WO2022003901A1 - 露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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pulsed laser
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laser
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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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    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex

Definitions

  • the present disclosure relates to an exposure system, an exposure method, and a method for manufacturing an electronic device.
  • the semiconductor exposure apparatus is simply referred to as an "exposure apparatus". Therefore, the wavelength of the light output from the exposure light source is being shortened.
  • the gas laser apparatus for exposure 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 pm to 400 pm. Therefore, chromatic aberration may occur depending on the projection lens of the exposure apparatus. As a result, the resolving power may decrease. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser beam output from the gas laser apparatus to a extent that chromatic aberration can be ignored. Therefore, in the laser resonator of the gas laser apparatus, a narrow band module (Line Narrow Module) including a narrow band element may be provided in order to narrow the spectral line width.
  • Band narrowing devices include, for example, etalons or gratings. A gas laser device in which the spectral line width is narrowed in this way is called a narrow band gas laser device.
  • the exposure method includes parameters relating to exposure conditions for exposing a semiconductor wafer with a plurality of pulsed laser beams including a first pulsed laser beam and a second pulsed laser beam, and a first pulsed laser beam. Reading data showing the relationship between the light and the wavelength difference between the second pulse laser light, determining the target value of the wavelength difference based on the data and the command value of the parameter, and the wavelength difference. To determine the first wavelength of the first pulsed laser light and the second wavelength of the second pulsed laser light based on the target value of, and to determine the first pulsed laser light having the first wavelength. Outputting a wavelength setting signal to a laser device so as to output a plurality of pulsed laser beams including a second pulsed laser beam having a second wavelength, and exposing a semiconductor wafer with the plurality of pulsed laser beams. ,including.
  • the exposure system includes parameters relating to exposure conditions for exposing a semiconductor wafer with a plurality of pulsed laser beams including a first pulsed laser beam and a second pulsed laser beam, and a first pulsed laser beam.
  • Read the data showing the relationship between the light and the wavelength difference between the second pulse laser light determine the target value of the wavelength difference based on the data and the command value of the parameter, and based on the target value of the wavelength difference. Therefore, the first wavelength of the first pulsed laser light and the second wavelength of the second pulsed laser light are determined, and the first pulsed laser light having the first wavelength and the second wavelength having the second wavelength are determined.
  • It includes a processor that outputs a wavelength setting signal to a laser apparatus so as to output a plurality of pulsed laser beams including the pulsed laser light of 2, and an optical system that exposes a semiconductor wafer with the plurality of pulsed laser beams.
  • a method for manufacturing an electronic device includes parameters relating to exposure conditions for exposing a semiconductor wafer with a plurality of pulsed laser beams including a first pulsed laser beam and a second pulsed laser beam, and a first.
  • Read the data showing the relationship between the pulse laser light of No. 1 and the wavelength difference of the second pulse laser light determine the target value of the wavelength difference based on the data and the command value of the parameter, and determine the target value of the wavelength difference.
  • the first wavelength of the first pulsed laser light and the second wavelength of the second pulsed laser light are determined, and the first pulsed laser light and the second wavelength having the first wavelength are determined.
  • a wavelength setting signal is output to the laser device so as to output a plurality of pulsed laser light including a second pulsed laser light having a second pulsed laser light to the semiconductor wafer in the exposure device to manufacture an electronic device. Includes exposure to multiple pulsed laser beams.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of an exposure system in a comparative example.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the exposure system in the comparative example.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the band narrowing device in the comparative example.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the band narrowing device in the comparative example.
  • FIG. 5 schematically shows the configuration of the exposure system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor of the first embodiment.
  • FIG. 7 shows an example of an optimum wavelength difference table.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process of calculating the optimum wavelength difference in the first embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of an exposure system in a comparative example.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the exposure system in the comparative example.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the band narrowing device in the comparative example.
  • FIG. 4 schematically shows the configuration of the band narrowing
  • FIG. 9 shows an example of a depth of focus curve for calculating the optimum wavelength difference.
  • FIG. 10 shows an example of another depth of focus curve for calculating the optimal wavelength difference.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an exposure control process by the exposure control processor of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor of the first modification.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor of the second modification.
  • FIG. 14 schematically shows the configuration of the exposure system according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor of the second embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a test exposure process according to the second embodiment.
  • FIG. 17 shows an example of a test exposure table.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a process of calculating the optimum wavelength difference in the second embodiment.
  • FIG. 19 shows an example of a focus curve.
  • FIG. 20 schematically shows the configuration of the band narrowing device according to the third embodiment.
  • FIG. 21 schematically shows the configuration of the band narrowing device according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor of the third embodiment.
  • FIG. 23 schematically shows the configuration of the band narrowing device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 24 schematically shows the configuration of the band narrowing device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a graph showing changes in the oscillation wavelength in the fourth embodiment.
  • FIG. 26 shows how the position of the scan field SF of the semiconductor wafer changes with respect to the position of the beam cross section B of the pulsed laser beam.
  • FIG. 27 shows how the position of the scan field SF of the semiconductor wafer changes with respect to the position of the beam cross section B of the pulsed laser beam.
  • FIG. 28 shows how the position of the scan field SF of the semiconductor wafer changes with respect to the position of the beam cross section B of the pulsed laser beam.
  • FIG. 29 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor of the fourth embodiment.
  • FIG. 30 is a graph showing changes in the oscillation wavelength in the fifth embodiment.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor of the fifth embodiment.
  • FIG. 32 schematically shows the configuration of the laser apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 33 schematically shows the configuration of the semiconductor laser system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 34 is a graph showing the time waveform of the current supplied to the semiconductor laser device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 35 is a graph showing the time change of the wavelength of the CW laser beam output from the semiconductor laser device in the sixth embodiment.
  • FIG. 36 is a graph showing the spectral waveform of the CW laser beam output from the semiconductor laser element in the sixth embodiment.
  • FIG. 37 is a graph showing the result of integrating the spectral waveform of the CW laser beam output from the semiconductor laser element in the sixth embodiment over the wavelength fluctuation period T.
  • FIG. 38 schematically shows the configuration of the semiconductor laser system according to the seventh embodiment.
  • FIG. 39 shows a composite waveform of the first and second pulsed laser beams output from the semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 in the seventh embodiment, respectively.
  • Exposure system that calculates the optimum wavelength difference based on the test exposure result 3.1 Configuration 3.2 Operation 3.2.1 Data creation by the lithography control processor 310 3.2.2 Test exposure 32.3 Optimal wavelength difference Calculation 3.3 Action 4.3 Narrowing device 14d that selects wavelengths above 3.3 wavelengths 4.1 Configuration 4.2 Operation 4.2.1 Operation of laser device 100 4.2.2 Operation of laser control processor 130 4.3 Other configuration examples 4.4 Operation 5. Band narrowing device 14e that switches the selected wavelength in pulse units 5.1 Configuration 5.2 Operation 5.2.1 Operation of laser device 100 5.2.2 Operation of laser control processor 130 5.3 Other configuration examples 5.4 Action 6.3 Wavelength switching of 3 or more wavelengths is performed.
  • Narrowing device 14e 6.1 Operation 6.1.1 Operation of laser device 100 6.1.2 Operation of laser control processor 130 6.2 Other configuration examples 6.3 Operation 7. Master oscillator MO including solid-state laser 7.1 Configuration 7.1.1 Master Oscillator MO 7.1.2 Amplifier PA 7.1.3 Photodetector 17 and laser control processor 130 7.2 Operation 7.3 Semiconductor laser system 60 7.3.1 Configuration 7.3.2 Operation 7.4 Other Configuration Examples 7.5 Action 8. Semiconductor laser system 60g including multiple distribution feedback type semiconductor laser DFB 8.1 Configuration 8.2 Operation 8.3 Other Configuration Examples 8.4 Action 9. others
  • FIGS. 1 and 2 schematically show the configuration of the exposure system in 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 includes a laser device 100 and an exposure device 200.
  • the laser device 100 is shown in a simplified manner.
  • the exposure apparatus 200 is shown in a simplified manner.
  • the laser device 100 includes a laser control processor 130.
  • the laser device 100 is configured to output pulsed laser light toward the exposure device 200.
  • the exposure apparatus 200 includes an illumination optical system 201, a projection optical system 202, and an exposure control processor 210.
  • the illumination optical system 201 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) arranged on the reticle stage RT by a pulsed laser beam incident from the laser device 100.
  • the projection optical system 202 reduces-projects the pulsed laser beam transmitted through the reticle and forms an image on a workpiece (not shown) arranged on the workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer coated with a resist film.
  • the exposure control processor 210 is a processing device including a memory 212 in which a control program is stored and a CPU (central processing unit) 211 that executes the control program.
  • the exposure control processor 210 is specially configured or programmed to perform the various processes included in the present disclosure.
  • the exposure control processor 210 controls the control of the exposure apparatus 200, and transmits and receives various data and various signals to and from the laser control processor 130.
  • the exposure control processor 210 sets various parameters related to the exposure conditions and controls the illumination optical system 201 and the projection optical system 202.
  • the exposure control processor 210 transmits the wavelength target value data, the pulse energy target value data, and the trigger signal to the laser control processor 130.
  • the laser control processor 130 controls the laser device 100 according to these data and signals.
  • the exposure control processor 210 synchronizes the reticle stage RT and the workpiece table WT and translates them in opposite directions. As a result, the workpiece is exposed with a pulsed laser beam that reflects the reticle pattern.
  • the reticle pattern is transferred to the semiconductor wafer by such an exposure process. After that, the electronic device can be manufactured by going through a plurality of steps.
  • the laser device 100 includes a laser chamber 10, a charger 12, a pulse power module (PPM) 13, and a band narrowing device in addition to the laser control processor 130. It includes 14, an output coupling mirror 15, and a photodetector 17.
  • the narrowing device 14 and the output coupling mirror 15 constitute an optical resonator.
  • the laser chamber 10 is arranged in the optical path of the optical resonator.
  • the laser chamber 10 is provided with windows 10a and 10b.
  • the laser chamber 10 includes a pair of electrodes 11a and 11b inside, and further accommodates a laser gas as a laser medium.
  • the laser medium is, for example, F 2 , ArF, KrF, XeCl, or XeF.
  • the charger 12 holds electrical energy to supply to the pulse power module 13.
  • the pulse power module 13 includes a switch 13a.
  • the narrowing band device 14 includes wavelength selection elements such as the first and second prisms 41 and 42, and the gratings 51 and 52, which will be described later.
  • the output coupling mirror 15 is composed of a partial reflection mirror.
  • the photodetector 17 includes a beam splitter 17a and a sensor unit 17b.
  • the beam splitter 17a is arranged in the optical path of the pulsed laser beam output from the output coupling mirror 15.
  • the beam splitter 17a is configured to transmit a part of the pulsed laser light with a high transmittance and to reflect the other part of the pulsed laser light to be incident on the sensor unit 17b.
  • the sensor unit 17b includes a spectroscopic sensor and an energy sensor (not shown).
  • the spectroscopic sensor is an etalon spectroscope including a diffuser, an etalon, a condenser lens, and an image sensor, and is configured to be capable of outputting wavelength measurement data.
  • the energy sensor includes a photodiode having sensitivity in the wavelength range of ultraviolet rays, and is configured to be able to output measurement data of pulse energy.
  • the laser control processor 130 is a processing device including a memory 132 in which a control program is stored and a CPU 131 in which the control program is executed.
  • the laser control processor 130 is specially configured or programmed to perform the various processes contained in the present disclosure.
  • the laser control processor 130 acquires wavelength target value data from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 transmits an initial setting signal to the narrowing device 14 based on the target value of the wavelength.
  • the laser control processor 130 receives the wavelength measurement data from the light detector 17, and the narrowing band device 14 is based on the wavelength target value and the wavelength measurement data. Send a feedback control signal.
  • the laser control processor 130 acquires data of a target value of pulse energy from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 transmits an initial setting signal of the charging voltage to the charger 12 based on the target value of the pulse energy.
  • the laser control processor 130 receives the measurement data of the pulse energy from the light detector 17, and the charger 12 is based on the target value of the pulse energy and the measurement data of the pulse energy. Sends a feedback control signal of the charging voltage to.
  • the laser control processor 130 receives a trigger signal from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 transmits an oscillation trigger signal based on the trigger signal to the switch 13a of the pulse power module 13.
  • the switch 13a is turned on when the oscillation trigger signal is received from the laser control processor 130.
  • the pulse power module 13 When the switch 13a is turned on, the pulse power module 13 generates a pulsed high voltage from the electric energy held in the charger 12. The pulse power module 13 applies this high voltage to the electrodes 11a and 11b.
  • the light generated in the laser chamber 10 is emitted to the outside of the laser chamber 10 through the windows 10a and 10b.
  • the light emitted from the window 10a is incident on the narrowing device 14 as a light beam.
  • the light near the desired wavelength is folded back by the narrowing device 14 and returned to the laser chamber 10.
  • the output coupling mirror 15 transmits a part of the light emitted from the window 10b and outputs the light, reflects the other part, and returns the light to the laser chamber 10.
  • the light emitted from the laser chamber 10 reciprocates between the narrowing device 14 and the output coupling mirror 15. This light is amplified each time it passes through the discharge space between the pair of electrodes 11a and 11b.
  • the light oscillated by the laser in this way and the band is narrowed is output as pulsed laser light from the output coupling mirror 15.
  • the pulsed laser beam output from the laser apparatus 100 is incident on the exposure apparatus 200.
  • FIGS. 3 and 4 schematically show the configuration of the band narrowing device 14 in the comparative example.
  • FIGS. 3 and 4 shows a V-axis, an H-axis, and a Z-axis that are perpendicular to each other.
  • FIG. 3 shows the narrowing band device 14 seen in the ⁇ V direction
  • FIG. 4 shows the narrowing band device 14 seen in the ⁇ H direction.
  • the ⁇ V direction and the + V direction coincide with the directions in which the electrodes 11a and 11b (see FIG. 2) face each other.
  • the ⁇ Z direction coincides with the traveling direction of the light beam emitted from the window 10a.
  • the + Z direction coincides with the traveling direction of the pulsed laser beam emitted from the window 10b and output through the output coupling mirror 15.
  • the narrowing device 14 includes first and second prisms 41 and 42, and a grating system 50.
  • the first prism 41 is arranged in the optical path of the light beam emitted from the window 10a.
  • the first prism 41 is supported by the holder 411.
  • the second prism 42 is arranged in the optical path of the light beam that has passed through the first prism 41.
  • the second prism 42 is supported by the holder 421.
  • the first and second prisms 41 and 42 are made of a material such as calcium fluoride or synthetic quartz having a high transmittance with respect to the wavelength selected by the band narrowing device 14.
  • the first and second prisms 41 and 42 are arranged so that the surfaces of the first and second prisms 41 and 42 from which the light beam enters and exits are parallel to the V axis.
  • the second prism 42 can be rotated about an axis parallel to the V axis by the rotation stage 422.
  • the grating system 50 includes gratings 51 and 52.
  • the gratings 51 and 52 are arranged at different positions in the direction of the V axis in the optical path of the light beam passing through the second prism 42.
  • the directions of the grooves of the gratings 51 and 52 coincide with the direction of the V-axis.
  • the positions of the gratings 51 and 52 are set so that the light beam passing through the second prism 42 is incident on the gratings 51 and 52.
  • the gratings 51 and 52 are supported by the holder 511. However, while the grating 51 is supported so as to maintain a constant posture, the grating 52 can rotate around an axis parallel to the V axis by the rotation mechanism 522.
  • the light beam emitted from the window 10a is redirected by each of the first and second prisms 41 and 42 in a plane parallel to the HZ plane, which is a plane perpendicular to the V axis.
  • the beam width can be expanded in a plane parallel to the HZ plane.
  • the traveling directions of the light beam passing through both the first and second prisms 41 and 42 toward the gratings 51 and 52 substantially coincide with the ⁇ Z direction.
  • the light incident on the gratings 51 and 52 from the second prism 42 is reflected by each of the plurality of grooves of the gratings 51 and 52 and diffracted in the direction corresponding to the wavelength of the light.
  • the light reflected by the plurality of grooves of the gratings 51 and 52 is dispersed in the plane parallel to the HZ plane.
  • the grating 51 is arranged in a retrow so that the incident angle of the light beam incident on the grating 51 from the second prism 42 and the diffraction angle of the diffracted light having a desired short wavelength ⁇ S match.
  • the grating 52 is arranged in a retrow so that the incident angle of the light beam incident on the grating 52 from the second prism 42 and the diffraction angle of the diffracted light having a desired long wavelength ⁇ L match.
  • the short wavelength ⁇ S which is the wavelength of the diffracted light returned from the grating 51 to the second prism 42 and the plating 52 to the second prism 42
  • a wavelength difference occurs with the long wavelength ⁇ L, which is the wavelength of the diffracted light returned to.
  • the short wavelength ⁇ S corresponds to the first wavelength in the present disclosure and the long wavelength ⁇ L corresponds to the second wavelength in the present disclosure.
  • the dashed arrow indicating the light beam indicates only the direction from the first prism 41 toward the gratings 51 and 52, but the light beam having the selected wavelength by the narrowing device 14 is the dashed arrow. From the gratings 51 and 52 to the first prism 41 by the reverse route.
  • the second prism 42 and the first prism 41 reduce the beam width of the light returned from the gratings 51 and 52 in a plane parallel to the HZ plane, and transmit the light into the laser chamber 10 through the window 10a. return.
  • the rotation stage 422 and the rotation mechanism 522 are controlled by the laser control processor 130.
  • the rotation stage 422 slightly rotates the second prism 42
  • the traveling direction of the light beam emitted from the second prism 42 toward the gratings 51 and 52 changes slightly in the plane parallel to the HZ plane.
  • the incident angle of the light beam incident on the gratings 51 and 52 from the second prism 42 changes slightly. Therefore, both the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L change.
  • the rotation mechanism 522 slightly rotates the grating 52, the incident angle of the light beam incident on the grating 51 from the second prism 42 does not change, but the incident angle of the light beam incident on the grating 52 from the second prism 42 is slight. Changes to. Therefore, the wavelength difference between the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L changes.
  • the exposure control processor 210 transmits the respective values of the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L to the laser control processor 130.
  • the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L are wavelengths that are formed at two positions, for example, the upper surface and the lower surface of the resist film coated on the semiconductor wafer, respectively.
  • the laser control processor 130 controls the rotary stage 422 based on the value of the short wavelength ⁇ S.
  • the rotation stage 422 changes the posture of the second prism 42 and adjusts the angle of incidence of the light beam with respect to the grating 51 (first angle of incidence) and the angle of incidence with respect to the grating 52 (second angle of incidence).
  • the laser control processor 130 controls the rotation mechanism 522 based on the value of the long wavelength ⁇ L.
  • the rotation mechanism 522 changes the posture of the grating 52 and adjusts the second incident angle of the light beam with respect to the grating 52.
  • the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L of the light beams emitted from the window 10a of the laser chamber 10 are selected and returned to the laser chamber 10.
  • the laser device 100 can oscillate at two wavelengths.
  • the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L can be set separately.
  • the pulsed laser light oscillated at two wavelengths and output from the laser apparatus 100 contains two wavelength components, a short wavelength ⁇ S and a long wavelength ⁇ L.
  • This pulsed laser beam includes a pulse in which a first pulsed laser beam having a short wavelength ⁇ S and a second pulsed laser beam having a long wavelength ⁇ L are temporally and spatially overlapped.
  • the first pulse laser light having the short wavelength ⁇ S and the second pulse laser light having the long wavelength ⁇ L may be temporally overlapped and may not be spatially overlapped.
  • the focal length in the exposure apparatus 200 depends on the wavelength of the pulsed laser beam.
  • the pulsed laser beam oscillated at two wavelengths and output from the laser apparatus 100 can be substantially imaged at two different positions in the direction of the optical path axis of the pulsed laser beam on the workpiece table WT of the exposure apparatus 200.
  • the depth of focus can be increased. For example, even when a resist film having a large film thickness is exposed, the imaging performance in the thickness direction of the resist film can be maintained.
  • the depth of focus can be substantially increased by oscillating two wavelengths and outputting pulsed laser light, but how to specifically set the two wavelengths. It wasn't clear what to do.
  • the exposure control processor 210 determines the target value of the wavelength difference based on this data and the command value of the parameter, and determines the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L.
  • the exposure system includes a lithography control processor 310 in addition to the laser device 100 and the exposure device 200.
  • the lithography control processor 310 is a processing device including a memory 312 in which a control program is stored and a CPU 311 that executes the control program.
  • the lithography control processor 310 is specially configured or programmed to perform the various processes contained in the present disclosure.
  • the lithography control processor 310 is connected to the exposure control processor 210 and transmits and receives various data and various signals to and from the exposure control processor 210.
  • the lithography control processor 310 may be connected to a plurality of exposure control processors 210 included in a plurality of exposure devices 200 installed in a semiconductor factory.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process of data creation by the lithography control processor 310 of the first embodiment.
  • the lithography control processor 310 creates data showing the relationship between the parameters related to the exposure conditions and the wavelength difference at which the depth of focus is maximized when the semiconductor wafer is exposed using these parameters by the following processing.
  • the lithography control processor 310 sets counters m, n, and o for specifying individual values for the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) described later. Set to 1 for each.
  • the lithography control processor 310 sets the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) to the values specified by the counters m, n, and o, respectively.
  • the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) may be collectively referred to as “various parameters”. Various parameters will be described below.
  • the parameter IL (m) is a parameter of the illumination optical system 201, and includes a plurality of parameters for the exposure control processor 210 to control the illumination optical system 201.
  • the parameter IL (m) is set according to the type of beam pattern of the secondary light source such as normal illumination, annular illumination, or quadrupole illumination.
  • the parameter IL (m) includes, for example, the type of polarization pattern, the value of ⁇ which is the ratio of the numerical apertures of the optical system, the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the annular illumination, and the shape of the quadrupole illumination. Further, when the beam pattern is set by SMO (source mask optimization), the intensity distribution of the light in the illumination pupil may be set as the parameter IL (m).
  • Illumination optical system 201 includes, for example, a control optical system (not shown), a fly-eye lens, and a condenser lens.
  • the beam pattern of the laser beam incident on the fly-eye lens can be controlled by using a control optical system including a diffractive optical element (DOE) and an axicon lens.
  • DOE diffractive optical element
  • the parameter PJ (n) is a parameter of the projection optical system 202, and includes a plurality of parameters for the exposure control processor 210 to control the projection optical system 202.
  • the parameter PJ (n) may include the positional setting of the synthetic quartz lens and the calcium fluoride lens for performing chromatic aberration correction, or may include the numerical aperture adjusted by the aperture diameter. It is assumed that there are Nmax values of the parameter PJ (n), and n is an individual integer from 1 to Nmax.
  • the parameter M (o) is a parameter of the mask and includes a plurality of parameters defined by the attributes of the mask or the reticle.
  • the parameter M (o) is defined by, for example, the type of mask such as a binary mask, a phase shift mask, or a halftone phase shift mask, or by the material of the mask, the position, shape, and dimensions of the pattern. It is assumed that there are Omax values of the parameter M (o), and o is an individual integer from 1 to Omax.
  • the lithography control processor 310 calculates the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o).
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) is the wavelength difference at which the depth of focus is maximized.
  • the lithography control processor 310 also calculates the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o). Details of S340 will be described later with reference to FIG.
  • the lithography control processor 310 creates data showing the relationship between the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) and the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o), and uses this data. Write in the optimum wavelength difference table.
  • FIG. 7 shows an example of an optimum wavelength difference table.
  • the optimum wavelength difference table is stored in the memory 312.
  • the optimum wavelength difference table is a combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o), and the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o). ) Is a related table.
  • the data of the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o) may be omitted.
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) and the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o) are calculated for each combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o). To. Assuming that the number of combinations of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) is C1, C1 is given by the following equation.
  • C1 Mmax x Nmax x Omax
  • the lithography control processor 310 repeatedly determines and increments the counters m, n, o, so that the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) and the maximum depth of focus DOFmax (m, n) in the C1 manner are repeated. , O) is calculated.
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter o is Omax or more. When the value of the counter o is less than Omax (S371: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S372. In S372, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter o, and then returns the processing to S332. When the value of the counter o is Omax or more (S371: YES), the lithography control processor 310 proceeds to S373.
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter n is Nmax or more. When the value of the counter n is less than Nmax (S373: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S374. In S374, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter n, and then returns the process to S325. When the value of the counter n is Nmax or more (S373: YES), the lithography control processor 310 proceeds to S375.
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter m is Mmax or more. When the value of the counter m is less than Mmax (S375: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S376. In S376, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter m, and then returns the processing to S323. When the value of the counter m is Mmax or more (S375: YES), the lithography control processor 310 ends the process of this flowchart.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process of calculating the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) in the first embodiment.
  • the process shown in FIG. 8 corresponds to the subroutine of S340 in FIG.
  • the lithography control processor 310 determines the wavelength difference at which the depth of focus is maximized when the semiconductor wafer is exposed, depending on the combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) relating to the exposure conditions. Calculated as the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o).
  • the lithography control processor 310 sets the counter k for specifying individual values of the wavelength difference used in the simulation to 1.
  • the lithography control processor 310 sets the short wavelength ⁇ S (k) and the long wavelength ⁇ L (k) based on the values of the standard wavelength ⁇ cs and the counter k as follows.
  • ⁇ S (k) ⁇ cs-k ⁇ ⁇ / 2
  • ⁇ L (k) ⁇ cs + k ⁇ ⁇ / 2
  • the standard wavelength ⁇ cs is the standard wavelength of the laser apparatus 100.
  • the standard wavelength ⁇ cs may be the wavelength of pulsed laser light in standard air.
  • the standard wavelengths ⁇ cs can be 193.35 nm and 248.35 nm, which are wavelengths near the center of the respective oscillation wavelength ranges.
  • ⁇ is a positive number defined as the amount of change in the wavelength difference used in the simulation. By multiplying the value of the counter k and the change amount ⁇ of the wavelength difference, different wavelength differences can be set according to the value of the counter k.
  • the short wavelength ⁇ S (k) and the long wavelength ⁇ L (k) are wavelengths obtained by subtracting and adding k and ⁇ / 2 to the standard wavelength ⁇ cs, respectively.
  • the wavelength of the pulsed laser light used for the exposure of the semiconductor wafer does not necessarily have the standard wavelength ⁇ cs as the center wavelength.
  • the oscillation wavelength range of the ArF excimer laser device and the KrF excimer laser device is in the range of 193.2 nm to 193.4 nm and in the range of 248.2 nm to 248.5 nm, respectively.
  • the changes in the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) and the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o) are not large even if the center wavelength changes. Therefore, by performing the calculation using the standard wavelength ⁇ cs, it is possible to reduce the trouble of performing the calculation with another wavelength as the center wavelength.
  • the lithography control processor 310 performs a simulation based on the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), short wavelength ⁇ S (k), and long wavelength ⁇ L (k), and performs a simulation with a depth of focus DOC ( k) is calculated.
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter k is Kmax or more. When the value of the counter k is less than Kmax (S345: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S346. In S346, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter k, and then returns the process to S342. When the value of the counter k is Kmax or more (S345: YES), the lithography control processor 310 proceeds to S347. As a result, Kmax wavelength difference ⁇ (k) is set for one combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), and Kmax depth of focus DOF (k) is set. Is calculated.
  • the lithography control processor 310 creates a graph of the depth of focus curve showing the relationship of the depth of focus DOF (k) with respect to the wavelength difference ⁇ (k).
  • FIGS. 9 and 10 shows an example of a depth of focus curve for calculating the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o).
  • the horizontal axis is the wavelength difference ⁇ (k) and the vertical axis is the depth of focus DOC (k).
  • the depth of focus curve may be represented by a line graph as shown in FIGS. 9 and 10, or may be represented by an approximate curve.
  • the parameter IL (m) of the illumination optical system 201 is different between FIGS. 9 and 10, the parameter IL (m1) specified by the counter m1 is used in FIG. 9, and the parameter IL (m1) specified by the counter m2 is used in FIG.
  • the parameter IL (m2) to be used is used.
  • the lithography control processor 310 calculates the wavelength difference at which the depth of focus DOF (k) is maximized as the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) from the depth of focus curve, and also calculates the maximum depth of focus DOFmax. Calculate (m, n, o).
  • the lithography control processor 310 ends the process of this flowchart and returns to the process shown in FIG.
  • the value on the horizontal axis at the peak of the depth of focus curve is the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o), and the value on the vertical axis at the peak is the maximum depth of focus DOFmax (m). , N, o).
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m) is the same even if the other parameters PJ (n) and M (o) are the same.
  • N, o) and the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o) may be different.
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) and the maximum depth of focus DOFmax ( m, n, o) may be different.
  • the parameters M (o) are different, the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) and the maximum depth of focus DOFmax (m, n) are the same even if the other parameters IL (m) and PJ (n) are the same. , O) may be different.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an exposure control process by the exposure control processor 210 of the first embodiment.
  • the exposure control processor 210 reads the optimum wavelength difference table (see FIG. 7) by the following processing, determines the target value ⁇ t of the wavelength difference, and exposes the semiconductor wafer.
  • the exposure control processor 210 receives the optimum wavelength difference table from the lithography control processor 310 and reads it.
  • the optimum wavelength difference table shows the relationship between the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) relating to the exposure conditions and the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o).
  • the exposure control processor 210 reads the information of the exposure process PR.
  • the exposure process PR information includes command values of various parameters related to the exposure conditions.
  • the information of the exposure process PR is set and input by the user of the exposure apparatus 200. Alternatively, the exposure process PR information is transmitted from the lithography control processor 310.
  • the exposure control processor 210 controls the illumination optical system 201 and the projection optical system 202 and sets the mask according to the command values of various parameters included in the information of the exposure process PR.
  • the exposure control processor 210 searches the optimum wavelength difference table based on the command values of various parameters included in the information of the exposure process PR, and determines the target value ⁇ t of the wavelength difference.
  • the exposure control processor 210 determines the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L by the following equations based on the target value ⁇ t of the wavelength difference.
  • ⁇ S ⁇ ct- ⁇ t / 2
  • ⁇ L ⁇ ct + ⁇ t / 2
  • ⁇ ct is a target value of the center wavelength.
  • the target value ⁇ ct of the center wavelength is set based on, for example, the standard wavelength ⁇ cs and the amount of change in atmospheric pressure or temperature with respect to the standard air.
  • the exposure control processor 210 waits until the ready OK signal of the laser device 100 is received from the laser control processor 130. When the preparation OK signal is received from the laser control processor 130, the exposure control processor 210 proceeds to S207.
  • the exposure control processor 210 outputs a wavelength setting signal to the laser control processor 130, and controls the reticle stage RT and the workpiece table WT to expose the semiconductor wafer.
  • the wavelength setting signal transmitted to the laser control processor 130 includes a short wavelength ⁇ S and a long wavelength ⁇ L.
  • the operation of the laser device 100 that has received the wavelength setting signal is the same as the operation in the comparative example described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the exposure control processor 210 determines whether or not the entire area to be exposed on the semiconductor wafer has been exposed. When the entire area to be exposed is not exposed (S208: NO), the exposure control processor 210 returns the process to S207. When the entire area to be exposed is exposed (S208: YES), the exposure control processor 210 ends the process of this flowchart.
  • FIG. 11 describes a case where the exposure control processor 210 determines the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L based on the target value ⁇ t of the wavelength difference and the target value ⁇ ct of the center wavelength, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the exposure control processor 210 may transmit the target value ⁇ t of the wavelength difference and the target value ⁇ ct of the center wavelength to the laser control processor 130, and the laser control processor 130 may determine the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor 310 of the first modification.
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) was calculated for all combinations of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), but the present disclosure is limited to this. Not done.
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (r) is calculated for the parameters IL (r), PJ (r), and M (r) used in the exposure process.
  • the lithography control processor 310 sets the counter r for specifying the exposure process to 1.
  • the lithography control processor 310 reads the information of the exposure process PR (r).
  • the information of the exposure process PR (r) includes setting values of various parameters related to the exposure process PR (r) specified by the counter r among the plurality of exposure processes. It is assumed that the number of exposure processes PR (r) is Rmax, and r is an individual integer from 1 to Rmax.
  • the lithography control processor 310 sets the parameters IL (r), PJ (r), and M (r) to the respective values specified by the counter r. For one exposure process PR (r), the combination of the values of the parameters IL (r), PJ (r), and M (r) is specified as one.
  • the lithography control processor 310 calculates the optimum wavelength difference in S340 and writes to the optimum wavelength difference table in S361. These processes are the same as the corresponding processes in FIG. However, the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) is not calculated for all combinations of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), but the parameter IL (r), The optimum wavelength difference ⁇ b (r) is calculated for PJ (r) and M (r).
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter r is Rmax or more. When the value of the counter r is less than Rmax (S375a: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S376a. In S376a, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter r, and then returns the processing to S331a. When the value of the counter r is Rmax or more (S375a: YES), the lithography control processor 310 ends the process of this flowchart.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a data creation process by the lithography control processor 310 of the second modification. In FIG. 13, it is determined whether or not to calculate the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) for each of the combinations of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • the lithography control processor 310 determines whether or not to calculate the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o). When the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) is not calculated (S333b: NO), the lithography control processor 310 skips S340 and S361 and proceeds to S371. When calculating the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) (S333b: YES), the lithography control processor 310 proceeds to S340. The processing of S340 and the subsequent processing is the same as the corresponding processing in FIG.
  • the exposure method includes the following.
  • Parameters IL (m), PJ (n), and M (o) relating to exposure conditions for exposing a semiconductor wafer with a plurality of pulsed laser beams including a first pulsed laser beam and a second pulsed laser beam, and a first.
  • the short wavelength ⁇ S which is the wavelength of the first pulsed laser light and the long wavelength ⁇ L which is the wavelength of the second pulsed laser light are determined (S205).
  • the target value ⁇ t of the wavelength difference can be determined to an appropriate value according to the command value of the parameter, and the semiconductor wafer can be exposed.
  • the parameters are the parameter IL (m) of the illumination optical system 201 of the exposure apparatus 200 for exposing the semiconductor wafer, the parameter PJ (n) of the projection optical system 202 of the exposure apparatus 200, and the semiconductor wafer.
  • the above data is optimized to maximize the depth of focus DOF (k) when exposing a semiconductor wafer using the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • This is data in which the wavelength difference ⁇ b (m, n, o) is associated with the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • the depth of focus when exposing the semiconductor wafer can be increased. For example, even when a resist film having a large film thickness is exposed, the imaging performance in the thickness direction of the resist film can be maintained.
  • the exposure method further comprises setting the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) by the lithography control processor 310 (S332).
  • the exposure method is when the lithography control processor 310 sets a plurality of values as the wavelength difference ⁇ (k) and exposes the semiconductor wafer using the parameters IL (m), PJ (n), and M (o). It further comprises calculating the depth of focus DOF (k) for each of the plurality of values (S341-S346).
  • the lithography control processor 310 calculates the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) at which the depth of focus DOF (k) is maximized (S348), and creates the above data.
  • the lithography control processor 310 is set based on the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) and the standard wavelength ⁇ cs of the laser apparatus 100 (short wavelength ⁇ S (). Using k) and the long wavelength ⁇ L (k), the depth of focus DOF (k) is calculated for each of the plurality of values of the wavelength difference ⁇ (k) (S342-S344). According to this, since the data is created using the short wavelength ⁇ S (k) and the long wavelength ⁇ L (k) set based on the standard wavelength ⁇ cs, it is not necessary to create the data using a wavelength other than the standard wavelength ⁇ cs. It's okay. In addition, it is possible to suppress an increase in the amount of data.
  • the lithography control processor 310 reads the information of the exposure process PR (r) (S331a), and the parameters IL (r), PJ (r), and PJ (r) are determined according to the exposure process PR (r). M (r) is set (S332a). According to this, since the parameters IL (r), PJ (r), and M (r) are set according to the exposure process PR (r), the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) are set. Requires less computation than creating data for all combinations of values in). In addition, it is possible to suppress an increase in the amount of data.
  • the lithography control processor 310 determines whether or not to calculate the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) at which the depth of focus DOC (k) is maximized (S333b).
  • the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) is calculated according to the result. According to this, since the calculation is performed according to the determination result of whether or not to calculate the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o), the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) are calculated. It requires less computation than creating data for all combinations of values. In addition, it is possible to suppress an increase in the amount of data.
  • the first pulse laser light and the second pulse laser light irradiate the semiconductor wafer as time-overlapping pulses. This makes it possible to reduce the need for high-speed wavelength control.
  • the exposure system further includes a memory 312 storing an optimum wavelength difference table.
  • the optimum wavelength difference table is an optimum wavelength difference ⁇ b (m, n) that maximizes the depth of focus DOF (k) when exposing a semiconductor wafer using the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • O) are related to the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • the target value ⁇ t of the wavelength difference can be determined to an appropriate value according to the command value of the parameter, and the semiconductor wafer can be exposed.
  • the first embodiment is similar to the comparative example described above.
  • the exposure system includes a wafer inspection system 700 in addition to the laser apparatus 100, the exposure apparatus 200, and the lithography control processor 310.
  • the wafer inspection system 700 includes an inspection device 701 and a wafer inspection processor 710.
  • the inspection device 701 for example, irradiates a semiconductor wafer (not shown) arranged on the workpiece table WT with a laser beam, detects the reflected light or the diffracted light, and measures the dimensions of the fine pattern formed on the semiconductor wafer. It is a device to do.
  • the inspection device 701 may include a high-resolution scanning electron microscope (SEM) and may be a device that captures an image of a semiconductor wafer and measures the dimensions of a fine pattern.
  • SEM scanning electron microscope
  • the wafer inspection processor 710 is a processing device including a memory 712 in which a control program is stored and a CPU 711 in which the control program is executed.
  • the wafer inspection processor 710 is specially configured or programmed to perform the various processes contained in the present disclosure.
  • the wafer inspection processor 710 is connected to each of the inspection device 701 and the lithography control processor 310, and sends and receives various data and various signals to and from each of the inspection device 701 and the lithography control processor 310.
  • the lithography control processor 310 may be connected to each of the exposure control processor 210 and the wafer inspection processor 710, or may be connected to the laser control processor 130.
  • FIG. 15 is a flowchart showing a process of data creation by the lithography control processor 310 of the second embodiment.
  • the lithography control processor 310 performs a test exposure of the semiconductor wafer. The details of the test exposure will be described later with reference to FIG.
  • the processes from S321 to S325 are the same as the corresponding processes in FIG.
  • the lithography control processor 310 calculates the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o). Details of S350c will be described later with reference to FIG.
  • the processing of S361 and the subsequent processing is the same as the corresponding processing in FIG. 6, and these processing creates an optimum wavelength difference table of the same format as described with reference to FIG. 7.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a test exposure process according to the second embodiment.
  • the process shown in FIG. 16 corresponds to the subroutine of S310c in FIG.
  • the lithography control processor 310 performs a test exposure of the semiconductor wafer by the following processing, and writes the result of the test exposure in the test exposure table.
  • the lithography control processor 310 performs test exposure while changing the wavelength difference ⁇ (p) and the focus position F (q) in addition to the parameters IL (m), PJ (n), and M (o).
  • the exposure device 200 and the laser device 100 are controlled.
  • the wavelength difference ⁇ (p) is the wavelength difference between the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L. It is assumed that Pmax values of the wavelength difference ⁇ (p) are set, and p is an individual integer from 1 to Pmax.
  • the focus position F (q) is a position where a pulsed laser beam having a standard wavelength of ⁇ cs forms an image on the semiconductor wafer.
  • the lithography control processor 310 transmits a signal instructing the wafer inspection system 700 to measure the CD (critical dimension) value CD (m, n, o, p, q) of the semiconductor wafer.
  • the CD value CD (m, n, o, p, q) of the semiconductor wafer is the dimension of the fine pattern formed on the semiconductor wafer.
  • the lithography control processor 310 waits until the measurement of the CD value CD (m, n, o, p, q) of the semiconductor wafer is completed.
  • the lithography control processor 310 proceeds to S314.
  • the lithography control processor 310 receives the measurement result of the CD value CD (m, n, o, p, q) in each scan field SF from the wafer inspection system 700.
  • the lithography control processor 310 receives the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), the wavelength difference ⁇ (p), and the focus position F (q) in each scan field SF from the exposure apparatus 200. do.
  • the lithography control processor 310 has parameters IL (m), PJ (n), and M (o), a wavelength difference ⁇ (p), a focus position F (q), and a CD value CD (m, n, o). , P, q) and the measurement results are written in the test exposure table.
  • the lithography control processor 310 ends the process of this flowchart and returns to the process shown in FIG.
  • FIG. 17 shows an example of a test exposure table.
  • the test exposure table is stored in the memory 312.
  • the test exposure table is a combination of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), the wavelength difference ⁇ (p), and the focus position F (q), and the CD value CD (m, n, It is a table in which the measurement results of o, p, q) are related.
  • CD value CD (m, n, o, p, q) is a value indicating the parameters IL (m), PJ (n), and M (o), the wavelength difference ⁇ (p), and the focus position F (q). Calculated for each of the combinations.
  • C2 Mmax x Nmax x Omax x Pmax x Qmax
  • FIG. 18 is a flowchart showing a process of calculating the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) in the second embodiment.
  • the process shown in FIG. 18 corresponds to the subroutine of S350c in FIG.
  • the lithography control processor 310 determines the wavelength difference at which the depth of focus is maximized when the semiconductor wafer is exposed, depending on the combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o) relating to the exposure conditions. Calculated as the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o).
  • the lithography control processor 310 sets the counter p for specifying each value of the wavelength difference ⁇ (p) to 1.
  • the lithography control processor 310 reads the relationship between the focus position F (q) and the CD value CD (m, n, o, p, q).
  • the values of the counters m, n, o, and p are set to one value by the processing of S321, S323, S325, S372, S374, and S376 (see FIG. 15), S351, and S356 described later. ing.
  • Qmax focus positions F (1), F (2), ..., F (Qmax) and Qmax CD value CDs (m, n, o, p, 1), CD ( The relationship with m, n, o, p, 2), ..., CD (m, n, o, p, Qmax) is read.
  • the lithography control processor 310 creates a focus curve showing the relationship between the CD value CD (m, n, o, p, q) with respect to the focus position F (q).
  • FIG. 19 shows an example of a focus curve.
  • the horizontal axis is the focus position F (q)
  • the vertical axis is the CD value CD (m, n, o, p, q).
  • the focus curve may be represented by a line graph or an approximate curve as shown in FIG.
  • the lithography control processor 310 has a depth of focus DOF (m,) based on the range of the focus position F (q) in which the CD value CD (m, n, o, p, q) is within the allowable range. n, o, p) is calculated.
  • FIG. 19 shows an example of the allowable range of the CD value CD (m, n, o, p, q).
  • the size of the range of the focus position F (q) in the portion where the CD value CD (m, n, o, p, q) is within the allowable range is the depth of focus DOF (m, n, o, p).
  • the lithography control processor 310 determines whether or not the value of the counter p is Pmax or more. When the value of the counter p is less than Pmax (S355: NO), the lithography control processor 310 proceeds to S356. In S356, the lithography control processor 310 adds 1 to the value of the counter p, and then returns the processing to S352. When the value of the counter p is Pmax or more (S355: YES), the lithography control processor 310 proceeds to S357. Each time a YES determination is made in S355, Pmax wavelength differences ⁇ (p) are set for one combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o). , Pmax depth of field DOF (m, n, o, 1), DOF (m, n, o, 2), ..., DOF (m, n, o, Pmax) are calculated.
  • the lithography control processor 310 has a depth of focus DOF (m, n, o, for a wavelength difference ⁇ (p) in one combination of the values of the parameters IL (m), PJ (n), and M (o). Create a graph of the depth of focus curve showing the relationship of p).
  • the lithography control processor 310 calculates the wavelength difference at which the depth of focus is maximized as the optimum wavelength difference ⁇ b (m, n, o) from the depth of focus curve, and the maximum depth of focus DOFmax (m, n, o). To calculate.
  • the lithography control processor 310 ends the process of this flowchart and returns to the process shown in FIG.
  • the lithography control processor 310 sets a plurality of focus positions F (q), and the exposure apparatus 200 sets a plurality of focus positions F (q) for each of the plurality of focus positions F (q). Further includes performing a test exposure of the semiconductor wafer with the pulsed laser beam of (S311). The exposure method further comprises measuring the CD value CD (m, n, o, p, q) of the test-exposed semiconductor wafer by the wafer inspection system 700 (S312). The lithography control processor 310 creates the above data based on the plurality of focus positions F (q) and the CD value CD (m, n, o, p, q) (S351 to S358). According to this, since the data is created using the actually measured values, the target value ⁇ t of the wavelength difference can be determined to an appropriate value using this data.
  • the lithography control processor 310 has a focus position F (m, n, o, p, q) in which the CD value CD (m, n, o, p, q) of the plurality of focus positions F (q) is within the allowable range.
  • the depth of focus DOF (m, n, o, p) is calculated based on the range of q) (S354). According to this, since the depth of focus DOF (m, n, o, p) is calculated by measuring the actually exposed semiconductor wafer, appropriate data is obtained for determining the target value ⁇ t of the wavelength difference. be able to.
  • the second embodiment is similar to the first embodiment.
  • FIGS. 20 and 21 schematically show the configuration of the narrowing band device 14d according to the third embodiment.
  • FIG. 20 shows the narrowing band device 14d seen in the ⁇ V direction
  • FIG. 21 shows the narrowing band device 14d seen in the ⁇ H direction.
  • the narrowing device 14d includes a grating system 50d instead of the grating system 50 described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the grating system 50d includes a grating 53 in addition to the gratings 51 and 52.
  • the configurations of the gratings 51 and 52 and the rotation mechanism 522 are the same as the corresponding configurations in FIGS. 3 and 4. However, the grating 51 can be rotated around an axis parallel to the V axis by the rotation mechanism 512.
  • the grating 53 is arranged side by side with the gratings 51 and 52 in the direction of the V axis in the optical path of the light beam passing through the second prism 42.
  • the grating 53 is located between the gratings 51 and 52.
  • the direction of the groove of the grating 53 coincides with the direction of the V axis.
  • the grating 53 is supported by the holder 511.
  • the grating 53 can be rotated about an axis parallel to the V axis by the rotation mechanism 532.
  • the second prism 42 described with reference to FIGS. 3 and 4 can be rotated by the rotation stage 422, but in the third embodiment, the second prism 42 is fixed in a state of being supported by the holder 421. It may have been done.
  • the light that has passed through the second prism 42 is incident on the gratings 51, 52, and 53.
  • the grating 51 is arranged in a retrow so that the incident angle of the light beam incident on the grating 51 from the second prism 42 and the diffraction angle of the diffracted light having a desired short wavelength ⁇ S match.
  • the grating 52 is arranged in a retrow so that the incident angle of the light beam incident on the grating 52 from the second prism 42 and the diffraction angle of the diffracted light having a desired long wavelength ⁇ L match.
  • the grating 53 is arranged in a retrow so that the incident angle of the light beam incident on the grating 53 from the second prism 42 and the diffraction angle of the diffracted light having a desired intermediate wavelength ⁇ M match.
  • the intermediate wavelength ⁇ M corresponds to the third wavelength in the present disclosure.
  • the rotation mechanisms 512, 522, and 532 are controlled by the laser control processor 130.
  • the rotation mechanisms 512, 522, and 532 slightly rotate the gratings 51, 52, and 53, respectively, the incident angles of the light beams incident on the gratings 51, 52, and 53 from the second prism 42 change slightly, respectively. .. Therefore, the short wavelength ⁇ S, the long wavelength ⁇ L, and the intermediate wavelength ⁇ M change, respectively.
  • the exposure control processor 210 transmits the respective values of the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L to the laser control processor 130.
  • the laser control processor 130 controls the rotation mechanisms 512, 522, and 532 based on these values.
  • the intermediate wavelength ⁇ M is calculated by the laser control processor 130.
  • the laser device 100 can oscillate at three wavelengths.
  • the pulsed laser light oscillated at three wavelengths and output from the laser apparatus 100 includes three wavelength components of short wavelength ⁇ S, long wavelength ⁇ L, and intermediate wavelength ⁇ M.
  • the pulse laser light includes a first pulse laser light having a short wavelength ⁇ S, a second pulse laser light having a long wavelength ⁇ L, and a third pulse laser light having an intermediate wavelength ⁇ M, in terms of time and space. Includes overlapping pulses. Alternatively, the first to third pulsed laser beams may overlap in time and may not overlap in space.
  • the number of gratings arranged side by side in the direction of the V axis may be increased so that the laser oscillates at multiple wavelengths more than three wavelengths.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor 130 of the third embodiment.
  • the laser control processor 130 sets an oscillation wavelength of 3 or more wavelengths by the following processing.
  • the laser control processor 130 sets laser parameters including short wavelength ⁇ S and long wavelength ⁇ L.
  • the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L to be set may be included in the wavelength setting signal received from the exposure control processor 210.
  • Wmax is the number of oscillation wavelengths.
  • the value of Wmax when oscillating at three wavelengths is 3.
  • the laser control processor 130 sets the value of the counter w to 1.
  • the laser control processor 130 determines the wavelength ⁇ (w) set for each value of the counter w by the following equation, and controls the posture of the w-th grating.
  • ⁇ (w) ⁇ S + (w-1) ⁇ ⁇ s
  • ⁇ (w) has the same value as the short wavelength ⁇ S, and for example, the posture of the grating 51 described with reference to FIGS. 20 and 21 is based on the wavelength ⁇ (w). Be controlled. If the value of the counter w is Wmax, ⁇ (w) has the same value as the long wavelength ⁇ L, and for example, the posture of the grating 52 described with reference to FIGS. 20 and 21 is based on the wavelength ⁇ (w). Be controlled. If the value of the counter w is larger than 1 and smaller than Wmax, ⁇ (w) is longer than the short wavelength ⁇ S and shorter than the long wavelength ⁇ L.
  • ⁇ (w) has the same value as the intermediate wavelength ⁇ M described with reference to FIGS. 20 and 21, and the attitude of the grating 53. Is controlled based on the wavelength ⁇ (w).
  • the laser control processor 130 determines whether or not the value of the counter w is Wmax or more. When the value of the counter w is less than Wmax (S106: NO), the laser control processor 130 proceeds to S107. In S107, the laser control processor 130 adds 1 to the value of the counter w, and then returns the process to S104. When the value of the counter w is Wmax or more (S106: YES), the laser control processor 130 proceeds to S108. As a result, Wmax number of oscillation wavelengths ⁇ (w) are set, and the attitude of the grating corresponding to each oscillation wavelength ⁇ (w) is controlled.
  • the laser control processor 130 receives the trigger signal and transmits it to the switch 13a of the pulse power module 13 to output the pulsed laser light from the laser device 100.
  • the laser control processor 130 determines whether or not the laser parameter is updated. When the laser parameter is updated (S130: YES), the laser control processor 130 returns the process to S101. If the laser parameter is not updated (S130: NO), the laser control processor 130 returns processing to S108.
  • the laser control processor 130 calculates the intermediate wavelength ⁇ M
  • the exposure control processor 210 may calculate the intermediate wavelength ⁇ M and transmit it to the laser control processor 130 as a wavelength command value.
  • the plurality of pulsed laser beams further include a third pulsed laser beam having an intermediate wavelength ⁇ M longer than the short wavelength ⁇ S and shorter than the long wavelength ⁇ L. According to this, it is possible to form an image at a large number of different positions in the thickness direction of the semiconductor wafer, and the image formation performance can be improved.
  • FIGS. 23 and 24 schematically show the configuration of the narrowing band device 14e according to the fourth embodiment.
  • FIG. 23 shows the narrowing band device 14e seen in the ⁇ V direction
  • FIG. 24 shows the narrowing band device 14e seen in the ⁇ H direction.
  • the narrowing device 14e includes a grating 54 instead of the grating system 50 described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the grating 54 is arranged in the optical path of the light beam passing through the second prism 42, and is supported by the holder 541 so as to maintain a constant posture.
  • the direction of the groove of the grating 54 coincides with the direction of the V axis.
  • the first prism 41 included in the band narrowing device 14e can be rotated about an axis parallel to the V axis by the rotation stage 412.
  • the rotation stage 412 a highly responsive rotation stage rotated by a piezo element can be mentioned.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 422 of the second prism 42 based on the short wavelength ⁇ S received from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 412 of the first prism 41 based on both the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L received from the exposure control processor 210, or the difference between these wavelengths.
  • the state of the light beam is the first state in which the light beam passing through the first prism 41 is incident on the grating 54 at the first incident angle.
  • the light beam that has passed through the first prism 41 is switched between a second state in which the light beam is incident on the grating 54 at the second incident angle.
  • FIG. 23 shows the optical paths of two types of light beams, a first state and a second state.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 412 so that the posture of the first prism 41 is periodically switched every set pulse number N in one cycle. As a result, the wavelength of the pulsed laser light is periodically switched between the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L for each pulse number N in one cycle.
  • the size of the first prism 41 is small and high-speed control is possible.
  • the case where the rotation stage 422 of the second prism 42 is controlled based on the short wavelength ⁇ S is shown as an example, but the present disclosure is not limited to this.
  • the oscillation wavelength can be adjusted to the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L only by controlling the rotation of the first prism 41, it is not necessary to control the rotation of the second prism 42.
  • FIG. 25 is a graph showing changes in the oscillation wavelength in the fourth embodiment.
  • the horizontal axis represents the pulse number and the vertical axis represents the oscillation wavelength.
  • a pulse having a short wavelength ⁇ S and a pulse having a long wavelength ⁇ L are periodically switched and output for each set pulse number N in one cycle.
  • the first pulse laser beam of the N ⁇ S pulse having a short wavelength ⁇ S is continuously output
  • the second pulse laser beam of the N ⁇ L pulse having a long wavelength ⁇ L is continuously output.
  • the wavelength is periodically switched with the output of the first pulse laser light of the N ⁇ S pulse and the second pulse laser light of the N ⁇ L pulse as one cycle.
  • the number of pulses N in one cycle corresponds to the value obtained by adding N ⁇ S and N ⁇ L.
  • the first pulsed laser beam and the second pulsed laser beam irradiate the semiconductor wafer at different timings.
  • the scan field SF of a semiconductor wafer corresponds to, for example, a region where some semiconductor chips are formed among a large number of semiconductor chips formed on the semiconductor wafer.
  • the width of the scan field SF in the X-axis direction is the same as the width of the beam cross section B of the pulsed laser beam at the position of the semiconductor wafer in the X-axis direction.
  • the width of the scan field SF in the Y-axis direction is larger than the width W in the Y-axis direction of the beam cross section B of the pulsed laser beam at the position of the semiconductor wafer.
  • the procedure for exposing the scan field SF with the pulsed laser beam is performed in the order of FIGS. 26, 27, and 28.
  • the workpiece is positioned so that the + Y-direction end SFy + of the scan field SF is located at a predetermined distance in the ⁇ Y direction with respect to the position of the end By— in the ⁇ Y direction of the beam cross section B.
  • the table WT is positioned.
  • the workpiece table WT accelerates in the + Y direction so that the velocity V becomes the velocity V until the + Y direction end SFy + of the scan field SF coincides with the position of the ⁇ Y direction end By ⁇ of the beam cross section B.
  • FIG. 26 the workpiece is positioned so that the + Y-direction end SFy + of the scan field SF is located at a predetermined distance in the ⁇ Y direction with respect to the position of the end By— in the ⁇ Y direction of the beam cross section B.
  • the table WT is positioned.
  • the workpiece table WT
  • the workpiece table WT is moved so that the position of the scan field SF moves linearly at a speed V with respect to the position of the beam cross section B.
  • the exposure of the scan field SF is performed. finish. In this way, the exposure is performed while the scan field SF moves with respect to the position of the beam cross section B.
  • the time required for the scan field SF to move at a speed V over a distance corresponding to the width W of the beam cross section B is as follows.
  • Time W / V
  • the total number of pulses Ns of the first and second pulsed laser beams irradiated to any one point in the scan field SF is the same as the number of pulses of the pulsed laser beam generated in the required time Time, and is as follows. It's a street.
  • F is the repetition frequency of the pulsed laser beam.
  • the total number of pulses Ns is also referred to as the number of N slit pulses.
  • the number of pulses N in one cycle of wavelength switching is set so that the number of N slit pulses Ns is a multiple of the number of pulses N in one cycle.
  • the ratio of the number of pulses of the first pulse laser light and the number of pulses of the second pulse laser light can be made the same at all points of the scan field SF.
  • the number of pulses N in one cycle is set to be the same as the number of N slit pulses Ns.
  • the first pulse laser beam of the N ⁇ S pulse and the second pulse laser beam of the N ⁇ L pulse are irradiated at any one point in the scan field SF.
  • FIG. 29 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor 130 of the fourth embodiment.
  • the laser control processor 130 switches between the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L by the following processing.
  • the laser control processor 130 sets a laser parameter including a short wavelength ⁇ S, a long wavelength ⁇ L, and a pulse number N in one cycle of wavelength switching.
  • the set short wavelength ⁇ S, long wavelength ⁇ L, and the number of pulses N in one cycle may be included in the wavelength setting signal received from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 sets the pulse number N ⁇ S of the first pulse laser light of the short wavelength ⁇ S and the pulse number N ⁇ L of the second pulse laser light of the long wavelength ⁇ L in the pulse number N of one cycle. calculate.
  • the calculation of the number of these pulses is performed, for example, as follows.
  • N ⁇ S ROUND (N / 2)
  • N ⁇ L N-N ⁇ S
  • ROUND (X) means a value obtained by rounding X.
  • the laser control processor 130 starts accepting a trigger signal from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 controls the band narrowing device 14e so that the oscillation wavelength approaches the short wavelength ⁇ S.
  • the laser control processor 130 continues this process until the laser apparatus 100 outputs a pulsed laser beam of N ⁇ S pulse.
  • the laser control processor 130 controls the band narrowing device 14e so that the oscillation wavelength approaches the long wavelength ⁇ L.
  • the laser control processor 130 continues this process until the laser apparatus 100 outputs a pulsed laser beam of N ⁇ L pulse.
  • the laser control processor 130 determines whether or not the laser parameter is updated. When the laser parameter is updated (S130: YES), the laser control processor 130 returns the process to S111. If the laser parameter is not updated (S130: NO), the laser control processor 130 returns processing to S114.
  • the laser control processor 130 sets the pulse numbers N ⁇ S and N ⁇ L has been described, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the exposure control processor 210 may set the number of pulses N ⁇ S and N ⁇ L, and transmit the wavelength command value to the laser control processor 130 for each pulse.
  • the posture of the first prism 41 is switched for each pulse number N in one cycle, but the present disclosure is not limited to this.
  • the posture of the second prism 42 or the grating 54 may be switched every N of the number of pulses in one cycle.
  • the first pulse laser light and the second pulse laser light irradiate the semiconductor wafer at different timings from each other. According to this, the semiconductor wafer can be exposed at a plurality of wavelengths without complicating the configuration of the band narrowing device 14e.
  • a fifth embodiment of the present disclosure is to switch wavelengths of three or more wavelengths in the same configuration as the narrowing band apparatus 14e according to the fourth embodiment described with reference to FIGS. 23 and 24.
  • FIG. 30 is a graph showing a change in oscillation wavelength in the fifth embodiment.
  • the horizontal axis represents the pulse number and the vertical axis represents the oscillation wavelength.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 422 of the second prism 42 based on the short wavelength ⁇ S received from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 412 of the first prism 41 so as to rotate the first prism 41 little by little each time one pulse of the pulsed laser beam is output.
  • ⁇ s be the wavelength shift amount for each pulse.
  • the laser control processor 130 rotates the first prism 41 in the opposite direction to control the rotation stage 412 so that the selected wavelength returns to the short wavelength ⁇ S. ..
  • the laser control processor 130 again slightly increases the selected wavelength each time one pulse of the pulsed laser light is output.
  • the laser control processor 130 controls the rotation stage 412 so that the posture of the first prism 41 is changed for each pulse and periodically changed for each set number of pulses N in one cycle.
  • the wavelength of the pulsed laser light changes in multiple steps between the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L, and changes periodically for each set number of pulses N in one cycle.
  • Each pulse having the number of pulses N is applied to the semiconductor wafer at different timings.
  • FIG. 31 is a flowchart showing a laser control process by the laser control processor 130 of the fifth embodiment.
  • the laser control processor 130 switches the selected wavelength in multiple stages by the following processing.
  • the laser control processor 130 sets a laser parameter including a short wavelength ⁇ S, a long wavelength ⁇ L, and a pulse number N in one cycle of wavelength switching.
  • the set short wavelength ⁇ S, long wavelength ⁇ L, and the number of pulses N in one cycle may be included in the wavelength setting signal received from the exposure control processor 210.
  • the laser control processor 130 sets the value of the counter i to 1.
  • the laser control processor 130 determines the wavelength ⁇ (i) set for each value of the counter i by the following equation, and controls the posture of the first prism 41 of the band narrowing device 14e.
  • ⁇ (i) ⁇ S + (i-1) ⁇ ⁇ s
  • ⁇ (i) has the same value as the short wavelength ⁇ S. If the value of the counter i is N, ⁇ (i) has the same value as the long wavelength ⁇ L. If the value of the counter i is larger than 1 and smaller than N, ⁇ (i) is longer than the short wavelength ⁇ S and shorter than the long wavelength ⁇ L.
  • the wavelength ⁇ (i) longer than the short wavelength ⁇ S and shorter than the long wavelength ⁇ L corresponds to the third wavelength in the present disclosure, and the pulsed laser light having the third wavelength corresponds to the third pulsed laser light in the present disclosure. do.
  • the laser control processor 130 receives the trigger signal and transmits it to the switch 13a of the pulse power module 13 to output the pulsed laser light from the laser device 100.
  • the laser control processor 130 determines whether or not the value of the counter i is N or more. When the value of the counter i is less than N (S126: NO), the laser control processor 130 proceeds to S127. In S127, the laser control processor 130 adds 1 to the value of the counter i, and then returns the process to S124. When the value of the counter i is N or more (S126: YES), the laser control processor 130 proceeds to S130. As a result, N oscillation wavelengths ⁇ (i) are sequentially set and the posture of the first prism 41 is controlled.
  • the laser control processor 130 determines whether or not the laser parameter is updated. When the laser parameter is updated (S130: YES), the laser control processor 130 returns the process to S121. If the laser parameter is not updated (S130: NO), the laser control processor 130 returns processing to S123.
  • the exposure control processor 210 may set the wavelength shift amount ⁇ s, determine the oscillation wavelength for each pulse based on the wavelength shift amount ⁇ s, and transmit the wavelength command value to the laser control processor 130 for each pulse. ..
  • the posture of the first prism 41 is changed for each pulse
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the posture of the second prism 42 or the grating 54 may be changed for each pulse.
  • the plurality of pulsed laser beams further include a third pulsed laser beam having a third wavelength longer than the short wavelength ⁇ S and shorter than the long wavelength ⁇ L.
  • FIG. 32 schematically shows the configuration of the laser device 100f according to the sixth embodiment.
  • the laser apparatus 100f includes a master oscillator MO, an amplifier PA, a photodetector 17, and a laser control processor 130.
  • the master oscillator MO includes a solid-state laser and the amplifier PA contains an excimer laser.
  • the master oscillator MO includes a semiconductor laser system 60, a titanium sapphire amplifier 71, a wavelength conversion system 72, a pumping laser 73, and a solid-state laser control processor 180.
  • the semiconductor laser system 60 is a laser system including a distributed feedback type semiconductor laser DFB. The details of the semiconductor laser system 60 will be described later with reference to FIG. 33.
  • the titanium sapphire amplifier 71 is an amplifier containing titanium sapphire crystals.
  • the pumping laser 73 is a laser device that outputs the second harmonic of a YLF (yttrium lithium fluoride) laser in order to excite the titanium sapphire crystal of the titanium sapphire amplifier 71.
  • YLF yttrium lithium fluoride
  • the wavelength conversion system 72 is a system that includes an LBO (lithium triborate) crystal and a KBBF (Potassium beryllium fluoroborate) crystal and outputs the fourth harmonic of the incident light.
  • the solid-state laser control processor 180 is a processing device including a memory 182 in which a control program is stored and a CPU 181 for executing the control program.
  • the solid-state laser control processor 180 is specially configured or programmed to perform the various processes contained in the present disclosure.
  • the solid-state laser control processor 180 is connected to and controls the semiconductor laser system 60, the wavelength conversion system 72, and the pumping laser 73, respectively.
  • the amplifier PA is an ArF excimer laser apparatus including a laser chamber 10, a charger 12, a pulse power module 13, a concave mirror 18, and a convex mirror 19.
  • the configurations of the laser chamber 10, the charger 12, and the pulse power module 13 included in the amplifier PA are the same as the corresponding configurations in the laser apparatus 100 described with reference to FIG.
  • the convex mirror 19 is arranged in the optical path of the pulsed laser light output from the master oscillator MO and passing through the laser chamber 10.
  • the concave mirror 18 is arranged in the optical path of the pulsed laser light reflected by the convex mirror 19 and passed through the laser chamber 10 again.
  • Photodetector 17 and laser control processor 130 The configurations of the photodetector 17 and the laser control processor 130 are the same as the corresponding configurations in the laser apparatus 100 described with reference to FIG.
  • the semiconductor laser system 60 outputs a pulsed laser beam having a wavelength of about 773.6 nm, and the titanium sapphire amplifier 71 amplifies and outputs the pulsed laser beam.
  • the wavelength conversion system 72 converts the pulsed laser light having a wavelength of about 773.6 nm into the pulsed laser light having a wavelength of about 193.4 nm and outputs it to the amplifier PA.
  • the pulsed laser beam incident on the amplifier PA passes through the discharge space in the laser chamber 10, is reflected by the convex mirror 19, and is given a beam spread angle according to the curvature of the convex mirror 19. This pulsed laser beam passes through the discharge space in the laser chamber 10 again.
  • the pulsed laser light reflected by the convex mirror 19 and passing through the laser chamber 10 is reflected by the concave mirror 18 and returned to substantially parallel light.
  • This pulsed laser light passes through the discharge space in the laser chamber 10 once more, and is emitted to the outside of the laser device 100f via the photodetector 17.
  • a high voltage is applied to the electrodes 11a and 11b so that discharge starts in the discharge space in the laser chamber 10 when the pulsed laser beam is incident on the laser chamber 10 from the master oscillator MO.
  • the pulse laser light is expanded in beam width by the convex mirror 19 and the concave mirror 18, amplified while passing through the discharge space three times, and output to the outside of the laser device 100f.
  • FIG. 33 schematically shows the configuration of the semiconductor laser system 60 according to the sixth embodiment.
  • the semiconductor laser system 60 includes a distributed feedback type semiconductor laser DFB and a semiconductor optical amplifier SOA.
  • the distribution feedback type semiconductor laser DFB includes a function generator 61, a current control unit 62, a Pelche element 63, a temperature control unit 64, a semiconductor laser element 65, and a temperature sensor 66.
  • the semiconductor laser device 65 is a laser device whose oscillation wavelength can be changed depending on the temperature or the current value.
  • a current control unit 62 is connected to the semiconductor laser element 65. Further, the Pelche element 63 and the temperature sensor 66 are fixed to the semiconductor laser element 65.
  • the semiconductor laser device 65 outputs a CW (continuous wave) laser beam having a wavelength of about 773.6 nm.
  • the temperature control unit 64 supplies a current to the Pelche element 63 according to the set temperature output from the solid-state laser control processor 180.
  • the thermoelectric cooling element 63 cools or heats the semiconductor laser element 65 by transferring heat energy from one surface of the thermoelectric cooling element 63 toward the other surface according to the current supplied from the temperature control unit 64. ..
  • the temperature sensor 66 detects the temperature of the semiconductor laser device 65.
  • the temperature control unit 64 feedback-controls the current supplied to the Pelche element 63 based on the set temperature output from the solid-state laser control processor 180 and the temperature detected by the temperature sensor 66. By controlling the semiconductor laser element 65 to a set temperature, the wavelength of the CW laser light output from the semiconductor laser element 65 can be maintained at a value in the vicinity of 773.6 nm.
  • the function generator 61 generates an electric signal having a periodic waveform according to a control signal output from the solid-state laser control processor 180.
  • the current control unit 62 periodically changes the current supplied to the semiconductor laser element 65 according to the waveform of the electric signal generated by the function generator 61. As a result, the wavelength of the CW laser beam output from the semiconductor laser element 65 changes periodically.
  • the semiconductor optical amplifier SOA amplifies the CW laser light output from the semiconductor laser element 65 in a pulse shape and outputs the pulsed laser light.
  • FIG. 34 is a graph showing a time waveform of the current supplied to the semiconductor laser device 65 in the sixth embodiment.
  • the current supplied from the current control unit 62 to the semiconductor laser element 65 includes a direct current component A1dc and an alternating current component having an amplitude A1ac, and its time waveform has a triangular wave shape.
  • FIG. 35 is a graph showing the time change of the wavelength of the CW laser beam output from the semiconductor laser element 65 in the sixth embodiment.
  • the semiconductor laser element 65 changes the wavelength of the CW laser light between the short wavelength ⁇ 1S and the long wavelength ⁇ 1L with a fluctuation period T according to the current supplied from the current control unit 62.
  • the short wavelength ⁇ 1S and the long wavelength ⁇ 1L are four times the wavelengths of the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L of the pulse laser light to be output from the wavelength conversion system 72, respectively.
  • the wavelength fluctuation cycle T of the CW laser beam coincides with the current fluctuation cycle T shown in FIG. 34.
  • the wavelength of the CW laser beam can be changed between the short wavelength ⁇ 1S and the long wavelength ⁇ 1L.
  • the semiconductor laser element 65 outputs a CW laser light having a short wavelength ⁇ 1S when a current obtained by subtracting half of the amplitude A1ac from the DC component A1dc is supplied, and half of the amplitude A1ac is output to the DC component A1dc.
  • the CW laser beam having a long wavelength of ⁇ 1L is output.
  • FIG. 36 is a graph showing the spectral waveform of the CW laser beam output from the semiconductor laser element 65 in the sixth embodiment.
  • the spectral waveform of the CW laser beam has a steep peak, and its central wavelength changes between the short wavelength ⁇ 1S and the long wavelength ⁇ 1L depending on the current supplied from the current control unit 62.
  • three spectral waveforms are shown in FIG. 36 as representatives of the spectral waveforms of the CW laser light, as described with reference to FIG. 35, the central wavelengths of the CW laser light are the short wavelength ⁇ 1S and the long wavelength ⁇ 1L. It changes continuously with.
  • FIG. 37 is a graph showing the result of integrating the spectral waveform of the CW laser beam output from the semiconductor laser element 65 in the sixth embodiment over the wavelength fluctuation period T.
  • the pulse time width D (see FIG. 35) of the pulsed laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA preferably has the following relationship with the wavelength fluctuation period T.
  • D n ⁇ T
  • n is an integer of 1 or more.
  • the light for n cycles of the CW laser light whose wavelength changes with the fluctuation cycle T is cut out by the semiconductor optical amplifier SOA and amplified.
  • the spectral waveform of the pulsed laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA can be made into a substantially flat top shape.
  • the wavelength fluctuation period T is shorter than the pulse time width D of the pulsed laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA. It is desirable that the wavelength fluctuation period T is equal to or less than the time required for the rise of the pulsed laser beam output from the semiconductor optical amplifier SOA.
  • the semiconductor laser system 60 outputs a pulsed laser beam having a wavelength of about 773.6 nm, and the wavelength conversion system 72 converts the pulsed laser beam into the fourth harmonic.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the semiconductor laser system 60 may output a pulsed laser beam having a wavelength of about 1547.2 nm, and the wavelength conversion system 72 may convert the pulsed laser beam into the eighth harmonic.
  • the pulsed laser light output from the wavelength conversion system 72 is amplified by the amplifier PA not including the optical resonator
  • the pulsed laser light output from the wavelength conversion system 72 may be amplified by a power oscillator (PO) including an optical resonator.
  • PO power oscillator
  • the oscillation wavelength changes with the fluctuation period T in the pulse time width D of one pulse of the pulse laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA
  • the present disclosure is not limited to this. .. That is, the oscillation wavelength does not have to change in the pulse time width D of one pulse of the pulse laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA.
  • the oscillation wavelength may be changed for each pulse as in the wavelength control in the fourth and fifth embodiments.
  • the distributed feedback type semiconductor laser DFB does not have to include the function generator 61, and a current corresponding to the target oscillation wavelength may be passed through the distributed feedback type semiconductor laser DFB.
  • the laser apparatus 100f includes a master oscillator MO including a solid-state laser and an amplifier PA including an excimer laser. According to this, by using a solid-state laser, wavelength control can be performed at high speed and with high accuracy.
  • the solid-state laser includes a distributed feedback semiconductor laser DFB and a semiconductor optical amplifier SOA.
  • the wavelength of the CW laser beam output from the distributed feedback type semiconductor laser DFB changes depending on the current supplied to the distributed feedback type semiconductor laser DFB.
  • the semiconductor optical amplifier SOA amplifies the CW laser light in a pulse shape and outputs the pulsed laser light. According to this, wavelength control can be speeded up by using a distributed feedback type semiconductor laser DFB whose oscillation wavelength changes depending on the supplied current and by using a semiconductor optical amplifier SOA for pulse cutting.
  • the fluctuation period T of the wavelength of the CW laser light output from the distributed feedback type semiconductor laser DFB is shorter than the pulse time width D of the pulsed laser light output from the semiconductor optical amplifier SOA.
  • the current supplied to the distributed feedback type semiconductor laser DFB is controlled. According to this, in the one-pulse pulsed laser beam output from the semiconductor optical amplifier SOA, the wavelength is changed at high speed, so that the semiconductor wafer is exposed using a pulse having a substantially flat top-like spectral waveform. Can be done.
  • the semiconductor laser system 60g including multiple distribution feedback type semiconductor laser DFB 8.1
  • Configuration Figure 38 schematically shows the configuration of the semiconductor laser system 60g according to the seventh embodiment.
  • the semiconductor laser system 60 g includes two distributed feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2, two semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2, and a beam combiner 67.
  • Each of the distribution feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2 is the same as the distribution feedback type semiconductor laser DFB described with reference to FIG. 33. However, each of the distributed feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2 does not have to include the function generator 61.
  • Each of the semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 is the same as the semiconductor optical amplifier SOA described with reference to FIG. 33.
  • the distributed feedback type semiconductor laser DFB1 outputs a CW laser beam having a short wavelength ⁇ 1S.
  • the distributed feedback type semiconductor laser DFB2 outputs a CW laser beam having a long wavelength ⁇ 1L.
  • the CW laser light output from the distributed feedback type semiconductor laser DFB1 is amplified in a pulse shape by the semiconductor optical amplifier SOA1 and is incident on the beam combiner 67 as the first pulse laser light.
  • the CW laser light output from the distributed feedback type semiconductor laser DFB2 is amplified in a pulse shape by the semiconductor optical amplifier SOA2, and is incident on the beam combiner 67 as a second pulse laser light.
  • the beam combiner 67 matches the optical paths of the first pulse laser light and the second pulse laser light and outputs the light from the semiconductor laser system 60 g.
  • FIG. 39 shows a composite waveform of the first and second pulsed laser beams output from the semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 in the seventh embodiment, respectively.
  • the first and second pulse laser beams it is desirable that these pulse time waveforms do not overlap in time, and the time width of these combined waveforms is shorter than the discharge duration of the amplifier PA composed of the excimer laser. Is desirable.
  • the pulse width of each of the first and second pulse laser beams is set to 20 ns, and the interval time from the fall of the pulse time waveform of the first pulse laser beam to the rise of the pulse time waveform of the second pulse laser beam. Is 1 ns.
  • the time width of the synthesized waveform obtained by synthesizing these pulse time waveforms is 41 ns, which is shorter than the discharge duration of the excimer laser.
  • CW laser light having different wavelengths may be output from three or more distributed feedback type semiconductor lasers, and pulse laser light having three or more wavelengths may be output from the semiconductor laser system.
  • the time width of the combined waveform of the first and second pulsed laser beams output from the semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2, respectively, is shorter than the discharge duration of the amplifier PA. Disclosure is not limited to this.
  • the first pulsed laser beam is output from the semiconductor optical amplifier SOA1 corresponding to the timing of one discharge in the amplifier PA, and the second pulse laser from the semiconductor optical amplifier SOA2 corresponds to the timing of another discharge in the amplifier PA.
  • Light may be output.
  • the wavelength may be changed for each pulse as in the wavelength control in the fourth embodiment.
  • the exposure control processor 210 determines the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L based on the target value ⁇ t of the wavelength difference determined from the optimum wavelength difference table and the command values of various parameters. decide.
  • the optimum wavelength difference table may be created by either the first embodiment or a modification thereof, or may be created by the second embodiment.
  • the solid-state laser includes a plurality of distributed feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2, and a plurality of semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2.
  • the plurality of distributed feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2 output CW laser beams having different wavelengths from each other.
  • the plurality of semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 amplify the CW laser light output from the plurality of distributed feedback type semiconductor lasers DFB1 and DFB2, respectively, in a pulse shape.
  • the plurality of pulse time waveforms output from the plurality of semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 do not overlap each other, and the time width of the composite waveform obtained by synthesizing the plurality of pulse time waveforms is the excimer laser.
  • the plurality of semiconductor optical amplifiers SOA1 and SOA2 are controlled so as to have a time width shorter than the discharge duration.
  • the one-pulse pulsed laser light output from the amplifier PA composed of the excimer laser can include the short wavelength ⁇ S and the long wavelength ⁇ L.

Abstract

露光方法は、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込むことと、データと、パラメータの指令値と、に基づいて波長差の目標値を決定することと、波長差の目標値に基づいて、第１のパルスレーザ光の第１の波長と第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定することと、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光と第２の波長を有する第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置に波長設定信号を出力することと、複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光することと、を含む。

Description

露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法
　本開示は、露光システム、露光方法、及び電子デバイスの製造方法に関する。
　近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため、露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約２４８ｎｍのレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長約１９３ｎｍのレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置及びＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、３５０ｐｍ～４００ｐｍと広い。そのため、露光装置の投影レンズによって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、狭帯域化素子を含む狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が備えられる場合がある。狭帯域化素子は、例えばエタロン又はグレーティングを含む。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
米国特許出願公開第２００５／００８３９８３号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２８６５９８号明細書 国際公開第２０１９／０７９０１０号
概要
　本開示の１つの観点に係る露光方法は、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込むことと、データと、パラメータの指令値と、に基づいて波長差の目標値を決定することと、波長差の目標値に基づいて、第１のパルスレーザ光の第１の波長と第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定することと、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光と第２の波長を有する第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置に波長設定信号を出力することと、複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光することと、を含む。
　本開示の１つの観点に係る露光システムは、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込み、データと、パラメータの指令値と、に基づいて波長差の目標値を決定し、波長差の目標値に基づいて、第１のパルスレーザ光の第１の波長と第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定し、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光と第２の波長を有する第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置に波長設定信号を出力するプロセッサと、複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する光学系と、を含む。
　本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込み、データと、パラメータの指令値と、に基づいて波長差の目標値を決定し、波長差の目標値に基づいて、第１のパルスレーザ光の第１の波長と第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定し、第１の波長を有する第１のパルスレーザ光と第２の波長を有する第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光を露光装置に出力するように、レーザ装置に波長設定信号を出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で半導体ウエハに複数のパルスレーザ光を露光することを含む。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、比較例における露光システムの構成を概略的に示す。 図２は、比較例における露光システムの構成を概略的に示す。 図３は、比較例における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図４は、比較例における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図５は、第１の実施形態における露光システムの構成を概略的に示す。 図６は、第１の実施形態のリソグラフィ制御プロセッサによるデータ作成の処理を示すフローチャートである。 図７は、最適波長差テーブルの例を示す。 図８は、第１の実施形態における最適波長差の計算の処理を示すフローチャートである。 図９は、最適波長差を計算するための焦点深度曲線の例を示す。 図１０は、最適波長差を計算するための別の焦点深度曲線の例を示す。 図１１は、第１の実施形態の露光制御プロセッサによる露光制御の処理を示すフローチャートである。 図１２は、第１の変形例のリソグラフィ制御プロセッサによるデータ作成の処理を示すフローチャートである。 図１３は、第２の変形例のリソグラフィ制御プロセッサによるデータ作成の処理を示すフローチャートである。 図１４は、第２の実施形態における露光システムの構成を概略的に示す。 図１５は、第２の実施形態のリソグラフィ制御プロセッサによるデータ作成の処理を示すフローチャートである。 図１６は、第２の実施形態におけるテスト露光の処理を示すフローチャートである。 図１７は、テスト露光テーブルの例を示す。 図１８は、第２の実施形態における最適波長差の計算の処理を示すフローチャートである。 図１９は、フォーカス曲線の例を示す。 図２０は、第３の実施形態における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図２１は、第３の実施形態における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図２２は、第３の実施形態のレーザ制御プロセッサによるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。 図２３は、第４の実施形態における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図２４は、第４の実施形態における狭帯域化装置の構成を概略的に示す。 図２５は、第４の実施形態における発振波長の変化を示すグラフである。 図２６は、パルスレーザ光のビーム断面Ｂの位置に対して半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦの位置が変化する様子を示す。 図２７は、パルスレーザ光のビーム断面Ｂの位置に対して半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦの位置が変化する様子を示す。 図２８は、パルスレーザ光のビーム断面Ｂの位置に対して半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦの位置が変化する様子を示す。 図２９は、第４の実施形態のレーザ制御プロセッサによるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。 図３０は、第５の実施形態における発振波長の変化を示すグラフである。 図３１は、第５の実施形態のレーザ制御プロセッサによるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。 図３２は、第６の実施形態におけるレーザ装置の構成を概略的に示す。 図３３は、第６の実施形態における半導体レーザシステムの構成を概略的に示す。 図３４は、第６の実施形態における半導体レーザ素子に供給される電流の時間波形を示すグラフである。 図３５は、第６の実施形態における半導体レーザ素子から出力されるＣＷレーザ光の波長の時間変化を示すグラフである。 図３６は、第６の実施形態における半導体レーザ素子から出力されるＣＷレーザ光のスペクトル波形を示すグラフである。 図３７は、第６の実施形態における半導体レーザ素子から出力されるＣＷレーザ光のスペクトル波形を波長の変動周期Ｔにわたって積分した結果を示すグラフである。 図３８は、第７の実施形態における半導体レーザシステムの構成を概略的に示す。 図３９は、第７の実施形態における半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２からそれぞれ出力された第１及び第２のパルスレーザ光の合成波形を示す。
実施形態
＜内容＞
１．比較例
　１．１　露光システム
　１．２　露光装置２００
　　１．２．１　構成
　　１．２．２　動作
　１．３　レーザ装置１００
　　１．３．１　構成
　　１．３．２　動作
　１．４　狭帯域化装置１４
　　１．４．１　構成
　　　１．４．１．１　第１及び第２プリズム４１及び４２
　　　１．４．１．２　グレーティングシステム５０
　　１．４．２　動作
　１．５　比較例の課題
２．焦点深度が最大となる波長差を設定する露光システム
　２．１　構成
　２．２　動作
　　２．２．１　リソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成
　　２．２．２　最適波長差の計算
　　２．２．３　露光制御プロセッサ２１０による露光制御
　２．３　変形例
　　２．３．１　露光プロセスの情報から各種パラメータを設定する例
　　２．３．２　最適波長差の計算をするか判定する例
　２．４　作用
３．テスト露光結果に基づいて最適波長差を計算する露光システム
　３．１　構成
　３．２　動作
　　３．２．１　リソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成
　　３．２．２　テスト露光
　　３．２．３　最適波長差の計算
　３．３　作用
４．３波長以上の波長選択を行う狭帯域化装置１４ｄ
　４．１　構成
　４．２　動作
　　４．２．１　レーザ装置１００の動作
　　４．２．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　４．３　他の構成例
　４．４　作用
５．パルス単位で選択波長を切り替える狭帯域化装置１４ｅ
　５．１　構成
　５．２　動作
　　５．２．１　レーザ装置１００の動作
　　５．２．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　５．３　他の構成例
　５．４　作用
６．３波長以上の波長切り替えを行う狭帯域化装置１４ｅ
　６．１　動作
　　６．１．１　レーザ装置１００の動作
　　６．１．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　６．２　他の構成例
　６．３　作用
７．固体レーザを含むマスターオシレータＭＯ
　７．１　構成
　　７．１．１　マスターオシレータＭＯ
　　７．１．２　増幅器ＰＡ
　　７．１．３　光検出器１７及びレーザ制御プロセッサ１３０
　７．２　動作
　７．３　半導体レーザシステム６０
　　７．３．１　構成
　　７．３．２　動作
　７．４　他の構成例
　７．５　作用
８．複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢを含む半導体レーザシステム６０ｇ
　８．１　構成
　８．２　動作
　８．３　他の構成例
　８．４　作用
９．その他
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
１．比較例
　１．１　露光システム
　図１及び図２は、比較例における露光システム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。
　露光システムは、レーザ装置１００と、露光装置２００と、を含む。図１においてはレーザ装置１００が簡略化して示されている。図２においては露光装置２００が簡略化して示されている。
　レーザ装置１００は、レーザ制御プロセッサ１３０を含む。レーザ装置１００は、パルスレーザ光を露光装置２００に向けて出力するように構成されている。
　１．２　露光装置２００
　　１．２．１　構成
　図１に示されるように、露光装置２００は、照明光学系２０１と、投影光学系２０２と、露光制御プロセッサ２１０と、を含む。
　照明光学系２０１は、レーザ装置１００から入射したパルスレーザ光によって、レチクルステージＲＴ上に配置された図示しないレチクルのレチクルパターンを照明する。
　投影光学系２０２は、レチクルを透過したパルスレーザ光を、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膜が塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。
　露光制御プロセッサ２１０は、制御プログラムが記憶されたメモリ２１２と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（central processing unit）２１１と、を含む処理装置である。露光制御プロセッサ２１０は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。露光制御プロセッサ２１０は、露光装置２００の制御を統括するとともに、レーザ制御プロセッサ１３０との間で各種データ及び各種信号を送受信する。
　　１．２．２　動作
　露光制御プロセッサ２１０は、露光条件に関する各種パラメータを設定し、照明光学系２０１及び投影光学系２０２を制御する。
　露光制御プロセッサ２１０は、波長の目標値のデータ、パルスエネルギーの目標値のデータ、及びトリガ信号をレーザ制御プロセッサ１３０に送信する。レーザ制御プロセッサ１３０は、これらのデータ及び信号に従ってレーザ装置１００を制御する。
　露光制御プロセッサ２１０は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して互いに逆方向に平行移動させる。これにより、レチクルパターンを反映したパルスレーザ光でワークピースが露光される。
　こ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が転写される。その後、複数の工程を経ることで電子デバイスを製造することができる。
　１．３　レーザ装置１００
　　１．３．１　構成
　図２に示されるように、レーザ装置１００は、レーザ制御プロセッサ１３０の他に、レーザチャンバ１０と、充電器１２と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、狭帯域化装置１４と、出力結合ミラー１５と、光検出器１７と、を含む。狭帯域化装置１４及び出力結合ミラー１５は光共振器を構成する。
　レーザチャンバ１０は、光共振器の光路に配置されている。レーザチャンバ１０にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられている。
　レーザチャンバ１０は、一対の電極１１ａ及び１１ｂを内部に備え、さらにレーザ媒質としてのレーザガスを収容している。レーザ媒質は、例えば、Ｆ２、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、又はＸｅＦである。
　充電器１２は、パルスパワーモジュール１３に供給するための電気エネルギーを保持する。パルスパワーモジュール１３はスイッチ１３ａを含んでいる。
　狭帯域化装置１４は、後述の第１及び第２プリズム４１及び４２、グレーティング５１及び５２などの波長選択素子を含む。
　出力結合ミラー１５は、部分反射ミラーで構成されている。
　光検出器１７は、ビームスプリッタ１７ａと、センサユニット１７ｂとを含む。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されている。ビームスプリッタ１７ａは、パルスレーザ光の一部を高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光の他の一部を反射してセンサユニット１７ｂに入射させるように構成されている。センサユニット１７ｂは、図示しない分光センサ及びエネルギーセンサを含む。分光センサは、拡散板と、エタロンと、集光レンズと、イメージセンサとを含むエタロン分光器であり、波長の計測データを出力できるように構成されている。エネルギーセンサは、紫外線の波長域に感度を有するフォトダイオードを含み、パルスエネルギーの計測データを出力できるように構成されている。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、制御プログラムが記憶されたメモリ１３２と、制御プログラムを実行するＣＰＵ１３１と、を含む処理装置である。レーザ制御プロセッサ１３０は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。
　　１．３．２　動作
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０から波長の目標値のデータを取得する。レーザ制御プロセッサ１３０は、波長の目標値に基づいて狭帯域化装置１４に初期設定信号を送信する。パルスレーザ光の出力が開始された後は、レーザ制御プロセッサ１３０は、光検出器１７から波長の計測データを受信し、波長の目標値と波長の計測データとに基づいて狭帯域化装置１４にフィードバック制御信号を送信する。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０からパルスエネルギーの目標値のデータを取得する。レーザ制御プロセッサ１３０は、パルスエネルギーの目標値に基づいて充電器１２に充電電圧の初期設定信号を送信する。パルスレーザ光の出力が開始された後は、レーザ制御プロセッサ１３０は、光検出器１７からパルスエネルギーの計測データを受信し、パルスエネルギーの目標値とパルスエネルギーの計測データとに基づいて充電器１２に充電電圧のフィードバック制御信号を送信する。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０からトリガ信号を受信する。レーザ制御プロセッサ１３０は、トリガ信号に基づく発振トリガ信号をパルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａに送信する。
　スイッチ１３ａは、レーザ制御プロセッサ１３０から発振トリガ信号を受信するとオン状態となる。パルスパワーモジュール１３は、スイッチ１３ａがオン状態となると、充電器１２に保持された電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成する。パルスパワーモジュール１３は、この高電圧を電極１１ａ及び１１ｂに印加する。
　電極１１ａ及び１１ｂに高電圧が印加されると、電極１１ａ及び１１ｂの間に放電が起こる。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスが励起されて高エネルギー準位に移行する。励起されたレーザガスが、その後、低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出する。
　レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してレーザチャンバ１０の外部に出射する。ウインドウ１０ａから出射した光は、光ビームとして狭帯域化装置１４に入射する。狭帯域化装置１４に入射した光のうちの所望波長付近の光が、狭帯域化装置１４によって折り返されてレーザチャンバ１０に戻される。
　出力結合ミラー１５は、ウインドウ１０ｂから出射した光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射してレーザチャンバ１０に戻す。
　このようにして、レーザチャンバ１０から出射した光は、狭帯域化装置１４と出力結合ミラー１５との間で往復する。この光は、一対の電極１１ａ及び１１ｂ間の放電空間を通過する度に増幅される。こうしてレーザ発振し狭帯域化された光が、出力結合ミラー１５からパルスレーザ光として出力される。
　レーザ装置１００から出力されたパルスレーザ光は、露光装置２００へ入射する。
　１．４　狭帯域化装置１４
　　１．４．１　構成
　図３及び図４は、比較例における狭帯域化装置１４の構成を概略的に示す。図３及び図４の各々に、互いに垂直なＶ軸、Ｈ軸、及びＺ軸が示されている。図３は、－Ｖ方向に見た狭帯域化装置１４を示し、図４は、－Ｈ方向に見た狭帯域化装置１４を示す。－Ｖ方向及び＋Ｖ方向は、電極１１ａ及び１１ｂ（図２参照）が向かい合う方向に一致している。－Ｚ方向は、ウインドウ１０ａから出射した光ビームの進行方向に一致している。＋Ｚ方向は、ウインドウ１０ｂから出射して出力結合ミラー１５を介して出力されるパルスレーザ光の進行方向に一致している。
　狭帯域化装置１４は、第１及び第２プリズム４１及び４２と、グレーティングシステム５０と、を含む。
　　　１．４．１．１　第１及び第２プリズム４１及び４２
　第１プリズム４１は、ウインドウ１０ａから出射した光ビームの光路に配置されている。第１プリズム４１はホルダ４１１によって支持されている。
　第２プリズム４２は、第１プリズム４１を通過した光ビームの光路に配置されている。第２プリズム４２はホルダ４２１によって支持されている。
　第１及び第２プリズム４１及び４２は、狭帯域化装置１４による選択波長に対して高い透過率を有するフッ化カルシウム又は合成石英などの材料で構成されている。
　第１及び第２プリズム４１及び４２は、光ビームが入出射する第１及び第２プリズム４１及び４２の表面が、いずれもＶ軸に平行となるように配置されている。第２プリズム４２は、回転ステージ４２２によって、Ｖ軸に平行な軸周りに回転可能となっている。
　　　１．４．１．２　グレーティングシステム５０
　グレーティングシステム５０は、グレーティング５１及び５２を含む。グレーティング５１及び５２は、第２プリズム４２を通過した光ビームの光路において、Ｖ軸の方向において互いに異なる位置に配置されている。グレーティング５１及び５２の各々の溝の方向は、Ｖ軸の方向に一致している。グレーティング５１及び５２の位置は、第２プリズム４２を通過した光ビームがグレーティング５１及び５２にまたがって入射するように設定されている。
　グレーティング５１及び５２は、ホルダ５１１によって支持されている。但し、グレーティング５１は一定の姿勢を維持するように支持されているのに対し、グレーティング５２は、回転機構５２２により、Ｖ軸に平行な軸周りに回転可能となっている。
　　１．４．２　動作
　ウインドウ１０ａから出射した光ビームは、第１及び第２プリズム４１及び４２の各々によって、Ｖ軸に垂直な面であるＨＺ面に平行な面内で進行方向を変えられ、ＨＺ面に平行な面内でビーム幅を拡大させられる。第１及び第２プリズム４１及び４２の両方を通過してグレーティング５１及び５２へ向かう光ビームの進行方向は、一例として、－Ｚ方向にほぼ一致する。
　第２プリズム４２からグレーティング５１及び５２に入射した光は、グレーティング５１及び５２の各々の複数の溝によって反射されるとともに、光の波長に応じた方向に回折させられる。これにより、グレーティング５１及び５２の各々の複数の溝によって反射された光はＨＺ面に平行な面内で分散させられる。グレーティング５１は、第２プリズム４２からグレーティング５１に入射する光ビームの入射角と、所望の短波長λＳの回折光の回折角と、が一致するようにリトロー配置とされる。グレーティング５２は、第２プリズム４２からグレーティング５２に入射する光ビームの入射角と、所望の長波長λＬの回折光の回折角と、が一致するようにリトロー配置とされる。第２プリズム４２からグレーティング５１及び５２に入射する光ビームの入射角が互いに異なる場合、グレーティング５１から第２プリズム４２に戻される回折光の波長である短波長λＳと、グレーティング５２から第２プリズム４２に戻される回折光の波長である長波長λＬとの間に波長差が生じる。短波長λＳは本開示における第１の波長に相当し、長波長λＬは本開示における第２の波長に相当する。
　図３及び図４において、光ビームを示す破線矢印は第１プリズム４１からグレーティング５１及び５２に向かう方向のみを示しているが、狭帯域化装置１４による選択波長の光ビームは、これらの破線矢印と逆の経路でグレーティング５１及び５２から第１プリズム４１へ向かう。
　第２プリズム４２及び第１プリズム４１は、グレーティング５１及び５２から戻された光のビーム幅をＨＺ面に平行な面内で縮小させるとともに、その光を、ウインドウ１０ａを介してレーザチャンバ１０内に戻す。
　回転ステージ４２２及び回転機構５２２は、レーザ制御プロセッサ１３０によって制御される。
　回転ステージ４２２が第２プリズム４２を僅かに回転させると、第２プリズム４２からグレーティング５１及び５２に向けて出射する光ビームの進行方向がＨＺ面に平行な面内で僅かに変化する。これにより、第２プリズム４２からグレーティング５１及び５２に入射する光ビームの入射角が僅かに変化する。よって、短波長λＳと長波長λＬとの両方が変化する。
　回転機構５２２がグレーティング５２を僅かに回転させると、第２プリズム４２からグレーティング５１に入射する光ビームの入射角は変化しないが、第２プリズム４２からグレーティング５２に入射する光ビームの入射角が僅かに変化する。よって、短波長λＳと長波長λＬとの波長差が変化する。
　露光制御プロセッサ２１０は、レーザ制御プロセッサ１３０に、短波長λＳ及び長波長λＬのそれぞれの値を送信する。ここで、短波長λＳ及び長波長λＬは、例えば、それぞれ半導体ウエハに塗布されたレジスト膜の上面及び底面の２つの位置で結像する波長である。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、短波長λＳの値に基づいて回転ステージ４２２を制御する。これにより、回転ステージ４２２が、第２プリズム４２の姿勢を変化させ、光ビームのグレーティング５１に対する入射角（第１の入射角）及びグレーティング５２に対する入射角（第２の入射角）を調整する。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、長波長λＬの値に基づいて回転機構５２２を制御する。これにより、回転機構５２２が、グレーティング５２の姿勢を変化させ、光ビームのグレーティング５２に対する第２の入射角を調整する。
　以上の構成及び動作により、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射した光ビームのうちの短波長λＳと長波長λＬとが選択されて、レーザチャンバ１０内に戻される。これにより、レーザ装置１００は、２波長発振を行うことができる。回転ステージ４２２及び回転機構５２２を制御することにより、短波長λＳと長波長λＬとを別々に設定することもできる。
　２波長発振してレーザ装置１００から出力されたパルスレーザ光は、短波長λＳと長波長λＬとの２つの波長成分を含む。このパルスレーザ光は、短波長λＳを有する第１のパルスレーザ光と長波長λＬを有する第２のパルスレーザ光とが時間的及び空間的に重なったパルスを含む。あるいは、短波長λＳを有する第１のパルスレーザ光と長波長λＬを有する第２のパルスレーザ光とが時間的に重なっており、空間的には重なっていなくてもよい。
　露光装置２００（図１参照）における焦点距離は、パルスレーザ光の波長に依存する。２波長発振してレーザ装置１００から出力されたパルスレーザ光は、露光装置２００のワークピーステーブルＷＴにおいて、パルスレーザ光の光路軸の方向において異なる２つの位置で結像させることができ、実質的に焦点深度を大きくすることができる。例えば、膜厚の大きいレジスト膜を露光する場合でも、レジスト膜の厚み方向での結像性能を維持し得る。
　１．５　比較例の課題
　比較例によれば、２波長発振してパルスレーザ光を出力することにより実質的に焦点深度を大きくすることができるが、２つの波長を具体的にどのように設定すればよいかは明らかではなかった。
　以下に説明する幾つかの実施形態においては、露光条件に関するパラメータと、このパラメータを用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる波長差と、の関係を示すデータを作成する。露光制御プロセッサ２１０は、このデータとパラメータの指令値とに基づいて波長差の目標値を決定し、短波長λＳと長波長λＬとを決定する。
２．焦点深度が最大となる波長差を設定する露光システム
　２．１　構成
　図５は、第１の実施形態における露光システムの構成を概略的に示す。露光システムは、レーザ装置１００及び露光装置２００の他に、リソグラフィ制御プロセッサ３１０を含む。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、制御プログラムが記憶されたメモリ３１２と、制御プログラムを実行するＣＰＵ３１１と、を含む処理装置である。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光制御プロセッサ２１０と接続され、露光制御プロセッサ２１０との間で各種データ及び各種信号を送受信する。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、半導体工場に設置された複数の露光装置２００に含まれる複数の露光制御プロセッサ２１０と接続されていてもよい。
　２．２　動作
　　２．２．１　リソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成
　図６は、第１の実施形態のリソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成の処理を示すフローチャートである。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、以下の処理により、露光条件に関するパラメータと、このパラメータを用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる波長差と、の関係を示すデータを作成する。
　Ｓ３２１、Ｓ３２３、及びＳ３２５において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、後述のパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）について個々の値を特定するためのカウンタｍ、ｎ、及びｏを、それぞれ１に設定する。
　Ｓ３３２において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を、それぞれカウンタｍ、ｎ、及びｏで特定される値に設定する。本開示において、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）をまとめて「各種パラメータ」ということがある。各種パラメータについて以下に説明する。
（１）パラメータＩＬ（ｍ）
　パラメータＩＬ（ｍ）は、照明光学系２０１のパラメータであり、露光制御プロセッサ２１０が照明光学系２０１を制御するための複数のパラメータを含む。パラメータＩＬ（ｍ）は、通常照明、輪帯照明、あるいは４重極照明などの二次光源のビームパターンの種別に応じて設定される。パラメータＩＬ（ｍ）は、例えば、偏光パターンの種別、光学系の開口数の比であるσの値、輪帯照明の内径と外径の比、４重極照明の形状を含む。さらに、ＳＭＯ（source mask optimization）によってビームパターンを設定する場合には、照明瞳内の光の強度分布がパラメータＩＬ（ｍ）として設定されてもよい。パラメータＩＬ（ｍ）の値がＭｍａｘ個あるものとし、ｍは１からＭｍａｘまでの個々の整数とする。照明光学系２０１は、例えば、図示しない制御光学系、フライアイレンズ、及びコンデンサレンズを含む。フライアイレンズに入射するレーザビームのビームパターンは、回折光学素子（ＤＯＥ）やアキシコンレンズを含む制御光学系を用いることで制御可能である。
（２）パラメータＰＪ（ｎ）
　パラメータＰＪ（ｎ）は、投影光学系２０２のパラメータであり、露光制御プロセッサ２１０が投影光学系２０２を制御するための複数のパラメータを含む。パラメータＰＪ（ｎ）は、色収差補正を行うための合成石英レンズ及びフッ化カルシウムレンズの位置設定を含んでもよいし、絞り径によって調整される開口数を含んでもよい。パラメータＰＪ（ｎ）の値がＮｍａｘ個あるものとし、ｎは１からＮｍａｘまでの個々の整数とする。
（３）パラメータＭ（ｏ）
　パラメータＭ（ｏ）は、マスクのパラメータであり、マスクあるいはレチクルの属性で定義される複数のパラメータを含む。パラメータＭ（ｏ）は、例えば、バイナリーマスク、位相シフトマスク、ハーフトーン位相シフトマスクなどのマスクの種類により、あるいはマスクの材質、パターンの位置、形状、及び寸法などにより、定義される。パラメータＭ（ｏ）の値がＯｍａｘ個あるものとし、ｏは１からＯｍａｘまでの個々の整数とする。
　Ｓ３４０において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）の計算を行う。最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）は、焦点深度が最大となる波長差である。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）の計算も行う。Ｓ３４０の詳細については、図８を参照しながら後述する。
　Ｓ３６１において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）との関係を示すデータを作成し、このデータを最適波長差テーブルに書込む。
　図７は、最適波長差テーブルの例を示す。最適波長差テーブルは、メモリ３１２に記憶される。最適波長差テーブルは、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせに、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）を関係づけたテーブルである。最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）のデータは省略されてもよい。最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせの各々について計算される。パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせの数をＣ１とすると、Ｃ１は以下の式で与えられる。
　　　Ｃ１＝Ｍｍａｘ×Ｎｍａｘ×Ｏｍａｘ
　以下のように、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｍ，ｎ，ｏの判定とインクリメントとを繰り返すことにより、Ｃ１通りの最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算する。
　Ｓ３７１において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｏの値がＯｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｏの値がＯｍａｘ未満である場合（Ｓ３７１：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７２に処理を進める。Ｓ３７２において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｏの値に１を加算し、その後、Ｓ３３２に処理を戻す。カウンタｏの値がＯｍａｘ以上である場合（Ｓ３７１：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７３に処理を進める。
　Ｓ３７３において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｎの値がＮｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｎの値がＮｍａｘ未満である場合（Ｓ３７３：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７４に処理を進める。Ｓ３７４において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｎの値に１を加算し、その後、Ｓ３２５に処理を戻す。カウンタｎの値がＮｍａｘ以上である場合（Ｓ３７３：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７５に処理を進める。
　Ｓ３７５において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｍの値がＭｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｍの値がＭｍａｘ未満である場合（Ｓ３７５：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７６に処理を進める。Ｓ３７６において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｍの値に１を加算し、その後、Ｓ３２３に処理を戻す。カウンタｍの値がＭｍａｘ以上である場合（Ｓ３７５：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、本フローチャートの処理を終了する。
　　２．２．２　最適波長差の計算
　図８は、第１の実施形態における最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）の計算の処理を示すフローチャートである。図８に示される処理は、図６のＳ３４０のサブルーチンに相当する。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光条件に関するパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせに応じて、半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる波長差を、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）として計算する。
　Ｓ３４１において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、シミュレーションに用いられる波長差の個々の値を特定するためのカウンタｋを１に設定する。
　Ｓ３４２において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、標準波長λｃｓ及びカウンタｋの値に基づいて、短波長λＳ（ｋ）及び長波長λＬ（ｋ）を以下のように設定する。
　　　λＳ（ｋ）＝λｃｓ－ｋ・Δδλ／２
　　　λＬ（ｋ）＝λｃｓ＋ｋ・Δδλ／２
　標準波長λｃｓは、レーザ装置１００の標準的な波長である。標準波長λｃｓは、パルスレーザ光の標準空気中における波長でもよい。例えば、ＡｒＦエキシマレーザ装置及びＫｒＦエキシマレーザ装置においては、それぞれの発振波長域の中心付近の波長である１９３．３５ｎｍ及び２４８．３５ｎｍを標準波長λｃｓとすることができる。
　Δδλは、シミュレーションに用いられる波長差の変化量として定められる正数である。カウンタｋの値と波長差の変化量Δδλとを乗算することにより、カウンタｋの値に応じて異なる波長差を設定することができる。
　短波長λＳ（ｋ）及び長波長λＬ（ｋ）は、標準波長λｃｓにｋ・Δδλ／２をそれぞれ減算及び加算して得られる波長である。
　半導体ウエハの露光に用いられるパルスレーザ光の波長は、必ずしも標準波長λｃｓを中心波長とするわけではない。しかし、ＡｒＦエキシマレーザ装置及びＫｒＦエキシマレーザ装置の発振波長域はそれぞれ１９３．２ｎｍ～１９３．４ｎｍの範囲、及び２４８．２ｎｍ～２４８．５ｎｍの範囲である。これらの範囲内であれば、中心波長が変化しても最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）の変化は大きくない。そこで、標準波長λｃｓを用いた計算を行うことにより、他の波長を中心波長とした計算を行う手間を軽減できる。
　Ｓ３４３において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、波長差δλ（ｋ）を以下の式により計算する。
　　　δλ（ｋ）＝λＬ（ｋ）－λＳ（ｋ）
　Ｓ３４４において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、短波長λＳ（ｋ）及び長波長λＬ（ｋ）に基づいてシミュレーションを行い、焦点深度ＤＯＦ（ｋ）を計算する。
　Ｓ３４５において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｋの値がＫｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｋの値がＫｍａｘ未満である場合（Ｓ３４５：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３４６に処理を進める。Ｓ３４６において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｋの値に１を加算し、その後、Ｓ３４２に処理を戻す。カウンタｋの値がＫｍａｘ以上である場合（Ｓ３４５：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３４７に処理を進める。これにより、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の１つの組み合わせに対し、Ｋｍａｘ個の波長差δλ（ｋ）が設定され、Ｋｍａｘ個の焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が算出される。
　Ｓ３４７において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、波長差δλ（ｋ）に対する焦点深度ＤＯＦ（ｋ）の関係を示す焦点深度曲線のグラフを作成する。
　図９及び図１０の各々は、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するための焦点深度曲線の例を示す。図９及び図１０の各々において、横軸は波長差δλ（ｋ）であり、縦軸は焦点深度ＤＯＦ（ｋ）である。焦点深度曲線は図９及び図１０のように折れ線グラフで表されてもよいし、近似曲線で表されてもよい。
　図９と図１０とでは、照明光学系２０１のパラメータＩＬ（ｍ）が異なっており、図９においてはカウンタｍ１で特定されるパラメータＩＬ（ｍ１）が用いられ、図１０においてはカウンタｍ２で特定されるパラメータＩＬ（ｍ２）が用いられている。
　図８のＳ３４８において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、焦点深度曲線から、焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる波長差を最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）として計算するとともに、最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算する。
　Ｓ３４８の後、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、本フローチャートの処理を終了し、図６に示される処理に戻る。
　図９及び図１０に示されるように、焦点深度曲線のピークにおける横軸の値が最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）であり、当該ピークにおける縦軸の値が最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）である。これらの図に示されるように、照明光学系２０１のパラメータＩＬ（ｍ）が異なっていれば、他のパラメータＰＪ（ｎ）及びＭ（ｏ）が同一であっても、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）が異なることがある。同様に、パラメータＰＪ（ｎ）が異なっていれば、他のパラメータＩＬ（ｍ）及びＭ（ｏ）が同一であっても、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）が異なることがある。パラメータＭ（ｏ）が異なっていれば、他のパラメータＩＬ（ｍ）及びＰＪ（ｎ）が同一であっても、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）及び最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）が異なることがある。
　　２．２．３　露光制御プロセッサ２１０による露光制御
　図１１は、第１の実施形態の露光制御プロセッサ２１０による露光制御の処理を示すフローチャートである。露光制御プロセッサ２１０は、以下の処理により、最適波長差テーブル（図７参照）を読込んで、波長差の目標値δλｔを決定し、半導体ウエハを露光する。
　Ｓ２０１において、露光制御プロセッサ２１０は、最適波長差テーブルをリソグラフィ制御プロセッサ３１０から受信し、読込む。最適波長差テーブルは、上述の通り、露光条件に関するパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）との関係を示している。
　Ｓ２０２において、露光制御プロセッサ２１０は、露光プロセスＰＲの情報を読込む。露光プロセスＰＲの情報は、露光条件に関する各種パラメータの指令値を含む。露光プロセスＰＲの情報は、露光装置２００のユーザによって設定され、入力される。あるいは、露光プロセスＰＲの情報は、リソグラフィ制御プロセッサ３１０から送信される。
　Ｓ２０３において、露光制御プロセッサ２１０は、露光プロセスＰＲの情報に含まれる各種パラメータの指令値に従って、照明光学系２０１及び投影光学系２０２を制御し、マスクをセットする。
　Ｓ２０４において、露光制御プロセッサ２１０は、露光プロセスＰＲの情報に含まれる各種パラメータの指令値に基づいて、最適波長差テーブルを検索し、波長差の目標値δλｔを決定する。
　Ｓ２０５において、露光制御プロセッサ２１０は、波長差の目標値δλｔに基づいて、短波長λＳ及び長波長λＬを以下の式により決定する。
　　　λＳ＝λｃｔ－δλｔ／２
　　　λＬ＝λｃｔ＋δλｔ／２
　ここで、λｃｔは、中心波長の目標値である。中心波長の目標値λｃｔは、例えば、標準波長λｃｓと、標準空気に対する気圧又は温度の変化量と、に基づいて設定される。
　Ｓ２０６において、露光制御プロセッサ２１０は、レーザ制御プロセッサ１３０からレーザ装置１００の準備ＯＫ信号を受信するまで待機する。レーザ制御プロセッサ１３０から準備ＯＫ信号を受信した場合、露光制御プロセッサ２１０は、Ｓ２０７に処理を進める。
　Ｓ２０７において、露光制御プロセッサ２１０は、レーザ制御プロセッサ１３０に波長設定信号を出力するとともに、レチクルステージＲＴ及びワークピーステーブルＷＴを制御して半導体ウエハの露光を行う。レーザ制御プロセッサ１３０へ送信される波長設定信号は、短波長λＳ及び長波長λＬを含む。波長設定信号を受信したレーザ装置１００の動作は、図３及び図４を参照しながら説明した比較例における動作と同様である。
　Ｓ２０８において、露光制御プロセッサ２１０は、半導体ウエハの露光すべき領域をすべて露光したか否かを判定する。露光すべき領域をすべて露光していない場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、露光制御プロセッサ２１０は、Ｓ２０７に処理を戻す。露光すべき領域をすべて露光した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、露光制御プロセッサ２１０は、本フローチャートの処理を終了する。
　図１１において、露光制御プロセッサ２１０が、波長差の目標値δλｔ及び中心波長の目標値λｃｔに基づいて短波長λＳ及び長波長λＬを決定する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。露光制御プロセッサ２１０が波長差の目標値δλｔ及び中心波長の目標値λｃｔをレーザ制御プロセッサ１３０に送信し、レーザ制御プロセッサ１３０が、短波長λＳ及び長波長λＬを決定してもよい。
　２．３　変形例
　　２．３．１　露光プロセスの情報から各種パラメータを設定する例
　図１２は、第１の変形例のリソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成の処理を示すフローチャートである。図６においては、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせのすべてについて最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算したが、本開示はこれに限定されない。図１２においては、露光プロセスで使用されるパラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）について最適波長差δλｂ（ｒ）を計算する。
　Ｓ３２１ａにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光プロセスを特定するためのカウンタｒを１に設定する。
　Ｓ３３１ａにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光プロセスＰＲ（ｒ）の情報を読込む。露光プロセスＰＲ（ｒ）の情報は、複数の露光プロセスのうちのカウンタｒで特定される露光プロセスＰＲ（ｒ）に関する各種パラメータの設定値を含む。露光プロセスＰＲ（ｒ）の数がＲｍａｘ個あるものとし、ｒは１からＲｍａｘまでの個々の整数とする。
　Ｓ３３２ａにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）を、カウンタｒで特定されるそれぞれの値に設定する。１つの露光プロセスＰＲ（ｒ）に対しては、パラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）の値の組み合わせは１つに特定される。
　リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３４０において最適波長差の計算を行い、Ｓ３６１において最適波長差テーブルへの書込みを行う。これらの処理は、図６において対応する処理と同様である。但し、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせのすべてについて最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）が計算されるのではなく、パラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）について最適波長差δλｂ（ｒ）が計算される。
　Ｓ３７５ａにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｒの値がＲｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｒの値がＲｍａｘ未満である場合（Ｓ３７５ａ：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３７６ａに処理を進める。Ｓ３７６ａにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｒの値に１を加算し、その後、Ｓ３３１ａに処理を戻す。カウンタｒの値がＲｍａｘ以上である場合（Ｓ３７５ａ：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、本フローチャートの処理を終了する。
　　２．３．２　最適波長差の計算をするか判定する例
　図１３は、第２の変形例のリソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成の処理を示すフローチャートである。図１３においては、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせの各々について、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するか否かを判定する。
　Ｓ３２１からＳ３３２までの処理は、図６において対応する処理と同様である。
　Ｓ３３３ｂにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するか否かを判定する。最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算しない場合（Ｓ３３３ｂ：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３４０及びＳ３６１をスキップして、Ｓ３７１に処理を進める。最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算する場合（Ｓ３３３ｂ：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３４０に処理を進める。Ｓ３４０及びその後の処理は、図６において対応する処理と同様である。
　２．４　作用
　第１の実施形態によれば、露光方法は以下を含む。
　第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）と、の関係を示すデータを読込むこと（Ｓ２０１）、
　上記データと、パラメータの指令値と、に基づいて波長差の目標値δλｔを決定すること（Ｓ２０４）、
　波長差の目標値δλｔに基づいて、第１のパルスレーザ光の波長である短波長λＳと第２のパルスレーザ光の波長である長波長λＬとを決定すること（Ｓ２０５）、
　短波長λＳを有する第１のパルスレーザ光と長波長λＬを有する第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置１００に波長設定信号を出力すること、及び、複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光すること（Ｓ２０７）。
　これによれば、パラメータごとのデータを予め用意しておくことにより、パラメータの指令値に応じて波長差の目標値δλｔを適切な値に決定し、半導体ウエハを露光することができる。
　第１の実施形態によれば、パラメータは、半導体ウエハを露光する露光装置２００の照明光学系２０１のパラメータＩＬ（ｍ）、露光装置２００の投影光学系２０２のパラメータＰＪ（ｎ）、及び半導体ウエハを露光するためのマスクのパラメータＭ（ｏ）のうちの少なくとも１つを含む。
　これらのパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）によって最適な波長差が異なるので、これらのパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の少なくとも１つを用いることによって波長差の目標値δλｔを適切な値に決定することができる。
　第１の実施形態によれば、上記データは、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と関係づけたデータである。
　これによれば、半導体ウエハを露光するときの焦点深度を大きくすることができる。例えば、膜厚の大きいレジスト膜を露光する場合でも、レジスト膜の厚み方向での結像性能を維持し得る。
　第１の実施形態によれば、露光方法は、リソグラフィ制御プロセッサ３１０がパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を設定することをさらに含む（Ｓ３３２）。露光方法は、リソグラフィ制御プロセッサ３１０が、波長差δλ（ｋ）として複数の値を設定し、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度ＤＯＦ（ｋ）を上記複数の値のそれぞれについて計算することをさらに含む（Ｓ３４１～Ｓ３４６）。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算し（Ｓ３４８）、上記データを作成する。
　これによれば、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するので、実際に露光するときの焦点深度を大きくすることができる。
　第１の実施形態によれば、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と、レーザ装置１００の標準波長λｃｓに基づいて設定される短波長λＳ（ｋ）及び長波長λＬ（ｋ）とを用いて、焦点深度ＤＯＦ（ｋ）を波長差δλ（ｋ）の複数の値のそれぞれについて計算する（Ｓ３４２～Ｓ３４４）。
　これによれば、標準波長λｃｓに基づいて設定される短波長λＳ（ｋ）及び長波長λＬ（ｋ）を用いてデータを作成するので、標準波長λｃｓ以外の波長を用いたデータを作成しなくても済む。また、データの量が大きくなることを抑制し得る。
　第１の変形例によれば、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光プロセスＰＲ（ｒ）の情報を読込み（Ｓ３３１ａ）、露光プロセスＰＲ（ｒ）に応じてパラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）を設定する（Ｓ３３２ａ）。
　これによれば、露光プロセスＰＲ（ｒ）に応じてパラメータＩＬ（ｒ）、ＰＪ（ｒ）、及びＭ（ｒ）を設定するので、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせのすべてについてデータを作成するよりも、必要な計算が少なくて済む。また、データの量が大きくなることを抑制し得る。
　第２の変形例によれば、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するか否かを判定し（Ｓ３３３ｂ）、判定結果に応じて最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算する。
　これによれば、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算するか否かの判定結果に応じて計算をするので、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせのすべてについてデータを作成するよりも、必要な計算が少なくて済む。また、データの量が大きくなることを抑制し得る。
　第１の実施形態によれば、第１のパルスレーザ光及び第２のパルスレーザ光は、時間的に重なったパルスとして半導体ウエハに照射される。
　これによれば、高速な波長制御をする必要性を低減できる。
　第１の実施形態によれば、露光システムは、最適波長差テーブルを記憶したメモリ３１２をさらに含む。最適波長差テーブルは、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）を用いて半導体ウエハを露光するときの焦点深度ＤＯＦ（ｋ）が最大となる最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）を、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）と関係づけている。
　これによれば、パラメータごとのデータをメモリ３１２から読込むことにより、パラメータの指令値に応じて波長差の目標値δλｔを適切な値に決定し、半導体ウエハを露光することができる。
　他の点については、第１の実施形態は上述の比較例と同様である。
３．テスト露光結果に基づいて最適波長差を計算する露光システム
　３．１　構成
　図１４は、第２の実施形態における露光システムの構成を概略的に示す。露光システムは、レーザ装置１００、露光装置２００、及びリソグラフィ制御プロセッサ３１０の他に、ウエハ検査システム７００を含む。ウエハ検査システム７００は、検査装置７０１と、ウエハ検査プロセッサ７１０とを含む。
　検査装置７０１は、例えば、ワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しない半導体ウエハにレーザ光を照射し、その反射光又は回折光を検出して、半導体ウエハに形成された微細パターンの寸法を計測する装置である。あるいは、検査装置７０１は、高分解能の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含み、半導体ウエハを撮像して微細パターンの寸法を計測する装置でもよい。
　ウエハ検査プロセッサ７１０は、制御プログラムが記憶されたメモリ７１２と、制御プログラムを実行するＣＰＵ７１１と、を含む処理装置である。ウエハ検査プロセッサ７１０は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。ウエハ検査プロセッサ７１０は、検査装置７０１及びリソグラフィ制御プロセッサ３１０の各々と接続され、検査装置７０１及びリソグラフィ制御プロセッサ３１０の各々との間で各種データ及び各種信号を送受信する。
　第２の実施形態において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光制御プロセッサ２１０及びウエハ検査プロセッサ７１０の各々と接続されている他、レーザ制御プロセッサ１３０と接続されていてもよい。
　３．２　動作
　　３．２．１　リソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成
　図１５は、第２の実施形態のリソグラフィ制御プロセッサ３１０によるデータ作成の処理を示すフローチャートである。
　Ｓ３１０ｃにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、半導体ウエハのテスト露光を行う。テスト露光の詳細については図１６を参照しながら後述する。
　Ｓ３２１からＳ３２５までの処理は、図６において対応する処理と同様である。
　Ｓ３５０ｃにおいて、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）の計算を行う。Ｓ３５０ｃの詳細については、図１８を参照しながら後述する。
　Ｓ３６１及びその後の処理は、図６において対応する処理と同様であり、これらの処理により、図７を参照しながら説明したのと同じ形式の最適波長差テーブルが作成される。
　　３．２．２　テスト露光
　図１６は、第２の実施形態におけるテスト露光の処理を示すフローチャートである。図１６に示される処理は、図１５のＳ３１０ｃのサブルーチンに相当する。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、以下の処理により半導体ウエハのテスト露光を行い、テスト露光の結果をテスト露光テーブルに書込む。
　Ｓ３１１において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の他に、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を変えながらテスト露光を行うように、露光装置２００及びレーザ装置１００を制御する。波長差δλ（ｐ）は、短波長λＳと長波長λＬとの波長差である。波長差δλ（ｐ）の値がＰｍａｘ個設定されるものとし、ｐは１からＰｍａｘまでの個々の整数とする。フォーカス位置Ｆ（ｑ）は、標準波長λｃｓのパルスレーザ光が半導体ウエハにおいて結像する位置である。フォーカス位置Ｆ（ｑ）がＱｍａｘ個設定されるものとし、ｑは１からＱｍａｘまでの個々の整数とする。テスト露光は、半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦと呼ばれる領域ごとに、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の他に、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を変えて行われる。スキャンフィールドＳＦについては図２６～図２８を参照しながら後述する。
　Ｓ３１２において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、ウエハ検査システム７００に半導体ウエハのＣＤ（critical dimension）値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測を指示する信号を送信する。半導体ウエハのＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）は、半導体ウエハに形成された微細パターンの寸法である。
　Ｓ３１３において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、半導体ウエハのＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測が完了するまで待機する。半導体ウエハのＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測が完了した場合、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３１４に処理を進める。
　Ｓ３１４において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、各スキャンフィールドＳＦにおけるＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測結果をウエハ検査システム７００から受信する。
　Ｓ３１５において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、各スキャンフィールドＳＦにおけるパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を露光装置２００から受信する。
　Ｓ３１６において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）と、ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測結果とを、テスト露光テーブルに書込む。
　Ｓ３１６の後、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、本フローチャートの処理を終了し、図１５に示される処理に戻る。
　図１７は、テスト露光テーブルの例を示す。テスト露光テーブルは、メモリ３１２に記憶される。テスト露光テーブルは、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を示す値の組み合わせに、ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の計測結果を関係づけたテーブルである。ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を示す値の組み合わせの各々について計算される。パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）、波長差δλ（ｐ）及びフォーカス位置Ｆ（ｑ）を示す値の組み合わせの数をＣ２とすると、Ｃ２は以下の式で与えられる。
　　　Ｃ２＝Ｍｍａｘ×Ｎｍａｘ×Ｏｍａｘ×Ｐｍａｘ×Ｑｍａｘ
　　３．２．３　最適波長差の計算
　図１８は、第２の実施形態における最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）の計算の処理を示すフローチャートである。図１８に示される処理は、図１５のＳ３５０ｃのサブルーチンに相当する。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、露光条件に関するパラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の組み合わせに応じて、半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる波長差を、最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）として計算する。
　Ｓ３５１において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、波長差δλ（ｐ）の個々の値を特定するためのカウンタｐを１に設定する。
　Ｓ３５２において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、フォーカス位置Ｆ（ｑ）とＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）との関係を読込む。ここで、Ｓ３２１、Ｓ３２３、Ｓ３２５、Ｓ３７２、Ｓ３７４、及びＳ３７６（図１５参照）、Ｓ３５１、及び後述のＳ３５６の処理により、カウンタｍ、ｎ、ｏ、及びｐの値はそれぞれ１つの値に設定されている。従って、Ｓ３５２においてはＱｍａｘ個のフォーカス位置Ｆ（１）、Ｆ（２）、・・・、Ｆ（Ｑｍａｘ）と、Ｑｍａｘ個のＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，１）、ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，２）、・・・、ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，Ｑｍａｘ）との関係が読込まれる。
　Ｓ３５３において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、フォーカス位置Ｆ（ｑ）に対するＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の関係を示すフォーカス曲線を作成する。
　図１９は、フォーカス曲線の例を示す。図１９において、横軸はフォーカス位置Ｆ（ｑ）であり、縦軸はＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）である。フォーカス曲線は折れ線グラフで表されてもよいし、図１９のように近似曲線で表されてもよい。
　図１８のＳ３５４において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）が許容範囲内となるフォーカス位置Ｆ（ｑ）の範囲に基づいて、焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）を計算する。
　図１９に、ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）の許容範囲の例が示されている。フォーカス曲線のうち、ＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）が許容範囲内となる部分のフォーカス位置Ｆ（ｑ）の範囲の大きさが、焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）である。
　図１８のＳ３５５において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｐの値がＰｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｐの値がＰｍａｘ未満である場合（Ｓ３５５：ＮＯ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３５６に処理を進める。Ｓ３５６において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、カウンタｐの値に１を加算し、その後、Ｓ３５２に処理を戻す。カウンタｐの値がＰｍａｘ以上である場合（Ｓ３５５：ＹＥＳ）、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、Ｓ３５７に処理を進める。Ｓ３５５においてＹＥＳの判定が１回なされるごとに、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の１つの組み合わせに対し、Ｐｍａｘ個の波長差δλ（ｐ）が設定され、Ｐｍａｘ個の焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，１）、ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，２）、・・・、ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，Ｐｍａｘ）が算出される。
　Ｓ３５７において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、パラメータＩＬ（ｍ）、ＰＪ（ｎ）、及びＭ（ｏ）の値の１つの組み合わせにおいて、波長差δλ（ｐ）に対する焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）の関係を示す焦点深度曲線のグラフを作成する。
　Ｓ３５８において、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、焦点深度曲線から、焦点深度が最大となる波長差を最適波長差δλｂ（ｍ，ｎ，ｏ）として計算するとともに、最大焦点深度ＤＯＦｍａｘ（ｍ，ｎ，ｏ）を計算する。
　Ｓ３５８の後、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、本フローチャートの処理を終了し、図１５に示される処理に戻る。
　３．３　作用
　第２の実施形態によれば、露光方法は、リソグラフィ制御プロセッサ３１０が複数のフォーカス位置Ｆ（ｑ）を設定し、露光装置２００が複数のフォーカス位置Ｆ（ｑ）の各々について複数のパルスレーザ光で半導体ウエハのテスト露光を行うことをさらに含む（Ｓ３１１）。露光方法は、ウエハ検査システム７００が、テスト露光された半導体ウエハのＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）を計測することをさらに含む（Ｓ３１２）。リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、複数のフォーカス位置Ｆ（ｑ）とＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）とに基づいて上記データを作成する（Ｓ３５１～Ｓ３５８）。
　これによれば、実測値を用いてデータを作成するので、このデータを用いて波長差の目標値δλｔを適切な値に決定することができる。
　第２の実施形態によれば、リソグラフィ制御プロセッサ３１０は、複数のフォーカス位置Ｆ（ｑ）のうちのＣＤ値ＣＤ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ，ｑ）が許容範囲内となるフォーカス位置Ｆ（ｑ）の範囲に基づいて、焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）を計算する（Ｓ３５４）。
　これによれば、実際に露光された半導体ウエハを計測することによって焦点深度ＤＯＦ（ｍ，ｎ，ｏ，ｐ）を計算するので、波長差の目標値δλｔを決定するために適切なデータを得ることができる。
　他の点については、第２の実施形態は第１の実施形態と同様である。
４．３波長以上の波長選択を行う狭帯域化装置１４ｄ
　４．１　構成
　図２０及び図２１は、第３の実施形態における狭帯域化装置１４ｄの構成を概略的に示す。図２０は、－Ｖ方向に見た狭帯域化装置１４ｄを示し、図２１は、－Ｈ方向に見た狭帯域化装置１４ｄを示す。
　狭帯域化装置１４ｄは、図３及び図４を参照しながら説明したグレーティングシステム５０の代わりに、グレーティングシステム５０ｄを含む。グレーティングシステム５０ｄは、グレーティング５１及び５２の他に、グレーティング５３を含む。
　グレーティング５１及び５２、及び回転機構５２２の構成は、図３及び図４において対応する構成と同様である。但し、グレーティング５１は、回転機構５１２により、Ｖ軸に平行な軸周りに回転可能となっている。
　グレーティング５３は、第２プリズム４２を通過した光ビームの光路に、グレーティング５１及び５２とＶ軸の方向に並んで配置されている。グレーティング５３は、グレーティング５１及び５２の間に位置する。グレーティング５３の溝の方向は、Ｖ軸の方向に一致している。グレーティング５３は、ホルダ５１１によって支持されている。グレーティング５３は、回転機構５３２により、Ｖ軸に平行な軸周りに回転可能となっている。
　図３及び図４を参照しながら説明した第２プリズム４２は回転ステージ４２２によって回転可能となっているが、第３の実施形態においては、第２プリズム４２はホルダ４２１によって支持された状態で固定されていてもよい。
　４．２　動作
　　４．２．１　レーザ装置１００の動作
　第２プリズム４２を通過した光は、グレーティング５１、５２、及び５３にまたがって入射する。グレーティング５１は、第２プリズム４２からグレーティング５１に入射する光ビームの入射角と、所望の短波長λＳの回折光の回折角と、が一致するようにリトロー配置とされる。グレーティング５２は、第２プリズム４２からグレーティング５２に入射する光ビームの入射角と、所望の長波長λＬの回折光の回折角と、が一致するようにリトロー配置とされる。グレーティング５３は、第２プリズム４２からグレーティング５３に入射する光ビームの入射角と、所望の中間波長λＭの回折光の回折角と、が一致するようにリトロー配置とされる。中間波長λＭは本開示における第３の波長に相当する。
　回転機構５１２、５２２、及び５３２は、レーザ制御プロセッサ１３０によって制御される。
　回転機構５１２、５２２、及び５３２がそれぞれグレーティング５１、５２、及び５３を僅かに回転させると、第２プリズム４２からグレーティング５１、５２、及び５３に入射する光ビームの入射角がそれぞれ僅かに変化する。よって、短波長λＳ、長波長λＬ、及び中間波長λＭがそれぞれ変化する。
　露光制御プロセッサ２１０は、レーザ制御プロセッサ１３０に、短波長λＳ及び長波長λＬのそれぞれの値を送信する。レーザ制御プロセッサ１３０は、これらの値に基づいて回転機構５１２、５２２、及び５３２を制御する。図２２を参照しながら後述するように、中間波長λＭはレーザ制御プロセッサ１３０によって算出される。
　以上の構成及び動作により、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射した光ビームのうちの短波長λＳ、長波長λＬ、及び中間波長λＭの光が選択されて、レーザチャンバ１０内に戻される。これにより、レーザ装置１００は、３波長発振を行うことができる。
　３波長発振してレーザ装置１００から出力されたパルスレーザ光は、短波長λＳ、長波長λＬ、及び中間波長λＭの３つの波長成分を含む。このパルスレーザ光は、短波長λＳを有する第１のパルスレーザ光と、長波長λＬを有する第２のパルスレーザ光と、中間波長λＭを有する第３のパルスレーザ光と、が時間的及び空間的に重なったパルスを含む。あるいは、第１～第３のパルスレーザ光が時間的に重なっており、空間的には重なっていなくてもよい。
　図２０及び図２１にはレーザ装置１００が３波長発振する場合の狭帯域化装置１４ｄを示したが、本開示はこれに限定されない。Ｖ軸の方向に並んで配置されたグレーティングの数を増やして、３波長より多い多波長でレーザ発振するようにしてもよい。
　　４．２．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　図２２は、第３の実施形態のレーザ制御プロセッサ１３０によるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。レーザ制御プロセッサ１３０は、以下の処理により、３波長以上の発振波長を設定する。
　Ｓ１０１において、レーザ制御プロセッサ１３０は、短波長λＳ及び長波長λＬを含むレーザパラメータを設定する。設定される短波長λＳ及び長波長λＬは、露光制御プロセッサ２１０から受信する波長設定信号に含まれるものでもよい。
　Ｓ１０２において、レーザ制御プロセッサ１３０は、波長シフト量δλｓを以下の式により設定する。
　　　δλｓ＝（λＬ－λＳ）／（Ｗｍａｘ－１）
　ここで、Ｗｍａｘは発振波長の数である。例えば、３波長発振する場合のＷｍａｘの値は３である。
　Ｓ１０３において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｗの値を１に設定する。
　Ｓ１０４において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｗの値ごとに設定される波長λ（ｗ）を以下の式により決定し、ｗ番目のグレーティングの姿勢を制御する。
　　　λ（ｗ）＝λＳ＋（ｗ－１）・δλｓ
　カウンタｗの値が１であれば、λ（ｗ）は短波長λＳと同じ値となり、例えば、図２０及び図２１を参照しながら説明したグレーティング５１の姿勢が、波長λ（ｗ）に基づいて制御される。
　カウンタｗの値がＷｍａｘであれば、λ（ｗ）は長波長λＬと同じ値となり、例えば、図２０及び図２１を参照しながら説明したグレーティング５２の姿勢が、波長λ（ｗ）に基づいて制御される。
　カウンタｗの値が１より大きくＷｍａｘより小さい値であれば、λ（ｗ）は、短波長λＳより長く、長波長λＬより短い値となる。例えば、Ｗｍａｘの値が３であって、カウンタｗの値が２である場合、λ（ｗ）は、図２０及び図２１を参照しながら説明した中間波長λＭと同じ値となり、グレーティング５３の姿勢が波長λ（ｗ）に基づいて制御される。
　Ｓ１０６において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｗの値がＷｍａｘ以上であるか否かを判定する。カウンタｗの値がＷｍａｘ未満である場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１０７に処理を進める。Ｓ１０７において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｗの値に１を加算し、その後、Ｓ１０４に処理を戻す。カウンタｗの値がＷｍａｘ以上である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１０８に処理を進める。これにより、Ｗｍａｘ個の発振波長λ（ｗ）が設定され、それぞれの発振波長λ（ｗ）に対応するグレーティングの姿勢が制御される。
　Ｓ１０８において、レーザ制御プロセッサ１３０は、トリガ信号を受信してパルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａに送信することにより、レーザ装置１００からパルスレーザ光を出力させる。
　Ｓ１３０において、レーザ制御プロセッサ１３０は、レーザパラメータが更新されるか否かを判定する。レーザパラメータが更新される場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１０１に処理を戻す。レーザパラメータが更新されない場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１０８に処理を戻す。
　４．３　他の構成例
　第３の実施形態において、レーザ制御プロセッサ１３０が中間波長λＭを算出する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、露光制御プロセッサ２１０が中間波長λＭを算出し、レーザ制御プロセッサ１３０に波長指令値として送信してもよい。
　４．４　作用
　第３の実施形態によれば、複数のパルスレーザ光は、短波長λＳより長く長波長λＬより短い中間波長λＭを有する第３のパルスレーザ光をさらに含む。
　これによれば、半導体ウエハの厚み方向において多数の異なる位置で結像させることができ、結像性能を向上し得る。
５．パルス単位で選択波長を切り替える狭帯域化装置１４ｅ
　５．１　構成
　図２３及び図２４は、第４の実施形態における狭帯域化装置１４ｅの構成を概略的に示す。図２３は、－Ｖ方向に見た狭帯域化装置１４ｅを示し、図２４は、－Ｈ方向に見た狭帯域化装置１４ｅを示す。
　狭帯域化装置１４ｅは、図３及び図４を参照しながら説明したグレーティングシステム５０の代わりに、グレーティング５４を含む。グレーティング５４は、第２プリズム４２を通過した光ビームの光路に配置され、ホルダ５４１によって一定の姿勢を維持するように支持されている。グレーティング５４の溝の方向は、Ｖ軸の方向に一致している。
　狭帯域化装置１４ｅに含まれる第１プリズム４１は、回転ステージ４１２によって、Ｖ軸に平行な軸周りに回転可能となっている。ここで、回転ステージ４１２の例としては、ピエゾ素子によって回転する応答性の高い回転ステージが挙げられる。
　５．２　動作
　　５．２．１　レーザ装置１００の動作
　ウインドウ１０ａから出射した光ビームは、第１及び第２プリズム４１及び４２を通過してグレーティング５４に入射する。グレーティング５４から第２及び第１プリズム４２及び４１を介してレーザチャンバ１０に戻される光の波長は、これらのプリズムの姿勢によって調節される。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０から受信する短波長λＳに基づいて第２プリズム４２の回転ステージ４２２を制御する。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０から受信する短波長λＳと長波長λＬとの両方、あるいはこれらの波長の差に基づいて、第１プリズム４１の回転ステージ４１２を制御する。回転ステージ４１２によって第１プリズム４１の姿勢が変更されることにより、光ビームの状態が、第１プリズム４１を通過した光ビームが第１の入射角でグレーティング５４に入射する第１の状態と、第１プリズム４１を通過した光ビームが第２の入射角でグレーティング５４に入射する第２の状態と、の間で切り替えられる。図２３には第１の状態と第２の状態との２種類の光ビームの光路が示されている。レーザ制御プロセッサ１３０は、第１プリズム４１の姿勢が、設定された１サイクルのパルス数Ｎごとに周期的に切り替わるように回転ステージ４１２を制御する。これにより、パルスレーザ光の波長が短波長λＳと長波長λＬとの間で１サイクルのパルス数Ｎごとに周期的に切り替えられる。
　第１プリズム４１は第２プリズム４２よりもビーム幅が拡大される前の位置に配置されているので、第１プリズム４１はサイズが小さく、高速な制御が可能である。
　なお、この実施形態では、短波長λＳに基づいて第２プリズム４２の回転ステージ４２２を制御する場合を例として示したが、本開示はこれに限定されない。第１プリズム４１の回転制御のみで、発振波長を短波長λＳ及び長波長λＬに調整可能な場合は、第２プリズム４２の回転制御をしなくてもよい。
　図２５は、第４の実施形態における発振波長の変化を示すグラフである。図２５において、横軸はパルス番号を示し、縦軸は発振波長を示す。
　図２５に示される例では、短波長λＳのパルスと、長波長λＬのパルスとが、設定された１サイクルのパルス数Ｎごとに周期的に切り替えられて出力される。具体的には、短波長λＳを有するＮλＳパルスの第１のパルスレーザ光が連続的に出力され、長波長λＬを有するＮλＬパルスの第２のパルスレーザ光が連続的に出力される。そして、ＮλＳパルスの第１のパルスレーザ光及びＮλＬパルスの第２のパルスレーザ光の出力を１サイクルとして、周期的に波長が切り替えられる。１サイクルのパルス数Ｎは、ＮλＳとＮλＬとを加算して得られた値に相当する。第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光は、互いに異なるタイミングで半導体ウエハに照射される。
　図２６～図２８は、パルスレーザ光のビーム断面Ｂの位置に対して半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦの位置が変化する様子を示す。半導体ウエハのスキャンフィールドＳＦは、例えば、半導体ウエハに形成される多数の半導体チップのうちの幾つかの半導体チップが形成される領域に相当する。スキャンフィールドＳＦのＸ軸方向の幅は、半導体ウエハの位置におけるパルスレーザ光のビーム断面ＢのＸ軸方向の幅と同一である。スキャンフィールドＳＦのＹ軸方向の幅は、半導体ウエハの位置におけるパルスレーザ光のビーム断面ＢのＹ軸方向の幅Ｗより大きい。
　パルスレーザ光によりスキャンフィールドＳＦを露光する手順は、図２６、図２７、図２８の順で行われる。まず、図２６に示されるように、ビーム断面Ｂの－Ｙ方向の端Ｂｙ－の位置に対してスキャンフィールドＳＦの＋Ｙ方向の端ＳＦｙ＋が－Ｙ方向に所定距離離れて位置するようにワークピーステーブルＷＴが位置決めされる。そして、ビーム断面Ｂの－Ｙ方向の端Ｂｙ－の位置に対してスキャンフィールドＳＦの＋Ｙ方向の端ＳＦｙ＋が一致するまでに速度Ｖとなるように、ワークピーステーブルＷＴが＋Ｙ方向に加速する。図２７に示されるように、ビーム断面Ｂの位置に対してスキャンフィールドＳＦの位置が速度Ｖで等速直線運動するようにワークピーステーブルＷＴが移動される。図２８に示されるように、ビーム断面Ｂの＋Ｙ方向の端Ｂｙ＋の位置をスキャンフィールドＳＦの－Ｙ方向の端ＳＦｙ－が通過するまでワークピーステーブルＷＴが移動されたら、スキャンフィールドＳＦの露光が終了する。このように、ビーム断面Ｂの位置に対してスキャンフィールドＳＦが移動しながら露光が行われる。
　ビーム断面Ｂの幅Ｗに相当する距離をスキャンフィールドＳＦが速度Ｖで移動するための所要時間Ｔｉｍｅは、以下の通りである。
　　　Ｔｉｍｅ＝Ｗ／Ｖ
　スキャンフィールドＳＦのうちの任意の１箇所に照射される第１及び第２のパルスレーザ光の合計パルス数Ｎｓは、所要時間Ｔｉｍｅにおいて生成されるパルスレーザ光のパルス数と同一であり、以下の通りである。
　　　Ｎｓ＝Ｆ・Ｔｉｍｅ
　　　　　＝Ｆ・Ｗ／Ｖ
　ここで、Ｆはパルスレーザ光の繰返し周波数である。
　合計パルス数Ｎｓは、Ｎスリットパルス数ともいう。
　波長切替えの１サイクルのパルス数Ｎは、Ｎスリットパルス数Ｎｓが１サイクルのパルス数Ｎの倍数となるように設定される。これにより、スキャンフィールドＳＦのすべての箇所で第１のパルスレーザ光のパルス数と第２のパルスレーザ光のパルス数との比を同一にすることができる。例えば、１サイクルのパルス数Ｎは、Ｎスリットパルス数Ｎｓと同一となるように設定される。これにより、スキャンフィールドＳＦのうちの任意の１箇所において、ＮλＳパルスの第１のパルスレーザ光及びＮλＬパルスの第２のパルスレーザ光が照射される。
　　５．２．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　図２９は、第４の実施形態のレーザ制御プロセッサ１３０によるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。レーザ制御プロセッサ１３０は、以下の処理により短波長λＳと長波長λＬとを切り替える。
　Ｓ１１１において、レーザ制御プロセッサ１３０は、短波長λＳ、長波長λＬ、及び波長切替えの１サイクルのパルス数Ｎを含むレーザパラメータを設定する。設定される短波長λＳ、長波長λＬ、及び１サイクルのパルス数Ｎは、露光制御プロセッサ２１０から受信する波長設定信号に含まれるものでもよい。
　Ｓ１１２において、レーザ制御プロセッサ１３０は、１サイクルのパルス数Ｎのうちの短波長λＳの第１のパルスレーザ光のパルス数ＮλＳと、長波長λＬの第２のパルスレーザ光のパルス数ＮλＬとを計算する。これらのパルス数の計算は、例えば、以下のように行われる。
　　　ＮλＳ＝ROUND（Ｎ／２）
　　　ＮλＬ＝Ｎ－ＮλＳ
　ここで、ROUND（Ｘ）はＸを四捨五入した値を意味する。
　Ｓ１１３において、レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０からトリガ信号の受付けを開始する。
　Ｓ１１４において、レーザ制御プロセッサ１３０は、発振波長が短波長λＳに近づくように狭帯域化装置１４ｅを制御する。レーザ制御プロセッサ１３０は、レーザ装置１００がＮλＳパルスのパルスレーザ光を出力するまでこの処理を続ける。
　Ｓ１１５において、レーザ制御プロセッサ１３０は、発振波長が長波長λＬに近づくように狭帯域化装置１４ｅを制御する。レーザ制御プロセッサ１３０は、レーザ装置１００がＮλＬパルスのパルスレーザ光を出力するまでこの処理を続ける。
　Ｓ１３０において、レーザ制御プロセッサ１３０は、レーザパラメータが更新されるか否かを判定する。レーザパラメータが更新される場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１１１に処理を戻す。レーザパラメータが更新されない場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１１４に処理を戻す。
　５．３　他の構成例
　第４の実施形態において、レーザ制御プロセッサ１３０がパルス数ＮλＳ及びＮλＬを設定する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、露光制御プロセッサ２１０がパルス数ＮλＳ及びＮλＬを設定し、パルスごとにレーザ制御プロセッサ１３０への波長指令値を送信してもよい。
　第４の実施形態において、第１プリズム４１の姿勢が１サイクルのパルス数Ｎごとに切り替わる場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第２プリズム４２又はグレーティング５４の姿勢が１サイクルのパルス数Ｎごとに切り替わってもよい。
　５．４　作用
　第４の実施形態によれば、第１のパルスレーザ光及び第２のパルスレーザ光は、互いに異なるタイミングで半導体ウエハに照射される。
　これによれば、狭帯域化装置１４ｅの構成を複雑化しなくても、複数の波長で半導体ウエハを露光することができる。
６．３波長以上の波長切り替えを行う狭帯域化装置１４ｅ
　本開示の第５の実施形態は、図２３及び図２４を参照しながら説明した第４の実施形態による狭帯域化装置１４ｅと同様の構成において、３波長以上の波長切り替えを行うものである。
　６．１　動作
　　６．１．１　レーザ装置１００の動作
　図３０は、第５の実施形態における発振波長の変化を示すグラフである。図３０において、横軸はパルス番号を示し、縦軸は発振波長を示す。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、露光制御プロセッサ２１０から受信した短波長λＳに基づいて、第２プリズム４２の回転ステージ４２２を制御する。
　レーザ制御プロセッサ１３０は、パルスレーザ光が１パルス出力されるごとに第１プリズム４１を少しずつ回転させるように第１プリズム４１の回転ステージ４１２を制御する。これにより、狭帯域化装置１４ｅによる選択波長が１パルスごとに少しずつ長くなる。１パルスごとの波長シフト量をδλｓとする。
　選択波長が露光制御プロセッサ２１０から受信した長波長λＬに達したら、レーザ制御プロセッサ１３０は、第１プリズム４１を逆方向に回転させて選択波長が短波長λＳに戻るように回転ステージ４１２を制御する。選択波長が短波長λＳに戻ったら、レーザ制御プロセッサ１３０は、再び、パルスレーザ光が１パルス出力されるごとに選択波長を少しずつ長くする。
　このように、レーザ制御プロセッサ１３０は、第１プリズム４１の姿勢を、１パルスごとに変更し、設定された１サイクルのパルス数Ｎごとに周期的に変更するように回転ステージ４１２を制御する。これにより、パルスレーザ光の波長が、短波長λＳと長波長λＬとの間で多段階に変化し、設定された１サイクルのパルス数Ｎごとに周期的に変化する。パルス数Ｎの各パルスは、互いに異なるタイミングで半導体ウエハに照射される。
　　６．１．２　レーザ制御プロセッサ１３０の動作
　図３１は、第５の実施形態のレーザ制御プロセッサ１３０によるレーザ制御の処理を示すフローチャートである。レーザ制御プロセッサ１３０は、以下の処理により選択波長を多段階で切り替える。
　Ｓ１２１において、レーザ制御プロセッサ１３０は、短波長λＳ、長波長λＬ、及び波長切替えの１サイクルのパルス数Ｎを含むレーザパラメータを設定する。設定される短波長λＳ、長波長λＬ、及び１サイクルのパルス数Ｎは、露光制御プロセッサ２１０から受信する波長設定信号に含まれるものでもよい。
　Ｓ１２２において、レーザ制御プロセッサ１３０は、波長シフト量δλｓを以下の式により設定する。
　　　δλｓ＝（λＬ－λＳ）／（Ｎ－１）
　Ｓ１２３において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｉの値を１に設定する。
　Ｓ１２４において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｉの値ごとに設定される波長λ（ｉ）を以下の式により決定し、狭帯域化装置１４ｅの第１プリズム４１の姿勢を制御する。
　　　λ（ｉ）＝λＳ＋（ｉ－１）・δλｓ
　カウンタｉの値が１であれば、λ（ｉ）は短波長λＳと同じ値となる。
　カウンタｉの値がＮであれば、λ（ｉ）は長波長λＬと同じ値となる。
　カウンタｉの値が１より大きくＮより小さい値であれば、λ（ｉ）は短波長λＳより長く、長波長λＬより短い値となる。短波長λＳより長く、長波長λＬより短い波長λ（ｉ）は、本開示における第３の波長に相当し、第３の波長を有するパルスレーザ光は本開示における第３のパルスレーザ光に相当する。
　Ｓ１２５において、レーザ制御プロセッサ１３０は、トリガ信号を受信してパルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａに送信することにより、レーザ装置１００からパルスレーザ光を出力させる。
　Ｓ１２６において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｉの値がＮ以上であるか否かを判定する。カウンタｉの値がＮ未満である場合（Ｓ１２６：ＮＯ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１２７に処理を進める。Ｓ１２７において、レーザ制御プロセッサ１３０は、カウンタｉの値に１を加算し、その後、Ｓ１２４に処理を戻す。カウンタｉの値がＮ以上である場合（Ｓ１２６：ＹＥＳ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１３０に処理を進める。これにより、Ｎ個の発振波長λ（ｉ）が順次設定されて第１プリズム４１の姿勢が制御される。
　Ｓ１３０において、レーザ制御プロセッサ１３０は、レーザパラメータが更新されるか否かを判定する。レーザパラメータが更新される場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１２１に処理を戻す。レーザパラメータが更新されない場合（Ｓ１３０：ＮＯ）、レーザ制御プロセッサ１３０は、Ｓ１２３に処理を戻す。
　６．２　他の構成例
　第５の実施形態において、レーザ制御プロセッサ１３０が波長シフト量δλｓを設定する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、露光制御プロセッサ２１０が波長シフト量δλｓを設定し、波長シフト量δλｓに基づいてパルスごとの発振波長を決定して、パルスごとにレーザ制御プロセッサ１３０への波長指令値を送信してもよい。
　第５の実施形態において、第１プリズム４１の姿勢が１パルスごとに変更される場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第２プリズム４２又はグレーティング５４の姿勢が１パルスごとに変更されてもよい。
　６．３　作用
　第５の実施形態によれば、複数のパルスレーザ光は、短波長λＳより長く長波長λＬより短い第３の波長を有する第３のパルスレーザ光をさらに含む。
　これによれば、半導体ウエハの厚み方向において多数の異なる位置で結像させることができ、結像性能を向上し得る。その結果、膜厚の大きいレジスト膜の露光に有効なだけでなく、薄いレジスト膜で、パターンに段差があったとしても、プロセス余裕ができるので、歩留まりが改善し得る。
７．固体レーザを含むマスターオシレータＭＯ
　７．１　構成
　図３２は、第６の実施形態におけるレーザ装置１００ｆの構成を概略的に示す。レーザ装置１００ｆは、マスターオシレータＭＯと、増幅器ＰＡと、光検出器１７と、レーザ制御プロセッサ１３０と、を含む。マスターオシレータＭＯは固体レーザを含み、増幅器ＰＡはエキシマレーザを含む。
　　７．１．１　マスターオシレータＭＯ
　マスターオシレータＭＯは、半導体レーザシステム６０と、チタンサファイヤ増幅器７１と、波長変換システム７２と、ポンピングレーザ７３と、固体レーザ制御プロセッサ１８０と、を含む。
　半導体レーザシステム６０は、分布帰還型半導体レーザＤＦＢを含むレーザシステムである。半導体レーザシステム６０の詳細については図３３を参照しながら後述する。
　チタンサファイヤ増幅器７１は、チタンサファイヤ結晶を含む増幅器である。
　ポンピングレーザ７３は、チタンサファイヤ増幅器７１のチタンサファイヤ結晶を励起するために、ＹＬＦ（yttrium lithium fluoride）レーザの第２高調波を出力するレーザ装置である。
　波長変換システム７２は、ＬＢＯ（lithium triborate）結晶とＫＢＢＦ（Potassium beryllium fluoroborate）結晶とを含み、入射光の第４高調波を出力するシステムである。
　固体レーザ制御プロセッサ１８０は、制御プログラムが記憶されたメモリ１８２と、制御プログラムを実行するＣＰＵ１８１と、を含む処理装置である。固体レーザ制御プロセッサ１８０は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。固体レーザ制御プロセッサ１８０は、半導体レーザシステム６０と、波長変換システム７２と、ポンピングレーザ７３と、にそれぞれ接続され、これらを制御するように構成されている。
　　７．１．２　増幅器ＰＡ
　増幅器ＰＡは、レーザチャンバ１０と、充電器１２と、パルスパワーモジュール１３と、凹面ミラー１８と、凸面ミラー１９と、を含むＡｒＦエキシマレーザ装置である。増幅器ＰＡに含まれるレーザチャンバ１０、充電器１２、及びパルスパワーモジュール１３の構成は、図２を参照しながら説明したレーザ装置１００において対応する構成と同様である。
　凸面ミラー１９は、マスターオシレータＭＯから出力されてレーザチャンバ１０を通過したパルスレーザ光の光路に配置されている。
　凹面ミラー１８は、凸面ミラー１９によって反射されてレーザチャンバ１０をふたたび通過したパルスレーザ光の光路に配置されている。
　　７．１．３　光検出器１７及びレーザ制御プロセッサ１３０
　光検出器１７及びレーザ制御プロセッサ１３０の構成は、図２を参照しながら説明したレーザ装置１００において対応する構成と同様である。
　７．２　動作
　マスターオシレータＭＯにおいて、半導体レーザシステム６０は、波長約７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を出力し、チタンサファイヤ増幅器７１は、このパルスレーザ光を増幅して出力する。波長変換システム７２は、波長約７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を波長約１９３．４ｎｍのパルスレーザ光に変換して増幅器ＰＡに向けて出力する。
　増幅器ＰＡに入射したパルスレーザ光は、レーザチャンバ１０内の放電空間を通過した後、凸面ミラー１９によって反射されるとともに、凸面ミラー１９の曲率に応じたビーム拡がり角を与えられる。このパルスレーザ光は、レーザチャンバ１０内の放電空間をふたたび通過する。
　凸面ミラー１９によって反射されてレーザチャンバ１０を通過したパルスレーザ光は、凹面ミラー１８によって反射されるとともに、ほぼ平行光に戻される。このパルスレーザ光はレーザチャンバ１０内の放電空間をさらに１回通過し、光検出器１７を経てレーザ装置１００ｆの外部に出射する。
　マスターオシレータＭＯからレーザチャンバ１０にパルスレーザ光が入射するときにレーザチャンバ１０内の放電空間で放電が開始するように、電極１１ａ及び１１ｂに高電圧が印加される。パルスレーザ光は、凸面ミラー１９及び凹面ミラー１８によってビーム幅を拡大され、放電空間を３回通過する間に増幅されて、レーザ装置１００ｆの外部に出力される。
　７．３　半導体レーザシステム６０
　　７．３．１　構成
　図３３は、第６の実施形態における半導体レーザシステム６０の構成を概略的に示す。半導体レーザシステム６０は、分布帰還型半導体レーザＤＦＢと、半導体光増幅器ＳＯＡと、を含む。
　分布帰還型半導体レーザＤＦＢは、ファンクションジェネレータ６１と、電流制御部６２と、ペルチェ素子６３と、温度制御部６４と、半導体レーザ素子６５と、温度センサ６６と、を含む。
　半導体レーザ素子６５は、温度又は電流値によって発振波長を変更可能なレーザ素子である。半導体レーザ素子６５には電流制御部６２が接続されている。また、半導体レーザ素子６５にはペルチェ素子６３と温度センサ６６とが固定されている。
　　７．３．２　動作
　半導体レーザ素子６５は、波長約７７３．６ｎｍのＣＷ（continuous wave）レーザ光を出力する。
　温度制御部６４は、固体レーザ制御プロセッサ１８０から出力される設定温度に従い、ペルチェ素子６３に電流を供給する。ペルチェ素子６３は、温度制御部６４から供給される電流に従って、ペルチェ素子６３の１つの面から他の１つの面へ向かう方向に熱エネルギーを移動させることにより、半導体レーザ素子６５を冷却又は加熱する。温度センサ６６は、半導体レーザ素子６５の温度を検出する。温度制御部６４は、固体レーザ制御プロセッサ１８０から出力された設定温度と温度センサ６６によって検出された温度とに基づいて、ペルチェ素子６３に供給する電流をフィードバック制御する。半導体レーザ素子６５を設定温度に制御することにより、半導体レーザ素子６５から出力されるＣＷレーザ光の波長を７７３．６ｎｍ付近の値に維持することができる。
　ファンクションジェネレータ６１は、固体レーザ制御プロセッサ１８０から出力される制御信号に従い、周期的な波形を有する電気信号を生成する。電流制御部６２は、ファンクションジェネレータ６１で生成された電気信号の波形に従い、半導体レーザ素子６５に供給される電流を周期的に変化させる。これにより、半導体レーザ素子６５から出力されるＣＷレーザ光の波長が周期的に変化する。
　半導体光増幅器ＳＯＡは、半導体レーザ素子６５から出力されたＣＷレーザ光をパルス状に増幅してパルスレーザ光を出力する。
　図３４は、第６の実施形態における半導体レーザ素子６５に供給される電流の時間波形を示すグラフである。電流制御部６２から半導体レーザ素子６５に供給される電流は、直流成分Ａ１ｄｃと、振幅Ａ１ａｃの交流成分とを含み、その時間波形は三角波の形状を有する。
　図３５は、第６の実施形態における半導体レーザ素子６５から出力されるＣＷレーザ光の波長の時間変化を示すグラフである。半導体レーザ素子６５は、電流制御部６２から供給される電流に応じて、ＣＷレーザ光の波長を短波長λ１Ｓと長波長λ１Ｌとの間で、変動周期Ｔで変化させる。短波長λ１Ｓ及び長波長λ１Ｌは、波長変換システム７２から出力しようとするパルスレーザ光の短波長λＳ及び長波長λＬのそれぞれ４倍の波長である。ＣＷレーザ光の波長の変動周期Ｔは、図３４に示される電流の変動周期Ｔと一致する。電流制御部６２から供給される電流の直流成分Ａ１ｄｃと振幅Ａ１ａｃとを制御することにより、ＣＷレーザ光の波長を短波長λ１Ｓと長波長λ１Ｌとの間で変化させることができる。半導体レーザ素子６５は、例えば、直流成分Ａ１ｄｃから振幅Ａ１ａｃの半分を減算して得られる電流が供給されたときに、短波長λ１ＳのＣＷレーザ光を出力し、直流成分Ａ１ｄｃに振幅Ａ１ａｃの半分を加算して得られる電流が供給されたときに、長波長λ１ＬのＣＷレーザ光を出力する。
　図３６は、第６の実施形態における半導体レーザ素子６５から出力されるＣＷレーザ光のスペクトル波形を示すグラフである。ＣＷレーザ光のスペクトル波形は急峻なピークを有し、その中心波長は、電流制御部６２から供給される電流によって、短波長λ１Ｓと長波長λ１Ｌとの間で変化する。図３６にはＣＷレーザ光のスペクトル波形を代表して３つのスペクトル波形が示されているが、図３５を参照しながら説明したように、ＣＷレーザ光の中心波長は短波長λ１Ｓと長波長λ１Ｌとの間で連続的に変化する。
　図３７は、第６の実施形態における半導体レーザ素子６５から出力されるＣＷレーザ光のスペクトル波形を波長の変動周期Ｔにわたって積分した結果を示すグラフである。ＣＷレーザ光のスペクトル波形を、波長の変動周期Ｔ又はその倍数に相当する時間にわたって積分すると、ほぼフラットトップ状のスペクトル波形となる。
　半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅Ｄ（図３５参照）は、波長の変動周期Ｔとの間で以下の関係を有することが好ましい。
　　　Ｄ＝ｎ・Ｔ
　ここで、ｎは１以上の整数である。
　この場合、変動周期Ｔで波長が変化するＣＷレーザ光のうちのｎ周期分の光が、半導体光増幅器ＳＯＡによって切り出されて増幅される。これによれば、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光のスペクトル波形をほぼフラットトップ状とすることができる。
　また、波長の変動周期Ｔは、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅Ｄよりも短いことが望ましい。波長の変動周期Ｔは、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光の立ち上がりに要する時間以下であることが望ましい。
　７．４　他の構成例
　第６の実施形態において、半導体レーザシステム６０が波長約７７３．６ｎｍのパルスレーザ光を出力し、このパルスレーザ光を波長変換システム７２が第４高調波に変換する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。半導体レーザシステム６０が波長約１５４７．２ｎｍのパルスレーザ光を出力し、このパルスレーザ光を波長変換システム７２が第８高調波に変換してもよい。
　第６の実施形態において、波長変換システム７２から出力されたパルスレーザ光が、光共振器を含まない増幅器ＰＡによって増幅される場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。波長変換システム７２から出力されたパルスレーザ光が、光共振器を含むパワーオシレータ（ＰＯ）によって増幅されてもよい。
　第６の実施形態において、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光の１パルスのパルス時間幅Ｄにおいて、発振波長が変動周期Ｔで変化する場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。すなわち、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光の１パルスのパルス時間幅Ｄにおいて、発振波長が変化しなくてもよい。そして、第４及び第５の実施形態における波長制御と同様に、パルスごとに発振波長を変化させてもよい。その場合、分布帰還型半導体レーザＤＦＢはファンクションジェネレータ６１を含まなくてもよく、目標の発振波長に応じた電流を分布帰還型半導体レーザＤＦＢに流せばよい。
　７．５　作用
　第６の実施形態によれば、レーザ装置１００ｆが、固体レーザを含むマスターオシレータＭＯと、エキシマレーザを含む増幅器ＰＡと、を含む。
　これによれば、固体レーザを用いることにより、高速かつ高精度で波長制御を行うことができる。
　第６の実施形態によれば、固体レーザが、分布帰還型半導体レーザＤＦＢと半導体光増幅器ＳＯＡとを含む。分布帰還型半導体レーザＤＦＢから出力されるＣＷレーザ光は、分布帰還型半導体レーザＤＦＢに供給される電流によって波長が変化する。半導体光増幅器ＳＯＡは、ＣＷレーザ光をパルス状に増幅してパルスレーザ光を出力する。
　これによれば、供給される電流によって発振波長が変化する分布帰還型半導体レーザＤＦＢを用い、パルスの切り出しには半導体光増幅器ＳＯＡを用いることにより、波長制御を高速化することができる。
　第６の実施形態によれば、半導体光増幅器ＳＯＡから出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅Ｄよりも、分布帰還型半導体レーザＤＦＢから出力されるＣＷレーザ光の波長の変動周期Ｔが短くなるように、分布帰還型半導体レーザＤＦＢに供給される電流を制御する。
　これによれば、半導体光増幅器ＳＯＡから出力される１パルスのパルスレーザ光において、波長を高速で変化させるので、実質的にフラットトップ状のスペクトル波形を有するパルスを用いて半導体ウエハを露光することができる。
８．複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢを含む半導体レーザシステム６０ｇ
　８．１　構成
　図３８は、第７の実施形態における半導体レーザシステム６０ｇの構成を概略的に示す。半導体レーザシステム６０ｇは、２つの分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２と、２つの半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２と、ビームコンバイナ６７と、を含む。
　分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２の各々は、図３３を参照しながら説明した分布帰還型半導体レーザＤＦＢと同様である。但し、分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２の各々は、ファンクションジェネレータ６１を含まなくてもよい。半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２の各々は、図３３を参照しながら説明した半導体光増幅器ＳＯＡと同様である。
　８．２　動作
　分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１は、短波長λ１Ｓを有するＣＷレーザ光を出力する。分布帰還型半導体レーザＤＦＢ２は、長波長λ１Ｌを有するＣＷレーザ光を出力する。分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１から出力されたＣＷレーザ光は半導体光増幅器ＳＯＡ１によってパルス状に増幅され、第１のパルスレーザ光としてビームコンバイナ６７に入射する。分布帰還型半導体レーザＤＦＢ２から出力されたＣＷレーザ光は半導体光増幅器ＳＯＡ２によってパルス状に増幅され、第２のパルスレーザ光としてビームコンバイナ６７に入射する。ビームコンバイナ６７は、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光との光路を一致させて半導体レーザシステム６０ｇから出力させる。
　図３９は、第７の実施形態における半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２からそれぞれ出力された第１及び第２のパルスレーザ光の合成波形を示す。第１及び第２のパルスレーザ光は、これらのパルス時間波形が時間的に重ならないことが望ましく、これらの合成波形の時間幅がエキシマレーザで構成される増幅器ＰＡの放電持続時間よりも短いことが望ましい。例えば、第１及び第２のパルスレーザ光の各々のパルス幅を２０ｎｓとし、第１のパルスレーザ光のパルス時間波形の立ち下がりから第２のパルスレーザ光のパルス時間波形の立ち上がりまでのインターバル時間を１ｎｓとする。これらのパルス時間波形を合成した合成波形の時間幅は４１ｎｓとなり、エキシマレーザの放電持続時間よりも短い。このような第１及び第２のパルスレーザ光をビームコンバイナ６７で合流させ、波長変換システム７２（図３２参照）で波長変換して増幅器ＰＡで増幅することにより、短波長λＳ及び長波長λＬの２つの波長成分を有するパルスレーザ光をレーザ装置１００ｆから出力することができる。
　８．３　他の構成例
　第７の実施形態において、半導体レーザシステム６０ｇが、２つの分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２を含む場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。３つ以上の分布帰還型半導体レーザから互いに異なる波長のＣＷレーザ光を出力させ、３波長以上のパルスレーザ光を半導体レーザシステムから出力させてもよい。
　第７の実施形態において、半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２からそれぞれ出力される第１及び第２のパルスレーザ光の合成波形の時間幅が増幅器ＰＡの放電持続時間よりも短い場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。増幅器ＰＡにおける１回の放電のタイミングに対応して半導体光増幅器ＳＯＡ１から第１のパルスレーザ光が出力され、増幅器ＰＡにおける別の放電のタイミングに対応して半導体光増幅器ＳＯＡ２から第２のパルスレーザ光が出力されてもよい。この場合、第４の実施形態における波長制御と同様に、パルスごとに波長を変化させてもよい。
　図１１を参照しながら説明したように、露光制御プロセッサ２１０は、最適波長差テーブルと各種パラメータの指令値とから決定される波長差の目標値δλｔに基づいて、短波長λＳ及び長波長λＬを決定する。第３～第７の実施形態において、最適波長差テーブルは、第１の実施形態又はその変形例のいずれかによって作成されたものでもよいし、第２の実施形態によって作成されたものでもよい。
　８．４　作用
　第７の実施形態によれば、固体レーザが、複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２と、複数の半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２と、を含む。複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２は、波長が互いに異なるＣＷレーザ光を出力する。複数の半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２は、複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２からそれぞれ出力されたＣＷレーザ光をそれぞれパルス状に増幅する。
　これによれば、複数の分布帰還型半導体レーザＤＦＢ１及びＤＦＢ２の各々の発振波長を高速で変化させなくても、短波長λＳ及び長波長λＬのパルスレーザ光を用いて半導体ウエハを露光することができる。
　第７の実施形態によれば、複数の半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２からそれぞれ出力される複数のパルス時間波形が互いに重ならず、複数のパルス時間波形を合成した合成波形の時間幅がエキシマレーザの放電持続時間よりも短い時間幅となるように、複数の半導体光増幅器ＳＯＡ１及びＳＯＡ２を制御する。
　これによれば、エキシマレーザで構成される増幅器ＰＡから出力される１パルスのパルスレーザ光が短波長λＳと長波長λＬとを含むことができる。
９．その他
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、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。たとえば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (20)

  1. 　第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込むことと、
    　前記データと、前記パラメータの指令値と、に基づいて前記波長差の目標値を決定することと、
    　前記波長差の前記目標値に基づいて、前記第１のパルスレーザ光の第１の波長と前記第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定することと、
    　前記第１の波長を有する前記第１のパルスレーザ光と前記第２の波長を有する前記第２のパルスレーザ光とを含む前記複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置に波長設定信号を出力することと、
    　前記複数のパルスレーザ光で前記半導体ウエハを露光することと、
    を含む露光方法。
  2. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記パラメータは、
    　　前記半導体ウエハを露光する露光装置の照明光学系のパラメータ、
    　　前記露光装置の投影光学系のパラメータ、及び
    　　前記半導体ウエハを露光するためのマスクのパラメータ
    のうちの少なくとも１つを含む、露光方法。
  3. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記データは、前記パラメータを用いて前記半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる前記波長差を前記パラメータと関係づけたデータである、露光方法。
  4. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記パラメータを設定し、前記波長差として複数の値を設定し、前記パラメータを用いて前記半導体ウエハを露光するときの焦点深度を前記複数の値のそれぞれについて計算することにより、前記焦点深度が最大となる前記波長差を計算し、前記データを作成することをさらに含む、露光方法。
  5. 　請求項４記載の露光方法であって、
    　前記パラメータと、前記レーザ装置の標準波長に基づいて設定される前記第１の波長及び前記第２の波長とを用いて、前記焦点深度を前記複数の値のそれぞれについて計算する、露光方法。
  6. 　請求項４記載の露光方法であって、
    　露光プロセスの情報を読込み、前記露光プロセスに応じて前記パラメータを設定する、露光方法。
  7. 　請求項４記載の露光方法であって、
    　前記焦点深度が最大となる前記波長差を計算するか否かを判定し、判定結果に応じて前記波長差を計算する、露光方法。
  8. 　請求項４記載の露光方法であって、
    　複数のフォーカス位置を設定し、前記複数のフォーカス位置の各々について前記複数のパルスレーザ光で前記半導体ウエハのテスト露光を行い、テスト露光された前記半導体ウエハのＣＤ値を計測することをさらに含み、
    　前記複数のフォーカス位置と前記ＣＤ値とに基づいて前記データを作成する、露光方法。
  9. 　請求項８記載の露光方法であって、
    　前記複数のフォーカス位置のうちの前記ＣＤ値が許容範囲内となるフォーカス位置の範囲に基づいて、前記焦点深度を計算する、露光方法。
  10. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光は、時間的に重なったパルスとして前記半導体ウエハに照射される、露光方法。
  11. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記複数のパルスレーザ光は、前記第１の波長より長く前記第２の波長より短い第３の波長を有する第３のパルスレーザ光をさらに含む、露光方法。
  12. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光は、互いに異なるタイミングで前記半導体ウエハに照射される、露光方法。
  13. 　請求項１記載の露光方法であって、
    　前記レーザ装置が、固体レーザを含むマスターオシレータと、エキシマレーザを含む増幅器と、を含む、露光方法。
  14. 　請求項１３記載の露光方法であって、
    　前記固体レーザが、供給される電流によって波長が変化するＣＷレーザ光を出力する分布帰還型半導体レーザと、前記ＣＷレーザ光をパルス状に増幅してパルスレーザ光を出力する半導体光増幅器と、を含む、露光方法。
  15. 　請求項１４記載の露光方法であって、
    　前記半導体光増幅器から出力されるパルスレーザ光のパルス時間幅よりも、前記分布帰還型半導体レーザから出力されるＣＷレーザ光の波長の変動周期が短くなるように前記電流を制御する、露光方法。
  16. 　請求項１３記載の露光方法であって、
    　前記固体レーザが、波長が互いに異なるＣＷレーザ光を出力する複数の分布帰還型半導体レーザと、前記複数の分布帰還型半導体レーザからそれぞれ出力されたＣＷレーザ光をそれぞれパルス状に増幅する複数の半導体光増幅器と、を含む、露光方法。
  17. 　請求項１６記載の露光方法であって、
    　前記複数の半導体光増幅器からそれぞれ出力される複数のパルス時間波形が互いに重ならず、前記複数のパルス時間波形を合成した合成波形の時間幅が前記エキシマレーザの放電持続時間よりも短い時間幅となるように、前記複数の半導体光増幅器を制御する、露光方法。
  18. 　第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込み、
    　前記データと、前記パラメータの指令値と、に基づいて前記波長差の目標値を決定し、
    　前記波長差の前記目標値に基づいて、前記第１のパルスレーザ光の第１の波長と前記第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定し、
    　前記第１の波長を有する前記第１のパルスレーザ光と前記第２の波長を有する前記第２のパルスレーザ光とを含む前記複数のパルスレーザ光を出力するようにレーザ装置に波長設定信号を出力する
    プロセッサと、
    　前記複数のパルスレーザ光で前記半導体ウエハを露光する光学系と、
    を含む露光システム。
  19. 　請求項１８に記載の露光システムであって、
    　前記パラメータを用いて前記半導体ウエハを露光するときの焦点深度が最大となる前記波長差を前記パラメータと関係づけたテーブルを記憶したメモリをさらに含む、露光システム。
  20. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とを含む複数のパルスレーザ光で半導体ウエハを露光する露光条件に関するパラメータと、前記第１のパルスレーザ光と前記第２のパルスレーザ光との波長差と、の関係を示すデータを読込み、
    　前記データと、前記パラメータの指令値と、に基づいて前記波長差の目標値を決定し、
    　前記波長差の前記目標値に基づいて、前記第１のパルスレーザ光の第１の波長と前記第２のパルスレーザ光の第２の波長とを決定し、
    　前記第１の波長を有する前記第１のパルスレーザ光と前記第２の波長を有する前記第２のパルスレーザ光とを含む前記複数のパルスレーザ光を露光装置に出力するように、レーザ装置に波長設定信号を出力し、
    　電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で前記半導体ウエハに前記複数のパルスレーザ光を露光する
    ことを含む電子デバイスの製造方法。
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