CN115023657A - 曝光系统、激光控制参数的生成方法和电子器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

对掩模版照射脉冲激光而对半导体基板进行扫描曝光的曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和掩模版台对掩模版的移动进行控制。掩模版包含在与扫描曝光的扫描方向正交的扫描宽度方向上混合排列有多种图案的区域，处理器对激光装置指示目标波长，以输出使与多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的波长的脉冲激光。

Description

曝光系统、激光控制参数的生成方法和电子器件的制造方法

技术领域

本公开涉及曝光系统、激光控制参数的生成方法和电子器件的制造方法。

背景技术

近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化和高集成化，要求分辨率的提高。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以发展。例如，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长大约为248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长大约为193nm的激光的ArF准分子激光装置。

KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，大约为350～400pm。因此，在利用使KrF和ArF激光这种紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时产生色差。其结果，分辨率可能降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了使谱线宽度窄带化，有时具有包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrow Module：LNM)。下面，将谱线宽度被窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2015/0070673号

专利文献2：美国专利申请公开第2011/0205512号

专利文献3：美国专利申请公开第2006/0035160号

专利文献4：美国专利申请公开第2003/0227607号

专利文献5：美国专利申请公开第2018/0196347号

专利文献6：美国专利申请公开第2019/0245321号

专利文献7：美国专利申请公开第2004/0012844号

发明内容

本公开的1个观点的曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对半导体基板进行扫描曝光，其中，曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台，其使掩模版移动；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和掩模版台对掩模版的移动进行控制，掩模版包含在与扫描曝光的扫描方向正交的扫描宽度方向上混合排列有多种图案的区域，处理器对激光装置指示脉冲激光的目标波长，以输出使与多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的波长的脉冲激光。

本公开的另1个观点的激光控制参数的生成方法由处理器执行，其中，激光控制参数包含被照射到掩模版的脉冲激光的波长，激光控制参数的生成方法包含以下步骤：处理器计算与掩模版中包含的多种图案分别对应的最佳对焦位置；处理器针对多种图案的组合，求出使与组合中包含的多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的脉冲激光的波长；以及处理器将多种图案的组合和使方差最小的脉冲激光的波长关联起来保存于文件中。

本公开的另1个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：使用曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对感光基板进行扫描曝光，以制造电子器件，曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；掩模版；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台，其使掩模版移动；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和掩模版台对掩模版的移动进行控制，掩模版包含在与扫描曝光的扫描方向正交的扫描宽度方向上混合排列有多种图案的区域，处理器对激光装置指示脉冲激光的目标波长，以输出使与多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的波长的脉冲激光。

附图说明

下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。

图1是示出图案间最佳对焦差的例子的曲线图。

图2概略地示出比较例的曝光系统的结构。

图3示出从曝光控制部向激光控制部发送的发光触发信号的输出模式的例子。

图4示出晶片上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。

图5示出晶片上的1个扫描场与静态曝光区域的关系。

图6是静态曝光区域的说明图。

图7示出实施方式1的光刻系统的结构例。

图8示出激光装置的结构例。

图9是示意地示出掩模版图案的例子的俯视图。

图10例示地示出图9的上段所示的情况1的各图案(1)～(3)的对焦曲线。

图11例示地示出图9的下段所示的情况2的各图案(1)、(2)的对焦曲线。

图12示出掩模版图案、最佳波长和目标波长的关系的例子。

图13是示出实施方式1的光刻控制部实施的处理的例子的流程图。

图14是示出实施方式1的光刻控制部实施的处理的例子的流程图。

图15是示出被应用于图13的步骤S13的处理内容的例子的流程图。

图16是示意地示出掩模版的图案的一部分的俯视图。

图17是将图16的17-17线设为剖切线的剖视图。

图18是示出文件A中保存的数据的例子的图表。

图19是示出文件B中保存的数据的例子的图表。

图20是示出实施方式1的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。

图21是示出实施方式1的激光控制部实施的处理的例子的流程图。

图22示出实施方式2的光刻系统中的掩模版图案与最佳波长、目标波长和累计谱的波长的关系的例子。

图23是示出实施方式2的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。

图24示出实施方式3的光刻系统的结构例。

图25是示出实施方式3的光刻控制部中的处理的例子的流程图。

图26示出激光装置的另一个结构例。

图27示出半导体激光器系统的结构例。

图28是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。

图29是示出在半导体激光器中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度的关系的示意图。

图30是用于说明半导体光放大器的上升时间的曲线图。

图31概略地示出曝光装置的结构例。

具体实施方式

-目录-

1.用语的说明

2.比较例的曝光系统的概要

2.1结构

2.2动作

2.3在晶片上的曝光动作的例子

2.4扫描场与静态曝光区域的关系

2.5课题

3.实施方式1

3.1光刻系统的概要

3.1.1结构

3.1.2动作

3.2激光装置的例子

3.2.1结构

3.2.2动作

3.2.3其他

3.3掩模版图案的对焦曲线的例子

3.4光刻控制部的处理内容的例子

3.5曝光控制部的处理内容的例子

3.6激光控制部的处理内容的例子

3.7作用/效果

3.8其他

4.实施方式2

4.1结构

4.2动作

4.3作用/效果

5.实施方式3

5.1结构

5.2动作

5.3作用/效果

5.4其他

6.关于各图案的最佳对焦位置的方差

7.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子

7.1结构

7.2动作

7.3半导体激光器系统的说明

7.3.1结构

7.3.2动作

7.3.3其他

7.4作用/效果

7.5其他

8.关于各种控制部的硬件结构

9.电子器件的制造方法

10.其他

下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。

1.用语的说明

如下定义本公开中被使用的用语。

临界尺寸(Critical Dimension：CD)是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的尺寸。

叠加是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的重合。

谱线宽度Δλ是对曝光性能造成影响的谱线宽度的指标值。谱线宽度Δλ例如也可以是激光谱的积分能量成为95％的带宽。

CD均匀性(CD Uniformity、线宽度均匀性：CDU)是指被形成于晶片上的图案的线宽度CD的均匀性。评价CDU的方法各种各样，利用批次内、晶片内或扫描场内的σ(标准偏差)等以统计方式进行评价。在σ的值较大(即偏差较大)时，器件的动作也产生偏差，因此，进行各种对策以使σ的值尽可能变小。

掩模三维效应(Mask 3D effect)是指基于薄壁结构物的基尔霍夫假设的衍射光的振幅和相位的计算结果与从具有三维结构的实际的掩模的掩模图案产生的衍射光的振幅和相位的偏差。还基于掩模的种类，但是，掩模图案(例如线/间隔的图案的线部)是具有大约100nm左右的厚度的三维结构。由于该厚度而从掩模图案产生的衍射光的振幅和相位与根据光的衍射理论中的基尔霍夫假设(忽略衍射面的阶梯差)计算出的振幅和相位产生偏差。为了正确地评价基于该掩模三维效应的振幅和相位的偏差，需要进行所谓的电磁场分析。掩模三维效应是以往存在的现象，但是，伴随着图案的微细化而变得显著，针对光刻的影响无法忽略。掩模与掩模版，掩模图案与掩模版图案同义。

图案间最佳对焦差是指如下现象：当在同一掩模存在多种图案时，各图案的最佳对焦位置不同。图案间最佳对焦差的产生原因主要是曝光装置的投影光学系统的波面像差、掩模三维效应和抗蚀剂的膜厚效应。关于各图案，在该图案的最佳对焦附近，CD最不容易受到对焦偏移的影响，因此，在最佳对焦间的差较小时，在整体观察的情况下，不容易受到对焦的影响，CDU也良好。

图1是示出图案间最佳对焦差的例子的曲线图。横轴表示对焦位置，纵轴表示CD值。将图1这种表示对焦与CD的关系的特性曲线称为对焦曲线。这里，示出图案(1)、图案(2)和图案(3)各自的对焦曲线FC(1)、FC(2)和FC(3)。图1中的BF1(1)、BF(2)和BF(3)分别表示图案(1)、图案(2)和图案(3)的最佳对焦位置。

优选各图案的最佳对焦位置全部集中在一处(例如图1的虚线处)。通过激光的中心波长的调整，能够进行图案的最佳对焦控制。在使中心波长变化时，产生Zernike(泽尔尼克)波面像差中的0θ系像差。0θ系像差对穿过不同的NA(Numerical aperture：数值孔径)的衍射光赋予不同的相位误差，因此，使不同的图案产生不同的对焦偏移量。

2.比较例的曝光系统的概要

2.1结构

图2概略地示出比较例的曝光系统的结构。本公开的比较例是申请人认识到仅申请人知道的方式，不是申请人自己承认的公知例。曝光系统10包含激光装置12和曝光装置14。激光装置12是波长可变的窄带振荡的ArF激光装置，包含激光控制部20、未图示的激光腔和窄带化模块。

曝光装置14包含曝光控制部40、射束传输单元(BDU)42、高反射镜43、照明光学系统44、掩模版46、掩模版台48、投影光学系统50、晶片保持架52、晶片台54和对焦传感器58。

在晶片保持架52保持有晶片WF。照明光学系统44是将脉冲激光引导至掩模版46的光学系统。照明光学系统44将激光束整形为大致长方形的光强度分布被均匀化的扫描射束。此外，照明光学系统44控制激光束相对于掩模版46的入射角度。投影光学系统50使掩模版图案成像于晶片WF。对焦传感器58计测晶片表面的高度。

曝光控制部40与掩模版台48、晶片台54和对焦传感器58连接。此外，曝光控制部40与激光控制部20连接。曝光控制部40和激光控制部20分别使用未图示的处理器构成，包含存储器等存储装置。存储装置也可以被搭载于处理器。

2.2动作

曝光控制部40根据由对焦传感器58计测出的晶片WF的高度，对晶片台54的Z轴方向的移动进行控制，以对晶片高度方向(Z轴方向)的对焦位置进行校正。

曝光控制部40以步进扫描的方式向激光控制部20发送目标激光的控制参数，一边发送发光触发信号Tr，一边对掩模版台48和晶片台54进行控制，在晶片WF上扫描曝光掩模版46的像。在目标激光的控制参数中例如包含目标波长λt和目标脉冲能量Et。另外，“目标激光”这样的记载意味着“目标脉冲激光”。“脉冲激光”有时被简单地记载为“激光”。

激光控制部20对窄带化模块的选择波长进行控制，以使从激光装置12输出的脉冲激光的波长λ成为目标波长λt，并且，对激励强度进行控制，以使脉冲能量E成为目标脉冲能量Et，按照发光触发信号Tr输出脉冲激光。此外，激光控制部20将按照发光触发信号Tr输出的脉冲激光的各种计测数据发送到曝光控制部40。在各种计测数据中例如包含波长λ和脉冲能量E等。

2.3在晶片上的曝光动作的例子

图3示出从曝光控制部40向激光控制部20发送的发光触发信号Tr的输出模式的例子。在图3所示的例子中，按照每个晶片WF实施调整振荡后，进入实际曝光模式。即，激光装置12最初进行调整振荡，在隔开规定的时间间隔后，进行第1枚的晶片曝光(晶片#1)用的突发运转。

调整振荡是指，进行虽然不对晶片WF照射脉冲激光、但是输出调整用的脉冲激光的振荡。关于调整振荡，在规定的条件下进行振荡，直到激光在能够曝光的状态下稳定为止，在晶片生产的批次前实施调整振荡。脉冲激光例如以数百Hz～数kHz程度的规定的频率被输出。在晶片曝光时，一般进行反复突发期间和振荡休止期间的突发运转。在调整振荡中也进行突发运转。

在图3中，脉冲密集的区间是以规定期间连续输出脉冲激光的突发期间。此外，在图3中，不存在脉冲的区间是振荡休止期间。另外，在调整振荡中，脉冲的各连续输出期间的长度不需要恒定，为了进行调整，也可以使各连续输出期间的长度不同来进行连续输出动作。在进行了调整振荡后，隔开比较大的时间间隔，在曝光装置14中进行第1枚的晶片曝光(晶片#1)。

激光装置12在步进扫描方式的曝光中的步进中振荡休止，在扫描中根据发光触发信号Tr的间隔输出脉冲激光。将这种激光振荡的模式称为突发振荡模式。

图4示出晶片WF上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。图4的晶片WF内所示的多个矩形区域分别是扫描场SF。扫描场SF是1次的扫描曝光的曝光区域，也被称为扫描区域。如图4所示，将晶片WF分割成多个规定尺寸的曝光区域(扫描场)，在晶片曝光的开始(晶片开始)与结束(晶片结束)之间的期间内对各曝光区域进行扫描曝光，由此进行晶片曝光。

即，在晶片曝光中，反复进行以下步骤：以第1次的扫描曝光(扫描#1)对晶片WF的第1规定的曝光区域进行曝光，接着，以第2次的扫描曝光(扫描#2)对第2规定的曝光区域进行曝光。在1次的扫描曝光中，能够从激光装置12连续输出多个脉冲激光(脉冲#1、脉冲#2、…)。在第1规定的曝光区域的扫描曝光(扫描#1)结束后，隔开规定的时间间隔进行第2规定的曝光区域的扫描曝光(扫描#2)。依次反复进行该扫描曝光，在第1枚晶片WF的全部曝光区域的扫描曝光结束后，再次进行调整振荡，然后进行第2枚晶片WF的晶片曝光(晶片#2)。

按照图4所示的虚线箭头的顺序进行步进扫描曝光，直到晶片开始→扫描#1→扫描#2→……→扫描#126→晶片结束为止。晶片WF是本公开中的“半导体基板”和“感光基板”的一例。

2.4扫描场与静态曝光区域的关系

图5示出晶片WF上的1个扫描场SF与静态曝光区域SEA的关系。静态曝光区域SEA是针对扫描场SF的扫描曝光中使用的大致长方形的光强度分布大致均匀的射束照射区域。由照明光学系统44整形后的大致长方形的大致均匀的扫描射束被照射到掩模版46上，在扫描射束的短轴方向(这里为Y轴方向)上，掩模版46和晶片WF一边根据投影光学系统50的缩小倍率在Y轴方向上以彼此不同的朝向移动，一边进行曝光。由此，在晶片WF上的各扫描场中，掩模版图案被扫描曝光。静态曝光区域SEA也可以理解为基于扫描射束的可统一曝光的区域。

在图5中，朝向纵向向上的Y轴方向负侧的方向是扫描方向，朝向Y轴方向正侧的方向是晶片移动方向。将与图5的纸面平行且与Y轴方向正交的方向(X轴方向)称为扫描宽度方向。关于晶片WF上的扫描场SF的尺寸，例如，Y轴方向为33mm，X轴方向为26mm。

图6是静态曝光区域SEA的说明图。在设静态曝光区域SEA的X轴方向的长度为Bx、Y轴方向的宽度为By时，Bx对应于扫描场SF的X轴方向的尺寸，By远远小于扫描场SF的Y轴方向的尺寸。将静态曝光区域SEA的Y轴方向的宽度By称为N间隙。被曝光于晶片WF上的抗蚀剂的脉冲数N_SL成为下式。

N_SL＝(By/Vy)·f

Vy：晶片的Y轴方向的扫描速度

f：激光的重复频率(Hz)

2.5课题

如图1中说明的那样，在由于像差、掩模三维效应而存在图案间最佳对焦差的情况下，例如，当在图案(1)的最佳对焦位置附近进行曝光时，图案(1)的对焦曲线FC(1)的倾斜平缓，因此，不容易受到对焦位置的影响，但是，图案(3)的对焦曲线FC(3)的倾斜陡峭，当对焦位置变动时，CD也大幅变动。因此，整体的CDU不能说良好。此外，图案(3)的CD本身也可能从目标的值偏移。

3.实施方式1

3.1光刻系统的概要

3.1.1结构

图7示出实施方式1的光刻系统100的结构例。关于图7所示的结构，对与图2不同之处进行说明。图7所示的光刻系统100在图2所示的结构中追加了光刻控制部110，构成为在光刻控制部110与曝光控制部40之间、以及光刻控制部110与激光控制部20之间分别追加了数据的发送接收线。

光刻系统100包含激光装置12、曝光装置14和光刻控制部110。光刻控制部110使用未图示的处理器构成。光刻控制部110包含存储器等存储装置。处理器也可以包含存储装置。光刻控制部110包含如下的计算程序：一边根据纯粹的(傅里叶)成像光学理论分配曝光装置14的设定、激光的控制参数(例如波长)，一边使用线性或非线性优化等数学方法求出最佳的曝光装置14的设定。该计算程序被嵌入了包含掩模版图案的电磁场分析功能的光刻模拟程序。这里的与曝光装置14的设定有关的参数例如包含投影光学系统50的透镜的NA、照明光学系统44的照明σ和环带比等。

3.1.2动作

光刻控制部110通过被嵌入了包含掩模版图案的电磁场分析功能的光刻模拟程序的计算程序，针对分别组合了掩模版图案的多种图案(k)的情况，求出各个图案的最佳对焦位置最近(即方差最小)的最佳波长λb，将该最佳波长λb的数据保存于光刻控制部110的文件B中。另外，图案(k)的表记中的“k”是识别图案的种类的索引编号，在图1的例子中，k是1～3的整数。

曝光控制部40从文件B读入后述的扫描射束SB和各图案的位置所对应的最佳波长λb的数据，根据文件B的数据计算各扫描场SF的每个脉冲的目标波长λt。曝光控制部40将各脉冲的激光的控制参数值(目标波长λt、目标谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et)发送到激光装置12。

以后的曝光动作可以与图2的曝光系统10相同，也可以进一步进行追加，例如，按照每个脉冲对后述的激光装置12的振荡器和放大器的同步时机的延迟时间Δt进行控制，由此使每个脉冲的谱线宽度Δλ可变。

3.2激光装置的例子

3.2.1结构

图8示出激光装置12的结构例。图8所示的激光装置12是窄带化ArF激光装置，包含激光控制部20、振荡器22、放大器24、监视器模块26和闸门28。振荡器22包含腔60、输出耦合镜62、脉冲功率模块(PPM)64、充电器66和窄带化模块(LNM)68。

腔60包含窗口71、72、一对电极73、74和电绝缘部件75。PPM64包含开关65和未图示的充电电容器，经由电绝缘部件75的馈送通道与电极74连接。电极73与被接地的腔60连接。充电器66按照来自激光控制部20的指令，对PPM64的充电电容器进行充电。

窄带化模块68和输出耦合镜62构成光谐振器。以在该谐振器的光路上配置有一对电极73、74的放电区域的方式配置腔60。输出耦合镜62被涂敷有多层膜，该多层膜使在腔60内产生的激光的一部分反射，使另一部分透过。

窄带化模块68包含2个棱镜81、82、光栅83、以及使棱镜82旋转的旋转台84。窄带化模块68使用旋转台84使棱镜82旋转，由此使相对于光栅83的入射角度变化，对脉冲激光的振荡波长进行控制。旋转台84也可以是包含压电元件的旋转台，该压电元件能够以按照每个脉冲进行响应的方式进行高速响应。

放大器24包含光谐振器90、腔160、PPM164和充电器166。腔160、PPM164和充电器166的结构与振荡器22的对应的要素的结构相同。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。PPM164包含开关165和未图示的充电电容器。

光谐振器90是法布里-珀罗型的光谐振器，由后镜91和输出耦合镜92构成。后镜91使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。输出耦合镜92使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。后镜91的反射率例如为80％～90％。输出耦合镜92的反射率例如为10％～30％。

监视器模块26包含分束器181、182、谱检测器183、以及检测激光的脉冲能量E的光传感器184。谱检测器183例如可以是标准具分光器等。光传感器184例如可以是光电二极管等。

3.2.2动作

激光控制部20在从曝光控制部40接收目标波长λt、谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et的数据后，对LNM68的旋转台84进行控制以使输出波长成为目标波长λt，对后述的方式进行控制以成为目标谱线宽度Δλt，至少对放大器24的充电器166进行控制以成为目标脉冲能量Et。

激光控制部20在从曝光控制部40接收发光触发信号Tr后，对PPM164的开关165和PPM64的开关65分别赋予触发信号，以在从振荡器22输出的脉冲激光入射到放大器24的腔160的放电空间时发生放电。其结果，利用放大器24使从振荡器22输出的脉冲激光进行放大振荡。被放大的脉冲激光由监视器模块26的分束器181来采样，计测脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ。

激光控制部20取得使用监视器模块26计测出的脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ的数据，对充电器166的充电电压、振荡器22和放大器24的放电时机以及振荡器22的振荡波长进行控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、波长λ与目标波长λt之差、以及谱线宽度Δλ与目标谱线宽度Δλt之差分别接近0。

激光控制部20能够以脉冲为单位对脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ进行控制。通过对振荡器22的腔60和放大器24的腔160的放电时机的延迟时间Δt进行控制，能够进行从激光装置12输出的脉冲激光的谱线宽度Δλ的控制。

透过监视器模块26的分束器181后的脉冲激光经由闸门28入射到曝光装置14。

3.2.3其他

在图8中，作为光谐振器90，示出法布里-珀罗谐振器的例子，但是，也可以是具有环形谐振器的放大器。

3.3掩模版图案的对焦曲线的例子

图9是示意地示出掩模版图案的例子的俯视图。图9的上段示出扫描曝光中的某个时刻t1的掩模版46与扫描射束SB的位置关系的例子，图9的下段示出时刻t2(>t1)的掩模版46与扫描射束SB的位置关系的例子。图9中从右向左的方向(朝向Y轴方向负侧的方向)是掩模版移动方向。扫描射束SB相对于掩模版46沿朝向Y轴方向正侧的方向移动。

在掩模版46中存在各种图案。在图9中，示出3种图案的区域的配置例。图9中的PT(1)、PT(2)和PT(3)的记载分别表示图案(1)、图案(2)和图案(3)。另外，掩模版面中的图案(1)、图案(2)和图案(3)以外的周围区域可以是无图案区域，也可以包含图案(4)(第4图案)。图案(4)与图案(1)、图案(2)和图案(3)相比，可以是线宽度较宽的图案或线宽度的要求精度较低(容许范围较宽)的图案。

在图9所示的例子中，与1个扫描场SF对应的掩模版46内被分割为4部分，各分割区域对应于1个芯片的电路图案。在各分割区域中，图案(1)、图案(2)和图案(3)的配置相同。

掩模版46从图9的左侧起包含3种图案(1)、(2)、(3)在X轴方向上并列而成的第1列图案组的区域、2种图案(1)、(2)在X轴方向上并列而成的第2列图案组的区域、3种图案(1)、(2)、(3)在X轴方向上并列而成的第3列图案组的区域、以及2种图案(1)、(2)在X轴方向上并列而成的第4列图案组的区域。

这里，例示了由3种图案(1)、(2)、(3)的组合构成的第1列图案组和第3列图案组、以及由2种图案(1)、(2)的组合构成的第2列图案组和第4列图案组，但是，图案的组合、配置方式、图案组的列数等不限于图9的例子。

图9的上段示出扫描射束SB被照射到第1列图案组的状况，图9的下段示出扫描射束SB被照射到第2列图案组的状况。被配置成多种图案在X轴方向上并列的各列的图案组在被扫描射束SB统一照射的区域内混合有2种以上的图案。

图10例示地示出图9的上段所示的情况1中的各图案(1)～(3)的对焦曲线。根据图10所示的图案(1)的对焦曲线FC(1)掌握最佳对焦位置BF(1)。同样，分别根据图案(2)的对焦曲线FC(2)和图案(3)的对焦曲线FC(3)掌握最佳对焦位置BF(2)和BF(3)。

在实施方式1的光刻控制部110中，计算最佳波长λb，以使图案(1)的最佳对焦位置BF(1)、图案(2)的最佳对焦位置BF(2)和图案(3)的最佳对焦位置BF(3)接近图10中的虚线所示的对焦位置。图10中的虚线所示的对焦位置是最佳对焦位置BF(1)、BF(2)和BF(3)的平均值。

图案(k)的最佳对焦位置BF(k)是对焦曲线FC(k)中CD的值成为极值的对焦的位置。在改变脉冲激光的波长λ时，各个对焦曲线FC(k)变化，最佳对焦位置BF(k)也变化。改变波长λ，计算BF(k)，由此，能够求出多种图案(k)的BF(k)的方差最小的波长λ。最佳对焦位置BF(k)是本公开中的“与多种图案分别对应的最佳对焦位置”的一例。

方差是表示数据的离散程度(偏差情况)的指标，例如如统计学中被定义的那样，能够通过计算偏差的均方来求出。另外，方差也可以乘以与图案对应的权重来计算。

图11例示地示出图9的下段所示的情况2的各图案(1)、(2)的对焦曲线。光刻控制部110针对图案(1)和图案(2)的组合计算最佳波长λb，以使根据对焦曲线FC(1)掌握的最佳对焦位置BF(1)和根据对焦曲线FC(2)掌握的最佳对焦位置BF(2)接近图中的虚线的位置。图11中的虚线所示的对焦位置是最佳对焦位置BF(1)和BF(2)的平均值。

图12示出掩模版图案、最佳波长λb和目标波长λt的关系的例子。图12的上段示出示意地表示掩模版图案与扫描射束SB的关系的俯视图。这里，示出扫描射束SB被照射到掩模版46的第1列图案组的状况。扫描射束SB相对于掩模版46朝向Y轴方向的正侧进行扫描移动。

将掩模版46的第1列图案组中的图案(1)、(2)、(3)各自的区域的Y轴方向宽度设为Wy1，将第2列图案组中的图案(1)、(2)各自的区域的Y轴方向宽度设为Wy2。扫描射束SB的Y轴方向射束宽度(By宽度)可以是比Wy1和Wy2各自的值小的值。

在图12的中段所示的框内示出表示1次扫描内的Y轴方向位置与最佳波长λb的关系的曲线图G1。在图12的下段所示的框内示出表示与1次扫描内的Y轴方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的目标波长λt的曲线图G2。在图12中示出如下情况的例子：曝光控制部40读入由光刻控制部110生成的文件B的数据，使用与图案(1)～(3)各自的组合的区域对应的最佳波长λb的值，直接将该值作为目标波长λt发送到激光控制部20。向激光控制部20发送目标波长λt是本公开中的“对激光装置指示脉冲激光的目标波长的”的一例。

3.4光刻控制部的处理内容的例子

图13和图14是示出实施方式1的光刻控制部110实施的处理的例子的流程图。作为光刻控制部110发挥功能的处理器执行程序，由此实现图13和图14所示的步骤。

在步骤S10中，光刻控制部110受理包含照明光学系统44的参数、投影光学系统50的包含波面像差的参数、以及抗蚀剂的参数在内的各个参数的数据的输入。

照明光学系统44的参数例如包含σ值、照明形状等。投影光学系统50的参数例如包含透镜数据、透镜的NA、波面像差等。抗蚀剂的参数例如包含感光度等。

在步骤S11中，光刻控制部110对波长λ(1)设定λ0。λ0可以是预先确定的值。在步骤S12中，光刻控制部110将与表示掩模版图案的种类的图案编号相当的索引k设定为初始值的1。

接着，在步骤S13中，光刻控制部110受理定义掩模版图案(k)的三维结构的几何学尺寸和材料的物性值的信息的输入。步骤S13的处理内容的例子使用图15在后面叙述。

在步骤S14中，光刻控制部110将波长的索引m设定为初始值的1。接着，在步骤S15中，光刻控制部110设置激光的控制参数的初始值。这里的激光的控制参数例如可以是波长λ(m)、谱线宽度Δλ和曝光量(剂量)D等。另外，也可以代替曝光量D、或在此基础上使用脉冲能量E。

晶片面上的曝光量D与脉冲能量E的关系用下式表示。

D＝T·E·N_SL/(Bx·By)

式中的T是从激光装置12到晶片WF为止的透射率。

该式能够如下那样变形。

E＝D·(Bx·By)/(T·N_SL)

在步骤S16中，光刻控制部110根据被输入的数据计算对焦曲线FC(k,m)。即，光刻控制部110根据被提供的条件，按照计算程序计算与掩模版图案(k)和波长λ(m)对应的对焦曲线FC(k,m)。

在步骤S17中，光刻控制部110根据由步骤S16计算出的对焦曲线FC(k,m)计算最佳对焦位置BF(k,m)。

在步骤S18中，光刻控制部110将掩模版图案(k)、波长λ(m)的情况下的波长λ(m)和最佳对焦位置BF(k,m)写入文件A中。

接着，在步骤S19中，光刻控制部110判定索引m的值是否与Mmax一致。Mmax是m的值的上限值(最大值)，是预先确定的值。

在步骤S19的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S20，增加m的值。接着，在步骤S21中，光刻控制部110按照λ(m)＝λ(m-1)+δλ的式子变更波长λ(m)，返回步骤S15。这里，δλ是使波长变化时的波长的变更量(刻度量)。光刻控制部110以预先确定的变更量δλ的单位变更波长。一边改变波长λ(m)的值，一边多次进行步骤S15～S21的处理，直到m的值达到Mmax为止。

在步骤S19的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S22。在步骤S22中，光刻控制部110判定索引k的值是否与Kmax一致。Kmax是k的值的上限值(最大值)，是预先确定的值。在图9的例子中，Kmax＝3。

在步骤S22的判定结果为“否”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S23，增加k的值，返回步骤S13。一边改变k的值，一边多次进行步骤S13～步骤S23，直到k的值达到Kmax为止。

在步骤S22的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110进入图14的步骤S24。

在步骤S24中，光刻控制部110关于掩模版图案的各组合和波长λ(m)，计算各个最佳对焦位置的方差值S。

然后，在步骤S25中，光刻控制部110将步骤S24的计算结果的方差值S写入文件A中。

接着，在步骤S26中，光刻控制部110根据文件A的计算数据，分别求出图案(1)、(2)和(3)各自的组合中方差值最小的情况下的λ(m)。

然后，在步骤S27中，光刻控制部110将步骤S26的计算结果的数据保存于文件B中。

在步骤S27之后，光刻控制部110结束图13和图14的流程图。

图15是示出被应用于图13的步骤S13的处理内容的例子的流程图。在步骤S31中，光刻控制部110将定义掩模版图案的三维结构的几何学尺寸的信息输入到包含电磁场分析功能的光刻模拟程序中。几何学尺寸例如包含图案各自的线部的X轴方向宽度Lk、间隔部的X轴方向宽度Sk、各图案中的三维结构的每个层(层)的厚度hj、每个图案的线部的Y轴方向宽度Wk等(参照图16和图17)。另外，厚度hj的下标的“j”表示层结构的层编号。

在步骤S32中，光刻控制部110将包含空气的折射率n(λ)和消光系数k(λ)的、构成各图案的材料的物性值(n(λ)、k(λ))输入到包含电磁场分析功能的光刻模拟程序中。

在步骤S33中，光刻控制部110受理照明光(激光)的波长和相对于掩模版46的入射角度的信息的输入。

在步骤S34中，光刻控制部110将包含电磁场分析功能的光刻模拟程序的计算结果的输出(衍射光的相位和振幅)输入到下一个步骤的对焦计算例程。

在步骤S34之后，光刻控制部110结束图15的流程图，返回图13的主流程。按照图13～图15的流程图求出作为激光控制参数的最佳波长的方法是本公开中的“激光控制参数的生成方法”的一例。

图16是示意地示出掩模版图案的一部分的俯视图。图17是将图16的17-17线设为剖切线的剖视图。另外，在图17中，作为图案的层叠结构的例子，图示了二层结构，但是，掩模版46中的图案的层叠结构也可以是三层以上的层数。掩模版46的基板46a例如可以是合成石英。

图17中的(n₀、k₀)的记载表示合成石英的折射率为n₀、消光系数为k₀。图16和图17所示的图案的第1层的材料的折射率为n₁，消光系数为k₁，厚度为h₁。第2层的材料的折射率为n₂，消光系数为k₂，厚度为h₂。如图16和图17所示，作为几何学尺寸的例子的L₁、S₁、L₂、S₂、…h₁、h₂、…W₁、W₂…分别表示图案的三维结构中的各要素的尺寸。

图18是示出文件A中保存的数据的例子的图表。在文件A中，针对各波长λ(m)的每个图案的最佳对焦位置和多种图案的各组合中的最佳对焦的方差值的数据以表的形式被保存。文件A是本公开中的“第1文件”的一例。

能够根据文件A的数据，按照多种图案的每个组合求出使最佳对焦的方差值最小的波长。图18中的“图案(1)(2)(3)”的表记表示图案(1)、(2)和(3)这3种图案的组合。

“图案(1)(2)”的表记表示图案(1)和(2)这2种图案的组合。“图案(1)(3)”的表记表示图案(1)和(3)这2种图案的组合。“图案(2)(3)”的表记表示图案(2)和(3)这2种图案的组合。

例如，在图18中，在设与图案(1)(2)(3)的组合有关的最佳对焦的方差值S₁₂₃的数据组{S₁₂₃(1)、S₁₂₃(2)、…S₁₂₃(Mmax)}中的最小值为S₁₂₃(3)时，方差值S₁₂₃最小的波长为λ(3)。同样，在设与图案(1)(2)的组合有关的最佳对焦的方差值S₁₂的最小值为S₁₂(4)时，方差值S₁₂最小的波长为λ(4)。在设与图案(1)(3)的组合有关的最佳对焦的方差值S₁₃的最小值为S₁₃(m)时，方差值S₁₃最小的波长为λ(m)。在设与图案(2)(3)的组合有关的最佳对焦的方差值S₂₃的最小值为S₂₃(2)时，方差值S₂₃最小的波长为λ(2)。

这样，能够针对各图案的组合，分别求出最佳对焦的方差值S最小的波长(最佳波长λb)。汇集了各图案的组合与使最佳对焦的方差值S最小的最佳波长λb的对应关系的数据被保存于文件B中。

图19是示出文件B中保存的数据的例子的图表。在文件B中，分别针对图案的组合的最佳波长λb的数据以表的形式被保存。在图18中说明的例子的情况下，针对图案(1)(2)(3)的组合的最佳波长λ₁₂₃b为λ(3)。此外，针对图案(1)(2)的组合的最佳波长λ₁₂b为λ(4)，针对图案(1)(3)的组合的最佳波长λ₁₃b为λ(m)，针对图案(2)(3)的组合的最佳波长λ₂₃b为λ(2)。文件B是本公开中的“第2文件”和“文件”的一例。

3.5曝光控制部的处理内容的例子

图20是示出实施方式1的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。作为曝光控制部40发挥功能的处理器执行程序，由此实现图20所示的步骤。

在步骤S41中，曝光控制部40读入光刻控制部110中保存的文件B的数据。

在步骤S42中，曝光控制部40根据文件B的数据、以及扫描场SF内的图案(1)、(2)和(3)各自的位置，计算各扫描场SF内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(这里为目标波长λt)。

在步骤S43中，曝光控制部40一边向激光控制部20发送各脉冲的激光的控制参数的目标值和发光触发信号Tr，一边使掩模版46和晶片WF移动来对各扫描场SF内进行曝光。

在步骤S44中，曝光控制部40判定是否对晶片WF内的全部扫描场SF进行了曝光。在步骤S44的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40返回步骤S43。在步骤S44的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40结束图20的流程图。

3.6激光控制部的处理内容的例子

图21是示出实施方式1的激光控制部20实施的处理的例子的流程图。作为激光控制部20发挥功能的处理器执行程序，由此实现图21所示的步骤。

在步骤S51中，激光控制部20读入从曝光控制部40发送的目标激光的控制参数(λt,Δλt,Et)的数据。

在步骤S52中，激光控制部20设置振荡器22的窄带化模块68的旋转台84，以使从激光装置12输出的脉冲激光的波长λ接近目标波长λt。

在步骤S53中，激光控制部20设置振荡器22和放大器24的同步时机，以使从激光装置12输出的脉冲激光的谱线宽度Δλ接近目标谱线宽度Δλt。

在步骤S54中，激光控制部20设置放大器24的充电电压，以使脉冲能量E接近目标脉冲能量Et。

在步骤S55中，激光控制部20等待发光触发信号Tr的输入，判定是否被输入了发光触发信号Tr。如果未被输入发光触发信号Tr，则激光控制部20反复进行步骤S55，在被输入发光触发信号Tr后，激光控制部20进入步骤S56。

在步骤S56中，激光控制部20使用监视器模块26计测激光的控制参数的数据。激光控制部20通过步骤S56中的计测，取得波长λ、谱线宽度Δλ和脉冲能量E的数据。

在步骤S57中，激光控制部20将步骤S56中计测出的激光的控制参数的数据发送到曝光控制部40和光刻控制部110。

在步骤S58中，激光控制部20判定是否使激光的控制停止。在步骤S58的判定结果为“否”判定的情况下，激光控制部20返回步骤S51。在步骤S58的判定结果为“是”判定的情况下，激光控制部20结束图21的流程图。

3.7作用/效果

根据实施方式1的光刻系统100，针对多种图案的组合，调节脉冲激光的波长，以使图案间最佳对焦差变小。根据实施方式1，能够缩小基于掩模三维效应的图案间最佳对焦差，改善CDU。

3.8其他

这里，说明了基于掩模三维效应的最佳对焦差的校正，但是，还能够应用于基于投影光学系统50的波面像差的图案间最佳对焦差、基于抗蚀剂膜厚效应的图案间的最佳对焦差的修正。

在实施方式1中，说明了使光刻控制部110和曝光控制部40的功能分开的情况的例子，但是，不限于该例子，曝光控制部40也可以包含光刻控制部110的功能。

此外，图13和图14所示的这种计算流程也可以利用搭载了计算程序的计算机预先进行计算，将图19这样的文件B保存于光刻控制部110或曝光控制部40的存储部。光刻控制部110也可以是对扫描曝光中使用的各种参数进行管理的服务器。服务器也可以经由网络与多个曝光系统连接。例如，服务器被构成为实施图13和图14这样的计算流程，将计算出的控制参数的值写入文件B中。

4.实施方式2

4.1结构

实施方式2的光刻系统的结构可以与实施方式1相同。

4.2动作

图22示出实施方式2的光刻系统中的掩模版图案与最佳波长λb、目标波长λt和累计谱的波长λ的关系的例子。关于图22，对与图12不同之处进行说明。在图22中，代替图12的曲线图G2而成为曲线图G4。在图22的最下段所示的框内，示出表示与1次扫描内的Y轴方向位置对应的扫描曝光脉冲的累计谱的波长λ的曲线图G5。

扫描曝光中的掩模版46的移动方向为Y轴的负方向。这里，设扫描射束SB相对于掩模版46向Y轴的正方向移动来进行说明。

曲线图G4与图12的曲线图G2相比被变更成，对目标波长λt的值进行切换的时机成为比各图案(1)～(3)的区域的Y轴方向负侧边界位置更向负侧(近前侧)提前扫描射束SB的Y轴方向射束宽度(By宽度)的时机。这相当于，针对使边界区域从各图案的区域的Y轴方向负侧边界位置向Y轴方向负侧扩大相当于By宽度的带状区域而成的假想的扩大区域，设定相同的目标波长λt。

另外，被照明到掩模版46上的扫描射束SB在晶片WF上成为与曝光装置14的投影光学系统50的倍率对应的大小的扫描射束。例如，在投影光学系统50的倍率为1/4倍的情况下，被照明到掩模版46上的扫描射束SB在晶片WF上成为1/4倍的大小的扫描射束。此外，掩模版46上的扫描场区域在晶片WF上成为其1/4倍的扫描场SF。被照明到掩模版46上的扫描射束SB的Y轴方向射束宽度(By宽度)是实现晶片WF上的静态曝光区域SEA的Y轴方向宽度By的射束宽度。

在图22的最下段所示的框内，示出表示与1次扫描场SF内的Y轴方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的累计谱的波长λ的曲线图G5。

如曲线图G4所示设定目标波长λt，由此，累计谱的波长λ如曲线图G5所示，在第1列～第4列的各图案组的区域范围内，累计谱的波长λ分别恒定。

图23是示出实施方式2的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。关于图23所示的流程图，对与图20不同之处进行说明。图23所示的流程图在步骤S41之前追加步骤S40，代替图20中的步骤S42而包含步骤S42b。

在步骤S40中，曝光控制部40使图案(1)～(3)各自的区域的Y轴方向负侧的边界区域向Y轴方向负侧扩大扫描射束SB的By宽度，求出各个区域。即，以使各图案(1)～(3)的区域的范围向Y轴方向负侧扩大与扫描射束SB的射束宽度(By宽度)相当的量的方式，使各个区域的Y轴方向负侧边界位置移动与By宽度对应的距离，将各区域变更为扩大区域。在各区域的Y轴方向负侧被附加的与By宽度相当的边界区域被称为“迁移区域”。

在步骤S42b中，曝光控制部40根据文件B的数据、扫描场SF内的图案(1)、(2)和(3)、以及各个被扩大的区域的位置，计算各扫描场SF内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(这里至少为目标波长λt)。步骤S43以后与图20相同。

4.3作用/效果

被曝光于扫描场SF的脉冲激光的波长λ成为曝光脉冲数N_SL的移动累计谱的波长λ。根据实施方式2，被照射到图案(1)、(2)和(3)各自的区域的移动累计谱的波长λ成为最佳波长λb，能够利用最佳波长λb对各图案(1)～(3)进行曝光。

5.实施方式3

5.1结构

图24示出实施方式3的光刻系统103的结构例。实施方式3的光刻系统103成为对图7的结构追加了晶片检查装置310的结构。其他结构可以与实施方式1相同。晶片检查装置310对晶片WF上照射激光，测定其反射光或衍射光，由此能够进行CD、对焦和叠加的测定。或者，晶片检查装置310也可以是高分辨率扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope：SEM)。晶片检查装置310包含晶片检查控制部320、晶片保持架352和晶片台354。晶片检查装置310是本公开中的“检查装置”的一例。

光刻控制部110被连接有在光刻控制部110与晶片检查控制部320之间发送接收数据等的线。

5.2动作

光刻控制部110使晶片检查装置310检查被曝光的晶片WF。光刻控制部110利用由晶片检查装置310计测出的晶片WF上的各位置的图案和CD值、以及在各位置被曝光的激光的波长λ和对焦位置F，将各个参数联系起来。“联系起来”这样的记载与“关联起来”或“对应起来”这样的记载同义。成为晶片检查装置310的检查对象的已曝光的晶片WF是本公开中的“已曝光半导体基板”的一例。

光刻控制部110基于实际对晶片WF进行曝光的结果，针对各图案(k)，根据曝光后的各波长λ(m)的对焦曲线分别求出最佳对焦位置BF(k,m)，并将数据保存在图18这样的文件A中。

光刻控制部110计算针对各个图案(1)～(3)的组合和波长λ(m)的最佳对焦的方差值，将该计算结果追记到图18这样的文件A中。以后的流程与实施方式1相同。

图25是示出实施方式3的光刻控制部110中的处理的例子的流程图。在步骤S60中，光刻控制部110向晶片检查装置310发送晶片WF的计测信号。晶片检查装置310根据来自光刻控制部110的计测信号实施计测。

在步骤S61中，光刻控制部110判定是否完成了晶片WF的检查。例如，晶片检查装置310在完成晶片WF的检查后，将表示检查完成的检查完成信号发送到光刻控制部110。光刻控制部110根据检查完成信号的接收的有无，判定是否完成了检查。

在步骤S61的判定结果为“否”判定的情况下，在该步骤中待机。在步骤S61的判定结果为“是”判定的情况下，光刻控制部110进入步骤S62。

在步骤S62中，光刻控制部110从晶片检查装置310接收被曝光的晶片WF的各位置的图案和CD值。关于图案的信息，在很难从晶片检查装置310的计测结果取得的情况下，也可以预先存储掩模版图案的数据。

在步骤S63中，光刻控制部110根据晶片检查数据，将图案(k)、曝光的波长λ(m)和与对焦对应的CD值联系起来。

接着，在步骤S64中，光刻控制部110根据与各图案(k)和各波长λ(m)对应的对焦曲线，求出最佳对焦位置BF(k,m)。

接着，在步骤S65中，光刻控制部110将各图案和各波长的最佳对焦位置BF的数据保存于文件A中。

接着，在步骤S66中，光刻控制部110计算针对各图案的组合和波长λ(m)的各个最佳对焦的方差值S。然后，在步骤S67中，将通过计算得到的方差值S的数据保存于文件A中。

接着，在步骤S68中，光刻控制部110针对各图案的组合，求出λb作为最佳对焦的方差值S最小的最佳波长。然后，在步骤S69中，光刻控制部110针对各图案的组合，将最佳波长λb的数据保存于文件B中。

在步骤S69之后，光刻控制部110结束图25的流程图。

5.3作用/效果

根据实施方式3的光刻系统103，根据实际对晶片WF进行曝光的结果，能够进行基于掩模三维效应的掩模版图案间的对焦偏移的校正。其结果，在扫描曝光中，根据掩模版图案的位置，与图案的组合对应地调节脉冲激光的波长，由此，能够进行基于掩模三维效应的掩模图案间的对焦偏移的校正。

此外，根据实施方式3，能够根据实际曝光的结果始终对文件A和文件B各自的数据进行更新，因此，能够在该时点的曝光工艺中利用最佳波长进行曝光。其结果，抗蚀剂图案的CDU改善。

5.4其他

在实施方式3中，也可以最初进行测试曝光，由此生成初始的文件A和文件B的数据。通过实施测试曝光而生成文件A和文件B的数据的过程例如如下所述。

[过程a]按照晶片WF的每次扫描，变更激光装置12的目标波长λt和曝光装置14的对焦位置而进行曝光。

[过程b]也可以根据过程a中曝光的晶片WF的检查结果、此时曝光的波长和对焦位置，生成最初的(初始的)文件A和文件B。

6.关于各图案的最佳对焦位置的方差

多种图案的组合中包含的各图案的最佳对焦位置的方差不限于偏差的平方的算术平均值，也可以根据图案附加权重(weight)来计算方差值。例如，在计算偏差的平方和时，也可以根据电路的种类附加反映了重要度的权重来计算方差值。此外，也可以进行与图案的面积比率对应的加权，针对占据相对较多的面积的图案，提高权重来计算方差值。或者，此外，也可以针对对电路动作造成重要影响的图案(例如门电路的电路部分)，提高权重来计算方差值。

标准偏差被定义为方差的正的平方根，因此，方差最小包含标准偏差最小的意思。作为对数据的离散程度进行评价的数值，使用方差还是使用标准偏差，没有本质上的差异，显然在本说明书中对方差进行评价也可以置换为对标准偏差进行评价。

7.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子

7.1结构

图8中说明的激光装置12例示了使用窄带化气体激光装置作为振荡器22的结构，但是，激光装置的结构不限于图8的例子。

也可以代替图8所示的激光装置12而使用图26所示的激光装置212。关于图26所示的结构，对与图8相同或相似的要素标注相同标号并省略其说明。

图26所示的激光装置212是使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置，包含固体激光器系统222、准分子放大器224和激光控制部220。

固体激光器系统222包含半导体激光器系统230、掺钛蓝宝石放大器232、泵浦用脉冲激光器234、波长转换系统236和固体激光器控制部238。

半导体激光器系统230包含输出波长大约为773.6nm的CW激光的分布反馈型(Distributed Feedback：DFB)的半导体激光器、以及对CW激光进行脉冲化的半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier：SOA)。半导体激光器系统230的结构例使用图27在后面叙述。

掺钛蓝宝石放大器232包含掺钛蓝宝石晶体。掺钛蓝宝石晶体被配置于由半导体激光器系统230的SOA进行脉冲放大后的脉冲激光的光路上。泵浦用脉冲激光器234也可以是输出YLF激光器的2次谐波光的激光装置。YLF(氟化钇锂)是由化学式LiYF₄表示的固体激光器晶体。

波长转换系统236包含多个非线性光学晶体，对入射的脉冲激光进行波长转换，输出4倍谐波的脉冲激光。波长转换系统236例如包含LBO晶体和KBBF晶体。LBO晶体是由化学式LiB₃O₅表示的非线性光学晶体。KBBF晶体是由化学式KBe₂BO₃F₂表示的非线性光学晶体。各晶体被配置于未图示的旋转台上，构成为能够对相对于晶体的入射角度进行变更。

固体激光器控制部238按照来自激光控制部220的指令，对半导体激光器系统230、泵浦用脉冲激光器234和波长转换系统236进行控制。

准分子放大器224包含腔160、PPM164、充电器166、凸面镜241和凹面镜242。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。在腔160中被导入ArF激光气体。PPM164包含开关165和充电电容器。

准分子放大器224是如下结构：使波长为193.4nm的种子光在一对电极173、174之间的放电空间内通过3次并进行放大。这里，波长为193.4nm的种子光是从固体激光器系统222输出的脉冲激光。

凸面镜241和凹面镜242被配置成，使从腔160的外侧的固体激光器系统222输出的脉冲激光以3通进行射束扩大。

入射到准分子放大器224的波长大约为193.4nm的种子光在凸面镜241和凹面镜242反射，由此，在一对放电电极412、413之间的放电空间内通过3次。由此，种子光的射束被扩大并放大。

7.2动作

激光控制部220在从曝光控制部40接收目标波长λt、目标谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et后，例如根据表数据或近似式计算成为这些目标值的来自半导体激光器系统230的脉冲激光的目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht。

激光控制部220将目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht发送到固体激光器控制部238，对充电器166设定充电电压，以使从准分子放大器224输出的脉冲激光成为目标脉冲能量Et。

固体激光器控制部238对半导体激光器系统230进行控制，以使来自半导体激光器系统230的出射脉冲激光接近目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht。固体激光器控制部238实施的控制的方式使用图27～图30在后面叙述。

此外，固体激光器控制部238对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统236的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。

在从曝光控制部40向激光控制部220发送发光触发信号Tr后，与该发光触发信号Tr同步地，向半导体激光器系统230、泵浦用脉冲激光器234、准分子放大器224的PPM164的开关165输入触发信号。其结果，向半导体激光器系统230的SOA输入脉冲电流，从SOA输出脉冲放大后的脉冲激光。

脉冲激光从半导体激光器系统230输出，在掺钛蓝宝石放大器232中进一步进行脉冲放大。该脉冲激光入射到波长转换系统236。其结果，从波长转换系统236输出目标波长λt的脉冲激光。

激光控制部220在从曝光控制部40接收发光触发信号Tr后，向半导体激光器系统230的后述的SOA260、PPM164的开关165、泵浦用脉冲激光器234分别发送触发信号，以在从固体激光器系统222输出的脉冲激光入射到准分子放大器224的腔160的放电空间时发生放电。

其结果，从固体激光器系统222输出的脉冲激光在准分子放大器224中以3通被放大。由准分子放大器224放大后的脉冲激光被监视器模块26的分束器181采样，使用光传感器184计测脉冲能量E，使用谱检测器183计测波长λ和谱线宽度Δλ。

激光控制部220也可以根据使用监视器模块26计测出的脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ，对充电器166的充电电压、从半导体激光器系统230输出的脉冲激光的波长λ1ct和谱线宽度Δλ1ch分别进行校正控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、波长λ与目标波长λt之差以及谱线宽度Δλ与目标谱线宽度Δλt之差分别接近0。

7.3半导体激光器系统的说明

7.3.1结构

图27示出半导体激光器系统230的结构例。半导体激光器系统230包含单纵模的分布反馈型的半导体激光器250、半导体光放大器(SOA)260、函数发生器(FunctionGenerator：FG)262、分束器264、谱监视器266和半导体激光器控制部268。将分布反馈型半导体激光器称为“DFB激光器”。

DFB激光器250输出波长大约为773.6nm的CW(Continuous Wave：连续波)激光。DFB激光器250能够通过电流控制和/或温度控制对振荡波长进行变更。

DFB激光器250包含半导体激光器元件251、珀尔帖元件252、温度传感器253、温度控制部254、电流控制部256和函数发生器257。半导体激光器元件251包含第1包层271、活性层272和第2包层273，在活性层272与第2包层273的边界包含光栅274。

7.3.2动作

关于DFB激光器250的振荡中心波长，通过使半导体激光器元件251的设定温度T和/或电流值A变化，能够对波长进行变更。

在高速地使DFB激光器250的振荡波长啁啾来控制谱线宽度的情况下，通过使半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A高速地变化，能够对谱线宽度进行控制。

即，从半导体激光器控制部268向函数发生器257发送DC成分值A1dc、AC成分的变动幅度A1ac、AC成分的周期A1_T各参数的值作为电流控制参数，由此，能够高速地对从半导体激光器系统230输出的脉冲激光的中心波长λ1chc和谱线宽度Δλ1ch进行控制。

谱监视器266例如可以使用分光器或外差干涉仪来计测波长。

函数发生器257将与由半导体激光器控制部268指定的电流控制参数对应的波形的电信号输出到电流控制部256。电流控制部256进行电流控制，以使与来自函数发生器257的电信号对应的电流在半导体激光器元件251中流过。另外，函数发生器257也可以被设置于DFB激光器250的外部。例如，函数发生器257也可以包含在半导体激光器控制部268中。

图28是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。谱线宽度Δλ1ch被计测为通过啁啾生成的最大波长与最小波长之差。

图29是示出在半导体激光器中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度的关系的示意图。图29的下段左部显示的曲线图GA是示出在半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A的变化的曲线图。图29的下段中央部显示的曲线图GB是示出通过曲线图GA的电流产生的啁啾的曲线图。图29的上段显示的曲线图GC是通过曲线图GB的啁啾得到的谱波形的示意图。图29的下段右部显示的曲线图GD是示出通过曲线图GA的电流而从半导体激光器系统230输出的激光的光强度的变化的曲线图。

半导体激光器系统230的电流控制参数如曲线图GA所示包含以下值。

A1dc：在半导体激光器元件中流过的电流的DC成分值

A1ac：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的变动幅度(电流的极大值与极小值之差)

A1_T：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的周期

在图29所示的例子中，作为电流控制参数的AC成分的例子，示出三角波的例子，示出通过三角波的电流的变动而使从DFB激光器250输出的CW激光的光强度的变动较少的情况的例子。

这里，优选SOA260的放大脉冲的时间宽度D_TW与AC成分的周期A1_T的关系满足下面的式(1)。

D_TW＝n·A1_T (1)

n为1以上的整数。

通过满足该式(1)的关系，在SOA260中，无论在什么时机进行脉冲放大，都能够抑制被放大的脉冲激光的谱波形的变化。

此外，即使不满足式(1)，SOA260中的脉冲宽度的范围例如也是10ns～50ns。在半导体激光器元件251中流动的电流的AC成分的周期A1_T是远远短于SOA260的脉冲宽度(放大脉冲的时间宽度D_TW)的周期。例如，优选该周期A1_T相对于SOA260中的脉冲宽度为1/1000以上且1/10以下。进而可以优选为1/1000以上且1/100以下。

此外，优选SOA260的上升时间例如为2ns以下，进而优选为1ns以下。如图30所示，这里所说的上升时间是指，脉冲电流的波形中的振幅从最大振幅的10％增加到90％所需要的时间Rt。

7.3.3其他

在图29所示的例子中，作为电流的AC成分的波形的例子，示出三角波，但是，不限于该例子，例如是以一定周期变化的波形即可。作为三角波以外的其他例子，AC成分的波形也可以是正弦波、矩形波等。通过控制该AC成分的波形，能够生成各种目标的谱波形。

7.4作用/效果

使用固体激光器系统222作为振荡器的激光装置212与使用准分子激光器作为振荡器的情况相比，具有以下这种优点。

[1]固体激光器系统222通过控制DFB激光器250的电流值A，能够高速且高精度地对波长λ和谱线宽度Δλ进行控制。即，激光装置212如果接收目标波长λt和目标谱线宽度Δλt的数据，则立即对DFB激光器250的电流值A进行控制，能够高速地对振荡波长和谱线宽度Δλ进行控制，因此，能够按照每个脉冲高速且高精度地对从激光装置212输出的脉冲激光的波长λ和谱线宽度Δλ进行变更控制。

[2]进而，通过控制DFB激光器250的电流值A而使其啁啾，能够生成与通常的谱波形不同的各种函数的谱波形。

[3]因此，在作为激光控制参数对根据谱波形的移动累计值的谱波形求出的波长、谱线宽度进行控制的情况下，优选具有振荡器和准分子放大器224的激光装置，该振荡器使用包含DFB激光器250的固体激光器系统222。

7.5其他

作为固体激光装置的实施方式，不限于图26～图30所示的例子，例如，也可以是包含波长大约为1547.2nm的DFB激光器和SOA的固体激光器系统，波长转换系统是输出8倍谐波的193.4nm光的激光装置。此外，具有作为其他固体激光装置的系统即可，该系统包含CW振荡的DFB激光器和SOA，对在DFB激光器中流过的电流的电流值进行控制，在SOA中流过脉冲电流，由此，波长进行脉冲放大。

在图26的例子中，作为准分子放大器，示出多通放大器的例子，但是，不限于该实施方式，例如，也可以是具有法布里-珀罗谐振器或环形谐振器等光谐振器的放大器。

8.关于各种控制部的硬件结构

作为激光控制部20、曝光控制部40、光刻控制部110、固体激光器控制部238、半导体激光器控制部268和其他各控制部发挥功能的控制装置能够通过1台或多台计算机的硬件和软件的组合来实现。软件与程序同义。可编程控制器包含在计算机的概念中。计算机能够构成为包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)和存储器等存储装置。CPU是处理器的一例。

存储装置是作为有形物的非暂时性计算机可读介质，例如包含作为主存储装置的存储器和作为辅助存储装置的存储器。计算机可读介质例如可以是半导体存储器、硬盘驱动(Hard Disk Drive：HDD)装置或固态驱动(Solid State Drive：SSD)装置或它们的多个组合。处理器执行的程序被存储于计算机可读介质中。

此外，控制装置的处理功能的一部分或全部也可以使用以FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)为代表的集成电路来实现。

此外，还能够利用1台控制装置实现多个控制装置的功能。进而，在本公开中，控制装置也可以经由局域网、互联网这样的通信网络彼此连接。在分布式计算环境中，程序单元也可以保存于本地和远程双方的记忆存储设备。

9.电子器件的制造方法

图31概略地示出曝光装置14的结构例。曝光装置14包含照明光学系统44和投影光学系统50。照明光学系统44通过从激光装置12入射的激光对被配置于未图示的掩模版台48上的掩模版46的掩模版图案进行照明。投影光学系统50对透过掩模版46后的激光进行缩小投影，使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件可以是被涂布了抗蚀剂的半导体晶片等感光基板。工件台WT可以是晶片台54。

曝光装置14使掩模版台48和工件台WT同步地平行移动，由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。在通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印掩模版图案后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。

图31中的激光装置12可以是包含图26中说明的固体激光器系统222的激光装置212等。

10.其他

上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。

只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”、“所有”、“具有”、“具备”等用语应该解释为“不将被记载的结构要素以外的结构要素的存在除外”。此外，修饰词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (20)

1.一种曝光系统，其对掩模版照射脉冲激光而对半导体基板进行扫描曝光，其中，所述曝光系统具有：

激光装置，其输出所述脉冲激光；

照明光学系统，其将所述脉冲激光引导至所述掩模版；

掩模版台，其使所述掩模版移动；以及

处理器，其对来自所述激光装置的所述脉冲激光的输出和所述掩模版台对所述掩模版的移动进行控制，

所述掩模版包含在与所述扫描曝光的扫描方向正交的扫描宽度方向上混合排列有多种图案的区域，

所述处理器对所述激光装置指示所述脉冲激光的目标波长，以输出使与所述多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的波长的所述脉冲激光。

2.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述处理器改变所述脉冲激光的波长，计算所述多种图案各自的所述最佳对焦位置，

所述处理器针对所述多种图案的组合，求出使所述多种图案各自的所述最佳对焦位置的方差最小的波长。

3.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置是表示所述多种图案各自的临界尺寸与对焦的关系的对焦曲线中临界尺寸的值成为极值的最佳对焦的位置。

4.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述处理器执行包含电磁场分析功能的光刻模拟程序，由此计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置。

5.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述曝光系统还具有投影光学系统，该投影光学系统将所述掩模版的像投影到所述半导体基板，

所述处理器使用包含所述照明光学系统的参数、所述投影光学系统的参数、被涂布于所述半导体基板的抗蚀剂的参数、所述掩模版的掩模版图案、所述脉冲激光的控制参数在内的多个数据，计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，

所述处理器针对所述多种图案的组合，计算与所述组合中包含的所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差，

所述处理器求出使所述方差最小的所述脉冲激光的波长。

6.根据权利要求5所述的曝光系统，其中，

所述处理器改变作为所述脉冲激光的所述控制参数的波长，计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，

所述处理器针对所述多种图案的组合，计算与所述组合中包含的所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差，

所述处理器将通过所述计算得到的与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置和与所述组合对应的所述最佳对焦位置的方差，跟所述波长关联起来保存于第1文件中。

7.根据权利要求6所述的曝光系统，其中，

所述处理器根据所述第1文件的数据，针对所述多种图案的组合，求出使所述方差最小的所述脉冲激光的波长，

所述处理器将所述多种图案的组合和使所述方差最小的所述脉冲激光的波长关联起来保存于第2文件中。

8.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述处理器使用如下信息进行电磁场分析，由此计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，该信息包含定义掩模版图案的三维结构的几何学尺寸和分别构成所述多种图案的材料的物性值。

9.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述曝光系统还具有服务器，该服务器对所述扫描曝光中使用的参数进行管理，

所述服务器改变所述脉冲激光的波长，计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，

针对所述多种图案的组合，求出使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的波长。

10.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述处理器使用第2文件，求出包含所述多种图案的区域中的各脉冲的所述脉冲激光的目标波长，该第2文件包含将所述多种图案的组合和使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长关联起来而得到的数据。

11.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述处理器根据在所述半导体基板的扫描场中曝光的所述脉冲激光的移动累计谱的波长对所述激光装置进行控制。

12.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

在设所述扫描曝光的扫描方向为Y轴方向、设朝向Y轴方向正侧对所述掩模版进行扫描的所述脉冲激光的扫描射束的Y轴方向射束宽度为By宽度的情况下，

所述处理器根据所述掩模版的掩模版图案的信息，求出将所述多种图案的Y轴方向负侧的边界向Y轴方向负侧变更与所述By宽度对应的距离而使所述图案各自的区域扩大后的扩大区域，

所述处理器根据第2文件、扫描场内的所述多种图案的组合、以及所述图案各自的所述扩大区域的位置，求出对所述扫描场进行曝光的所述脉冲激光的各脉冲的目标波长，该第2文件包含将所述多种图案的组合和使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长关联起来而得到的数据。

13.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述曝光系统还具有检查装置，该检查装置计测被实施了所述扫描曝光的已曝光半导体基板的临界尺寸，

所述处理器根据使用所述检查装置得到的计测结果和所述掩模版的掩模版图案的信息，求出使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长。

14.根据权利要求13所述的曝光系统，其中，

所述处理器将被曝光于所述已曝光半导体基板的图案、曝光的所述脉冲激光的波长和与所述最佳对焦位置对应的临界尺寸的值关联起来，

所述处理器针对多种所述图案中的每一个图案，针对各个波长，求出在表示临界尺寸与对焦的关系的对焦曲线中临界尺寸的值成为极值的所述最佳对焦位置，

所述处理器将与所述图案和所述波长对应的所述最佳对焦位置的数据保存于第1文件中，

所述处理器针对多种所述图案的组合和所述波长，计算各个所述最佳对焦位置的方差值，

所述处理器将针对所述图案的组合求出的所述最佳对焦位置的方差值的数据保存于所述第1文件中，

所述处理器根据所述第1文件的数据，针对所述图案的组合，求出使所述方差值最小的所述脉冲激光的波长，

所述处理器将所述图案的组合和使所述方差值最小的所述脉冲激光的波长关联起来保存于第2文件中。

15.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述激光装置是准分子激光装置，其包含振荡器和对从所述振荡器输出的脉冲激光进行放大的放大器，

所述振荡器具有窄带化模块。

16.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，

所述激光装置是准分子激光装置，其包含振荡器和对从所述振荡器输出的脉冲激光进行放大的放大器，

所述振荡器是使用分布反馈型半导体激光器的固体激光器系统。

17.一种激光控制参数的生成方法，其由处理器执行，其中，

所述激光控制参数包含被照射到掩模版的脉冲激光的波长，

所述激光控制参数的生成方法包含以下步骤：

所述处理器计算与所述掩模版中包含的多种图案分别对应的所述最佳对焦位置；

所述处理器针对所述多种图案的组合，求出使与所述组合中包含的所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长；以及

所述处理器将所述多种图案的组合和使所述方差最小的所述脉冲激光的波长关联起来保存于文件中。

18.根据权利要求17所述的激光控制参数的生成方法，其中，

所述处理器使用多个数据，计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，该多个数据包含将所述脉冲激光引导至所述掩模版的照明光学系统的参数、将所述掩模版的像投影到半导体基板的投影光学系统的参数、被涂布于所述半导体基板的抗蚀剂的参数、所述掩模版的掩模版图案、定义所述掩模版图案的三维结构的几何学尺寸、分别构成所述多种图案的材料的物性值、所述脉冲激光的控制参数，

所述处理器改变所述脉冲激光的波长的值，多次进行与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的计算，由此，求出使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长。

19.根据权利要求17所述的激光控制参数的生成方法，其中，

所述激光控制参数的生成方法还包含以下步骤：所述处理器接收使用检查装置得到的计测结果，该检查装置计测通过对所述掩模版照射所述脉冲激光而被实施了扫描曝光的已曝光半导体基板的临界尺寸，

所述处理器根据所述计测结果和所述掩模版的掩模版图案的信息，计算与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置，

改变所述脉冲激光的波长的值，根据多次进行所述扫描曝光而得到的多个所述计测结果，求出使与所述多种图案分别对应的所述最佳对焦位置的方差最小的所述脉冲激光的波长。

20.一种电子器件的制造方法，其中，

所述电子器件的制造方法包含以下步骤：使用曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对感光基板进行扫描曝光，以制造电子器件，

所述曝光系统具有：

激光装置，其输出所述脉冲激光；

所述掩模版；

照明光学系统，其将所述脉冲激光引导至所述掩模版；

掩模版台，其使所述掩模版移动；以及

处理器，其对来自所述激光装置的所述脉冲激光的输出和所述掩模版台对所述掩模版的移动进行控制，

所述掩模版包含在与扫描曝光的扫描方向正交的扫描宽度方向上混合排列有多种图案的区域，

所述处理器对所述激光装置指示所述脉冲激光的目标波长，以输出使与所述多种图案分别对应的最佳对焦位置的方差最小的波长的所述脉冲激光。

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