を安定に行うこ
とができないことがある。例えば、レーザ光源内に設け
られているエネルギーモニタを用いた制御からフィード
バック制御に切り替えられると、切替直後の数十パルス
について正しい制御を行うことができない状況が生じ
る。また、制御のアルゴリズムが異なる２つのモード間
における切替に際しても、物理的に不安定な状況が生じ
ることがある。これらの現象は、レーザ光源内における
電気系の過渡的な現象とも考えられるが、どのような原
因にしろ、予め不安定性の程度を予測し除去することは
困難である。

【００１５】さらに、発振モードが切り替えられると、
レーザ光源において学習されていた内容が誤って使用さ
れる恐れがある。ここで、「学習」というのは、レーザ
光源の特性等に関する制御データの記憶及びその記憶内
容の更新をいう。レーザ光源は、通常の発振動作に並列
して、バースト発振の過渡現象のマッピングや印加電圧
とエネルギーとの相関曲線の学習を行っている。しか
し、学習の課程で用いられる制御データはあくまでその
発振モードにおける制御データであり、条件の異なる他
の発振モードではその制御データに関する学習結果はそ
の発振モードにおける制御の参考にはならない。場合に
よっては、その発振モードにおいて誤った制御データが
用いられることになる。

【００１６】よって、本発明の目的は、選択的に切替可
能な複数の発振モードを有する露光方法又は露光装置に
おいて、露光制御を安定に行い得るようにするところに
ある。本発明の他の目的は、そのような露光方法又は露
光装置に適用可能なレーザ光源を提供することである。
本発明の更に他の目的は以下の説明から明らかになる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、選択的
に切替可能な複数の発振モードに応じた発振条件に従っ
てレーザ光を発振する光源（１）を備えた露光装置にお
いて、前記発振モードの切替時に、切替後の発振モード
で発振されたレーザ光を使用する前にダミー発振するこ
とを特徴とする露光装置が提供される。ダミー発振は、
例えば、切替後の発振モードに応じた発振条件と同一の
発振条件で行われる。

【００１８】発振モードの切替直後には、前述したよう
にレーザ発振が不安定になる傾向がある。レーザ発振が
不安定になる期間は、一般的にはパルス数にすると数十
パルス程度であることが実験的に明らかにされている。
従って、本発明のようにダミー発振を行ってレーザ発振
が不安定な期間におけるパルスを所謂捨てパルスとする
ことにより、これを実際の露光及び計測に使用せずに済
み、実際の露光及び計測においては精度良くエネルギー
制御されたパルスのみを使用することができるようにな
る。その結果、安定な露光制御が可能になり、本発明の
目的の一つが達成される。

【００１９】望ましくは、ダミー発振する時間及びダミ
ー発振から本発振までの時間の少なくとも一方を含むパ
ラメータを記憶保持する記憶装置が採用され、ダミー発
振時に対応するパラメータに従って発振が行われる。

【００２０】望ましくは、レーザ光の光路を選択的に遮
断するシャッタが採用され、ダミー発振中はシャッタに
よりレーザ光の光路が遮断される。このようなシャッタ
を採用することにより、ダミー発振に係わるレーザ光を
実際の露光及び計測から排除することを容易に行うこと
ができる。

【００２１】本発明の他の側面によると、選択的に切替
可能な複数の発振モードを有し、該複数の発振モードの
中から選択された発振モードに応じた発振条件に従って
レーザ光を発振する光源（１）を備えた露光装置におい
て、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光の発振制御
データを備え、前記複数の発振モードの中から選択され
た発振モードに対応する制御データを使って前記レーザ
光の発振を行うことを特徴とする露光装置が提供され
る。制御データは、例えば、発振中のレーザ光を検出す
ることによって作成される。

【００２２】レーザ光源は、自己発振により、印加電圧
と出力エネルギーとの相関、エネルギー制御時の過渡現
象のマッピング等、種々の現象を学習し、レーザ発振に
際してはその学習内容が反映される制御が行われてい
る。発振モードが異なると、印加電圧と出力エネルギー
との相関関係や過渡現象の程度が異なることが予想され
る。よって、発振モード毎に学習結果を発振制御データ
として保持及び活用することにより、それぞれの発振モ
ードに最適な制御パラメータを当該発振モードにおける
露光制御に供することができる。

【００２３】望ましくは、制御データは、光源に対する
印加電圧と光源から発振されるレーザ光のエネルギーと
の関係を含む。

【００２４】望ましくは、複数の発振モードは、光源の
内部に設けられる第１のセンサ（エネルギーセンサ）を
用いるモードと前記光源から射出されたレーザ光の一部
を検出する第２のセンサ（インテグレータセンサ）を用
いるモードとを含む。

【００２５】また、本発明によると、選択的に切替可能
な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発振
条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、前記レ
ーザ光を発振する発振器と、該発振器からのレーザ光の
光路を遮断するシャッタと、前記発振モードの切替時に
前記シャッタで前記光路を遮断した状態で、前記発振器
からレーザ光をダミー発振させる制御手段と、を備えた
ことを特徴とするレーザ光源が提供される。

【００２６】さらに、本発明によると、選択的に切替可
能な複数の発振モードを有し、各発振モードに応じた発
振条件でレーザ光を発振するレーザ光源において、前記
レーザ光を発振する発振器と、前記複数の発振モード毎
に前記レーザ光を発振を制御するための制御データを有
し、前記複数の発振モードのうち選択された発振モード
に対応する制御データに基づいて前記発振器からのレー
ザ光の発振を制御する制御手段と、を備えたことを特徴
とするレーザ光源が提供される。

【００２７】また、本発明によると、選択的に切替可能
な複数の発振モードに応じた発振条件に従って発振する
光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光する露
光方法において、前記発振モードの切替時にダミー発振
し、前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発
振されたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法
が提供される。

【００２８】さらに、本発明によると、選択的に切替可
能な複数の発振モードを有し、該複数の発振モードの中
から選択された発振モードに応じた発振条件に従って発
振する光源からのレーザ光でマスクを介して基板を露光
する露光方法において、前記複数の発振モード毎に前記
レーザ光の発振制御データを備え、前記複数の発振モー
ドの中から選択された発振モードに対応する制御データ
を使って前記レーザ光の発振を行うことを特徴とする露
光方法が提供される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。ここでは、
パルスエネルギー源としてエキシマレーザ光源を使用す
るステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置にお
ける露光量制御に本発明が適用される。

【００３０】図１は、本発明が適用されるステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置の構成図である。エ
キシマレーザ光源１からパルス発光されたレーザビーム
ＬＢは、シリンダレンズ及びビームエキスパンダ等から
構成されるビーム整形光学系２により、後続のフライア
イレンズ５に効率良く入射するようにビームの断面形状
が整形される。光源１としては、ＫｒＦ（波長２４８ｎ
ｍ）、又はＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレー
ザ光源を使用することができる。尚、パルスエネルギー
源として、Ｆ_２（波長１５７ｎｍ）等のレーザ光源、金
属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等の
パルス光源、さらには軟Ｘ線のような極短紫外光（ＥＵ
Ｖ光）のビーム発生装置を使用する場合にも、本発明を
適用することができる。

【００３１】光学系２から射出されたレーザビームＬＢ
は、エネルギー調整器としてのエネルギー粗調器３に入
射する。粗調器３は、回転自在なレボルバ上に透過率が
異なる複数の光学的なフィルタを配置したものであり、
そのレボルバを回転することにより、入射するレーザビ
ームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り
替えることができるように構成されている。尚、そのレ
ボルバと同様のレボルバを直列に２段配置し、２段のフ
ィルタの組み合わせによってより細かく透過率を調整す
ることができるようにしてもよい。

【００３２】エネルギー粗調器３から射出されたレーザ
ビームＬＢは、光路折り曲げ用のミラーＭを介してフラ
イアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５は、後
述のレチクル１１を均一な照度分布で照明するために多
数の２次光源を形成する。フライアイレンズ５の射出面
には照明系の開口絞り６が配置され、開口絞り６内の２
次光源から射出されるパルス照明光ＩＬは、反射率が小
さく且つ透過率が大きなビームスプリッタ７に入射し、
ビームスプリッタ７を透過した露光ビームとしてのパル
ス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ８Ａを経てレチクル
ブラインド９Ａの矩形の開口部を通過する。レチクルブ
ラインド９Ａは、レチクルのパターン面に対する共役面
の近傍に配置されている。また、レチクルブラインド９
Ａの近傍には、走査方向の位置及び幅が可変の開口部を
有する可動ブラインド９Ｂが配置されており、走査露光
の開始時及び終了時には、可動ブラインド９Ｂを介して
照明領域をさらに制限することによって、不要な部分へ
の露光が防止される。尚、可動ブラインド９Ｂは、後述
するダミー発振に際して光路を遮断するためのシャッタ
としても機能することができる。

【００３３】レチクルブラインド９Ａ及び可動ブライン
ド９Ｂを通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレン
ズ８Ｂ及びコンデンサレンズ１０を経て、レチクルステ
ージ１５上に保持されたレチクル１１上の矩形の照明領
域１２Ｒを均一な照度分布で照明する。照明領域１２Ｒ
内のパターンを投影光学系１３を介して投影倍率α（α
は例えば１／４或いは１／５）で縮小した像が、フォト
レジストが塗布されたウエハ１４上の矩形の露光領域
（照野フィールド）１２Ｗに投影露光される。ウエハ１
４は、例えばシリコン又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏ
ｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等のウエハである。

【００３４】以下、投影光学系１３の光軸ＡＸに平行に
Ｚ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内で照明領域１
２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即ち図１の紙面
に平行な方向）をＹ方向、その走査方向に垂直な非走査
方向をＸ方向として説明する。

【００３５】レチクルステージ１５は、レチクルステー
ジ駆動部１８によりＹ方向に駆動される。レチクルステ
ージ１５上に固定された移動鏡及び外部のレーザ干渉計
１６により計測されるレチクルステージ１５のＸ座標、
Ｙ座標及び回転角がステージコントローラ１７に供給さ
れ、ステージコントローラ１７は、供給された座標等に
基づいて、レチクルステージ駆動部１８を介してレチク
ルステージ１５の位置及び速度を制御する。

【００３６】ウエハ１４は、図示しないウエハホルダを
介してＺチルトステージ１９上に載置され、ステージ１
９はＸＹステージ２０上に載置されている。ＸＹステー
ジ２０は、Ｘ方向及びＹ方向にウエハ１４の位置決めを
行うと共に、Ｙ方向にウエハ１４を等速で移動させる
（走査する）。また、Ｚチルトステージ１９は、ウエハ
１４のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整すると共
に、ＸＹ平面に対するウエハ１４の傾斜角を調整する機
能を有する。Ｚチルトステージ１９上に固定された移動
鏡及び外部のレーザ干渉計２２により計測されるＸＹス
テージ２０のＸ座標、Ｙ座標及び回転角がステージコン
トローラ１７に供給され、コントローラ１７は、供給さ
れた座標等に基づいて、ウエハステージ駆動部２３を介
してＸＹステージ２０の位置及び速度を制御する。

【００３７】ステージコントローラ１７の動作は、装置
全体を統括制御する図示しない主制御系によって制御さ
れている。走査露光時には、レチクル１１がレチクルス
テージ１５を介して照明領域１２Ｒに対して＋Ｙ方向
（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ_Ｒで走査されるのに同期し
て、ウエハ１４は、ＸＹステージ２０を介して露光領域
１２Ｗに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度α・Ｖ
_Ｒ（αはレチクル１１からウエハ１４に対する投影倍
率）で走査される。

【００３８】Ｚチルトステージ１９上のウエハ１４の近
傍には、光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が設
けられており、センサ２１の受光面はウエハ１４の表面
と同じ高さに設定されている。センサ２１としては、遠
紫外域で感度があり且つパルス照明光を検出するために
高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等
を使用することができる。センサ２１の検出信号は、図
示しないピークホールド回路及びアナログ／デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２６に供給
される。

【００３９】一方、ビームスプリッタ７で反射されたパ
ルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光電変換素
子からなるインテグレータセンサ２５で受光され、イン
テグレータセンサ２５の光電変換信号は、図示しないピ
ークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳ
（デジタル信号）として露光コントローラ２６に供給さ
れる。

【００４０】インテグレータセンサ２５の出力ＤＳと、
ウエハ１４の表面（像面）上でのパルス照明光ＩＬの単
位面積当たりのパルスエネルギー（露光量）との相関係
数は予め求められて露光コントローラ２６内に記憶され
ている。露光コントローラ２６は、ステージコントロー
ラ１７からのステージ系の動作情報に同期して、制御情
報ＴＳをエキシマレーザ光源１に供給することによっ
て、光源１の発光タイミング及び発光パワー等を制御す
る。さらに、露光コントローラ２６は、エネルギー粗調
器３のフィルタを切り替えることによって透過率を制御
し、ステージコントローラ１７は、ステージ系の動作情
報に同期して可動ブラインド９Ｂの開閉動作を制御す
る。

【００４１】図２は図１に示される露光装置の露光量制
御系を示すブロック図である。エキシマレーザ光源１
は、一つの独立したケーシングによって提供されてい
る。ビーム整形光学系２及びエネルギー粗調器３は図示
しない他のケーシング内に収容されており、フライアイ
レンズ５よりも下流側の部分は露光装置本体３０の内部
に収容されている。特にこの実施形態では、フライアイ
レンズ５とビームスプリッタ７との間には、パルス照明
光ＩＬの光路を切り替えるための可動ミラー３１が設け
られている。可動ミラー３１は、パルス照明光ＩＬを反
射させない第１の位置とパルス照明光ＩＬを反射させる
第２の位置との間で移動可能である。従って、可動ミラ
ー３１が第１の位置にあるときにはウエハ露光用の光路
３２が得られ、可動ミラー３１が第２の位置にあるとき
には、計測用の光路３３が得られる。

【００４２】エキシマレーザ光源１内において、パルス
エネルギー源としてのレーザ共振器１ａからパルス的に
放出されたレーザビームは、透過率が高く僅かな反射率
を有するビームスプリッタ１ｂに入射し、ビームスプリ
ッタ１ｂを透過したレーザビームＬＢが外部に射出され
る。また、ビームスプリッタ１ｂで反射されたレーザビ
ームは、出力センサとしての光電変換素子よりなるエネ
ルギーモニタ１ｃに入射し、エネルギーモニタ１ｃから
の光電変換信号が、図示しないピークホールド回路を介
して出力ＥＳとしてエネルギーコントローラ１ｄに供給
されている。エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳに対応す
るエネルギーの制御量の単位は（ｍＪ／ｐｕｌｓｅ）で
ある。エネルギーコントローラ１ｄは、露光コントロー
ラ２６からの制御情報ＴＳに基づいて高圧電源１ｅ内の
電源電圧を設定し、これによって、レーザ共振器１ａか
ら射出されるレーザビームＬＢのパルスエネルギーが所
定の値の近傍に設定される。

【００４３】この場合、エキシマレーザ光源１の１パル
ス当たりのエネルギーの平均値は、通常、所定の中心エ
ネルギーＥ_０において安定化されているが、そのエネ
ルギーの平均値はその中心エネルギーＥ_０の上下の所
定の可変範囲（例えば±１０％程度）で制御することが
できるように構成されている。そして、その可変範囲内
で例えばパルスエネルギーの微変調が行われる。

【００４４】エキシマレーザ光源１内のビームスプリッ
タ１ｂの外側には、露光コントローラ２６からの制御情
報に応じてレーザビームＬＢを随時遮光するためのシャ
ッタ１ｆが配置されている。

【００４５】走査露光時の基本的な露光量制御動作とし
て、露光コントローラ２６は、インテグレータセンサ２
５の出力ＤＳを直接フィードバックすることによって、
エキシマレーザ光源１の次のパルス発光時のパルスエネ
ルギーの目標値を設定する。即ち、例えばオペレータに
よって、まず図１に示されるウエハ１４上のレジストの
既知の感度に応じて、ウエハ１４上の各点に対する積算
露光量の目標値である目標露光量Ｓ_０が定められると
共に、エキシマレーザ光源１のパルスエネルギーの既知
のばらつき、及び予め設定されている必要な露光量制御
再現精度よりウエハ１４上の各点に対するパルス照明光
ＩＬの最小露光パルス数Ｎ_ｍｉｎが定められている。

【００４６】これらのパラメータに基づいて、露光コン
トローラ２６は、エネルギー粗調器３の透過率を最大に
して、実際に例えば上述の中心エネルギーＥ_０の近傍
でエキシマレーザ光源１に所定回数パルス発光を行わせ
て、インテグレータセンサ２５を介してウエハ１４上で
の平均的なパルスエネルギーＰを計測し、この計測結果
でその積算露光量の目標値Ｓ_０を割ることによって露
光パルス数Ｎを求める。尚、実際にはＳ_０／Ｐは必ず
しも整数にはならないため、Ｓ_０／Ｐを整数化した値
が使用される。ここでは、簡単のため、Ｓ_０／Ｐが整
数であるとして説明する。

【００４７】そして、求められた露光パルス数Ｎが既に
Ｎ_ｍｉｎ以上であれば、そのまま露光に移行するが、
露光パルス数ＮがＮ_ｍｉｎより小さいときには、露光
コントローラ２６は、その露光パルス数ＮがＮ_ｍｉｎ
以上となる範囲で且つ例えば最も大きな透過率を持つフ
ィルタをエネルギー粗調器３中から選択し、選択された
フィルタを設定する。選択された透過率をＴとすると、
露光パルス数Ｎは（Ｓ _０／（Ｐ・Ｔ））となる。実際
には、（Ｓ_０／（Ｐ・Ｔ））も必ずしも整数とはなら
ないため、整数化の必要があるが、ここでは簡単のため
に整数であるとする。この結果、１パルス当たりの目標
エネルギーはＳ_０／Ｎとなる。

【００４８】また、図１に示されるウエハ１４上のスリ
ット状の露光領域１２Ｗの走査方向の幅（スリット幅）
をＤ、エキシマレーザ光源１の発振周波数（又はパルス
の繰り返し周期の逆数）をＦ、走査露光時のウエハ１４
の走査速度をＶとすると、パルス発光間にウエハ１４が
移動する間隔はＶ／Ｆであるから、その露光パルス数Ｎ
は次式で表される。

【００４９】Ｎ＝Ｄ／（Ｖ／Ｆ） …（１）即ち、その露光パルス数Ｎが得られるように、スリット
幅Ｄ、及び発振周波数Ｆ等を設定し直す必要がある。但
し、通常そのスリット幅Ｄは一定であるため、（１）式
が成立するように発振周波数Ｆ及び走査速度Ｖの少なく
とも一方が設定され、走査速度Ｖの情報はステージコン
トローラ１７に供給される。

【００５０】その後の走査露光時に露光コントローラ２
６は、エネルギーコントローラ１ｄにパルス発光を開始
する指令を発した後、一例として発光パルス数がＮ
_ｍｉｎ（又は所定の数）に達するまでは、インテグレー
タセンサ２５で検出されるウエハ１４上での各パルスエ
ネルギーの平均値がＳ_０／Ｎとなるように、レーザ共
振器１ａに周波数Ｆでパルス発光を行わさせる。これと
平行して、露光コントローラ２６は、各パルス照明光毎
にインテグレータセンサ２５からの出力ＤＳよりウエハ
１４上での露光量Ｐ_ｉを求め、この露光量Ｐ_ｉを積算し
て、ウエハ１４上での実際の積算露光量（移動和）を求
める。そして、発光パルス数がＮ_ｍｉｎに達してから
は、順次一連のＮ_ｍｉｎパルス分の積算露光量（移動
ウインドウ）ＳＴが常に次の目標値となるように、エネ
ルギーコントローラ１ｄを介してレーザ共振器１ａの次
のパルス発光時の高圧電源１ｅの電圧を制御する。Ｎ
_ｍｉｎパルス分の時間は制御系にとっての単位時間とも
みなすことができる。尚、その電圧は、レーザ共振器１
ａ内のガスの状態及びレーザ共振器１ａの状態等を考慮
して決定される。

【００５１】ＳＴ＝Ｎ_ｍｉｎ・（Ｓ_０／Ｎ） …（２）そして、図３に示されるように、ｋ番目、（ｋ＋１）番
目、（ｋ＋２）番目、…のパルス発光時には、それぞれ
それまでのＮ_ｍｉｎパルス分の積算露光量ＳＴが
（２）式に近づくように、高圧電源１ｅが制御され、エ
キシマレーザ光源１における１パルス当たりのエネルギ
ーの微調整が行われる。これによって、走査露光後のウ
エハ１４上の各点には、必要な露光量制御精度で目標値
Ｓ_０となる積算露光量が与えられる。

【００５２】このように本実施形態では、インテグレー
タセンサ２５の出力ＤＳに基づいてエキシマレーザ光源
１の次のパルス発光時の目標エネルギーが設定されてい
る。その結果、例えば図２に符号ＬＢ’で示されるよう
に、フライアイレンズ５に対して入射するレーザビーム
ＬＢの光軸ずれが生じたとしてもウエハ１４上の各点で
は適正な露光量が得られる。

【００５３】このような光軸ずれが生じているときに、
図２に示されるエキシマレーザ光源１に対して内部のエ
ネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳを基準として一定出力で
パルス発光を行わせると、インテグレータセンサ２５に
より計測されるウエハ１４上でのパルス毎の露光量Ｐ１
_ｉのＮ_ｍｉｎパルス毎の平均値は、図４（ａ）の曲
線５１Ａ，５１Ｂ，…，５１Ｄのようにショット内、シ
ョット間において次第に変化してしまう。図４（ａ）〜
（ｃ）の横軸は露光開始からの経過時間ｔであり、曲線
５１Ａ〜５１Ｄは互いに異なるショット領域に露光する
際の露光量の変化を示している。

【００５４】これに対して、本実施形態では、実際にイ
ンテグレータセンサ２５で計測されるウエハ１４上での
パルス発光毎の露光量Ｐ_ｉが一定になるように、図４
（ｂ）の曲線５２Ａ〜５２Ｄに示すように、エキシマレ
ーザ光源１のパルス発光毎のパルスエネルギーの目標値
Ｅ_ｉをフィードバック制御している。曲線５２Ａ〜５
２Ｄは、曲線５１Ａ〜５１Ｄに対応する各ショット領域
への露光中のパルスエネルギーの目標値の変化を現して
いる。この結果、光軸ずれが生じても、最終的にウエハ
１４上でのパルス発光毎の露光量Ｐ_ｉは、図４（ｃ）
に示すように目標値の近傍でばらつくようになるため、
走査露光後に必要な露光量制御精度が得られる。同様
に、例えば図１に示されるミラーＭにおけるレーザビー
ムＬＢに対する反射率が経時変化して、エネルギーモニ
タ１ｃとインテグレータセンサ２５との出力の相関関係
が変化するような場合であっても、インテグレータセン
サ２５の出力を直接フィードバックすることによって、
高い露光量制御精度が得られる。

【００５５】エキシマレーザ光源１の出力はインテグレ
ータセンサ２５の出力ＤＳに基づいて設定されているた
め、原理的にはエキシマレーザ光源１内のエネルギーモ
ニタ１ｃを使用する必要はない。しかしながら、単にイ
ンテグレータセンサ２５の出力ＤＳのみを用いた場合に
は、例えば光軸ずれが大きくなったときに、エキシマレ
ーザ光源１の出力が可変範囲の上限又は下限に達したか
どうかを正確に判定することが困難である。さらに、実
際には露光パルス数Ｎを決定するための値（Ｓ _０／
（Ｐ・Ｔ））は必ずしも整数とはならないため、通常は
最初からエキシマレーザ光源１の出力は中心エネルギー
Ｅ_０から所定の割合でずらした値に設定される。この
ような場合には、エネルギーモニタ１ｃの出力を用い
て、エキシマレーザ光源１の出力の目標値を直接中心エ
ネルギーから外れた値に設定することによって、高速に
その出力制御を行うことができる。また、エネルギーモ
ニタ１ｃを用いてエキシマレーザ光源１の自己診断を行
うこともできる。

【００５６】以上の説明は、インテグレータセンサ２５
を用いたフィードバック制御が行われ、且つ、積算エネ
ルギーが一定になるようなアルゴリズムが採用されてい
る場合についてのものである。これに対して、エキシマ
レーザ光源１内に設けられているエネルギーモニタ１ｃ
を用いた制御の例を次に説明する。ここでは、パルス毎
のエネルギーばらつきが抑制されるアルゴリズムが採用
される。

【００５７】光源としてパルス発振で励起されるエキシ
マレーザを用いる場合、パルス放電そのものが放電ガス
や電極の表面状態に依存する本質的に統計的な現象であ
るため、パルス毎のレーザ光エネルギーを一定にするこ
とは事実上困難である。特に、連続発振等の発振開始直
後では、放電を支配するガスや電極の状態が過渡的に変
化するため、レーザ光エネルギーが、図５に示されるよ
うに、発振開始直後には大きく、その後徐々に減少して
いくというパターン（スパイク現象）が一般的に見られ
る。

【００５８】従って、バースト発振に際しては、発振状
態を開始するたびに開始直後のレーザ光のエネルギーは
大きくその後徐々に減少していくという、図６に示すよ
うなスパイク状のパターンを避けることができない場合
がある。前述したフィードバック制御ではこのスパイク
状のパターンを消去することは困難である。

【００５９】エキシマレーザ光源１から出力されるレー
ザ光のパルスエネルギーの大きさは、図７に示すように
放電電圧に従って変化する。この性質は、例えば、エネ
ルギーモニタ１ｃを用いてエキシマレーザ光源１の出力
を長期的に一定に維持するために利用することができ
る。

【００６０】この例では、スパイク状パターンを消去し
バースト発振中における各パルス毎のエネルギー値をほ
ぼ一定とするように放電電圧を制御する制御手段をエネ
ルギーコントローラ１ｄに設け、感光剤に対して影響を
与えない程度のパルス発振を行ってそのときパルスエネ
ルギーと放電電圧（印加電圧）との関係を求めてエネル
ギーコントローラ１ｄ内に設けられる記憶手段に記憶
し、この関係に基づいて高圧電源１ｅからレーザ共振器
１ａに供給される放電電圧の制御を行うものである。

【００６１】即ち、スパイクの発生要因であるガスの状
態や電極の状態がパルスエネルギーに与える状況を探る
ために、感光剤に影響を与えない状態でパルス発振を行
い、そのときのレーザ光のパルスエネルギーと放電電圧
との関係を計測してその値から図９の（ａ）に示される
ようなスパイク状のパターンを予測する。パルスの発振
時にはそのスパイク状パターンを相殺するために、図９
の（ｂ）に示すように放電電圧を時間的に変化させてパ
ルス発振を行う。こうすることで、バースト発振が行わ
れているエキシマレーザ光源１において、エネルギーの
スパイク状のパルスを事実上消去することができる。

【００６２】そのために、エネルギーコントローラ１ｄ
は、図７に示すようなレーザ共振器１ａに対する放電電
圧とレーザ光のパルスエネルギーとの関係を求めて記憶
しており、高圧電源１ｅに対して放電電圧に関する指令
（信号）を出力する。エネルギーコントローラ１ｄは、
レーザ光のパルスエネルギーが一定になるような、パル
スの発振時間に対する放電電圧の予め定められたパター
ンを制御データとして有している。レーザ光のエネルギ
ー値はガス状態、電極の消耗状態等に依存するため、こ
うしたパターンを決定するには、バースト発振の停止中
にできるだけ少ないパルス数だけ発振を行い、そのとき
の放電電圧とレーザ光のエネルギーとの関係を求めて決
定することが好ましい。

【００６３】図８は、このような放電電圧の制御による
露光制御のためのアルゴリズムの一例をフローチャート
で示したものである。以下、このフローチャートに従っ
て制御の具体例を説明する。

【００６４】エネルギーコントローラ１ｄは、前述した
ような発振時間に対する放電電圧の関係についてのパタ
ーンを予め初期データとして記憶している（ステップ１
０１）。エネルギーコントローラ１ｄは露光コントロー
ラ２６からの発振命令の有無をチェックし（ステップ１
０２）、無ければパターンのデータを更新するルーチン
Ａに移る。

【００６５】ルーチンＡではまず露光コントローラ２６
からの発振命令を受け付けないようにし（ステップ２０
１）、シャッタ１ｆを閉じる（ステップ２０２）。こう
してレーザ光が露光対象物に届かない状態を作り出した
後、発振を行う（ステップ２０３）。この発振は極力レ
ーザの状態に影響を与えないのが望ましく、出来れば１
〜数パルスが良い。このときのレーザ光はエネルギーモ
ニタ１ｃで測定され（ステップ２０４）、エネルギーコ
ントローラ１ｄでレーザ光のパルスエネルギーが算出さ
れる（ステップ２０５）。このときのエネルギー値に従
って放電電圧のパターンのデータが更新される（ステッ
プ２０６）。

【００６６】データ更新の方法としては例えば次のよう
なものがある。放電電圧のパターンは、通常、図９の
（ｂ）のように、徐々に放電電圧値を上昇させ、一定値
に達した後はそのパルスエネルギー値を保つ通常のフィ
ードバック制御又は電圧を一定に保つ制御とするもので
ある。

【００６７】図９の（ａ）のように一定の放電電圧で発
振したときに生じるレーザ光エネルギーのスパイク状パ
ターンが強く現れると考えられるなら、エネルギーコン
トローラ１ｄに記憶される放電電圧変化のパターン（図
９の（ｂ））は急峻になり、初期の放電電圧値はより小
さくされるべきである。逆にスパイク状パターンが弱く
現れると予測されるなら、エネルギーコントローラ１ｄ
に記憶される放電電圧変化のパターンは緩慢になるべき
である。

【００６８】即ち、シャッタ１ｆを閉じてこのルーチン
Ａで発振したときの最初の数パルスのエネルギー値が大
きいときには、放電電圧変化のパターンは急峻になる。
逆にさほど大きくなければ放電電圧変化のパターンは緩
慢になる。

【００６９】こうしてパターンのデータが更新される
と、ルーチンＡの最初で行った発振受付の停止を解除し
（ステップ２０７）、露光コントローラ２６からの発振
命令があればそれに従ってシャッタ１ｆを開き（ステッ
プ１０３）、エネルギーコントローラ１ｄに記憶され或
いは更新されたパターンのデータに基づいてレーザ光を
発振する（ステップ１０４）。所定パルス数だけ或いは
所定の露光量だけ露光を行った後、シャッタ１ｆを閉じ
る（ステップ１０５）。

【００７０】次に、本発明で特徴的な、露光制御の安定
化に効果的なダミー発振の具体的な形態を説明する。

【００７１】以上の説明では、選択的に切替可能な複数
の発振モードとして２つのモードを例示した。複数の発
振モードの分類としては、エネルギー自体の制御アルゴ
リズムによる分類と、エネルギー制御を行う際に使用す
るセンサによる分類とを挙げることができる。

【００７２】前者の分類では、パルス間のエネルギーば
らつきを抑制する制御アルゴリズム（例えば図８による
説明を参照）と、数十パルスの積算パルスエネルギーが
一定になるように制御するアルゴリズム（例えば図３に
よる説明を参照）とが考えられる。また、各パルスエネ
ルギーと積算パルスエネルギーの両者ができるだけ一定
に制御されるようなバランス制御も考えられる。さらに
は、露光コントローラ２６内で制御パラメータを持ち、
各パルスにおける最適な放電電圧を例えば図７に示され
る関係に基づいて計算した後にエキシマレーザ光源１に
送る方法もある。これらの制御アルゴリズムにおける手
順は、例えば、エネルギーコントローラ１ｄ内に記憶さ
れている。

【００７３】後者の分類では、エキシマレーザ光源１内
においてレーザ共振器１ａの近傍に設けられるエネルギ
ーモニタ１ｃを使用する方法と、エキシマレーザ光源１
と露光装置本体３０（図２参照）との間のエネルギー変
動をキャンセルするために露光装置３０内に設けられる
インテグレータセンサ２５を使用する方法（フィードバ
ック制御）とが考えられる。

【００７４】このように、露光装置においては、複数の
制御アルゴリズムと、制御に使用する複数のセンサとの
組み合わせによって、複数の発振モードが存在すること
になり、これらの複数の発振モードが一つの露光装置に
おいて併用されることとなる。

【００７５】本発明の望ましい実施形態においては、ウ
エハ１４の露光に際しては第１の発振モードが採用さ
れ、レチクル１１（マスク）のアライメントに際しては
第２の発振モードが採用される。第１の発振モードにお
いては、インテグレータセンサ２５を用いたフィードバ
ック制御が行われ且つ積算エネルギーが一定になるよう
なアルゴリズムが採用される。また、第２の発振モード
においては、エキシマレーザ光源１内に設けられている
エネルギーモニタ１ｃを用いた制御が行われ且つパルス
毎のエネルギーばらつきが抑制されるようなアルゴリズ
ムが採用される。その理由は次の通りである。

【００７６】ウエハ１４の露光では、露光量制御精度を
一定に保つためには、エキシマレーザ光源１と露光装置
本体３０との間のエネルギー変動を抑えるためにフィー
ドバック制御が望ましい。また、ウエハ１４上の一点は
数十パルスの積算パルスによって感光されることから、
積算エネルギーが一定になるようなアルゴリズムが要求
される。一方、レチクル１１のアライメントのような計
測シーケンスでは、エキシマ光の光路は図２に示される
ように露光用光路３２とは別に用意された計測用光路３
３として与えられるので、インテグレータセンサ２５を
用いたフィードバック制御は行うことができない。ま
た、アライメントに使用されるセンサのセンサレンジ等
の要求から、パルス毎のエネルギーばらつきが抑えられ
ている方が好ましい場合が多い。

【００７７】このように露光装置（又は光源）が選択的
に切替可能な複数の発振モードを有している場合にモー
ド切替に際して物理的な不安定な状況が生じることは前
述した通りである。

【００７８】レチクル１１のアライメントの直後に第２
の発振モードから第１の発振モードに切り替えてウエハ
１４の露光を行う場合を考える。ウエハ１４の露光で用
いられる第１の発振モードでは、インテグレータセンサ
２５を用いたフィードバック制御が行われ且つ積算エネ
ルギーが一定になるようなアルゴリズムが採用されてい
る。ウエハ１４の第１チップを露光する直前に例えば５
０パルスのダミー発振が実行される。ダミー発振はウエ
ハ１４の露光におけるのと同様に第１の制御モードで実
行される。ダミー発振に際しては、可動ブラインド９Ｂ
（図１参照）或いはシャッタ１ｆを閉じておくことによ
って、露光対象物であるウエハ１４に対するダミー発振
の影響は一切ない。例示された５０パルスのダミー発振
はモード切替直後の最初のバーストであり、物理的に非
常に不安定な状態で発振されたものである。その後のパ
ルスはエネルギー的に良好に制御されているので、上述
のようにダミー発振を行うことによって、ウエハ１４に
対する実露光において露光量制御精度を効果的に高める
ことができる。

【００７９】次に、ウエハ１４の露光を終了して次のウ
エハを露光する前にレチクル１１の再アライメントを行
う必要のあるプロセスを考える。この場合、インテグレ
ータセンサ２５を用いた第１の発振モードからエネルギ
ーモニタ１ｃを用いた第２の発振モードに切り替わる。
切替直後のパルスを用いてアライメントを行うと、露光
量制御の収束性等の影響から最初の数十パルスは所望値
に対して大きくばらついたエネルギーを有することにな
る。レチクル１１のアライメントに使用するセンサの使
用レンジは一般に極端に小さく、各パルスのエネルギー
がそのレンジから外れると、そのセンサを用いたアライ
メントを良好に行うことができないことがある。そこ
で、第１の発振モードから第２の発振モードに切り替え
るに際しても、第２の発振モードに応じた発振条件に従
ってダミー発振を行うこととする。これにより、エネル
ギーばらつきが小さくなった後のパルスをアライメント
に供することが可能になり、アライメントに際しての計
測を良好に行うことができる。

【００８０】これらのダミー発振の各々におけるパルス
数は、レーザ固有の値と考えられ、また、長期的にはレ
ーザチャンバの寿命等で変化することも考えられる。従
って、各ダミー発振に際してのパルス数はエキシマレー
ザ光源１及び露光装置本体３０毎にパラメータとして入
力及び変更が可能であることが望ましい。ここでは、ダ
ミー発振に際してのパルス数について言及したが、ダミ
ー発振する時間或いはダミー発振から本発振までの時間
をパラメータとして記憶保持する記憶装置を設け、ダミ
ー発振時に対応するパラメータに従って発振を行うよう
にしても良い。この場合にも、発振モードの切り替えに
かかわらず安定な露光制御を行うことができる。

【００８１】また、エキシマレーザ光源１は、自己学習
によって獲得するパラメータを複数の発振モード毎に発
振制御データとして備えている。自己学習の例としては
図８に示されるアルゴリズムを参照されたい。そして、
エネルギーコントローラ１ｄ（図２参照）は、露光装置
本体３０からの発振モードの切り替えの指令を受け取る
たびに、発振時に参照されるべき種々のパラメータを切
り替え、切り替わったパラメータで発振が行われる。こ
れらのパラメータは、例えば、図７に示されるような放
電電圧とパルスエネルギーとの相関曲線、バースト始め
の過渡現象のマッピングを含む。このように、複数の発
振モードから選択されたある発振モードに対応する発振
制御データを使ってレーザ光の発振を行うことによっ
て、発振モードの切り替えにかかわらず露光制御を安定
に行うことができる。

【００８２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の
技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣
旨である。

【００８３】例えば、上記の実施の形態では、ステップ
・アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（ス
キャニング・ステッパー）についての説明としたが、例
えばレチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパ
ターンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクル
パターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域
（ショット領域）を一括露光するステップ・アップ・リ
ピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）、さら
にはミラープロジェクション方式やプロキシミティ方式
等の露光装置、その他のあらゆる形式の露光装置にも同
様に本発明を適用することが可能である。

【００８４】また、半導体素子、液晶ディスプレイ、薄
膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用
いられる露光装置だけでなく、レチクル、又はマスクを
製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハなど
に回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用で
きる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
選択的に切替可能な複数の発振モードを有する露光方法
又は露光装置において安定な露光制御が可能になるとい
う効果が生じる。また、本発明によると、そのような露
光方法又は露光装置に適用可能なレーザ光源の提供が可
能になるという効果もある。本発明の特定の実施形態に
よる効果は以上説明した通りであるので、その説明を省
略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の望ましい実施形態で使用されるステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成
図である。

【図２】図１に示される露光装置の露光量制御系を示
すブロック図である。

【図３】一連のＮ_ｍｉｎパルス発光毎の積算露光量を
一定にするように露光量制御を行う際の説明図である。

【図４】（ａ）はエキシマレーザ光源１の出力を一定
にして露光を行う場合のウエハ上での露光量の変化の一
例を示す図、（ｂ）はウエハ上での所定数のパルス発光
毎の積算露光量が一定になるように定められた次のパル
スエネルギーの目標値の変化の一例を示す図、（ｃ）は
図４（ｂ）のようにパルスエネルギーの目標値を定めた
場合のウエハ上でのパルス発光毎の露光量の変化を示す
図である。

【図５】エキシマレーザ光のパルス毎のエネルギーの
大きさを示す線図である。

【図６】バースト発振におけるエキシマレーザ光のパ
ルス毎のエネルギーの大きさを示す図である。

【図７】エキシマレーザの放電電圧とパルスエネルギ
ーとの関係を説明する線図である。

【図８】露光制御におけるアルゴリズムの一例を示す
フローチャートである。

【図９】放電電圧のパターンの設定の例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…エキシマレーザ光源１ａ…レーザ共振器１ｃ…エネルギーモニタ１ｄ…エネルギーコントローラ１ｅ…高圧電源２…ビーム整形光学系３…エネルギー粗調器５…フライアイレンズ７…ビームスプリッタ１１…レチクル１３…投影光学系１４…ウエハ１５…レチクルステージ１７…ステージコントローラ２５…インテグレータセンサ２６…露光コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】選択的に切替可能な複数の発振モードに
応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源を備え
た露光装置において、前記発振モードの切替時に、切替後の発振モードで発振
されたレーザ光を使用する前にダミー発振することを特
徴とする露光装置。
【請求項２】前記ダミー発振は、切替後の発振モード
に応じた発振条件と同一の発振条件で行うことを特徴と
する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記ダミー発振する時間及び前記ダミー発
振から前記切替後の発振モードでの発振までの時間の少
なくとも一方を含むパラメータを記憶保持する記憶装置
を設け、ダミー発振時に対応するパラメータに従って発
振することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装
置。
【請求項４】前記レーザ光の光路を選択的に遮断する
シャッタを設け、前記ダミー発振中は前記シャッタによ
り前記レーザ光の光路を遮断することを特徴とする請求
項１に記載の露光装置。
【請求項５】選択的に切替可能な複数の発振モードを
有し、該複数の発振モードの中から選択された発振モー
ドに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振する光源を
備えた露光装置において、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光の発振制御デー
タを備え、前記複数の発振モードの中から選択された発
振モードに対応する制御データを使って前記レーザ光の
発振を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項６】発振中のレーザ光を検出して前記制御デ
ータを作成することを特徴とする請求項５に記載の露光
装置。
【請求項７】前記制御データは、前記光源に対する印
加電圧と前記光源から発振されるレーザ光のエネルギー
との関係を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載
の露光装置。
【請求項８】前記発振モードは、レーザ光の制御に使
用する複数のセンサの位置と複数の制御アルゴリズムの
組み合わせに対応して選定されたことを特徴とする請求
項１又は５に記載の露光装置。
【請求項９】前記複数の発振モードは、前記光源の内
部に設けられた第１のセンサを用いるモードと前記光源
から射出されたレーザ光の一部を検出する第２のセンサ
を用いるモードとを含むことを特徴とする請求項１又は
５に記載の露光装置。
【請求項１０】選択的に切替可能な複数の発振モード
を有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発
振するレーザ光源において、前記レーザ光を発振する発振器と、該発振器からのレーザ光の光路を遮断するシャッタと、前記発振モードの切替時に前記シャッタで前記光路を遮
断した状態で、前記発振器からレーザ光をダミー発振さ
せる制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項１１】選択的に切替可能な複数の発振モード
を有し、各発振モードに応じた発振条件でレーザ光を発
振するレーザ光源において、前記レーザ光を発振する発振器と、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光を発振を制御す
るための制御データを有し、前記複数の発振モードのう
ち選択された発振モードに対応する制御データに基づい
て前記発振器からのレーザ光の発振を制御する制御手段
と、を備えたことを特徴とするレーザ光源。
【請求項１２】前記制御データは、前記発振器に対す
る印加電圧と前記発振器から発振されるレーザ光のエネ
ルギーとの関係に関するデータを含むことを特徴とする
請求項１１に記載のレーザ光源。
【請求項１３】前記制御データは、前記レーザ光の発
振開始直後の前記レーザ光のエネルギー変動に関するデ
ータを含むことを特徴とする請求項１２に記載のレーザ
光源。
【請求項１４】前記発振モードは、内部のエネルギー
検出器の出力に基づいてレーザ光の発振を制御する第１
モードと、外部のエネルギー検出器の出力に基づいてレ
ーザ光の発振を制御する第２モードとを含むことを特徴
とする請求項１０又は１１に記載のレーザ光源。
【請求項１５】前記発振モードは、前記発振器からパ
ルス発振されたレーザ光のエネルギーがパルス毎にほぼ
一定になるように制御する第１モードと、前記発振器か
らパルス発振されたレーザ光の所定パルス数毎の積算エ
ネルギーがほぼ一定になるようにレーザ光の発振を制御
する第２モードと、を含むことを特徴とする請求項１０
又は１１に記載のレーザ光源。
【請求項１６】レーザ光を使って基板を露光する露光
装置に用いられることを特徴とする請求項１４又は１５
に記載のレーザ光源。
【請求項１７】前記第１モードは露光装置内のアライ
メント動作時に用いられ、前記第２モードは露光装置内
の露光動作時に用いられることを特徴とする請求項１６
に記載のレーザ光源。
【請求項１８】選択的に切替可能な複数の発振モード
に応じた発振条件に従って発振する光源からのレーザ光
でマスクを介して基板を露光する露光方法において、前記発振モードの切替時にダミー発振し、前記ダミー発振した後に、切替後の発振モードで発振さ
れたレーザ光で露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１９】選択的に切替可能な複数の発振モード
を有し、該複数の発振モードの中から選択された発振モ
ードに応じた発振条件に従って発振する光源からのレー
ザ光でマスクを介して基板を露光する露光方法におい
て、前記複数の発振モード毎に前記レーザ光の発振制御デー
タを備え、前記複数の発振モードの中から選択された発
振モードに対応する制御データを使って前記レーザ光の
発振を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項２０】複数の発振モードの中から選択された
発振モードに応じた発振条件に従ってレーザ光を発振す
ることを特徴とするレーザ光源。