WO2022064594A1 - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2022064594A1
WO2022064594A1 PCT/JP2020/036019 JP2020036019W WO2022064594A1 WO 2022064594 A1 WO2022064594 A1 WO 2022064594A1 JP 2020036019 W JP2020036019 W JP 2020036019W WO 2022064594 A1 WO2022064594 A1 WO 2022064594A1
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WO
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wavelength
wafer
control unit
electronic device
exposure
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PCT/JP2020/036019
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敏浩 大賀
光一 藤井
理 若林
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ギガフォトン株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation

Definitions

  • This disclosure relates to a method for manufacturing an electronic device.
  • a KrF excimer laser apparatus that outputs a laser beam having a wavelength of about 248 nm and an ArF excimer laser apparatus that outputs a laser beam having a wavelength of about 193 nm are used.
  • the spectral line width of the naturally oscillated 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 device to a extent that 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.
  • a method for manufacturing an electronic device is a method for manufacturing an electronic device including scanning and exposing a pulsed laser beam on a wafer in an exposure apparatus, which is formed on the wafer in the scan field of the wafer. Based on the measurement result of the wafer height, the magnification, which is the distortion component in the scan width direction orthogonal to the scan direction, is obtained from the pattern, and the wafer height is measured at multiple points in the scan field of the wafer. , The average value of the wafer height in the scan width direction in the scan field, and the wavelength range of the pulsed laser beam that is the allowable critical dimension (CD) value in the case of the focus position based on the average value of the wafer height.
  • CD critical dimension
  • Finding finding the first wavelength of the pulsed laser light to be the magnification, finding the target wavelength of the pulsed laser light from the wavelength range and the first wavelength, and finding the target wavelength for each pulse by the laser device. It includes generating the pulsed laser beam so as to be, and outputting it to the exposure apparatus, and exposing the pulsed laser beam to the scan field of the wafer.
  • the method for manufacturing an electronic device is a method for manufacturing an electronic device including scanning and exposing a pulsed laser beam onto a wafer in an exposure apparatus, and the wafer is within the scan field of the wafer.
  • the magnification which is the distortion component in the scan width direction orthogonal to the scan direction, is obtained from the pattern formed in the laser, and the focus position is measured at multiple points in the scan field of the wafer, based on the measurement result of the focus position. , Finding the average value of the focus position in the scan width direction in the scan field, finding the wavelength range of the pulsed laser beam that is the allowable critical dimension (CD) value in the case of the average value of the focus position, and the magnification.
  • CD critical dimension
  • the first wavelength of the pulsed laser light is obtained, the target wavelength of the pulsed laser light is obtained from the wavelength range and the first wavelength, and the pulse laser is set so that the wavelength of each pulse becomes the target wavelength by the laser device. It involves generating light and outputting it to an exposure apparatus and exposing the pulsed laser beam to the scan field of the wafer.
  • the method for manufacturing an electronic device is a method for manufacturing an electronic device including scanning and exposing a pulsed laser beam onto a wafer in an exposure apparatus, and the wafer is within the scan field of the wafer.
  • the magnification which is the distortion component in the scan width direction orthogonal to the scan direction, is obtained from the pattern formed in the laser, and the focus position is measured at multiple points in the scan field of the wafer, based on the measurement result of the focus position. , Finding the average value of the focus position in the direction orthogonal to the scanning direction in the scan field, finding the first wavelength of the pulsed laser beam to be the magnification, and setting the target wavelength of the pulsed laser beam to the first.
  • the target focus position Based on the target focus position, finding the target focus position where the critical dimension (CD) value is within the permissible range when the wavelength of the pulsed laser light is the first wavelength, and the target focus position of the exposure device. Controlling the wafer stage, generating pulsed laser light so that the wavelength of each pulse becomes the target wavelength by the laser device and outputting it to the exposure device, and exposing the pulsed laser light to the scan field of the wafer. including.
  • CD critical dimension
  • FIG. 1 shows an image of distortion.
  • FIG. 2 shows an image of magnification distortion.
  • FIG. 3 shows an image of an exposure and measurement flow in an exemplary semiconductor manufacturing process.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the exposure system according to the comparative example.
  • FIG. 5 shows an example of an output pattern of the light emission trigger signal Tr transmitted from the exposure control unit to the laser control unit.
  • FIG. 6 shows an example of an exposure pattern of step-and-scan exposure on a wafer.
  • FIG. 7 shows the relationship between one scan field on a wafer and a static exposure area.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the static exposure area.
  • FIG. 9 schematically shows a configuration example of the laser device.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the Y-axis direction dependence of the wafer height in the scan field and the Y-axis direction dependence of the magnification in the X-axis direction.
  • FIG. 11 schematically shows a configuration example of the lithography system according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of the processing content of the lithography control unit in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit in the first embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing a magnification ⁇ cy in the X-axis direction at each position in the Y-axis direction in the scan field.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the average value of the wafer heights in the X-axis direction and the focus position at each position in the scan field in the Y-axis direction.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S13 of FIG.
  • FIG. 17 is an image diagram of the magnification ⁇ cy (n) calculated for each pulse number n in the scan field.
  • FIG. 18 is a chart showing an example of data stored in the file A1.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S14 of FIG.
  • FIG. 20 is an image diagram of wafer height measurement points in the scan field SF.
  • FIG. 21 is a chart showing an example of data stored in the file A2.
  • FIG. 22 is a graph showing an example of the relationship between the CD and the focus position when the dense pattern is exposed.
  • FIG. 23 is a graph showing an example of the relationship between the CD and the focus position when the isolated pattern is exposed.
  • FIG. 24 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S15 of FIG.
  • FIG. 25 shows an example of a list of the relationship between the exposure condition parameters stored in the file A0, the magnification ⁇ cy, and the CD value.
  • FIG. 26 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S16 of FIG.
  • FIG. 27 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S62 of FIG.
  • FIG. 28 is a chart showing an example of a data table stored in the file B.
  • FIG. 29 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S71 of FIG. 27.
  • FIG. 30 is a chart showing an example of table data stored in the file C.
  • FIG. 31 is a graph showing an example of the CD curve obtained in step S82 of FIG.
  • FIG. 32 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S72 of FIG. 27.
  • FIG. 33 is a chart showing an example of table data stored in the file D.
  • FIG. 34 is a graph showing an example of the approximate curve F obtained in step S92 of FIG.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram schematically showing an example of measurement points on a wafer by a focus sensor arranged in the exposure apparatus of the lithography system according to the second embodiment.
  • FIG. 36 is a side view schematically showing a configuration example of an AF sensor unit applied to the exposure apparatus of the lithography system according to the second embodiment.
  • FIG. 37 is a flowchart showing an example of the processing content of the lithography control unit in the lithography system according to the second embodiment.
  • FIG. 38 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit in the lithography system according to the second embodiment.
  • FIG. 39 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S104 of FIG. 38.
  • FIG. 40 schematically shows a configuration example of the lithography system according to the third embodiment.
  • FIG. 41 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit in the lithography system according to the third embodiment.
  • FIG. 42 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106A of FIG.
  • FIG. 43 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S141 and step S142 of FIG. 42.
  • FIG. 44 schematically shows a configuration example of the lithography system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 45 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit in the lithography system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 46 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106B of FIG. 45.
  • FIG. 47 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S146 and step S147 of FIG.
  • FIG. 48 is a chart showing an example of table data stored in the file E.
  • FIG. 49 is a graph showing an example of the approximate curve G obtained in step S172 of FIG. 47.
  • FIG. 50 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit according to the modified example of the fourth embodiment.
  • FIG. 51 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106C of FIG.
  • FIG. 52 schematically shows a configuration example of the lithography system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 53 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit in the lithography system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 54 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106E of FIG.
  • FIG. 55 is a graph showing an example of the relationship between the CD value and the dose.
  • FIG. 56 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S107 of FIG.
  • FIG. 57 schematically shows another configuration example of the laser device.
  • FIG. 58 schematically shows a configuration example of a semiconductor laser system.
  • FIG. 59 is a conceptual diagram of the spectral line width realized by captivating.
  • FIG. 60 is a schematic diagram showing the relationship between the current flowing through the semiconductor laser, the wavelength change due to captivating, the spectral waveform, and the light intensity.
  • FIG. 61 is a graph for explaining the rise time of the semiconductor optical amplifier.
  • FIG. 62 schematically shows a configuration example of the exposure apparatus.
  • Embodiment 1 5.1 Configuration 5.2 Operation 5.2.1 Overview of lithography system operation 5.2.2 Example of processing content of lithography control unit 5.2.3 Example of processing content of exposure control unit 5.2.4 Explanation of magnification ⁇ cy in the X-axis direction and focus position Fcy 5.2.5 Example of a subroutine that calculates and saves the magnification ⁇ cy in the X-axis direction 5.2.6 Example of a subroutine that calculates and saves the focus position Fcy 5 .2.7 About the average value of wafer height 5.2.8 Example of a subroutine that stores the relationship between the exposure condition and the CD value 5.2.9 Magnification ⁇ cy, focus position Fcy and target wavelength ⁇ t of each pulse from CD Example of a subroutine that finds 5.3 Effect 6.
  • Embodiment 2 6.1 Configuration 6.2 Operation 6.2.1 Example of processing content of lithography control unit 6.2.2 Example of processing content of exposure control unit 6.3 Effect 7. Embodiment 3 7.1 Configuration 7.2 Operation 7.3 Effect 7.4 Modification 8. Embodiment 4 8.1 Configuration 8.2 Operation 8.3 Effect 8.4 Modification 1 8.5 Modification 2 9. Embodiment 5 9.1 Configuration 9.2 Operation 9.3 Effect 9.4 Modification example 9.5 Others 10. Example of excimer laser device using solid-state laser device as an oscillator 10.1 Configuration 10.2 Operation 10.3 Description of semiconductor laser system 10.3.1 Configuration 10.3.2 Operation 10.4 Effect 10.5 Modification 10 .6 Others 11. Hardware configuration of various control units 12. Manufacturing method of electronic device 13.
  • CD Critical dimension
  • 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%.
  • Optical Proximity Effect is a phenomenon in which the dimensions of patterns exposed on a wafer change depending on the distance between the patterns.
  • OPE Optical Proximity Effect
  • FIG. 1 shows an image of distortion.
  • the solid line in FIG. 1 represents the ideal grid (position to be exposed) on the wafer, and the broken line represents the position to be actually exposed.
  • the shape of the scan field is not an accurate rectangle due to various reasons. Deformations can also occur inside the scan field, causing the pattern to deviate from where it should have been, for example the grid. This is called distortion.
  • the causes of distortion are, for example, aberration of the projection optical system, synchronization accuracy between the wafer stage and the reticle stage at the time of scan exposure, deformation of the wafer by the wafer chuck, and the like.
  • Magnification distortion is a component of the above distortion whose positional deviation is proportional to the coordinates of the pattern. Magnification distortion is also simply called “magnification”. In general, information on “magnification” can be obtained by decomposing distortion into components such as “simple shift", “magnification” and “higher swell”. That is, the magnification is one of the distortion components.
  • FIG. 2 shows an image of magnification distortion. In FIG. 2, the horizontal direction is the X-axis direction and the vertical direction is the Y-axis direction. At the position shown by the broken line in FIG. 2 (the position actually exposed), the amount of deviation in the X-axis direction with respect to the ideal grid shown by the solid line is proportional to the distance from the center in the X-axis direction. The same applies to the Y-axis direction, but the X-axis direction and the Y-axis direction do not always have the same direction and the same proportional coefficient.
  • parallel in the present specification may include the concept of substantially parallel, which can be regarded as a range substantially equivalent to parallel in technical significance.
  • vertical or “orthogonal” in the present specification includes the concept of substantially vertical or substantially orthogonal, which can be regarded as a range substantially vertical or substantially orthogonal in technical significance. It's okay.
  • FIG. 3 shows an image of exposure and measurement flow in an exemplary semiconductor manufacturing process.
  • the exposure apparatus 14 When a new layer is exposed to the exposed and developed wafer WF of the previous layer by the exposure apparatus 14, the height information and the distortion information including the magnification are acquired for the wafer WF to be exposed. Is measured, and feed forward control is performed based on the measurement result. The measurement of the wafer WF is performed by the measuring function of the exposure apparatus that exposed the previous layer or a dedicated measuring instrument.
  • the measurement items include the height information of the wafer WF and the overlap mark position information of the previous layer.
  • the height information of the wafer WF is position (height) information in the thickness direction of the wafer WF, that is, in the Z direction, and is also referred to as Z information.
  • the distortion magnification is calculated from the overlap mark position information of the previous layer.
  • the feedforward control knob controls, for example, the vertical position (Z direction position) of the wafer, the relative scan speed between the wafer and the reticle (mask), and the magnification of the projection optical system.
  • the feedback control knob is, for example, the vertical position of the wafer, the exposure amount, etc., but in most cases, it is only the exposure amount.
  • the measurement of the CD is performed by using a CD-SEM (Critical Dimension-Scanning Electron Microscope), for example, as a part of the wafer WF exposed by the exposure apparatus 14 is sampled.
  • CD-SEM Cross-Scanning Electron Microscope
  • FIG. 4 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 publicly 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 for tunable narrow band oscillation, 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 like. "Reticle” is synonymous with “mask”.
  • 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 an image of the reticle pattern on the wafer WF.
  • the exposure control unit 40 is connected to the reticle stage 48 and the wafer stage 54. 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 transmits the target wavelength ⁇ t to the laser device 12 for each burst.
  • the laser control unit 20 controls the selected wavelength of the narrowing band 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.
  • the excitation intensity is controlled so as to output a pulsed laser beam according to the emission trigger signal Tr.
  • 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.
  • the exposure control unit 40 uses a step-and-scan method to transmit control parameters of the target laser beam to the laser control unit 20 for each burst, and controls the reticle stage 48 and the wafer stage 54 while transmitting the emission trigger signal Tr. , The image of the reticle 46 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”.
  • the "pulse laser light” may be simply described as "laser light”.
  • FIG. 5 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 after the adjustment oscillation is performed for each wafer WF. That is, the laser apparatus 12 first performs adjustment oscillation, waits at a predetermined time interval, and then performs a burst operation for exposing the first wafer (Wafer # 1).
  • Adjusted 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 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 adjusted oscillation.
  • the section where the pulses are dense is a burst period in which the pulsed laser beam is continuously output for a predetermined period. Further, in FIG. 5, the section in which the pulse does not exist is the oscillation pause 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 (Wafer # 1) is exposed in the exposure apparatus 14 at a relatively large time interval.
  • FIG. 6 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. 6 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 exposure of 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 Pulse # 1, Pulse # 2, ...) Can be continuously output from the laser device 12. This scan exposure is repeated in sequence, 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 in the order of the broken line arrows shown in FIG.
  • the wafer WF is an example of a semiconductor substrate (photosensitive substrate) coated with a resist.
  • FIG. 7 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 into the projection optical system 50 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 static exposure area SEA may be understood as an area that can be collectively exposed by a scan beam.
  • the area where batch exposure is possible may be rephrased as the area where static exposure is possible.
  • 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 (stage moving direction).
  • the direction parallel to the paper surface of FIG. 7 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. 8 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 NSL exposed to the resist on the wafer WF is given by the following equation.
  • NSL (By / Vy) ⁇ f Vy: Scan speed in the Y-axis direction of the wafer f: Laser repetition frequency (Hz) 3.5
  • Example of laser device 3.5.1 Configuration Figure 9 schematically shows a configuration example of the laser device 12.
  • the laser device 12 shown in FIG. 9 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 pulse power module (PPM) 64, a charger 66, and a narrow band module (LNM) 68.
  • PPM pulse power module
  • LNM narrow band module
  • the chamber 60 includes windows 71, 72, a pair of electrodes 73, 74, and an electrical 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 according to a 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 rotating stage 84 for rotating the prism 82.
  • the narrowing 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 the chamber 160, PPM 164 and charger 166 is similar to the configuration of the corresponding elements of the oscillator 22.
  • the chamber 160 includes windows 171 and 172, a pair of electrodes 173 and 174, and an electrical insulating member 175.
  • the PPM 164 includes a switch 165 and a charging capacitor (not shown).
  • the optical resonator 90 is a fabric-perot 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 E 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 switch 165 of the PPM 164 discharges the pulsed laser light output from the oscillator 22 when it enters the discharge space of the chamber 160 of the amplifier 24.
  • a trigger signal is given to the switch 65 of the PPM 64 and the switch 65 of the PPM 64, respectively.
  • 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 and the wavelength ⁇ are measured.
  • the laser control unit 20 acquires the data of the pulse energy E and the wavelength ⁇ measured by using the monitor module 26, and the difference between the pulse energy E and the target pulse energy Et and the difference between the wavelength ⁇ and the target wavelength ⁇ t are obtained.
  • the charging voltage of the charger 166 and the oscillation wavelength of the oscillator 22 are controlled so as to approach 0 respectively.
  • the laser control unit 20 can control the pulse energy E and the wavelength ⁇ in pulse units.
  • 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.
  • the spectral line width ⁇ of the pulsed laser beam output from the laser device 12 can be controlled by controlling the discharge timing delay time ⁇ t of the chamber 60 of the oscillator 22 and the chamber 160 of the amplifier 24.
  • FIG. 9 an example of a fabric resonator is shown as the optical resonator 90, but an amplifier provided with a ring resonator may be used.
  • the target wavelength ⁇ t of the burst pulse in the scan exposure of Scan # k is calculated so as to be the focus position corresponding to the average height of the wafer WF for each burst.
  • Target wavelength data is transmitted to the laser control unit 20, and scan exposure is performed.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the Y-axis direction dependence of the wafer height Hcy and the Y-axis direction dependence of the magnification ⁇ cy in the X-axis direction in the scan field SF.
  • FIG. 10 schematically shows how the scan field SF of Scan # k is subjected to scan exposure.
  • a graph G1 showing the Y-axis direction dependence of the wafer height Hcy in the actually measured scan field SF of Scan # k and the average wafer height are shown.
  • the average wafer height referred to here may be the average value of the heights in the scan field SF of Scan # k, or may be the average value of the heights of the entire wafer WF.
  • FIG. 11 schematically shows a configuration example of the lithography system 100 according to the first embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 11 will be described as being different from that of FIG.
  • the lithography system 100 shown in FIG. 11 is an overall system in which a wafer inspection device 310 and a lithography control unit 110 are added to the configuration of the exposure system 10 shown in FIG.
  • the wafer inspection device 310 can measure the height and superposition of the CD and the wafer WF by irradiating the wafer WF with light and measuring the reflected light or the diffracted light. Further, 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 wafer inspection device 310 may include a plurality of measuring instruments.
  • 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 lithography control unit 110 is connected to a wafer inspection control unit 320, an exposure control unit 40, and a signal line for transmitting and receiving data and the like to each of the laser control unit 20.
  • the exposure apparatus 14 in the lithography system 100 includes a focus sensor 58 that measures the height of the wafer WF.
  • the focus sensor 58 is connected to the exposure control unit 40.
  • the wafer inspection device 310 inspects the wafer WF before exposure, and the height and processing of each scan field SF and the wafer WF in the scan field SF. The position and dimensions of the pattern are measured, and the measurement data corresponding to each scan field SF of the wafer WF is transmitted to the lithography control unit 110.
  • the lithography control unit 110 calculates the average value of the heights of the wafer WF, the focus position Fcy, and the magnification ⁇ cy from the position of the pattern in the direction orthogonal to the scan direction of each scan field SF of the wafer WF. do.
  • the lithography control unit 110 calculates the target wavelength ⁇ t based on the focus position Fcy depending on the position of each scan field SF in the scan direction, the magnification ⁇ cy, and the CD value.
  • the CD value of the exposure system 10 has a wavelength dependence.
  • the lithography control unit 110 transmits the target wavelength ⁇ t of each pulse to the laser device 12 via the exposure control unit 40 of the exposure device 14.
  • the exposure operation is the same as the exposure system 10 shown in FIG.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing content of the lithography control unit 110 in the first embodiment. The step shown in FIG. 12 is realized by executing a program by a processor that functions as a lithography control unit 110.
  • step S11 the lithography control unit 110 determines whether or not the inspection of the wafer WF to be exposed next by the wafer inspection device 310 has been completed.
  • the wafer inspection device 310 transmits a wafer inspection end signal to the lithography control unit 110.
  • the lithography control unit 110 determines whether or not the inspection is completed by determining whether or not an end signal indicating that the wafer inspection of the wafer WF to be exposed next is completed is received from the wafer inspection device 310.
  • step S11 If the determination result in step S11 is No, the lithography control unit 110 repeats step S11.
  • step S11 If the determination result in step S11 is Yes determination, the lithography control unit 110 proceeds to step S12.
  • the lithography control unit 110 receives the inspection data of the wafer WF before exposure from the wafer inspection device 310, and stores the data D for each scan field SF.
  • the data D includes the measured wafer height information, the position information of the mark on the wafer WF, the information of the CD value, and the information of which process the CD value is, and each of these information and the measurement. It is a data group associated with the information for specifying the position of the scan field SF.
  • step S13 the lithography control unit 110 calculates and saves the magnification ⁇ cy in the direction orthogonal to the scanning direction in each scan field SF from the data D.
  • step S14 the lithography control unit 110 calculates and saves the focus position Fcy, which is the average value of the focus positions in the direction orthogonal to the scan direction in each scan field SF, from the data D.
  • step S15 the lithography control unit 110 stores the relationship between the exposure condition and the CD value from the data D.
  • the order of processing in steps S13 to S15 is not limited to the example shown in FIG. 12, and can be appropriately replaced, and a plurality of steps may be processed in parallel.
  • step S16 the lithography control unit 110 obtains the target wavelength ⁇ t of each pulse in each scan field SF based on the magnification ⁇ cy, the focus position Fcy, and the CD.
  • the CD value used in this step S16 is feedback data brought from the CD value of the exposure result stored for the different wafer WFs previously exposed.
  • step S17 the lithography control unit 110 transmits the target wavelength ⁇ t of each pulse in each scan field SF to the exposure control unit 40.
  • the lithography control unit 110 collectively transmits data of the target wavelength ⁇ t of each pulse in each scan field SF to the exposure control unit 40.
  • step S18 the lithography control unit 110 determines whether or not there is a wafer WF to be exposed next. If the determination result in step S18 is Yes determination, the lithography control unit 110 returns to step S11.
  • step S18 determines whether the lithography control unit 110 is No determination.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40 in the first embodiment. The step shown in FIG. 13 is realized by executing a program by a processor that functions as an exposure control unit 40.
  • step S21 the exposure control unit 40 receives the target wavelength ⁇ t of each pulse in each scan field SF from the lithography control unit 110.
  • the exposure control unit 40 collectively receives data of the target wavelength ⁇ t of each pulse in each scan field SF from the lithography control unit 110.
  • step S22 the exposure control unit 40 exposes the inside of the scan field SF while transmitting the target wavelength ⁇ t of each pulse and the emission trigger signal Tr to the laser control unit 20. That is, the exposure control unit 40 transmits the target wavelength ⁇ t and the light emission trigger signal Tr to the laser control unit 20 for each pulse. At this time, the exposure control unit 40 moves the reticle 46 and the wafer WF in opposite directions in synchronization with the light emission trigger signal Tr to perform scan exposure.
  • step S23 the exposure control unit 40 determines whether or not the exposure of the scan field SF currently being exposed is completed. If the scan field SF currently being exposed is in the middle of scanning and an unexposed area remains in the scan field SF, the determination result in step S23 is No. If the determination result in step S23 is No, the exposure control unit 40 returns to step S22 and continues the scan exposure of the scan field SF.
  • step S23 the exposure control unit 40 proceeds to step S24.
  • step S24 the exposure control unit 40 determines whether or not to expose the next scan field SF.
  • the determination result in step S24 is Yes determination. If the determination result in step S24 is Yes determination, the exposure control unit 40 proceeds to step S25.
  • step S25 the exposure control unit 40 moves the wafer WF to the next scan field SF. After step S25, the exposure control unit 40 returns to step S21.
  • step S24 if the determination result in step S24 is No, the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram schematically showing the magnification ⁇ cy in the X-axis direction at each position in the scan field SF in the Y-axis direction.
  • the upper part of FIG. 14 schematically shows how the scan field SF of the wafer WF is scanned and exposed by the scan beam SB.
  • the wavy line displayed at the end of the scan field SF in the X-axis direction represents the position changed by the magnification ⁇ cy in the X-axis direction, which is a distortion component.
  • the graph G3 shown in the middle of FIG. 14 is an example of the magnification ⁇ cy in the X-axis direction obtained from the inspection result of the wafer inspection device 310 for the scan field SF shown in the upper row.
  • the horizontal axis of the graph G3 shown in the middle part is converted into a pulse number of a scan exposure pulse.
  • the pulse number of the scan exposure pulse is a number indicating the order of the pulses irradiated in the scan field SF.
  • FIG. 15 shows the relationship between the average value of the wafer heights in the X-axis direction at each position in the scan field SF in the Y-axis direction (hereinafter referred to as “wafer height average value”) Havy and the focus position Fc.
  • the upper part of FIG. 15 shows the same scan field SF as the upper part of FIG.
  • the graph G5 shown below the scan field SF in FIG. 15 is an example of a wafer height average value Havy obtained from the inspection result of the wafer inspection device 310 for the scan field SF shown in the upper row.
  • the horizontal axis of the graph G5 is converted into the pulse number of the scan exposure pulse.
  • the graph G7 shown at the bottom of FIG. 15 is an example of the focus position Fcy calculated from the average wafer height value Havy and the reference focus position F0.
  • the lithography control unit 110 determines the X-axis direction at the position (Y coordinate) in the Y-axis direction in each scan field SF from the inspection result of the wafer inspection device 310.
  • the magnification ⁇ cy of the above and the average value of the height of the wafer WF in the X-axis direction are obtained.
  • the lithography control unit 110 replaces the position in the Y-axis direction with the pulse number of the scan exposure pulse in the scan field SF, and replaces it with the data of the magnification ⁇ cy with respect to the pulse number and the wafer height average value Havey (graph in FIG. 14). See G4 and graph G6 in FIG. 15).
  • the lithography control unit 110 obtains the focus position Fcy, which is the average value of the distance between the projection optical system 50 and the wafer WF surface in the X-axis direction, from the wafer height average value Havy and the reference focus position F0 by the following equation (1). ) And replace it (see graph G7 in FIG. 15).
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S13 of FIG.
  • the lithography control unit 110 sets the index n representing the pulse number of the pulsed laser beam irradiated during one scan to 1.
  • the index n of "1" is the pulse number of the first pulse to be irradiated during one scan.
  • step S32 the lithography control unit 110 calculates the magnification ⁇ cy (n) in the X-axis direction from the processing pattern data of the wafer WF.
  • the distance between the measurement points in the Y-axis direction coincides with the distance L in which the wafer WF moves during the pulse interval of the scan beam SB.
  • the distance L is expressed by the following equation (2).
  • step S33 the lithography control unit 110 writes the data of the magnification ⁇ cy (n) in the file A1.
  • step S34 the lithography control unit 110 determines whether or not the index n is N or more.
  • N which is a reference for comparison here, is the pulse number of the last pulse to be irradiated during one scan.
  • step S34 determines whether the determination result in step S34 is No. If the determination result in step S34 is No, the lithography control unit 110 proceeds to step S35. In step S35, the lithography control unit 110 increments the value of the index n and returns to step S32.
  • step S34 determines whether the lithography control unit 110 is Yes determination.
  • the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 16 and returns to the main flow of FIG.
  • FIG. 17 is an image diagram of the magnification ⁇ cy (n) calculated for each pulse number n in the scan field SF.
  • the magnification ⁇ cy (n) corresponding to each of the pulse numbers 1 to N is calculated.
  • FIG. 18 is a chart showing an example of data stored in the file A1. As shown in FIG. 18, the file A1 stores data having a magnification ⁇ cy (n) corresponding to the pulse number n.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S14 of FIG.
  • the lithography control unit 110 sets the index n representing the pulse number of the pulsed laser beam irradiated during one scan to 1.
  • the lithography control unit 110 has an average value Hc (n, m) of the wafer height Hc (n, m) in the Y-axis direction position corresponding to the irradiation position of the nth pulse in the scan field SF in the X-axis direction. ) Is calculated.
  • m is an index indicating the position in the X-axis direction of the measurement point whose wafer height is measured by the wafer inspection device 310 (see FIG. 20).
  • the interval of the measurement points in the Y-axis direction is preferably matched with the distance L in which the wafer WF moves during the pulse interval of the scan beam SB.
  • m can take a value from 1 to M. ..
  • the average wafer height Havy (n) is obtained by the following equation (3).
  • step S43 the lithography control unit 110 calculates the focus position Fcy (n) from the wafer height average value Havy (n) and the reference focus position F0 according to the equation (4).
  • step S44 the lithography control unit 110 writes the data of the focus position Fcy (n) in the file A2.
  • step S45 the lithography control unit 110 determines whether or not the index n is N or more.
  • step S45 the lithography control unit 110 proceeds to step S46.
  • step S46 the lithography control unit 110 increments the value of the index n and returns to step S42.
  • step S45 determines whether the lithography control unit 110 is Yes determination.
  • the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 19 and returns to the main flow of FIG.
  • FIG. 20 is an image diagram of wafer height measurement points in the scan field SF. Each of the numerous black circles shown in FIG. 20 indicates a wafer height measurement point. Although the number of wafer height measurement points is omitted in FIG. 20, N ⁇ M wafer height measurement points are provided in the scan field SF.
  • the wafer height Hc (n, m) represents the wafer height measured at the measurement point (n, m).
  • the plurality of measurement points represented by (n, m) in FIG. 20 is an example of the “plurality of points” in the present disclosure.
  • FIG. 21 is a chart showing an example of data stored in the file A2. As shown in FIG. 21, the data of the focus position Fcy (n) corresponding to the pulse number n is stored in the file A2.
  • FIG. 22 is a graph showing an example of the relationship between the CD and the focus position when the dense pattern is exposed.
  • the horizontal axis represents the amount of defocus from the best focus position (0.0), and the vertical axis represents the CD value.
  • the graph shown in FIG. 22 is an example of a 65 nm line / 130 pitch CD-focus curve as a dense pattern.
  • FIG. 23 is a graph showing an example of the relationship between the CD and the focus position when the isolated pattern is exposed.
  • the horizontal axis represents the amount of defocus from the best focus position, and the vertical axis represents the CD value.
  • the graph shown in FIG. 23 is an example of a 65 nm line / 600 pitch CD-focus curve as an isolated pattern.
  • the CD-focus curve changes depending on the setting of the exposure apparatus 14.
  • the tendency of the CD-focus curve changes depending on the mask pattern to be exposed.
  • the CD-focus curve In the case of the dense pattern, as shown in FIG. 22, when the defocus is in the range of ⁇ 210, the CD-focus curve is flat, that is, the CD value hardly changes even if the focus position changes.
  • the CD-focus curve In the case of the isolated pattern, as shown in FIG. 23, the CD-focus curve has an upward convex shape, and when the focus position changes, the CD value also changes significantly.
  • the weight of the portion where the isolated pattern is arranged is increased, and the weight of the portion where the dense pattern is arranged is decreased to obtain the weighted average.
  • the weighted average can be performed by increasing not only the sensitivity of the pattern to the focus position but also the weight of the part where the pattern having a large influence on the performance of the chip is arranged, for example.
  • the term "mean value" as used herein includes not only a simple average value but also a weighted average value.
  • FIG. 24 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S15 of FIG.
  • the lithography control unit 110 reads the CD value in each scan field SF on the wafer WF measured by the wafer inspection device 310 from the data D.
  • the wafer inspection device 310 measures the CD value in each scan field SF of the wafer WF.
  • the lithography control unit 110 reads these data D.
  • step S52 the lithography control unit 110 reads the measured exposure condition parameter data F in each scan field SF of the wafer WF.
  • This data F is data received by the lithography control unit 110 from the exposure control unit 40 about the exposure conditions at the time of wafer exposure of the target wafer WF.
  • step S53 the lithography control unit 110 stores the relationship between the exposure condition parameter and the CD value in the file A0. That is, the lithography control unit 110 stores the relationship between the exposure condition parameter and the CD value from the data D and the data F in the file A0.
  • step S54 the lithography control unit 110 organizes the relationship between the exposure conditions and the CD value from the file A0, and stores each data separately in a file. For example, the lithography control unit 110 arranges the relationship with the CD value for each exposure condition parameter from the file A0, and saves each data in the file B, the file C, the file D, the file E, and the like, which will be described later.
  • step S54 the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 24 and returns to the main flow of FIG.
  • FIG. 25 shows an example of a list of the relationship between the exposure condition parameters stored in the file A0, the magnification ⁇ cy, and the CD value.
  • the exposure condition parameters are, for example, the parameter IL of the illumination optical system 44, the parameter PJ of the projection optical system 50, the mask parameter M, the dose D, the wavelength ⁇ , the spectral line width ⁇ , and the focus position Fcy. Etc. are included.
  • Examples of the parameter IL of the illumination optical system 44 are ⁇ (sigma) of normal illumination, ⁇ of annular illumination, annular ratio, angle, position, and size of quadrupole illumination.
  • Examples of the parameter PJ of the projection optical system 50 are chromatic aberration correction, numerical aperture NA, and the like.
  • mask parameters M are mask dimensions, materials, mask types, etc.
  • the parameter IL of the illumination optical system 44, the parameter PJ of the projection optical system 50, the mask parameter M and the dose D shown in FIG. 25 are exposure condition parameters received from the exposure apparatus 14.
  • the spectral line width ⁇ and the wavelength ⁇ are exposure condition parameters received from the exposure device 14 or the laser device 12.
  • the magnification ⁇ cy and the focus position Fcy are parameters received from the exposure apparatus 14 or the wafer inspection apparatus 310.
  • the CD value is a parameter received from the wafer inspection device 310.
  • Step S54 in FIG. 24 is, for example, a step of extracting data of common exposure condition parameters from the data of file A0 and creating data such as file B, file C, file D, and file E.
  • the exposure condition parameters are not limited to those exemplified above, and may include, for example, resist parameters.
  • the parameters may also include the type of resist, sensitivity, thickness, baking conditions and the like.
  • FIG. 26 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S16 of FIG.
  • step S61 the lithography control unit 110 sets the index n representing the pulse number of the pulsed laser light emitted during one scan to 1.
  • step S62 the lithography control unit 110 obtains the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse in the scan field SF based on the magnification ⁇ cy (n), the focus position Fcy (n), and the CD.
  • step S63 the lithography control unit 110 determines whether or not the index n is equal to N.
  • step S63 the determination result in step S63 is No, the lithography control unit 110 proceeds to step S64.
  • step S64 the lithography control unit 110 increments the value of the index n and returns to step S62.
  • step S63 determines whether the lithography control unit 110 is Yes determination.
  • the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 26 and returns to the main flow of FIG.
  • FIG. 27 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S62 of FIG.
  • the lithography control unit 110 obtains the shortest wavelength ⁇ S (n) and the longest wavelength ⁇ L (n) in the wavelength range which is the allowable CD value in the case of the focus position Fcy (n).
  • step S72 the lithography control unit 110 obtains a wavelength ⁇ M (n) having a magnification ⁇ cy (n).
  • the order of steps S71 and S72 can be exchanged, and these steps may be performed in parallel.
  • step S74 the lithography control unit 110 determines whether the wavelength ⁇ M (n) satisfies ⁇ S (n) ⁇ ⁇ M (n) ⁇ ⁇ L (n), or ⁇ M (n) ⁇ s (n). Or ⁇ L (n) ⁇ M (n).
  • step S74 When the determination result in step S74 satisfies ⁇ S (n) ⁇ ⁇ M (n) ⁇ ⁇ L (n), the lithography control unit 110 proceeds to step S75 and sets the target wavelength ⁇ t (n) to ⁇ M (n). ).
  • step S74 When the determination result in step S74 is ⁇ M (n) ⁇ s (n), the lithography control unit 110 proceeds to step S76 and determines the target wavelength ⁇ t (n) to be ⁇ S (n).
  • step S74 determines the target wavelength ⁇ t (n) to be ⁇ L (n).
  • step S75 step S76 or step S77
  • the lithography control unit 110 proceeds to step S78.
  • step S78 the lithography control unit 110 writes data of Fcy (n), ⁇ S (n), ⁇ L (n), ⁇ cy (n), ⁇ M (n), and ⁇ t (n) in the file B.
  • step S78 the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 27 and returns to the flowchart of FIG. 26.
  • FIG. 28 is a chart showing an example of a data table stored in the file B. As shown in FIG. 28, a record containing each data of Fcy (n), ⁇ S (n), ⁇ L (n), ⁇ cy (n), ⁇ M (n) and ⁇ t (n) for each pulse number n. Is created.
  • FIG. 29 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S71 in FIG. 27.
  • the lithography control unit 110 reads the file C of the relationship between the focus position Fcy, the wavelength ⁇ , and the CD value. From the results of optical simulation or test exposure, the relationship data between each focus position Fcy, wavelength ⁇ , and CD value is saved in file C in advance.
  • FIG. 30 shows an example of file C. The lithography control unit 110 reads the file C saved in advance.
  • step S82 the lithography control unit 110 obtains an approximate curve (CD curve) representing the relationship between the CD value and the wavelength ⁇ in the case of the focus position Fcy (n) from the file C.
  • CD curve approximate curve
  • step S83 the lithography control unit 110 sets the shortest wavelength ⁇ S (n) in the wavelength range which is a predetermined allowable CD value in the case of the focus position Fcy (n) based on the CD curve obtained in step S82.
  • the longest wavelength ⁇ L (n) is obtained.
  • step S83 the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 29 and returns to the flowchart of FIG. 27.
  • FIG. 31 is a graph showing an example of the CD curve obtained in step S82 of FIG.
  • FIG. 31 shows an example of a predetermined allowable CD value used in step S83 of FIG. 29, and an example of the shortest wavelength ⁇ S (n) and the longest wavelength ⁇ L (n) obtained from the allowable CD value and the CD curve.
  • the optimum wavelength ⁇ b may be, for example, the central value in the wavelength range defined by the shortest wavelength ⁇ S (n) and the longest wavelength ⁇ L (n).
  • the CD curve shown in FIG. 31 is an example of the "first approximate curve" in the present disclosure.
  • FIG. 32 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S72 of FIG. 27.
  • the lithography control unit 110 reads the file D of the relationship between the magnification ⁇ cy and the wavelength ⁇ .
  • the relationship data between the magnification ⁇ cy and the wavelength ⁇ from the result of the optical simulation or the test exposure is saved in the file D in advance.
  • FIG. 33 shows an example of the file D.
  • the lithography control unit 110 reads the file D saved in advance.
  • step S92 the lithography control unit 110 obtains an approximate curve F that defines the relationship between the magnification ⁇ cy and the wavelength ⁇ from the file D.
  • step S93 the lithography control unit 110 ends the flowchart of FIG. 32 and returns to the flowchart of FIG. 27.
  • FIG. 34 is a graph showing an example of the approximate curve F obtained in step S92 of FIG. Further, FIG. 34 shows the concept of a calculation method for obtaining the wavelength ⁇ M (n) having the magnification ⁇ cy (n) by using the function of the approximate curve F.
  • the wavelength ⁇ M (n) is an example of the “first wavelength” in the present disclosure.
  • the approximate curve F is an example of the "second approximate curve" in the present disclosure.
  • the target wavelength ⁇ t of each pulse that approaches the height of the pattern processed on the wafer WF and the value of the magnification ⁇ cy is calculated, and the pulse of the target wavelength ⁇ t is calculated. Since the inside of the scan field SF is subjected to scan projection exposure with the laser beam, it is possible to correct both the magnification and the focus position in the direction orthogonal to the scan direction. As a result, the overlay accuracy and the CD accuracy are improved at the same time.
  • Embodiment 2 6.1 Configuration
  • the wafer height Hc is measured by using the wafer inspection device 310 and the focus position Fcy is obtained based on the measurement result has been described.
  • the focus sensor 58 arranged in the exposure apparatus 14 is used to measure the focus position Fcy immediately before the exposure.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram schematically showing an example of measurement points on the wafer WF by the focus sensor 58 arranged in the exposure apparatus 14 of the lithography system 100 according to the second embodiment.
  • the focus sensor 58 applied to the second embodiment includes a plurality of autofocus (AF) sensors capable of measuring wafer heights at a plurality of positions in the wafer WF.
  • AF autofocus
  • Each of the plurality of AF sensors includes a light emitting element and a light receiving element.
  • FIG. 35 shows the scan field SF during scan exposure by the scan beam SB, and shows how the scan beam SB moves relative to the scan field SF in the plus direction of the Y axis.
  • Each of the plurality of dot marks arranged in the scan field SF in FIG. 35 schematically represents each measurement point of the plurality of AF sensors (not shown).
  • the number of measurement points is reduced for the sake of simplification of the illustration, but the actual number of measurement points may be larger.
  • the height of the wafer WF measured by the AF sensor does not require a mark on the wafer WF, and can be measured regardless of the presence or absence of a pattern on the wafer WF.
  • the AF sensor measurement is done in real time during the scan exposure.
  • the first AF sensor is used to measure the wafer height in the area being exposed by the scan beam SB.
  • the second AF sensor is used to pre-read the wafer height when scanning in the positive direction of the Y-axis.
  • the third AF sensor is used to look ahead the wafer height when scanning in the negative direction in the Y-axis direction. "Look-ahead" means that the wafer height in the unexposed area in the scan field SF is measured prior to the exposure operation, and here, the wafer height is measured immediately before the exposure. Implications.
  • FIG. 36 is a side view schematically showing a configuration example of the AF sensor unit 580 applied to the exposure apparatus 14 of the lithography system according to the second embodiment.
  • the exposure apparatus 14 of the second embodiment includes an AF sensor unit 580 including a plurality of AF sensors as the focus sensor 58.
  • the AF sensor unit 580 includes an AF light emitting unit 582 and an AF light receiving unit 584.
  • the AF light emitting unit 582 and the AF light receiving unit 584 are arranged so as to be arranged in the Y-axis direction with the projection optical system 50 interposed therebetween.
  • the AF light emitting unit 582 includes a light emitting element group of the first AF sensor, a light emitting element group of the second AF sensor, and a light emitting element group of the third AF sensor.
  • the AF light receiving unit 584 includes a light receiving element group of the first AF sensor, a light receiving element group of the second AF sensor, and a light receiving element group of the third AF sensor.
  • the thick arrow indicates the light emitted from the light emitting element of the second AF sensor that performs look-ahead during scanning in the plus direction of the Y-axis.
  • the thin arrow represents the light emitted from the light emitting element of the first AF sensor.
  • the broken line arrow represents the light emitted from the light emitting element of the third AF sensor that performs look-ahead during scanning in the minus direction of the Y-axis.
  • FIG. 37 is a flowchart showing an example of processing content of the lithography control unit 110 in the lithography system 100 according to the second embodiment.
  • the steps common to the steps shown in FIG. 12 are assigned the same step numbers, and duplicate description will be omitted. The difference between FIG. 37 and FIG. 12 will be described.
  • steps S14, S16 and S17 of FIG. 12 have been deleted, and the process proceeds to step S15 after step S13 and to step S18 after step S15.
  • the other steps are the same as in FIG.
  • file data of the files A1, the file C, and the file D can be written and viewed by the lithography control unit 110 and the exposure control unit 40.
  • File A1 contains table data of pulse number n and magnification ⁇ cy.
  • File C contains table data of the relationship between each focus position Fc, wavelength ⁇ , and CD value.
  • File D contains table data of the relationship between the wavelength ⁇ and the magnification ⁇ .
  • FIG. 38 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40 in the lithography system 100 according to the second embodiment.
  • the exposure control unit 40 may execute the processing of the flowchart shown in FIG. 38 instead of the flowchart described with reference to FIG.
  • step S101 the exposure control unit 40 prepares for the start of scan exposure.
  • step S102 the exposure control unit 40 sets the index n of the pulse number of the scan exposure pulse to be irradiated during one scan to "1".
  • step S103 the exposure control unit 40 reads the data of the file A1 that stores the pulse number and the magnification ⁇ cy (n) in the scan field SF.
  • step S104 the exposure control unit 40 measures the focus position in the direction orthogonal to the scan direction immediately before exposure by the focus sensor 58 and calculates the focus position Fcy (n) which is the average value thereof.
  • step S106 the exposure control unit 40 obtains the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse in the scan field based on the magnification ⁇ cy (n), the focus position Fcy (n), and the CD.
  • the process of step S106 may be the same as the flowchart of FIG. 27.
  • step S108 the exposure control unit 40 transmits the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse to the laser control unit 20.
  • step S112 the exposure control unit 40 transmits a light emission trigger signal Tr to the laser control unit 20 so as to be irradiated as the nth pulse in the scan field SF.
  • step S114 the exposure control unit 40 determines whether or not the pulse number n matches the pulse number N of the last pulse to be irradiated during one scan.
  • step S114 If the determination result in step S114 is No, the exposure control unit 40 proceeds to step S115, increments the value of the index n, and returns to step S103.
  • step S114 determines whether or not there is a scan field SF to be the target of the next scan exposure in the wafer WF.
  • step S116 If the determination result in step S116 is Yes determination, the exposure control unit 40 shifts to step S118, moves the wafer WF step by step to the next scan field position, and then returns to step S101. On the other hand, when the determination result in step S116 is No, the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG. 38.
  • FIG. 39 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S104 of FIG. 38.
  • the exposure control unit 40 measures the wafer height Hc (n, m) at point M on the X-axis by the focus sensor 58.
  • the scan direction is the Y-axis plus direction as shown in FIG. 35
  • the exposure is performed by the Y-axis plus direction look-ahead AF sensor (second AF sensor) preceding the Y-axis plus direction in the exposed area of the scan beam SB.
  • the immediately preceding wafer height Hc (n, m) is measured at each of the M points on the X-axis.
  • step S122 the exposure control unit 40 calculates the average value Havy (n) of the wafer heights.
  • the calculation formula of Havy (n) may be the above-mentioned formula (3).
  • step S123 the exposure control unit 40 obtains the focus position Fcy (n) from the difference between the reference focus position F0 and the average value Havy (n) of the wafer height.
  • step S124 the exposure control unit 40 writes the data of the focus position Fcy (n) in the file A2.
  • step S124 the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG. 39 and returns to the flowchart of FIG. 38.
  • the height of the wafer WF is measured immediately before exposure, and the focus position can be controlled in real time. Therefore, the magnification and the focus position in the direction orthogonal to the scan direction can be controlled. The correction accuracy of each of the above is further improved.
  • Embodiment 3 7.1 Configuration Figure 40 schematically shows a configuration example of the lithography system 103 according to the third embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 40 will be described as different from that in FIG.
  • the lithography system 103 shown in FIG. 40 can control the magnification of the entire projection optical system 50 in the projection optical system 50, and has an influence on the imaging performance including wavefront aberration.
  • One or a plurality of small lenses 502 are selected, and the lens 502 includes a piezo actuator 504 that drives the lens 502 on the optical axis at high speed. This one or more lenses 502 is called a "magnification correction lens 502".
  • the exposure control unit 40 is connected to a signal line for controlling the piezo actuator 504 so as to move the magnification correction lens 502 in the optical axis direction during scan exposure.
  • the projection optical system 50 in addition to correcting the magnification by the target wavelength ⁇ t, is in a region that cannot be sufficiently corrected by the target wavelength ⁇ t, that is, a wavelength region where the focus position is deviated. Correction is performed with the magnification correction lens 502 of.
  • the lithography control unit 110 or the exposure control unit 40 has an additional function of controlling the position of the magnification correction lens 502 so that the magnification difference that cannot be corrected by the target wavelength ⁇ t of the laser light output from the laser device 12 becomes small. Will be done.
  • the processing content of the lithography control unit 110 may be the same as the flowchart of FIG. 37.
  • FIG. 41 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40 in the lithography system 103 according to the third embodiment.
  • the exposure control unit 40 may execute the processing of the flowchart shown in FIG. 41 instead of the flowchart described with reference to FIG. 38.
  • the steps common to the steps shown in FIG. 38 are assigned the same step numbers, and duplicate description will be omitted.
  • the flowchart shown in FIG. 41 will be described as different from that of FIG. 38.
  • the flowchart shown in FIG. 41 includes step S106A instead of step S106 in FIG. 38, and further includes step S109 between step S108 and step S112.
  • step S106A of FIG. 41 the exposure control unit 40 sets the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse in the scan field SF and the projection optical system based on the magnification ⁇ cy (n), the focus position Fcy (n), and the CD.
  • the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 of 50 is obtained.
  • step S109 the exposure control unit 40 transmits the control value ⁇ c (n) to the piezo actuator 504 that drives the magnification correction lens 502 of the projection optical system 50.
  • the other steps may be similar to FIG. 38.
  • FIG. 42 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106A of FIG. Steps S71 to S77 in FIG. 42 are the same as the flowchart of FIG. 27.
  • the flowchart shown in FIG. 42 will be described as being different from FIG. 27.
  • the flowchart shown in FIG. 42 includes step S140, step S141, step S142, and step S148 instead of step S78 in FIG. 27.
  • step S75 the exposure control unit 40 proceeds to step S140.
  • step S140 the exposure control unit 40 sets the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 to “0”.
  • step S76 the exposure control unit 40 proceeds to step S141.
  • step S141 the exposure control unit 40 calculates the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 in which the difference between the magnification ⁇ cy (n) and the magnification ⁇ t (n) in the case of the wavelength ⁇ t (n) approaches 0.
  • step S77 the exposure control unit 40 proceeds to step S142.
  • the processing content of step S142 may be the same as that of step S141.
  • step S140 step S141 or step S142
  • the exposure control unit 40 proceeds to step S148.
  • step S148 the exposure control unit 40 displays Fcy (n), ⁇ S (n), ⁇ L (n), ⁇ cy (n), ⁇ M (n), ⁇ t (n), and ⁇ c (n) in the file B.
  • Write data The file B applied to the third embodiment is obtained by adding the data of the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 to the data table of the file B illustrated in FIG. 28.
  • step S148 the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG. 42 and returns to the flowchart of FIG. 41.
  • FIG. 43 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S141 and step S142 of FIG. 42.
  • the exposure control unit 40 obtains the magnification ⁇ t (n) in the case of the target wavelength ⁇ t (n) from the file D.
  • step S162 the exposure control unit 40 calculates the difference ⁇ (n) between the magnification ⁇ cy (n) and the magnification ⁇ t (n) by the following equation (5).
  • the exposure control unit 40 calculates the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 in which ⁇ (n) approaches 0.
  • the exposure control unit 40 stores the relationship between ⁇ and the control value ⁇ c of the magnification correction lens 502 in the storage unit in advance as, for example, table data or a function, and calls the table data or function to call the magnification correction lens 502.
  • the control value yc (n) may be calculated.
  • step S163 the exposure control unit 40 ends the flowchart of FIG. 43 and returns to the flowchart of FIG. 42.
  • the region that cannot be corrected by the configuration of the first embodiment that is, ⁇ M (n) ⁇ S (n) or ⁇ L (n) ⁇ M ( In the region of n), the target magnification can be approached by controlling the magnification correction lens 502, and the superimposition is further improved.
  • the height of the wafer WF is measured by the focus sensor 58 of the exposure apparatus 14, but the wafer inspection is not limited to this example and is the same as that of the first embodiment.
  • the wafer height may be measured in advance by the apparatus 310 and the processing may be performed.
  • the lithography control unit 110 executes the same calculation process as in step S106A described with reference to FIG. 41 to expose the data of the target wavelength ⁇ t (n) from the first pulse to the final pulse in the scan field SF. It may be transmitted to the laser control unit 20 via the control unit 40, and the data of the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502 may be transmitted to the exposure control unit 40 in advance.
  • the laser control unit 20 outputs a laser beam having a target wavelength ⁇ t (n) for each pulse, and the exposure control unit 40 corrects the magnification for each pulse so as to be the control value ⁇ c (n) of the magnification correction lens 502.
  • the lens 502 may be controlled.
  • FIG. 44 schematically shows a configuration example of the lithography system 104 according to the fourth embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 44 will be described as being different from that of FIG.
  • the lithography system 104 shown in FIG. 44 includes an exposure control unit 40D instead of the exposure control unit 40 of FIG.
  • Other configurations are the same as in FIG.
  • the exposure control unit 40D corrects the magnification according to the target wavelength ⁇ t as in the exposure control unit 40 of FIG. 11, and further changes the focus position by controlling the Z-axis stage of the wafer stage 54 in the wavelength region where the focus position deviates. Control to do.
  • the lithography control unit 110 or the exposure control unit 40D corrects the magnification according to the target wavelength ⁇ t of the laser light output from the laser device 12. In the region where the CD value is out of the permissible range even after this correction is performed, the exposure control unit 40D controls the Z-axis stage of the wafer stage 54 to control the focus position so that the CD value is within the permissible range.
  • the flowchart that can be executed by the lithography control unit 110 may be the same as that shown in FIG. 37.
  • FIG. 45 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40D in the lithography system 104 according to the fourth embodiment.
  • the exposure control unit 40D may execute the processing of the flowchart shown in FIG. 45 instead of the flowchart described with reference to FIG. 38.
  • FIG. 45 the same step numbers as those shown in FIG. 38 are assigned the same step numbers, and the description thereof will be omitted.
  • the flowchart shown in FIG. 45 will be described as different from that of FIG. 38.
  • the flowchart shown in FIG. 45 includes step S106B instead of step S106 in FIG. 38, and further includes step S110 between step S108 and step S112.
  • the exposure control unit 40D has the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse in the scan field SF and the focus position Fc (n) based on the magnification ⁇ cy (n), the focus position Fcy (n), and the CD. And ask.
  • the focus position Fc (n) here corresponds to the target focus position.
  • step S110 the exposure control unit 40D controls the wafer stage 54 so that the focus position is Fc (n).
  • step S110 the exposure control unit 40D proceeds to step S112.
  • the other steps may be similar to FIG. 38.
  • FIG. 46 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106B of FIG. 45.
  • the flowchart shown in FIG. 46 will be described as different from that of FIG. 27.
  • the flowchart shown in FIG. 46 includes step S73 between steps S72 and S74. Further, step S145 to step S147 are included in place of steps S75 to S77 in FIG. 27, and step S149 is included in place of step S78 in FIG. 27.
  • step S72 in FIG. 46 the exposure control unit 40D proceeds to step S73.
  • step S73 the exposure control unit 40D sets the target wavelength ⁇ t (n) to the wavelength ⁇ M (n). After step S73, the exposure control unit 40D proceeds to step S74.
  • step S74 When the determination result in step S74 satisfies ⁇ S (n) ⁇ ⁇ M (n) ⁇ ⁇ L (n), the exposure control unit 40D proceeds to step S145.
  • step S145 the exposure control unit 40D sets the target focus position Fc (n) as the reference focus position F0.
  • step S74 determines whether the determination result in step S74 is ⁇ M (n) ⁇ S (n).
  • the exposure control unit 40D proceeds to step S146.
  • step S146 the exposure control unit 40D calculates the focus position Fc (n) so that the CD value is within the allowable range when the wavelength is ⁇ M (n).
  • Step S147 may be the same step as step S146.
  • step S149 the exposure control unit 40D displays Fcy (n), ⁇ S (n), ⁇ L (n), ⁇ cy (n), ⁇ M (n), ⁇ t (n), and Fc (n) in the file B. Write data.
  • step S149 the exposure control unit 40D ends the flowchart of FIG. 46 and returns to the flowchart of FIG. 45.
  • FIG. 47 is a flowchart showing an example of the subroutine applied to step S146 and step S147 of FIG.
  • the exposure control unit 40D reads the file E of the relationship between the wavelength ⁇ and the focus position Fb.
  • the file E of the relationship between the wavelength ⁇ and the focus position Fb of the projection optical system 50 is calculated or measured in advance and saved.
  • FIG. 48 shows an example of file E.
  • the exposure control unit 40D reads the file E saved in advance. At the focus position Fb, the CD value within the permissible range can be maintained.
  • step S172 the exposure control unit 40D obtains the approximate curve G from the file E.
  • step S173 the exposure control unit 40D ends the flowchart of FIG. 47 and returns to the flowchart of FIG. 46.
  • FIG. 49 is a graph showing an example of the approximate curve G obtained in step S172 of FIG. 47.
  • the horizontal axis represents the wavelength ⁇
  • the vertical axis represents the focus position Fb.
  • FIG. 49 shows the concept of a calculation method for obtaining Fc (n) as a focus position corresponding to the wavelength ⁇ M (n) by using the function of the approximate curve G.
  • the region that cannot be corrected by the configuration of the first embodiment that is, ⁇ M (n) ⁇ S (n) or ⁇ L (n) ⁇ M ( In the region of n), the target magnification can be approached by controlling the focus position, and the CD is maintained within the permissible range, so that the superimposition is further improved.
  • FIG. 50 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40D according to the modified example of the fourth embodiment. Instead of the flowchart of FIG. 45, the flowchart shown in FIG. 50 may be applied. The flowchart shown in FIG. 50 will be described differently from that of FIG. 45. The flowchart shown in FIG. 50 includes step S106C instead of step S106B in FIG. 45. Other steps may be similar to FIG. 45.
  • step S106C of FIG. 50 the exposure control unit 40D obtains the target wavelength ⁇ t (n) and the focus position Fc (n) of the nth pulse in the scan field SF based on the magnification ⁇ cy (n).
  • FIG. 51 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106C of FIG.
  • the flowchart shown in FIG. 51 will be described as different from that of FIG. 46.
  • step S71, step S74 and step S145 of FIG. 46 are deleted, and the process proceeds to step S146 after step S73.
  • Other steps may be similar to FIG. 46.
  • the height of the wafer WF is measured by the focus sensor 58 of the exposure apparatus 14, but the present invention is not limited to this example, and the wafer height is measured by the wafer inspection apparatus 310 as in the first embodiment. It may be measured in advance and processed.
  • step S106B in FIG. 45 the calculation process of step S106B in FIG. 45 is executed, and the data of each target wavelength ⁇ t (n) from the first pulse to the final pulse in the scan field SF is obtained by the exposure control unit 40D.
  • the data of the focus position Fc (n) may be transmitted to the laser control unit 20 in advance via the exposure control unit 40D.
  • the laser control unit 20 outputs a laser beam having a target wavelength ⁇ t (n) for each pulse, and the exposure control unit 40D controls the wafer stage 54 so that the focus position Fc (n) is set for each pulse. May be good.
  • Embodiment 5 9.1 Configuration Figure 52 schematically shows a configuration example of the lithography system 105 according to the fifth embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 52 will be described as being different from that of FIG.
  • the lithography system 105 shown in FIG. 52 includes a pulse energy sensor unit 45 for measuring the dose on the wafer surface in addition to the configuration shown in FIG. Further, instead of the exposure control unit 40 in FIG. 11, an exposure control unit 40E is included.
  • the pulse energy sensor unit 45 includes a beam splitter 451 arranged on an optical path between the illumination optical system 44 and the reticle stage 48, and a pulse energy sensor 452 that receives pulse laser light sampled by the beam splitter 451. ..
  • the pulse energy sensor 452 is connected to the exposure control unit 40E via a signal line.
  • the lithography control unit 110 or the exposure control unit 40E corrects the magnification according to the target wavelength ⁇ t of the laser light output from the laser device 12. In the region where the CD value is out of the permissible range even after this correction is performed, the exposure control unit 40E controls the dose on the wafer WF surface so that the CD value is within the permissible range.
  • the exposure control unit 40E transmits the target pulse energy Et to the laser control unit 20 in order to control the dose on the wafer WF surface for each pulse.
  • the flowchart that can be executed by the lithography control unit 110 may be the same as that shown in FIG. 37.
  • FIG. 53 is a flowchart showing an example of the processing content of the exposure control unit 40E in the lithography system 105 according to the fifth embodiment.
  • the exposure control unit 40E may execute the processing of the flowchart shown in FIG. 53 instead of the flowchart described with reference to FIG. 38.
  • the flowchart shown in FIG. 53 will be described as being different from FIG. 38.
  • the flowchart shown in FIG. 53 includes steps S106E and S108E in place of steps S106 and S108 of FIG. 38, and further includes step S107 between steps S106E and S108E.
  • step S106E the exposure control unit 40E has a target wavelength ⁇ t (n) and a target dose Dt (n) of the nth pulse in the scan field SF based on the magnification ⁇ cy (n), the focus position Fcy (n), and the CD. And ask.
  • step S107 the exposure control unit 40E calculates the target pulse energy Et (n) of the next pulse from the target dose Dt (n).
  • step S108E the exposure control unit 40E transmits the target wavelength ⁇ t (n) of the nth pulse and the target pulse energy Et (n) to the laser control unit 20.
  • Other steps may be similar to FIG. 38.
  • FIG. 54 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S106E of FIG. 53. Steps S71 to S74 of FIG. 54 are the same as those of FIG. 46. The flowchart shown in FIG. 54 will be described as different from that of FIG. 46.
  • the flowchart shown in FIG. 54 includes step S155, step S156, step S157 and step S159 instead of step S145, step S146, step S147 and step S149 of FIG.
  • step S74 in FIG. 54 When the determination result of step S74 in FIG. 54 satisfies ⁇ S (n) ⁇ ⁇ M (n) ⁇ ⁇ L (n), the exposure control unit 40E proceeds to step S155.
  • step S155 the exposure control unit 40E sets the target dose Dt (n) as the reference dose Ds.
  • step S74 determines whether the determination result in step S74 is ⁇ M (n) ⁇ S (n).
  • the exposure control unit 40E proceeds to step S156.
  • step S156 the exposure control unit 40E calculates the target dose Dt (n) so that the CD value is within the allowable range when the wavelength is ⁇ M (n).
  • Step S157 may be the same step as step S156.
  • step S159 the exposure control unit 40E displays Fcy (n), ⁇ S (n), ⁇ L (n), ⁇ cy (n), ⁇ M (n), ⁇ t (n), and Dt (n) in the file B. Write data.
  • step S159 the exposure control unit 40E ends the flowchart of FIG. 54 and returns to the flowchart of FIG. 53.
  • FIG. 55 is a graph showing an example of the relationship between the CD value and Doze D.
  • the horizontal axis represents Doze D, and the vertical axis represents the CD value.
  • the curve showing the relationship as shown in FIG. 55 is called a "CD-dose curve".
  • the exposure control unit 40E organizes the data of the file A0 described with reference to FIG. 31 into data on the relationship between the CD value and the dose D of the wafer exposed in the past under the same exposure conditions as the wafer WF to be exposed this time. Then, the related data is saved in the file F.
  • the exposure control unit 40E creates an approximate curve representing the relationship between the CD value and the dose D from the file F, and sets the target dose as the target CD value from the function of the approximate curve (that is, the CD-dose curve).
  • the value of Dt can be obtained.
  • the approximate curve of the relationship between the CD value and Doze D can also be calculated using exposure simulator software.
  • the CD-dose curve shown in FIG. 55 is an example of the "third approximate curve" in the present disclosure.
  • FIG. 56 is a flowchart showing an example of a subroutine applied to step S107 of FIG. 53.
  • the exposure control unit 40E calculates the target pulse energy density Ew (n) of the next pulse on the wafer WF surface by the following equation (6).
  • NSL in the formula is the number of pulses applied to the resist.
  • Ed (k) is the energy density of each pulse on the wafer.
  • Ed (k) is measured by a pulse energy sensor 452 arranged in the exposure apparatus 14, and data is stored by a storage unit (not shown).
  • step S182 the exposure control unit 40E calculates the target pulse energy Et (n) output from the laser device 12 by the following equation (7).
  • Et (n) (1 / T) Bx ⁇ By ⁇ Ew (n) (7)
  • T in the formula is the transmittance of the pulsed laser light in the exposure device 14 from the laser outlet of the laser device 12 to the wafer WF.
  • Bx ⁇ By is the area of the static exposure area SEA of the laser beam irradiated on the wafer WF (see FIG. 8).
  • step S182 the exposure control unit 40E ends the flowchart of FIG. 56 and returns to the flowchart of FIG. 53.
  • the region that cannot be corrected by the configuration of the first embodiment that is, ⁇ M (n) ⁇ S (n) or ⁇ L (n) ⁇ M ( In the region of n), the target magnification can be approached by controlling the dose, and the CD is also maintained within the allowable range by the dose control, so that the overlay and the CD uniformity are improved.
  • the height of the wafer WF is measured by the focus sensor 58 of the exposure apparatus 14, but the wafer inspection is not limited to this example and is the same as in the first embodiment.
  • the wafer height may be measured in advance by the apparatus 310 and the processing may be performed.
  • the lithography control unit 110 executes the calculation processing of steps S106E and S107 of FIG. 53, and the target wavelength ⁇ t (n) and the target pulse energy Et (n) from the first pulse to the final pulse in the scan field SF. ) May be transmitted in advance to the laser control unit 20 via the exposure control unit 40E.
  • the laser control unit 20 may be configured to output laser light controlled to a target wavelength ⁇ t (n) and a target pulse energy Et (n) for each pulse.
  • the CD value is controlled by the correction control by the magnification correction lens 502, the focus position correction control, and the quadrature correction control. Is controllable so that it is within the permissible range, but by combining each of these three correction controls, the magnification in the direction orthogonal to the scan direction (scan width direction) while maintaining the CD value within the permissible range. The correction is further improved.
  • Example of an excimer laser device using a solid-state laser device as an oscillator 10.1 Configuration The laser device 12 described in FIG. 9 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. Instead of the laser device 12 shown in FIG. 9, the laser device 212 shown in FIG. 57 may be used. Regarding the configuration shown in FIG. 57, the same reference numerals are given to the elements common to or similar to those in FIG. 9, and the description thereof will be omitted.
  • the laser device 212 shown in FIG. 57 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 type (Distributed Feedback: DFB) semiconductor laser 250 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 260.
  • DFB distributed Feedback type
  • 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 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 pumping pulse laser 234, and the wavelength conversion system 236 according to 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 electrical 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 and expands 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 operation laser control unit 220 receives the target wavelength ⁇ t, the target spectral line width ⁇ t, and the target pulse energy Et from the exposure control unit 40, the pulse laser from the semiconductor laser system 230 becomes these target values.
  • the target wavelength ⁇ 1cht 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 ⁇ 1 cht and the target spectral line width ⁇ 1 cht 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 output from the semiconductor laser system 230 approaches the target wavelength ⁇ 1cht 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. 58 to 61.
  • 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 for pumping 234, and the switch of the PPM 164 of the excimer amplifier 224 are switched in synchronization with the light emission trigger signal Tr.
  • a trigger signal is input to 165.
  • a pulse current is input to the SOA of the semiconductor laser system 230, and pulse-amplified pulse laser light is output from the SOA.
  • Pulsed laser light is output from the semiconductor laser system 230 and further pulse amplified by the titanium sapphire amplifier 232.
  • This pulsed laser beam is incident on the wavelength conversion system 236.
  • the pulse laser beam having the target wavelength ⁇ t is output from the wavelength conversion system 236.
  • 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 when the pulsed laser light output from the solid-state laser system 222 enters the discharge space of the chamber 160 of the excima amplifier 224.
  • a trigger signal is transmitted to the SOA 260 described later of the semiconductor laser system 230, the switch 165 of the PPM 164, and the pulse laser 234 for pumping, respectively.
  • the pulsed laser light output from the solid-state laser system 222 is amplified by the excimer amplifier 224 for 3 passes.
  • the pulsed laser light amplified by the excima amplifier 224 is sampled by the beam splitter 181 of the monitor module 26, 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 using the monitor module 26.
  • the charging voltage of the charger 166 and the wavelength ⁇ 1ch 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.
  • the semiconductor laser system 230 includes a single longitudinal mode distributed feedback type semiconductor laser 250, a SOA 260, a function generator (FG) 262, a beam splitter 264, a spectrum monitor 266, and a semiconductor laser control unit 268. including.
  • the distribution feedback type semiconductor laser is called "DFB laser".
  • the DFB laser 250 outputs CW (Continuous Wave) laser light with 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 Pelche 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. 59 is a conceptual diagram of the spectral line width realized by captivating.
  • the spectral line width ⁇ 1ch is measured as the difference between the longest wavelength and the shortest wavelength generated by captivating.
  • FIG. 60 is a schematic diagram showing the relationship between the current flowing through the DFB laser 250, the wavelength change due to captivating, the spectral waveform, and the light intensity.
  • the graph GA displayed in the lower left part of FIG. 60 is a graph showing changes in the current value A of the current flowing through the semiconductor laser device 251.
  • the graph GB displayed in the lower center of FIG. 60 is a graph showing the captivating generated by the current of the graph GA.
  • the graph GC displayed in the upper part of FIG. 60 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. 60 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 range 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 (8).
  • N in the equation (8) is an integer of 1 or more.
  • the pulse width range in SOA 260 is, for example, 10 ns to 50 ns.
  • the period A1 T of the AC component of the current flowing through the semiconductor laser device 251 is a period sufficiently shorter than the pulse width of the SOA 260 (time width DTW of the amplification pulse).
  • this period A1 T is preferably 1/1000 or more and 1/10 or less, and more preferably 1/1000 or more and 1/100 or less with respect to the pulse width in SOA 260.
  • the rise time of SOA260 is preferably, for example, 2 ns or less, and more preferably 1 ns or less. As shown in FIG. 61, 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.
  • 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.
  • 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 any waveform may be used, for example, a waveform that changes at a fixed cycle.
  • the waveform of the AC component may be a sine wave, a rectangular wave, or the like.
  • solid-state laser devices are not limited to the examples shown in FIGS. 57 to 61, and 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 DFB laser and SOA that oscillate CW, controls the current value of the current flowing through the DFB laser for the wavelength, 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. It is also good.
  • Hardware configuration of various control units Laser control unit 20, exposure control unit 40, lithography control unit 110, solid-state laser control unit 238, semiconductor laser control unit 268, and other control devices that function as each control unit are one. Alternatively, it can be realized by combining the hardware and software of a plurality of computers. Software is synonymous with program. Programmable controllers are part of the computer concept.
  • the computer may be configured to include a storage device such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • the CPU is an example of a processor.
  • the storage device is a non-temporary computer-readable medium that is a tangible object, and includes, for example, a memory that is a main storage device and a storage that is an auxiliary storage device.
  • the computer-readable medium may be, for example, a semiconductor memory, a hard disk drive (HDD) device, a solid state drive (SSD) device, or a combination thereof.
  • the program executed by the processor is stored in a computer-readable medium.
  • 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. 62 schematically shows a configuration example of an 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 a wafer stage 54.
  • the exposure device 14 exposes the laser beam reflecting the reticle pattern on the workpiece by moving the reticle stage 48 and the workpiece table WT in parallel in synchronization with each other. 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. 62 may be a laser device 212 or the like including the solid-state laser system 222 described with reference to FIG. 57.

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Abstract

本開示の一観点に係る電子デバイスの製造方法は、ウエハのスキャンフィールド内で形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、スキャンフィールド内の複数点でウエハ高さを計測し、スキャン幅方向のウエハ高さの平均値を求めることと、ウエハ高さの平均値に基づくフォーカス位置の場合に許容ＣＤ値となるパルスレーザ光の波長範囲を求めることと、求めた倍率となるパルスレーザ光の第１の波長を求め、波長範囲と第１の波長とから目標波長を求めることと、レーザ装置からパルス毎の波長が目標波長となるように制御されたパルスレーザ光を出力し、ウエハのスキャンフィールドに露光することとを含む。

Description

電子デバイスの製造方法
　本開示は、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、並びに波長約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。
特開２００１－０７６９９５号公報 米国特許出願公開第２０１８／０１５９２９７号 米国特許出願公開第２０１５／００７０６７３号 米国特許出願公開第２０１１／０２０５５１２号
概要
　本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、露光装置内でウエハ上にパルスレーザ光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であって、ウエハのスキャンフィールド内でウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、ウエハのスキャンフィールド内の複数点でウエハ高さを計測し、ウエハ高さの計測結果を基に、スキャンフィールド内のスキャン幅方向についてのウエハ高さの平均値を求めることと、ウエハ高さの平均値に基づくフォーカス位置の場合に許容クリティカルディメンジョン（ＣＤ）値となるパルスレーザ光の波長範囲を求めることと、倍率となるパルスレーザ光の第１の波長を求めることと、波長範囲と第１の波長とからパルスレーザ光の目標波長を求めることと、レーザ装置によってパルス毎の波長が目標波長となるようにパルスレーザ光を生成し、露光装置に出力することと、パルスレーザ光をウエハのスキャンフィールドに露光することとを含む。
　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は、露光装置内でウエハ上にパルスレーザ光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であって、ウエハのスキャンフィールド内でウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、ウエハのスキャンフィールド内の複数点でフォーカス位置を計測し、フォーカス位置の計測結果を基に、スキャンフィールド内のスキャン幅方向についてのフォーカス位置の平均値を求めることと、フォーカス位置の平均値の場合に許容クリティカルディメンジョン（ＣＤ）値となるパルスレーザ光の波長範囲を求めることと、倍率となるパルスレーザ光の第１の波長を求めることと、波長範囲と第１の波長とからパルスレーザ光の目標波長を求めることと、レーザ装置によってパルス毎の波長が目標波長となるようにパルスレーザ光を生成し、露光装置に出力することと、パルスレーザ光をウエハのスキャンフィールドに露光することとを含む。
　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は、露光装置内でウエハ上にパルスレーザ光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であって、ウエハのスキャンフィールド内でウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、ウエハのスキャンフィールド内の複数点でフォーカス位置を計測し、フォーカス位置の計測結果を基に、スキャンフィールド内のスキャン方向に対して直交する方向についてのフォーカス位置の平均値を求めることと、倍率となるパルスレーザ光の第１の波長を求めることと、パルスレーザ光の目標波長を第１の波長とすることと、パルスレーザ光の波長が第１の波長である場合にクリティカルディメンジョン（ＣＤ）値が許容範囲となる目標フォーカス位置を求めることと、目標フォーカス位置に基づいて、露光装置のウエハステージを制御することと、レーザ装置によってパルス毎の波長が目標波長となるようにパルスレーザ光を生成し、露光装置に出力することと、パルスレーザ光をウエハのスキャンフィールドに露光することとを含む。
　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、ディストーションのイメージを示す。 図２は、倍率ディストーションのイメージを示す。 図３は、例示的な半導体製造プロセスにおける露光及び計測フローのイメージを示す。 図４は、比較例に係る露光システムの構成を概略的に示す。 図５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Ｔｒの出力パターンの例を示す。 図６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７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８は、スタティック露光エリアの説明図である。 図９は、レーザ装置の構成例を概略的に示す。 図１０は、スキャンフィールド内におけるウエハ高さのＹ軸方向依存性と、Ｘ軸方向の倍率のＹ軸方向依存性とを例示的に示す説明図である。 図１１は、実施形態１に係るリソグラフィシステムの構成例を概略的に示す。 図１２は、実施形態１におけるリソグラフィ制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図１３は、実施形態１における露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図１４は、スキャンフィールド内のＹ軸方向の各位置におけるＸ軸方向の倍率βｃｙを例示的に示す説明図である。 図１５は、スキャンフィールド内のＹ軸方向の各位置におけるウエハの高さのＸ軸方向の平均値とフォーカス位置との関係を例示的に示す説明図である。 図１６は、図１２のステップＳ１３に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図１７は、スキャンフィールド内のパルス番号ｎごとに計算される倍率βｃｙ（ｎ）のイメージ図である。 図１８は、ファイルＡ１に保存されるデータの例を示す図表である。 図１９は、図１２のステップＳ１４に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図２０は、スキャンフィールドＳＦ内におけるウエハ高さ測定点のイメージ図である。 図２１は、ファイルＡ２に保存されるデータの例を示す図表である。 図２２は、密集パターンを露光した場合のＣＤとフォーカス位置との関係の例を示すグラフである。 図２３は、孤立パターンを露光した場合のＣＤとフォーカス位置との関係の例を示すグラフである。 図２４は、図１２のステップＳ１５に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図２５は、ファイルＡ０に保存される露光条件パラメータと、倍率βｃｙと、ＣＤ値との関係の一覧表の例を示す。 図２６は、図１２のステップＳ１６に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図２７は、図２６のステップＳ６２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図２８は、ファイルＢに保存されるデータテーブルの例を示す図表である。 図２９は、図２７のステップＳ７１に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図３０は、ファイルＣに保存されるテーブルデータの例を示す図表である。 図３１は、図３０のステップＳ８２で得られるＣＤ曲線の例を示すグラフである。 図３２は、図２７のステップＳ７２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図３３は、ファイルＤに保存されるテーブルデータの例を示す図表である。 図３４は、図３２のステップＳ９２で得られる近似曲線Ｆの例を示すグラフである。 図３５は、実施形態２に係るリソグラフィシステムの露光装置内に配置されるフォーカスセンサによるウエハ上の測定点の例を模式的に示す説明図である。 図３６は、実施形態２に係るリソグラフィシステムの露光装置に適用されるＡＦセンサユニットの構成例を概略的に示す側面図である。 図３７は、実施形態２に係るリソグラフィシステムにおけるリソグラフィ制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図３８は、実施形態２に係るリソグラフィシステムにおける露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図３９は、図３８のステップＳ１０４に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４０は、実施形態３に係るリソグラフィシステムの構成例を概略的に示す。 図４１は、実施形態３に係るリソグラフィシステムにおける露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図４２は、図４１のステップＳ１０６Ａに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４３は、図４２のステップＳ１４１及びステップＳ１４２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４４は、実施形態４に係るリソグラフィシステムの構成例を概略的に示す。 図４５は、実施形態４に係るリソグラフィシステムにおける露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図４６は、図４５のステップＳ１０６Ｂに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４７は、図４６のステップＳ１４６及びステップＳ１４７に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図４８は、ファイルＥに保存されるテーブルデータの例を示す図表である。 図４９は、図４７のステップＳ１７２で得られる近似曲線Ｇの例を示すグラフである。 図５０は、実施形態４の変形例に係る露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図５１は、図５０のステップＳ１０６Ｃに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図５２は、実施形態５に係るリソグラフィシステムの構成例を概略的に示す。 図５３は、実施形態５に係るリソグラフィシステムにおける露光制御部の処理内容の例を示すフローチャートである。 図５４は、図５３のステップＳ１０６Ｅに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図５５は、ＣＤ値とドーズとの関係の例を示すグラフである。 図５６は、図５３のステップＳ１０７に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。 図５７は、レーザ装置の他の構成例を概略的に示す。 図５８は、半導体レーザシステムの構成例を概略的に示す。 図５９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６０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６１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６２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．半導体製造プロセスにおける露光及び計測フローの概要
３．比較例に係る露光システムの概要
　３．１　構成
　３．２　動作
　３．３　ウエハ上への露光動作の例
　３．４　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
　３．５　レーザ装置の例
　　３．５．１　構成
　　３．５．２　動作
　　３．５．３　その他
４．課題
５．実施形態１
　５．１　構成
　５．２　動作
　　５．２．１　リソグラフィシステムの動作の概要
　　５．２．２　リソグラフィ制御部の処理内容の例
　　５．２．３　露光制御部の処理内容の例
　　５．２．４　Ｘ軸方向の倍率βｃｙ及びフォーカス位置Ｆｃｙの説明
　　５．２．５　Ｘ軸方向の倍率βｃｙの計算及び保存を行うサブルーチンの例
　　５．２．６　フォーカス位置Ｆｃｙの計算及び保存を行うサブルーチンの例
　　５．２．７　ウエハ高さの平均値について
　　５．２．８　露光条件とＣＤ値との関係を記憶するサブルーチンの例
　　５．２．９　倍率βｃｙ、フォーカス位置Ｆｃｙ及びＣＤから各パルスの目標波長λｔを求めるサブルーチンの例
　５．３　効果
６．実施形態２
　６．１　構成
　６．２　動作
　　６．２．１　リソグラフィ制御部の処理内容の例
　　６．２．２　露光制御部の処理内容の例
　６．３　効果
７．実施形態３
　７．１　構成
　７．２　動作
　７．３　効果
　７．４　変形例
８．実施形態４
　８．１　構成
　８．２　動作
　８．３　効果
　８．４　変形例１
　８．５　変形例２
９．実施形態５
　９．１　構成
　９．２　動作
　９．３　効果
　９．４　変形例
　９．５　その他
１０．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
　１０．１　構成
　１０．２　動作
　１０．３　半導体レーザシステムの説明
　　１０．３．１　構成
　　１０．３．２　動作
　１０．４　効果
　１０．５　変形例
　１０．６　その他
１１．各種の制御部のハードウェア構成について
１２．電子デバイスの製造方法
１３．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。
　重ね合わせ（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。
　光学的近接効果（Optical Proximity Effect：ＯＰＥ）とは、ウエハに露光されるパターンの寸法が、そのパターン同士の距離によって変わる現象である。分かりやすい例では、例えばマスク上同じ寸法のラインパターンが、密集した状態と孤立した状態で存在する場合、ウエハ上に露光した後寸法が異なる現象である。
　ディストーション（Distortion）及びその成分である倍率ディストーションについて図１及び図２を参照して説明する。図１は、ディストーションのイメージを示す。図１の実線はウエハ上における理想グリッド（露光されるべき位置）を表し、破線は実際に露光される位置を表す。露光装置で半導体等のウエハ上に露光を行う際、様々な原因で、スキャンフィールドの形状が正確な長方形ではなくなる。スキャンフィールドの内部でも変形が起こり、パターンが元々あるべき位置、例えばグリッドから外れることがある。これをディストーションと言う。ディストーションの原因は、例えば、投影光学系の収差、スキャン露光時のウエハステージとレチクルステージとの同期精度、ウエハチャックによるウエハの変形等である。
　倍率ディストーションとは、上記ディストーションのうち、位置ずれがそのパターンの座標に比例する成分のことである。倍率ディストーションのことを単に「倍率」とも呼ぶ。一般的に、ディストーションを「単純シフト」、「倍率」及び「高次うねり」などの成分に分解することで「倍率」の情報が得られる。つまり、倍率はディストーション成分の１つである。図２に倍率ディストーションのイメージを示す。図２において横方向がＸ軸方向、縦方向がＹ軸方向とする。図２の破線で示す位置（実際に露光される位置）は、実線で示す理想グリッドに対するＸ軸方向のずれ量が、Ｘ軸方向の中心からの距離に比例している。Ｙ軸方向も同様だが、Ｘ軸方向とＹ軸方向とが必ずしも同じ方向、同じ比例係数とは限らない。
　本明細書における「平行」という用語には、技術的意義において実質的に平行と同等の範囲と見做しうる略平行の概念が含まれてよい。また、本明細書における「垂直」又は「直交」という用語には、技術的意義において実質的に垂直又は実質的に直交と同等の範囲と見做しうる略垂直又は略直交の概念が含まれてよい。
　２．半導体製造プロセスにおける露光及び計測フローの概要
　図３は、例示的な半導体製造プロセスにおける露光及び計測フローのイメージを示す。前レイヤーの露光及び現像後のウエハＷＦに対して、露光装置１４によって新しいレイヤーを露光する場合、この露光しようとするウエハＷＦに対して高さ情報と、倍率を含むディストーション情報とを取得するための計測が行われ、その計測結果を基にフィードフォワード制御が行われる。ウエハＷＦの計測は、前レイヤーの露光を実施した露光装置の計測機能又は専用計測器によって行われる。
　計測項目には、ウエハＷＦの高さ情報と、前レイヤーの重ねマーク位置情報とが含まれる。ウエハＷＦの高さ情報は、ウエハＷＦの厚さ方向、すなわちＺ方向の位置（高さ）情報であり、Ｚ情報ともいう。前レイヤーの重ねマーク位置情報からディストーションの倍率が算出される。
　フィードフォワード制御のノブは、例えば、ウエハの上下位置（Ｚ方向位置）、ウエハとレチクル（マスク）との相対スキャン速度及び投影光学系の倍率などの制御である。
　一方で、ＣＤ情報は、これから露光するので、前のウエハからのフィードバック情報をもとに制御することになる。フィードバック制御のノブは、例えば、ウエハの上下位置や露光量などであるが、実際はほとんどの場合、露光量のみである。
　ＣＤの計測は、露光装置１４によって露光されたウエハＷＦの一部がサンプルされ、例えば、ＣＤ－ＳＥＭ（Critical Dimension－Scanning Electron Microscope）を用いて行われる。
　３．比較例に係る露光システムの概要
　３．１　構成
　図４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とを含む。「レチクル」は「マスク」と同義である。
　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。
　露光制御部４０は、レチクルステージ４８及びウエハステージ５４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。
　３．２　動作
　露光制御部４０は、バースト毎に、レーザ装置１２に目標波長λｔを送信する。
　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。
　露光制御部４０は、ステップアンドスキャンの方式で、バースト毎にレーザ制御部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。
　３．３　ウエハ上への露光動作の例
　図５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５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（Ｗａｆｅｒ＃１）露光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５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５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（Ｗａｆｅｒ＃１）露光が行われる。
　図６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６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６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（Ｐｕｌｓｅ＃１，Ｐｕｌｓｅ＃２，…）が連続的にレーザ装置１２から出力され得る。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６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はレジストが塗布された半導体基板（感光基板）の一例である。
　３．４　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７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。一括露光可能エリアは静止露光可能エリアと言い換えてもよい。
　図７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（ステージ移動方向）である。図７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８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）
　３．５　レーザ装置の例
　３．５．１　構成
　図９は、レーザ装置１２の構成例を概略的に示す。図９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、一対の電極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一対の電極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、一対の電極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Ｅ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。
　３．５．２　動作
　レーザ制御部２０は、露光制御部４０から目標波長λｔ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とを制御する。
　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及び波長λ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、ならびに波長λと目標波長λｔ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及び波長λを制御し得る。
　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。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。
　３．５．３　その他
　図９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。
　４．課題
　比較例に係る露光システム１０の場合、Ｓｃａｎ＃ｋのスキャン露光におけるバーストパルスの目標波長λｔは、バースト毎に、ウエハＷＦの平均高さに対応するフォーカス位置となるように計算される。レーザ制御部２０に目標波長データが送信され、スキャン露光が行われる。
　ところが、Ｓｃａｎ＃ｋのスキャンフィールドＳＦにおいて、スキャン方向（Ｙ軸方向）のウエハ高さＨｃｙに変化があるため（図１０の中段に示すグラフＧ１参照）、平均値（平均高さ）からずれた領域ではフォーカス位置ずれが発生することがある。
　さらに、重ね合わせ精度を高精度化する場合に、スキャン方向と直交する方向（Ｘ軸方向）の倍率βｃｙの変化もあり（図１０の下段に示すグラフＧ２参照）、このＸ軸方向の倍率βｃｙの補正も必要となる。
　図１０は、スキャンフィールドＳＦ内におけるウエハ高さＨｃｙのＹ軸方向依存性と、Ｘ軸方向の倍率βｃｙのＹ軸方向依存性とを例示的に示す説明図である。
　図１０の上段にはＳｃａｎ＃ｋのスキャンフィールドＳＦをスキャン露光する様子が模式的に示されている。図１０の中段には、実際に計測されたＳｃａｎ＃ｋのスキャンフィールドＳＦにおけるウエハ高さＨｃｙのＹ軸方向依存性を示すグラフＧ１と、ウエハ平均高さとが示されている。ここでいうウエハ平均高さは、Ｓｃａｎ＃ｋのスキャンフィールドＳＦ内の高さの平均値であってもよいし、ウエハＷＦ全体の高さの平均値であってもよい。
　図１０の下段には、実際に計測されたＳｃａｎ＃ｋのスキャンフィールドＳＦにおけるＸ軸方向の倍率βｃｙのＹ軸方向依存性を示すグラフＧ２と、標準倍率とが示されている。
　図１０に示すように、レーザ光のパルス毎の波長変更によるスキャンフィールドＳＦ内での倍率βｃｙの補正とフォーカス位置の補正との両立が課題となっている。
　５．実施形態１
　５．１　構成
　図１１は、実施形態１に係るリソグラフィシステム１００の構成例を概略的に示す。図１１に示す構成について、図４と異なる点を説明する。図１１に示すリソグラフィシステム１００は、図４に示す露光システム１０の構成に、ウエハ検査装置３１０と、リソグラフィ制御部１１０とが追加された全体システムである。
　ウエハ検査装置３１０は、ウエハＷＦ上に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、及び重ね合わせの測定が可能である。また、このウエハ検査装置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。ウエハ検査装置３１０は複数の計測器を含んでもよい。
　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。リソグラフィ制御部１１０には、ウエハ検査制御部３２０と、露光制御部４０と、レーザ制御部２０とのそれぞれにデータ等を送受信する信号ラインが接続されている。
　さらに、リソグラフィシステム１００における露光装置１４は、ウエハＷＦの高さを計測するフォーカスセンサ５８を含む。フォーカスセンサ５８は、露光制御部４０と接続されている。
　５．２　動作
　５．２．１　リソグラフィシステムの動作の概要
　ウエハ検査装置３１０は、露光する前のウエハＷＦを検査して、各スキャンフィールドＳＦ及びそのスキャンフィールドＳＦ内のウエハＷＦの高さ及び加工パターンの位置寸法等を計測し、ウエハＷＦの各スキャンフィールドＳＦに対応した計測データを、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、ウエハＷＦの各スキャンフィールドＳＦのスキャン方向と直交する方向に対して、それぞれ、ウエハＷＦの高さの平均値と、パターンの位置からフォーカス位置Ｆｃｙと、倍率βｃｙとを計算する。
　リソグラフィ制御部１１０は、各スキャンフィールドＳＦのスキャン方向の位置に依存するフォーカス位置Ｆｃｙと、倍率βｃｙと、ＣＤ値とに基づいて、目標波長λｔを計算する。なお、露光システム１０のＣＤ値は波長依存性を持つ。
　リソグラフィ制御部１１０は、露光装置１４の露光制御部４０を介して、各パルスの目標波長λｔをレーザ装置１２に送信する。
　露光の動作は、図４に示した露光システム１０と同様である。
　５．２．２　リソグラフィ制御部の処理内容の例
　図１２は、実施形態１におけるリソグラフィ制御部１１０の処理内容の例を示すフローチャートである。図１２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Ｓ１１において、リソグラフィ制御部１１０は次に露光するウエハＷＦのウエハ検査装置３１０による検査が終了したか否かを判定する。ウエハ検査装置３１０はウエハＷＦの検査が終了するとウエハ検査の終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はウエハ検査装置３１０から次に露光するウエハＷＦのウエハ検査が終了したことを示す終了信号を受信したか否かを判定することによって検査が終了したか否かを判定する。
　ステップＳ１１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Ｓ１１を繰り返す。
　ステップＳ１１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Ｓ１２に進む。
　ステップＳ１２において、リソグラフィ制御部１１０はウエハ検査装置３１０から露光前のウエハＷＦの検査データを受信し、スキャンフィールドＳＦ毎にデータＤを記憶する。データＤは、計測されたウエハ高さ情報と、ウエハＷＦ上のマークの位置情報と、ＣＤ値の情報と、どのプロセスのＣＤ値であるかの情報とを含み、これらの各情報と、計測されたスキャンフィールドＳＦの位置を特定する情報とが関連付けされたデータ群である。
　次いで、ステップＳ１３において、リソグラフィ制御部１１０はデータＤから各スキャンフィールドＳＦ内のスキャン方向と直交する方向の倍率βｃｙの計算と保存とを行う。
　また、ステップＳ１４において、リソグラフィ制御部１１０はデータＤから各スキャンフィールドＳＦ内のスキャン方向と直交する方向のフォーカス位置の平均値であるフォーカス位置Ｆｃｙの計算と保存とを行う。
　さらにステップＳ１５において、リソグラフィ制御部１１０はデータＤから露光条件とＣＤ値との関係を記憶する。なお、ステップＳ１３～Ｓ１５の処理の順番は、図１２に示す例に限らず、適宜入れ替えが可能であり、また、複数のステップが並行して処理されてもよい。
　次いで、ステップＳ１６において、リソグラフィ制御部１１０は倍率βｃｙ、フォーカス位置Ｆｃｙ及びＣＤに基づいて各スキャンフィールドＳＦ内の各パルスの目標波長λｔを求める。このステップＳ１６で使用するＣＤ値は、前に露光した異なるウエハＷＦについて記憶しておいた露光結果のＣＤ値から持ってくるフィードバックデータである。
　ステップＳ１７において、リソグラフィ制御部１１０は露光制御部４０に、各スキャンフィールドＳＦ内の各パルスの目標波長λtを送信する。本実施形態では、リソグラフィ制御部１１０は、露光制御部４０に、各スキャンフィールドＳＦ内の各パルスの目標波長λtのデータをまとめて送信する。
　次いで、ステップＳ１８において、リソグラフィ制御部１１０は次に露光するウエハＷＦがあるか否かを判定する。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はステップＳ１１に戻る。
　その一方、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は図１２のフローチャートを終了する。
　５．２．３　露光制御部の処理内容の例
　図１３は、実施形態１における露光制御部４０の処理内容の例を示すフローチャートである。図１３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Ｓ２１において、露光制御部４０はリソグラフィ制御部１１０から各スキャンフィールドＳＦ内の各パルスの目標波長λｔを受信する。本実施形態では、露光制御部４０は、リソグラフィ制御部１１０から、各スキャンフィールドＳＦ内の各パルスの目標波長λtのデータをまとめて受信する。
　次いで、ステップＳ２２において、露光制御部４０はレーザ制御部２０に各パルスの目標波長λｔと発光トリガ信号Ｔｒとを送信しながら、スキャンフィールドＳＦ内を露光する。すなわち、露光制御部４０は、レーザ制御部２０に、パルス毎に目標波長λｔの送信と発光トリガ信号Ｔｒの送信とを行う。このとき、露光制御部４０は、発光トリガ信号Ｔｒと同期して、レチクル４６とウエハＷＦとを互いに逆向きに移動させてスキャン露光する。
　次いで、ステップＳ２３において、露光制御部４０は現在露光中のスキャンフィールドＳＦについて露光終了するか否かを判定する。現在露光中のスキャンフィールドＳＦがスキャン途中であり、当該スキャンフィールドＳＦ内に未露光の領域が残っている場合にはステップＳ２３の判定結果がＮｏ判定となる。ステップＳ２３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Ｓ２２に戻り、当該スキャンフィールドＳＦのスキャン露光を継続する。
　当該スキャンフィールドＳＦのスキャン露光が完了し、ステップＳ２３の判定結果がＹｅｓ判定である場合、露光制御部４０はステップＳ２４に進む。
　ステップＳ２４において、露光制御部４０は次のスキャンフィールドＳＦを露光するか否かを判定する。ウエハＷＦ内に未露光のスキャンフィールドＳＦが残っている場合にはステップＳ２４の判定結果がＹｅｓ判定となる。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はステップＳ２５に進む。
　ステップＳ２５において、露光制御部４０は次のスキャンフィールドＳＦにウエハＷＦを移動させる。ステップＳ２５の後、露光制御部４０はステップＳ２１に戻る。
　その一方、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は図１３のフローチャートを終了する。
　５．２．４　Ｘ軸方向の倍率βｃｙ及びフォーカス位置Ｆｃｙの説明
　ここで、スキャンフィールドＳＦ内のＸ軸方向の倍率βｃｙとＸ軸方向のウエハ高さ平均値Ｈａｖｙから計算されるフォーカス位置Ｆｃｙとについて説明する。
　図１４は、スキャンフィールドＳＦ内のＹ軸方向の各位置におけるＸ軸方向の倍率βｃｙを例示的に示す説明図である。図１４の上段にはウエハＷＦのスキャンフィールドＳＦがスキャンビームＳＢによってスキャン露光される様子が模式的に示されている。スキャンフィールドＳＦのＸ軸方向の端部に表示した波線は、ディストーション成分であるＸ軸方向の倍率βｃｙによって変化した位置を表している。
　図１４の中段に示すグラフＧ３は、上段に示したスキャンフィールドＳＦについて、ウエハ検査装置３１０の検査結果から求まるＸ軸方向の倍率βｃｙの例である。図１４の下段に示すグラフＧ４は、中段に示したグラフＧ３の横軸をスキャン露光パルスのパルス番号に変換したものである。スキャン露光パルスのパルス番号は、スキャンフィールドＳＦ内で照射されるパルスの順番を示す番号である。
　図１５は、スキャンフィールドＳＦ内のＹ軸方向の各位置におけるウエハＷＦの高さのＸ軸方向の平均値（以下、「ウエハ高さ平均値」という。）Ｈａｖｙとフォーカス位置Ｆｃとの関係を例示的に示す説明図である。図１５の上段には、図１４の上段と同じスキャンフィールドＳＦを示す。図１５においてスキャンフィールドＳＦの下方に示すグラフＧ５は、上段に示したスキャンフィールドＳＦについて、ウエハ検査装置３１０の検査結果から求まるウエハ高さ平均値Ｈａｖｙの例である。グラフＧ５の下方に示すグラフＧ６は、グラフＧ５の横軸をスキャン露光パルスのパルス番号に変換したものである。図１５の最下段に示すグラフＧ７は、ウエハ高さ平均値Ｈａｖｙと基準フォーカス位置Ｆ０とから計算されるフォーカス位置Ｆｃｙの例である。
　図１４のグラフＧ３及び図１５のグラフＧ５に示すように、リソグラフィ制御部１１０は、ウエハ検査装置３１０の検査結果から、各スキャンフィールドＳＦ内のＹ軸方向の位置（Ｙ座標）におけるＸ軸方向の倍率βｃｙと、ウエハＷＦの高さのＸ軸方向についての平均値（ウエハ高さ平均値Ｈａｖｙ）とを求める。
　そして、リソグラフィ制御部１１０は、Ｙ軸方向の位置をスキャンフィールドＳＦ内のスキャン露光パルスのパルス番号に置き換え、パルス番号に対する倍率βｃｙとウエハ高さ平均値Ｈａｖｙとのデータに置き換える（図１４のグラフＧ４及び図１５のグラフＧ６参照）。
　さらに、リソグラフィ制御部１１０は、ウエハ高さ平均値Ｈａｖｙと基準フォーカス位置Ｆ０とから、投影光学系５０とウエハＷＦ表面との距離のＸ軸方向の平均値であるフォーカス位置Ｆｃｙを次式（１）によって求め、置き換える（図１５のグラフＧ７参照）。
　Ｆｃｙ＝Ｆ０－Ｈａｖｙ　　　　　（１）
　５．２．５　Ｘ軸方向の倍率βｃｙの計算及び保存を行うサブルーチンの例
　図１６は、図１２のステップＳ１３に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図１６のステップＳ３１において、リソグラフィ制御部１１０は１スキャン中に照射するパルスレーザ光のパルス番号を表すインデックスｎを１に設定する。インデックスｎが「１」とは１スキャン中に照射する最初のパルスのパルス番号である。
　次いで、ステップＳ３２において、リソグラフィ制御部１１０はウエハＷＦの加工パターンのデータからＸ軸方向の倍率βｃｙ（ｎ）を計算する。ここで、測定点のＹ軸方向の間隔は、スキャンビームＳＢのパルス間隔の時間にウエハＷＦが移動する距離Ｌと一致させるのが好ましい。ウエハＷＦの移動速度をＶ、スキャンビームＳＢのレーザの繰り返し周波数をｆとすると、距離Ｌは次式（２）で表される。
　Ｌ＝Ｖ・（１／ｆ）　　　　　　　（２）
　ステップＳ３３において、リソグラフィ制御部１１０はファイルＡ１に倍率βｃｙ（ｎ）のデータを書き込む。
　次いで、ステップＳ３４において、リソグラフィ制御部１１０はインデックスｎがＮ以上であるか否かを判定する。ここでの比較基準となるＮは、１スキャン中に照射する最後のパルスのパルス番号である。
　ステップＳ３４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Ｓ３５に進む。ステップＳ３５において、リソグラフィ制御部１１０はインデックスｎの値をインクリメントし、ステップＳ３２に戻る。
　一方、ステップＳ３４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１６のフローチャートを終了し、図１２のメインフローに復帰する。
　図１７は、スキャンフィールドＳＦ内のパルス番号ｎごとに計算される倍率βｃｙ（ｎ）のイメージ図である。パルス番号１からＮまでの各番号に対応した倍率βｃｙ（ｎ）が計算される。
　図１８は、ファイルＡ１に保存されるデータの例を示す図表である。図１８に示すように、ファイルＡ１には、パルス番号ｎに対応した倍率βｃｙ（ｎ）のデータが保存される。
　５．２．６　フォーカス位置Ｆｃｙの計算及び保存を行うサブルーチンの例
　図１９は、図１２のステップＳ１４に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図１９のステップＳ４１において、リソグラフィ制御部１１０は１スキャン中に照射するパルスレーザ光のパルス番号を表すインデックスｎを１に設定する。
　次いで、ステップＳ４２において、リソグラフィ制御部１１０はスキャンフィールドＳＦ内におけるｎ番目のパルスの照射位置に対応するＹ軸方向位置のウエハ高さＨｃ（ｎ，ｍ）のＸ軸方向の平均値Ｈａｖｙ（ｎ）を計算する。ｍはウエハ検査装置３１０によってウエハ高さを測定した測定点のＸ軸方向位置を示すインデックスである（図２０参照）。測定点のＹ軸方向の間隔は、既述のとおり、スキャンビームＳＢのパルス間隔の時間にウエハＷＦが移動する距離Ｌと一致させるのが好ましい。
　スキャンフィールドＳＦ内のパルス番号ｎ（ｎ＝１～Ｎ）に対応したＹ軸方向位置ごとにＸ軸方向についてＭ箇所の測定点が設定されている場合、ｍは１からＭの値を取り得る。
　ウエハ高さ平均値Ｈａｖｙ（ｎ）は次式（３）によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここではウエハ高さ平均値Ｈａｖｙ（ｎ）としてＨｃ（ｎ，ｍ）の単純平均値が計算される例を示すが、後述のように加重平均値を採用してもよい。
　次いで、ステップＳ４３において、リソグラフィ制御部１１０は、ウエハ高さ平均値Ｈａｖｙ（ｎ）と基準フォーカス位置Ｆ０から式（４）に従い、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）を計算する。
　Ｆｃｙ（ｎ）＝Ｆ０－Ｈａｖｙ（ｎ）　　　　　（４）
　そして、ステップＳ４４において、リソグラフィ制御部１１０は、ファイルＡ２にフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）のデータを書き込む。
　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ｎがＮ以上であるか否かを判定する。
　ステップＳ４５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Ｓ４６に進む。ステップＳ４６において、リソグラフィ制御部１１０はインデックスｎの値をインクリメントし、ステップＳ４２に戻る。
　一方、ステップＳ４５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し、図１２のメインフローに復帰する。
　図２０は、スキャンフィールドＳＦ内におけるウエハ高さ測定点のイメージ図である。図２０中に示す多数の黒丸のそれぞれがウエハ高さ測定点を示している。図２０では、ウエハ高さ測定点の個数を省略して図示されているが、スキャンフィールドＳＦ内にはＮ×Ｍ個のウエハ高さ測定点が設けられている。ウエハ高さＨｃ（ｎ，ｍ）は、測定点（ｎ，ｍ）で測定されたウエハ高さを表している。図２０において（ｎ，ｍ）で表される複数の測定点は本開示における「複数点」の一例である。
　図２１は、ファイルＡ２に保存されるデータの例を示す図表である。図２１に示すように、ファイルＡ２には、パルス番号ｎに対応したフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）のデータが保存される。
　５．２．７　ウエハ高さの平均値について
　図２２及び図２３に示されるように、露光するマスクパターンの形状によって、フォーカスの感度が異なる。図２２は、密集パターンを露光した場合のＣＤとフォーカス位置との関係の例を示すグラフである。横軸はベストフォーカス位置（０．０）からのデフォーカス量を表し、縦軸はＣＤ値を表す。図２２に示すグラフは、密集パターンとしての６５ｎｍライン／１３０ピッチのＣＤ－フォーカス曲線の一例である。図２３は、孤立パターンを露光した場合のＣＤとフォーカス位置との関係の例を示すグラフである。横軸はベストフォーカス位置からのデフォーカス量を表し、縦軸はＣＤ値を表す。図２３に示すグラフは、孤立パターンとしての６５ｎｍライン／６００ピッチのＣＤ－フォーカス曲線の一例である。なお、ＣＤ－フォーカス曲線は、露光装置１４の設定によって変わるものである。
　図２２及び図２３に示されるように、露光するマスクパターンによってＣＤ－フォーカス曲線の傾向が変わる。密集パターンの場合、図２２のように、デフォーカスが±２１０の範囲では、ＣＤ－フォーカス曲線が平らになっており、つまりフォーカス位置が変わってもＣＤ値がほとんど変わらない。一方、孤立パターンの場合、図２３のように、ＣＤ－フォーカス曲線が上凸形状になっており、フォーカス位置が変わるとＣＤ値も大きく変わる。
　そこで、ウエハ高さの平均を計算する際、単純平均ではなく、例えば、孤立パターンが配置されている部分の重み（ウエイト）を上げ、密集パターンが配置されている部分の重みを下げて加重平均を取ることで、ウエハ高さをフォーカスに敏感なパターンを重視した制御が可能になり、全体のＣＤバラツキを抑えることが可能である。
　加重平均は、このようにパターンのフォーカス位置に対する敏感度だけでなく、例えばチップの性能に影響が大きいパターンが配置されている部分の重みを上げて行うことも可能である。本明細書での「平均値」という用語は、特に明示がない限り、単純平均値に限らず、加重平均値も含む。
　５．２．８　露光条件とＣＤ値との関係を記憶するサブルーチンの例
　図２４は、図１２のステップＳ１５に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図２４のステップＳ５１において、リソグラフィ制御部１１０はデータＤからウエハ検査装置３１０によって計測されたウエハＷＦ上での各スキャンフィールドＳＦ内におけるＣＤ値を読み込む。図１１で説明したとおり、ウエハ検査装置３１０によって、ウエハＷＦのそれぞれのスキャンフィールドＳＦ内のＣＤ値が計測される。リソグラフィ制御部１１０は、これらのデータＤを読み込む。
　次いで、ステップＳ５２において、リソグラフィ制御部１１０は計測したウエハＷＦの各スキャンフィールドＳＦにおける露光条件パラメータのデータＦを読み込む。このデータＦは、対象としているウエハＷＦのウエハ露光時の露光条件を、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る。
　ステップＳ５３において、リソグラフィ制御部１１０は露光条件パラメータとＣＤ値との関係をファイルＡ０に記憶する。つまり、リソグラフィ制御部１１０はデータＤとデータＦとから露光条件パラメータとＣＤ値との関係をファイルＡ０に記憶する。
　次いで、ステップＳ５４において、リソグラフィ制御部１１０はファイルＡ０から露光条件とＣＤ値との関係に整理して、それぞれのデータをファイルに分けて記憶する。例えば、リソグラフィ制御部１１０は、ファイルＡ０から露光条件のパラメータごとにＣＤ値との関係を整理して、それぞれのデータを後述するファイルＢ、ファイルＣ、ファイルＤ及びファイルＥなどに保存する。
　ステップＳ５４の後、リソグラフィ制御部１１０は図２４のフローチャートを終了し、図１２のメインフローに復帰する。
　図２５は、ファイルＡ０に保存される露光条件パラメータと、倍率βｃｙと、ＣＤ値との関係の一覧表の例を示す。
　ここで露光条件パラメータは、例えば、照明光学系４４のパラメータＩＬと、投影光学系５０のパラメータＰＪと、マスクのパラメータＭと、ドーズＤと、波長λと、スペクトル線幅Δλと、フォーカス位置Ｆｃｙ等を含む。
　照明光学系４４のパラメータＩＬの例は、通常照明のσ（シグマ）、輪帯照明のσ、輪帯比、４重極照明の角度、位置、大きさなどである。
　投影光学系５０のパラメータＰＪの例は、色収差補正、開口数ＮＡなどである。
　マスクのパラメータＭの例は、マスクの寸法、材質、マスクの種類などである。
　図２５に示す、照明光学系４４のパラメータＩＬ、投影光学系５０のパラメータＰＪ、マスクのパラメータＭ及びドーズＤは、露光装置１４から受信した露光条件パラメータである。スペクトル線幅Δλ及び波長λは、露光装置１４又はレーザ装置１２から受信した露光条件パラメータである。倍率βｃｙ及びフォーカス位置Ｆｃｙは、露光装置１４又はウエハ検査装置３１０から受信したパラメータである。ＣＤ値はウエハ検査装置３１０から受信したパラメータである。
　図２４のステップＳ５４は、例えば、ファイルＡ０のデータから、共通する露光条件パラメータのデータを抽出して、ファイルＢ、ファイルＣ、ファイルＤ及びファイルＥなどのデータ等を作成するステップである。
　なお、露光条件パラメータとしては、上記に例示したものに限らず、例えば、レジストのパラメータが含まれてもよい。パラメータとしては、レジストの種類、感度、厚み、ベーク条件なども含まれてもよい。
　５．２．９　倍率βｃｙ、フォーカス位置Ｆｃｙ及びＣＤから各パルスの目標波長λｔを求めるサブルーチンの例
　図２６は、図１２のステップＳ１６に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。
　ステップＳ６１において、リソグラフィ制御部１１０は１スキャン中に照射するパルスレーザ光のパルス番号を表すインデックスｎを１に設定する。
　次いで、ステップＳ６２において、リソグラフィ制御部１１０は倍率βｃｙ（ｎ）、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）及びＣＤに基づいて、スキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）を求める。
　次いで、ステップＳ６３において、リソグラフィ制御部１１０はインデックスｎがＮと等しいか否かを判定する。
　ステップＳ６３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Ｓ６４に進む。ステップＳ６４において、リソグラフィ制御部１１０はインデックスｎの値をインクリメントし、ステップＳ６２に戻る。
　一方、ステップＳ６３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２６のフローチャートを終了し、図１２のメインフローに復帰する。
　図２７は、図２６のステップＳ６２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図２７のステップＳ７１において、リソグラフィ制御部１１０はフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）の場合の許容ＣＤ値となる波長範囲の最短波長λＳ（ｎ）と最長波長λＬ（ｎ）とを求める。
　次いで、ステップＳ７２において、リソグラフィ制御部１１０は倍率βｃｙ（ｎ）となる波長λＭ（ｎ）を求める。なお、ステップＳ７１とステップＳ７２の順番は入れ替え可能であり、これらのステップが並行して行われてもよい。
　次いで、ステップＳ７４において、リソグラフィ制御部１１０は波長λＭ（ｎ）がλＳ（ｎ）≦λＭ（ｎ）≦λＬ（ｎ）を満たしているか、λＭ（ｎ）＜λｓ（ｎ）であるか、又はλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）であるかを判定する。
　ステップＳ７４の判定結果がλＳ（ｎ）≦λＭ（ｎ）≦λＬ（ｎ）を満たしている場合、リソグラフィ制御部１１０はステップＳ７５に進み、目標波長λｔ（ｎ）をλＭ（ｎ）に決定する。
　ステップＳ７４の判定結果がλＭ（ｎ）＜λｓ（ｎ）である場合、リソグラフィ制御部１１０はステップＳ７６に進み、目標波長λｔ（ｎ）をλＳ（ｎ）に決定する。
　ステップＳ７４の判定結果がλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）である場合、リソグラフィ制御部１１０はステップＳ７７に進み、目標波長λｔ（ｎ）をλＬ（ｎ）に決定する。
　ステップＳ７５、ステップＳ７６又はステップＳ７７の後、リソグラフィ制御部１１０はステップＳ７８に進む。
　ステップＳ７８において、リソグラフィ制御部１１０はファイルＢにＦｃｙ（ｎ）、λＳ（ｎ）、λＬ（ｎ）、βｃｙ（ｎ）、λＭ（ｎ）及びλｔ（ｎ）のデータを書き込む。
　ステップＳ７８の後、リソグラフィ制御部１１０は図２７のフローチャートを終了し、図２６のフローチャートに復帰する。
　図２８は、ファイルＢに保存されるデータテーブルの例を示す図表である。図２８に示すように、パルス番号ｎ毎にＦｃｙ（ｎ）、λＳ（ｎ）、λＬ（ｎ）、βｃｙ（ｎ）、λＭ（ｎ）及びλｔ（ｎ）の各データを含むレコードが作成される。
　図２９は、図２７のステップＳ７１に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図２９のステップＳ８１において、リソグラフィ制御部１１０はフォーカス位置Ｆｃｙと波長λとＣＤ値との関係のファイルＣを読み込む。光学シミュレーション又はテスト露光の結果から各フォーカス位置Ｆｃｙと波長λとＣＤ値との関係データを予めファイルＣに保存しておく。図３０にファイルＣの例を示す。リソグラフィ制御部１１０は予め保存しておいたファイルＣの読み込みを行う。
　ステップＳ８２において、リソグラフィ制御部１１０はファイルＣからフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）の場合のＣＤ値と波長λとの関係を表す近似曲線（ＣＤ曲線）を求める。
　次いで、ステップＳ８３において、リソグラフィ制御部１１０は、ステップＳ８２で求めたＣＤ曲線に基づいて、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）の場合の所定の許容ＣＤ値となる波長範囲の最短波長λＳ（ｎ）と最長波長λＬ（ｎ）とを求める。
　ステップＳ８３の後、リソグラフィ制御部１１０は図２９のフローチャートを終了し、図２７のフローチャートに復帰する。
　図３１は、図２９のステップＳ８２で得られるＣＤ曲線の例を示すグラフである。図３１には、図２９のステップＳ８３に用いられる所定の許容ＣＤ値の例と、許容ＣＤ値とＣＤ曲線とから求まる最短波長λＳ（ｎ）及び最長波長λＬ（ｎ）の例が示されている。最適波長λｂは、例えば、最短波長λＳ（ｎ）と最長波長λＬ（ｎ）とで規定される波長範囲の中央の値であってよい。図３１に示すＣＤ曲線は本開示における「第１の近似曲線」の一例である。
　図３２は、図２７のステップＳ７２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図３２のステップＳ９１において、リソグラフィ制御部１１０は倍率βｃｙと波長λとの関係のファイルＤを読み込む。光学シミュレーション又はテスト露光の結果から倍率βｃｙと波長λとの関係データを予めファイルＤに保存しておく。図３３にファイルＤの例を示す。リソグラフィ制御部１１０は予め保存しておいたファイルＤの読み込みを行う。
　次いで、ステップＳ９２において、リソグラフィ制御部１１０はファイルＤから倍率βｃｙと波長λとの関係を規定する近似曲線Ｆを求める。
　次いで、ステップＳ９３において、リソグラフィ制御部１１０は近似曲線Ｆの関数を用いて、倍率βｃｙ（ｎ）となる波長λＭ（ｎ）を計算する。近似曲線Ｆの関数をλ＝Ｆ｛βｃｙ｝とすると、リソグラフィ制御部１１０はλＭ（ｎ）＝Ｆ｛βｃｙ（ｎ）｝により波長λＭ（ｎ）を計算する。
　ステップＳ９３の後、リソグラフィ制御部１１０は図３２のフローチャートを終了し、図２７のフローチャートに復帰する。
　図３４は、図３２のステップＳ９２で得られる近似曲線Ｆの例を示すグラフである。また、図３４には、近似曲線Ｆの関数を用いて倍率βｃｙ（ｎ）となる波長λＭ（ｎ）を求める計算方法の考え方が示されている。波長λＭ（ｎ）は本開示における「第１の波長」の一例である。近似曲線Ｆは本開示における「第２の近似曲線」の一例である。
　５．３　効果
　実施形態１に係るリソグラフィシステム１００によれば、ウエハＷＦに加工されたパターンの高さと倍率βｃｙの値に近づくような各パルスの目標波長λｔを計算し、その目標波長λｔのパルスレーザ光で、スキャンフィールドＳＦ内をスキャン投影露光しているので、スキャン方向と直交する方向の倍率とフォーカス位置との両方の補正が可能となる。その結果、重ね合わせの精度とＣＤ精度が同時に改善される。
　６．実施形態２
　６．１　構成
　実施形態１では、ウエハ検査装置３１０を用いてウエハ高さＨｃを計測し、その計測結果を基にフォーカス位置Ｆｃｙを求める例を説明した。これに対し、実施形態２では、露光装置１４内に配置されたフォーカスセンサ５８を用いて、フォーカス位置Ｆｃｙを露光直前に計測する構成となっている。
　図３５は、実施形態２に係るリソグラフィシステム１００の露光装置１４内に配置されるフォーカスセンサ５８によるウエハＷＦ上の測定点の例を模式的に示す説明図である。実施形態２に適用されるフォーカスセンサ５８は、ウエハＷＦ内の複数の位置のウエハ高さを計測し得る複数のオートフォーカス（Autofocus：ＡＦ）センサを含む。複数のＡＦセンサのそれぞれは、発光素子と受光素子とを含む。
　図３５には、スキャンビームＳＢによってスキャン露光中のスキャンフィールドＳＦが示されており、スキャンフィールドＳＦに対してスキャンビームＳＢがＹ軸プラス方向に相対移動する様子が図示されている。図３５中のスキャンフィールドＳＦ内に並ぶ複数のドットマークのそれぞれは、図示しない複数のＡＦセンサのそれぞれの測定点を模式的に表している。図３５では、図示の簡略化のために、測定点の数を減らして示すが、実際の測定点の数はもっと多い構成であってよい。
　ＡＦセンサによるウエハＷＦの高さ計測にはウエハＷＦ上のマークが不要であり、ウエハＷＦにおけるパターン有り無しに関係なく計測可能である。ＡＦセンサの計測はスキャン露光中にリアルタイムで行われる。
　複数のＡＦセンサは、役割によって３種類に分類される。第１のＡＦセンサは、スキャンビームＳＢによる露光中のエリア内のウエハ高さを計測するために使われる。第２のＡＦセンサは、Ｙ軸プラス方向のスキャン時にウエハ高さの先読みをするために使われる。第３のＡＦセンサは、Ｙ軸方向マイナス方向のスキャン時にウエハ高さの先読みをするために使われる。「先読み」は、露光動作に先行してスキャンフィールドＳＦ内の未露光領域のウエハ高さの計測を行うことを意味しており、ここでは、露光直前にウエハ高さの計測が行われることを含意する。
　図３６は、実施形態２に係るリソグラフィシステムの露光装置１４に適用されるＡＦセンサユニット５８０の構成例を概略的に示す側面図である。実施形態２の露光装置１４は、フォーカスセンサ５８として、複数のＡＦセンサを含むＡＦセンサユニット５８０を備える。ＡＦセンサユニット５８０は、ＡＦ発光部５８２とＡＦ受光部５８４とを含む。ＡＦ発光部５８２とＡＦ受光部５８４とは、投影光学系５０を挟んでＹ軸方向に並ぶように配置される。
　ＡＦ発光部５８２は、第１のＡＦセンサの発光素子群と、第２のＡＦセンサの発光素子群と、第３のＡＦセンサの発光素子群とを含む。ＡＦ受光部５８４は、第１のＡＦセンサの受光素子群と、第２のＡＦセンサの受光素子群と、第３のＡＦセンサの受光素子群とを含む。
　図３６において、太線矢印はＹ軸プラス方向のスキャン中に先読みを行う第２のＡＦセンサの発光素子から出射された光を表している。図３６において、細線矢印は第１のＡＦセンサの発光素子から出射された光を表している。図３６において、破線矢印はＹ軸マイナス方向のスキャン中に先読みを行う第３のＡＦセンサの発光素子から出射された光を表している。
　６．２　動作
　６．２．１　リソグラフィ制御部の処理内容の例
　図３７は、実施形態２に係るリソグラフィシステム１００におけるリソグラフィ制御部１１０の処理内容の例を示すフローチャートである。図３７において、図１２に示すステップと共通するステップには同一のステップ番号を付し、重複する説明は省略する。図３７について、図１２と異なる点を説明する。
　図３７に示すフローチャートは、図１２のステップＳ１４、ステップＳ１６及びステップＳ１７が削除されており、ステップＳ１３の後にステップＳ１５に進み、ステップＳ１５の後にステップＳ１８に進む。他のステップは図１２と同様である。
　実施形態２に係るリソグラフィシステム１００の場合、ファイルＡ１、ファイルＣ及びファイルＤのそれぞれのファイルデータは、リソグラフィ制御部１１０と露光制御部４０とにおいて書き込み及び閲覧が可能なものとする。ファイルＡ１は、パルス番号ｎと倍率βｃｙとのテーブルデータを含む。ファイルＣは、各フォーカス位置Ｆｃと波長λとＣＤ値との関係のテーブルデータを含む。ファイルＤは、波長λと倍率βとの関係のテーブルデータを含む。
　６．２．２　露光制御部の処理内容の例
　図３８は、実施形態２に係るリソグラフィシステム１００における露光制御部４０の処理内容の例を示すフローチャートである。露光制御部４０は、図１３で説明したフローチャートに代えて、図３８に示すフローチャートの処理を実行し得る。
　ステップＳ１０１において、露光制御部４０はスキャン露光開始の準備を行う。
　次いで、ステップＳ１０２において、露光制御部４０は１スキャン中に照射するスキャン露光パルスのパルス番号のインデックスｎを「１」に設定する。
　次いで、ステップＳ１０３において、露光制御部４０はスキャンフィールドＳＦ内のパルス番号と倍率βｃｙ（ｎ）とを保存するファイルＡ１のデータを読み込む。
　次いで、ステップＳ１０４において、露光制御部４０はフォーカスセンサ５８によって露光直前のスキャン方向と直交する方向のフォーカス位置の計測とその平均値であるフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）の計算とを行う。
　次いで、ステップＳ１０６において、露光制御部４０は倍率βｃｙ（ｎ）、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）及びＣＤに基づいてスキャンフィールド内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）を求める。ステップＳ１０６の処理は、図２７のフローチャートと同様であってよい。
　次いで、ステップＳ１０８において、露光制御部４０はレーザ制御部２０に、ｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）を送信する。
　次いで、ステップＳ１１２において、露光制御部４０はスキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスとして照射されるように発光トリガ信号Ｔｒをレーザ制御部２０に送信する。
　次いで、ステップＳ１１４において、露光制御部４０はパルス番号ｎが１スキャン中に照射する最後のパルスのパルス番号Ｎに一致しているか否かを判定する。
　ステップＳ１１４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Ｓ１１５に進み、インデックスｎの値をインクリメントして、ステップＳ１０３に戻る。
　一方、ステップＳ１１４の判定結果がＹｅｓ判定である場合、露光制御部４０はステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６において、露光制御部４０はウエハＷＦ内に次のスキャン露光の対象とするスキャンフィールドＳＦがあるか否かを判定する。
　ステップＳ１１６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、露光制御部４０はステップＳ１１８に移行して次のスキャンフィールド位置にウエハＷＦをステップ移動させた後、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１１６の判定結果がＮｏ判定である場合、露光制御部４０は図３８のフローチャートを終了する。
　図３９は、図３８のステップＳ１０４に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。ステップＳ１２１において、露光制御部４０はフォーカスセンサ５８によりＸ軸上でのＭ点のウエハ高さＨｃ（ｎ，ｍ）を計測する。例えば、図３５のようにスキャン方向がＹ軸プラス方向である場合、スキャンビームＳＢの露光可能エリアのＹ軸プラス方向に先行するＹ軸プラス方向先読みＡＦセンサ（第２のＡＦセンサ）により、露光直前のウエハ高さＨｃ（ｎ，ｍ）を、Ｘ軸上のＭ個の各点にて計測する。
　次いで、ステップＳ１２２において、露光制御部４０はウエハ高さの平均値Ｈａｖｙ（ｎ）を計算する。Ｈａｖｙ（ｎ）の計算式は、既述した式（３）であってよい。
　次いで、ステップＳ１２３において、露光制御部４０は基準フォーカス位置Ｆ０とウエハ高さの平均値Ｈａｖｙ（ｎ）との差からフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）を求める。
　次いで、ステップＳ１２４において、露光制御部４０はファイルＡ２にフォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）のデータを書き込む。
　ステップＳ１２４の後、露光制御部４０は図３９のフローチャートを終了し、図３８のフローチャートに復帰する。
　６．３　効果
　実施形態２に係るリソグラフィシステム１００によれば、ウエハＷＦの高さを露光直前に計測し、リアルタイムでフォーカス位置が制御可能となるので、スキャン方向と直交する方向の倍率とフォーカス位置とのそれぞれの補正精度がさらに改善する。
　７．実施形態３
　７．１　構成
　図４０は、実施形態３に係るリソグラフィシステム１０３の構成例を概略的に示す。図４０に示す構成について、図１１と異なる点を説明する。図４０に示すリソグラフィシステム１０３は、図１１に示す構成に追加して、投影光学系５０中の、投影光学系５０全体の倍率制御が可能かつ、波面収差をはじめとする結像性能に影響が小さいレンズ５０２を一枚又は複数枚選定し、そのレンズ５０２に光軸上を高速に駆動させるピエゾアクチュエータ５０４を含む。この一枚又は複数枚のレンズ５０２を「倍率補正レンズ５０２」と呼ぶ。
　露光制御部４０には、スキャン露光中に、倍率補正レンズ５０２を光軸方向に移動させるようにピエゾアクチュエータ５０４を制御するための信号ラインが接続されている。
　７．２　動作
　実施形態３に係るリソグラフィシステム１０３は、目標波長λｔによって倍率を補正することに加え、目標波長λｔによって十分に補正できない領域、すなわち、フォーカス位置がずれる波長領域では、投影光学系５０の倍率補正レンズ５０２で補正を行う。
　リソグラフィ制御部１１０又は露光制御部４０には、レーザ装置１２から出力されるレーザ光の目標波長λｔによって補正しきれなかった倍率差が小さくなるように倍率補正レンズ５０２の位置を制御する機能が追加される。
　リソグラフィ制御部１１０の処理内容は、図３７のフローチャートと同様であってよい。
　図４１は、実施形態３に係るリソグラフィシステム１０３における露光制御部４０の処理内容の例を示すフローチャートである。露光制御部４０は、図３８で説明したフローチャートに代えて、図４１に示すフローチャートの処理を実行し得る。図４１において、図３８に示すステップと共通するステップには同一のステップ番号を付し、重複する説明は省略する。図４１に示すフローチャートについて、図３８と異なる点を説明する。
　図４１に示すフローチャートは、図３８のステップＳ１０６に代えてステップＳ１０６Ａを含み、さらに、ステップＳ１０８とステップＳ１１２との間にステップＳ１０９を含む。
　図４１のステップＳ１０６Ａにおいて、露光制御部４０は倍率βｃｙ（ｎ）、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）及びＣＤに基づいて、スキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）と投影光学系５０の倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）とを求める。
　ステップＳ１０８の後、ステップＳ１０９において、露光制御部４０は投影光学系５０の倍率補正レンズ５０２を駆動するピエゾアクチュエータ５０４に制御値γｃ（ｎ）を送信する。他のステップは、図３８と同様であってよい。
　図４２は、図４１のステップＳ１０６Ａに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図４２におけるステップＳ７１～ステップＳ７７は図２７のフローチャートと同様である。図４２に示すフローチャートについて、図２７と異なる点を説明する。図４２に示すフローチャートは、図２７のステップＳ７８に代えて、ステップＳ１４０、ステップＳ１４１、ステップＳ１４２及びステップＳ１４８を含む。
　図４２に示すように、ステップＳ７５の後、露光制御部４０はステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０において、露光制御部４０は倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）を「０」とする。
　ステップＳ７６の後、露光制御部４０はステップＳ１４１に進む。ステップＳ１４１において、露光制御部４０は倍率βｃｙ（ｎ）と波長λｔ（ｎ）の場合の倍率βλｔ（ｎ）との差が０に近づく倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）を計算する。
　ステップＳ７７の後、露光制御部４０はステップＳ１４２に進む。ステップＳ１４２の処理内容はステップＳ１４１と同様であってよい。
　ステップＳ１４０、ステップＳ１４１又はステップＳ１４２の後、露光制御部４０はステップＳ１４８に進む。
　ステップＳ１４８において、露光制御部４０はファイルＢにＦｃｙ（ｎ）、λＳ（ｎ）、λＬ（ｎ）、βｃｙ（ｎ）、λＭ（ｎ）、λｔ（ｎ）及びγｃ（ｎ）のデータを書き込む。実施形態３に適用されるファイルＢは、図２８に例示したファイルＢのデータテーブルに倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）のデータが追加されたものとなる。
　ステップＳ１４８の後、露光制御部４０は図４２のフローチャートを終了し、図４１のフローチャートに復帰する。
　図４３は、図４２のステップＳ１４１及びステップＳ１４２に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図４３のステップＳ１６１において、露光制御部４０はファイルＤから目標波長λｔ（ｎ）の場合の倍率βλｔ（ｎ）を求める。
　次いで、ステップＳ１６２において、露光制御部４０は倍率βｃｙ（ｎ）と倍率βλｔ（ｎ）との差Δβ（ｎ）を次式（５）により計算する。
　Δβ（ｎ）=βλｔ（ｎ）－βｃｙ（ｎ）　　　　（５）
　式（５）によって求められるΔβ（ｎ）は、倍率補正値に相当し得る。
　次いで、ステップＳ１６３において、露光制御部４０はΔβ（ｎ）が０に近づく倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）を計算する。露光制御部４０は、Δβと倍率補正レンズ５０２の制御値γｃとの関係を、予め例えばテーブルデータ又は関数として記憶部に記憶しておき、このテーブルデータ又は関数を呼び出して、倍率補正レンズ５０２の制御値ｙｃ（ｎ）を計算してもよい。
　ステップＳ１６３の後、露光制御部４０は図４３のフローチャートを終了し、図４２のフローチャートに復帰する。
　７．３　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、実施形態１の構成では倍率補正できない領域、すなわち、λＭ（ｎ）＜λＳ（ｎ）又はλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）の領域において、倍率補正レンズ５０２を制御することによって目標倍率に近づけることができ、重ね合わせが一層改善する。
　７．４　変形例
　実施形態３においては、ウエハＷＦの高さの計測は露光装置１４のフォーカスセンサ５８によって行っているが、この例に限定されることなく、実施形態１と同様に、ウエハ検査装置３１０によってウエハ高さを予め計測して、処理を行ってもよい。この場合、リソグラフィ制御部１１０において、図４１で説明したステップＳ１０６Ａと同様の計算処理を実行して、スキャンフィールドＳＦで１番目のパルスから最終パルスまでの目標波長λｔ（ｎ）のデータを、露光制御部４０を介してレーザ制御部２０に送信し、倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）のデータを露光制御部４０に予め送信してもよい。そして、レーザ制御部２０は、パルス毎に目標波長λｔ（ｎ）のレーザ光を出力し、露光制御部４０は、パルス毎に倍率補正レンズ５０２の制御値γｃ（ｎ）となるように倍率補正レンズ５０２を制御してもよい。
　８．実施形態４
　８．１　構成
　図４４は、実施形態４に係るリソグラフィシステム１０４の構成例を概略的に示す。図４４に示す構成について、図１１と異なる点を説明する。図４４に示すリソグラフィシステム１０４は、図１１の露光制御部４０に代えて、露光制御部４０Ｄを含む。他の構成は図１１と同様である。
　露光制御部４０Ｄは、図１１の露光制御部４０と同様に目標波長λｔによって倍率を補正し、さらに、フォーカス位置がずれる波長領域ではウエハステージ５４のＺ軸ステージを制御することによりフォーカス位置を変更する制御を行う。
　８．２　動作
　リソグラフィ制御部１１０又は露光制御部４０Ｄは、レーザ装置１２から出力されるレーザ光の目標波長λｔによって倍率を補正する。この補正を実施してもＣＤ値が許容範囲から外れる領域では、露光制御部４０Ｄはウエハステージ５４のＺ軸ステージを制御して、ＣＤ値が許容範囲内となるようにフォーカス位置を制御する。リソグラフィ制御部１１０が実施し得るフローチャートは、図３７と同様であってよい。
　図４５は、実施形態４に係るリソグラフィシステム１０４における露光制御部４０Ｄの処理内容の例を示すフローチャートである。露光制御部４０Ｄは、図３８で説明したフローチャートに代えて、図４５に示すフローチャートの処理を実行し得る。図４５において、図３８に示すステップと同様のステップには同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。図４５に示すフローチャートについて、図３８と異なる点を説明する。
　図４５に示すフローチャートは、図３８のステップＳ１０６に代えて、ステップＳ１０６Ｂを含み、さらに、ステップＳ１０８とステップＳ１１２との間にステップＳ１１０を含む。
　ステップＳ１０６Ｂにおいて、露光制御部４０Ｄは倍率βｃｙ（ｎ）、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）及びＣＤに基づいて、スキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）とフォーカス位置Ｆｃ（ｎ）とを求める。ここでのフォーカス位置Ｆｃ（ｎ）は、目標フォーカス位置に相当する。
　ステップＳ１０８の後、ステップＳ１１０において、露光制御部４０Ｄはフォーカス位置がＦｃ（ｎ）となるようにウエハステージ５４を制御する。ステップＳ１１０の後、露光制御部４０ＤはステップＳ１１２に進む。他のステップは、図３８と同様であってよい。
　図４６は、図４５のステップＳ１０６Ｂに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図４６に示すフローチャートについて、図２７と異なる点を説明する。図４６に示すフローチャートは、ステップＳ７２とステップＳ７４との間にステップＳ７３を含む。また、図２７のステップＳ７５～ステップＳ７７に代えて、ステップＳ１４５～ステップＳ１４７を含み、図２７のステップＳ７８に代えて、ステップＳ１４９を含む。
　図４６のステップＳ７２の後、露光制御部４０ＤはステップＳ７３に進む。
　ステップＳ７３において、露光制御部４０Ｄは目標波長λｔ（ｎ）を波長λＭ（ｎ）に設定する。ステップＳ７３の後、露光制御部４０ＤはステップＳ７４に進む。
　ステップＳ７４の判定結果がλＳ（ｎ）≦λＭ（ｎ）≦λＬ（ｎ）を満たしている場合、露光制御部４０ＤはステップＳ１４５に進む。
　ステップＳ１４５において、露光制御部４０Ｄは目標フォーカス位置Ｆｃ（ｎ）を基準フォーカス位置Ｆ０とする。
　ステップＳ７４の判定結果がλＭ（ｎ）＜λＳ（ｎ）である場合、露光制御部４０ＤはステップＳ１４６に進む。ステップＳ１４６において、露光制御部４０Ｄは波長がλＭ（ｎ）の場合にＣＤ値が許容範囲となるように、フォーカス位置Ｆｃ（ｎ）を計算する。
　ステップＳ７４の判定結果がλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）である場合、露光制御部４０ＤはステップＳ１４７に進む。ステップＳ１４７は、ステップＳ１４６と同様のステップであってよい。
　ステップＳ１４５、ステップＳ１４６又はステップＳ１４７の後、露光制御部４０ＤはステップＳ１４９に進む。ステップＳ１４９において、露光制御部４０ＤはファイルＢにＦｃｙ（ｎ）、λＳ（ｎ）、λＬ（ｎ）、βｃｙ（ｎ）、λＭ（ｎ）、λｔ（ｎ）及びＦｃ（ｎ）のデータを書き込む。
　ステップＳ１４９の後、露光制御部４０Ｄは図４６のフローチャートを終了し、図４５のフローチャートに復帰する。
　図４７は、図４６のステップＳ１４６及びステップＳ１４７に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図４７のステップＳ１７１において、露光制御部４０Ｄは波長λとフォーカス位置Ｆｂとの関係のファイルＥを読み込む。なお、ステップＳ１７１に先立ち、波長λと投影光学系５０のフォーカス位置Ｆｂとの関係のファイルＥを予め計算又は計測して保存しておく。図４８にファイルＥの例を示す。露光制御部４０Ｄは予め保存しておいたファイルＥの読み込みを行う。なお、フォーカス位置Ｆｂでは許容範囲でのＣＤ値が維持できる。
　次いで、ステップＳ１７２において、露光制御部４０ＤはファイルＥから近似曲線Ｇを求める。
　次いで、ステップＳ１７３において、露光制御部４０Ｄは近似曲線Ｇの関数を用いて、波長λＭ（ｎ）のフォーカス位置Ｆｃ（ｎ）を計算する。近似曲線Ｇの関数をＦｂ＝Ｇ｛λ｝とすると、露光制御部４０ＤはＦｃ（ｎ）＝Ｇ｛λＭ（ｎ）｝によりフォーカス位置を計算する。
　ステップＳ１７３の後、露光制御部４０Ｄは図４７のフローチャートを終了し、図４６のフローチャートに復帰する。
　図４９は、図４７のステップＳ１７２で得られる近似曲線Ｇの例を示すグラフである。横軸は波長λ、縦軸はフォーカス位置Ｆｂを表す。図４９には、近似曲線Ｇの関数を用いて波長λＭ（ｎ）に対応するフォーカス位置としてのＦｃ（ｎ）を求める計算方法の考え方が示されている。
　８．３　効果
　実施形態４に係るリソグラフィシステム１０４によれば、実施形態１の構成では倍率補正できない領域、すなわち、λＭ（ｎ）＜λＳ（ｎ）又はλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）の領域において、フォーカス位置を制御することによって目標倍率に近づけることができ、ＣＤが許容範囲内に維持されるので、重ね合わせが一層改善する。
　８．４　変形例１
　図５０は、実施形態４の変形例に係る露光制御部４０Ｄの処理内容の例を示すフローチャートである。図４５のフローチャートに代えて、図５０に示すフローチャートを適用し得る。図５０に示すフローチャートについて、図４５と異なる点を説明する。図５０に示すフローチャートは、図４５のステップＳ１０６Ｂに代えて、ステップＳ１０６Ｃを含む。他のステップは図４５と同様であってよい。
　図５０のステップＳ１０６Ｃにおいて、露光制御部４０Ｄは倍率βｃｙ（ｎ）に基づいて、スキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）とフォーカス位置Ｆｃ（ｎ）とを求める。
　図５１は、図５０のステップＳ１０６Ｃに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図５１に示すフローチャートについて、図４６と異なる点を説明する。図５１に示すフローチャートは、図４６のステップＳ７１、ステップＳ７４及びステップＳ１４５が削除されており、ステップＳ７３の後にステップＳ１４６に進む。他のステップは図４６と同様であってよい。
　８．５　変形例２
　実施形態４においては、ウエハＷＦの高さの計測は露光装置１４のフォーカスセンサ５８によって行っているが、この例に限定されることなく、実施形態１と同様に、ウエハ検査装置３１０によってウエハ高さを予め計測して、処理を行ってもよい。
　すなわち、リソグラフィ制御部１１０において、図４５のステップＳ１０６Ｂの計算処理を実行して、スキャンフィールドＳＦで１番目のパルスから最終パルスまでのそれぞれの目標波長λｔ（ｎ）のデータを、露光制御部４０Ｄを介してレーザ制御部２０に送信し、フォーカス位置Ｆｃ（ｎ）のデータを露光制御部４０Ｄに予め送信してもよい。
　そして、レーザ制御部２０は、パルス毎に目標波長λｔ（ｎ）のレーザ光を出力し、露光制御部４０Ｄは、パルス毎にフォーカス位置Ｆｃ（ｎ）となるようにウエハステージ５４を制御してもよい。
　９．実施形態５
　９．１　構成
　図５２は、実施形態５に係るリソグラフィシステム１０５の構成例を概略的に示す。図５２に示す構成について、図１１と異なる点を説明する。図５２に示すリソグラフィシステム１０５は、図１１に示す構成に追加して、ウエハ表面でのドーズを計測するためのパルスエネルギセンサユニット４５を含む。また、図１１の露光制御部４０に代えて、露光制御部４０Ｅを含む。
　パルスエネルギセンサユニット４５は、照明光学系４４とレチクルステージ４８との間の光路上に配置されたビームスプリッタ４５１と、ビームスプリッタ４５１でサンプルされたパルスレーザ光を受光するパルスエネルギセンサ４５２とを含む。パルスエネルギセンサ４５２は、信号ラインを介して露光制御部４０Ｅと接続される。
　９．２　動作
　リソグラフィ制御部１１０又は露光制御部４０Ｅは、レーザ装置１２から出力されるレーザ光の目標波長λｔによって倍率を補正する。この補正を実施してもＣＤ値が許容範囲から外れる領域では、露光制御部４０ＥはＣＤ値が許容範囲内となるようにウエハＷＦ面上でのドーズを制御する。
　露光制御部４０Ｅは、ウエハＷＦ面上でのドーズをパルス毎に制御するために、レーザ制御部２０に目標パルスエネルギＥｔを送信する。
　リソグラフィ制御部１１０が実施し得るフローチャートは、図３７と同様であってよい。
　図５３は、実施形態５に係るリソグラフィシステム１０５における露光制御部４０Ｅの処理内容の例を示すフローチャートである。露光制御部４０Ｅは、図３８で説明したフローチャートに代えて、図５３に示すフローチャートの処理を実行し得る。図５３に示すフローチャートについて、図３８と異なる点を説明する。図５３に示すフローチャートは、図３８のステップＳ１０６及びステップＳ１０８に代えて、ステップＳ１０６Ｅ及びステップＳ１０８Ｅを含み、さらにステップＳ１０６ＥとステップＳ１０８Ｅとの間にステップＳ１０７を含む。
　ステップＳ１０６Ｅにおいて、露光制御部４０Ｅは倍率βｃｙ（ｎ）、フォーカス位置Ｆｃｙ（ｎ）及びＣＤに基づいて、スキャンフィールドＳＦ内のｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）と目標ドーズＤｔ（ｎ）とを求める。
　次いで、ステップＳ１０７において、露光制御部４０Ｅは目標ドーズＤｔ（ｎ）から次のパルスの目標パルスエネルギＥｔ（ｎ）を計算する。
　そして、ステップＳ１０８Ｅにおいて、露光制御部４０Ｅはレーザ制御部２０に、ｎ番目のパルスの目標波長λｔ（ｎ）と目標パルスエネルギＥｔ（ｎ）とを送信する。他のステップは図３８と同様であってよい。
　図５４は、図５３のステップＳ１０６Ｅに適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。図５４のステップＳ７１～ステップＳ７４は図４６と同様である。図５４に示すフローチャートについて、図４６と異なる点を説明する。
　図５４に示すフローチャートは、図４６のステップＳ１４５、ステップＳ１４６、ステップＳ１４７及びステップＳ１４９に代えて、ステップＳ１５５、ステップＳ１５６、ステップＳ１５７及びステップＳ１５９を含む。
　図５４におけるステップＳ７４の判定結果がλＳ（ｎ）≦λＭ（ｎ）≦λＬ（ｎ）を満たしている場合、露光制御部４０ＥはステップＳ１５５に進む。
　ステップＳ１５５において、露光制御部４０Ｅは目標ドーズＤｔ（ｎ）を基準ドーズＤｓに定める。
　ステップＳ７４の判定結果がλＭ（ｎ）＜λＳ（ｎ）である場合、露光制御部４０ＥはステップＳ１５６に進む。ステップＳ１５６において、露光制御部４０Ｅは波長がλＭ（ｎ）の場合にＣＤ値が許容範囲となるように目標ドーズＤｔ（ｎ）を計算する。
　ステップＳ７４の判定結果がλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）である場合、露光制御部４０ＥはステップＳ１５７に進む。ステップＳ１５７は、ステップＳ１５６と同様のステップであってよい。
　ステップＳ１５５、ステップＳ１５６又はステップＳ１５７の後、露光制御部４０ＥはステップＳ１５９に進む。ステップＳ１５９において、露光制御部４０ＥはファイルＢにＦｃｙ（ｎ）、λＳ（ｎ）、λＬ（ｎ）、βｃｙ（ｎ）、λＭ（ｎ）、λｔ（ｎ）及びＤｔ（ｎ）のデータを書き込む。
　ステップＳ１５９の後、露光制御部４０Ｅは図５４のフローチャートを終了し、図５３のフローチャートに復帰する。
　図５５は、ＣＤ値とドーズＤとの関係の例を示すグラフである。横軸はドーズＤ、縦軸はＣＤ値を表す。図５５のような関係を示す曲線は「ＣＤ－ドーズ曲線」と呼ばれる。露光制御部４０Ｅは、例えば、図３１で説明したファイルＡ０のデータから、今回露光するウエハＷＦと同じ露光条件で過去に露光されたウエハについてのＣＤ値とドーズＤとの関係のデータに整理して、その関係データをファイルＦに保存しておく。
　そして、露光制御部４０Ｅは、ファイルＦからＣＤ値とドーズＤとの関係を表す近似曲線を作成し、この近似曲線（すなわち、ＣＤ－ドーズ曲線）の関数から目標ＣＤ値とするための目標ドーズＤｔの値を求めることができる。なお、このＣＤ値とドーズＤとの関係の近似曲線は、露光のシミュレータソフトを用いても算出可能である。図５５に示すＣＤ－ドーズ曲線は本開示における「第３の近似曲線」の一例である。
　図５６は、図５３のステップＳ１０７に適用されるサブルーチンの例を示すフローチャートである。ステップＳ１８１において、露光制御部４０ＥはウエハＷＦ表面上での次のパルスの目標パルスエネルギ密度Ｅｗ（ｎ）を次式（６）により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式中のＮＳＬはレジストに照射されるパルス数である。Ｅｄ（ｋ）は各パルスのウエハ上でのエネルギ密度である。Ｅｄ（ｋ）は、露光装置１４内に配置されたパルスエネルギセンサ４５２によって計測され、図示しない記憶部によってデータが保存されている。
　次いで、ステップＳ１８２において、露光制御部４０Ｅはレーザ装置１２から出力される目標パルスエネルギＥｔ（ｎ）を次式（７）により計算する。
　Ｅｔ（ｎ）＝（１／Ｔ）Ｂｘ・Ｂｙ・Ｅｗ（ｎ）　（７）
　式中のＴはレーザ装置１２のレーザ出口からウエハＷＦまでの露光装置１４内におけるパルスレーザ光の透過率である。また、Ｂｘ・Ｂｙは、ウエハＷＦ上に照射されるレーザビームのスタティック露光エリアＳＥＡの面積である（図８参照）。
　ステップＳ１８２の後、露光制御部４０Ｅは図５６のフローチャートを終了し、図５３のフローチャートに復帰する。
　９．３　効果
　実施形態５に係るリソグラフィシステム１０５によれば、実施形態１の構成では倍率補正できない領域、すなわち、λＭ（ｎ）＜λＳ（ｎ）又はλＬ（ｎ）＜λＭ（ｎ）の領域において、ドーズを制御することによって目標倍率に近づけることができ、さらにＣＤもドーズ制御によって許容範囲に維持されるので、重ね合わせ及びＣＤ均一性が改善する。
　９．４　変形例
　実施形態５においては、ウエハＷＦの高さの計測は露光装置１４のフォーカスセンサ５８によって行っているが、この例に限定されることなく、実施形態１と同様に、ウエハ検査装置３１０によってウエハ高さを予め計測して、処理を行ってもよい。
　すなわち、リソグラフィ制御部１１０において、図５３のステップＳ１０６Ｅ及びステップＳ１０７の計算処理を実行して、スキャンフィールドＳＦで１番目のパルスから最終パルスまでの目標波長λｔ（ｎ）及び目標パルスエネルギＥｔ（ｎ）のデータを、露光制御部４０Ｅを介してレーザ制御部２０に予め送信してもよい。そして、レーザ制御部２０は、パルス毎に目標波長λｔ（ｎ）と目標パルスエネルギＥｔ（ｎ）とに制御されたレーザ光を出力する構成であってよい。
　９．５　その他
　実施形態３、実施形態４及び実施形態５の各実施形態で説明したように、倍率補正レンズ５０２による補正制御、フォーカス位置の補正制御及びドーズの補正制御を行うことによって、ＣＤ値が許容範囲となるように制御可能であるが、これらの３つの補正制御をそれぞれ組み合わせることによっても、ＣＤ値を許容範囲内に維持したまま、スキャン方向と直交する方向（スキャン幅方向）の倍率補正がさらに改善される。
　１０．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
　１０．１　構成
　図９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９の例に限定されない。図９に示すレーザ装置１２に代えて、図５７に示すレーザ装置２１２を用いてもよい。図５７に示す構成について、図９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５７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２５０と、ＣＷレーザ光をパルス化する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）２６０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５８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ＬｉＹＦ４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ＬｉＢ３Ｏ５で表される非線形光学結晶である。ＫＢＢＦ結晶は、化学式ＫＢｅ２ＢＯ３Ｆ２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、一対の電極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。
　１０．２　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λ１ｃｈｔ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λ１ｃｈｔ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から出力されるパルスレーザ光が目標波長λ１ｃｈｔ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５８～図６１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が生じるように、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２６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λ１ｃｈと、スペクトル線幅Δλ１ｃｈと、をそれぞれ補正制御してもよい。
　１０．３　半導体レーザシステムの説明
　１０．３．１　構成
　図５８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、ＳＯＡ２６０と、関数発生器（Function Generator：ＦＧ）２６２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。
　１０．３．２　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Ａ１Ｔ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λ１ｃｈ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５９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長波長と最短波長との差として計測される。
　図６０は、ＤＦＢレーザ２５０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６０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６０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６０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６０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）
　Ａ１Ｔ：半導体レーザ素子に流れる電流のＡＣ成分の周期
　図６０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Ａ１Ｔとの関係は次の式（８）を満足するのが好ましい。
　ＤＴＷ＝ｎ・Ａ１Ｔ　　　　　　　　　　（８）
　式（８）中のｎは１以上の整数である。
　この式（８）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（８）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Ａ１Ｔ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Ａ１ＴはＳＯＡ２６０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く、さらに好ましくは１／１０００以上１／１００以下である。
　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６１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。
　１０．４　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波長やスペクトル線幅を制御する場合には、ＤＦＢレーザ２５０を含む固体レーザシステム２２２を用いた発振器とエキシマ増幅器２２４とを備えたレーザ装置が好ましい。
　１０．５　変形例
　図６０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。
　１０．６　その他
　固体レーザ装置の実施形態として、図５７から図６１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５７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。
　１１．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）及びメモリなどの記憶装置を含んで構成され得る。ＣＰＵはプロセッサの一例である。
　記憶装置は、有体物たる非一時的なコンピュータ可読媒体であり、例えば、主記憶装置であるメモリ及び補助記憶装置であるストレージを含む。コンピュータ可読媒体は、例えば、半導体メモリ、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）装置、若しくはソリッドステートドライブ（Solid State Drive：ＳＳＤ）装置又はこれらの複数の組み合わせであってよい。プロセッサが実行するプログラムはコンピュータ可読媒体に記憶されている。
　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。
　１２．電子デバイスの製造方法
　図６２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６２におけるレーザ装置１２は、図５７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。
　１３．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 (19)

  1. 　露光装置内でウエハ上に前記パルスレーザ光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であって、
    　前記ウエハのスキャンフィールド内で前記ウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、
    　前記ウエハの前記スキャンフィールド内の複数点でウエハ高さを計測し、前記ウエハ高さの計測結果を基に、前記スキャンフィールド内の前記スキャン幅方向についての前記ウエハ高さの平均値を求めることと、
    　前記ウエハ高さの平均値に基づくフォーカス位置の場合に許容クリティカルディメンジョン（ＣＤ）値となる前記パルスレーザ光の波長範囲を求めることと、
    　前記倍率となる前記パルスレーザ光の第１の波長を求めることと、
    　前記波長範囲と前記第１の波長とから前記パルスレーザ光の目標波長を求めることと、
    　前記レーザ装置によってパルス毎の波長が前記目標波長となるように前記パルスレーザ光を生成し、前記露光装置に出力することと、
    　前記パルスレーザ光を前記ウエハの前記スキャンフィールドに露光することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  2. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記波長範囲の最短波長をλＳ、最長波長をλＬ、前記第１の波長をλＭ、前記目標波長をλｔとする場合、
    　λＳ≦λＭ≦λＬ　であれば、λｔ＝λＭ、
    　λＭ＜λＳ　　　　であれば、λｔ＝λＳ、
    　λＬ＜λＭ　　　　であれば、λｔ＝λＬ、
    とするように前記目標波長が決定される、
    　電子デバイスの製造方法。
  3. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記波長範囲は、ＣＤ値と前記パルスレーザ光の波長との関係を表す第１の近似曲線を基に決定される、
    　電子デバイスの製造方法。
  4. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記第１の波長は、前記倍率と前記パルスレーザ光の波長との関係を表す第２の近似曲線を基に決定される、
    　電子デバイスの製造方法。
  5. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記ウエハ高さは、ウエハ検査装置を用いて計測される、
    　電子デバイスの製造方法。
  6. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記ウエハ高さの平均値は、前記スキャンフィールド内で照射される前記パルスレーザ光の各パルスの照射の順番を示すパルス番号毎に求められる、
    　電子デバイスの製造方法。
  7. 　請求項１に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記ウエハ高さの平均値に基づく前記フォーカス位置は、基準フォーカス位置から前記ウエハ高さの平均値を減算して求められる、
    　電子デバイスの製造方法。
  8. 　露光装置内でウエハ上に前記パルスレーザ光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であって、
    　前記ウエハのスキャンフィールド内で前記ウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、
    　前記ウエハの前記スキャンフィールド内の複数点でフォーカス位置を計測し、前記フォーカス位置の計測結果を基に、前記スキャンフィールド内の前記スキャン幅方向についての前記フォーカス位置の平均値を求めることと、
    　前記フォーカス位置の平均値の場合に許容クリティカルディメンジョン（ＣＤ）値となる前記パルスレーザ光の波長範囲を求めることと、
    　前記倍率となる前記パルスレーザ光の第１の波長を求めることと、
    　前記波長範囲と前記第１の波長とから前記パルスレーザ光の目標波長を求めることと、
    　前記レーザ装置によってパルス毎の波長が前記目標波長となるようにパルスレーザ光を生成し、前記露光装置に出力することと、
    　前記パルスレーザ光を前記ウエハの前記スキャンフィールドに露光することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  9. 　請求項８に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記波長範囲の最短波長をλＳ、最長波長をλＬ、前記第１の波長をλＭ、前記目標波長をλｔとする場合、
    　λＳ≦λＭ≦λＬ　であれば、λｔ＝λＭ、
    　λＭ＜λＳ　　　　であれば、λｔ＝λＳ、
    　λＬ＜λＭ　　　　であれば、λｔ＝λＬ、
    とするように前記目標波長が決定される、
    　電子デバイスの製造方法。
  10. 　請求項９に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記露光装置は投影光学系を含み、前記投影光学系の一部のレンズが倍率補正レンズとして用いられ、
    　さらに、
    　λＭ＜λＳである場合に、λＭとλＳとの差が０に近づく前記倍率補正レンズの制御値を求めることと、
    　λＬ＜λＭである場合に、λＭとλＬとの差が０に近づく前記倍率補正レンズの制御値を求めることと、
    　前記倍率補正レンズの制御値に基づいて、前記倍率補正レンズを制御することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  11. 　請求項８に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記波長範囲の最短波長をλＳ、最長波長をλＬ、前記第１の波長をλＭ、前記目標波長をλｔとする場合、
    　前記目標波長λｔをλＭとし、
    　さらに、
    　λＭ＜λＳ又はλＬ＜λＭであれば、ＣＤ値が許容範囲となる目標フォーカス位置を求めることと、
    　前記求めた前記目標フォーカス位置に基づいて、前記露光装置のウエハステージを制御することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  12. 　請求項８に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記波長範囲の最短波長をλＳ、最長波長をλＬ、前記第１の波長をλＭ、前記目標波長をλｔとする場合、
    　前記目標波長λｔをλＭとし、
    　さらに、
    　λＭ＜λＳ又はλＬ＜λＭであれば、ＣＤ値が許容範囲となる目標ドーズを求めることと、
    　前記目標ドーズに基づいて、前記パルスレーザ光のパルスエネルギを制御することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  13. 　請求項１２に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記露光装置は、
    　前記ウエハの表面でのドーズを計測するためのパルスエネルギセンサユニットを含む、
    　電子デバイスの製造方法。
  14. 　請求項１３に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記露光装置は、
    　レチクルステージと、
    　前記レチクルステージ上のレチクルに前記パルスレーザ光を照射する照明光学系と、を含み、
    　前記パルスエネルギセンサユニットは、前記照明光学系と前記レチクルとの間の光路上に配置されたビームスプリッタと、パルスエネルギセンサと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  15. 　請求項１３に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記目標ドーズは、ＣＤ値と前記ドーズとの関係を表す第３の近似曲線を基に決定される、
    　電子デバイスの製造方法。
  16. 　請求項８に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記露光装置は、
    　前記ウエハの前記スキャンフィールド内における前記複数点でフォーカス位置を計測するフォーカスセンサを含み、
    　前記フォーカスセンサによって前記フォーカス位置の計測が行われる、
    　電子デバイスの製造方法。
  17. 　請求項１６に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記フォーカスセンサは、
    　前記パルスレーザ光による前記露光に先行して前記スキャンフィールドにおける未露光領域内の前記複数点でフォーカス位置を計測する先読みオートフォーカスセンサを含む、
    　電子デバイスの製造方法。
  18. 　露光装置内でウエハ上に前記パルスレーザ光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であって、
    　前記ウエハのスキャンフィールド内で前記ウエハに形成されたパターンからスキャン方向に対して直交するスキャン幅方向のディストーション成分である倍率を求めることと、
    　前記ウエハの前記スキャンフィールド内の複数点でフォーカス位置を計測し、前記フォーカス位置の計測結果を基に、前記スキャンフィールド内の前記スキャン幅方向についての前記フォーカス位置の平均値を求めることと、
    　前記倍率となる前記パルスレーザ光の第１の波長を求めることと、
    　前記パルスレーザ光の目標波長を前記第１の波長とすることと、
    　前記パルスレーザ光の波長が前記第１の波長である場合にクリティカルディメンジョン（ＣＤ）値が許容範囲となる目標フォーカス位置を求めることと、
    　前記求めた前記目標フォーカス位置に基づいて、前記露光装置のウエハステージを制御することと、
    　前記レーザ装置によってパルス毎の波長が前記目標波長となるようにパルスレーザ光を生成し、前記露光装置に出力することと、
    　前記パルスレーザ光を前記ウエハの前記スキャンフィールドに露光することと、
    　を含む電子デバイスの製造方法。
  19. 　請求項１８に記載の電子デバイスの製造方法であって、
    　前記露光装置は、
    　前記ウエハの前記スキャンフィールド内における前記複数点でフォーカス位置を計測するフォーカスセンサを含み、
    　前記フォーカスセンサによって前記フォーカス位置の計測が行われる、
    　電子デバイスの製造方法。
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