WO2021186696A1 - 露光システム、レーザ制御パラメータの作成方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

露光システム、レーザ制御パラメータの作成方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2021186696A1
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reticle
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光一 藤井
若林 理
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ギガフォトン株式会社
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    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/136Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/137Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
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    • H01S3/2375Hybrid lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to an exposure system, a method of creating laser control parameters, and a method of manufacturing an electronic device.
  • a KrF excimer laser device that outputs a laser beam having a wavelength of about 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs a laser beam having a wavelength of about 193 nm are used.
  • the spectral line width of the naturally oscillating light of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as 350 to 400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet rays such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, the resolving power may decrease. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser beam output from the gas laser apparatus to a level where chromatic aberration can be ignored.
  • the laser resonator of the gas laser apparatus is provided with a narrow band module (Line Narrow Module: LNM) including a narrow band element (Etalon, grating, etc.) in order to narrow the spectral line width.
  • LNM Line Narrow Module
  • the gas laser device in which the spectral line width is narrowed is referred to as a narrow band gas laser device.
  • the exposure system is an exposure system that irradiates a reticle with pulsed laser light to scan-expose the semiconductor substrate, and guides the pulsed laser light to the reticle with a laser device that outputs the pulsed laser light.
  • the reticle includes a illuminating optical system that illuminates, a reticle stage that moves the reticle, and a processor that controls the output of pulsed laser light from the laser device and the movement of the reticle by the reticle stage.
  • the processor has a proximity effect characteristic in which the difference from the reference proximity effect characteristic in each region is within an allowable range based on the proximity effect characteristic corresponding to each region of the first region and the second region. The value of the control parameter of the pulsed laser light corresponding to each region is instructed to the laser device so as to output the pulsed laser light.
  • a method of creating laser control parameters is a method of creating laser control parameters executed by a processor, wherein the laser control parameters irradiate the reticle of an exposure system that scans and exposes a semiconductor substrate. It is a control parameter of the pulsed laser light to be calculated, and the processor calculates the proximity effect characteristic corresponding to each region of the first region and the second region of the reticle, and based on the calculation result, the reference in each region. Determine the value of the control parameter of the pulsed laser beam that is the proximity effect characteristic whose difference from the proximity effect characteristic is within the allowable range, and save the determined control parameter value in a file in association with each corresponding area. Including that.
  • a method for manufacturing an electronic device which includes a laser device that outputs pulsed laser light, an illumination optical system that guides the pulsed laser light to a reticle, and a reticle stage that moves the reticle.
  • the reticle comprises a first region and a second region
  • the processor includes a first region and a second region. Based on the proximity effect characteristics corresponding to each region of, each region corresponds to each region so as to output pulsed laser light with proximity effect characteristics within the permissible range of the difference from the reference proximity effect characteristics.
  • the reticle is irradiated with the pulsed laser light to scan and expose the photosensitive substrate.
  • FIG. 1 shows an example of an OPE (optical proximity effect) curve.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the exposure system according to the comparative example.
  • FIG. 3 shows an example of an output pattern of a light emission trigger signal transmitted from the exposure control unit to the laser control unit.
  • FIG. 4 shows an example of an exposure pattern of step-and-scan exposure on a wafer.
  • FIG. 5 shows the relationship between one scan field on the wafer and the static exposure area.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the static exposure area.
  • FIG. 7 is a schematic view schematically showing a scan area of a wafer when performing OPE correction.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the procedure of OPE correction.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of a reference OPE curve obtained by measuring the exposure result of the reference exposure apparatus and an OPE curve obtained by measuring the exposure result of the matching exposure apparatus.
  • FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing an example of a pattern in each scan field of the wafer.
  • FIG. 11 shows an example of the OPE curves of the first sub-area and the second sub-area in a certain scan field.
  • FIG. 12 shows a configuration example of the lithography system according to the first embodiment.
  • FIG. 13 shows a configuration example of the laser device.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of processing performed by the lithography control unit of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a chart showing an example of data written in the file A.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of processing performed by the exposure control unit of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an example of processing performed by the laser control unit of the first embodiment.
  • FIG. 18 shows a configuration example of the lithography system according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of processing in the lithography control unit of the second embodiment.
  • FIG. 20 shows an example of the OPE curve for each control parameter set of the laser beam in the partial area Area (k).
  • FIG. 21 shows a configuration example of the lithography system according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an example of processing performed by the laser control unit of the third embodiment.
  • FIG. 23 is a flowchart showing an example of the processing content applied to step S31a of FIG. 22.
  • FIG. 24 shows an example of the spectral waveform obtained in the calculation step shown in FIG.
  • FIG. 25 is a chart showing an example of data written in the file B.
  • FIG. 26 shows another configuration example of the laser device.
  • FIG. 27 shows a configuration example of a semiconductor laser system.
  • FIG. 28 is a conceptual diagram of the spectral line width realized by chirping.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing the relationship between the current flowing through the semiconductor laser, the wavelength change due to chirping, the spectral waveform, and the light intensity.
  • FIG. 30 is a graph for explaining the rise time of the semiconductor optical amplifier.
  • FIG. 31 schematically shows a configuration example of the exposure apparatus.
  • Embodiment 3 5.1 Configuration 5.2 Operation 5.3
  • Example of processing contents of laser control unit 5.4 Example of data of file B 5.5 Action / effect 5.6 Others 6.
  • Example of excimer laser device using solid-state laser device as an oscillator 6.1
  • Configuration 6.2 Operation 6.3
  • Description of semiconductor laser system 6.3.1 Configuration 6.3.2 Operation 6.3.3
  • Other 6.4 Action ⁇ Effect 6.5
  • Hardware configuration of various control units 8. Manufacturing method of electronic device 9.
  • Critical dimension refers to the dimension of a fine pattern formed on a wafer such as a semiconductor.
  • the CD value of a pattern changes not only due to the dimensions of the pattern itself, but also due to the influence of surrounding patterns. Therefore, for example, the CD after exposure differs depending on whether a certain pattern is arranged in isolation on the reticle or if there is a pattern next to it. The degree depends not only on the distance to another adjacent pattern, the density, the type, etc., but also on the setting of the optical system of the exposure machine used for exposure.
  • OPE Optical Proximity Effect
  • the OPE curve is a graph in which the pattern type is plotted on the horizontal axis, the CD value is plotted on the vertical axis, or the difference between the CD value and the target CD value is plotted.
  • the OPE curve is also called an OPE characteristic curve.
  • FIG. 1 shows an example of the OPE curve.
  • the horizontal axis of FIG. 1 represents the through pitch, and the vertical axis represents the CD value.
  • the through pitch is an example of a pattern.
  • OPC Optical Proximity Correction
  • OPE correction As a correction different from OPC. Since OPE is also affected by the setting of the optical system used for exposure, for example, the numerical aperture (NA) of the lens, the illumination ⁇ , the annulus ratio, etc., the CD can be adjusted by adjusting the optical system parameters of the exposure device. The value can be adjusted to the target. This is called OPE correction. Both OPC and OPE correction can control the CD value. OPC is often performed at the process development stage including reticle creation, and OPE correction is often performed at the time of mass production (immediately before) or during mass production when the reticle is created. In addition, although it is not an optical proximity effect, there is a proximity effect typified by the Micro Loading Effect even in development, and in some cases, the CD is adjusted by adjusting the optical system together with the optical proximity effect. Sometimes.
  • Overlay refers to the superposition of fine patterns formed on a wafer such as a semiconductor.
  • the spectral line width ⁇ is an index value of the spectral line width that affects the exposure performance.
  • the spectral line width ⁇ may be, for example, a bandwidth in which the integrated energy of the laser spectrum is 95%.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the exposure system 10 according to the comparative example.
  • the comparative example of the present disclosure is a form recognized by the applicant as known only by the applicant, and is not a known example that the applicant self-identifies.
  • the exposure system 10 includes a laser device 12 and an exposure device 14.
  • the laser device 12 is an ArF laser device that oscillates in a narrow band with a variable wavelength, and includes a laser control unit 20, a laser chamber (not shown), and a narrow band module.
  • the exposure device 14 includes an exposure control unit 40, a beam delivery unit (BDU) 42, a high reflection mirror 43, an illumination optical system 44, a reticle 46, a reticle stage 48, a projection optical system 50, and a wafer holder 52. , The wafer stage 54 and the focus sensor 58.
  • BDU beam delivery unit
  • the wafer WF is held in the wafer holder 52.
  • the illumination optical system 44 is an optical system that guides the pulsed laser light to the reticle 46.
  • the illumination optical system 44 shapes the laser beam into a scan beam having a substantially rectangular shape and a uniform light intensity distribution. Further, the illumination optical system 44 controls the angle of incidence of the laser beam on the reticle 46.
  • the projection optical system 50 forms a reticle pattern on the wafer WF.
  • the focus sensor 58 measures the height of the wafer surface.
  • the exposure control unit 40 is connected to the reticle stage 48, the wafer stage 54, and the focus sensor 58. Further, the exposure control unit 40 is connected to the laser control unit 20.
  • Each of the exposure control unit 40 and the laser control unit 20 is configured by using a processor (not shown), and includes a storage device such as a memory. The storage device may be mounted on the processor.
  • the exposure control unit 40 corrects the focus position in the wafer height direction (Z-axis direction) from the height of the wafer WF measured by the focus sensor 58 in the Z-axis direction of the wafer stage 54. Control movement.
  • the exposure control unit 40 transmits the control parameter of the target laser light to the laser control unit 20 by a step-and-scan method, controls the reticle stage 48 and the wafer stage 54 while transmitting the emission trigger signal Tr, and the reticle 46.
  • the image of is scanned and exposed on the wafer WF.
  • the control parameters of the target laser beam include, for example, the target wavelength ⁇ t and the target pulse energy Et.
  • target laser light means “target pulse laser light”.
  • “Pulse laser light” may be simply described as "laser light”.
  • the laser control unit 20 controls the selected wavelength of the narrowing module so that the wavelength ⁇ of the pulsed laser light output from the laser device 12 becomes the target wavelength ⁇ t, and the pulse energy E becomes the target pulse energy Et. By controlling the excitation intensity in this way, the pulsed laser beam is output according to the emission trigger signal Tr. Further, the laser control unit 20 transmits various measurement data of the pulsed laser light output according to the light emission trigger signal Tr to the exposure control unit 40.
  • the various measurement data include, for example, the wavelength ⁇ and the pulse energy E.
  • FIG. 3 shows an example of an output pattern of a light emission trigger signal Tr transmitted from the exposure control unit 40 to the laser control unit 20.
  • the actual exposure pattern is entered. That is, the laser device 12 first performs adjustment oscillation, waits a predetermined time interval, and then performs a burst operation for exposing the first wafer (Wafer # 1).
  • Adjustment oscillation is oscillation that outputs pulsed laser light for adjustment, although it does not irradiate the wafer WF with pulsed laser light. Adjusted oscillation oscillates under predetermined conditions until the laser stabilizes in a state where it can be exposed, and is carried out before the wafer production lot.
  • the pulsed laser light Lp is output at a predetermined frequency of, for example, about several hundred Hz to several kHz. At the time of wafer exposure, it is common to perform a burst operation in which a burst period and an oscillation suspension period are repeated. Burst operation is also performed in the regulated oscillation.
  • the section where the pulses are dense is the burst period in which the pulsed laser beam is continuously output for a predetermined period. Further, in FIG. 3, the section in which the pulse does not exist is the oscillation suspension period.
  • the length of each continuous output period of the pulse does not have to be constant, and for adjustment, the length of each continuous output period may be different to perform the continuous output operation.
  • the first wafer exposure (Wafer # 1) is performed in the exposure apparatus 14 at a relatively large time interval.
  • the laser device 12 pauses oscillation during the step in the step-and-scan type exposure, and outputs pulsed laser light according to the interval of the light emission trigger signal Tr during scanning.
  • a laser oscillation pattern is called a burst oscillation pattern.
  • FIG. 4 shows an example of an exposure pattern of step-and-scan exposure on a wafer WF.
  • Each of the numerous rectangular regions shown in the wafer WF of FIG. 4 is a scan field SF.
  • the scan field SF is an exposure area for one scan exposure, and is also called a scan area.
  • the wafer exposure is performed by dividing the wafer WF into a plurality of exposure regions (scan fields) of a predetermined size and during a period between the start (Wafer START) and the end (Wafer END) of the wafer exposure. , It is performed by scanning and exposing each exposed area.
  • the first predetermined exposure area of the wafer WF is exposed by the first scan exposure (Scan # 1), and then the second predetermined exposure area is exposed by the second scan exposure (Scan # 2). ) Is repeated.
  • a plurality of pulsed laser beams Lp Pulse # 1, Pulse # 2, ...) Can be continuously output from the laser apparatus 12.
  • the scan exposure (Scan # 2) of the second predetermined exposure area is performed at a predetermined time interval. This scan exposure is sequentially repeated, and after the scan exposure of the entire exposed area of the first wafer WF is completed, the adjustment oscillation is performed again, and then the wafer exposure (Wafer # 2) of the second wafer WF is performed. ..
  • step-and-scan exposure is performed from Wafer START ⁇ Scan # 1 ⁇ Scan # 2 ⁇ ... ⁇ Scan # 126 ⁇ Wafer END.
  • the wafer WF is an example of the "semiconductor substrate” and the "photosensitive substrate” in the present disclosure.
  • FIG. 5 shows the relationship between one scan field SF on the wafer WF and the static exposure area SEA.
  • the static exposure area SEA is a beam irradiation region having a substantially rectangular light intensity distribution used for scan exposure to the scan field SF.
  • a substantially rectangular scan beam shaped by the illumination optical system 44 is irradiated onto the reticle 46, and the reticle 46 and the wafer WF are projected on the reticle 46 in the short axis direction (here, the Y axis direction) of the scan beam.
  • the exposure is performed while moving in different directions in the Y-axis direction according to the reduction magnification of.
  • the reticle pattern is scanned and exposed on each scan field SF on the wafer WF.
  • the static exposure area SEA may be understood as an area that can be collectively exposed by a scan beam.
  • the direction toward the negative side in the upward Y-axis direction in the vertical direction is the scanning direction
  • the direction toward the positive side in the Y-axis direction is the wafer moving direction.
  • the direction parallel to the paper surface of FIG. 5 and orthogonal to the Y-axis direction (X-axis direction) is called the scan width direction.
  • the size of the scan field SF on the wafer WF is, for example, 33 mm in the Y-axis direction and 26 mm in the X-axis direction.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the static exposure area SEA.
  • Bx corresponds to the size of the scan field SF in the X-axis direction
  • By is the Y-axis direction of the scan field SF. It is sufficiently smaller than the size of.
  • the width By of the static exposure area SEA in the Y-axis direction is called an N slit.
  • the number of pulses N SL exposed to the resist on the wafer WF is given by the following equation.
  • the scan beam illuminated on the reticle 46 is a scan beam having a size corresponding to the magnification of the projection optical system 50 of the exposure apparatus 14 on the wafer WF. For example, when the magnification of the projection optical system 50 is 1/4 times, the scan beam illuminated on the reticle 46 becomes a scan beam having a size of 1/4 times on the wafer WF. Further, the scan field area on the reticle 46 is 1/4 times the scan field SF on the wafer WF.
  • the Y-axis direction beam width (By width) of the scan beam illuminated on the reticle 46 is a beam width that realizes the Y-axis direction width By of the static exposure area SEA on the wafer WF.
  • the OPE curve (reference OPE curve) of a specific exposure device that serves as a reference is acquired, and the OPE curve of another exposure device is brought closer to the reference OPE curve.
  • This is a process for adjusting the exposure conditions of other exposure devices.
  • the OPE correction is performed for the purpose of correcting the machine difference (individual difference) of the exposure apparatus.
  • a specific exposure device that serves as a reference is called a "reference exposure device”.
  • the reference exposure apparatus is, for example, an exposure apparatus used in device development.
  • the other exposure apparatus is, for example, an exposure apparatus used in mass production, and is a target exposure apparatus for which matching adjustment is performed so that the OPE curve is close to the reference OPE curve.
  • the "other exposure apparatus” may be referred to as a "matching exposure apparatus".
  • FIG. 7 is a plan view schematically showing the scan field SF of the wafer WF and the pattern region in the scan field SF.
  • There are a plurality of scan field SFs in the wafer WF and when OPE correction is performed, CDs of all target patterns in the scan field SF are generally measured.
  • the CDs of all the target patterns existing in the pattern region PA of each scan field SF are measured, and the relationship between the patterns and the CDs (OPE characteristics) is shown.
  • OPE characteristics OPE characteristics
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the procedure of OPE correction. Some or all of the steps shown in FIG. 8 are realized, for example, by executing a program by a processor of an information processing device (not shown) that manages the parameters of the exposure device 14.
  • step S1 the information processing apparatus measures the CDs of all target patterns in the scan field SF exposed under the reference exposure conditions using the reference exposure apparatus. Further, the information processing apparatus measures and averages the CDs in a plurality of scan field SFs as needed. A wafer inspection device (not shown) may be used for measuring the CD. By carrying out the process of step S1, a reference OPE curve is obtained.
  • step S2 the information processing device sets the matching exposure device 14 to the same exposure conditions as the reference exposure conditions.
  • step S3 the matching exposure apparatus 14 exposes the wafer WF under the set exposure conditions.
  • step S4 the information processing apparatus measures the CDs of all the target patterns in the scan area obtained by the exposure in step S3. Further, the information processing apparatus measures and averages the CDs in a plurality of scan field SFs as needed. By performing the process of step S4, the OPE curve of the matching exposure apparatus 14 is obtained.
  • step S5 the information processing apparatus determines whether or not the difference between the OPE curves of the two exposure apparatus is within the allowable range.
  • the "two exposure devices" referred to here are an exposure device 14 that matches the reference exposure device. That is, the information processing apparatus determines whether or not the difference between the reference OPE curve obtained from step S1 and the OPE curve obtained from step S4 is within the permissible range. If the determination result in step S5 is No, the information processing apparatus proceeds to step S6.
  • the information processing apparatus finds the exposure condition that minimizes the difference in the OPE curve based on the simulation or the result of the exposure that is actually performed by changing the exposure condition.
  • the "exposure condition” here includes the optical system setting of the exposure apparatus 14, the spectral line width of the exposure light, the exposure amount, the focus, and the like.
  • the optical system setting of the exposure device 14 varies greatly depending on, for example, the NA of the lens of the projection optical system 50, the NA of the lens of the illumination optical system 44, the illumination ⁇ , the ring zone ratio, and the like.
  • step S7 the information processing apparatus sets the exposure conditions obtained in step S6 to the matching exposure apparatus 14. After step S7, the process returns to step S3. If the determination result in step S5 is Yes determination, the information processing apparatus ends the flowchart of FIG.
  • step S1 in FIG. 8 may be performed by a processor that functions as an exposure control unit of the reference exposure apparatus.
  • steps S2 to S7 in FIG. 8 may be performed by a processor that functions as an exposure control unit of the matching exposure apparatus 14.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of a reference OPE curve obtained by measuring the exposure result of the reference exposure apparatus and an OPE curve obtained by measuring the exposure result of the matching exposure apparatus 14.
  • the horizontal axis of FIG. 9 represents the type of pattern, and the vertical axis represents the CD.
  • the graph OPE_ref in FIG. 9 is a reference OPE curve by the reference exposure apparatus, and the graph OPE_mtc is an OPE curve by the matching exposure apparatus 14.
  • FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing an example of a pattern in each scan field SF of the wafer WF.
  • Various patterns of exposure are performed in the scan field SF, and the scan field SF can be subdivided into a plurality of partial areas according to the type of pattern.
  • FIG. 10 shows an example in which a first partial area (Area1), a second partial area (Area2), and a third partial area (Area3) are provided in the scan field SF.
  • Each partial area has a different pattern form, and each partial area has different OPE characteristics.
  • the number of areas, the area shape, the arrangement form, and the like of the partial areas in the scan field SF are not limited to the examples shown in FIG.
  • FIG. 11 shows an example of each OPE curve of the first partial area Area1 and the second partial area Area2 in the scan field SF having the scan number Scan # A. Since the OPE differs depending on the pattern to be exposed, it is desirable to perform the optimum OPE characteristics in each partial area in the scan field SF.
  • the general OPE correction adjusts the settings of the illumination optical system 44 and the projection optical system 50 of the exposure apparatus 14, so that the exposure is performed in a certain exposure process layer.
  • the illumination optical system 44 and the projection optical system 50 of the device 14 cannot be adjusted at high speed. As a result, it was difficult to adjust the OPE characteristics during the scan exposure.
  • Embodiment 1 3.1 Outline of Lithography System 3.1.1 Configuration Figure 12 shows a configuration example of the lithography system 100 according to the first embodiment. The configuration shown in FIG. 12 will be described as being different from that of FIG.
  • a lithography control unit 110 is added to the configuration shown in FIG. 2, and between the lithography control unit 110 and the exposure control unit 40, and between the lithography control unit 110 and the laser control unit 20.
  • Each has a configuration in which a data transmission / reception line is added.
  • the lithography system 100 includes a laser device 12, an exposure device 14, and a lithography control unit 110.
  • the lithography system 100 is an example of the "exposure system" in the present disclosure.
  • the target spectral line width ⁇ t is added as a control parameter of the target laser beam.
  • Data of the target spectral line width ⁇ t is transmitted from the exposure control unit 40 to the laser control unit 20.
  • the lithography control unit 110 is configured by using a processor (not shown).
  • the lithography control unit 110 includes a storage device such as a memory.
  • the processor may include a storage device.
  • the reticle pattern of the reticle 46 used in the lithography system 100 includes, for example, a plurality of partial areas corresponding to each of the plurality of partial areas (Area 1 to 3) described with reference to FIG.
  • the partial area may be divided into, for example, a strip-shaped region that is continuous in a direction orthogonal to the scanning direction.
  • the shape of the partial area and the number of areas are not limited to the example shown in FIG.
  • the partial area of the scan field SF is described as "Area (k)".
  • k is an index representing the area number of the partial area. If the scan field SF has n subareas, k can be an integer from 1 to n. Since the partial area in the reticle 46 and the partial area in the scan field SF have a one-to-one correspondence, the partial area Area (k) can be understood by replacing it with the partial area in the reticle 46. A large number of patterns are arranged in each partial area Area (k).
  • the lithography control unit 110 includes a calculation program for obtaining the optimum laser beam control parameters for each partial area Area (k).
  • This calculation program calculates the line width (that is, OPE) of a plurality of patterns based on pure Fourier imaging optical theory while changing the setting of the exposure apparatus 14 and the control parameter of the laser beam, and linear or non-linear optimization, etc.
  • the parameters related to the setting of the exposure apparatus 14 here include, for example, the NA of the lens of the projection optical system 50, the illumination ⁇ of the illumination optical system 44, the annular band ratio, and the like.
  • the lithography control unit 110 calculates the optimum control parameter value of the laser beam for bringing the OPE corresponding to each partial area Area (k) closer to the reference OPE by the calculation program, and the calculation result is obtained.
  • the control parameter values of the laser beam stored in the file A include the center wavelength, the spectral line width, and the pulse energy values.
  • the description of "optimal control parameter value” means a control parameter value of laser light that is an OPE curve in which the difference between the OPE curve corresponding to the partial area Area (k) and the reference OPE curve falls within an allowable range. An OPE curve whose difference from the reference OPE curve falls within an allowable range may be described as an "optimal OPE curve".
  • the lithography control unit 110 may receive and store data related to the laser device 12 including the control parameters of the laser light from the laser control unit 20.
  • the lithography control unit 110 receives data on the wavelength ⁇ , the spectral line width ⁇ , and the pulse energy E from the laser control unit 20, and stores these data.
  • the exposure control unit 40 reads the control parameter value of the laser beam corresponding to each partial area Area (k) of the scan field SF of the wafer WF from the file A of the lithography control unit 110.
  • the exposure control unit 40 transmits the control parameter value of the laser light for each pulse when exposing each partial area Area (k) to the laser device 12.
  • the subsequent exposure operation may be the same as that of the exposure system 10 of FIG. 2, and in addition, the spectral line width ⁇ of each pulse is, for example, the synchronization timing of the oscillator 22 and the amplifier 24 of the laser device 12 described later.
  • the delay time ⁇ t is made variable by controlling each pulse.
  • FIG. 13 shows a configuration example of the laser device 12.
  • the laser device 12 shown in FIG. 13 is a narrow band ArF laser device, and includes a laser control unit 20, an oscillator 22, an amplifier 24, a monitor module 26, and a shutter 28.
  • the oscillator 22 includes a chamber 60, an output coupling mirror 62, a pulsed power module (PPM) 64, a charger 66, and a narrow band module (LNM) 68.
  • PPM pulsed power module
  • LNM narrow band module
  • the chamber 60 includes windows 71, 72, a pair of electrodes 73, 74, and an electrically insulating member 75.
  • the PPM 64 includes a switch 65 and a charging capacitor (not shown) and is connected to the electrode 74 via a feedthrough of the electrical insulating member 75.
  • the electrode 73 is connected to the grounded chamber 60.
  • the charger 66 charges the charging capacitor of the PPM 64 in accordance with the command from the laser control unit 20.
  • the narrow band module 68 and the output coupling mirror 62 form an optical resonator.
  • the chamber 60 is arranged so that the discharge regions of the pair of electrodes 73 and 74 are arranged on the optical path of the resonator.
  • the output coupling mirror 62 is coated with a multilayer film that reflects a part of the laser beam generated in the chamber 60 and transmits the other part.
  • the narrow band module 68 includes two prisms 81 and 82, a grating 83, and a rotation stage 84 for rotating the prism 82.
  • the narrow band module 68 controls the oscillation wavelength of the pulsed laser light by changing the angle of incidence on the grating 83 by rotating the prism 82 using the rotation stage 84.
  • the rotation stage 84 may be a rotation stage including a piezo element capable of high-speed response so as to respond for each pulse.
  • the amplifier 24 includes an optical resonator 90, a chamber 160, a PPM 164, and a charger 166.
  • the configuration of chamber 160, PPM 164 and charger 166 is similar to the configuration of the corresponding elements of oscillator 22.
  • the chamber 160 includes windows 171 and 172, a pair of electrodes 173 and 174, and an electrically insulating member 175.
  • the PPM 164 includes a switch 165 and a charging capacitor (not shown).
  • the optical resonator 90 is a fabricro-type optical resonator, and is composed of a rear mirror 91 and an output coupling mirror 92.
  • the rear mirror 91 partially reflects a part of the laser beam and transmits the other part.
  • the output coupling mirror 92 partially reflects a part of the laser beam and transmits the other part.
  • the reflectance of the rear mirror 91 is, for example, 80% to 90%.
  • the reflectance of the output coupling mirror 92 is, for example, 10% to 30%.
  • the monitor module 26 includes beam splitters 181 and 182, a spectrum detector 183, and an optical sensor 184 that detects the pulse energy of the laser beam.
  • the spectrum detector 183 may be, for example, an etalon spectroscope or the like.
  • the optical sensor 184 may be, for example, a photodiode or the like.
  • the laser control unit 20 receives the data of the target wavelength ⁇ t, the spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et from the exposure control unit 40, the output wavelength becomes the target wavelength ⁇ t.
  • At least the charger 166 of the amplifier 24 is controlled so that the rotation stage 84 of the LNM 68 and the target spectral line width ⁇ t are obtained by the method described later and the target pulse energy Et.
  • the laser control unit 20 When the laser control unit 20 receives the light emission trigger signal Tr from the exposure control unit 40, the laser control unit 20 discharges the pulsed laser light output from the oscillator 22 when it enters the discharge space of the chamber 160 of the amplifier 24. And the switch 65 of PPM64 are given trigger signals, respectively. As a result, the pulsed laser light output from the oscillator 22 is amplified and oscillated by the amplifier 24. The amplified pulse laser light is sampled by the beam splitter 181 of the monitor module 26, and the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral line width ⁇ are measured.
  • the laser control unit 20 acquires data on the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral line width ⁇ measured by using the monitor module 26, and obtains the difference between the pulse energy E and the target pulse energy Et, the wavelength ⁇ and the target wavelength.
  • the charging voltage of the charger 166, the oscillation wavelength of the oscillator 22, and the oscillator 22 and the amplifier 24 so that the difference from ⁇ t and the difference between the spectral line width ⁇ and the target spectrum line width ⁇ t approach 0, respectively. Controls the discharge timing.
  • the laser control unit 20 can control the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral line width ⁇ in pulse units.
  • the spectral line width ⁇ of the pulsed laser light output from the laser device 12 can be controlled by controlling the delay time ⁇ t of the discharge timing of the chamber 60 of the oscillator 22 and the chamber 160 of the amplifier 24.
  • the pulsed laser beam transmitted through the beam splitter 181 of the monitor module 26 is incident on the exposure apparatus 14 via the shutter 28.
  • FIG. 13 an example of a fabric pero resonator is shown as the optical resonator 90, but an amplifier provided with a ring resonator may be used.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of processing performed by the lithography control unit 110 of the first embodiment.
  • the step shown in FIG. 14 is realized by executing a program by a processor that functions as a lithography control unit 110.
  • step S10 the lithography control unit 110 receives input of data of each parameter including the parameter of the illumination optical system 44, the parameter of the projection optical system 50, and the parameter of the resist.
  • the parameters of the illumination optical system 44 include, for example, the ⁇ value and the illumination shape.
  • the parameters of the projection optical system 50 include, for example, lens data, lens NA, and the like.
  • Resist parameters include, for example, sensitivity and the like.
  • step S11 the lithography control unit 110 initializes the index k representing the area number of the partial area to 1.
  • k can be an integer from 1 to 3.
  • step S12 the lithography control unit 110 receives input of pattern information about the reticle pattern of the partial area Area (k).
  • the lithography control unit 110 sets the initial values of the laser beam control parameters.
  • the control parameters of the laser beam here may be, for example, a wavelength ⁇ , a spectral line width ⁇ , and an exposure amount (dose) D.
  • the pulse energy E may be used instead of or in addition to the exposure amount D.
  • T T ⁇ E ⁇ N SL / (Bx ⁇ By) T in the formula is the transmittance from the laser device 12 to the wafer WF.
  • step S14 the lithography control unit 110 calculates the OPE curve based on the input data. That is, the lithography control unit 110 calculates the OPE curve of the partial area Area (k) from the given conditions according to the calculation program.
  • step S15 the lithography control unit 110 determines whether the absolute value of the difference between the OPE curve calculated in step S14 and the reference OPE curve is within the permissible range.
  • the data of the reference OPE curve is acquired in advance by using the reference exposure apparatus and is held in the lithography control unit 110.
  • the index for evaluating the permissible range may be, for example, the sum of the absolute values of the differences between the CD values of each pattern in the OPE curve and the reference OPE curve, and the permissible range may be a predetermined predetermined range.
  • step S15 the determination result in step S15 is No, the lithography control unit 110 proceeds to step S16.
  • step S16 the lithography control unit 110 sets a new laser beam control parameter and returns to step S14.
  • Steps S14 to S16 are performed a plurality of times while changing the values of the laser beam control parameters until an OPE curve having an allowable difference from the reference OPE curve is obtained.
  • the loop of steps S14 to S16 corresponds to a process of searching for a combination of control parameter values of laser light that can obtain an optimum OPE curve close to the reference OPE curve.
  • step S17 the lithography control unit 110 uses the data of the control parameter of the laser beam for obtaining the OPE curve in which the difference from the reference OPE curve is within the allowable range as the OPE (k) indicating the OPE characteristic of the partial area Area (k).
  • the laser beam control parameter data written in the file A is, for example, a combination of each parameter value of the wavelength ⁇ (k), the spectral line width ⁇ (k), the exposure amount D (k), and the pulse energy E (k). It may be there (see FIG. 15).
  • Each of the wavelength ⁇ (k), the spectral line width ⁇ (k), the exposure amount D (k), and the pulse energy E (k) is an example of the “laser control parameter” in the present disclosure.
  • the exposure amount D (k) may be obtained from the product of the pulse energy density on the wafer (not shown) in the exposure apparatus 14 and the number of pulses N SL. This data may be the data received by the lithography control unit 110 from the exposure control unit 40.
  • step S18 If the determination result in step S18 is No, the lithography control unit 110 increments the value of the index k (step S19) and returns to step S12.
  • step S18 If the determination result in step S18 is Yes determination, the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG.
  • the method of calculating the laser control parameter according to the flowchart of FIG. 14 is an example of the “method for creating the laser control parameter” in the present disclosure.
  • FIG. 15 is a chart showing an example of data written in the file A.
  • the exposure amount D, the wavelength ⁇ , the spectral line width ⁇ , and the pulse energy E, which have the optimum OPE characteristics are stored in each of the partial areas Area (1) to Area (n).
  • the data of each parameter of is saved.
  • the setting of the exposure apparatus 14 and / or the control parameter of the laser beam are set based on the pure Fourier imaging optical theory.
  • the setting parameters of the exposure apparatus 14 include, for example, the NA of the lens, the illumination ⁇ of the illumination optical system 44, the annular band ratio, and the like.
  • the reticle area corresponding to the partial area Area (1) is an example of the "first area” in the present disclosure
  • the reticle area corresponding to the partial area Area (2) is an example of the "second area” in the present disclosure.
  • Each of the partial area Area (1) and the partial area Area (2) is an example of "each area” in the present disclosure.
  • One sub-area of the plurality of sub-areas may correspond to the "first region” of the present disclosure, and the other one sub-area may correspond to the "second region” of the present disclosure.
  • the OPE curve is an example of the "proximity effect characteristic” in the present disclosure
  • the reference OPE curve is an example of the "reference proximity effect characteristic” in the present disclosure.
  • File A is an example of the "first file” and "file” in the present disclosure.
  • the optimum OPE curve obtained for the partial area Area (1) is an example of the "first proximity effect characteristic” in the present disclosure.
  • the optimum OPE curve obtained for the partial area Area (2) is an example of the "second proximity
  • Controlling the laser beam control parameters so that the optimum OPE curve is obtained for each partial area area (k) is equivalent to correcting the OPE of the partial area in the scan field SF with the laser beam control parameters. It is understood as a form of OPE correction.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of processing performed by the exposure control unit 40 of the first embodiment.
  • the step shown in FIG. 16 is realized by executing a program by a processor that functions as an exposure control unit 40.
  • step S20 the exposure control unit 40 reads the data of the file A stored in the lithography control unit 110.
  • step S21 the exposure control unit 40 obtains the control parameters of the laser beam for OPE correction of each partial area based on the information of the reticle pattern and the data of the file A.
  • step S22 the exposure control unit 40 calculates the target values ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the control parameters of the laser beam of each pulse in each scan field SF based on the position of each partial area.
  • step S23 the exposure control unit 40 moves the reticle 46 and the wafer WF while transmitting the target values ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the laser light control parameters of each pulse and the light emission trigger signal Tr to the laser control unit 20.
  • Each scan field SF is exposed.
  • step S24 the exposure control unit 40 determines whether or not all the scan field SFs in the wafer WF have been exposed. If the determination result in step S24 is No, the exposure control unit 40 returns to step S23. If the determination result in step S24 is Yes determination, the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an example of processing performed by the laser control unit 20 of the first embodiment. The step shown in FIG. 17 is realized by executing a program by a processor functioning as a laser control unit 20.
  • step S31 the laser control unit 20 reads the data of the control parameters ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the target laser light transmitted from the exposure control unit 40.
  • step S32 the laser control unit 20 sets the rotation stage 84 of the narrowing module 68 of the oscillator 22 so that the wavelength ⁇ of the pulsed laser light output from the laser device 12 approaches the target wavelength ⁇ t.
  • step S33 the laser control unit 20 sets the synchronization timing of the oscillator 22 and the amplifier 24 so that the spectral line width ⁇ of the pulsed laser light output from the laser device 12 approaches the target spectral line width ⁇ t.
  • step S34 the laser control unit 20 sets the charging voltage of the amplifier 24 so that the pulse energy E approaches the target pulse energy Et.
  • step S35 the laser control unit 20 waits for the input of the light emission trigger signal Tr and determines whether or not the light emission trigger signal Tr has been input. If the light emission trigger signal Tr is not input, the laser control unit 20 repeats step S35, and when the light emission trigger signal Tr is input, the laser control unit 20 proceeds to step S36.
  • step S36 the laser control unit 20 measures the data of the control parameter of the laser light using the monitor module 26.
  • the laser control unit 20 acquires data of the wavelength ⁇ , the spectral line width ⁇ , and the pulse energy E by the measurement in step S36.
  • step S37 the laser control unit 20 transmits the laser light control parameter data measured in step S36 to the exposure control unit 40 and the lithography control unit 110.
  • step S38 the laser control unit 20 determines whether or not to stop the laser control. If the determination result in step S38 is No, the laser control unit 20 returns to step S31. When the determination result in step S38 is Yes determination, the laser control unit 20 ends the flowchart of FIG.
  • the target wavelength ⁇ t, the target spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et set for the pulsed laser light irradiating the partial area Area (1) are the “first target wavelength” and the “first target spectral line width” in the present disclosure.
  • first target pulse energy an example of "first target pulse energy”.
  • the pulsed laser light applied to the partial area Area (1) is an example of the "first pulsed laser light” in the present disclosure.
  • target wavelength ⁇ t, the target spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et set for the pulsed laser light irradiating the partial area Area (2) are the “second target wavelength” and the “second target spectrum” in the present disclosure. This is an example of "line width” and "second target pulse energy”.
  • the pulsed laser light applied to the partial area Area (2) is an example of the "second pulsed laser light" in the present disclosure.
  • Transmission of data of the target wavelength ⁇ t, the target spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et from the exposure control unit 40 to the laser control unit 20 indicates the value of the control parameter of the pulsed laser light to the laser apparatus in the present disclosure. This is an example of that.
  • the lithography system 100 performs the general OPE correction described in FIG. 8 to adjust the optical system of the exposure apparatus 14, and then further performs a partial scan exposure.
  • the control parameters of the laser beam are adjusted for each position of the area Area (k).
  • the control parameter of the laser beam corresponding to the optimum OPE for the pattern of each partial area Area (k) in the scan field SF is obtained and exposed for each pulse.
  • the position-dependent OPE characteristics of the scan can be adjusted at high speed.
  • the calculation flow as shown in FIG. 14 is calculated in advance by a computer equipped with a calculation program, and the file A as shown in FIG. 15 is stored in the storage unit of the lithography control unit 110 or the exposure control unit 40. May be good.
  • the lithography control unit 110 may be a server that manages various parameters used for scan exposure.
  • the server may be connected to multiple exposure systems via a network.
  • the server is configured to perform the calculation flow as shown in FIG. 14 and write the calculated control parameter values to the file A in association with the corresponding subarea Area (k).
  • the calculation is terminated when the ⁇ CD value reaches the allowable range.
  • the calculation is not limited to this example, and the calculation is further performed and the ⁇ CD is calculated.
  • the control parameter of the laser beam having the minimum value may be obtained.
  • the ⁇ CD value shown in FIG. 14 shows the case of the sum of the absolute values of the differences between the CDs of each pattern, but the ⁇ CD value is shown by the following equation without being limited to this example. It may be a calculated value such as.
  • FIG. 18 shows a configuration example of the lithography system 102 according to the second embodiment.
  • the lithography system 102 according to the second embodiment has a configuration in which a wafer inspection device 310 is added to the configuration shown in FIG. Other configurations may be the same as in the first embodiment.
  • the wafer inspection device 310 can measure the height of the CD, the wafer WF, and the overlay by irradiating the wafer WF with a laser beam and measuring the reflected light or the diffracted light.
  • the wafer inspection device 310 may be a high resolution scanning electron microscope (SEM).
  • the wafer inspection device 310 includes a wafer inspection control unit 320, a wafer holder 352, and a wafer stage 354.
  • the wafer inspection device 310 is an example of the "inspection device" in the present disclosure.
  • the lithography control unit 110 is connected to the wafer inspection control unit 320 with a line for transmitting and receiving data and the like.
  • the exposed wafer WF exposed using the exposure apparatus 14 is held in the wafer holder 352 of the wafer inspection apparatus 310, and various measurements are performed by the wafer inspection apparatus 310.
  • the lithography control unit 110 associates the pattern and the CD value of each position on the wafer WF measured by the wafer inspection device 310 with the control parameters of the laser beam exposed at each position.
  • the lithography control unit 110 calculates the data of the laser beam control parameters for the optimum OPE correction for each partial area based on the result (pattern and CD) of the actual exposure to the wafer WF, and saves it as a file A. .. Other operations are the same as in the first embodiment.
  • the exposed wafer WF to be inspected by the wafer inspection apparatus 310 is an example of the “exposed semiconductor substrate” in the present disclosure.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of processing in the lithography control unit 110 of the second embodiment.
  • step S40 the lithography control unit 110 transmits the measurement signal of the wafer WF to the wafer inspection device 310.
  • the wafer inspection device 310 performs measurement based on the measurement signal from the lithography control unit 110.
  • step S41 the lithography control unit 110 determines whether or not the inspection of the wafer WF has been completed. For example, when the wafer inspection device 310 completes the inspection of the wafer WF, the wafer inspection apparatus 310 transmits an inspection completion signal indicating that the inspection is completed to the lithography control unit 110. The lithography control unit 110 determines whether or not the inspection is completed based on whether or not the inspection completion signal is received.
  • step S41 If the determination result in step S41 is a No determination, wait in this step. If the determination result in step S41 is Yes determination, the lithography control unit 110 proceeds to step S42.
  • step S42 the lithography control unit 110 receives the pattern and the CD value at each position of the exposed wafer WF from the wafer inspection device 310.
  • the reticle pattern data may be stored in advance.
  • step S44 the lithography control unit 110 sets the value of ⁇ CDmax as the initial value of ⁇ CDmin.
  • ⁇ CDmin is the minimum value of the difference between the CD curve and the target CD curve.
  • ⁇ CDmax is the maximum value of the difference between the CD curve and the target CD curve.
  • the index i is a set number for identifying the control parameter set of the laser beam.
  • the value of the index i represents a set of data sets (combinations of data) of laser beam control parameters.
  • step S46 the lithography control unit 110 obtains the control parameter set (i) of the laser beam in the partial area Area (k).
  • the lithography control unit 110 creates and files the control parameter data for each pulse of the laser beam in each scan based on the wafer WF number, the scan number of the wafer WF, and the like from the exposure device 14 and the laser device 12.
  • the control parameter set (i) of the laser beam in the partial area Area (k) can be obtained.
  • step S47 the lithography control unit 110 obtains an OPE curve (k, i) for each partial area Area (k, i) under the exposure conditions of the laser light control parameter set (i).
  • step S48 the lithography control unit 110 calculates the difference ⁇ CD between the reference OPE curve (k) of the partial area Area (k) and the measured OPE curve (k, i).
  • ⁇ CD may be, for example, the sum of the absolute values of the differences in the CD values in each pattern.
  • step S49 the lithography control unit 110 determines whether or not ⁇ CDmin> ⁇ CD is satisfied. If the determination result in step S49 is Yes determination, the lithography control unit 110 proceeds to step S50 and performs a process of replacing the value of ⁇ CDmin with ⁇ CD.
  • step S51 the lithography control unit 110 saves the data set of the partial area Area (k) and the laser beam control parameter set (i) in the file A as the correction data of the OPE (k).
  • step S51 the lithography control unit 110 proceeds to step S52. If the determination result in step S49 is No, the lithography control unit 110 skips steps S50 to S51 and proceeds to step S52.
  • step S52 the lithography control unit 110 determines whether or not the value of the index i matches the predetermined upper limit value imax. If the determination result in step S52 is No, the lithography control unit 110 increments the value of the index i (step S53) and returns to step S46. If the determination result in step S52 is Yes determination, the lithography control unit 110 proceeds to step S54.
  • step S54 the lithography control unit 110 determines whether or not the value of the index k matches a predetermined value n. If the determination result in step S54 is No, the lithography control unit 110 increments the value of the index k (step S55) and returns to step S44. If the determination result in step S54 is Yes determination, the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG.
  • FIG. 20 shows an example of an OPE curve for each laser beam control parameter set (i) in the partial area Area (k).
  • Area (k) represents a reference OPE curve
  • Area (k, i) represents an OPE curve in which ⁇ CD is the minimum value.
  • the optimum OPE for the pattern of each partial area is supported in the scan field SF based on the result of the actual exposure to the wafer WF.
  • the laser control parameters can be obtained and the exposure can be performed for each pulse.
  • the CD error due to the individual difference (machine difference) of the exposure apparatus 14 can be corrected to the optimum OPE by adjusting the control parameter of the laser beam. That is, with the same reticle pattern, a desired resist pattern can be formed even if there are individual differences in the exposure apparatus 14.
  • the exposure is performed with the optimum laser beam control parameter for each partial area, which is optimal for the exposure process at that time. can. As a result, the stability of the CD value of the resist pattern is improved.
  • the data of the file A may be created by first performing a test exposure.
  • the procedure for creating the data of the file A by performing the test exposure is as follows, for example.
  • the scan exposure is performed by setting the target laser beam control parameter set ( ⁇ t, ⁇ t, Et) to a constant target value. Then, the value of the target laser beam control parameter set ( ⁇ t, ⁇ t, Et) at the time of the next scan exposure is changed, and the scan exposure is performed with a constant target value. This is repeated for scan exposure.
  • the first file A may be created based on the inspection result of the wafer WF exposed in the procedure a and the control parameter set (i) of the laser beam exposed at that time.
  • FIG. 21 shows a configuration example of the lithography system 103 according to the third embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 21 will be described as being different from that of FIG.
  • the control parameter of the target laser beam is changed to the mobile integrated value. That is, instead of the target wavelength ⁇ t, the target spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et as control parameters of the target laser light transmitted from the exposure control unit 40 to the laser control unit 20, the movement integrated value ⁇ mvt of the target wavelength, the target.
  • the moving integrated value ⁇ mvt of the spectral line width and the moving integrated value Dmvt of the target pulse energy are used.
  • the exposure control unit 40 transmits to the laser control unit 20 information on the number of pulses N SL corresponding to the number of samples of the movement integration, in addition to the movement integration values of the control parameters of the target laser light.
  • Other configurations are the same as in FIG.
  • the moving integrated value of the control parameter of the laser beam is defined as follows.
  • the wavelength calculated from the spectrum waveform mobileally integrated with the number of samples N SL is ⁇ mv
  • the spectral line width is ⁇ mv.
  • the integrated value of the pulse energy that has been moved and integrated with the number of samples N SL is defined as Dmv.
  • target values of these parameters are expressed as ⁇ mvt, ⁇ mvt, and Dmvt.
  • the lithography control unit 110 in FIG. 21 has a pattern and a CD value of each position on the wafer WF measured by the wafer inspection device 310, and control parameters (moving integrated value) of the laser beam exposed at each position. ) Corresponds.
  • the lithography control unit 110 calculates the data of the laser beam control parameter (movement integration value) for the optimum OPE correction for each partial area based on the result (pattern and CD) of the actual exposure to the wafer WF.
  • the calculation result data is saved as a file A2.
  • the control parameter of the laser beam is a moving integrated value.
  • the laser control unit 20 receives the control parameter (movement integrated value) of the target laser beam, calculates the target spectral waveform F ( ⁇ ) t of the next pulse, and the target pulse energy Et, and these targets.
  • the laser device 12 is controlled so as to have a value.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an example of processing performed by the laser control unit 20 of the third embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 22 will be described as different from that in FIG.
  • the flowchart shown in FIG. 22 includes steps S30 and S31a instead of step S31 in FIG.
  • the flowchart shown in FIG. 22 includes steps S37a and S37b instead of step S37 in FIG.
  • step S30 the laser control unit 20 reads the data of the movement integration value of the control parameter of the target laser light transmitted from the exposure control unit 40.
  • the data laser control unit 20 acquires includes ⁇ mvt, ⁇ mvt, Dmvt, and N SL data.
  • step S31a the laser control unit 20 calculates the parameter values ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the target laser beam of the next pulse.
  • An example of the processing content applied to step S31a will be described later with reference to FIGS. 23 and 24.
  • Steps S32 to S36 after step S31a are the same as in FIG.
  • step S37a the laser control unit 20 writes the moving integrated values ( ⁇ mv, ⁇ mv, Dmv) and the spectral waveform data of the control parameters of the laser light into the file B.
  • the moving integrated values ⁇ mv, ⁇ mv, Dmv
  • spectral waveform data of the control parameters of the laser light
  • step S37b the laser control unit 20 transmits the measured movement integration value of the control parameter of the laser light to the exposure control unit 40 and the lithography control unit 110.
  • step S38 the process proceeds to step S38. Subsequent steps are the same as in FIG.
  • FIG. 23 is a flowchart showing an example of the processing content applied to step S31a of FIG. 22.
  • FIG. 24 shows an example of the spectral waveform obtained in the calculation step shown in FIG.
  • the laser control unit 20 converts the target values ⁇ mvt and ⁇ mvt into the target standardized spectral waveform Iamv ( ⁇ ) t. From the moving integrated value ⁇ mvt of the target wavelength and the moving integrated value ⁇ mvt of the target spectral line width, the normalized spectral waveform Iaumv ( ⁇ ) t of the approximate target is obtained.
  • the spectral line width may be a spectral width including 95% of energy.
  • the waveform diagram shown at the top of FIG. 24 shows the target standardized spectral waveform Iamv ( ⁇ ) t calculated in step S61.
  • the spectral waveform of a normal excimer laser can be approximated to a Lorentz distribution, a Gaussian distribution, or an intermediate spectral waveform.
  • the laser control unit 20 calculates the target moving integrated spectrum waveform Smv ( ⁇ ) t.
  • the target moving integrated spectrum waveform Smv ( ⁇ ) t is expressed by the following equation.
  • Smv ( ⁇ ) t Iaumv ( ⁇ ) t ⁇ N SL
  • the waveform diagram shown in the second row from the top of FIG. 24 shows an example of the target moving integrated spectrum waveform Smv ( ⁇ ) t calculated in step S61.
  • step S63 the laser control unit 20 integrates the spectral waveform data of the N SL -1 past pulse and the immediately preceding pulse from the data of the file B to obtain the spectral waveform Spp ( ⁇ ).
  • the waveform diagram shown in the third row from the top of FIG. 24 shows an example of the spectral waveform Spp ( ⁇ ) calculated in step S63.
  • the waveform shown by the broken line in the graph of the spectral waveform Spp ( ⁇ ) in FIG. 24 represents the spectral waveform of the pulse before the measurement.
  • step S64 the target spectral waveform F ( ⁇ ) t of the next pulse is calculated from the difference between the target moving integrated spectral waveform Smv ( ⁇ ) t and Spp ( ⁇ ).
  • the target spectrum waveform F ( ⁇ ) t is expressed by the following equation.
  • step S66 the laser control unit 20 calculates the target wavelength ⁇ t and the target spectral line width ⁇ t from the target spectrum waveform F ( ⁇ ) t of the next pulse.
  • the laser control unit 20 performs the processes of steps S72 to S73 in parallel with or in parallel with the processes of steps S61 to S66.
  • step S72 the laser control unit 20 integrates the energy of the immediately preceding pulse from the N SL -1 past pulse from the data of the file B to obtain the Esump.
  • step S73 the laser control unit 20 obtains the target pulse energy Et from the difference between Dmvt and Esump.
  • FIG. 25 is a chart showing an example of data written to file B.
  • the pulse energy E, the integrated value Dmv of the mobile integrated pulse energy, the wavelength ⁇ , the wavelength ⁇ mv of the mobile integrated spectrum waveform, and the spectral line width are associated with the time data TIME for each pulse.
  • a record containing each data of ⁇ , the spectral line width ⁇ mv of the mobile integrated spectral waveform, and the spectral waveform F ( ⁇ ) is recorded.
  • the wavelength ⁇ mv (z-N SL +1) of the mobile integrated spectrum waveform and the spectral line width ⁇ mv (z-N SL +1) of the mobile integrated spectrum waveform are from the pulse (z-N SL +1) to the pulse z. It is a value calculated from the spectrum waveform Smv ( ⁇ ) obtained by integrating the light intensity at each wavelength from the data of the spectrum waveform F ( ⁇ ).
  • File B is an example of a "second file” in the present disclosure.
  • the respective values of the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral line width ⁇ shown in FIG. 25 are examples of the “measured values of the control parameters of the pulse laser light” in the present disclosure.
  • control parameter value of the laser beam exposed in the scan field SF is strictly a moving integrated value.
  • the laser light output from the laser device is controlled by calculating the target value of the laser control parameter of the next pulse so that the control parameter of the laser light becomes the target movement integration value.
  • the calculation of the wavelength ⁇ mv (z-N SL +1) of the mobile integrated spectrum waveform and the spectral line width ⁇ mv (z-N SL +1) of the mobile integrated spectrum waveform is the actually measured spectral waveform.
  • the calculation is based on, but is not limited to this example.
  • an approximate expression may be obtained from the measured wavelength ⁇ and the spectral line width ⁇ and saved as the data of the file A.
  • the laser apparatus 12 receives the respective movement integration values ( ⁇ mvt, ⁇ mvt, Dmvt) and the number of pulses N SL for movement integration as control parameters of the laser light, and the laser control unit 20 receives the next
  • the laser device 12 is controlled by calculating the control parameters ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the target laser beam of the pulse, but the present invention is not limited to this example.
  • a calculation is performed by the lithography control unit 110 to directly transmit the control parameters ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the target laser beam for each pulse to the laser control unit 20, or the exposure control unit. It may be transmitted via 40.
  • the exposure control unit 40 may directly transmit the control parameters ( ⁇ t, ⁇ t, Et) of the target laser beam for each pulse to the laser control unit 20. ..
  • the moving integrated value and the moving average value of the control parameters of the pulsed laser light are synonymous.
  • the moving average value the wavelength ⁇ mv obtained from the moving average spectrum waveform, the spectrum line width ⁇ mv, and the moving average pulse energy Emv may be used as the control parameters of the pulsed laser light.
  • Example of an excimer laser device using a solid-state laser device as an oscillator 6.1 Configuration
  • the laser device 12 described in FIG. 13 illustrates a configuration in which a narrow band gas laser device is used as the oscillator 22, but the configuration of the laser device is shown in FIG. Not limited to the example.
  • FIG. 26 shows another configuration example of the laser device.
  • the laser device 212 shown in FIG. 26 may be used.
  • elements common to or similar to those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the laser device 212 shown in FIG. 26 is an excimer laser device that uses a solid-state laser device as an oscillator, and includes a solid-state laser system 222, an excimer amplifier 224, and a laser control unit 220.
  • the solid-state laser system 222 includes a semiconductor laser system 230, a titanium sapphire amplifier 232, a pulse laser for pumping 234, a wavelength conversion system 236, and a solid-state laser control unit 238.
  • the semiconductor laser system 230 includes a distributed feedback (DFB) semiconductor laser that outputs a CW laser beam having a wavelength of about 773.6 nm, and a semiconductor optical amplifier (SOA) that pulses the CW laser beam. including.
  • DFB distributed feedback
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • the titanium sapphire amplifier 232 includes titanium sapphire crystals.
  • the titanium sapphire crystal is arranged on the optical path of the pulsed laser light pulse-amplified by the SOA of the semiconductor laser system 230.
  • the pumping pulse laser 234 may be a laser device that outputs the second harmonic light of the YLF laser.
  • YLF yttrium lithium fluoride
  • LiYF 4 is a solid-state laser crystal represented by the chemical formula LiYF 4.
  • the wavelength conversion system 236 includes a plurality of nonlinear optical crystals, wavelength-converts the incident pulse laser light, and outputs a pulse laser light having a fourth harmonic.
  • the wavelength conversion system 236 includes, for example, an LBO crystal and a KBBF crystal.
  • the LBO crystal is a nonlinear optical crystal represented by the chemical formula LiB 3 O 5.
  • the KBBF crystal is a nonlinear optical crystal represented by the chemical formula KBe 2 BO 3 F 2.
  • Each crystal is arranged on a rotating stage (not shown) so that the angle of incidence on the crystal can be changed.
  • the solid-state laser control unit 238 controls the semiconductor laser system 230, the pulse laser for pumping 234, and the wavelength conversion system 236 in accordance with the command from the laser control unit 220.
  • the excimer amplifier 224 includes a chamber 160, a PPM 164, a charger 166, a convex mirror 241 and a concave mirror 242.
  • the chamber 160 includes windows 171 and 172, a pair of electrodes 173 and 174, and an electrically insulating member 175.
  • ArF laser gas is introduced into the chamber 160.
  • the PPM 164 includes a switch 165 and a charging capacitor.
  • the excimer amplifier 224 has a configuration in which seed light having a wavelength of 193.4 nm is passed through the discharge space between the pair of electrodes 173 and 174 three times for amplification.
  • the seed light having a wavelength of 193.4 nm is a pulsed laser light output from the solid-state laser system 222.
  • the convex mirror 241 and the concave mirror 242 are arranged so that the pulsed laser light output from the solid-state laser system 222 outside the chamber 160 passes three passes to expand the beam.
  • the seed light having a wavelength of about 193.4 nm incident on the excimer amplifier 224 passes through the discharge space between the pair of discharge electrodes 412 and 413 three times by being reflected by the convex mirror 241 and the concave mirror 242. As a result, the beam of seed light is expanded and amplified.
  • the pulse laser from the semiconductor laser system 230 becomes these target values.
  • the target wavelength ⁇ 1ct of light and the target spectral line width ⁇ 1cht are calculated from, for example, table data or an approximate expression.
  • the laser control unit 220 transmits the target wavelength ⁇ 1ct and the target spectrum line width ⁇ 1cht to the solid-state laser control unit 238, and charges the charger 166 so that the pulsed laser light output from the excimer amplifier 224 becomes the target pulse energy Et. Set the voltage.
  • the solid-state laser control unit 238 controls the semiconductor laser system 230 so that the pulsed laser light emitted from the semiconductor laser system 230 approaches the target wavelength ⁇ 1ct and the target spectral line width ⁇ 1cht.
  • the control method carried out by the solid-state laser control unit 238 will be described later with reference to FIGS. 27 to 30.
  • the solid-state laser control unit 238 controls two rotation stages (not shown) so that the incident angle is such that the wavelength conversion efficiency between the LBO crystal and the KBBF crystal of the wavelength conversion system 236 is maximized.
  • the semiconductor laser system 230 When the light emission trigger signal Tr is transmitted from the exposure control unit 40 to the laser control unit 220, the semiconductor laser system 230, the pulse laser 234 for pumping, and the PPM 164 switch of the excimer amplifier 224 are switched in synchronization with the light emission trigger signal Tr. A trigger signal is input to 165. As a result, a pulse current is input to the SOA of the semiconductor laser system 230, and pulse-amplified pulsed laser light is output from the SOA.
  • Pulse laser light is output from the semiconductor laser system 230 and further pulse amplified by the titanium sapphire amplifier 232. This pulsed laser beam enters the wavelength conversion system 236. As a result, the wavelength conversion system 236 outputs a pulsed laser beam having a target wavelength of ⁇ t.
  • the laser control unit 220 When the laser control unit 220 receives the light emission trigger signal Tr from the exposure control unit 40, the laser control unit 220 discharges the pulsed laser light output from the solid-state laser system 222 when it enters the discharge space of the chamber 160 of the excimer amplifier 224.
  • a trigger signal is transmitted to the SOA 260 described later of the laser system 230, the switch 165 of the PPM 164, and the pumping pulse laser 234, respectively.
  • the pulsed laser light output from the solid-state laser system 222 is amplified in 3 passes by the excimer amplifier 224.
  • the pulsed laser light amplified by the excimer amplifier 224 is sampled by the beam splitter 181 of the monitor module 30, the pulse energy E is measured by using the optical sensor 184, and the wavelength ⁇ and the spectral line width ⁇ are measured by using the spectrum detector 183. Is measured.
  • the laser control unit 220 sets the difference between the pulse energy E and the target pulse energy Et, and the wavelength ⁇ and the target wavelength ⁇ t based on the pulse energy E, the wavelength ⁇ , and the spectral line width ⁇ measured by using the monitor module 30.
  • the charging voltage of the charger 166 and the wavelength ⁇ 1ct of the pulsed laser light output from the semiconductor laser system 230 so that the difference between the two and the difference between the spectral line width ⁇ and the target spectral line width ⁇ t approach 0, respectively.
  • the spectral line width ⁇ 1ch may be corrected and controlled, respectively.
  • FIG. 27 shows a configuration example of the semiconductor laser system 230.
  • the semiconductor laser system 230 includes a single longitudinal mode distributed feedback type semiconductor laser 250, a semiconductor optical amplifier (SOA) 260, a function generator (FG) 261 and a beam splitter 264, a spectrum monitor 266, and the like. Includes a semiconductor laser control unit 268.
  • the distribution feedback type semiconductor laser is called a "DFB laser”.
  • the DFB laser 250 outputs CW (Continuous Wave) laser light having a wavelength of about 773.6 nm.
  • the DFB laser 250 can change the oscillation wavelength by current control and / or temperature control.
  • the DFB laser 250 includes a semiconductor laser element 251, a Perche element 252, a temperature sensor 253, a temperature control unit 254, a current control unit 256, and a function generator 257.
  • the semiconductor laser device 251 includes a first clad layer 271, an active layer 272, and a second clad layer 273, and includes a grating 274 at the boundary between the active layer 272 and the second clad layer 273.
  • the oscillation center wavelength of the DFB laser 250 can be changed by changing the set temperature T and / or the current value A of the semiconductor laser element 251.
  • the spectral line width When controlling the spectral line width by tapping the oscillation wavelength of the DFB laser 250 at high speed, the spectral line width can be controlled by changing the current value A of the current flowing through the semiconductor laser element 251 at high speed.
  • the spectrum monitor 266 may measure the wavelength using, for example, a spectroscope or a heterodyne interferometer.
  • the function generator 257 outputs an electric signal having a waveform corresponding to the current control parameter specified by the semiconductor laser control unit 268 to the current control unit 256.
  • the current control unit 256 controls the current so that the current corresponding to the electric signal from the function generator 257 flows through the semiconductor laser element 251.
  • the function generator 257 may be provided outside the DFB laser 250.
  • the function generator 257 may be included in the semiconductor laser control unit 268.
  • FIG. 28 is a conceptual diagram of the spectral line width realized by chirping.
  • the spectral line width ⁇ 1ch is measured as the difference between the maximum wavelength and the minimum wavelength generated by chirping.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing the relationship between the current flowing through the semiconductor laser, the wavelength change due to chirping, the spectral waveform, and the light intensity.
  • the graph GA displayed in the lower left part of FIG. 29 is a graph showing the change in the current value A of the current flowing through the semiconductor laser element 251.
  • the graph GB displayed in the lower center of FIG. 29 is a graph showing the chirping generated by the current of the graph GA.
  • the graph GC displayed in the upper part of FIG. 29 is a schematic diagram of the spectral waveform obtained by the captivating of the graph GB.
  • the graph GD displayed in the lower right part of FIG. 29 is a graph showing changes in the light intensity of the laser beam output from the semiconductor laser system 230 due to the current of the graph GA.
  • the current control parameters of the semiconductor laser system 230 include the following values as shown in the graph GA.
  • A1dc DC component value of the current flowing through the semiconductor laser device
  • A1ac Fluctuation width of the AC component of the current flowing through the semiconductor laser device (difference between the maximum value and the minimum value of the current)
  • A1 T Period of AC component of current flowing through semiconductor laser element
  • the relationship between the time width D TW of the amplification pulse of SOA 260 and the period A1 T of the AC component preferably satisfies the following equation (1).
  • n is an integer of 1 or more.
  • the pulse width range in SOA260 is, for example, 10 ns to 50 ns.
  • Period A1 T of the AC component of the current flowing through the semiconductor laser element 251 is sufficiently shorter period than the pulse width of SOA260 (time width D TW amplification pulse).
  • the period A1 T is preferably 1/1000 or more and 1/10 or less with respect to the pulse width of the semiconductor optical amplifier 260. More preferably, it may be 1/1000 or more and 1/100 or less.
  • the rise time of SOA260 is preferably, for example, 2 ns or less, and more preferably 1 ns or less. As shown in FIG. 30, the rise time here means the time Rt required for the amplitude of the pulse current waveform to increase from 10% to 90% of the maximum amplitude.
  • a triangular wave is shown as an example of the waveform of the AC component of the current, but the present invention is not limited to this example, and for example, a waveform that changes at regular intervals may be used. ..
  • the waveform of the AC component may be a sine wave, a rectangular wave, or the like.
  • the laser device 212 using the solid-state laser system 222 as an oscillator has the following advantages as compared with the case where an excimer laser is used as an oscillator.
  • the solid-state laser system 222 can control the wavelength ⁇ and the spectral line width ⁇ with high speed and high accuracy by controlling the current value A of the DFB laser 250. That is, as soon as the laser device 212 receives the data of the target wavelength ⁇ t and the target spectral line width ⁇ t, the current value A of the DFB laser 250 can be controlled to control the oscillation wavelength and the spectral line width ⁇ at high speed. The wavelength ⁇ and the spectral line width ⁇ of the pulsed laser light output from the laser device 212 can be changed and controlled for each pulse at high speed and with high accuracy.
  • solid-state laser devices are not limited to the examples shown in FIGS. 26 to 30, but are, for example, a solid-state laser system including a DFB laser having a wavelength of about 1547.2 nm and SOA.
  • the wavelength conversion system may be a laser device that outputs 193.4 nm light of 8th harmonic.
  • another solid-state laser device that includes a CW-oscillating DFB laser and SOA, controls the current value of the current flowing through the DFB laser, and amplifies the pulse by passing a pulse current through the SOA. Just do it.
  • an example of a multi-pass amplifier is shown as an excimer amplifier, but the present invention is not limited to this embodiment, and is an amplifier including an optical resonator such as a fabric resonator or a ring resonator. May be good.
  • a computer may be configured to include a CPU (Central Processing Unit) and memory.
  • the CPU included in the computer is an example of a processor.
  • control device may be realized by using an integrated circuit typified by FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • control devices may be connected to each other via a communication network such as a local area network or the Internet.
  • program units may be stored on both local and remote memory storage devices.
  • FIG. 31 schematically shows a configuration example of the exposure apparatus 14.
  • the exposure apparatus 14 includes an illumination optical system 44 and a projection optical system 50.
  • the illumination optical system 44 illuminates the reticle pattern of the reticle 46 arranged on the reticle stage 48 (not shown) by the laser light incident from the laser device 12.
  • the projection optical system 50 reduces and projects the laser beam transmitted through the reticle 46 to form an image on a workpiece (not shown) arranged on the workpiece table WT.
  • the workpiece may be a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer coated with a resist.
  • the workpiece table WT may be the wafer stage 54.
  • the exposure apparatus 14 exposes the laser beam reflecting the reticle pattern on the workpiece by synchronously translating the reticle stage 48 and the workpiece table WT. After transferring the reticle pattern to the semiconductor wafer by the exposure process as described above, the semiconductor device can be manufactured by going through a plurality of steps.
  • the semiconductor device is an example of the "electronic device" in the present disclosure.
  • the laser device 12 in FIG. 31 may be a laser device 212 or the like including the solid-state laser system 222 described with reference to FIG. 26.

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Abstract

本開示の一観点に係る露光システムは、パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、パルスレーザ光をレチクルに導光する照明光学系と、レチクルを移動させるレチクルステージと、レーザ装置からのパルスレーザ光の出力及びレチクルステージによるレチクルの移動を制御するプロセッサと、を備え、レチクルにパルスレーザ光を照射して半導体基板をスキャン露光する。レチクルは、第1領域と第2領域とを備え、プロセッサは、第1領域及び第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性に基づいて、それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となるパルスレーザ光を出力させるように、それぞれの領域に対応するパルスレーザ光の制御パラメータの値をレーザ装置に指示する。

Description

露光システム、レーザ制御パラメータの作成方法、及び電子デバイスの製造方法
 本開示は、露光システム、レーザ制御パラメータの作成方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。
 近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約248nmのレーザ光を出力するKrFエキシマレーザ装置、ならびに波長約193nmのレーザ光を出力するArFエキシマレーザ装置が用いられる。
 KrFエキシマレーザ装置及びArFエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、350~400pmと広い。そのため、KrF及びArFレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子(エタロンやグレーティング等)を含む狭帯域化モジュール(Line Narrow Module:LNM)が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
米国特許出願公開第2015/0070673号 米国特許出願公開第2011/0205512号 米国特許出願公開第2006/0035160号 米国特許出願公開第2003/0227607号 米国特許出願公開第2018/0196347号 米国特許出願公開第2019/0245321号 米国特許出願公開第2004/0012844号
概要
 本開示の1つの観点に係る露光システムは、レチクルにパルスレーザ光を照射して半導体基板をスキャン露光する露光システムであって、パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、パルスレーザ光をレチクルに導光する照明光学系と、レチクルを移動させるレチクルステージと、レーザ装置からのパルスレーザ光の出力及びレチクルステージによるレチクルの移動を制御するプロセッサと、を備え、レチクルは、第1領域と第2領域とを備え、プロセッサは、第1領域及び第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性に基づいて、それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となるパルスレーザ光を出力させるように、それぞれの領域に対応するパルスレーザ光の制御パラメータの値をレーザ装置に指示する。
 本開示の他の1つの観点に係るレーザ制御パラメータの作成方法は、プロセッサによって実行されるレーザ制御パラメータの作成方法であって、レーザ制御パラメータは、半導体基板をスキャン露光する露光システムのレチクルに照射されるパルスレーザ光の制御パラメータであり、プロセッサが、レチクルの第1領域及び第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算すること、計算の結果に基づき、それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となるパルスレーザ光の制御パラメータの値を決定することと、決定した制御パラメータの値を、対応するそれぞれの領域と関連付けてファイルに保存することと、を含む。
 本開示の他の1つの観点に係る電子デバイスの製造方法であって、パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、パルスレーザ光をレチクルに導光する照明光学系と、レチクルを移動させるレチクルステージと、レーザ装置からのパルスレーザ光の出力及びレチクルステージによるレチクルの移動を制御するプロセッサと、を備え、レチクルは、第1領域と第2領域とを備え、プロセッサは、第1領域及び第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性に基づいて、それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となるパルスレーザ光を出力させるように、それぞれの領域に対応するパルスレーザ光の制御パラメータの値をレーザ装置に指示する、露光システムを用いて、電子デバイスを製造するために、レチクルにパルスレーザ光を照射して感光基板をスキャン露光することを含む。
 本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1は、OPE(光学近接効果)カーブの一例を示す。 図2は、比較例に係る露光システムの構成を概略的に示す。 図3は、露光制御部からレーザ制御部に送信される発光トリガ信号の出力パターンの例を示す。 図4は、ウエハ上でのステップアンドスキャン露光の露光パターンの例を示す。 図5は、ウエハ上の1つのスキャンフィールドとスタティック露光エリアとの関係を示す。 図6は、スタティック露光エリアの説明図である。 図7は、OPE補正を行う際のウエハのスキャン領域を例示的に示す模式図である。 図8は、OPE補正の手順の例を示すフローチャートである。 図9は、基準露光装置の露光結果を計測して得られた基準OPEカーブと、マッチングする露光装置の露光結果を計測して得られたOPEカーブとの例を示すグラフである。 図10は、ウエハの各スキャンフィールドにおけるパターンの例を概略的に示す模式図である。 図11は、ある1つのスキャンフィールドにおける第1部分エリアと第2部分エリアのそれぞれのOPEカーブの例を示す。 図12は、実施形態1に係るリソグラフィシステムの構成例を示す。 図13は、レーザ装置の構成例を示す。 図14は、実施形態1のリソグラフィ制御部が実施する処理の例を示すフローチャートである。 図15は、ファイルAに書き込まれるデータの例を示す図表である。 図16は、実施形態1の露光制御部が実施する処理の例を示すフローチャートである。 図17は、実施形態1のレーザ制御部が実施する処理の例を示すフローチャートである。 図18は、実施形態2に係るリソグラフィシステムの構成例を示す。 図19は、実施形態2のリソグラフィ制御部における処理の例を示すフローチャートである。 図20は、部分エリアArea(k)におけるレーザ光の制御パラメータセット毎のOPEカーブの例を示す。 図21は、実施形態3に係るリソグラフィシステムの構成例を示す。 図22は、実施形態3のレーザ制御部が実施する処理の例を示すフローチャートである。 図23は、図22のステップS31aに適用される処理内容の例を示すフローチャートである。 図24は、図23に示す計算のステップで得られるスペクトル波形の例を示す。 図25は、ファイルBに書き込まれるデータの例を示す図表である。 図26は、レーザ装置の他の構成例を示す。 図27は、半導体レーザシステムの構成例を示す。 図28は、チャーピングによって実現されるスペクトル線幅の概念図である。 図29は、半導体レーザに流れる電流とチャーピングによる波長変化とスペクトル波形と光強度との関係を示す模式図である。 図30は、半導体光増幅器の立ち上がり時間を説明するためのグラフである。 図31は、露光装置の構成例を概略的に示す。
実施形態
 -目次-
1.用語の説明
2.比較例に係る露光システムの概要
 2.1 構成
 2.2 動作
 2.3 ウエハ上への露光動作の例
 2.4 スキャンフィールドとスタティック露光エリアとの関係
 2.5 OPE補正の一般的なフロー
 2.6 課題
3.実施形態1
 3.1 リソグラフィシステムの概要
  3.1.1 構成
  3.1.2 動作
 3.2 レーザ装置の例
  3.2.1 構成
  3.2.2 動作
  3.2.3 その他
 3.4 リソグラフィ制御部の処理内容の例
 3.5 露光制御部の処理内容の例
 3.6 レーザ制御部の処理内容の例
 3.7 作用・効果
 3.8 その他
4.実施形態2
 4.1 構成
 4.2 動作
 4.3 作用・効果
 4.4 その他
5.実施形態3
 5.1 構成
 5.2 動作
 5.3 レーザ制御部の処理内容の例
 5.4 ファイルBのデータ例
 5.5 作用・効果
 5.6 その他
6.固体レーザ装置を発振器として用いるエキシマレーザ装置の例
 6.1 構成
 6.2 動作
 6.3 半導体レーザシステムの説明
  6.3.1 構成
  6.3.2 動作
  6.3.3 その他
 6.4 作用・効果
 6.5 その他
7.各種の制御部のハードウェア構成について
8.電子デバイスの製造方法
9.その他
 以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
 1.用語の説明
 本開示において使用される用語を以下のように定義する。
 クリティカルディメンジョン(Critical Dimension:CD)とは、半導体等のウエハ上に形成された微細パターンの寸法をいう。リソグラフィにおいてパターンのCD値は、そのパターンの寸法そのものだけではなく、周辺にあるパターンの影響も受けて変化する。このため、例えばあるパターンがレチクル上孤立して配置された場合と、隣にパターンがある場合とで、露光後のCDは異なる。その度合いは、隣接する別のパターンとの距離、密度や種類等だけではなく、露光に用いる露光機の光学系の設定によっても変わる。このような光学的な近接効果をOPE(Optical Proximity Effect;光学近接効果)という。なお、光学的な近接効果ではないが、現像時の現像等プロセスにも近接効果がある。
 OPEカーブとは、横軸にパターンの種類、縦軸にCD値、又はCD値と目標CD値との差分をプロットしたグラフをいう。OPEカーブはOPE特性カーブとも呼ばれる。図1にOPEカーブの一例を示す。図1の横軸はスルーピッチ、縦軸はCD値を表す。スルーピッチは、パターンの一例である。
 OPC(Optical Proximity Correction)とは、OPEによってCD値が変わることがあることは分かっているため、事前に露光実験データをもとに、レチクルパターンにバイアスや補助パターンを入れることで、露光後のウエハ上のCDが目標値になるようにすることをいう。OPCは、一般的に、デバイスメーカーのプロセス開発の段階で行われる。
 OPCとは別の補正としてOPE補正もある。OPEは、露光に用いる光学系の設定、例えば、レンズの開口数(Numerical aperture:NA)、照明σ、輪帯比等の影響も受けるため、露光装置の光学系パラメータを調整することで、CD値が目標になるように調整することができる。これをOPE補正という。OPCもOPE補正もCD値の制御はできる。OPCはレチクル作成を含むプロセス開発段階で行われることが多く、OPE補正はレチクルが作成され、量産時(直前)に、又は量産の途中で行われることが多い。また、光学的な近接効果ではないが、現像などでもマイクロローディング効果(Micro Loading Effect)に代表される近接効果があり、場合によっては光学的な近接効果と一緒に光学系の調整でCDを合わせることがある。
 オーバーレイとは、半導体等のウエハ上に形成された微細パターンの重ね合わせをいう。
 スペクトル線幅Δλとは、露光性能に影響を及ぼすスペクトル線幅の指標値である。スペクトル線幅Δλは、例えば、レーザスペクトルの積分エネルギが95%となる帯域幅であってもよい。
 2.比較例に係る露光システムの概要
 2.1 構成
 図2は、比較例に係る露光システム10の構成を概略的に示す。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。露光システム10は、レーザ装置12と、露光装置14とを含む。レーザ装置12は、波長可変の狭帯域発振のArFレーザ装置であり、レーザ制御部20と、図示しないレーザチャンバと狭帯域化モジュールとを含む。
 露光装置14は、露光制御部40と、ビームデリバリユニット(BDU)42と、高反射ミラー43と、照明光学系44と、レチクル46と、レチクルステージ48と、投影光学系50と、ウエハホルダ52と、ウエハステージ54と、フォーカスセンサ58とを含む。
 ウエハホルダ52には、ウエハWFが保持される。照明光学系44は、パルスレーザ光をレチクル46に導光する光学系である。照明光学系44は、レーザビームを概ね長方形状の光強度分布が均一化されたスキャンビームに整形する。また、照明光学系44は、レチクル46へのレーザビームの入射角度を制御する。投影光学系50は、レチクルパターンをウエハWFに結像させる。フォーカスセンサ58は、ウエハ表面の高さを計測する。
 露光制御部40は、レチクルステージ48、ウエハステージ54及びフォーカスセンサ58と接続される。また、露光制御部40は、レーザ制御部20と接続される。露光制御部40とレーザ制御部20とのそれぞれは、図示しないプロセッサを用いて構成され、メモリなどの記憶装置を含む。記憶装置はプロセッサに搭載されてもよい。
 2.2 動作
 露光制御部40は、フォーカスセンサ58により計測されたウエハWFの高さから、ウエハ高さ方向(Z軸方向)のフォーカス位置を補正するために、ウエハステージ54のZ軸方向の移動を制御する。
 露光制御部40は、ステップアンドスキャンの方式で、レーザ制御部20に目標レーザ光の制御パラメータを送信し、発光トリガ信号Trを送信しながらレチクルステージ48とウエハステージ54とを制御し、レチクル46の像をウエハWF上にスキャン露光する。目標レーザ光の制御パラメータには、例えば、目標波長λtと目標パルスエネルギEtとが含まれる。なお、「目標レーザ光」という記載は「目標パルスレーザ光」を意味している。「パルスレーザ光」は単に「レーザ光」と記載される場合がある。
 レーザ制御部20は、レーザ装置12から出力されるパルスレーザ光の波長λが目標波長λtとなるように狭帯域化モジュールの選択波長を制御し、かつ、パルスエネルギEが目標パルスエネルギEtとなるように励起強度を制御して、発光トリガ信号Trに従ってパルスレーザ光を出力させる。また、レーザ制御部20は、発光トリガ信号Trに従って出力したパルスレーザ光の各種計測データを露光制御部40に送信する。各種計測データには、例えば、波長λ及びパルスエネルギEなどが含まれる。
 2.3 ウエハ上への露光動作の例
 図3は、露光制御部40からレーザ制御部20に送信される発光トリガ信号Trの出力パターンの例を示す。図3に示す例では、ウエハWF毎に、調整発振を実施した後、実露光パターンに入る。すなわち、レーザ装置12は、最初に調整発振を行い、所定の時間間隔を空けた後、1枚目のウエハ露光(Wafer#1)のためのバースト運転を行う。
 調整発振は、ウエハWFに対してパルスレーザ光を照射しないものの、調整用のパルスレーザ光を出力する発振を行うことである。調整発振は、露光できる状態にレーザが安定するまで、所定の条件にて発振を行うものであり、ウエハ生産のロット前に実施される。パルスレーザ光Lpは、例えば数百Hz~数kHz程度の所定の周波数で出力される。ウエハ露光時には、バースト期間と発振休止期間とを繰り返すバースト運転を行うのが一般的である。調整発振においても、バースト運転が行われる。
 図3において、パルスが密集している区間は、所定期間連続してパルスレーザ光を出力するバースト期間である。また、図3において、パルスが存在していない区間は、発振休止期間である。なお、調整発振では、パルスの各連続出力期間の長さは一定である必要はなく、調整のため、各連続出力期間の長さを異ならせて連続出力動作を行うようにしてもよい。調整発振を行った後、比較的大きな時間間隔を空けて、露光装置14において1枚目のウエハ露光(Wafer#1)が行われる。
 レーザ装置12は、ステップアンドスキャン方式の露光におけるステップ中は発振休止し、スキャン中は発光トリガ信号Trの間隔に応じてパルスレーザ光を出力する。このようなレーザ発振のパターンをバースト発振パターンという。
 図4は、ウエハWF上でのステップアンドスキャン露光の露光パターンの例を示す。図4のウエハWF内に示す多数の矩形領域のそれぞれはスキャンフィールドSFである。スキャンフィールドSFは、1回のスキャン露光の露光領域であり、スキャン領域とも呼ばれる。ウエハ露光は、図4に示すように、ウエハWFを複数の所定サイズの露光領域(スキャンフィールド)に分割して、ウエハ露光の開始(Wafer START)と終了(Wafer END)との間の期間に、各露光領域をスキャン露光することにより行われる。
 すなわち、ウエハ露光では、ウエハWFの第1の所定の露光領域を1回目のスキャン露光(Scan#1)で露光し、次いで、第2の所定の露光領域を2回目のスキャン露光(Scan#2)で露光するというステップを繰り返す。1回のスキャン露光中は、複数のパルスレーザ光Lp(Pulse#1,Pulse#2,…)が連続的にレーザ装置12から出力され得る。第1の所定の露光領域のスキャン露光(Scan#1)が終了したら、所定の時間間隔を空けて第2の所定の露光領域のスキャン露光(Scan#2)が行われる。このスキャン露光を順次繰り返し、1枚目のウエハWFの全露光領域をスキャン露光し終えたら、再度、調整発振を行った後、2枚目のウエハWFのウエハ露光(Wafer#2)が行われる。
 図4に示す破線矢印の順番で、Wafer START→Scan#1→Scan#2→・・・・・・・→Scan#126→Wafer ENDまでステップアンドスキャン露光される。ウエハWFは本開示における「半導体基板」及び「感光基板」の一例である。
 2.4 スキャンフィールドとスタティック露光エリアとの関係
 図5に、ウエハWF上の1つのスキャンフィールドSFとスタティック露光エリアSEAとの関係を示す。スタティック露光エリアSEAは、スキャンフィールドSFに対するスキャン露光に用いられる概ね長方形の光強度分布が略均一なビーム照射領域である。照明光学系44によって整形された概ね長方形の略均一なスキャンビームがレチクル46上に照射され、スキャンビームの短軸方向(ここではY軸方向)に、レチクル46とウエハWFとが投影光学系50の縮小倍率に応じて、Y軸方向に互いに異なる向きで移動しながら露光が行われる。これにより、ウエハWF上の各スキャンフィールドSFにレチクルパターンがスキャン露光される。スタティック露光エリアSEAは、スキャンビームによる一括露光可能エリアと理解してよい。
 図5において、縦方向の上向きのY軸方向マイナス側に向かう方向がスキャン方向であり、Y軸方向プラス側に向かう方向がウエハ移動方向である。図5の紙面に平行でY軸方向と直交する方向(X軸方向)をスキャン幅方向という。ウエハWF上でのスキャンフィールドSFのサイズは、例えば、Y軸方向が33mm、X軸方向が26mmである。
 図6は、スタティック露光エリアSEAの説明図である。スタティック露光エリアSEAのX軸方向の長さをBx、Y軸方向の幅をByとすると、BxはスキャンフィールドSFのX軸方向のサイズに対応しており、ByはスキャンフィールドSFのY軸方向のサイズよりも十分に小さいものとなっている。スタティック露光エリアSEAのY軸方向の幅ByをNスリットという。ウエハWF上のレジストに露光されるパルス数NSLは、次式となる。
 NSL=(By/Vy)・f
  Vy:ウエハのY軸方向のスキャン速度
  f:レーザの繰り返し周波数(Hz)
 なお、レチクル46上に照明されるスキャンビームは、ウエハWF上では露光装置14の投影光学系50の倍率に応じた大きさのスキャンビームとなる。例えば、投影光学系50の倍率が1/4倍の場合、レチクル46上に照明されるスキャンビームは、ウエハWF上では1/4倍の大きさのスキャンビームとなる。また、レチクル46上のスキャンフィールドエリアは、ウエハWF上ではその1/4倍のスキャンフィールドSFとなる。レチクル46上に照明されるスキャンビームのY軸方向ビーム幅(By幅)は、ウエハWF上のスタティック露光エリアSEAのY軸方向幅Byを実現するビーム幅である。
 2.5 OPE補正の一般的なフロー
 OPE補正は、基準となる特定の露光装置のOPEカーブ(基準OPEカーブ)を取得しておき、他の露光装置のOPEカーブを基準OPEカーブに近づけるように、他の露光装置の露光条件などを調整する処理である。OPE補正は、露光装置の機差(個体差)を是正する目的で行われる。基準となる特定の露光装置を「基準露光装置」という。基準露光装置は、例えばデバイス開発の際に使用された露光装置である。他の露光装置は、例えば、量産の際に使用される露光装置であり、基準OPEカーブに近いOPEカーブとなるようにマッチングの調整を実施する対象の露光装置である。「他の露光装置」のことを「マッチングする露光装置」という場合がある。
 図7は、ウエハWFのスキャンフィールドSFとスキャンフィールドSF内のパターン領域とを模式的に示す平面図である。ウエハWF内には複数のスキャンフィールドSFがあり、OPE補正を行う場合、一般的にはスキャンフィールドSF内の全対象パターンのCDが計測される。多くの場合、ウエハWF内の複数のスキャンフィールドSFについて、各スキャンフィールドSFのパターン領域PAに存在する全ての対象パターンについてのCDを計測して、パターンとCDとの関係(OPE特性)を示すOPEカーブを得る。そして、各スキャンフィールドSFから得られたOPEカーブを平均化して、平均のOPEカーブを得る。こうして得られた平均のOPEカーブを基準OPEカーブに近づけるように、露光装置14の設定等が調整される。
 図8は、OPE補正の手順の例を示すフローチャートである。図8に示すステップの一部又は全部は、例えば、露光装置14のパラメータを管理する図示しない情報処理装置のプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。
 ステップS1において、情報処理装置は基準露光装置を用いて基準露光条件で露光した、スキャンフィールドSF内の全対象パターンのCDを計測する。さらに、情報処理装置は、必要に応じて複数のスキャンフィールドSFでCDを計測し、平均化する。なお、CDの計測には図示しないウエハ検査装置が用いられてよい。ステップS1の処理が実施されることにより、基準OPEカーブが得られる。
 次いで、ステップS2において、情報処理装置はマッチングする露光装置14を、基準露光条件と同じ露光条件に設定する。
 次いで、ステップS3において、マッチングする露光装置14は、設定された露光条件の下でウエハWFの露光を実施する。
 次いで、ステップS4において、情報処理装置はステップS3の露光によって得られたスキャン領域内の全対象パターンのCDを計測する。さらに、情報処理装置は、必要に応じて複数のスキャンフィールドSFでCDを計測し、平均化する。ステップS4の処理が実施されることにより、マッチングする露光装置14のOPEカーブが得られる。
 ステップS5において、情報処理装置は二台の露光装置のOPEカーブの差が許容範囲か否かを判定する。ここでいう「二台の露光装置」とは、基準露光装置と、マッチングする露光装置14のことである。つまり、情報処理装置は、ステップS1から得られる基準OPEカーブとステップS4から得られるOPEカーブとの差が許容範囲であるか否かを判定する。ステップS5の判定結果がNo判定である場合、情報処理装置はステップS6に進む。
 ステップS6において、情報処理装置はシミュレーションに基づき、又は実際に露光条件を変更して実施した露光の結果に基づき、OPEカーブの差が最も小さくなる露光条件を求める。ここでいう「露光条件」には、露光装置14の光学系設定、露光光のスペクトル線幅、露光量、フォーカスなどが含まれる。露光装置14の光学系設定とは、例えば、投影光学系50のレンズのNA、照明光学系44のレンズのNA、照明σや輪帯比等の照明系形状によって大きく変わる。
 ステップS7において、情報処理装置はステップS6にて求めた露光条件を、マッチングする露光装置14に設定する。ステップS7の後、ステップS3に戻る。ステップS5の判定結果がYes判定である場合、情報処理装置は図8のフローチャートを終了する。
 こうして、マッチングする露光装置14のOPEカーブと基準露光装置の基準OPEカーブとの差が許容範囲に収まるように、マッチングする露光装置14の露光条件が決定される。なお、図8のステップS1は基準露光装置の露光制御部として機能するプロセッサによって実施されてもよい。また、図8のステップS2~S7はマッチングする露光装置14の露光制御部として機能するプロセッサによって実施されてもよい。
 図9は、基準露光装置の露光結果を計測して得られた基準OPEカーブと、マッチングする露光装置14の露光結果を計測して得られたOPEカーブとの例を示すグラフである。図9の横軸はパターンの種類を表し、縦軸はCDを表す。図9中のグラフOPE_refは基準露光装置による基準OPEカーブであり、グラフOPE_mtcはマッチングする露光装置14によるOPEカーブである。
 2.6 課題
 図10は、ウエハWFの各スキャンフィールドSFにおけるパターンの例を概略的に示す模式図である。スキャンフィールドSFの中には、様々なパターンの露光が行われ、パターンの種類に応じて複数の部分エリアに細分され得る。図10では、スキャンフィールドSFの中に、第1部分エリア(Area1)と、第2部分エリア(Area2)と、第3部分エリア(Area3)とが設けられている例が示されている。それぞれの部分エリアは、パターンの形態が異なっており、部分エリアごとにOPE特性が異なる。なお、スキャンフィールドSF内における部分エリアのエリア数やエリア形状ならびに配列形態などは図10に示す例に限らない。
 図11は、スキャン番号がScan#AのスキャンフィールドSFにおける第1部分エリアArea1と第2部分エリアArea2のそれぞれのOPEカーブの例を示す。露光されるパターンによってOPEは異なるため、スキャンフィールドSF内のそれぞれの部分エリアにおいて、最適なOPE特性を行うことが望ましい。
 ところが、図7~図9で説明したように、一般的なOPE補正は、露光装置14の照明光学系44や投影光学系50の設定を調整するものであるため、ある露光プロセスのレイヤーにおいて露光装置14の照明光学系44や投影光学系50を高速に調整することができない。その結果、スキャン露光の途中でのOPE特性の調整は困難であった。
 3.実施形態1
 3.1 リソグラフィシステムの概要
 3.1.1 構成
 図12は、実施形態1に係るリソグラフィシステム100の構成例を示す。図12に示す構成について、図2と異なる点を説明する。図12に示すリソグラフィシステム100は、図2に示す構成にリソグラフィ制御部110が追加され、リソグラフィ制御部110と露光制御部40との間、及びリソグラフィ制御部110とレーザ制御部20との間にそれぞれ、データの送受信ラインが追加された構成となっている。
 リソグラフィシステム100は、レーザ装置12と、露光装置14と、リソグラフィ制御部110とを含む。リソグラフィシステム100は本開示における「露光システム」の一例である。リソグラフィシステム100では、目標レーザ光の制御パラメータとして、目標スペクトル線幅Δλtが追加される。露光制御部40からレーザ制御部20に目標スペクトル線幅Δλtのデータが送信される。
 リソグラフィ制御部110は、図示しないプロセッサを用いて構成される。リソグラフィ制御部110は、メモリなどの記憶装置を含む。プロセッサは記憶装置を含んでいてよい。
 リソグラフィシステム100に用いられるレチクル46のレチクルパターンは、例えば、図10で説明した複数の部分エリア(Area1~3)のそれぞれに対応する複数の部分エリアを備える。部分エリアは、例えば、スキャン方向と直交する方向に連続する帯状の領域となるように領域分けされてよい。なお、部分エリアの形状やエリア数については図10に示す例に限らない。
 スキャンフィールドSFの部分エリアを「Area(k)」と表記する。kは部分エリアのエリア番号を表すインデックスである。スキャンフィールドSFがn個の部分エリアを有する場合、kは1からnまでの整数を取り得る。レチクル46における部分エリアとスキャンフィールドSFの部分エリアとは1対1に対応するため、部分エリアArea(k)は、レチクル46における部分エリアに置き換えて理解することができる。各部分エリアArea(k)には多数のパターンが配置されている。
 リソグラフィ制御部110は、各部分エリアArea(k)の最適なレーザ光の制御パラメータを求める計算プログラムを含む。この計算プログラムは、純粋なフーリエ結像光学理論に基づき、露光装置14の設定とレーザ光の制御パラメータとを変えながら、複数パターンの線幅(すなわちOPE)を計算し、線形又は非線形最適化等の数学的な手法を用いて最適な露光装置14の設定とレーザ光の制御パラメータを求めるプログラムを含む。ここでの露光装置14の設定に関するパラメータには、例えば、投影光学系50のレンズのNA、照明光学系44の照明σ、及び輪帯比等が含まれる。
 3.1.2 動作
 リソグラフィ制御部110は、計算プログラムによって、各部分エリアArea(k)に対応するOPEを基準のOPEに近づけるためのレーザ光の最適な制御パラメータ値を計算し、その計算結果をファイルAに保存する。ファイルAに保存されるレーザ光の制御パラメータ値は、中心波長、スペクトル線幅、及びパルスエネルギの各値を含む。「最適な制御パラメータ値」という記載は、部分エリアArea(k)に対応するOPEカーブと基準OPEカーブとの差が許容範囲に収まるOPEカーブとなるレーザ光の制御パラメータ値を意味する。基準OPEカーブとの差が許容範囲に収まるOPEカーブを「最適なOPEカーブ」と記載する場合がある。
 リソグラフィ制御部110は、レーザ制御部20からレーザ光の制御パラメータを含むレーザ装置12に関わるデータを受信して保存してもよい。例えば、リソグラフィ制御部110は、レーザ制御部20から波長λ、スペクトル線幅Δλ、及びパルスエネルギEのデータを受信し、これらのデータを保存する。
 露光制御部40は、ウエハWFのスキャンフィールドSFの各部分エリアArea(k)に対応したレーザ光の制御パラメータ値をリソグラフィ制御部110のファイルAから読み込む。
 露光制御部40は、各部分エリアArea(k)に露光する時のパルス毎のレーザ光の制御パラメータ値をレーザ装置12に送信する。以後の露光動作は、図2の露光システム10と同様であってよく、さらに追加して、毎パルスのスペクトル線幅Δλは、例えば、後述するレーザ装置12の発振器22と増幅器24の同期タイミングの遅延時間Δtを毎パルス制御することによって可変とする。
 3.2 レーザ装置の例
 3.2.1 構成
 図13は、レーザ装置12の構成例を示す。図13に示すレーザ装置12は、狭帯域化ArFレーザ装置であって、レーザ制御部20と、発振器22と、増幅器24と、モニタモジュール26と、シャッタ28とを含む。発振器22は、チャンバ60と、出力結合ミラー62と、パルスパワーモジュール(PPM)64と、充電器66と、狭帯域化モジュール(LNM)68とを含む。
 チャンバ60は、ウインドウ71,72と、1対の電極73,74と、電気絶縁部材75とを含む。PPM64は、スイッチ65と図示しない充電コンデンサとを含み、電気絶縁部材75のフィードスルーを介して電極74と接続される。電極73は、接地されたチャンバ60と接続される。充電器66は、レーザ制御部20からの指令に従い、PPM64の充電コンデンサを充電する。
 狭帯域化モジュール68と出力結合ミラー62とは光共振器を構成する。この共振器の光路上に1対の電極73,74の放電領域が配置されるように、チャンバ60が配置される。出力結合ミラー62には、チャンバ60内で発生したレーザ光の一部を反射し、他の一部を透過する多層膜がコートされている。
 狭帯域化モジュール68は、2つのプリズム81,82と、グレーティング83と、プリズム82を回転させる回転ステージ84とを含む。狭帯域化モジュール68は、回転ステージ84を用いてプリズム82を回転させることによってグレーティング83への入射角度を変化させて、パルスレーザ光の発振波長を制御する。回転ステージ84は、パルス毎に応答するように、高速応答が可能なピエゾ素子を含む回転ステージであってもよい。
 増幅器24は、光共振器90と、チャンバ160と、PPM164と、充電器166とを含む。チャンバ160、PPM164及び充電器166の構成は、発振器22の対応する要素の構成と同様である。チャンバ160は、ウインドウ171,172と、1対の電極173,174と、電気絶縁部材175とを含む。PPM164は、スイッチ165と図示しない充電コンデンサとを含む。
 光共振器90は、ファブリペロ型の光共振器であって、リアミラー91と出力結合ミラー92とで構成される。リアミラー91は、レーザ光の一部を部分反射し、かつ他の一部を透過する。出力結合ミラー92は、レーザ光の一部を部分反射し、かつ他の一部を透過する。リアミラー91の反射率は、例えば80%~90%である。出力結合ミラー92の反射率は、例えば10%~30%である。
 モニタモジュール26は、ビームスプリッタ181,182と、スペクトル検出器183と、レーザ光のパルスエネルギを検出する光センサ184とを含む。スペクトル検出器183は、例えばエタロン分光器等であってよい。光センサ184は、例えばフォトダイオード等であってよい。
 3.2.2 動作
 レーザ制御部20は、露光制御部40から目標波長λt、スぺクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtのデータを受信すると、出力波長が目標波長λtとなるように、LNM68の回転ステージ84と、目標スペクトル線幅Δλtとなるように、後述する方式と、目標パルスエネルギEtとなるように、少なくとも増幅器24の充電器166を制御する。
 レーザ制御部20は、露光制御部40から発光トリガ信号Trを受信すると、発振器22から出力されたパルスレーザ光が増幅器24のチャンバ160の放電空間に入射した時に放電するように、PPM164のスイッチ165とPPM64のスイッチ65とにそれぞれトリガ信号を与える。その結果、発振器22から出力されたパルスレーザ光は増幅器24で増幅発振される。増幅されたパルスレーザ光は、モニタモジュール26のビームスプリッタ181によってサンプルされ、パルスエネルギEと、波長λと、スペクトル線幅Δλとが計測される。
 レーザ制御部20は、モニタモジュール26を用いて計測されたパルスエネルギE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのデータを取得し、パルスエネルギEと目標パルスエネルギEtとの差、波長λと目標波長λtとの差、ならびにスペクトル線幅Δλと目標スぺクトル線幅Δλtとの差がそれぞれ0に近づくように、充電器166の充電電圧と、発振器22の発振波長と、発振器22と増幅器24の放電タイミングと、を制御する。
 レーザ制御部20は、パルス単位でパルスエネルギE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλを制御し得る。レーザ装置12から出力されるパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλの制御は、発振器22のチャンバ60と増幅器24のチャンバ160の放電タイミングの遅延時間Δtを制御することによって可能となる。
 モニタモジュール26のビームスプリッタ181を透過したパルスレーザ光は、シャッタ28を介して露光装置14に入射する。
 3.2.3 その他
 図13では、光共振器90としてファブリペロ共振器の例を示したが、リング共振器を備えた増幅器であってもよい。
 3.4 リソグラフィ制御部の処理内容の例
 図14は、実施形態1のリソグラフィ制御部110が実施する処理の例を示すフローチャートである。図14に示すステップは、リソグラフィ制御部110として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
 ステップS10において、リソグラフィ制御部110は照明光学系44のパラメータ、投影光学系50のパラメータ、及びレジストのパラメータを含むそれぞれのパラメータのデータの入力を受け付ける。
 照明光学系44のパラメータは、例えば、σ値や照明形状などを含む。投影光学系50のパラメータは、例えば、レンズデータやレンズのNAなどを含む。レジストのパラメータは、例えば、感度などを含む。
 ステップS11において、リソグラフィ制御部110は部分エリアのエリア番号を表すインデックスkを1に初期化する。なお、図10に示す例では、kは1から3までの整数を取り得る。
 ステップS12において、リソグラフィ制御部110は部分エリアArea(k)のレチクルパターンについてのパターン情報の入力を受け付ける。
 ステップS13において、リソグラフィ制御部110はレーザ光の制御パラメータの初期値をセットする。ここでのレーザ光の制御パラメータは、例えば、波長λ、スペクトル線幅Δλ、及び露光量(ドーズ)Dなどであってよい。なお、露光量Dに代えて、又はこれに加えて、パルスエネルギEを用いてもよい。
 ウエハ面上の露光量DとパルスエネルギEとの関係は次式で表される。
 D=T・E・NSL/(Bx・By)
式中のTはレーザ装置12からウエハWFまでの透過率である。
 ステップS14において、リソグラフィ制御部110は入力されたデータを基にOPEカーブを計算する。すなわち、リソグラフィ制御部110は、与えられた条件から計算プログラムに従い部分エリアArea(k)のOPEカーブを計算する。
 ステップS15において、リソグラフィ制御部110はステップS14により算出されたOPEカーブと基準OPEカーブとの差の絶対値が許容範囲であるかを判定する。基準OPEカーブのデータは予め基準露光装置を用いて取得され、リソグラフィ制御部110に保持されている。許容範囲を評価する指標は、例えば、OPEカーブと基準OPEカーブにおける各パターンのCD値の差の絶対値の総和であってよく、許容範囲は予め定められた所定の範囲であってよい。
 ステップS15の判定結果がNo判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS16に進む。ステップS16においてリソグラフィ制御部110は新しいレーザ光の制御パラメータをセットして、ステップS14に戻る。基準OPEカーブとの差が許容範囲になるOPEカーブが得られるまで、レーザ光の制御パラメータの値を変えながら、ステップS14~ステップS16が複数回行われる。ステップS14~ステップS16のループは、基準OPEカーブに近い最適なOPEカーブが得られるレーザ光の制御パラメータ値の組み合わせを探索する処理に相当する。
 ステップS15の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS17に進む。ステップS17において、リソグラフィ制御部110は部分エリアArea(k)のOPE特性を示すOPE(k)として、基準OPEカーブとの差が許容範囲となるOPEカーブが得られるレーザ光の制御パラメータのデータをファイルAに書き込む。ファイルAに書き込まれるレーザ光の制御パラメータのデータは、例えば、波長λ(k)、スペクトル線幅Δλ(k)、露光量D(k)及びパルスエネルギE(k)の各パラメータ値の組み合わせであってよい(図15参照)。波長λ(k)、スペクトル線幅Δλ(k)、露光量D(k)及びパルスエネルギE(k)のそれぞれは本開示における「レーザ制御パラメータ」の一例である。ここで、露光量D(k)とは、露光装置14の中の図示しないウエハ上でのパルスエネルギ密度とパルス数NSLの積から求めてもよい。このデータは露光制御部40からリソグラフィ制御部110が受信したデータであってもよい。
 ステップS18において、リソグラフィ制御部110はインデックスkの値がnに一致しているか否かを判定する。nはスキャンフィールドSF内の部分エリアのエリア数であり、インデックスkが取り得る値の上限値(最大値)である。図10に示す例の場合、n=3である。
 ステップS18の判定結果がNo判定である場合、リソグラフィ制御部110はインデックスkの値をインクリメントして(ステップS19)、ステップS12に戻る。
 ステップS18の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110は図14のフローチャートを終了する。図14のフローチャートに従ってレーザ制御パラメータを計算する方法は、本開示における「レーザ制御パラメータの作成方法」の一例である。
 図15は、ファイルAに書き込まれるデータの例を示す図表である。図15に示すように、ファイルAには、部分エリアArea(1)~Area(n)のエリア毎に、最適なOPE特性となる露光量D、波長λ、スペクトル線幅Δλ、及びパルスエネルギEの各パラメータのデータが保存される。各部分エリアArea(k)のOPE(k)の最適なレーザ光の制御パラメータを求める方法としては、純粋なフーリエ結像光学理論に基づき、露光装置14の設定及び/又はレーザ光の制御パラメータを変えながら、複数パターンについての線幅(すなわちOPE)を計算し、線形又は非線形最適化等の数学的な手法を用いて最適な露光装置14の設定及びレーザの制御パラメータを求める方法等がある。露光装置14の設定パラメータには、例えばレンズのNA、照明光学系44の照明σ、及び輪帯比等がある。
 部分エリアArea(1)に対応するレチクル領域は本開示における「第1領域」の一例であり、部分エリアArea(2)に対応するレチクル領域は本開示における「第2領域」の一例である。部分エリアArea(1)と部分エリアArea(2)のそれぞれは本開示における「それぞれの領域」の一例である。複数の部分エリアのうちの1つの部分エリアが本開示の「第1領域」に相当し、他の1つの部分エリアが本開示の「第2領域」に相当し得る。OPEカーブは本開示における「近接効果特性」の一例であり、基準OPEカーブは本開示における「基準の近接効果特性」の一例である。ファイルAは本開示における「第1ファイル」及び「ファイル」の一例である。部分エリアArea(1)について求められた最適なOPEカーブは本開示における「第1近接効果特性」の一例である。部分エリアArea(2)について求められた最適なOPEカーブは本開示における「第2近接効果特性」の一例である。
 各部分エリアArea(k)について最適なOPEカーブとなるようにレーザ光の制御パラメータを制御することは、スキャンフィールドSF内の部分エリアのOPEをレーザ光の制御パラメータによって補正することに相当しており、OPE補正の一形態と理解される。
 3.5 露光制御部の処理内容の例
 図16は、実施形態1の露光制御部40が実施する処理の例を示すフローチャートである。図16に示すステップは、露光制御部40として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
 ステップS20において、露光制御部40はリソグラフィ制御部110に保存されているファイルAのデータを読み込む。
 ステップS21において、露光制御部40はレチクルパターンの情報とファイルAのデータとに基づいて、各部分エリアのOPE補正のためにレーザ光の制御パラメータを求める。
 ステップS22において、露光制御部40は各部分エリアの位置に基づいて、各スキャンフィールドSF内の各パルスのレーザ光の制御パラメータの目標値(λt,Δλt,Et)を計算する。
 ステップS23において、露光制御部40はレーザ制御部20に各パルスのレーザ光の制御パラメータの目標値(λt,Δλt,Et)と発光トリガ信号Trを送信しながら、レチクル46とウエハWFを移動させて各スキャンフィールドSFを露光させる。
 ステップS24において、露光制御部40はウエハWF内のすべてのスキャンフィールドSFを露光したか否かを判定する。ステップS24の判定結果がNo判定である場合、露光制御部40はステップS23に戻る。ステップS24の判定結果がYes判定である場合、露光制御部40は図16のフローチャートを終了する。
 3.6 レーザ制御部の処理内容の例
 図17は、実施形態1のレーザ制御部20が実施する処理の例を示すフローチャートである。図17に示すステップは、レーザ制御部20として機能するプロセッサがプログラムを実行することによって実現される。
 ステップS31において、レーザ制御部20は露光制御部40から送信された目標レーザ光の制御パラメータ(λt,Δλt,Et)のデータを読み込む。
 ステップS32において、レーザ制御部20はレーザ装置12から出力されるパルスレーザ光の波長λが目標波長λtに近づくように、発振器22の狭帯域化モジュール68の回転ステージ84をセットする。
 ステップS33において、レーザ制御部20はレーザ装置12から出力されるパルスレーザ光のスペクトル線幅Δλが目標スペクトル線幅Δλtに近づくように、発振器22と増幅器24の同期タイミングをセットする。
 ステップS34において、レーザ制御部20はパルスエネルギEが目標パルスエネルギEtに近づくように、増幅器24の充電電圧をセットする。
 ステップS35において、レーザ制御部20は発光トリガ信号Trの入力を待機し、発光トリガ信号Trが入力されたか否かを判定する。発光トリガ信号Trが入力されなければ、レーザ制御部20はステップS35を繰り返し、発光トリガ信号Trが入力されると、レーザ制御部20はステップS36に進む。
 ステップS36において、レーザ制御部20はモニタモジュール26を用いてレーザ光の制御パラメータのデータを計測する。レーザ制御部20はステップS36での計測により、波長λ、スペクトル線幅Δλ及びパルスエネルギEのデータを取得する。
 ステップS37において、レーザ制御部20はステップS36にて計測されたレーザ光の制御パラメータのデータを露光制御部40及びリソグラフィ制御部110に送信する。
 ステップS38において、レーザ制御部20はレーザの制御を停止させるか否かを判定する。ステップS38の判定結果がNo判定である場合、レーザ制御部20はステップS31に戻る。ステップS38の判定結果がYes判定である場合、レーザ制御部20は図17のフローチャートを終了する。
 部分エリアArea(1)に照射するパルスレーザ光について設定される目標波長λt、目標スペクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtは本開示における「第1目標波長」、「第1目標スペクトル線幅」、及び「第1目標パルスエネルギ」の一例である。また、部分エリアArea(1)に照射されるパルスレーザ光は本開示における「第1パルスレーザ光」の一例である。同様に、部分エリアArea(2)に照射するパルスレーザ光について設定される目標波長λt、目標スペクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtは本開示における「第2目標波長」、「第2目標スペクトル線幅」、及び「第2目標パルスエネルギ」の一例である。また、部分エリアArea(2)に照射されるパルスレーザ光は本開示における「第2パルスレーザ光」の一例である。露光制御部40からレーザ制御部20に目標波長λt、目標スペクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtのデータを送信することは本開示における「パルスレーザ光の制御パラメータの値をレーザ装置に指示する」ことの一例である。
 3.7 作用・効果
 実施形態1に係るリソグラフィシステム100は図8で説明した一般的なOPE補正を実施して露光装置14の光学系の調整を実施した上で、さらに、スキャン露光中において部分エリアArea(k)の位置ごとにレーザ光の制御パラメータの調整を実施する。実施形態1に係るリソグラフィシステム100によれば、スキャンフィールドSF内で各部分エリアArea(k)のパターンに対して最適なOPEに対応するレーザ光の制御パラメータを求めてパルス毎に露光するので、スキャンの位置依存のOPE特性を高速に調節することができる。
 なお、実施形態1ではOPE特性について説明したが、他の近接効果特性についても同様であり、また、OPEと他の近接効果とを含めた総合的な近接効果特性を基準の特性に近づけるように補正する場合も同様である。
 3.8 その他
 実施形態1では、リソグラフィ制御部110と露光制御部40の機能を分けた場合の例で説明したが、この例に限定されることなく、リソグラフィ制御部110の機能を露光制御部40が含んでいてもよい。
 また、図14に示すような計算フローは、計算プログラムを搭載したコンピュータで予め計算して、図15のようなファイルAをリソグラフィ制御部110又は露光制御部40の記憶部に保存しておいてもよい。リソグラフィ制御部110は、スキャン露光に用いる各種のパラメータを管理するサーバであってもよい。サーバは複数の露光システムとネットワークを介して接続されてもよい。例えば、サーバは、図14のような計算フローを実施し、算出された制御パラメータの値を、対応する部分エリアArea(k)と関連付けてファイルAに書き込むように構成される。
 さらに、実施形態1では、図14に示すような計算フローでは、ΔCD値が許容範囲になると計算を終了するフローとなっているが、この例に限定されることなく、さらに計算して、ΔCD値が最小となるレーザ光の制御パラメータを求めてもよい。
 なお、実施形態1では、図14に示すΔCD値は、各パターンのCDの差の絶対値の総和の場合を示したが、この例に限定されることなく例えば、ΔCD値は次式で示すような計算値であってもよい。
 ΔCD=SQRT{(w1・ΔCD1+w2・ΔCD2 + …+ wnΔCDn )/n}
wk:パターンkの重み、ΔCDk:パターンkのCD値の基準値との差、n:パターンの数
 4.実施形態2
 4.1 構成
 図18は、実施形態2に係るリソグラフィシステム102の構成例を示す。実施形態2に係るリソグラフィシステム102は、図12の構成にウエハ検査装置310が追加された構成となっている。他の構成は、実施形態1と同様であってよい。ウエハ検査装置310は、ウエハWF上にレーザ光を照射してその反射光又は回折光を測定することによって、CD、ウエハWFの高さ、及びオーバーレイの測定が可能である。または、ウエハ検査装置310は、高分解能スキャン電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)であってもよい。ウエハ検査装置310は、ウエハ検査制御部320と、ウエハホルダ352と、ウエハステージ354とを含む。ウエハ検査装置310は本開示における「検査装置」の一例である。
 リソグラフィ制御部110は、ウエハ検査制御部320との間でデータ等を送受信するラインが接続されている。
 4.2 動作
 露光装置14を用いて露光が行われた露光済みのウエハWFはウエハ検査装置310のウエハホルダ352に保持され、ウエハ検査装置310によって各種の計測が実施される。リソグラフィ制御部110は、ウエハ検査装置310によって計測されたウエハWF上の各位置のパターンとCD値と、その各位置で露光されたレーザ光の制御パラメータを対応させる。
 リソグラフィ制御部110は、ウエハWFに実際に露光した結果(パターンとCD)に基づいて、部分エリア毎の最適なOPE補正のためのレーザ光の制御パラメータのデータを計算し、ファイルAとして保存する。他の動作は実施形態1と同様である。ウエハ検査装置310による検査の対象となる露光済みのウエハWFは本開示における「露光済み半導体基板」の一例である。
 図19は、実施形態2のリソグラフィ制御部110における処理の例を示すフローチャートである。
 ステップS40において、リソグラフィ制御部110はウエハ検査装置310にウエハWFの計測信号を送信する。ウエハ検査装置310は、リソグラフィ制御部110からの計測信号に基づき計測を実施する。
 ステップS41において、リソグラフィ制御部110は、ウエハWFの検査を完了したか否かを判定する。例えば、ウエハ検査装置310は、ウエハWFの検査を完了すると、検査が完了したことを示す検査完了信号をリソグラフィ制御部110に送信する。リソグラフィ制御部110は検査完了信号の受信の有無に基づき、検査を完了したか否かを判定する。
 ステップS41の判定結果がNo判定である場合、このステップで待機する。ステップS41の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS42に進む。
 ステップS42において、リソグラフィ制御部110はウエハ検査装置310から露光されたウエハWFの各位置におけるパターンとCD値を受信する。パターンの情報に関しては、ウエハ検査装置310の計測結果から取得するのが困難な場合は、レチクルパターンのデータを予め記憶しておいてもよい。
 ステップS43において、リソグラフィ制御部110はインデックスkの値をk=1に設定する。
 次いで、ステップS44において、リソグラフィ制御部110はΔCDminの初期値としてΔCDmaxの値を設定する。ΔCDminは、CDカーブと目標CDカーブとの差の最小値である。ΔCDmaxは、CDカーブと目標CDカーブとの差の最大値である。
 次いで、ステップS45において、リソグラフィ制御部110はインデックスiの値をi=1と設定する。インデックスiは、レーザ光の制御パラメータセットを識別するためのセット番号である。インデックスiの値によって、レーザ光の制御パラメータの1組のデータセット(データの組み合わせ)を表す。
 ステップS46において、リソグラフィ制御部110は部分エリアArea(k)におけるレーザ光の制御パラメータセット(i)を求める。リソグラフィ制御部110は、露光装置14とレーザ装置12とから、ウエハWFの番号、及びそのウエハWFのScan番号等に基づき、各スキャンにおけるレーザ光のパルス毎の制御パラメータのデータを作成してファイルAに記憶する。この記憶データから部分エリアArea(k)におけるレーザ光の制御パラメータセット(i)を求めることができる。
 ステップS47において、リソグラフィ制御部110はレーザ光の制御パラメータセット(i)の露光条件での各部分エリアArea(k,i)に関するOPEカーブ(k,i)を求める。
 ステップS48において、リソグラフィ制御部110は部分エリアArea(k)の基準OPEカーブ(k)と、計測されたOPEカーブ(k,i)との差ΔCDを計算する。ΔCDは、例えば、各パターンにおけるCD値の差の絶対値の総和であってよい。
 ステップS49において、リソグラフィ制御部110はΔCDmin>ΔCDを満たすか否か判定する。ステップS49の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS50に進み、ΔCDminの値をΔCDに置き換える処理を行う。
 その後、ステップS51において、リソグラフィ制御部110は部分エリアArea(k)とレーザ光の制御パラメータセット(i)とのデータセットをOPE(k)の補正データとしてファイルAに保存する。
 ステップS51の後、リソグラフィ制御部110はステップS52に進む。また、ステップS49の判定結果がNo判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS50~ステップS51をスキップしてステップS52に進む。
 ステップS52において、リソグラフィ制御部110はインデックスiの値が予め定められている上限値imaxに一致しているか否かを判定する。ステップS52の判定結果がNo判定である場合、リソグラフィ制御部110はインデックスiの値をインクリメントし(ステップS53)、ステップS46に戻る。ステップS52の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110はステップS54に進む。
 ステップS54において、リソグラフィ制御部110はインデックスkの値が予め定められている値nに一致しているか否かを判定する。ステップS54の判定結果がNo判定である場合、リソグラフィ制御部110はインデックスkの値をインクリメントし(ステップS55)、ステップS44に戻る。ステップS54の判定結果がYes判定である場合、リソグラフィ制御部110は図19のフローチャートを終了する。
 図20は、部分エリアArea(k)におけるレーザ光の制御パラメータセット(i)毎のOPEカーブの例を示す。図20においてArea(k)は基準OPEカーブを表し、Area(k,i)はΔCDが最小値となるOPEカーブを表す。
 4.3 作用・効果
 実施形態2に係るリソグラフィシステム102によれば、ウエハWFに実際に露光した結果に基づいて、スキャンフィールドSF内で、各部分エリアのパターンに対して最適なOPEに対応するレーザ制御パラメータを求めてパルス毎に露光することができる。
 その結果、露光装置14の個体差(機差)によるCDの誤差をレーザ光の制御パラメータを調整することによって、最適なOPEに補正できる。すなわち、同じレチクルパターンで、露光装置14に個体差があっても、所望のレジストパターンを形成することができる。
 実施形態2によれば、実露光の結果に基づいて、ファイルAのデータを常に更新することができるので、その時点での露光プロセスに最適な、部分エリア毎の最適レーザ光の制御パラメータで露光できる。その結果、レジストパターンのCD値の安定性が改善する。
 4.4 その他
 実施形態2においては、最初はテスト露光を行うことによって、ファイルAのデータを作成してもよい。テスト露光の実施によってファイルAのデータを作成する手順は、例えば次の通りである。
 [手順a]ウエハWFのスキャン毎に、目標のレーザ光の制御パラメータのセット(λt,Δλt,Et)を一定の目標値に設定してスキャン露光を実施する。そして、次のスキャン露光時の目標のレーザ光の制御パラメータのセット(λt,Δλt,Et)の値を変更して、また、一定目標値でスキャン露光する。これを繰り返して、スキャン露光する。
 [手順b]手順aで露光したウエハWFの検査結果と、その時に露光したレーザ光の制御パラメータセット(i)に基づいて、最初のファイルAを作成してもよい。
 5.実施形態3
 5.1 構成
 図21は、実施形態3に係るリソグラフィシステム103の構成例を示す。図21に示す構成について、図18と異なる点を説明する。図21に示すリソグラフィシステム103は、目標レーザ光の制御パラメータが移動積算値に変更されている。すなわち、露光制御部40からレーザ制御部20に送信する目標レーザ光の制御パラメータとしての目標波長λt、目標スペクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtに代えて、目標波長の移動積算値λmvt、目標スペクトル線幅の移動積算値Δλmvt、及び目標パルスエネルギの移動積算値Dmvtを用いる。また、露光制御部40は、これら目標レーザ光の制御パラメータの移動積算値に加え、移動積算のサンプル数に相当するパルス数NSLの情報をレーザ制御部20に送信する。他の構成は図18と同様である。
 ここで、本明細書ではレーザ光の制御パラメータの移動積算値を以下のように定義する。
 スペクトル関連のパラメータに関しては、後述するようにサンプル数NSLで移動積算したスペクトル波形から計算される波長をλmv、スペクトル線幅をΔλmvとする。
 パルスエネルギ関連パラメータに関しては、サンプル数NSLで移動積算したパルスエネルギの積算値をDmvとする。
 また、これらパラメータの目標値をλmvt、Δλmvt、及びDmvtと表現する。
 5.2 動作
 図21のリソグラフィ制御部110は、ウエハ検査装置310によって計測されたウエハWF上の各位置のパターンとCD値と、その各位置で露光されたレーザ光の制御パラメータ(移動積算値)を対応させる。
 リソグラフィ制御部110は、ウエハWFに実際に露光した結果(パターンとCD)に基づいて、部分エリア毎の最適なOPE補正のためのレーザ光の制御パラメータ(移動積算値)のデータを計算し、計算結果のデータをファイルA2として保存する。ファイルA2に保存されるデータにおいて、レーザ光の制御パラメータは移動積算値である。
 レーザ制御部20は、目標のレーザ光の制御パラメータ(移動積算値)を受信して、次のパルスの目標スペクトル波形F(λ)tと、目標パルスエネルギEtとを計算して、これらの目標値となるようにレーザ装置12を制御する。
 5.3 レーザ制御部の処理内容の例
 図22は、実施形態3のレーザ制御部20が実施する処理の例を示すフローチャートである。図22に示すフローチャートについて、図17と異なる点を説明する。図22に示すフローチャートは、図17におけるステップS31に代えて、ステップS30及びステップS31aを含む。また、図22に示すフローチャートは、図17におけるステップS37に代えて、ステップS37a及びステップS37bを含む。
 ステップS30において、レーザ制御部20は露光制御部40から送信された目標レーザ光の制御パラメータの移動積算値のデータを読み込む。レーザ制御部20が取得するデータには、λmvt、Δλmvt、Dmvt、及びNSLのデータが含まれる。
 ステップS31aにおいて、レーザ制御部20は、次のパルスの目標レーザ光のパラメータ値(λt,Δλt,Et)の計算を行う。ステップS31aに適用される処理内容の例については、図23及び図24を用いて後述する。ステップS31a後のステップS32からステップS36は図17と同様である。
 ステップS36の後、ステップS37aにおいて、レーザ制御部20はレーザ光の制御パラメータの移動積算値(λmv,Δλmv,Dmv)及びスペクトル波形データをファイルBに書き込む。ファイルBに保存されるデータの例については図25を用いて後述する。
 次いで、ステップS37bにおいて、レーザ制御部20は計測されたレーザ光の制御パラメータの移動積算値を露光制御部40とリソグラフィ制御部110に送信する。ステップS37bの後、ステップS38に進む。その後のステップは図17と同様である。
 図23は、図22のステップS31aに適用される処理内容の例を示すフローチャートである。図24は、図23に示す計算のステップで得られるスペクトル波形の例を示す。
 図23のステップS61において、レーザ制御部20は目標値のλmvt及びΔλmvtから目標の規格化されたスペクトル波形Iaumv(λ)tに変換する。目標波長の移動積算値λmvt及び目標スペクトル線幅の移動積算値λmvtとから、近似した目標の規格化されたスペクトル波形Iaumv(λ)tを求める。なお、スペクトル線幅は、95%のエネルギが含まれるスペクトル幅であってよい。
 図24の最上段に示す波形図は、ステップS61にて計算される目標の規格化されたスペクトル波形Iaumv(λ)tを示す。通常のエキシマレーザのスペクトル波形は、ローレンツ分布又はガウシアン分布又はその中間のスペクトル波形に近似できる。
 そして、レーザ制御部20は目標の移動積算スペクトル波形Smv(λ)tを計算する。目標の移動積算スペクトル波形Smv(λ)tは次式で表される。
 Smv(λ)t=Iaumv(λ)t・NSL
 図24の上から二段目に示す波形図は、ステップS61にて計算される目標の移動積算スペクトル波形Smv(λ)tの例を示す。
 ステップS63において、レーザ制御部20はファイルBのデータから、NSL-1過去のパルスから直前のパルスのスペクトル波形データを積算して、スペクトル波形Spp(λ)を求める。図24の上から三段目に示す波形図は、ステップS63にて計算されるスペクトル波形Spp(λ)の例を示す。図24中のスペクトル波形Spp(λ)のグラフに破線で示す波形は、計測された前のパルスのスペクトル波形を表す。
 次いで、ステップS64において、目標の移動積算スペクトル波形Smv(λ)tとSpp(λ)との差から、次のパルスの目標スペクトル波形F(λ)tを計算する。目標スペクトル波形F(λ)tは次式で表される。
 F(λ)t=Smv(λ)t - Spp(λ)
 図24の最下段に示す波形図は、ステップS64にて計算される、次のパルスの目標スペクトル波形F(λ)tの例を示す。
 そして、ステップS66において、レーザ制御部20は次のパルスの目標スペクトル波形F(λ)tから、目標波長λtと目標スペクトル線幅Δλtを計算する。
 ステップS61~ステップS66の処理と並行して、又は並列して、レーザ制御部20はステップS72~S73の処理を行う。
 ステップS72において、レーザ制御部20はファイルBのデータから、NSL-1過去のパルスから直前のパルスのエネルギを積算してEsumpを求める。
 ステップS73において、レーザ制御部20は、DmvtとEsumpとの差から目標パルスエネルギEtを求める。
 Et=Dmvt- Esump
 ステップS66及びステップS73の後、レーザ制御部20は図23のフローチャートを終了して、図22のメインフローに復帰する。
 5.4 ファイルBのデータ例
 図25は、ファイルBに書き込まれるデータの例を示す図表である。図25に示すように、ファイルBには、パルスごとの時刻データTIMEと関連付けされて、パルスエネルギE、移動積算パルスエネルギの積算値Dmv、波長λ、移動積算スペクトル波形の波長λmv、スペクトル線幅Δλ、移動積算スペクトル波形のスペクトル線幅Δλmv、及びスペクトル波形F(λ)の各データを含むレコードが記録される。
 ここで、移動積算スペクトル波形の波長λmv(z-NSL+1)と移動積算スペクトル波形のスペクトル線幅Δλmv(z-NSL+1)とは、パルス(z-NSL+1)からパルスzまでのスペクトル波形F(λ)のデータをそれぞれの波長における光強度を積算したスペクトル波形Smv(λ)から計算した値である。ファイルBは本開示における「第2ファイル」の一例である。図25に示すパルスエネルギE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλのそれぞれの値は本開示における「パルスレーザ光の制御パラメータの計測値」の一例である。
 5.5 作用・効果
 実施形態3に係るリソグラフィシステム103によれば、スキャンフィールドSF内で露光されるレーザ光の制御パラメータ値は厳密には移動積算値となる。
 レーザ装置から出力されるレーザ光は、レーザ光の制御パラメータが目標の移動積算値となるように、次のパルスのレーザ制御パラメータの目標値を計算して制御している。
 その結果、部分エリア毎の最適なOPE補正のためのレーザ光の制御パラメータ(移動積算値)で露光することができる。
 5.6 その他
 実施形態3では、移動積算スペクトル波形の波長λmv(z-NSL+1)と移動積算スペクトル波形のスペクトル線幅Δλmv(z-NSL+1)の計算は、実際に計測したスペクトル波形に基づいて計算しているが、この例に限定されない。例えば、計測された波長λとスペクトル線幅Δλから、近似式を求めて、ファイルAのデータとして保存してもよい。
 実施形態3では、レーザ装置12がレーザ光の制御パラメータとして、それぞれの移動積算値(λmvt,Δλmvt,Dmvt)と移動積算するパルス数NSLとを受信して、レーザ制御部20が、次のパルスの目標のレーザ光の制御パラメータ(λt,Δλt,Et)を計算して、レーザ装置12を制御しているが、この例に限定されない。例えば、このような計算は、リソグラフィ制御部110で実施して毎パルスの目標のレーザ光の制御パラメータ(λt,Δλt,Et)を直接、レーザ制御部20に送信するか、又は、露光制御部40を介して送信してもよい。また、同様に、このような計算は、露光制御部40で実施して、毎パルスの目標のレーザ光の制御パラメータ(λt,Δλt,Et)を直接、レーザ制御部20に送信してもよい。
 実施形態3では、サンプル数NSLの移動積算スペクトル波形Smv(λ)から移動積算波長λmvと移動積算スペクトル線幅Δλmvを求めているが、この例に限定されることなく、移動平均スペクトルFmv(λ)=Smv(λ)/NSLから波長とスペクトル線幅を求めても、まったく同じλmv及びΔλmvとなる。
 また、サンプル数NSLの移動積算パルスエネルギの積算値であるDmvを求めているが、この例に限定されることなく、Dmvから移動平均パルスエネルギEmv=Dmv/NSLを求めて、パルスレーザ光の制御パラメータとして使用してもよい。
 したがって、本明細書では、パルスレーザ光の制御パラメータの移動積算値と移動平均値は同義となる。具体的には、パルスレーザ光の制御パラメータとして移動平均値は移動平均スペクトル波形から求められる波長λmvとスペクトル線幅Δλmvと移動平均パルスエネルギEmvを用いてもよい。
 6.固体レーザ装置を発振器として用いるエキシマレーザ装置の例
 6.1 構成
 図13で説明したレーザ装置12は、発振器22として狭帯域化ガスレーザ装置を用いる構成を例示したが、レーザ装置の構成は図13の例に限定されない。
 図26は、レーザ装置の他の構成例を示す。図13に示すレーザ装置12に代えて、図26に示すレーザ装置212を用いてもよい。図26に示す構成について、図13と共通又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
 図26に示すレーザ装置212は、固体レーザ装置を発振器として用いるエキシマレーザ装置であって、固体レーザシステム222と、エキシマ増幅器224と、レーザ制御部220とを含む。
 固体レーザシステム222は、半導体レーザシステム230と、チタンサファイヤ増幅器232と、ポンピング用パルスレーザ234と、波長変換システム236と、固体レーザ制御部238とを含む。
 半導体レーザシステム230は、波長約773.6nmのCWレーザ光を出力する分布帰還型(Distributed Feedback:DFB)の半導体レーザと、CWレーザ光をパルス化する半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier:SOA)とを含む。半導体レーザシステム230の構成例については図27を用いて後述する。
 チタンサファイヤ増幅器232は、チタンサファイヤ結晶を含む。チタンサファイヤ結晶は、半導体レーザシステム230のSOAでパルス増幅されたパルスレーザ光の光路上に配置される。ポンピング用パルスレーザ234は、YLFレーザの第2高調波光を出力するレーザ装置であってもよい。YLF(イットリウムリチウムフルオライド)は、化学式LiYFで表される固体レーザ結晶である。
 波長変換システム236は、複数の非線形光学結晶を含み、入射したパルスレーザ光を波長変換して4倍高調波のパルスレーザ光を出力する。波長変換システム236は、例えば、LBO結晶と、KBBF結晶とを含む。LBO結晶は化学式LiBで表される非線形光学結晶である。KBBF結晶は、化学式KBeBOで表される非線形光学結晶である。各結晶は、図示しない回転ステージ上に配置され、結晶への入射角度を変更できるように構成される。
 固体レーザ制御部238は、レーザ制御部220からの指令に従い、半導体レーザシステム230、ポンピング用パルスレーザ234及び波長変換システム236を制御する。
 エキシマ増幅器224は、チャンバ160と、PPM164と、充電器166と、凸面ミラー241と、凹面ミラー242とを含む。チャンバ160は、ウインドウ171,172と、1対の電極173,174と、電気絶縁部材175とを含む。チャンバ160にはArFレーザガスが導入される。PPM164はスイッチ165と充電コンデンサとを含む。
 エキシマ増幅器224は、一対の電極173、174の間の放電空間に、波長193.4nmのシード光を3回通して増幅を行う構成である。ここで、波長193.4nmのシード光は固体レーザシステム222から出力されるパルスレーザ光である。
 凸面ミラー241と凹面ミラー242は、チャンバ160の外側における固体レーザシステム222から出力されたパルスレーザ光が3パスしてビーム拡大するように配置される。
 エキシマ増幅器224に入射した波長約193.4nmのシード光は、凸面ミラー241及び凹面ミラー242で反射することにより、一対の放電電極412、413の間の放電空間を3回通過する。これにより、シード光のビームが拡大されて増幅される。
 6.2 動作
 レーザ制御部220は、露光制御部40から目標波長λt、目標スペクトル線幅Δλt、及び目標パルスエネルギEtを受信すると、これらの目標値となるような半導体レーザシステム230からのパルスレーザ光の目標波長λ1ctと目標スペクトル線幅Δλ1chtを、例えばテーブルデータ又は近似式から計算する。
 レーザ制御部220は、目標波長λ1ctと目標スペクトル線幅Δλ1chtとを固体レーザ制御部238に送信し、エキシマ増幅器224から出力されるパルスレーザ光が目標パルスエネルギEtとなるように充電器166に充電電圧を設定する。
 固体レーザ制御部238は、半導体レーザシステム230からの出射パルスレーザ光が目標波長λ1ctと目標スペクトル線幅Δλ1chtに近づくように、半導体レーザシステム230を制御する。固体レーザ制御部238が実施する制御の方式については図27~図30を用いて後述する。
 また、固体レーザ制御部238は、波長変換システム236のLBO結晶とKBBF結晶との波長変換効率が最大となるような入射角度となるように、図示しない2つの回転ステージを制御する。
 露光制御部40からレーザ制御部220に発光トリガ信号Trが送信されると、この発光トリガ信号Trに同期して、半導体レーザシステム230と、ポンピング用パルスレーザ234と、エキシマ増幅器224のPPM164のスイッチ165にトリガ信号が入力される。その結果、半導体レーザシステム230のSOAにパルス電流が入力され、SOAからパルス増幅されたパルスレーザ光が出力される。
 半導体レーザシステム230からパルスレーザ光が出力され、チタンサファイヤ増幅器232においてさらにパルス増幅される。このパルスレーザ光は、波長変換システム236に入射する。その結果、波長変換システム236から目標波長λtのパルスレーザ光が出力される。
 レーザ制御部220は、露光制御部40から発光トリガ信号Trを受信すると、固体レーザシステム222から出力されたパルスレーザ光がエキシマ増幅器224のチャンバ160の放電空間に入射した時に放電するように、半導体レーザシステム230の後述するSOA260と、PPM164のスイッチ165と、ポンピング用パルスレーザ234と、にそれぞれトリガ信号を送信する。
 その結果、固体レーザシステム222から出力されたパルスレーザ光はエキシマ増幅器224で3パス増幅される。エキシマ増幅器224により増幅されたパルスレーザ光は、モニタモジュール30のビームスプリッタ181によってサンプルされ、光センサ184を用いてパルスエネルギEが計測され、スペクトル検出器183を用いて波長λとスペクトル線幅Δλが計測される。
 レーザ制御部220は、モニタモジュール30を用いて計測されたパルスエネルギE、波長λ、及びスペクトル線幅Δλを基に、パルスエネルギEと目標パルスエネルギEtとの差と、波長λと目標波長λtとの差と、スペクトル線幅Δλと目標スペクトル線幅Δλtとの差と、がそれぞれ0に近づくように、充電器166の充電電圧と、半導体レーザシステム230から出力されるパルスレーザ光の波長λ1ctと、スペクトル線幅Δλ1chと、をそれぞれ補正制御してもよい。
 6.3 半導体レーザシステムの説明
 6.3.1 構成
 図27は、半導体レーザシステム230の構成例を示す。半導体レーザシステム230は、シングル縦モードの分布帰還型の半導体レーザ250と、半導体光増幅器(SOA)260と、関数発生器(Function Generator:FG)261と、ビームスプリッタ264と、スペクトルモニタ266と、半導体レーザ制御部268とを含む。分布帰還型半導体レーザを「DFBレーザ」という。
 DFBレーザ250は、波長約773.6nmのCW(Continuous Wave)レーザ光を出力する。DFBレーザ250は、電流制御及び/又は温度制御により、発振波長を変更することができる。
 DFBレーザ250は、半導体レーザ素子251と、ペルチェ素子252と、温度センサ253と、温度制御部254と、電流制御部256と、関数発生器257とを含む。半導体レーザ素子251は、第1のクラッド層271、活性層272及び第2のクラッド層273を含み、活性層272と第2のクラッド層273の境界にグレーティング274を含む。
 6.3.2 動作
 DFBレーザ250の発振中心波長は、半導体レーザ素子251の設定温度T及び/又は電流値Aを変化させることによって波長を変更できる。
 高速でDFBレーザ250の発振波長をチャーピングさせて、スペクトル線幅を制御する場合は、半導体レーザ素子251に流れる電流の電流値Aを高速に変化させることによってスペクトル線幅を制御可能である。
 すなわち、半導体レーザ制御部268から関数発生器257に、電流制御パラメータとして、DC成分値A1dcと、AC成分の変動幅A1acと、AC成分の周期A1との各パラメータの値を送信することによって、半導体レーザシステム230から出力されるパルスレーザ光の中心波長λ1chcとスペクトル線幅Δλ1chを高速に制御することが可能となる。
 スペクトルモニタ266は、例えば、分光器又はヘテロダイン干渉計を用いて波長を計測してもよい。
 関数発生器257は、半導体レーザ制御部268から指定された電流制御パラメータに応じた波形の電気信号を電流制御部256に出力する。電流制御部256は関数発生器257からの電気信号に応じた電流を半導体レーザ素子251に流すように電流制御を行う。なお、関数発生器257は、DFBレーザ250の外部に設けられてもよい。例えば、関数発生器257は、半導体レーザ制御部268に含まれてもよい。
 図28は、チャーピングによって実現されるスペクトル線幅の概念図である。スペクトル線幅Δλ1chは、チャーピングによって生成される最大波長と最小波長との差として計測される。
 図29は、半導体レーザに流れる電流とチャーピングによる波長変化とスペクトル波形と光強度との関係を示す模式図である。図29の下段左部に表示したグラフGAは、半導体レーザ素子251に流れる電流の電流値Aの変化を示すグラフである。図29の下段中央部に表示したグラフGBは、グラフGAの電流によって発生するチャーピングを示すグラフである。図29の上段に表示したグラフGCは、グラフGBのチャーピングによって得られるスペクトル波形の模式図である。図29の下段右部に表示したグラフGDは、グラフGAの電流によって半導体レーザシステム230から出力されるレーザ光の光強度の変化を示すグラフである。
 半導体レーザシステム230の電流制御パラメータは、グラフGAに示すように、次の値を含む。
 A1dc:半導体レーザ素子に流れる電流のDC成分値
 A1ac:半導体レーザ素子に流れる電流のAC成分の変動幅(電流の極大値と極小値との差)
 A1:半導体レーザ素子に流れる電流のAC成分の周期
 図29に示す例では、電流制御パラメータのAC成分の例として、三角波の例が示されており、三角波の電流の変動によって、DFBレーザ250から出力されるCWレーザ光の光強度の変動が少ない場合の例を示す。
 ここで、SOA260の増幅パルスの時間幅DTWとAC成分の周期A1との関係は次の式(1)を満足するのが好ましい。
  DTW = n・A1          (1)
nは1以上の整数である。
 この式(1)の関係を満足させることによって、SOA260で、どのようなタイミングでパルス増幅を行っても、増幅されたパルスレーザ光のスペクトル波形の変化を抑制できる。
 また、式(1)を満足しなくても、SOA260でのパルス幅の範囲は、例えば10ns~50nsである。半導体レーザ素子251に流れる電流のAC成分の周期A1は、SOA260のパルス幅(増幅パルスの時間幅DTW)よりも十分短い周期である。例えば、この周期A1は半導体光増幅器260でのパルス幅に対して、1/1000以上1/10以下、であることが好ましい。さらに好ましくは1/1000以上1/100以下であってもよい。
 また、SOA260の立ち上がり時間は、例えば2ns以下であることが好ましく、さらに好ましくは1ns以下である。ここでいう立ち上がり時間とは、図30に示すように、パルス電流の波形における振幅が、最大振幅の10%から90%まで増加するのに要する時間Rtをいう。
 6.3.3 その他
 図29に示した例では、電流のAC成分の波形の例として三角波を示したが、この例に限定されることなく、例えば、一定周期で変化する波形であればよい。三角波以外の他の例として、AC成分の波形は、正弦波や矩形波などであってもよい。このAC成分の波形を制御することによって、様々な目標のスペクトル波形を生成することができる。
 6.4 作用・効果
 固体レーザシステム222を発振器として用いるレーザ装置212は、エキシマレーザを発振器として用いる場合と比較して、以下のような利点がある。
 [1]固体レーザシステム222は、DFBレーザ250の電流値Aを制御することによって、波長λとスペクトル線幅Δλを高速かつ高精度に制御できる。すなわち、レーザ装置212は、目標波長λtと目標スペクトル線幅Δλtのデータを受信すれば、直ちに、DFBレーザ250の電流値Aを制御して、高速に発振波長とスペクトル線幅Δλを制御できるので、高速でかつ高精度に、レーザ装置212から出力されるパルスレーザ光の波長λとスペクトル線幅Δλを毎パルス変更制御できる。
 [2]さらに、DFBレーザ250の電流値Aを制御してチャーピングさせることによって、通常のスペクトル波形と異なる様々な関数のスペクトル波形を生成することができる。
 [3]このため、レーザ制御パラメータとしてのスペクトル波形の移動積算値のスペクトル波形から求めた移動積算スペクトルの波長λmv又は線幅Δλmvを制御する場合には、DFBレーザを含む固体レーザシステムを用いた発振器とエキシマ増幅器とを備えたレーザ装置が好ましい。
 6.5 その他
 固体レーザ装置の実施形態として、図26から図30に示した例に限定されることなく、例えば、波長約1547.2nmのDFBレーザとSOAとを含む固体レーザシステムであって、波長変換システムは8倍高調波の193.4nm光を出力するレーザ装置であってもよい。また、その他の固体レーザ装置であって、CW発振のDFBレーザとSOAとを含み、波長はDFBレーザに流す電流の電流値を制御し、SOAにパルス電流を流すことによってパルス増幅するシステムがあればよい。
 図26の例では、エキシマ増幅器としてマルチパス増幅器の例を示したが、この実施形態に限定されることなく、例えば、ファブリペロ共振器又はリング共振器などの光共振器を備えた増幅器であってもよい。
 7.各種の制御部のハードウェア構成について
 レーザ制御部20、露光制御部40、リソグラフィ制御部110、固体レーザ制御部238、半導体レーザ制御部268及びその他の各制御部として機能する制御装置は、1台又は複数台のコンピュータのハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実現することが可能である。ソフトウェアはプログラムと同義である。プログラマブルコントローラはコンピュータの概念に含まれる。コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)及びメモリを含んで構成され得る。コンピュータに含まれるCPUはプロセッサの一例である。
 また、制御装置の処理機能の一部又は全部は、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)に代表される集積回路を用いて実現してもよい。
 また、複数の制御装置の機能を1台の制御装置で実現することも可能である。さらに本開示において、制御装置は、ローカルエリアネットワークやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムユニットは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。
 8.電子デバイスの製造方法
 図31は、露光装置14の構成例を概略的に示す。露光装置14は、照明光学系44と、投影光学系50とを含む。照明光学系44は、レーザ装置12から入射したレーザ光によって、図示しないレチクルステージ48上に配置されたレチクル46のレチクルパターンを照明する。投影光学系50は、レチクル46を透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルWT上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板であってよい。ワークピーステーブルWTは、ウエハステージ54であってよい。
 露光装置14は、レチクルステージ48とワークピーステーブルWTとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピース上に露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにレチクルパターンを転写後、複数の工程を経ることで半導体デバイスを製造することができる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。
 図31におけるレーザ装置12は、図26で説明した固体レーザシステム222を含むレーザ装置212などであってもよい。
 9.その他
 上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
 本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「A、B及びCの少なくとも1つ」という用語は、「A」「B」「C」「A+B」「A+C」「B+C」又は「A+B+C」と解釈されるべきである。さらに、それらと「A」「B」「C」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1.  レチクルにパルスレーザ光を照射して半導体基板をスキャン露光する露光システムであって、
     前記パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、
     前記パルスレーザ光を前記レチクルに導光する照明光学系と、
     前記レチクルを移動させるレチクルステージと、
     前記レーザ装置からの前記パルスレーザ光の出力及び前記レチクルステージによる前記レチクルの移動を制御するプロセッサと、
     を備え、
     前記レチクルは、第1領域と第2領域とを備え、
     前記プロセッサは、
     前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性に基づいて、前記それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光を出力させるように、前記それぞれの領域に対応する前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を前記レーザ装置に指示する、
    露光システム。
  2.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算し、
     前記計算によって求めた近接効果特性と前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まるように、前記それぞれの領域に適した前記パルスレーザ光の前記制御パラメータの値を決定する、
     露光システム。
  3.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記レチクルの像を前記半導体基板に投影する投影光学系をさらに備え、
     前記プロセッサは、
     前記照明光学系のパラメータと、前記投影光学系のパラメータと、前記半導体基板に塗布されるレジストのパラメータと、前記レチクルのレチクルパターンと、前記パルスレーザ光の前記制御パラメータとを含む複数のデータを用いて、前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算し、
     前記計算の結果を基に、前記それぞれの領域において前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を決定し、
     前記決定した前記制御パラメータの値を、対応する前記それぞれの領域と関連付けて第1ファイルに保存する、
     露光システム。
  4.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記スキャン露光に用いるパラメータを管理するサーバをさらに備え、
     前記サーバは、前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算し、
     前記計算の結果を基に、前記それぞれの領域において前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を決定し、
     前記決定した前記制御パラメータの値を、対応する前記それぞれの領域と関連付けて第1ファイルに保存する、
     露光システム。
  5.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対して、前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の前記制御パラメータの値が定められたデータを含む第1ファイルを用い、
     前記それぞれの領域における各パルスの前記パルスレーザ光の制御パラメータの目標値を決定する、
     露光システム。
  6.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記制御パラメータは、波長、スペクトル線幅、及びパルスエネルギのうち少なくとも1つを含む、
     露光システム。
  7.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記第1領域に対応する第1近接効果特性に基づいて、前記パルスレーザ光の第1目標波長と第1目標スペクトル線幅と第1目標パルスエネルギとを設定し、前記第1領域に対して第1パルスレーザ光が照射されるように前記レーザ装置を制御し、
     前記第2領域に対応する第2近接効果特性に基づいて、前記パルスレーザ光の第2目標波長と第2目標スペクトル線幅と第2目標パルスエネルギとを設定し、前記第2領域に対して第2パルスレーザ光を照射するように前記レーザ装置を制御する、
     露光システム。
  8.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記スキャン露光が実施された露光済み半導体基板のクリティカルディメンジョンを計測する検査装置をさらに備え、
     前記プロセッサは、
     前記検査装置を用いた計測結果と前記レチクルのレチクルパターンの情報とに基づいて、前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対して、前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の前記制御パラメータの値を計算する、
     露光システム。
  9.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記半導体基板のスキャンフィールドに露光される前記パルスレーザ光の制御パラメータの移動積算値に基づいて、前記パルスレーザ光の出力を制御する、
     露光システム。
  10.  請求項9に記載の露光システムであって、
     前記制御パラメータは、波長、スペクトル線幅、及びパルスエネルギのうち少なくとも1つの移動積算値を含む、
     露光システム。
  11.  請求項9に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、前記スキャン露光が実施された際に前記レチクルに照射されたパルス毎の前記パルスレーザ光の制御パラメータの計測値と、前記計測値から算出された移動積算値とを時刻データと関連付けて記憶装置に保存する、
     露光システム。
  12.  請求項9に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、前記パルスレーザ光の制御パラメータが目標の移動積算値となるように、次のパルスの前記制御パラメータの目標値を計算し、
     算出した前記目標値に従い、パルス単位で前記レーザ装置を制御する、
     露光システム。
  13.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記レーザ装置は、
     前記パルスレーザ光のスペクトル波形を計測するスペクトル検出器と、
     前記パルスレーザ光のパルスエネルギを計測する光センサと、を備え、
     前記プロセッサは、
     前記スペクトル検出器を用いて計測された前記パルスレーザ光のスペクトル波形から移動積算波長を計算し、
     前記スペクトル検出器を用いて計測された前記パルスレーザ光のスペクトル波形から移動積算スペクトル線幅を計算し、
     前記スペクトル検出器を用いて計測された前記パルスレーザ光のパルスエネルギから移動積算パルスエネルギの積算値を計算し、
     算出された前記移動積算波長、前記移動積算スペクトル線幅、前記移動積算パルスエネルギの積算値、及び前記スペクトル波形のそれぞれのデータを第2ファイルに書き込む、
     露光システム。
  14.  請求項13に記載の露光システムであって、
     前記プロセッサは、目標パルスレーザ光の制御パラメータから、目標の移動積算スペクトル波形を求め、
     前記目標の移動積算スペクトル波形と前記第2ファイルのデータとを用いて、次のパルスの目標スペクトル波形を求めて、前記目標スペクトル波形に基づき、前記次のパルスの目標波長と目標スペクトル線幅を決定し、
     前記目標の移動積算パルスエネルギの積算値と前記第2ファイルのデータとを用いて、次のパルスの目標パルスエネルギを決定する、
     露光システム。
  15.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記レーザ装置は、
     発振器と、
     前記発振器から出力されたパルスレーザ光を増幅する増幅器と、
     を含むエキシマレーザ装置であり、
     前記発振器は、狭帯域化モジュールを備える、
     露光システム。
  16.  請求項1に記載の露光システムであって、
     前記レーザ装置は、
     発振器と、
     前記発振器から出力されたパルスレーザ光を増幅する増幅器と、
     を含むエキシマレーザ装置であり、
     前記発振器は、
     分布帰還型半導体レーザを用いた固体レーザシステムである、
     露光システム。
  17.  プロセッサによって実行されるレーザ制御パラメータの作成方法であって、
     前記レーザ制御パラメータは、半導体基板をスキャン露光する露光システムのレチクルに照射されるパルスレーザ光の制御パラメータであり、
     前記プロセッサが、
     前記レチクルの第1領域及び第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算すること、
     前記計算の結果に基づき、前記それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を決定することと、
     前記決定した前記制御パラメータの値を、対応する前記それぞれの領域と関連付けてファイルに保存することと、
     を含むレーザ制御パラメータの作成方法。
  18.  請求項17に記載のレーザ制御パラメータの作成方法であって、
     前記プロセッサが、
     前記露光システムの照明光学系のパラメータと、投影光学系のパラメータと、前記半導体基板に塗布されるレジストのパラメータと、前記レチクルのレチクルパターンと、前記パルスレーザ光の制御パラメータとを含む複数のデータを用いて、前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算し、
     前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を変えて、前記近接効果特性の計算を複数回行うことにより、前記基準の近接効果特性との差が前記許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を決定する、
     レーザ制御パラメータの作成方法。
  19.  請求項17に記載のレーザ制御パラメータの計算方法であって、
     前記スキャン露光が実施された露光済み半導体基板のクリティカルディメンジョンを計測する検査装置を用いて得られる計測結果を前記プロセッサが受信することをさらに含み、
     前記プロセッサが、前記計測結果と前記レチクルのレチクルパターンの情報とに基づいて、前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性を計算する、
     レーザ制御パラメータの作成方法。
  20.  電子デバイスの製造方法であって、
     パルスレーザ光を出力するレーザ装置と、
     前記パルスレーザ光をレチクルに導光する照明光学系と、
     前記レチクルを移動させるレチクルステージと、
     前記レーザ装置からの前記パルスレーザ光の出力及び前記レチクルステージによる前記レチクルの移動を制御するプロセッサと、
     を備え、
     前記レチクルは、第1領域と第2領域とを備え、
     前記プロセッサは、
     前記第1領域及び前記第2領域のそれぞれの領域に対応する近接効果特性に基づいて、前記それぞれの領域で基準の近接効果特性との差が許容範囲に収まる近接効果特性となる前記パルスレーザ光を出力させるように、前記それぞれの領域に対応する前記パルスレーザ光の制御パラメータの値を前記レーザ装置に指示する、露光システムを用いて、電子デバイスを製造するために、前記レチクルに前記パルスレーザ光を照射して感光基板をスキャン露光することを含む電子デバイスの製造方法。
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