CN115997171A - 电子器件的制造方法 - Google Patents

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CN115997171A CN202080104279.1A CN202080104279A CN115997171A CN 115997171 A CN115997171 A CN 115997171A CN 202080104279 A CN202080104279 A CN 202080104279A CN 115997171 A CN115997171 A CN 115997171A
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大贺敏浩
藤井光一
若林理
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Abstract

本公开的一个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：根据在晶片的扫描场内被形成的图案求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；在扫描场内的多点计测晶片高度，求出扫描宽度方向的晶片高度的平均值；求出在基于晶片高度的平均值的对焦位置的情况下呈现容许CD值的脉冲激光的波长范围；求出呈现求出的倍率的脉冲激光的第1波长；根据波长范围和第1波长求出目标波长；以及从激光装置输出被控制成每个脉冲的波长成为目标波长的脉冲激光，在晶片的扫描场进行曝光。

Description

电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及电子器件的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化和高集成化，要求分辨率的提高。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以发展。例如，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长大约为248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长大约为193nm的激光的ArF准分子激光装置。
KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，大约为350～400pm。因此，在利用使KrF和ArF激光这种紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时产生色差。其结果，分辨率可能降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了使谱线宽度窄带化，有时具有包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrow Module：LNM)。下面，将谱线宽度被窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-076995号公报
专利文献2：美国专利申请公开第2018/0159297号
专利文献3：美国专利申请公开第2015/0070673号
专利文献4：美国专利申请公开第2011/0205512号
发明内容
本公开的1个观点的电子器件的制造方法包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光脉冲激光的步骤，其中，电子器件的制造方法包含以下步骤：根据在晶片的扫描场内被形成于晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；在晶片的扫描场内的多点计测晶片高度，根据晶片高度的计测结果求出扫描场内的扫描宽度方向上的晶片高度的平均值；求出在基于晶片高度的平均值的对焦位置的情况下呈现容许临界尺寸(CD)值的脉冲激光的波长范围；求出呈现倍率的脉冲激光的第1波长；根据波长范围和第1波长求出脉冲激光的目标波长；通过激光装置以每个脉冲的波长成为目标波长的方式生成脉冲激光，将该脉冲激光输出到曝光装置；以及在晶片的扫描场曝光脉冲激光。
本公开的另1个观点的电子器件的制造方法包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光脉冲激光的步骤，其中，电子器件的制造方法包含以下步骤：根据在晶片的扫描场内被形成于晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；在晶片的扫描场内的多点计测对焦位置，根据对焦位置的计测结果求出扫描场内的扫描宽度方向上的对焦位置的平均值；求出在对焦位置的平均值的情况下呈现容许临界尺寸(CD)值的脉冲激光的波长范围；求出呈现倍率的脉冲激光的第1波长；根据波长范围和第1波长求出脉冲激光的目标波长；通过激光装置以每个脉冲的波长成为目标波长的方式生成脉冲激光，将该脉冲激光输出到曝光装置；以及在晶片的扫描场曝光脉冲激光。
本公开的另1个观点的电子器件的制造方法包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光脉冲激光的步骤，其中，电子器件的制造方法包含以下步骤：根据在晶片的扫描场内被形成于晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；在晶片的扫描场内的多点计测对焦位置，根据对焦位置的计测结果求出与扫描场内的扫描方向正交的方向上的对焦位置的平均值；求出呈现倍率的脉冲激光的第1波长；将脉冲激光的目标波长设为第1波长；求出在脉冲激光的波长为第1波长的情况下临界尺寸(CD)值处于容许范围的目标对焦位置；根据目标对焦位置对曝光装置的晶片台进行控制；通过激光装置以每个脉冲的波长成为目标波长的方式生成脉冲激光，将该脉冲激光输出到曝光装置；以及在晶片的扫描场曝光脉冲激光。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1示出畸变的示意图。
图2示出倍率畸变的示意图。
图3示出例示的半导体制造工艺中的曝光和计测流程的示意图。
图4概略地示出比较例的曝光***的结构。
图5示出从曝光控制部向激光控制部发送的发光触发信号Tr的输出模式的例子。
图6示出晶片上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。
图7示出晶片上的1个扫描场与静态曝光区域之间的关系。
图8是静态曝光区域的说明图。
图9概略地示出激光装置的结构例。
图10是例示地示出扫描场内的晶片高度的Y轴方向依赖性和X轴方向的倍率的Y轴方向依赖性的说明图。
图11概略地示出实施方式1的光刻***的结构例。
图12是示出实施方式1中的光刻控制部的处理内容的例子的流程图。
图13是示出实施方式1中的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图14是例示地示出扫描场内的Y轴方向的各位置处的X轴方向的倍率βcy的说明图。
图15是例示地示出扫描场内的Y轴方向的各位置处的晶片的高度在X轴方向上的平均值与对焦位置之间的关系的说明图。
图16是示出被应用于图12的步骤S13的子例程的例子的流程图。
图17是按照扫描场内的脉冲编号n计算的倍率βcy(n)的示意图。
图18是示出文件A1中保存的数据的例子的图表。
图19是示出被应用于图12的步骤S14的子例程的例子的流程图。
图20是扫描场SF内的晶片高度测定点的示意图。
图21是示出文件A2中保存的数据的例子的图表。
图22是示出曝光了密集图案的情况下的CD与对焦位置之间的关系的例子的曲线图。
图23是示出曝光了孤立图案的情况下的CD与对焦位置之间的关系的例子的曲线图。
图24是示出被应用于图12的步骤S15的子例程的例子的流程图。
图25示出文件A0中保存的曝光条件参数、倍率βcy、CD值之间的关系的一览表的例子。
图26是示出被应用于图12的步骤S16的子例程的例子的流程图。
图27是示出被应用于图26的步骤S62的子例程的例子的流程图。
图28是示出文件B中保存的数据表的例子的图表。
图29是示出被应用于图27的步骤S71的子例程的例子的流程图。
图30是示出文件C中保存的表数据的例子的图表。
图31是示出图30的步骤S82中得到的CD曲线的例子的曲线图。
图32是示出被应用于图27的步骤S72的子例程的例子的流程图。
图33是示出文件D中保存的表数据的例子的图表。
图34是示出图32的步骤S92中得到的近似曲线F的例子的曲线图。
图35是示意地示出被配置于实施方式2的光刻***的曝光装置内的对焦传感器在晶片上的测定点的例子的说明图。
图36是概略地示出被应用于实施方式2的光刻***的曝光装置的AF传感器单元的结构例的侧视图。
图37是示出实施方式2的光刻***中的光刻控制部的处理内容的例子的流程图。
图38是示出实施方式2的光刻***中的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图39是示出被应用于图38的步骤S104的子例程的例子的流程图。
图40概略地示出实施方式3的光刻***的结构例。
图41是示出实施方式3的光刻***中的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图42是示出被应用于图41的步骤S106A的子例程的例子的流程图。
图43是示出被应用于图42的步骤S141和步骤S142的子例程的例子的流程图。
图44概略地示出实施方式4的光刻***的结构例。
图45是示出实施方式4的光刻***中的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图46是示出被应用于图45的步骤S106B的子例程的例子的流程图。
图47是示出被应用于图46的步骤S146和步骤S147的子例程的例子的流程图。
图48是示出文件E中保存的表数据的例子的图表。
图49是示出图47的步骤S172中得到的近似曲线G的例子的曲线图。
图50是示出实施方式4的变形例的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图51是示出被应用于图50的步骤S106C的子例程的例子的流程图。
图52概略地示出实施方式5的光刻***的结构例。
图53是示出实施方式5的光刻***中的曝光控制部的处理内容的例子的流程图。
图54是示出被应用于图53的步骤S106E的子例程的例子的流程图。
图55是示出CD值与剂量之间的关系的例子的曲线图。
图56是示出被应用于图53的步骤S107的子例程的例子的流程图。
图57概略地示出激光装置的另一个结构例。
图58概略地示出半导体激光器***的结构例。
图59是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。
图60是示出在半导体激光器中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度之间的关系的示意图。
图61是用于说明半导体光放大器的上升时间的曲线图。
图62概略地示出曝光装置的结构例。
具体实施方式
-目录-
1.用语的说明
2.半导体制造工艺中的曝光和计测流程的概要
3.比较例的曝光***的概要
3.1 结构
3.2 动作
3.3在晶片上的曝光动作的例子
3.4扫描场与静态曝光区域之间的关系
3.5激光装置的例子
3.5.1结构
3.5.2动作
3.5.3其他
4.课题
5.实施方式1
5.1 结构
5.2动作
5.2.1光刻***的动作的概要
5.2.2光刻控制部的处理内容的例子
5.2.3曝光控制部的处理内容的例子
5.2.4X轴方向的倍率βcy和对焦位置Fcy的说明
5.2.5进行X轴方向的倍率βcy的计算和保存的子例程的例子
5.2.6进行对焦位置Fcy的计算和保存的子例程的例子
5.2.7关于晶片高度的平均值
5.2.8存储曝光条件与CD值之间的关系的子例程的例子
5.2.9根据倍率βcy、对焦位置Fcy和CD求出各脉冲的目标波长λt的子例程的例子
5.3效果
6.实施方式2
6.1 结构
6.2 动作
6.2.1光刻控制部的处理内容的例子
6.2.2曝光控制部的处理内容的例子
6.3效果
7.实施方式3
7.1 结构
7.2 动作
7.3 效果
7.4 变形例
8.实施方式4
8.1 结构
8.2 动作
8.3 效果
8.4变形例1
8.5变形例2
9.实施方式5
9.1 结构
9.2 动作
9.3 效果
9.4 变形例
9.5 其他
10.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子
10.1 结构
10.2 动作
10.3半导体激光器***的说明
10.3.1结构
10.3.2动作
10.4 效果
10.5 变形例
10.6 其他
11.关于各种控制部的硬件结构
12.电子器件的制造方法
13.其他
下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.用语的说明
如下定义本公开中被使用的用语。
临界尺寸(Critical Dimension：CD)是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的尺寸。
重合(重叠)是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的重合。
谱线宽度Δλ是对曝光性能造成影响的谱线宽度的指标值。谱线宽度Δλ例如也可以是激光谱的积分能量成为95％的带宽。
光学邻近效应(Optical Proximity Effect：OPE)是指被曝光于晶片的图案的尺寸根据该图案彼此的距离而变化的现象。在容易理解的例子中，例如是如下现象：在掩模上相同尺寸的线图案以密集的状态和孤立的状态存在的情况下，在晶片上曝光后的尺寸不同。
参照图1和图2对畸变(Distortion)和作为其成分的倍率畸变进行说明。图1示出畸变的示意图。图1的实线表示晶片上的理想栅格(应该被曝光的位置)，虚线表示实际被曝光的位置。在利用曝光装置在半导体等的晶片上进行曝光时，由于各种原因，扫描场的形状不是准确的长方形。在扫描场的内部也发生变形，有时图案从原本应该存在的位置例如栅格偏离。将其称为畸变。畸变的原因例如是投影光学***的像差、扫描曝光时的晶片台与掩模版台的同步精度、由晶片卡盘而引起的晶片的变形等。
倍率畸变是指上述畸变中的、位置偏移与该图案的坐标成比例的成分。还将倍率畸变简称为“倍率”。一般而言，通过将畸变分解成“单纯位移”、“倍率”和“高阶起伏”等成分，得到“倍率”的信息。即，倍率是畸变成分之一。图2示出倍率畸变的示意图。在图2中，横向设为X轴方向，纵向设为Y轴方向。图2的虚线所示的位置(实际被曝光的位置)相对于实线所示的理想栅格在X轴方向上的偏移量与从X轴方向的中心起的距离成比例。Y轴方向也同样，但是，X轴方向和Y轴方向不一定必须是相同方向、相同比例系数。
本说明书中的“平行”这样的用语可以包含在技术意义上能够视为与实质上平行相同的范围的大致平行的概念。此外，本说明书中的“垂直”或“正交”这样的用语可以包含在技术意义上能够视为与实质上垂直或实质上正交相同的范围的大致垂直或大致正交的概念。
2.半导体制造工艺中的曝光和计测流程的概要
图3示出例示的半导体制造工艺中的曝光和计测流程的示意图。在通过曝光装置14对前层的曝光和显影后的晶片WF曝光新的层的情况下，对该要曝光的晶片WF进行用于取得高度信息和包含倍率的畸变信息的计测，根据其计测结果进行前馈控制。通过实施了前层的曝光的曝光装置的计测功能或专用计测器进行晶片WF的计测。
在计测项目中包含晶片WF的高度信息和前层的重叠标记位置信息。晶片WF的高度信息是晶片WF的厚度方向即Z方向的位置(高度)信息，也称为Z信息。根据前层的重叠标记位置信息计算畸变的倍率。
前馈控制的要点例如是晶片的上下位置(Z方向位置)、晶片与掩模版(掩模)之间的相对扫描速度和投影光学***的倍率等的控制。
另一方面，在此后进行曝光，因此，CD信息根据来自前一个晶片的反馈信息来控制。反馈控制的要点例如是晶片的上下位置、曝光量等，但是，实际上在绝大多数情况下仅是曝光量。
对由曝光装置14曝光后的晶片WF的一部分进行采样，例如使用CD-SEM(CriticalDimension-Scanning Electron Microscope：临界尺寸扫描电子显微镜)进行CD的计测。
3.比较例的曝光***的概要
3.1结构
图4概略地示出比较例的曝光***10的结构。本公开的比较例是申请人认识到仅申请人知道的方式，不是申请人自己承认的公知例。曝光***10包含激光装置12和曝光装置14。激光装置12是波长可变的窄带振荡的ArF激光装置，包含激光控制部20、未图示的激光腔和窄带化模块。
曝光装置14包含曝光控制部40、射束传输单元(BDU)42、高反射镜43、照明光学***44、掩模版46、掩模版台48、投影光学***50、晶片保持架52和晶片台54。“掩模版”与“掩模”同义。
晶片WF被保持于晶片保持架52。照明光学***44是将脉冲激光引导至掩模版46的光学***。照明光学***44将激光束整形为大致长方形的光强度分布被均匀化的扫描射束。此外，照明光学***44控制激光束向掩模版46入射的入射角度。投影光学***50使掩模版图案成像于晶片WF。
曝光控制部40与掩模版台48和晶片台54连接。此外，曝光控制部40与激光控制部20连接。曝光控制部40和激光控制部20分别使用未图示的处理器构成，包含存储器等存储装置。存储装置也可以被搭载于处理器。
3.2动作
曝光控制部40按照每次突发向激光装置12发送目标波长λt。
激光控制部20对窄带化模块的选择波长进行控制以使从激光装置12输出的脉冲激光的波长λ成为目标波长λt，并且对激励强度进行控制以使脉冲能量E成为目标脉冲能量Et，并按照发光触发信号Tr输出脉冲激光。此外，激光控制部20将按照发光触发信号Tr输出的脉冲激光的各种计测数据发送到曝光控制部40。在各种计测数据中例如包含波长λ和脉冲能量E等。
曝光控制部40以步进扫描的方式按照每次突发向激光控制部20发送目标激光的控制参数，一边发送发光触发信号Tr，一边对掩模版台48和晶片台54进行控制，在晶片WF上扫描曝光掩模版46的像。在目标激光的控制参数中例如包含目标波长λt和目标脉冲能量Et。另外，“目标激光”这样的记载意味着“目标脉冲激光”。“脉冲激光”有时被简单地记载为“激光”。
3.3在晶片上的曝光动作的例子
图5示出从曝光控制部40向激光控制部20发送的发光触发信号Tr的输出模式的例子。在图5所示的例子中，按照每个晶片WF实施调整振荡后，进入实际曝光模式。即，激光装置12最初进行调整振荡，在隔开规定的时间间隔后，进行第1枚的晶片(晶片#1)曝光用的突发运转.
调整振荡是指，进行虽然不对晶片WF照射脉冲激光、但是输出调整用的脉冲激光的振荡。关于调整振荡，在规定的条件下进行振荡，直到激光稳定在能够曝光的状态为止，在晶片生产的批次前实施调整振荡。脉冲激光例如以数百Hz～数kHz程度的规定的频率被输出。在晶片曝光时，一般进行反复突发期间和振荡休止期间的突发运转。在调整振荡中也进行突发运转。
在图5中，脉冲密集的区间是以规定期间连续输出脉冲激光的突发期间。此外，在图5中，不存在脉冲的区间是振荡休止期间。另外，在调整振荡中，脉冲的各连续输出期间的长度不需要恒定，为了进行调整，也可以使各连续输出期间的长度不同来进行连续输出动作。在进行了调整振荡后，隔开比较大的时间间隔，在曝光装置14中进行第1枚的晶片(晶片#1)曝光。
图6示出晶片WF上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。图6的晶片WF内所示的多个矩形区域分别是扫描场SF。扫描场SF是1次的扫描曝光的曝光区域，也被称为扫描区域。如图6所示，将晶片WF分割成多个规定尺寸的曝光区域(扫描场)，在晶片曝光的开始(晶片开始)与结束(晶片结束)之间的期间内对各曝光区域进行扫描曝光，由此进行晶片曝光。
即，在晶片曝光中，反复进行以下步骤：以第1次的扫描曝光(扫描#1)对晶片WF的第1规定的曝光区域进行曝光，接着，以第2次的扫描曝光(扫描#2)对第2规定的曝光区域进行曝光。在1次的扫描曝光中，能够从激光装置12连续输出多个脉冲激光(脉冲#1、脉冲#2、…)。依次反复进行该扫描曝光，在第1枚晶片WF的全部曝光区域的扫描曝光结束后，再次进行调整振荡，然后进行第2枚晶片WF的晶片曝光(晶片#2)。
按照图6所示的虚线箭头的顺序进行步进扫描曝光，直到晶片开始→扫描#1→扫描#2→……→扫描#126→晶片结束为止。晶片WF是被涂布了抗蚀剂的半导体基板(感光基板)的一例。
3.4扫描场与静态曝光区域之间的关系
图7示出晶片WF上的1个扫描场SF与静态曝光区域SEA之间的关系。静态曝光区域SEA是针对扫描场SF的扫描曝光中使用的大致长方形的光强度分布大致均匀的射束照射区域。由照明光学***44整形后的大致长方形的大致均匀的扫描射束被照射到掩模版46上，在扫描射束的短轴方向(这里为Y轴方向)上，一边使掩模版46和晶片WF根据投影光学***50的缩小倍率在Y轴方向上以彼此不同的朝向移动，一边进行曝光。由此，在晶片WF上的各扫描场SF中，掩模版图案被扫描曝光。静态曝光区域SEA也可以理解为基于扫描射束的可统一曝光的区域。可统一曝光的区域也可以换言之为可静态曝光区域。
在图7中，朝向纵向向上的Y轴方向负侧的方向是扫描方向，朝向Y轴方向正侧的方向是晶片移动方向(台移动方向)。将与图7的纸面平行且与Y轴方向正交的方向(X轴方向)称为扫描宽度方向。关于晶片WF上的扫描场SF的尺寸，例如，Y轴方向为33mm，X轴方向为26mm。
图8是静态曝光区域SEA的说明图。在设静态曝光区域SEA在X轴方向上的长度为Bx、Y轴方向的宽度为By时，Bx对应于扫描场SF的X轴方向的尺寸，By远远小于扫描场SF的Y轴方向的尺寸。将静态曝光区域SEA的Y轴方向的宽度By称为N间隙。被曝光于晶片WF上的抗蚀剂的脉冲数NSL成为下式。
NSL＝(By/Vy)·f
Vy：晶片的Y轴方向的扫描速度
f：激光的重复频率(Hz)
3.5激光装置的例子
3.5.1结构
图9概略地示出激光装置12的结构例。图9所示的激光装置12是窄带化ArF激光装置，包含激光控制部20、振荡器22、放大器24、监视器模块26和闸门28。振荡器22包含腔60、输出耦合镜62、脉冲功率模块(PPM)64、充电器66和窄带化模块(LNM)68。
腔60包含窗口71、72、一对电极73、74和电绝缘部件75。PPM64包含开关65和未图示的充电电容器，经由电绝缘部件75的馈送通道与电极74连接。电极73与被接地的腔60连接。充电器66按照来自激光控制部20的指令，对PPM64的充电电容器进行充电。
窄带化模块68和输出耦合镜62构成光谐振器。以在该谐振器的光路上配置有一对电极73、74的放电区域的方式配置腔60。输出耦合镜62被涂敷有多层膜，该多层膜使在腔60内产生的激光的一部分反射，使另一部分透过。
窄带化模块68包含2个棱镜81、82、光栅83、以及使棱镜82旋转的旋转台84。窄带化模块68使用旋转台84使棱镜82旋转，由此使向光栅83入射的入射角度变化，对脉冲激光的振荡波长进行控制。旋转台84也可以是包含压电元件的旋转台，该压电元件能够以按照每个脉冲进行响应的方式进行高速响应。
放大器24包含光谐振器90、腔160、PPM164和充电器166。腔160、PPM164和充电器166的结构与振荡器22的对应的要素的结构相同。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。PPM164包含开关165和未图示的充电电容器。
光谐振器90是法布里-珀罗型的光谐振器，由后镜91和输出耦合镜92构成。后镜91使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。输出耦合镜92使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。后镜91的反射率例如为80％～90％。输出耦合镜92的反射率例如为10％～30％。
监视器模块26包含分束器181、182、谱检测器183、以及检测激光的脉冲能量E的光传感器184。谱检测器183例如可以是标准具分光器等。光传感器184例如可以是光电二极管等。
3.5.2动作
激光控制部20在从曝光控制部40接收目标波长λt和目标脉冲能量Et的数据后，对LNM68的旋转台84进行控制以使输出波长成为目标波长λt，至少对放大器24的充电器166进行控制以成为目标脉冲能量Et。
激光控制部20在从曝光控制部40接收发光触发信号Tr后，对PPM164的开关165和PPM64的开关65分别赋予触发信号，以在从振荡器22输出的脉冲激光入射到放大器24的腔160的放电空间时进行放电。其结果，利用放大器24使从振荡器22输出的脉冲激光进行放大振荡。被放大的脉冲激光由监视器模块26的分束器181来采样，计测脉冲能量E和波长λ。
激光控制部20取得使用监视器模块26计测出的脉冲能量E和波长λ的数据，对充电器166的充电电压和振荡器22的振荡波长进行控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、以及波长λ与目标波长λt之差分别接近0。
激光控制部20能够以脉冲单位对脉冲能量E和波长λ进行控制。
透过监视器模块26的分束器181后的脉冲激光经由闸门28入射到曝光装置14。通过对振荡器22的腔60和放大器24的腔160的放电时机的延迟时间Δt进行控制，能够进行从激光装置12输出的脉冲激光的谱线宽度Δλ的控制。
3.5.3其他
在图9中，作为光谐振器90，示出法布里-珀罗谐振器的例子，但是，也可以是具有环形谐振器的放大器。
4.课题
在比较例的曝光***10的情况下，按照每次突发计算扫描#k的扫描曝光中的突发脉冲的目标波长λt，以呈现与晶片WF的平均高度对应的对焦位置。向激光控制部20发送目标波长数据，进行扫描曝光。
但是，在扫描#k的扫描场SF中，扫描方向(Y轴方向)的晶片高度Hcy发生变化(参照图10的中段所示的曲线图G1)，因此，有时在从平均值(平均高度)偏移的区域中发生对焦位置偏移。
进而，在使重合精度成为高精度的情况下，还存在与扫描方向正交的方向(X轴方向)的倍率βcy的变化(参照图10的下段所示的曲线图G2)，还需要进行该X轴方向的倍率βcy的校正。
图10是例示地示出扫描场SF内的晶片高度Hcy的Y轴方向依赖性和X轴方向的倍率βcy的Y轴方向依赖性的说明图。
图10的上段示意地示出对扫描#k的扫描场SF进行扫描曝光的状况。图10的中段示出曲线图G1和晶片平均高度，该曲线图G1表示实际计测出的扫描#k的扫描场SF中的晶片高度Hcy的Y轴方向依赖性。这里所说的晶片平均高度可以是扫描#k的扫描场SF内的高度的平均值，也可以是晶片WF整体的高度的平均值。
图10的下段示出曲线图G2和标准倍率，该曲线图G2表示实际计测出的扫描#k的扫描场SF中的X轴方向的倍率βcy的Y轴方向依赖性。
如图10所示，兼顾由激光的每个脉冲的波长变更引起的扫描场SF内的倍率βcy的校正和对焦位置的校正成为课题。
5.实施方式1
5.1结构
图11概略地示出实施方式1的光刻***100的结构例。关于图11所示的结构，对与图4不同之处进行说明。图11所示的光刻***100是对图4所示的曝光***10的结构追加了晶片检查装置310和光刻控制部110而成的整体***。
晶片检查装置310对晶片WF上照射光，测定其反射光或衍射光，由此能够进行CD、晶片WF的高度和重合的测定。此外，该晶片检查装置310也可以是高分辨率扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)。晶片检查装置310包含晶片检查控制部320、晶片保持架352和晶片台354。晶片检查装置310是本公开中的“检查装置”的一例。晶片检查装置310也可以包含多个计测器。
光刻控制部110使用未图示的处理器构成。光刻控制部110包含存储器等存储装置。处理器也可以包含存储装置。在光刻控制部110连接有在该光刻控制部110与晶片检查控制部320、曝光控制部40、激光控制部20之间分别发送接收数据等的信号线。
进而，光刻***100中的曝光装置14包含计测晶片WF的高度的对焦传感器58。对焦传感器58与曝光控制部40连接。
5.2动作
5.2.1光刻***的动作的概要
晶片检查装置310检查要曝光前的晶片WF，计测各扫描场SF和该扫描场SF内的晶片WF的高度和加工图案的位置尺寸等，将与晶片WF的各扫描场SF对应的计测数据发送到光刻控制部110。
光刻控制部110针对与晶片WF的各扫描场SF的扫描方向正交的方向，分别根据晶片WF的高度的平均值和图案的位置计算对焦位置Fcy和倍率βcy。
光刻控制部110根据依赖于各扫描场SF的扫描方向的位置的对焦位置Fcy、倍率βcy和CD值计算目标波长λt。另外，曝光***10的CD值具有波长依赖性。
光刻控制部110经由曝光装置14的曝光控制部40将各脉冲的目标波长λt发送到激光装置12。
曝光的动作与图4所示的曝光***10相同。
5.2.2光刻控制部的处理内容的例子
图12是示出实施方式1中的光刻控制部110的处理内容的例子的流程图。作为光刻控制部110发挥功能的处理器执行程序，由此实现图12所示的步骤。
在步骤S11中，光刻控制部110判定下一个要曝光的晶片WF的基于晶片检查装置310的检查是否结束。晶片检查装置310在晶片WF的检查结束后，将晶片检查的结束信号发送到光刻控制部110。光刻控制部110判定是否从晶片检查装置310接收到表示下一个要曝光的晶片WF的晶片检查结束的结束信号，由此判定检查是否结束。
在步骤S11的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110反复进行步骤S11。
在步骤S11的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S12。
在步骤S12中，光刻控制部110从晶片检查装置310接收曝光前的晶片WF的检查数据，按照每个扫描场SF存储数据D。数据D包含被计测出的晶片高度信息、晶片WF上的标记的位置信息、CD值的信息、是哪个工艺的CD值的信息，数据D是将这些各信息和确定被计测出的扫描场SF的位置的信息关联起来的数据组。
接着，在步骤S13中，光刻控制部110根据数据D进行与各扫描场SF内的扫描方向正交的方向的倍率βcy的计算和保存。
此外，在步骤S14中，光刻控制部110根据数据D进行对焦位置Fcy的计算和保存，该对焦位置Fcy是与各扫描场SF内的扫描方向正交的方向上的对焦位置的平均值。
进而，在步骤S15中，光刻控制部110根据数据D存储曝光条件与CD值之间的关系。另外，步骤S13～S15的处理的顺序不限于图12所示的例子，能够适当调换，此外，也可以并行处理多个步骤。
接着，在步骤S16中，光刻控制部110根据倍率βcy、对焦位置Fcy和CD求出各扫描场SF内的各脉冲的目标波长λt。该步骤S16中使用的CD值是从针对之前曝光的不同的晶片WF预先存储的曝光结果的CD值中取得的反馈数据。
在步骤S17中，光刻控制部110向曝光控制部40发送各扫描场SF内的各脉冲的目标波长λt。在本实施方式中，光刻控制部110向曝光控制部40统一发送各扫描场SF内的各脉冲的目标波长λt的数据。
接着，在步骤S18中，光刻控制部110判定是否存在下一个要曝光的晶片WF。在步骤S18的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110返回步骤S11。
另一方面，在步骤S18的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110结束图12的流程图。
5.2.3曝光控制部的处理内容的例子
图13是示出实施方式1中的曝光控制部40的处理内容的例子的流程图。作为曝光控制部40发挥功能的处理器执行程序，由此实现图13所示的步骤。
在步骤S21中，曝光控制部40从光刻控制部110接收各扫描场SF内的各脉冲的目标波长λt。在本实施方式中，曝光控制部40从光刻控制部110统一接收各扫描场SF内的各脉冲的目标波长λt的数据。
接着，在步骤S22中，曝光控制部40一边向激光控制部20发送各脉冲的目标波长λt和发光触发信号Tr，一边在扫描场SF内进行曝光。即，曝光控制部40按照每个脉冲对激光控制部20进行目标波长λt的发送和发光触发信号Tr的发送。此时，曝光控制部40与发光触发信号Tr同步地，使掩模版46和晶片WF相互向相反朝向移动并进行扫描曝光。
接着，在步骤S23中，曝光控制部40判定针对当前曝光中的扫描场SF的曝光是否结束。在当前曝光中的扫描场SF处于扫描中途、且在该扫描场SF内残存有未曝光的区域的情况下，步骤S23的判定结果成为“否”判定。在步骤S23的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40返回步骤S22，继续进行该扫描场SF的扫描曝光。
在该扫描场SF的扫描曝光完成而使步骤S23的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40进入步骤S24。
在步骤S24中，曝光控制部40判定是否对下一个扫描场SF进行曝光。在晶片WF内残存有未曝光的扫描场SF的情况下，步骤S24的判定结果成为“是”判定。在步骤S24的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40进入步骤S25。
在步骤S25中，曝光控制部40使晶片WF向下一个扫描场SF移动。在步骤S25之后，曝光控制部40返回步骤S21。
另一方面，在步骤S24的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40结束图13的流程图。
5.2.4X轴方向的倍率βcy和对焦位置Fcy的说明
这里，对扫描场SF内的X轴方向的倍率βcy和根据X轴方向的晶片高度平均值Havy计算的对焦位置Fcy进行说明。
图14是例示地示出扫描场SF内的Y轴方向的各位置处的X轴方向的倍率βcy的说明图。图14的上段示意地示出晶片WF的扫描场SF被扫描射束SB扫描曝光的状况。扫描场SF的X轴方向的端部显示的波线表示由于作为畸变成分的X轴方向的倍率βcy而变化的位置。
图14的中段所示的曲线图G3是针对上段所示的扫描场SF、根据晶片检查装置310的检查结果求出的X轴方向的倍率βcy的例子。图14的下段所示的曲线图G4是将中段所示的曲线图G3的横轴转换为扫描曝光脉冲的脉冲编号而成的。扫描曝光脉冲的脉冲编号是表示在扫描场SF内被照射的脉冲的顺序的编号。
图15是例示地示出扫描场SF内的Y轴方向的各位置处的晶片WF的高度在X轴方向上的平均值(以下称为“晶片高度平均值”。)Havy与对焦位置Fc之间的关系的说明图。图15的上段示出与图14的上段相同的扫描场SF。在图15中，扫描场SF的下方所示的曲线图G5是针对上段所示的扫描场SF、根据晶片检查装置310的检查结果求出的晶片高度平均值Havy的例子。曲线图G5的下方所示的曲线图G6是将曲线图G5的横轴转换为扫描曝光脉冲的脉冲编号而成的。图15的最下段所示的曲线图G7是根据晶片高度平均值Havy和基准对焦位置F0计算的对焦位置Fcy的例子。
如图14的曲线图G3和图15的曲线图G5所示，光刻控制部110根据晶片检查装置310的检查结果，求出各扫描场SF内的Y轴方向的位置(Y坐标)处的X轴方向的倍率βcy和晶片WF的高度在X轴方向上的平均值(晶片高度平均值Havy)。
然后，光刻控制部110将Y轴方向的位置置换为扫描场SF内的扫描曝光脉冲的脉冲编号，置换为针对脉冲编号的倍率βcy和晶片高度平均值Havy的数据(参照图14的曲线图G4和图15的曲线图G6)。
进而，光刻控制部110根据晶片高度平均值Havy和基准对焦位置F0，通过下式(1)求出对焦位置Fcy并进行置换(参照图15的曲线图G7)，该对焦位置Fcy是投影光学***50与晶片WF表面之间的距离在X轴方向上的平均值。
Fcy＝F0-Havy (1)
5.2.5进行X轴方向的倍率βcy的计算和保存的子例程的例子
图16是示出被应用于图12的步骤S13的子例程的例子的流程图。在图16的步骤S31中，光刻控制部110将表示在1次扫描中照射的脉冲激光的脉冲编号的索引n设定为1。索引n为“1”是指在1次扫描中照射的最初的脉冲的脉冲编号。
接着，在步骤S32中，光刻控制部110根据晶片WF的加工图案的数据计算X轴方向的倍率βcy(n)。这里，优选测定点的Y轴方向的间隔与晶片WF在扫描射束SB的脉冲间隔的时间内移动的距离L一致。在设晶片WF的移动速度为V、扫描射束SB的激光的重复频率为f时，距离L由下式(2)表示。
L＝V·(1/f) (2)
在步骤S33中，光刻控制部110在文件A1中写入倍率βcy(n)的数据。
接着，在步骤S34中，光刻控制部110判定索引n是否为N以上。这里的成为比较基准的N是在1次扫描中照射的最后的脉冲的脉冲编号。
在步骤S34的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S35。在步骤S35中，光刻控制部110增加索引n的值，返回步骤S32。
另一方面，在步骤S34的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110结束图16的流程图，返回图12的主流程。
图17是按照每个扫描场SF内的脉冲编号n计算的倍率βcy(n)的示意图。计算与脉冲编号1～N的各编号对应的倍率βcy(n)。
图18是示出文件A1中保存的数据的例子的图表。如图18所示，在文件A1中保存有与脉冲编号n对应的倍率βcy(n)的数据。
5.2.6进行对焦位置Fcy的计算和保存的子例程的例子
图19是示出被应用于图12的步骤S14的子例程的例子的流程图。在图19的步骤S41中，光刻控制部110将表示在1次扫描中照射的脉冲激光的脉冲编号的索引n设定为1。
接着，在步骤S42中，光刻控制部110计算与扫描场SF内的第n个脉冲的照射位置对应的Y轴方向位置的晶片高度Hc(n，m)在X轴方向上的平均值Havy(n)。m是表示通过晶片检查装置310测定了晶片高度的测定点的X轴方向位置的索引(参照图20)。如上所述，优选测定点的Y轴方向的间隔与晶片WF在扫描射束SB的脉冲间隔的时间内移动的距离L一致。
在按照每个与扫描场SF内的脉冲编号n(n＝1～N)对应的Y轴方向位置针对X轴方向设定了M处的测定点的情况下，m可取1～M的值。
晶片高度平均值Havy(n)通过下式(3)求出。
[数学式1]
Figure BDA0004113474070000191
这里，作为晶片高度平均值Havy(n)，示出计算Hc(n，m)的单纯平均值的例子，但是，如后所述也可以采用加权平均值。
接着，在步骤S43中，光刻控制部110根据晶片高度平均值Havy(n)和基准对焦位置F0，按照式(4)计算对焦位置Fcy(n)。
Fcy(n)＝F0-Havy(n) (4)
然后，在步骤S44中，光刻控制部110在文件A2中写入对焦位置Fcy(n)的数据。
接着，在步骤S45中，光刻控制部110判定索引n是否为N以上。
在步骤S45的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S46。在步骤S46中，光刻控制部110增加索引n的值，返回步骤S42。
另一方面，在步骤S45的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110结束图19的流程图，返回图12的主流程。
图20是扫描场SF内的晶片高度测定点的示意图。图20中所示的多个黑色圆点分别表示晶片高度测定点。在图20中，省略晶片高度测定点的个数进行图示，但是，在扫描场SF内设置有N×M个晶片高度测定点。晶片高度Hc(n，m)表示在测定点(n，m)测定出的晶片高度。在图20中，(n，m)表示的多个测定点是本公开中的“多点”的一例。
图21是示出文件A2中保存的数据的例子的图表。如图21所示，在文件A2中保存有与脉冲编号n对应的对焦位置Fcy(n)的数据。
5.2.7关于晶片高度的平均值
如图22和图23所示，对焦的灵敏度根据要曝光的掩模图案的形状而不同。图22是示出曝光了密集图案的情况下的CD与对焦位置之间的关系的例子的曲线图。横轴表示从最佳对焦位置(0.0)起的散焦量，纵轴表示CD值。图22所示的曲线图是作为密集图案的65nm线/130间距的CD-对焦曲线的一例。图23是示出曝光了孤立图案的情况下的CD与对焦位置之间的关系的例子的曲线图。横轴表示从最佳对焦位置起的散焦量，纵轴表示CD值。图23所示的曲线图是作为孤立图案的65nm线/600间距的CD-对焦曲线的一例。另外，CD-对焦曲线根据曝光装置14的设定而变化。
如图22和图23所示，CD-对焦曲线的倾向根据要曝光的掩模图案而变化。在密集图案的情况下，如图22那样，在散焦量为±210的范围内，CD-对焦曲线平坦，即，即使对焦位置变化，CD值也几乎没有变化。另一方面，在孤立图案的情况下，如图23那样，CD-对焦曲线成为上凸形状，当对焦位置变化时，CD值也大幅变化。
因此，在计算晶片高度的平均时，不是单纯平均，而是例如提高配置有孤立图案的部分的权重(weight)，降低配置有密集图案的部分的权重，取得加权平均，由此，针对晶片高度，能够进行重视了对对焦敏感的图案的控制，能够抑制整体的CD偏差。
这样，不仅是图案对对焦位置的敏感度，例如还能够提高配置有对芯片的性能影响较大的图案的部分的权重来进行加权平均。只要没有特别明示，则本说明书中的“平均值”这样的用语不限于单纯平均值，还包含加权平均值。
5.2.8存储曝光条件与CD值之间的关系的子例程的例子
图24是示出被应用于图12的步骤S15的子例程的例子的流程图。在图24的步骤S51中，光刻控制部110从数据D读入由晶片检查装置310计测出的晶片WF上的各扫描场SF内的CD值。如图11中说明的那样，通过晶片检查装置310计测晶片WF各自的扫描场SF内的CD值。光刻控制部110读入这些数据D。
接着，在步骤S52中，光刻控制部110读入计测出的晶片WF的各扫描场SF中的曝光条件参数的数据F。该数据F是光刻控制部110从曝光控制部40接收到的设为对象的晶片WF的晶片曝光时的曝光条件的数据。
在步骤S53中，光刻控制部110将曝光条件参数与CD值之间的关系存储于文件A0。即，光刻控制部110根据数据D和数据F，将曝光条件参数与CD值之间的关系存储于文件A0。
接着，在步骤S54中，光刻控制部110根据文件A0整理出曝光条件与CD值之间的关系，将各个数据分开存储于文件。例如，光刻控制部110从文件A0按照每个曝光条件的参数整理曝光条件的参数与CD值之间的关系，将各个数据保存于后述的文件B、文件C、文件D和文件E等。
在步骤S54之后，光刻控制部110结束图24的流程图，返回图12的主流程。
图25示出文件A0中保存的曝光条件参数、倍率βcy、CD值之间的关系的一览表的例子。
这里，曝光条件参数例如包含照明光学***44的参数IL、投影光学***50的参数PJ、掩模的参数M、剂量D、波长λ、谱线宽度Δλ和对焦位置Fcy等。
照明光学***44的参数IL的例子是通常照明的σ(sigma)、环形照明的σ、环形比、四极照明的角度、位置、大小等。
投影光学***50的参数PJ的例子是色差校正、数值孔径NA等。
掩模的参数M的例子是掩模的尺寸、材质、掩模的种类等。
图25所示的照明光学***44的参数IL、投影光学***50的参数PJ、掩模的参数M和剂量D是从曝光装置14接收到的曝光条件参数。谱线宽度Δλ和波长λ是从曝光装置14或激光装置12接收到的曝光条件参数。倍率βcy和对焦位置Fcy是从曝光装置14或晶片检查装置310接收到的参数。CD值是从晶片检查装置310接收到的参数。
图24的步骤S54例如是如下步骤：从文件A0的数据中提取相同的曝光条件参数的数据，生成文件B、文件C、文件D和文件E等的数据等。
另外，作为曝光条件参数，不限于上述例示的参数，例如也可以包含抗蚀剂的参数。作为参数，也可以包含抗蚀剂的种类、感光度、厚度、烘烤条件等。
5.2.9根据倍率βcy、对焦位置Fcy和CD求出各脉冲的目标波长λt的子例程的例子
图26是示出被应用于图12的步骤S16的子例程的例子的流程图。
在步骤S61中，光刻控制部110将表示在1次扫描中照射的脉冲激光的脉冲编号的索引n设定为1。
接着，在步骤S62中，光刻控制部110根据倍率βcy(n)、对焦位置Fcy(n)和CD求出扫描场SF内的第n个脉冲的目标波长λt(n)。
接着，在步骤S63中，光刻控制部110判定索引n是否与N相等。
在步骤S63的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S64。在步骤S64中，光刻控制部110增加索引n的值，返回步骤S62。
另一方面，在步骤S63的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110结束图26的流程图，返回图12的主流程。
图27是示出被应用于图26的步骤S62的子例程的例子的流程图。在图27的步骤S71中，光刻控制部110求出对焦位置Fcy(n)的情况下的呈现容许CD值的波长范围的最短波长λS(n)和最长波长λL(n)。
接着，在步骤S72中，光刻控制部110求出呈现倍率βcy(n)的波长λM(n)。另外，步骤S71和步骤S72的顺序能够调换，也可以并行进行这些步骤。
接着，在步骤S74中，光刻控制部110判定波长λM(n)是满足λS(n)≤λM(n)≤λL(n)、还是λM(n)<λs(n)或λL(n)<λM(n)。
在步骤S74的判定结果为满足λS(n)≤λM(n)≤λL(n)的情况下，光刻控制部110进入步骤S75，将目标波长λt(n)决定为λM(n)。
在步骤S74的判定结果为λM(n)<λs(n)的情况下，光刻控制部110进入步骤S76，将目标波长λt(n)决定为λS(n)。
在步骤S74的判定结果为λL(n)<λM(n)的情况下，光刻控制部110进入步骤S77，将目标波长λt(n)决定为λL(n)。
在步骤S75、步骤S76或步骤S77之后，光刻控制部110进入步骤S78。
在步骤S78中，光刻控制部110在文件B中写入Fcy(n)、λS(n)、λL(n)、βcy(n)、λM(n)和λt(n)的数据。
在步骤S78之后，光刻控制部110结束图27的流程图，返回图26的流程图。
图28是示出文件B中保存的数据表的例子的图表。如图28所示，按照每个脉冲编号n生成包含Fcy(n)、λS(n)、λL(n)、βcy(n)、λM(n)和λt(n)各数据的记录。
图29是示出被应用于图27的步骤S71的子例程的例子的流程图。在图29的步骤S81中，光刻控制部110读入对焦位置Fcy、波长λ、CD值之间的关系的文件C。根据光学模拟或测试曝光的结果将各对焦位置Fcy、波长λ、CD值之间的关系数据预先保存于文件C。图30示出文件C的例子。光刻控制部110读入预先保存的文件C。
在步骤S82中，光刻控制部110根据文件C求出表示对焦位置Fcy(n)的情况下的CD值与波长λ之间的关系的近似曲线(CD曲线)。
接着，在步骤S83中，光刻控制部110根据步骤S82中求出的CD曲线，求出对焦位置Fcy(n)的情况下的呈现规定的容许CD值的波长范围的最短波长λS(n)和最长波长λL(n)。
在步骤S83之后，光刻控制部110结束图29的流程图，返回图27的流程图。
图31是示出图29的步骤S82中得到的CD曲线的例子的曲线图。图31示出图29的步骤S83中被使用的规定的容许CD值的例子、以及根据容许CD值和CD曲线求出的最短波长λS(n)和最长波长λL(n)的例子。最佳波长λb例如可以是由最短波长λS(n)和最长波长λL(n)规定的波长范围的中央的值。图31所示的CD曲线是本公开中的“第1近似曲线”的一例。
图32是示出被应用于图27的步骤S72的子例程的例子的流程图。在图32的步骤S91中，光刻控制部110读入倍率βcy与波长λ之间的关系的文件D。根据光学模拟或测试曝光的结果将倍率βcy与波长λ之间的关系数据预先保存于文件D。图33示出文件D的例子。光刻控制部110读入预先保存的文件D。
接着，在步骤S92中，光刻控制部110根据文件D求出规定倍率βcy与波长λ之间的关系的近似曲线F。
接着，在步骤S93中，光刻控制部110使用近似曲线F的函数计算呈现倍率βcy(n)的波长λM(n)。在设近似曲线F的函数为λ＝F{βcy}时，光刻控制部110通过λM(n)＝F{βcy(n)}计算波长λM(n)。
在步骤S93之后，光刻控制部110结束图32的流程图，返回图27的流程图。
图34是示出图32的步骤S92中得到的近似曲线F的例子的曲线图。此外，图34示出使用近似曲线F的函数求出呈现倍率βcy(n)的波长λM(n)的计算方法的思路。波长λM(n)是本公开中的“第1波长”的一例。近似曲线F是本公开中的“第2近似曲线”的一例。
5.3效果
根据实施方式1的光刻***100，计算接近被加工于晶片WF的图案的高度和倍率βcy的值这样的各脉冲的目标波长λt，利用该目标波长λt的脉冲激光对扫描场SF内进行扫描投影曝光，因此，能够进行与扫描方向正交的方向的倍率和对焦位置双方的校正。其结果，重合的精度和CD精度同时被改善。
6.实施方式2
6.1结构
在实施方式1中，说明了如下例子：使用晶片检查装置310计测晶片高度Hc，根据该计测结果求出对焦位置Fcy。与此相对，在实施方式2中，构成为使用被配置于曝光装置14内的对焦传感器58在曝光紧前计测对焦位置Fcy。
图35是示意地示出被配置于实施方式2的光刻***100的曝光装置14内的对焦传感器58在晶片WF上的测定点的例子的说明图。被应用于实施方式2的对焦传感器58包含能够计测晶片WF内的多个位置的晶片高度的多个自动对焦(Autofocus：AF)传感器。多个AF传感器分别包含发光元件和受光元件。
图35示出通过扫描射束SB扫描曝光中的扫描场SF，图示了扫描射束SB相对于扫描场SF向Y轴正方向相对移动的状况。在图35中的扫描场SF内排列的多个点标记分别示意地示出未图示的多个AF传感器各自的测定点。在图35中，为了简化图示，减少测定点的数量来示出，但是，也可以是实际的测定点的数量更多的结构。
在AF传感器对晶片WF的高度计测中，不需要晶片WF上的标记，能够与晶片WF中有无图案无关地进行计测。在扫描曝光中实时地进行AF传感器的计测。
多个AF传感器根据作用而被分类为3个种类。第1AF传感器是为了计测基于扫描射束SB的曝光中的区域内的晶片高度而被使用的。第2AF传感器是为了在Y轴正方向的扫描时进行晶片高度的预读而被使用的。第3AF传感器是为了在Y轴方向负方向的扫描时进行晶片高度的预读而被使用的。“预读”意味着在曝光动作之前先进行扫描场SF内的未曝光区域的晶片高度的计测，这里，意味着在曝光紧前进行晶片高度的计测。
图36是概略地示出被应用于实施方式2的光刻***的曝光装置14的AF传感器单元580的结构例的侧视图。实施方式2的曝光装置14具有包含多个AF传感器的AF传感器单元580作为对焦传感器58。AF传感器单元580包含AF发光部582和AF受光部584。AF发光部582和AF受光部584被配置成隔着投影光学***50在Y轴方向上排列。
AF发光部582包含第1AF传感器的发光元件组、第2AF传感器的发光元件组和第3AF传感器的发光元件组。AF受光部584包含第1AF传感器的受光元件组、第2AF传感器的受光元件组和第3AF传感器的受光元件组。
在图36中，粗线箭头表示从在Y轴正方向的扫描中进行预读的第2AF传感器的发光元件出射的光。在图36中，细线箭头表示从第1AF传感器的发光元件出射的光。在图36中，虚线箭头表示从在Y轴负方向的扫描中进行预读的第3AF传感器的发光元件出射的光。
6.2动作
6.2.1光刻控制部的处理内容的例子
图37是示出实施方式2的光刻***100中的光刻控制部110的处理内容的例子的流程图。在图37中，对与图12所示的步骤相同的步骤标注相同的步骤编号并省略重复的说明。关于图37，对与图12不同之处进行说明。
图37所示的流程图删除了图12的步骤S14、步骤S16和步骤S17，在步骤S13之后进入步骤S15，在步骤S15之后进入步骤S18。其他步骤与图12相同。
在实施方式2的光刻***100的情况下，能够在光刻控制部110和曝光控制部40中进行文件A1、文件C和文件D各自的文件数据的写入和阅览。文件A1包含脉冲编号n和倍率βcy的表数据。文件C包含各对焦位置Fc、波长λ、CD值之间的关系的表数据。文件D包含波长λ与倍率β之间的关系的表数据。
6.2.2曝光控制部的处理内容的例子
图38是示出实施方式2的光刻***100中的曝光控制部40的处理内容的例子的流程图。曝光控制部40能够代替图13中说明的流程图而执行图38所示的流程图的处理。
在步骤S101中，曝光控制部40进行扫描曝光开始的准备。
接着，在步骤S102中，曝光控制部40将在1次扫描中照射的扫描曝光脉冲的脉冲编号的索引n设定为“1”。
接着，在步骤S103中，曝光控制部40读入对扫描场SF内的脉冲编号和倍率βcy(n)进行保存的文件A1的数据。
接着，在步骤S104中，曝光控制部40通过对焦传感器58进行与曝光紧前的扫描方向正交的方向的对焦位置的计测及其平均值即对焦位置Fcy(n)的计算。
接着，在步骤S106中，曝光控制部40根据倍率βcy(n)、对焦位置Fcy(n)和CD求出扫描场内的第n个脉冲的目标波长λt(n)。步骤S106的处理也可以与图27的流程图相同。
接着，在步骤S108中，曝光控制部40向激光控制部20发送第n个脉冲的目标波长λt(n)。
接着，在步骤S112中，曝光控制部40将发光触发信号Tr发送到激光控制部20，以作为扫描场SF内的第n个脉冲来照射。
接着，在步骤S114中，曝光控制部40判定脉冲编号n是否与在1次扫描中照射的最后的脉冲的脉冲编号N一致。
在步骤S114的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40进入步骤S115，增加索引n的值，返回步骤S103。
另一方面，在步骤S114的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40进入步骤S116。在步骤S116中，曝光控制部40判定在晶片WF内是否存在设为下一个扫描曝光的对象的扫描场SF。
在步骤S116的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40转移到步骤S118，使晶片WF向下一个扫描场位置步进移动后，返回步骤S101。另一方面，在步骤S116的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40结束图38的流程图。
图39是示出被应用于图38的步骤S104的子例程的例子的流程图。在步骤S121中，曝光控制部40通过对焦传感器58计测X轴上的M点的晶片高度Hc(n，m)。例如，在如图35那样扫描方向为Y轴正方向的情况下，通过在扫描射束SB的可曝光区域的Y轴正方向上先行的Y轴正方向预读AF传感器(第2AF传感器)，在X轴上的M个点的各点处计测曝光紧前的晶片高度Hc(n，m)。
接着，在步骤S122中，曝光控制部40计算晶片高度的平均值Havy(n)。Havy(n)的计算式也可以是所述的式(3)。
接着，在步骤S123中，曝光控制部40根据基准对焦位置F0与晶片高度的平均值Havy(n)之差求出对焦位置Fcy(n)。
接着，在步骤S124中，曝光控制部40在文件A2中写入对焦位置Fcy(n)的数据。
在步骤S124之后，曝光控制部40结束图39的流程图，返回图38的流程图。
6.3效果
根据实施方式2的光刻***100，在曝光紧前计测晶片WF的高度，能够实时地控制对焦位置，因此，与扫描方向正交的方向上的倍率和对焦位置各自的校正精度进一步改善。
7.实施方式3
7.1结构
图40概略地示出实施方式3的光刻***103的结构例。关于图40所示的结构，对与图11不同之处进行说明。图40所示的光刻***103对图11所示的结构进行追加，而包含压电致动器504，该压电致动器504选定投影光学***50中的一枚或多枚透镜502，使该透镜502在光轴上高速地驱动，该透镜502能够进行投影光学***50整体的倍率控制，且对以波面像差为首的成像性能影响小。将该一枚或多枚透镜502称为“倍率校正透镜502”。
在曝光控制部40连接有信号线，该信号线用于对压电致动器504进行控制，以使得在扫描曝光中使倍率校正透镜502在光轴方向上移动。
7.2动作
实施方式3的光刻***103除了通过目标波长λt对倍率进行校正以外，还在无法通过目标波长λt充分校正的区域、即对焦位置偏移的波长区域中，利用投影光学***50的倍率校正透镜502进行校正。
对光刻控制部110或曝光控制部40追加如下功能：对倍率校正透镜502的位置进行控制，以使通过从激光装置12输出的激光的目标波长λt未完全校正的倍率差减小。
光刻控制部110的处理内容也可以与图37的流程图相同。
图41是示出实施方式3的光刻***103中的曝光控制部40的处理内容的例子的流程图。曝光控制部40能够代替图38中说明的流程图而执行图41所示的流程图的处理。在图41中，对与图38所示的步骤相同的步骤标注相同的步骤编号并省略重复的说明。关于图41所示的流程图，对与图38不同之处进行说明。
图41所示的流程图代替图38的步骤S106而包含步骤S106A，进而，在步骤S108与步骤S112之间包含步骤S109。
在图41的步骤S106A中，曝光控制部40根据倍率βcy(n)、对焦位置Fcy(n)和CD求出扫描场SF内的第n个脉冲的目标波长λt(n)和投影光学***50的倍率校正透镜502的控制值γc(n)。
在步骤S108之后，在步骤S109中，曝光控制部40向对投影光学***50的倍率校正透镜502进行驱动的压电致动器504发送控制值γc(n)。其他步骤可以与图38相同。
图42是示出被应用于图41的步骤S106A的子例程的例子的流程图。图42中的步骤S71～步骤S77与图27的流程图相同。关于图42所示的流程图，对与图27不同之处进行说明。图42所示的流程图代替图27的步骤S78而包含步骤S140、步骤S141、步骤S142和步骤S148。
如图42所示，在步骤S75之后，曝光控制部40进入步骤S140。在步骤S140中，曝光控制部40将倍率校正透镜502的控制值γc(n)设为“0”。
在步骤S76之后，曝光控制部40进入步骤S141。在步骤S141中，曝光控制部40计算倍率βcy(n)与波长λt(n)的情况下的倍率βλt(n)之差接近0的倍率校正透镜502的控制值γc(n)。
在步骤S77之后，曝光控制部40进入步骤S142。步骤S142的处理内容可以与步骤S141相同。
在步骤S140、步骤S141或步骤S142之后，曝光控制部40进入步骤S148。
在步骤S148中，曝光控制部40在文件B中写入Fcy(n)、λS(n)、λL(n)、βcy(n)、λM(n)、λt(n)和γc(n)的数据。被应用于实施方式3的文件B是对图28中例示的文件B的数据表追加了倍率校正透镜502的控制值γc(n)的数据而成的。
在步骤S148之后，曝光控制部40结束图42的流程图，返回图41的流程图。
图43是示出被应用于图42的步骤S141和步骤S142的子例程的例子的流程图。在图43的步骤S161中，曝光控制部40根据文件D求出目标波长λt(n)的情况下的倍率βλt(n)。
接着，在步骤S162中，曝光控制部40通过下式(5)计算倍率βcy(n)与倍率βλt(n)之差Δβ(n)。
Δβ(n)＝βλt(n)-βcy(n) (5)
通过式(5)求出的Δβ(n)可以相当于倍率校正值。
接着，在步骤S163中，曝光控制部40计算Δβ(n)接近0的倍率校正透镜502的控制值γc(n)。曝光控制部40也可以将Δβ与倍率校正透镜502的控制值γc之间的关系例如作为表数据或函数而预先存储于存储部，调出该表数据或函数，计算倍率校正透镜502的控制值yc(n)。
在步骤S163之后，曝光控制部40结束图43的流程图，返回图42的流程图。
7.3效果
根据实施方式3的光刻***103，在实施方式1的结构中无法进行倍率校正的区域、即λM(n)<λS(n)或λL(n)<λM(n)的区域中，通过对倍率校正透镜502进行控制，能够接近目标倍率，重合进一步改善。
7.4变形例
在实施方式3中，通过曝光装置14的对焦传感器58进行晶片WF的高度的计测，但是不限于该例子，也可以与实施方式1同样，通过晶片检查装置310预先计测晶片高度并进行处理。该情况下，在光刻控制部110中，也可以执行与图41中说明的步骤S106A相同的计算处理，将扫描场SF中从第1个脉冲到最终脉冲为止的目标波长λt(n)的数据经由曝光控制部40发送到激光控制部20，将倍率校正透镜502的控制值γc(n)的数据预先发送到曝光控制部40。而且，激光控制部20也可以按照每个脉冲输出目标波长λt(n)的激光，曝光控制部40对倍率校正透镜502进行控制，以使得按照每个脉冲成为倍率校正透镜502的控制值γc(n)。
8.实施方式4
8.1结构
图44概略地示出实施方式4的光刻***104的结构例。关于图44所示的结构，对与图11不同之处进行说明。图44所示的光刻***104代替图11的曝光控制部40而包含曝光控制部40D。其他结构与图11相同。
曝光控制部40D进行如下控制：与图11的曝光控制部40同样，通过目标波长λt对倍率进行校正，进而，在对焦位置偏移的波长区域中对晶片台54的Z轴台进行控制，由此变更对焦位置。
8.2动作
光刻控制部110或曝光控制部40D通过从激光装置12输出的激光的目标波长λt对倍率进行校正。在即使实施该校正、CD值也从容许范围偏离的区域中，曝光控制部40D对晶片台54的Z轴台进行控制，对对焦位置进行控制以使CD值处于容许范围内。光刻控制部110能够实施的流程图也可以与图37相同。
图45是示出实施方式4的光刻***104中的曝光控制部40D的处理内容的例子的流程图。曝光控制部40D能够代替图38中说明的流程图而执行图45所示的流程图的处理。在图45中，对与图38所示的步骤相同的步骤标注相同的步骤编号并省略其说明。关于图45所示的流程图，对与图38不同之处进行说明。
图45所示的流程图代替图38的步骤S106而包含步骤S106B，进而，在步骤S108与步骤S112之间包含步骤S110。
在步骤S106B中，曝光控制部40D根据倍率βcy(n)、对焦位置Fcy(n)和CD求出扫描场SF内的第n个脉冲的目标波长λt(n)和对焦位置Fc(n)。这里的对焦位置Fc(n)相当于目标对焦位置。
在步骤S108之后，在步骤S110中，曝光控制部40D对晶片台54进行控制，以使对焦位置成为Fc(n)。在步骤S110之后，曝光控制部40D进入步骤S112。其他步骤也可以与图38相同。
图46是示出被应用于图45的步骤S106B的子例程的例子的流程图。关于图46所示的流程图，对与图27不同之处进行说明。图46所示的流程图在步骤S72与步骤S74之间包含步骤S73。此外，代替图27的步骤S75～步骤S77而包含步骤S145～步骤S147，代替图27的步骤S78而包含步骤S149。
在图46的步骤S72之后，曝光控制部40D进入步骤S73。
在步骤S73中，曝光控制部40D将目标波长λt(n)设定为波长λM(n)。在步骤S73之后，曝光控制部40D进入步骤S74。
在步骤S74的判定结果为满足λS(n)≤λM(n)≤λL(n)的情况下，曝光控制部40D进入步骤S145。
在步骤S145中，曝光控制部40D将目标对焦位置Fc(n)设为基准对焦位置F0。
在步骤S74的判定结果为λM(n)<λS(n)的情况下，曝光控制部40D进入步骤S146。在步骤S146中，曝光控制部40D计算对焦位置Fc(n)，以使得在波长为λM(n)的情况下，CD值处于容许范围。
在步骤S74的判定结果为λL(n)<λM(n)的情况下，曝光控制部40D进入步骤S147。步骤S147可以是与步骤S146相同的步骤。
在步骤S145、步骤S146或步骤S147之后，曝光控制部40D进入步骤S149。在步骤S149中，曝光控制部40D在文件B中写入Fcy(n)、λS(n)、λL(n)、βcy(n)、λM(n)、λt(n)和Fc(n)的数据。
在步骤S149之后，曝光控制部40D结束图46的流程图，返回图45的流程图。
图47是示出被应用于图46的步骤S146和步骤S147的子例程的例子的流程图。在图47的步骤S171中，曝光控制部40D读入波长λ与对焦位置Fb之间的关系的文件E。另外，在步骤S171之前，预先计算或计测波长λ与投影光学***50的对焦位置Fb之间的关系的文件E并进行保存。图48示出文件E的例子。曝光控制部40D读入预先保存的文件E。另外，在对焦位置Fb处，能够维持容许范围内的CD值。
接着，在步骤S172中，曝光控制部40D根据文件E求出近似曲线G。
接着，在步骤S173中，曝光控制部40D使用近似曲线G的函数计算波长λM(n)的对焦位置Fc(n)。在将近似曲线G的函数设为Fb＝G{λ}时，曝光控制部40D通过Fc(n)＝G{λM(n)}计算对焦位置。
在步骤S173之后，曝光控制部40D结束图47的流程图，返回图46的流程图。
图49是示出图47的步骤S172中得到的近似曲线G的例子的曲线图。横轴表示波长λ，纵轴表示对焦位置Fb。图49示出使用近似曲线G的函数求出作为与波长λM(n)对应的对焦位置的Fc(n)的计算方法的思路。
8.3效果
根据实施方式4的光刻***104，在实施方式1的结构中无法进行倍率校正的区域、即λM(n)<λS(n)或λL(n)<λM(n)的区域中，通过对对焦位置进行控制，能够接近目标倍率，CD被维持在容许范围内，因此，重合进一步改善。
8.4变形例1
图50是示出实施方式4的变形例的曝光控制部40D的处理内容的例子的流程图。能够代替图45的流程图而应用图50所示的流程图。关于图50所示的流程图，对与图45不同之处进行说明。图50所示的流程图代替图45的步骤S106B而包含步骤S106C。其他步骤可以与图45相同。
在图50的步骤S106C中，曝光控制部40D根据倍率βcy(n)求出扫描场SF内的第n个脉冲的目标波长λt(n)和对焦位置Fc(n)。
图51是示出被应用于图50的步骤S106C的子例程的例子的流程图。关于图51所示的流程图，对与图46不同之处进行说明。图51所示的流程图删除图46的步骤S71、步骤S74和步骤S145，在步骤S73之后进入步骤S146。其他步骤可以与图46相同。
8.5变形例2
在实施方式4中，通过曝光装置14的对焦传感器58进行晶片WF的高度的计测，但是不限于该例子，也可以与实施方式1同样，通过晶片检查装置310预先计测晶片高度并进行处理。
即，在光刻控制部110中，也可以执行图45的步骤S106B的计算处理，将扫描场SF中从第1个脉冲到最终脉冲为止的各个目标波长λt(n)的数据经由曝光控制部40D发送到激光控制部20，将对焦位置Fc(n)的数据预先发送到曝光控制部40D。
而且，激光控制部20也可以按照每个脉冲输出目标波长λt(n)的激光，曝光控制部40D对晶片台54进行控制，以使晶片台54按照每个脉冲处于对焦位置Fc(n)。
9.实施方式5
9.1结构
图52概略地示出实施方式5的光刻***105的结构例。关于图52所示的结构，对与图11不同之处进行说明。图52所示的光刻***105对图11所示的结构进行追加，包含用于计测晶片表面的剂量的脉冲能量传感器单元45。此外，代替图11的曝光控制部40而包含曝光控制部40E。
脉冲能量传感器单元45包含被配置于照明光学***44与掩模版台48之间的光路上的分束器451、以及接收被分束器451采样的脉冲激光的脉冲能量传感器452。脉冲能量传感器452经由信号线与曝光控制部40E连接。
9.2动作
光刻控制部110或曝光控制部40E通过从激光装置12输出的激光的目标波长λt对倍率进行校正。在即使实施该校正、CD值也从容许范围偏离的区域中，曝光控制部40E对晶片WF面上的剂量进行控制，以使CD值处于容许范围内。
曝光控制部40E向激光控制部20发送目标脉冲能量Et，以按照每个脉冲对晶片WF面上的剂量进行控制。
光刻控制部110能够实施的流程图也可以与图37相同。
图53是示出实施方式5的光刻***105中的曝光控制部40E的处理内容的例子的流程图。曝光控制部40E能够代替图38中说明的流程图而执行图53所示的流程图的处理。关于图53所示的流程图，对与图38不同之处进行说明。图53所示的流程图代替图38的步骤S106和步骤S108而包含步骤S106E和步骤S108E，进而在步骤S106E与步骤S108E之间包含步骤S107。
在步骤S106E中，曝光控制部40E根据倍率βcy(n)、对焦位置Fcy(n)和CD求出扫描场SF内的第n个脉冲的目标波长λt(n)和目标剂量Dt(n)。
接着，在步骤S107中，曝光控制部40E根据目标剂量Dt(n)计算下一个脉冲的目标脉冲能量Et(n)。
然后，在步骤S108E中，曝光控制部40E向激光控制部20发送第n个脉冲的目标波长λt(n)和目标脉冲能量Et(n)。其他步骤可以与图38相同。
图54是示出被应用于图53的步骤S106E的子例程的例子的流程图。图54的步骤S71～步骤S74与图46相同。关于图54所示的流程图，对与图46不同之处进行说明。
图54所示的流程图代替图46的步骤S145、步骤S146、步骤S147和步骤S149而包含步骤S155、步骤S156、步骤S157和步骤S159。
在图54中的步骤S74的判定结果为满足λS(n)≤λM(n)≤λL(n)的情况下，曝光控制部40E进入步骤S155。
在步骤S155中，曝光控制部40E将目标剂量Dt(n)确定为基准剂量Ds。
在步骤S74的判定结果为λM(n)<λS(n)的情况下，曝光控制部40E进入步骤S156。在步骤S156中，曝光控制部40E计算目标剂量Dt(n)，以使得在波长为λM(n)的情况下，CD值处于容许范围。
在步骤S74的判定结果为λL(n)<λM(n)的情况下，曝光控制部40E进入步骤S157。步骤S157可以是与步骤S156相同的步骤。
在步骤S155、步骤S156或步骤S157之后，曝光控制部40E进入步骤S159。在步骤S159中，曝光控制部40E在文件B中写入Fcy(n)、λS(n)、λL(n)、βcy(n)、λM(n)、λt(n)和Dt(n)的数据。
在步骤S159之后，曝光控制部40E结束图54的流程图，返回图53的流程图。
图55是示出CD值与剂量D之间的关系的例子的曲线图。横轴表示剂量D，纵轴表示CD值。表示图55这样的关系的曲线被称为“CD-剂量曲线”。曝光控制部40E例如根据图31中说明的文件A0的数据，整理出和在与本次曝光的晶片WF相同的曝光条件下过去被曝光的晶片有关的CD值与剂量D之间的关系的数据，将该关系数据保存于文件F。
然后，曝光控制部40E能够根据文件F生成表示CD值与剂量D之间的关系的近似曲线，根据该近似曲线(即CD-剂量曲线)的函数求出用于呈现目标CD值的目标剂量Dt的值。另外，该CD值与剂量D之间的关系的近似曲线还能够使用曝光的模拟软件来计算。图55所示的CD-剂量曲线是本公开中的“第3近似曲线”的一例。
图56是示出被应用于图53的步骤S107的子例程的例子的流程图。在步骤S181中，曝光控制部40E通过下式(6)计算晶片WF表面上的下一个脉冲的目标脉冲能量密度Ew(n)。
[数学式2]
Figure BDA0004113474070000341
式中的NSL是被照射到抗蚀剂的脉冲数。Ed(k)是各脉冲的晶片上的能量密度。通过被配置于曝光装置14内的脉冲能量传感器452计测Ed(k)，通过未图示的存储部保存数据。
接着，在步骤S182中，曝光控制部40E通过下式(7)计算从激光装置12输出的目标脉冲能量Et(n)。
Et(n)＝(1/T)Bx·By·Ew(n) (7)
式中的T是从激光装置12的激光出口到晶片WF为止的曝光装置14内的脉冲激光的透射率。此外，Bx·By是被照射到晶片WF上的激光束的静态曝光区域SEA的面积(参照图8)。
在步骤S182之后，曝光控制部40E结束图56的流程图，返回图53的流程图。
9.3效果
根据实施方式5的光刻***105，在实施方式1的结构中无法进行倍率校正的区域、即λM(n)<λS(n)或λL(n)<λM(n)的区域中，通过对剂量进行控制，能够接近目标倍率，进而，CD也通过剂量控制而维持在容许范围，因此，重合和CD均匀性改善。
9.4变形例
在实施方式5中，通过曝光装置14的对焦传感器58进行晶片WF的高度的计测，但是不限于该例子，也可以与实施方式1同样，通过晶片检查装置310预先计测晶片高度并进行处理。
即，在光刻控制部110中，也可以执行图53的步骤S106E和步骤S107的计算处理，将扫描场SF中从第1个脉冲到最终脉冲为止的目标波长λt(n)和目标脉冲能量Et(n)的数据经由曝光控制部40E预先发送到激光控制部20。而且，激光控制部20也可以构成为按照每个脉冲输出被控制成目标波长λt(n)和目标脉冲能量Et(n)的激光。
9.5其他
如实施方式3、实施方式4和实施方式5的各实施方式中说明的那样，通过进行基于倍率校正透镜502的校正控制、对焦位置的校正控制和剂量的校正控制，能够控制为CD值处于容许范围，但是，通过分别组合这3个校正控制，也能在将CD值维持在容许范围内的情况下，进一步改善与扫描方向正交的方向(扫描宽度方向)上的倍率校正。
10.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子
10.1结构
图9中说明的激光装置12例示了使用窄带化气体激光装置作为振荡器22的结构，但是，激光装置的结构不限于图9的例子。也可以代替图9所示的激光装置12而使用图57所示的激光装置212。关于图57所示的结构，对与图9相同或相似的要素标注相同标号并省略其说明。
图57所示的激光装置212是使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置，包含固体激光器***222、准分子放大器224和激光控制部220。
固体激光器***222包含半导体激光器***230、掺钛蓝宝石放大器232、泵浦用脉冲激光器234、波长转换***236和固体激光器控制部238。
半导体激光器***230包含输出波长大约为773.6nm的CW激光的分布反馈型(Distributed Feedback：DFB)的半导体激光器250、以及对CW激光进行脉冲化的半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier：SOA)260。关于半导体激光器***230的结构例，使用图58在后面叙述。
掺钛蓝宝石放大器232包含掺钛蓝宝石晶体。掺钛蓝宝石晶体被配置于由半导体激光器***230的SOA进行脉冲放大后的脉冲激光的光路上。泵浦用脉冲激光器234也可以是输出YLF激光器的2次谐波光的激光装置。YLF(氟化钇锂)是由化学式LiYF 4表示的固体激光器晶体。
波长转换***236包含多个非线性光学晶体，对入射的脉冲激光进行波长转换，输出4倍谐波的脉冲激光。波长转换***236例如包含LBO晶体和KBBF晶体。LBO晶体是由化学式LiB 3O 5表示的非线性光学晶体。KBBF晶体是由化学式KBe 2BO 3F 2表示的非线性光学晶体。各晶体被配置于未图示的旋转台上，构成为能够对向晶体入射的入射角度进行变更。
固体激光器控制部238按照来自激光控制部220的指令，对半导体激光器***230、泵浦用脉冲激光器234和波长转换***236进行控制。
准分子放大器224包含腔160、PPM164、充电器166、凸面镜241和凹面镜242。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。在腔160中被导入ArF***体。PPM164包含开关165和充电电容器。
准分子放大器224是如下结构：使波长为193.4nm的种子光在一对电极173、174之间的放电空间内通过3次而进行放大。这里，波长为193.4nm的种子光是从固体激光器***222输出的脉冲激光。
凸面镜241和凹面镜242被配置成，使从腔160的外侧的固体激光器***222输出的脉冲激光以3通进行射束扩大。
入射到准分子放大器224的波长大约为193.4nm的种子光在凸面镜241和凹面镜242反射，由此，在一对放电电极412、413之间的放电空间内通过3次。由此，种子光的射束被扩大并放大。
10.2动作
激光控制部220在从曝光控制部40接收目标波长λt、目标谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et后，例如根据表数据或近似式计算呈现这些目标值的来自半导体激光器***230的脉冲激光的目标波长λ1cht和目标谱线宽度Δλ1cht。
激光控制部220将目标波长λ1cht和目标谱线宽度Δλ1cht发送到固体激光器控制部238，对充电器166设定充电电压，以使从准分子放大器224输出的脉冲激光成为目标脉冲能量Et。
固体激光器控制部238对半导体激光器***230进行控制，以使从半导体激光器***230输出的脉冲激光接近目标波长λ1cht和目标谱线宽度Δλ1cht。关于固体激光器控制部238实施的控制的方式，使用图58～图61在后面叙述。
此外，固体激光器控制部238对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换***236的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。
在从曝光控制部40向激光控制部220发送发光触发信号Tr后，与该发光触发信号Tr同步地，向半导体激光器***230、泵浦用脉冲激光器234、准分子放大器224的PPM164的开关165输入触发信号。其结果，向半导体激光器***230的SOA输入脉冲电流，从SOA输出脉冲放大后的脉冲激光。
脉冲激光从半导体激光器***230输出，在掺钛蓝宝石放大器232中进一步被进行脉冲放大。该脉冲激光入射到波长转换***236。其结果，从波长转换***236输出目标波长λt的脉冲激光。
激光控制部220在从曝光控制部40接收发光触发信号Tr后，向半导体激光器***230的后述的SOA260、PPM164的开关165、泵浦用脉冲激光器234分别发送触发信号，以在从固体激光器***222输出的脉冲激光入射到准分子放大器224的腔160的放电空间时产生放电。
其结果，从固体激光器***222输出的脉冲激光在准分子放大器224中以3通被放大。由准分子放大器224放大后的脉冲激光被监视器模块26的分束器181采样，使用光传感器184计测脉冲能量E，使用谱检测器183计测波长λ和谱线宽度Δλ。
激光控制部220也可以根据使用监视器模块26计测出的脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ，对充电器166的充电电压、从半导体激光器***230输出的脉冲激光的波长λ1ch和谱线宽度Δλ1ch分别进行校正控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、波长λ与目标波长λt之差以及谱线宽度Δλ与目标谱线宽度Δλt之差分别接近0。
10.3半导体激光器***的说明
10.3.1结构
图58示出半导体激光器***230的结构例。半导体激光器***230包含单纵模的分布反馈型的半导体激光器250、SOA260、函数发生器(Function Generator：FG)262、分束器264、谱监视器266和半导体激光器控制部268。将分布反馈型半导体激光器称为“DFB激光器”。
DFB激光器250输出波长大约为773.6nm的CW(Continuous Wave：连续波)激光。DFB激光器250能够通过电流控制和/或温度控制对振荡波长进行变更。
DFB激光器250包含半导体激光器元件251、珀尔帖元件252、温度传感器253、温度控制部254、电流控制部256和函数发生器257。半导体激光器元件251包含第1包层271、活性层272和第2包层273，在活性层272与第2包层273的边界包含光栅274。
10.3.2动作
关于DFB激光器250的振荡中心波长，通过使半导体激光器元件251的设定温度T和/或电流值A变化，能够对波长进行变更。
在高速地使DFB激光器250的振荡波长啁啾来控制谱线宽度的情况下，通过使半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A高速地变化，能够对谱线宽度进行控制。
即，从半导体激光器控制部268向函数发生器257发送DC成分值A1dc、AC成分的变动幅度A1ac、AC成分的周期A1 T各参数的值作为电流控制参数，由此，能够高速地对从半导体激光器***230输出的脉冲激光的中心波长λ1ch和谱线宽度Δλ1ch进行控制。
谱监视器266例如可以使用分光器或外差干涉仪来计测波长。
函数发生器257将与由半导体激光器控制部268指定的电流控制参数对应的波形的电信号输出到电流控制部256。电流控制部256进行电流控制，以使与来自函数发生器257的电信号对应的电流在半导体激光器元件251中流过。另外，函数发生器257也可以被设置于DFB激光器250的外部。例如，函数发生器257也可以包含在半导体激光器控制部268中。
图59是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。谱线宽度Δλ1ch被计测为通过啁啾生成的最长波长与最短波长之差。
图60是示出在DFB激光器250中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度的关系的示意图。图60的下段左部显示的曲线图GA是示出在半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A的变化的曲线图。图60的下段中央部显示的曲线图GB是示出通过曲线图GA的电流产生的啁啾的曲线图。图60的上段显示的曲线图GC是通过曲线图GB的啁啾得到的谱波形的示意图。图60的下段右部显示的曲线图GD是示出通过曲线图GA的电流而从半导体激光器***230输出的激光的光强度的变化的曲线图。
半导体激光器***230的电流控制参数如曲线图GA所示包含以下值。
A1dc：在半导体激光器元件中流过的电流的DC成分值
A1ac：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的变动幅度(电流的极大值与极小值之差)
A1 T：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的周期
在图60所示的例子中，作为电流控制参数的AC成分的例子，示出三角波的例子，示出由于三角波的电流的变动而从DFB激光器250输出的CW激光的光强度的变动较少的情况的例子。
这里，优选SOA260的放大脉冲的时间宽度D TW与AC成分的周期A1 T的关系满足下面的式(8)。
D TW＝n·A1 T (8)
式(8)中的n为1以上的整数。
通过满足该式(8)的关系，在SOA260中，无论在什么时机进行脉冲放大，都能够抑制被放大的脉冲激光的谱波形的变化。
此外，即使不满足式(8)，SOA260中的脉冲宽度的范围例如也是10ns～50ns。在半导体激光器元件251中流动的电流的AC成分的周期A1 T是远远短于SOA260的脉冲宽度(放大脉冲的时间宽度D TW)的周期。例如，优选该周期A1 T相对于SOA260中的脉冲宽度为1/1000以上且1/10以下，进而优选为1/1000以上且1/100以下。
此外，优选SOA260的上升时间例如为2ns以下，进而优选为1ns以下。如图61所示，这里所说的上升时间是指，脉冲电流的波形中的振幅从最大振幅的10％增加到90％所需要的时间Rt。
10.4效果
使用固体激光器***222作为振荡器的激光装置212与使用准分子激光器作为振荡器的情况相比，具有以下这种优点。
[1]固体激光器***222通过控制DFB激光器250的电流值A，能够高速且高精度地对波长λ和谱线宽度Δλ进行控制。即，激光装置212如果接收目标波长λt和目标谱线宽度Δλt的数据，则立即对DFB激光器250的电流值A进行控制，能够高速地对振荡波长和谱线宽度Δλ进行控制，因此，能够按照每个脉冲高速且高精度地对从激光装置212输出的脉冲激光的波长λ和谱线宽度Δλ进行变更控制。
[2]进而，通过控制DFB激光器250的电流值A而使其啁啾，能够生成与通常的谱波形不同的各种函数的谱波形。
[3]因此，在作为激光控制参数对根据谱波形的移动累计值的谱波形求出的波长、谱线宽度进行控制的情况下，优选具有振荡器和准分子放大器224的激光装置，该振荡器使用包含DFB激光器250的固体激光器***222。
10.5变形例
在图60所示的例子中，作为电流的AC成分的波形的例子，示出三角波，但是不限于该例子，例如只要是以一定周期变化的波形即可。作为三角波以外的例子，AC成分的波形也可以是正弦波、矩形波等。通过对该AC成分的波形进行控制，能够生成各种目标的谱波形。
10.6其他
作为固体激光装置的实施方式，不限于图57～图61所示的例子，例如，也可以是包含波长大约为1547.2nm的DFB激光器和SOA的固体激光器***，波长转换***是输出8倍谐波的193.4nm光的激光装置。此外，具有作为其他固体激光装置的***即可，该***包含CW振荡的DFB激光器和SOA，对在DFB激光器中流过的电流的电流值进行控制，在SOA中流过脉冲电流，由此，对波长进行脉冲放大。
在图57的例子中，作为准分子放大器，示出多通放大器的例子，但是，不限于该实施方式，例如，也可以是具有法布里-珀罗谐振器或环形谐振器等光谐振器的放大器。
11.关于各种控制部的硬件结构
作为激光控制部20、曝光控制部40、光刻控制部110、固体激光器控制部238、半导体激光器控制部268和其他各控制部发挥功能的控制装置能够通过1台或多台计算机的硬件和软件的组合来实现。软件与程序同义。可编程控制器包含在计算机的概念中。计算机能够构成为包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)和存储器等存储装置。CPU是处理器的一例。
存储装置是作为有形物的非暂时性计算机可读介质，例如包含作为主存储装置的存储器和作为辅助存储装置的存储器。计算机可读介质例如可以是半导体存储器、硬盘驱动(Hard Disk Drive：HDD)装置或固态驱动(Solid State Drive：SSD)装置或它们的多个组合。处理器执行的程序被存储于计算机可读介质中。
此外，控制装置的处理功能的一部分或全部也可以使用以FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)为代表的集成电路来实现。
此外，还能够利用1台控制装置实现多个控制装置的功能。进而，在本公开中，控制装置也可以经由局域网、互联网这样的通信网络彼此连接。在分布式计算环境中，程序单元也可以保存于本地和远程双方的记忆存储设备。
12.电子器件的制造方法
图62概略地示出曝光装置14的结构例。曝光装置14包含照明光学***44和投影光学***50。照明光学***44通过从激光装置12入射的激光对被配置于未图示的掩模版台48上的掩模版46的掩模版图案进行照明。投影光学***50对透过掩模版46后的激光进行缩小投影，使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件可以是被涂布了抗蚀剂的半导体晶片等感光基板。工件台WT可以是晶片台54。
曝光装置14使掩模版台48和工件台WT同步地平行移动，由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。在通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印掩模版图案后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。
图62中的激光装置12可以是包含图57中说明的固体激光器***222的激光装置212等。
13.其他
上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。
只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”、“有”、“具有”、“具备”等用语应该解释为“不将被记载的结构要素以外的结构要素的存在除外”。此外，修饰词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (19)

1.一种电子器件的制造方法，其包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光所述脉冲激光的步骤，其中，所述电子器件的制造方法包含以下步骤：
根据在所述晶片的扫描场内被形成于所述晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；
在所述晶片的所述扫描场内的多点计测晶片高度，根据所述晶片高度的计测结果求出所述扫描场内的所述扫描宽度方向上的所述晶片高度的平均值；
求出在基于所述晶片高度的平均值的对焦位置的情况下呈现容许临界尺寸(CD)值的所述脉冲激光的波长范围；
求出呈现所述倍率的所述脉冲激光的第1波长；
根据所述波长范围和所述第1波长求出所述脉冲激光的目标波长；
通过所述激光装置以每个脉冲的波长成为所述目标波长的方式生成所述脉冲激光，将该脉冲激光输出到所述曝光装置；以及
在所述晶片的所述扫描场曝光所述脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
在设所述波长范围的最短波长为λS、最长波长为λL、所述第1波长为λM、所述目标波长为λt的情况下，以如下方式决定所述目标波长：
如果λS≤λM≤λL，则λt＝λM，
如果λM<λS，则λt＝λS，
如果λL<λM，则λt＝λL。
3.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
根据表示CD值与所述脉冲激光的波长之间的关系的第1近似曲线决定所述波长范围。
4.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
根据表示所述倍率与所述脉冲激光的波长之间的关系的第2近似曲线决定所述第1波长。
5.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
使用晶片检查装置计测所述晶片高度。
6.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
按照每个脉冲编号求出所述晶片高度的平均值，该脉冲编号表示在所述扫描场内被照射的所述脉冲激光的各脉冲的照射的顺序。
7.根据权利要求1所述的电子器件的制造方法，其中，
从基准对焦位置减去所述晶片高度的平均值而求出基于所述晶片高度的平均值的所述对焦位置。
8.一种电子器件的制造方法，其包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光所述脉冲激光的步骤，其中，所述电子器件的制造方法包含以下步骤：
根据在所述晶片的扫描场内被形成于所述晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；
在所述晶片的所述扫描场内的多点计测对焦位置，根据所述对焦位置的计测结果求出所述扫描场内的所述扫描宽度方向上的所述对焦位置的平均值；
求出在所述对焦位置的平均值的情况下呈现容许临界尺寸(CD)值的所述脉冲激光的波长范围；
求出呈现所述倍率的所述脉冲激光的第1波长；
根据所述波长范围和所述第1波长求出所述脉冲激光的目标波长；
通过所述激光装置以每个脉冲的波长成为所述目标波长的方式生成脉冲激光，将该脉冲激光输出到所述曝光装置；以及
在所述晶片的所述扫描场曝光所述脉冲激光。
9.根据权利要求8所述的电子器件的制造方法，其中，
在设所述波长范围的最短波长为λS、最长波长为λL、所述第1波长为λM、所述目标波长为λt的情况下，以如下方式决定所述目标波长：
如果λS≤λM≤λL，则λt＝λM，
如果λM<λS，则λt＝λS，
如果λL<λM，则λt＝λL。
10.根据权利要求9所述的电子器件的制造方法，其中，
所述曝光装置包含投影光学***，所述投影光学***的一部分透镜被用作倍率校正透镜，
所述电子器件的制造方法还包含以下步骤：
在λM<λS的情况下，求出λM与λS之差接近0的所述倍率校正透镜的控制值；
在λL<λM的情况下，求出λM与λL之差接近0的所述倍率校正透镜的控制值；以及
根据所述倍率校正透镜的控制值对所述倍率校正透镜进行控制。
11.根据权利要求8所述的电子器件的制造方法，其中，
在设所述波长范围的最短波长为λS、最长波长为λL、所述第1波长为λM、所述目标波长为λt的情况下，
设所述目标波长λt为λM，
所述电子器件的制造方法还包含以下步骤：
如果λM<λS或λL<λM，则求出CD值处于容许范围的目标对焦位置；以及
根据所述求出的所述目标对焦位置对所述曝光装置的晶片台进行控制。
12.根据权利要求8所述的电子器件的制造方法，其中，
在设所述波长范围的最短波长为λS、最长波长为λL、所述第1波长为λM、所述目标波长为λt的情况下，
设所述目标波长λt为λM，
所述电子器件的制造方法还包含以下步骤：
如果λM<λS或λL<λM，则求出CD值处于容许范围的目标剂量；以及
根据所述目标剂量对所述脉冲激光的脉冲能量进行控制。
13.根据权利要求12所述的电子器件的制造方法，其中，
所述曝光装置包含用于计测所述晶片的表面的剂量的脉冲能量传感器单元。
14.根据权利要求13所述的电子器件的制造方法，其中，
所述曝光装置包含：
掩模版台；以及
照明光学***，其对所述掩模版台上的掩模版照射所述脉冲激光，
所述脉冲能量传感器单元包含分束器和脉冲能量传感器，所述分束器被配置于所述照明光学***与所述掩模版之间的光路上。
15.根据权利要求13所述的电子器件的制造方法，其中，
根据表示CD值与所述剂量之间的关系的第3近似曲线决定所述目标剂量。
16.根据权利要求8所述的电子器件的制造方法，其中，
所述曝光装置包含对焦传感器，所述对焦传感器在所述晶片的所述扫描场内的所述多点计测对焦位置，
通过所述对焦传感器进行所述对焦位置的计测。
17.根据权利要求16所述的电子器件的制造方法，其中，
所述对焦传感器包含预读自动对焦传感器，所述预读自动对焦传感器先于利用所述脉冲激光的所述曝光，在所述扫描场中的未曝光区域内的所述多点计测对焦位置。
18.一种电子器件的制造方法，其包含在曝光装置内在晶片上扫描曝光所述脉冲激光的步骤，其中，所述电子器件的制造方法包含以下步骤：
根据在所述晶片的扫描场内被形成于所述晶片的图案，求出作为与扫描方向正交的扫描宽度方向上的畸变成分的倍率；
在所述晶片的所述扫描场内的多点计测对焦位置，根据所述对焦位置的计测结果求出所述扫描场内的所述扫描宽度方向上的所述对焦位置的平均值；
求出呈现所述倍率的所述脉冲激光的第1波长；
将所述脉冲激光的目标波长设为所述第1波长；
求出在所述脉冲激光的波长为所述第1波长的情况下临界尺寸(CD)值处于容许范围的目标对焦位置；
根据所述求出的所述目标对焦位置对所述曝光装置的晶片台进行控制；
通过所述激光装置以每个脉冲的波长成为所述目标波长的方式生成脉冲激光，将该脉冲激光输出到所述曝光装置；以及
在所述晶片的所述扫描场曝光所述脉冲激光。
19.根据权利要求18所述的电子器件的制造方法，其中，
所述曝光装置包含对焦传感器，所述对焦传感器在所述晶片的所述扫描场内的所述多点计测对焦位置，
通过所述对焦传感器进行所述对焦位置的计测。
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