CN115039033A - 曝光系统和电子器件的制造方法 - Google Patents

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藤井光一
若林理
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Abstract

本公开的一个观点的曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和基于掩模版台的掩模版的移动进行控制。掩模版具有被配置有第1图案的第1区域和被配置有第2图案的第2区域，第1区域和第2区域分别是在相对于脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，第1区域和第2区域在扫描方向上并排地配置。处理器根据第1区域和第2区域的各个区域改变脉冲激光的控制参数的值，对激光装置进行控制，以使其输出与第1区域和第2区域的各个区域对应的脉冲激光。

Description

曝光系统和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及曝光系统和电子器件的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化和高集成化，要求分辨力的提高。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以发展。例如，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长大约为248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长大约为193nm的激光的ArF准分子激光装置。
KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，大约为350～400pm。因此，在利用使KrF和ArF激光这种紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时产生色差。其结果，分辨力可能降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，为了使谱线宽度窄带化，有时具有包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrow Module：LNM)。下面，将谱线宽度被窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2015/0070673号
专利文献2：美国专利申请公开第2011/0205512号
专利文献3：美国专利申请公开第2006/0035160号
专利文献4：美国专利申请公开第2003/0227607号
专利文献5：美国专利申请公开第2018/0196347号
专利文献6：美国专利申请公开第2019/0245321号
专利文献7：美国专利申请公开第2004/0012844号
发明内容
本公开的1个观点的曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对半导体基板进行扫描曝光，其中，曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台，其使掩模版移动；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和基于掩模版台的掩模版的移动进行控制，掩模版具有被配置有第1图案的第1区域和被配置有第2图案的第2区域，第1区域和第2区域分别是在相对于脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，第1区域和第2区域在扫描方向上并排地配置，处理器根据第1区域和第2区域的各个区域改变脉冲激光的控制参数的值，对激光装置进行控制，以使其输出与第1区域和第2区域的各个区域对应的脉冲激光。
本公开的1个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：使用曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对感光基板进行扫描曝光，以制造电子器件，曝光系统具有：激光装置，其输出脉冲激光；照明光学系统，其将脉冲激光引导至掩模版；掩模版台，其使掩模版移动；以及处理器，其对来自激光装置的脉冲激光的输出和基于掩模版台的掩模版的移动进行控制，掩模版具有被配置有第1图案的第1区域和被配置有第2图案的第2区域，第1区域和第2区域分别是在相对于脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，第1区域和第2区域在扫描方向上并排地配置，处理器根据第1区域和第2区域的各个区域改变脉冲激光的控制参数的值，对激光装置进行控制，以使其输出与第1区域和第2区域的各个区域对应的脉冲激光。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1概略地示出比较例的曝光系统的结构。
图2示出从曝光控制部向激光控制部发送的发光触发信号的输出模式的例子。
图3示出晶片上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。
图4示出晶片上的1个扫描场与静态曝光区域的关系。
图5是静态曝光区域的说明图。
图6是扫描曝光中的扫描场的示意图。
图7是示意地示出与图6所示的扫描曝光的动作对应的掩模版与扫描射束的关系的平面图。
图8示出实施方式1的光刻系统的结构例。
图9是概略地示出被应用于实施方式1的光刻系统的掩模版的图案的配置例的示意图。
图10示出激光装置的结构例。
图11示出带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。
图12是示出实施方式1的光刻控制部实施的处理的例子的流程图。
图13是示出文件C中保存的表的数据结构的例子的概念图。
图14是示出实施方式1的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。
图15是示出实施方式1的激光控制部实施的处理的例子的流程图。
图16示出实施方式2的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。
图17是示出实施方式2的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。
图18示出实施方式2的变形例的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。
图19示意地示出被应用于实施方式3的光刻系统的掩模版图案与晶片的区域的关系。
图20是示意地示出晶片的截面的另一个例子的剖视图。
图21示出实施方式3的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。
图22是示出实施方式3的光刻控制部实施的处理的例子的流程图。
图23是示出文件C3中保存的表的数据结构的概念图。
图24是示出实施方式3的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。
图25示出实施方式4的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。
图26是示出实施方式4的曝光控制部实施的处理的例子的流程图。
图27示出激光装置的另一个结构例。
图28示出半导体激光器系统的结构例。
图29是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。
图30是示出在半导体激光器中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度的关系的示意图。
图31是用于说明半导体光放大器的上升时间的曲线图。
图32概略地示出曝光装置的结构例。
具体实施方式
-目录-
1.用语的说明
2.比较例的曝光系统的概要
2.1 结构
2.2 动作
2.3 在晶片上的曝光动作的例子
2.4 扫描场与静态曝光区域的关系
2.5 课题
3.实施方式1
3.1 光刻系统的概要
3.1.1 结构
3.1.2 动作
3.2 激光装置的例子
3.2.1 结构
3.2.2 动作
3.2.3 其他
3.3 带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子
3.4 光刻控制部的处理内容的例子
3.5 曝光控制部的处理内容的例子
3.6 激光控制部的处理内容的例子
3.7 作用/效果
3.8 其他
4.实施方式2
4.1 结构
4.2 动作
4.3 作用/效果
4.4 变形例
5.实施方式3
5.1 结构
5.2 动作
5.3 光刻控制部的处理内容的例子
5.4 曝光控制部的处理内容的例子
5.5 作用/效果
5.6 其他
6.实施方式4
6.1 结构
6.2 动作
6.3 作用/效果
7.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子
7.1 结构
7.2 动作
7.3 半导体激光器系统的说明
7.3.1 结构
7.3.2 动作
7.3.3 其他
7.4 作用/效果
7.5 其他
8.关于各种控制部的硬件结构
9.电子器件的制造方法
10.其他
下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.用语的说明
如下定义本公开中被使用的用语。
CD(Critical Dimension)是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的尺寸。在光刻中，图案的CD值不仅受该图案的尺寸本身的影响而变化，还受位于周边的图案的影响而变化。因此，例如，在某个图案在掩模版上孤立地被配置的情况下和在旁边存在图案的情况下，曝光后的CD不同。其程度不仅根据与相邻的其他图案之间的距离、密度、种类等而变化，还根据曝光中使用的曝光机的光学系统的设定而变化。将这种光学的邻近效应称为OPE(Optical Proximity Effect；光学邻近效应)。另外，虽然不是光学的邻近效应，但是，在显影时的显影等工艺中也存在邻近效应。
OPE曲线是指在横轴描绘(通道间距)图案、在纵轴描绘CD值、或CD值与目标CD值的差分的曲线图。OPE曲线也被称为OPE特性曲线。
OPC(Optical Proximity Correction：光学邻近校正)是指，已知CD值根据OPE而变化，因此，事先根据曝光实验数据对掩模版图案加入偏置、辅助图案，由此，使得曝光后的晶片上的CD成为目标值。一般而言，OPC在器件制造商的工艺开发的阶段进行。
作为与OPC不同的校正，还存在OPE校正。OPE还受曝光中使用的光学系统的设定(透镜的开口数NA、照明σ、环带比等)的影响，因此，通过对曝光机的光学系统参数进行调整，能够进行调整以使CD值成为目标。将其称为OPE校正。OPC和OPE校正都能够进行CD值的控制，但是，OPC大多在包含掩模版制作的工艺开发阶段进行，OPE校正大多在制作掩模版之后，在量产时(紧前)或量产的中途进行。此外，虽然不是光学的邻近效应，但是，在显影等中也存在以微负载效应(Micro Loading Effect)为代表的邻近效应，根据情况，有时与光学的邻近效应一起通过光学系统的调整使CD一致。
叠加是指被形成于半导体等的晶片上的微细图案的重合。
谱线宽度Δλ是对曝光性能造成影响的谱线宽度的指标值。谱线宽度Δλ例如也可以是激光谱的积分能量成为95％的带宽。
2.比较例的曝光系统的概要
2.1结构
图1概略地示出比较例的曝光系统的结构。本公开的比较例是申请人认识到仅申请人知道的方式，不是申请人自己承认的公知例。曝光系统10包含激光装置12和曝光装置14。激光装置12是波长可变的窄带振荡的ArF激光装置，包含激光控制部20、未图示的激光腔和窄带化模块。
曝光装置14包含曝光控制部40、射束传输单元(BDU)42、高反射镜43、照明光学系统44、掩模版46、掩模版台48、投影光学系统50、晶片保持架52、晶片台54和对焦传感器58。
在晶片保持架52保持有晶片WF。照明光学系统44是将脉冲激光引导至掩模版46的光学系统。照明光学系统44将激光束整形为大致长方形的光强度分布被均匀化的扫描射束。投影光学系统50使掩模版图案成像于晶片WF。对焦传感器58计测晶片表面的高度。
曝光控制部40与掩模版台48、晶片台54和对焦传感器58连接。此外，曝光控制部40与激光控制部20连接。曝光控制部40和激光控制部20分别使用未图示的处理器构成，包含存储器等存储装置。存储装置也可以被搭载于处理器。
2.2动作
曝光控制部40根据由对焦传感器58计测出的晶片WF的高度，对晶片台54的Z轴方向的移动进行控制，以对晶片高度方向(Z轴方向)的对焦位置进行校正。
曝光控制部40以步进扫描的方式向激光控制部20发送目标激光的控制参数，一边发送发光触发信号Tr，一边对掩模版台48和晶片台54进行控制，在晶片WF上扫描曝光掩模版46的像。在目标激光的控制参数中例如包含目标波长λt和目标脉冲能量Et。
激光控制部20对窄带化模块的选择波长进行控制，以使从激光装置12输出的脉冲激光的波长λ成为目标波长λt，并且，对激励强度进行控制，以使脉冲能量E成为目标脉冲能量Et，按照发光触发信号Tr输出脉冲激光。此外，激光控制部20将按照发光触发信号Tr输出的脉冲激光的各种计测数据发送到曝光控制部40。在各种计测数据中例如包含波长λ和脉冲能量E等。
2.3在晶片上的曝光动作的例子
图2示出从曝光控制部40向激光控制部20发送的发光触发信号Tr的输出模式的例子。在图2所示的例子中，按照每个晶片WF实施调整振荡后，进入实际曝光模式。即，激光装置12最初进行调整振荡，在隔开规定的时间间隔后，进行第1枚的晶片曝光(晶片#1)用的突发运转。
调整振荡是指，进行虽然不对晶片WF照射脉冲激光、但是输出调整用的脉冲激光的振荡。关于调整振荡，在规定的条件下进行振荡，直到激光在能够曝光的状态下稳定为止，在晶片生产的批次前实施调整振荡。脉冲激光Lp例如以数百Hz～数kHz程度的规定的频率被输出。在晶片曝光时，一般进行反复突发期间和振荡休止期间的突发运转。在调整振荡中也进行突发运转。
在图2中，脉冲密集的区间是以规定期间连续输出脉冲激光的突发期间。此外，在图2中，不存在脉冲的区间是振荡休止期间。另外，在调整振荡中，脉冲的各连续输出期间的长度不需要恒定，为了进行调整，也可以使各连续输出期间的长度不同来进行连续输出动作。在进行了调整振荡后，隔开比较大的时间间隔，在曝光装置4中进行第1枚的晶片曝光(晶片#1)。
激光装置12在步进扫描方式的曝光中的步进中振荡休止，在扫描中根据发光触发信号Tr的间隔输出脉冲激光。将这种激光振荡的模式称为突发振荡模式。
图3示出晶片WF上的步进扫描曝光的曝光模式的例子。图3的晶片WF内所示的多个矩形区域分别是扫描场。扫描场是1次的扫描曝光的曝光区域，也被称为扫描区域。如图3所示，将晶片WF分割成多个规定尺寸的曝光区域(扫描场)，在晶片曝光的开始(晶片开始)与结束(晶片结束)之间的期间内对各曝光区域进行扫描曝光，由此进行晶片曝光。
即，在晶片曝光中，反复进行以下步骤：以第1次的扫描曝光(扫描#1)对晶片WF的第1规定的曝光区域进行曝光，接着，以第2次的扫描曝光(扫描#2)对第2规定的曝光区域进行曝光。在1次的扫描曝光中，能够从激光装置12连续输出多个脉冲激光Lp(脉冲#1、脉冲#2、…)。在第1规定的曝光区域的扫描曝光(扫描#1)结束后，隔开规定的时间间隔进行第2规定的曝光区域的扫描曝光(扫描#2)。依次反复进行该扫描曝光，在第1枚晶片WF的全部曝光区域的扫描曝光结束后，再次进行调整振荡，然后进行第2枚晶片WF的晶片曝光(晶片#2)。
按照图3所示的虚线箭头的顺序进行步进扫描曝光，直到晶片开始→扫描#1→扫描#2→……→扫描#126→晶片结束为止。晶片WF是本公开中的“半导体基板”的一例。
2.4扫描场与静态曝光区域的关系
图4示出晶片WF上的1个扫描场SF与静态曝光区域SEA的关系。静态曝光区域SEA是针对扫描场SF的扫描曝光中使用的大致长方形的大致均匀的射束照射区域。由照明光学系统44整形后的大致长方形的大致均匀的扫描射束被照射到掩模版46上，在扫描射束的短轴方向(这里为Y轴方向)上，掩模版46和晶片WF一边根据投影光学系统50的缩小倍率在Y轴方向上以彼此不同的朝向移动，一边进行曝光。由此，在晶片WF上的各扫描场SF中，掩模版图案被扫描曝光。静态曝光区域SEA也可以理解为基于扫描射束的可统一曝光的区域。
在图4中，朝向纵向向上的Y轴方向负侧的方向是扫描方向，朝向Y轴方向正侧的方向是晶片移动方向。将与图4的纸面平行且与Y轴方向正交的方向(X轴方向)称为扫描宽度方向。关于晶片WF上的扫描场SF的尺寸，例如，Y轴方向为33mm，X轴方向为26mm。
图5是静态曝光区域SEA的说明图。在设静态曝光区域SEA的X轴方向的长度为Bx、Y轴方向的宽度为By时，Bx对应于扫描场SF的X轴方向的尺寸，By远远小于扫描场SF的Y轴方向的尺寸。将静态曝光区域SEA的Y轴方向的宽度By称为N间隙。被曝光于晶片WF上的抗蚀剂的脉冲数NSL成为下式。
NSL＝(By/Vy)·f
Vy：晶片的Y轴方向的扫描速度
f：激光的重复频率(Hz)
2.5课题
图6是扫描曝光中的扫描场SF的示意图。图7是示意地示出与图6所示的扫描曝光的动作对应的掩模版46与扫描射束SB的关系的平面图。图7示出掩模版46中的图案区域的配置的例子。另外，图7也可以理解为示出1个扫描场SF内的半导体元件区域的图案的例子的示意图。
在各晶片WF的扫描场SF中，例如混合存在有被要求较高分辨力的半导体元件的区域、以及即使分辨力较低也被要求焦点深度的半导体元件的区域。在本说明书中，将扫描场SF内被要求相对较高的分辨力的半导体元件的区域称为“高分辨率区域A”，将即使分辨力较低也被要求焦点深度的半导体元件的区域称为“低分辨率区域B”。高分辨率区域A和低分辨率区域B这样的记载还被用于掩模版46的图案。此外，有时将高分辨率区域A简单地记载为“区域A”，有时将低分辨率区域B简单地记载为“区域B”。
扫描场SF内的高分辨率区域A和低分辨率区域B的配置取决于电路图案的设计，典型地讲，如图7所示，在基于扫描射束SB的可统一曝光的区域内混合存在地配置有高分辨率区域A和低分辨率区域B。
高分辨率区域A和低分辨率区域B各自的最佳的曝光条件不同，因此，优选按照高分辨率区域A和低分辨率区域B的每个区域以最佳的条件进行曝光。
但是，很难高速且高精度地对1次扫描中的曝光条件(例如波长、谱线宽度等)进行变更，因此，有时很难针对各半导体元件的图案区域进行被优化的脉冲激光的曝光。典型地讲，以扫描场单位进行曝光条件的变更，在1个扫描场SF内，不区分区域地以相同的曝光条件被曝光。
此外，在扫描场SF内，有时在晶片WF的高度方向上存在阶梯差。该情况下，使晶片台54大幅倾斜进行曝光。由此，有时对重合等造成较大的不良影响。此外，在这样在扫描场SF内混合存在有高度不同的区域的情况下，按照高度不同的每个区域，脉冲激光的最佳的成像位置不同，因此，有时很难针对各个区域进行被优化的脉冲激光的曝光。
3.实施方式1
3.1光刻系统的概要
3.1.1结构
图8示出实施方式1的光刻系统100的结构例。关于图8所示的结构，对与图1不同之处进行说明。图8所示的光刻系统100在图1所示的结构中追加了光刻控制部110，构成为在光刻控制部110与曝光控制部40之间、以及光刻控制部110与激光控制部20之间分别追加了数据的发送接收线。
光刻系统100包含激光装置12、曝光装置14和光刻控制部110。光刻系统100是本公开中的“曝光系统”的一例。在光刻系统100中，作为目标激光的控制参数，追加了目标谱线宽度Δλt。从曝光控制部40向激光控制部20发送目标谱线宽度Δλt的数据。
光刻控制部110使用未图示的处理器构成。光刻控制部110包含存储器等存储装置。处理器也可以包含存储装置。光刻控制部110被搭载有根据纯粹的傅里叶成像光学理论计算被曝光的抗蚀剂图案的程序。
此外，光刻系统100中使用的掩模版46的掩模版图案被设计成，以使被配置有需要高分辨力的第1图案的第1图案区域和被配置有需要焦点深度的第2图案的第2图案区域分别成为在与扫描方向正交的方向上连续的带状的区域的方式，使各图案的区域的位置在扫描方向上分开。
图9是概略地示出被应用于实施方式1的光刻系统100的掩模版46的图案的配置例的示意图。掩模版46的掩模版图案被设计成，高分辨率区域A和低分辨率区域B分别被配置为沿着与扫描方向(Y轴方向)正交的方向(X轴方向)延伸的带状的区域。即，掩模版图案以使高分辨率区域A和低分辨率区域B分别成为在X轴方向上连续的区域的方式被划分区域，带状的高分辨率区域A和带状的低分辨率区域B以在Y轴方向上并排的方式被配置于Y轴方向的不同位置。高分辨率区域A是被配置有需要分辨力的第1图案的区域(第1图案区域)。低分辨率区域B是被配置有需要焦点深度的第2图案的区域(第2图案区域)。
第1图案例如可以是静态随机存取存储器(Static Random Access Memory：SRAM)的图案。第2图案例如可以是孤立图案、逻辑元件和放大器中的至少一方的图案。“带状”的区域是指Y轴方向的区域的长度(区域宽度)以大致恒定的宽度在X轴方向上连续的形状的区域。本实施方式中的带状的区域是X轴方向的区域的长度比Y轴方向的区域的长度长的区域。高分辨率区域A是本公开中的“第1区域”的一例。低分辨率区域B是本公开中的“第2区域”的一例。
图9所示的掩模版46的掩模版面被分割成2×2的4个区域，各个分割区域(1/4区域)对应于1个芯片。在图9中，被配置于右上方的第1分割区域DA1的高分辨率区域A和被配置于左上方的第2分割区域DA2的高分辨率区域A以在X轴方向上并排的方式被配置于Y轴方向的相同位置。此外，在图9中，被配置于右下方的第3分割区域DA3的高分辨率区域A和被配置于左下方的第4分割区域DA4的高分辨率区域A以在X轴方向上并排的方式被配置于Y轴方向的相同位置。这样，高分辨率区域A在掩模版面中集中地被配置于在X轴方向上连续的带状的区域。
另外，有时在X轴方向上并排的2个高分辨率区域A之间和/或高分辨率区域A的X轴方向边界(端部)的外侧以极小的面积配置有低分辨率区域B，但是，掩模版46的X轴方向长度整体的带状的区域的大部分被高分辨率区域A占据即可。例如，优选沿着X轴方向的直线上的高分辨率区域A的X轴方向长度的合计为掩模版46的X轴方向长度的50％以上，进一步优选为80％以上。掩模版46的X轴方向长度相当于扫描射束SB的X轴方向射束宽度(扫描射束宽度)。
同样，低分辨率区域B在掩模版面中集中地被配置于在X轴方向上连续的带状的区域内。关于沿着X轴方向的带状的低分辨率区域B，优选沿着X轴方向的直线上的低分辨率区域B的X轴方向长度的合计为掩模版46的X轴方向长度的50％以上，进一步优选为80％以上。在图9中，示出带状的低分辨率区域B的X轴方向长度成为掩模版46的X轴方向长度的100％的例子。
总之，带状的高分辨率区域A和带状的低分辨率区域B分别被配置于Y轴方向的不同位置，带状的高分辨率区域A和带状的低分辨率区域B在X轴方向的直线上非混合存在(不混合存在)。非混合存在这样的记载表示带状的高分辨率区域A和带状的低分辨率区域B在X轴方向上不重叠排列的状况。在图9中，示出掩模版面被分割成2×2的4个区域的例子，但是，掩模版面的分割数、分割方式不限于该例子。
3.1.2动作
光刻控制部110通过计算程序，针对带状的高分辨率区域A和带状的低分辨率区域B分别计算最佳的激光的控制参数，将计算结果保存于文件C。文件C中保存的控制参数例如包含最佳波长λb、最佳谱线宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb等。
光刻控制部110也可以从激光控制部20接收包含激光的控制参数在内的与激光装置12有关的数据并进行保存。光刻控制部110从激光控制部20接收波长λ、谱线宽度Δλ和脉冲能量E的数据，保存这些数据。
曝光控制部40从光刻控制部110的文件C读入与晶片WF的扫描场SF内的区域A和区域B的各个区域对应的激光的控制参数值。
曝光控制部40将在区域A和区域B的各个区域进行曝光时的每个脉冲的激光的控制参数值发送到激光装置12。从曝光控制部40向激光装置12发送的控制参数值例如可以是目标波长λt、目标谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et等。以后的曝光动作与图1的曝光系统10相同。
3.2激光装置的例子
3.2.1结构
图10示出激光装置12的结构例。图10所示的激光装置12是窄带化ArF激光装置，包含激光控制部20、振荡器22、放大器24、监视器模块26和闸门28。振荡器22包含腔60、输出耦合镜62、脉冲功率模块(PPM)64、充电器66和窄带化模块(LNM)68。
腔60包含窗口71、72、一对电极73、74和电绝缘部件75。PPM64包含开关65和未图示的充电电容器，经由电绝缘部件75的馈送通道与电极74连接。电极73与被接地的腔60连接。充电器66按照来自激光控制部20的指令，对PPM64的充电电容器进行充电。
窄带化模块68和输出耦合镜62构成光谐振器。以在该谐振器的光路上配置有一对电极73、74的放电区域的方式配置腔60。在输出耦合镜62被涂敷有多层膜，该多层膜使在腔60内产生的激光的一部分反射，使另一部分透过。
窄带化模块68包含2个棱镜81、82、光栅83、以及使棱镜82旋转的旋转台84。窄带化模块68使用旋转台84使棱镜82旋转，由此使相对于光栅83的入射角度变化，对脉冲激光的振荡波长进行控制。旋转台84也可以是包含压电元件的旋转台，该压电元件能够以按照每个脉冲进行响应的方式进行高速响应。
放大器24包含光谐振器90、腔160、PPM164和充电器166。腔160、PPM164和充电器166的结构与振荡器22的对应的要素的结构相同。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。PPM164包含开关165和未图示的充电电容器。
光谐振器90是法布里-珀罗型的光谐振器，由后镜91和输出耦合镜92构成。后镜91使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。输出耦合镜92使激光的一部分部分反射，并且使另一部分透过。后镜91的反射率例如为80％～90％。输出耦合镜92的反射率例如为10％～30％。
监视器模块26包含分束器181、182、谱检测器183、以及检测激光的脉冲能量的光传感器184。谱检测器183例如可以是标准具分光器等。光传感器184例如可以是光电二极管等。
3.2.2动作
激光控制部20在从曝光控制部40接收目标波长λt、谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et的数据后，对LNM68的旋转台84进行控制以使输出波长成为目标波长λt，对后述的方式进行控制以成为目标谱线宽度Δλt，至少对放大器24的充电器166进行控制以成为目标脉冲能量Et。
激光控制部20在从曝光控制部40接收发光触发信号Tr后，对PPM164的开关165和PPM64的开关65分别赋予触发信号，以在从振荡器22输出的脉冲激光入射到放大器24的腔160的放电空间时进行放电。其结果，从振荡器22输出的脉冲激光利用放大器24进行放大振荡。被放大的脉冲激光由监视器模块26的分束器181来采样，计测脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ。
激光控制部20取得使用监视器模块26计测出的脉冲能量E和波长λ的数据，对充电器166的充电电压和振荡器22的振荡波长进行控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、波长λ与目标波长λt之差、以及谱线宽度Δλ与目标谱线宽度Δλt之差分别接近0。
激光控制部20能够以脉冲单位对脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ进行控制。通过对振荡器22的腔60和放大器24的腔160的放电时机的延迟时间Δt进行控制，能够进行从激光装置12输出的脉冲激光的谱线宽度Δλ的控制。
透过监视器模块26的分束器181后的脉冲激光经由闸门28入射到曝光装置14。
3.2.3其他
在图10中，作为光谐振器90，示出法布里-珀罗谐振器的例子，但是，也可以是具有环形谐振器的放大器。
3.3带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子
图11例示地示出带状的掩模版图案与目标激光的控制参数值的关系。图11的上段示意地示出扫描射束SB在带状的掩模版图案的Y轴方向上扫描移动的状况。在图11的中段所示的框内，示出表示1次扫描内的Y方向位置与最佳波长λb的关系的曲线图G1、以及表示1次扫描内的Y方向位置与最佳谱线宽度Δλb的关系的曲线图G2。在图11的下段所示的框内，示出表示与1次扫描内的Y方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的目标波长λt的曲线图G3、以及表示每个扫描曝光脉冲的目标谱线宽度Δλt的曲线图G4。
在图11所示的例子中，示出如下情况的例子：曝光控制部40读入由光刻控制部110生成的文件C的数据，使用针对高分辨率区域A和低分辨率区域B各个区域的最佳波长λb和最佳谱线宽度Δλb的值，将这些值直接作为目标波长λt和目标谱线宽度Δλt发送到激光控制部20。
3.4光刻控制部的处理内容的例子
图12是示出实施方式1的光刻控制部110实施的处理的例子的流程图。作为光刻控制部110发挥功能的处理器执行程序，由此实现图12所示的步骤。
在步骤S11中，光刻控制部110受理包含照明光学系统44的参数、投影光学系统50的参数和抗蚀剂的参数在内的各个参数的数据的输入。
照明光学系统44的参数例如包含σ值、照明形状等。投影光学系统50的参数例如包含透镜数据、透镜的开口数NA(Numerical aperture)等。抗蚀剂的参数例如包含感光度等。
在步骤S12中，光刻控制部110受理与高分辨率区域A的掩模版图案有关的图案信息的输入。在图案信息中包含高分辨率区域A的图案的形状、图案的配置、图案的间隔和高分辨率区域A的位置等信息，至少包含与高分辨率区域A的边界位置有关的位置信息。
在步骤S13中，光刻控制部110计算针对高分辨率区域A的最佳的激光的控制参数。在控制参数中包含最佳波长λb、最佳谱线宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb等。
在步骤S14中，光刻控制部110将通过步骤S13的计算而计算出的控制参数的值写入文件C中。
在步骤S15中，光刻控制部110受理与低分辨率区域B的掩模版图案有关的图案信息的输入。在这里的图案信息中包含低分辨率区域B的图案的形状、图案的配置、图案的间隔和低分辨率区域B的位置等信息，至少包含与低分辨率区域B的边界位置有关的位置信息。
在步骤S16中，光刻控制部110计算针对低分辨率区域B的最佳的激光的控制参数。
在步骤S17中，光刻控制部110将通过步骤S16的计算而计算出的控制参数写入文件C中。
在步骤S17之后，光刻控制部110结束图12的流程图。
图13是示出文件C中保存的表的数据结构的例子的概念图。在文件C中，按照掩模版46的不同区域，写入最佳波长λb、最佳谱线宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb的参数的数据。如图13的表所示，各参数的数据与区域关联起来。
3.5曝光控制部的处理内容的例子
图14是示出实施方式1的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。作为曝光控制部40发挥功能的处理器执行程序，由此实现图14所示的步骤。
在步骤S21中，曝光控制部40读入光刻控制部110中保存的文件C的数据。
在步骤S22中，曝光控制部40根据文件C的数据、扫描场SF内的区域A和区域B的场所，求出各扫描场内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(λt,Δλt,Et)。即，曝光控制部40设定与区域A对应的脉冲激光的第1目标波长、第1目标谱线宽度和第1目标脉冲能量，对激光装置12进行控制，以对区域A照射第1脉冲激光。此外，曝光控制部40设定与区域B对应的脉冲激光的第2目标波长、第2目标谱线宽度和第2目标脉冲能量，对激光装置12进行控制，以对区域B照射第2脉冲激光。曝光控制部40以脉冲单位对激光的控制参数进行控制。
在步骤S23中，曝光控制部40一边向激光控制部20发送各脉冲的激光的控制参数的目标值和发光触发信号Tr，一边使掩模版46和晶片WF移动，对各扫描场SF内进行曝光。
在步骤S24中，曝光控制部40判定是否对晶片WF内的全部扫描场SF进行了曝光。在步骤S24的判定结果为“否”判定的情况下，曝光控制部40返回步骤S23。在步骤S24的判定结果为“是”判定的情况下，曝光控制部40结束图14的流程图。
3.6激光控制部的处理内容的例子
图15是示出实施方式1的激光控制部20实施的处理的例子的流程图。作为激光控制部20发挥功能的处理器执行程序，由此实现图15所示的步骤。
在步骤S31中，激光控制部20读入从曝光控制部40发送的目标激光的控制参数(λt,Δλt,Et)的数据。
在步骤S32中，激光控制部20设置振荡器22的窄带化模块68的旋转台84，以使从激光装置12输出的脉冲激光的波长接近目标波长λt。
在步骤S33中，激光控制部20设置振荡器22和放大器24的同步时机，以使从激光装置12输出的脉冲激光的谱线宽度Δλ接近目标谱线宽度Δλt。
在步骤S34中，激光控制部20设置放大器24的充电电压，以使脉冲能量接近目标脉冲能量Et。
在步骤S35中，激光控制部20等待发光触发信号Tr的输入，判定是否被输入了发光触发信号。如果未被输入发光触发信号Tr，则激光控制部20反复进行步骤S35，在被输入发光触发信号Tr后，激光控制部20进入步骤S36。
在步骤S36中，激光控制部20使用监视器模块26计测激光的控制参数的数据。激光控制部20通过步骤S36中的计测，取得波长λ、谱线宽度Δλ和脉冲能量E的数据。
在步骤S37中，激光控制部20将步骤S36中计测出的激光的控制参数的数据发送到曝光控制部40和光刻控制部110。
在步骤S38中，激光控制部20判定是否使激光的控制停止。在步骤S38的判定结果为“否”判定的情况下，激光控制部20返回步骤S31。在步骤S38的判定结果为“是”判定的情况下，激光控制部20结束图15的流程图。
3.7作用/效果
根据实施方式1的光刻系统100，得到以下这种效果。
[1]在相对于扫描方向正交的方向上呈带状地配置用于形成同样的(相同种类的)半导体元件的掩模版图案，在半导体工艺中，根据扫描场内的带状的区域的位置对激光的控制参数进行变更。由此，能够使最适合于带状的掩模版图案的激光按照每个脉冲进行扫描曝光。
[2]其结果，被制造的半导体元件的性能、成品率改善。
[3]在扫描场内，针对各区域的图案求出与最佳的OPE对应的激光的控制参数，按照每个脉冲进行曝光，因此，能够高速地对依赖于扫描位置的OPE特性进行调节。
3.8其他
在实施方式1中，说明了使光刻控制部110和曝光控制部40的功能分开的情况的例子，但是，不限于该例子，曝光控制部40也可以包含光刻控制部110的功能。
此外，图12的这种计算流程也可以利用搭载了计算程序的计算机预先进行计算，将图13这样的文件C保存于光刻控制部110或曝光控制部40的存储部。光刻控制部110也可以是对扫描曝光中使用的各种参数进行管理的服务器。服务器也可以经由网络与多个曝光系统连接。例如，服务器被构成为执行图12这样的计算流程，将计算出的控制参数的值与带状的区域关联起来写入文件C中。
进而，在实施方式1中，关于文件C的生成，通过光学模拟计算来求出各个区域A和B的最佳波长λb、最佳谱宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb，但是，不限于该例子。例如，也可以一边分配激光的控制参数，一边进行测试曝光试验，根据其结果，针对各区域，分别将最佳的激光的控制参数保存于文件C。
4.实施方式2
4.1结构
实施方式2的光刻系统的结构可以与实施方式1相同。
4.2动作
图16示出实施方式2的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。关于图16，对与图11不同之处进行说明。在图16中，代替图11的曲线图G4而成为曲线图G5。
在将针对掩模版46的扫描射束SB的移动方向设为Y轴的正方向时，高分辨率区域A和低分辨率区域B分别被配置成在掩模版面中沿着与扫描射束SB的移动方向正交的X轴方向(扫描宽度方向)延伸的带状。
曲线图G5与图11的曲线图G4相比被变更成，对目标谱线宽度Δλt的值进行切换的时机成为比高分辨率区域A的Y轴方向负侧边界位置更向负侧(近前侧)提前扫描射束SB的Y轴方向射束宽度(By宽度)的时机。这相当于，针对使区域A的边界区域从区域A的Y轴方向负侧边界位置向Y轴方向负侧扩大By宽度的带状区域而成的假想的扩大区域Ae设定目标谱线宽度Δλt(A)。另外，被照明到掩模版46上的扫描射束SB在晶片WF上成为与曝光装置14的投影光学系统50的倍率对应的大小的扫描射束。例如，在投影光学系统50的倍率为1/4倍的情况下，被照明到掩模版46上的扫描射束SB在晶片WF上成为1/4倍的大小的扫描射束。此外，掩模版46上的扫描场区域在晶片WF上成为其1/4倍的扫描场SF。被照明到掩模版46上的扫描射束SB的Y轴方向射束宽度(By宽度)是实现晶片WF上的静态曝光区域SEA的Y轴方向宽度By的射束宽度。
在图16的最下段所示的框内，示出表示与1次扫描内的Y方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的移动累计谱波长λmv的曲线图G6、以及表示每个扫描曝光脉冲的移动累计谱线宽度Δλmv的曲线图G7。这里，移动累计谱波长λmv和移动累计谱线宽度Δλmv是根据移动累计谱的波形求出的各个中心波长和谱线宽度。这里，移动累计谱波形是以在晶片WF上的抗蚀剂上曝光的脉冲数NSL的脉冲数对谱波形进行移动累计而得到的谱波形。
如曲线图G5所示设定目标谱线宽度Δλt，由此，移动累计谱线宽度Δλmv如曲线图G7所示，在高分辨率区域A的区域范围内，目标谱线宽度Δλt接近Δλb，并且移动累计谱线宽度Δλmv变得恒定。
图17是示出实施方式2的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。关于图17所示的流程图，对与图14不同之处进行说明。图17所示的流程图在步骤S21之前追加步骤S20，代替图14中的步骤S22而包含步骤S22b。
在步骤S20中，如图6所示，曝光控制部40以使带状的区域A的范围向Y轴方向负侧扩大扫描射束SB的射束宽度(By宽度)的方式使区域A的Y轴方向负侧边界位置移动，将区域A变更为扩大区域Ae。
另外，如图6所示，伴随着从区域A变更为扩大区域Ae，在Y轴方向负侧与该扩大区域Ae相邻的区域B的Y轴方向正侧边界位置被变更，区域B成为假想的缩小区域Br。即，带状的区域B的Y轴方向正侧边界位置向Y轴方向负侧移动By宽度，区域B的范围被缩小，被变更为缩小区域Br。与区域A的Y轴方向正侧相邻的区域B的Y轴方向负侧边界位置不需要变更。
在步骤S22b中，曝光控制部40根据文件C的数据、扫描场SF内的扩大区域Ae和缩小区域Br的场所，计算各扫描场SF内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(λt,Δλt,Et)。以后的步骤与图14的流程图相同。
4.3作用/效果
被曝光于扫描场SF的脉冲激光的谱波形成为曝光脉冲数NSL的移动累计值。根据实施方式2，作为至少被照射到高分辨率区域A的谱线宽度Δλ，能够以最佳谱线宽度Δλb进行曝光。
4.4变形例
图18示出实施方式2的变形例的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。关于图18所示的变形例，对与图16不同之处进行说明。在图18中，对与图16相同的要素标注相同标号并省略重复的说明。在图16中，说明了区域A和区域B这2种区域的配置例，但是，在图18所示的变形例中，在高分辨率区域A与低分辨率区域B之间配置有带状的中间分辨率区域C。中间分辨率区域C是被要求高分辨率区域A所要求的分辨力与低分辨率区域B所要求的分辨力的中间程度的分辨力的图案区域。有时将中间分辨率区域C记载为“区域C”。对应于这种带状的区域A～C的配置图案，最佳谱线宽度Δλb的曲线图成为曲线图G8。另一方面，目标谱线宽度Δλt可以是曲线图G5这样的设定。
扫描射束SB在掩模版46上进行扫描移动时，按照低分辨率区域B→中间分辨率区域C→高分辨率区域A的顺序进行曝光。由此，移动累计谱线宽度Δλmv成为曲线图G7。如图18所示，带状的中间分辨率区域C被配置于移动累计谱线宽度Δλmv变化的区域。在图18所示的变形例中，也能够针对高分辨率区域A，以最佳的谱线宽度进行曝光。中间分辨率区域C是本公开中的“第3区域”的一例，被配置于中间分辨率区域C的电路图案是本公开中的“第3图案”的一例。
5.实施方式3
5.1结构
实施方式3的光刻系统的结构可以与实施方式1相同。
在制造存储系统、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器等电子器件的情况下，一般而言，大多在芯片的中心部分配置有存储单元部、像素部等主要部分。而且，在主要部分的周边配置有周边电路、计测用标记图案、测试图案、监视用图案等。
在实施方式3的光刻系统中，根据与实施方式1和实施方式2中说明的掩模版图案的结构相同的思路，设计掩模版图案，以使主要部分的图案区域(主图案区域)和周边电路部的图案区域(周边电路区域)分别作为与扫描方向正交的方向(X轴方向)的带状的区域被配置于Y轴方向的不同位置。即，计测用标记图案、测试图案和监视用图案等尽可能配置于在X轴方向上与存储单元部、像素部等主要部分重叠的位置，周边电路尽可能配置于在X轴方向上不与主要部分重叠的位置。
图19示意地示出被应用于实施方式3的光刻系统的掩模版图案与晶片WF的区域的关系。图19的上段示出掩模版46的平面图，图19的下段示出与掩模版46对应的晶片WF的区域的剖视图。在图19所示的例子中，与1个扫描场对应的掩模版46内被4分割，各分割区域对应于1个芯片的电路图案。
如图19所示，掩模版46包含主图案区域D和周边电路区域E。主图案区域D是被配置有存储单元部、像素部等主要部分Mw的图案的主要区域。周边电路区域E是被配置有附带于主要部分Mw的周边电路等的图案的区域。主图案区域D和周边电路区域E的配置关系可以与实施方式1中的高分辨率区域A和低分辨率区域B的配置关系相同。
在实施方式3的情况下，与主图案区域D对应的晶片WF上的主要部分Mw的区域和与周边电路区域E对应的晶片WF上的周边电路部Pw的区域在晶片WF的面内存在阶梯差(高低差)。在图19中，例示了主要部分Mw比周边电路部Pw高的结构，但是，不限于该例子，如图20所示，有时能够成为主要部分Mw比周边电路部Pw低的结构。另外，主图案区域D有时简单地被记载为“区域D”，周边电路区域E有时简单地被记载为“区域E”。晶片WF中的主要部分Mw的区域是本公开中的“第1高度区域”的一例。周边电路部Pw的区域是本公开中的“第2高度区域”的一例。
图21示出实施方式3的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。关于图21，对与图11不同之处进行说明。图21的上段示出图19中说明的掩模版图案和晶片WF的剖视图。在图21的中段所示的框内，示出表示1次扫描内的Y方向位置与最佳波长λb的关系的曲线图G11、以及表示1次扫描内的Y方向位置与最佳谱线宽度Δλb的关系的曲线图G12。
在图21的下段所示的框内，示出表示与1次扫描内的Y方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的目标波长λt的曲线图G13、以及表示每个扫描曝光脉冲的目标谱线宽度Δλt的曲线图G14。
在图21所示的例子中，示出如下情况的例子：曝光控制部40读入由光刻控制部110生成的文件C3的数据，使用针对主图案区域D和周边电路区域E的各个区域的最佳的波长λb和最佳的谱线宽度Δλb的值，将这些值直接作为目标波长λt和目标谱线宽度Δλt发送到激光控制部20。
5.2动作
实施方式3的光刻系统的曝光控制部40根据晶片WF中的主要部分Mw与周边电路部Pw的阶梯差，对脉冲激光的中心波长进行变更。
曝光控制部40根据晶片WF的阶梯差，根据必要的焦点深度、焦点的位置和必要的分辨力等，计算与扫描方向正交的方向的带状的区域中最佳的波长λb和最佳的谱线宽度Δλb。曝光控制部40根据最佳波长λb和最佳谱线宽度Δλb，计算各扫描场的每个脉冲的目标波长λt和目标谱线宽度Δλt。
曝光控制部40以步进扫描的方式将各脉冲的激光的控制参数值(目标波长λt,目标谱线宽度Δλt,目标脉冲能量Et)发送到激光控制部20。
激光控制部20对激光装置12进行控制，以按照每个脉冲成为控制参数的目标值，使其按照发光触发信号Tr输出脉冲激光。
曝光控制部40一边发送发光触发信号Tr，一边对掩模版台48和晶片台54进行控制，使掩模版46的像在晶片WF上进行扫描曝光。
5.3光刻控制部的处理内容的例子
图22是示出实施方式3的光刻控制部110实施的处理的例子的流程图。关于图22所示的流程图，对与图12不同之处进行说明。图22所示的流程图代替图12中的步骤S12、S14、S15和S17而包含步骤S12c、S14c、S15c和S17c。
在步骤S12c中，光刻控制部110受理与主图案区域D的掩模版图案有关的图案信息和成像位置F(D)的输入。成像位置F(D)根据晶片WF上的主要部分Mw的高度位置(Z位置)来决定(参照图19和图20)。
在步骤S13中，光刻控制部110计算针对主图案区域D的最佳的激光的控制参数。
然后，在步骤S14c中，光刻控制部110将通过步骤S13的计算而计算出的控制参数写入文件C3中。
在步骤S15c中，光刻控制部110受理与周边电路区域E的掩模版图案有关的图案信息和成像位置F(E)的输入。成像位置F(E)根据晶片WF上的周边电路部Pw的高度位置(Z位置)来决定(参照图19和图20)。
在步骤S16中，光刻控制部110计算针对周边电路区域E的最佳的激光的控制参数。
在步骤S17c中，光刻控制部110将通过步骤S16的计算而计算出的控制参数写入文件C3中。
在步骤S17c之后，光刻控制部110结束图22的流程图。
图23是示出文件C3中保存的表的数据结构的概念图。在文件C3中，按照掩模版46的不同区域，写入成像位置、最佳波长λb、最佳谱线宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb的参数的数据。
5.4曝光控制部的处理内容的例子
图24是示出实施方式3的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。关于图24所示的流程图，对与图14不同之处进行说明。图24所示的流程图代替图14中的步骤S21和S22而包含步骤S21c和S22c。
在步骤S21c中，曝光控制部40读入光刻控制部110中保存的文件C3的数据。
在步骤S22c中，曝光控制部40根据文件C3的数据、扫描场内的区域D和区域E的场所，求出各扫描场内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(λt,Δλt,Et)。以后的步骤与图14的流程图相同。
5.5作用/效果
根据实施方式3的光刻系统，在制造存储系统、CMOS图像传感器等电子器件的情况下，也在与扫描方向正交的方向上呈带状配置主图案区域D和周边电路区域E，由此，能够针对主图案区域D和周边电路区域E的各个区域，以最佳的激光的控制参数进行扫描曝光。
其结果，被制造的半导体元件的性能、成品率改善。
5.6其他
在实施方式3中，说明了使光刻控制部110和曝光控制部40的功能分开的情况的例子，但是，不限于该例子，曝光控制部40也可以包含光刻控制部110的功能。
图22的这种计算流程也可以利用搭载了计算程序的计算机预先进行计算，将图23这样的文件C3保存于光刻控制部110或曝光控制部40的存储装置。
进而，在实施方式3中，关于文件C3的生成，通过光学模拟计算来求出各个区域D和E的最佳波长λb、最佳谱宽度Δλb和最佳脉冲能量Eb，但是，不限于该例子。例如，也可以一边分配激光的控制参数，一边进行测试曝光试验，根据其结果，针对各区域，分别将最佳的激光的控制参数保存于文件C3。
6.实施方式4
6.1结构
实施方式4的光刻系统的结构可以与实施方式1相同。
6.2动作
图25示出实施方式4的光刻系统中的带状的掩模版图案和目标激光的控制参数值的趋势的例子。关于图25的例子，对与图21不同之处进行说明。在图25中，代替图21的曲线图G13和G14而成为曲线图G15和G16。
曲线图G15与图21的曲线图G13相比被变更成，对目标谱线宽度Δλt的值进行切换的时机成为比主图案区域D的Y轴方向负侧边界位置更向负侧(近前侧)提前扫描射束SB的Y方向宽度(By宽度)的时机。这意味着针对使区域D的边界区域从区域D的Y轴方向负侧边界位置向Y轴方向负侧扩大By宽度的带状区域而成的假想的扩大区域De设定目标波长λt(D)和目标谱线宽度Δλt(D)。
如图25所示，伴随着从区域D变更为扩大区域De，相反地，区域E的Y轴方向正侧边界位置向Y轴方向负侧移动By宽度，区域被缩小，被变更为假想的缩小区域Er。然后，针对缩小区域Er设定目标波长λt(E)和目标谱线宽度Δλt(E)。
在图25的最下段所示的框内，示出表示与1次扫描内的Y方向位置对应的每个扫描曝光脉冲的移动累计谱波长λmv的曲线图G17、以及表示每个扫描曝光脉冲的移动累计谱线宽度Δλmv的曲线图G18。
如曲线图G15所示设定目标波长λt，由此，如曲线图G17所示，在主图案区域D的范围内，目标谱线宽度Δλt接近Δλb，并且移动累计谱线宽度Δλmv变得恒定。
如曲线图G16所示设定目标谱线宽度，由此，如曲线图G18所示，在主图案区域D的范围内，移动累计谱线宽度Δλmv恒定。
图26是示出实施方式4的曝光控制部40实施的处理的例子的流程图。关于图26所示的流程图，对与图24不同之处进行说明。图26所示的流程图在步骤S21c之前追加步骤S20d，代替图24的步骤S22c而包含步骤S22d。
在步骤S20d中，曝光控制部40以使带状的区域D的范围向Y轴方向负侧扩大扫描射束SB的射束宽度(By宽度)的方式使区域D的Y轴方向负侧边界位置移动，变更为扩大区域De。伴随着从区域D变更为扩大区域De，带状的区域E的Y轴方向正侧边界位置向Y轴方向负侧移动By宽度，区域B的范围被缩小，被变更为缩小区域Er。
在步骤S22d中，曝光控制部40根据文件C3的数据、扫描场内的扩大区域De和缩小区域Er的场所，计算各扫描场内的各脉冲的激光的控制参数的目标值(λt,Δλt,Et)。以后的步骤与图24的流程图相同。
6.3作用/效果
被曝光于扫描场SF的脉冲激光的谱波形成为曝光脉冲数NSL的移动累计值。根据实施方式4，至少被照射到主图案区域D的激光能够以最佳的激光控制参数(λb,Δλb)进行曝光。
如实施方式4中说明的那样，本公开的技术还能够应用于制造在扫描曝光时在晶片上具有阶梯差的存储系统、CMOS图像传感器等电子器件的情况。根据实施方式4，被制造的半导体元件的性能、成品率改善。
7.使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置的例子
7.1结构
图10中说明的激光装置12例示了使用窄带化气体激光装置作为振荡器22的结构，但是，激光装置的结构不限于图10的例子。
图27示出激光装置的另一个结构例。也可以代替图10所示的激光装置12而使用图27所示的激光装置212。关于图27所示的结构，对与图10相同或相似的要素标注相同标号并省略其说明。
图27所示的激光装置212是使用固体激光装置作为振荡器的准分子激光装置，包含固体激光器系统222、准分子放大器224和激光控制部220。
固体激光器系统222包含半导体激光器系统230、掺钛蓝宝石放大器232、抽运用脉冲激光器234、波长转换系统236和固体激光器控制部238。
半导体激光器系统230包含输出波长大约为773.6nm的CW激光的分布反馈型(Distributed Feedback：DFB)的半导体激光器、以及对CW激光进行脉冲化的半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier：SOA)。半导体激光器系统230的结构例使用图28在后面叙述。
掺钛蓝宝石放大器232包含掺钛蓝宝石晶体。掺钛蓝宝石晶体被配置于由半导体激光器系统230的SOA进行脉冲放大后的脉冲激光的光路上。抽运用脉冲激光器234也可以是输出YLF激光器的2次谐波光的激光装置。YLF(氟化钇锂)是由化学式LiYF4表示的固体激光器晶体。
波长转换系统236包含多个非线性光学晶体，对入射的脉冲激光进行波长转换，输出4倍谐波的脉冲激光。波长转换系统236例如包含LBO晶体和KBBF晶体。LBO晶体是由化学式LiB3O5表示的非线性光学晶体。KBBF晶体是由化学式KBe2BO3F2表示的非线性光学晶体。各晶体被配置于未图示的旋转台上，构成为能够对相对于晶体的入射角度进行变更。
固体激光器控制部238按照来自激光控制部220的指令，对半导体激光器系统230、抽运用脉冲激光器234和波长转换系统236进行控制。
准分子放大器224包含腔160、PPM164、充电器166、凸面镜241和凹面镜242。腔160包含窗口171、172、一对电极173、174和电绝缘部件175。在腔160中被导入ArF激光气体。PPM164包含开关165和充电电容器。
准分子放大器224是如下结构：使波长为193.4nm的种子光在一对电极173、174之间的放电空间内通过3次并进行放大。这里，波长为193.4nm的种子光是从固体激光器系统222输出的脉冲激光。
凸面镜241和凹面镜242被配置成，从腔160的外侧的固体激光器系统222输出的脉冲激光以3通进行射束放大。
入射到准分子放大器224的波长大约为193.4nm的种子光在凸面镜241和凹面镜242反射，由此，在一对放电电极412、413之间的放电空间内通过3次。由此，种子光的射束被扩大并放大。
7.2动作
激光控制部220在从曝光控制部40接收目标波长λt、目标谱线宽度Δλt和目标脉冲能量Et后，例如根据表数据或近似式计算成为这些目标值的来自半导体激光器系统230的脉冲激光的目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht。
激光控制部220将目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht发送到固体激光器控制部238，对充电器166设定充电电压，以使从准分子放大器224输出的脉冲激光成为目标脉冲能量Et。
固体激光器控制部238对半导体激光器系统230进行控制，以使来自半导体激光器系统230的出射脉冲激光接近目标波长λ1ct和目标谱线宽度Δλ1cht。固体激光器控制部238实施的控制的方式使用图28～图31在后面叙述。
此外，固体激光器控制部238对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统236的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。
在从曝光控制部40向激光控制部220发送发光触发信号Tr后，与该发光触发信号Tr同步地，向半导体激光器系统230、抽运用脉冲激光器234、准分子放大器224的PPM164的开关165输入触发信号。其结果，向半导体激光器系统230的SOA输入脉冲电流，从SOA输出脉冲放大后的脉冲激光。
脉冲激光从半导体激光器系统230输出，在掺钛蓝宝石放大器232中进一步进行脉冲放大。该脉冲激光入射到波长转换系统236。其结果，从波长转换系统236输出目标波长λt的脉冲激光。
激光控制部220在从曝光控制部402接收发光触发信号Tr后，向半导体激光器系统230的后述的SOA260、PPM164的开关165、抽运用脉冲激光器234分别发送触发信号，以在从固体激光器系统222输出的脉冲激光入射到准分子放大器224的腔160的放电空间时进行放电。
其结果，从固体激光器系统222输出的脉冲激光在准分子放大器224中以3通被放大。由准分子放大器224放大后的脉冲激光被监视器模块30的分束器181采样，使用光传感器184计测脉冲能量E，使用谱检测器183计测波长λ和谱线宽度Δλ。
激光控制部220也可以根据使用监视器模块30计测出的脉冲能量E、波长λ和谱线宽度Δλ，对充电器166的充电电压、从半导体激光器系统230输出的脉冲激光的波长λ1ct和谱线宽度Δλ1ch分别进行校正控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差、波长λ与目标波长λt之差以及谱线宽度Δλ与目标谱线宽度Δλt之差分别接近0。
7.3半导体激光器系统的说明
7.3.1结构
图28示出半导体激光器系统230的结构例。半导体激光器系统230包含单纵模的分布反馈型的半导体激光器250、半导体光放大器(SOA)260、函数发生器(FunctionGenerator：FG)261、分束器264、谱监视器266和半导体激光器控制部268。将分布反馈型半导体激光器称为“DFB激光器”。
DFB激光器250输出波长大约为773.6nm的CW(Continuous Wave：连续波)激光。DFB激光器能够通过电流控制和/或温度控制对振荡波长进行变更。
DFB激光器250包含半导体激光器元件251、珀尔帖元件252、温度传感器253、温度控制部254、电流控制部256和函数发生器257。半导体激光器元件251包含第1包层271、活性层272和第2包层273，在活性层272与第2包层273的边界包含光栅274。
7.3.2动作
关于DFB激光器250的振荡中心波长，通过使半导体激光器元件251的设定温度T和/或电流值A变化，能够对波长进行变更。
在高速地使DFB激光器250的振荡波长啁啾来控制谱线宽度的情况下，通过使半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A高速地变化，能够对谱线宽度进行控制。
即，从半导体激光器控制部268向函数发生器257发送DC成分值A1dc、AC成分的变动幅度A1ac、AC成分的周期A1T各参数的值作为电流控制参数，由此，能够高速地对从半导体激光器系统230输出的脉冲激光的中心波长λ1chc和谱线宽度Δλ1ch进行控制。
谱监视器266例如可以使用分光器或外差干涉仪来计测波长。
函数发生器257将与由半导体激光器控制部268指定的电流控制参数对应的波形的电信号输出到电流控制部256。电流控制部256进行电流控制，以使与来自函数发生器257的电信号对应的电流在半导体激光器元件251中流过。另外，函数发生器257也可以被设置于半导体激光器250的外部。例如，函数发生器257也可以包含在半导体激光器控制部268中。
图29是通过啁啾实现的谱线宽度的概念图。谱线宽度Δλ1ch被计测为通过啁啾生成的最大波长与最小波长之差。
图30是示出在半导体激光器中流过的电流、基于啁啾的波长变化、谱波形、光强度的关系的示意图。图30的下段左部显示的曲线图GA是示出在半导体激光器元件251中流过的电流的电流值A的变化的曲线图。图30的下段中央部显示的曲线图GB是示出通过曲线图GA的电流产生的啁啾的曲线图。图30的上段显示的曲线图GC是通过曲线图GB的啁啾得到的谱波形的示意图。图30的下段右部显示的曲线图GD是示出通过曲线图GA的电流而从半导体激光器系统230输出的激光的光强度的变化的曲线图。
半导体激光器系统230的电流控制参数如曲线图GA所示包含以下值。
A1dc：在半导体激光器元件中流过的电流的DC成分值
A1ac：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的变动幅度(电流的极大值与极小值之差)
A1T：在半导体激光器元件中流过的电流的AC成分的周期
在图30所示的例子中，作为电流控制参数的AC成分的例子，示出三角波的例子，示出通过三角波的电流的变动而使从半导体激光器250输出的CW激光的光强度的变动较少的情况的例子。
这里，优选SOA260的放大脉冲的时间宽度DTW与AC成分的周期A1T的关系满足下面的式(1)。
DTW＝n·A1T (1)
n为1以上的整数。
通过满足该式(1)的关系，在SOA260中，即使在任意的时机进行脉冲放大，也能够抑制被放大的脉冲激光的谱波形的变化。
此外，即使不满足式(1)，SOA260中的脉冲宽度的范围例如也是10ns～50ns。在半导体激光器元件251中流动的电流的AC成分的周期A1T是远远短于SOA260的脉冲宽度(放大脉冲的时间宽度DTW)的周期。例如，优选该周期A1T相对于SOA260中的脉冲宽度为1/1000以上且1/10以下。进而可以优选为1/1000以上且1/100以下。
此外，优选SOA260的上升时间例如为2ns以下，进而优选为1ns以下。如图31所示，这里所说的上升时间是指脉冲电流的波形中的振幅从最大振幅的10％增加到90％所需要的时间Rt。
7.3.3其他
在图30所示的例子中，作为电流的AC成分的波形的例子，示出三角波，但是，不限于该例子，例如是以一定周期变化的波形即可。作为三角波以外的其他例子，AC成分的波形也可以是正弦波、矩形波等。通过控制该AC成分的波形，能够生成各种目标的谱波形。
7.4作用/效果
使用固体激光器系统222作为振荡器的激光装置212与使用准分子激光器作为振荡器的情况相比，具有以下这种优点。
[1]固体激光器系统222通过控制DFB激光器250的电流值A，能够高速且高精度地对波长λ和谱线宽度Δλ进行控制。即，激光装置212如果接收目标波长λt和谱线宽度Δλt的数据，则立即对DFB激光器250的电流值A进行控制，能够高速地对振荡波长和谱线宽度进行控制，因此，能够按照每个脉冲高速且高精度地对从激光装置212输出的脉冲激光的波长λ和谱线宽度Δλ进行变更控制。
[2]进而，通过控制DFB激光器250的电流值而使其啁啾，能够生成与通常的谱波形不同的各种函数的谱波形。
[3]因此，作为激光控制参数，在对根据谱波形的移动累计值的谱波形求出的移动累计谱的波长λmv或线宽度Δλmv进行控制的情况下，优选具有振荡器和准分子放大器224的激光装置，该振荡器使用包含DFB激光器250的固体激光器系统222。
7.5其他
作为固体激光装置的实施方式，不限于图27～图31所示的例子，例如，也可以是包含波长大约为1547.2nm的DFB激光器和SOA的固体激光器系统，波长转换系统是输出8倍谐波的193.4nm光的激光装置。此外，具有作为其他固体激光装置的系统即可，该系统包含CW振荡的DFB激光器和SOA，对在DFB激光器中流过的电流的电流值进行控制，在SOA中流过脉冲电流，由此，波长进行脉冲放大。
在图27的例子中，作为准分子放大器，示出多通道放大器的例子，但是，不限于该实施方式，例如，也可以是具有法布里-珀罗谐振器或环形谐振器等光谐振器的放大器。
8.关于各种控制部的硬件结构
作为激光控制部20、曝光控制部40、光刻控制部110、固体激光器控制部238、半导体激光器控制部268和其他各控制部发挥功能的控制装置能够通过1台或多台计算机的硬件和软件的组合来实现。软件与程序同义。可编程控制器包含在计算机的概念中。计算机能够构成为包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)和存储器。计算机中包含的CPU是处理器的一例。
此外，控制装置的处理功能的一部分或全部也可以使用以FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)为代表的集成电路来实现。
此外，还能够利用1台控制装置实现多个控制装置的功能。进而，在本公开中，控制装置也可以经由局域网、互联网这样的通信网络彼此连接。在分布式计算环境中，程序单元也可以保存于本地和远程双方的记忆存储设备。
9.电子器件的制造方法
图32概略地示出曝光装置14的结构例。曝光装置14包含照明光学系统44和投影光学系统50。照明光学系统44通过从激光装置12入射的激光对被配置于未图示的掩模版台48上的掩模版46的掩模版图案进行照明。投影光学系统50对透过掩模版46后的激光进行缩小投影，使其在被配置于工件台WT上的未图示的工件上成像。工件可以是被涂布了抗蚀剂的半导体晶片等感光基板。工件台WT可以是晶片台54。
曝光装置14使掩模版台48和工件台WT同步地平行移动，由此在工件上曝光反映了掩模版图案的激光。在通过以上这种曝光工序在半导体晶片上转印掩模版图案后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。
图32中的激光装置12可以是包含图27中说明的固体激光器系统222的激光装置212等。
10.其他
上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白组合本公开的实施方式进行使用。
只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”、“所有”、“具有”、“具备”等用语应该解释为“不将被记载的结构要素以外的结构要素的存在除外”。此外，修饰词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (20)

1.一种曝光系统，其对掩模版照射脉冲激光而对半导体基板进行扫描曝光，其中，所述曝光系统具有：
激光装置，其输出所述脉冲激光；
照明光学系统，其将所述脉冲激光引导至所述掩模版；
掩模版台，其使所述掩模版移动；以及
处理器，其对来自所述激光装置的所述脉冲激光的输出和基于所述掩模版台的所述掩模版的移动进行控制，
所述掩模版具有被配置有第1图案的第1区域和被配置有第2图案的第2区域，
所述第1区域和所述第2区域分别是在相对于所述脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，所述第1区域和所述第2区域在所述扫描方向上并排地配置，
所述处理器根据所述第1区域和所述第2区域的各个区域改变所述脉冲激光的控制参数的值，对所述激光装置进行控制，以使其输出与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述第1区域和所述第2区域各自的所述扫描宽度方向的长度为所述掩模版的所述扫描宽度方向的长度的50％以上。
3.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述第1区域和第2区域分别是所述扫描宽度方向的区域的长度比扫描方向的区域的长度长的带状的区域，
所述第1区域和所述第2区域在所述扫描宽度方向的直线上非混合存在。
4.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述控制参数包含目标波长、目标谱线宽度和目标脉冲能量中的至少一方。
5.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述处理器设定与所述第1区域对应的所述脉冲激光的第1目标波长、第1目标谱线宽度和第1目标脉冲能量，对所述激光装置进行控制，以对所述第1区域照射第1脉冲激光，
所述处理器设定与所述第2区域对应的所述脉冲激光的第2目标波长、第2目标谱线宽度和第2目标脉冲能量，对所述激光装置进行控制，以对所述第2区域照射第2脉冲激光。
6.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述处理器根据所述掩模版的掩模版图案的信息，计算与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述控制参数的值。
7.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述曝光系统还具有服务器，该服务器对所述扫描曝光中使用的参数进行管理，
所述服务器根据所述掩模版的掩模版图案的信息，计算与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述控制参数的值，
将所述计算出的所述控制参数的值与各个所述区域关联起来写入文件中。
8.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述处理器保持表，该表按照所述第1区域和所述第2区域的每个区域确定了所述脉冲激光的目标波长、目标谱线宽度和目标脉冲能量，
根据所述表，按照所述第1区域和所述第2区域的每个区域对所述脉冲激光的输出进行控制。
9.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述处理器根据在所述半导体基板的扫描场被曝光的所述脉冲激光的移动累计谱波长和移动累计谱线宽度中的至少一方，对所述激光装置进行控制。
10.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
在将所述扫描方向设为Y轴方向、将朝向Y轴方向正侧对所述掩模版进行扫描的所述脉冲激光的扫描射束的Y轴方向射束宽度设为By宽度的情况下，
所述处理器根据所述掩模版的掩模版图案的信息，求出将所述第1区域的Y轴方向负侧的边界向Y轴方向负侧变更与所述By宽度对应的距离而使所述第1区域扩大的扩大区域，并求出将与所述第1区域的Y轴方向正侧相邻的所述第2区域的Y轴方向正侧的边界向Y轴方向负侧变更与所述By宽度对应的距离而使所述第2区域缩小的缩小区域，
所述处理器根据所述扩大区域和所述缩小区域的各个区域改变所述脉冲激光的控制参数的值，对所述激光装置进行控制，以使其输出与各个区域对应的所述脉冲激光。
11.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述掩模版还具有被配置有第3图案的第3区域，
所述第3区域是在相对于所述脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，被配置于所述第1区域与所述第2区域之间。
12.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述第1图案与所述第2图案相比是被要求相对较高的分辨力的半导体元件的图案。
13.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
在所述第1区域配置有静态随机存取存储器和图像传感器的像素中的至少一方的图案作为所述第1图案，
在所述第2区域配置有孤立图案、逻辑元件和放大器中的至少1个图案作为所述第2图案。
14.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
在所述第1区域配置有存储单元和图像传感器的像素中的至少一方的图案作为所述第1图案，
在所述第2区域配置有周边电路的图案作为所述第2图案。
15.根据权利要求14所述的曝光系统，其中，
在所述第1区域还配置有计测用标记图案、测试图案和监视用图案中的至少一方作为所述第1图案。
16.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述半导体基板在被进行所述扫描曝光的扫描场内，在与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的位置具有阶梯差。
17.根据权利要求16所述的曝光系统，其中，
所述处理器取得对与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述扫描场内的第1高度区域和第2高度区域的各区域进行曝光的所述脉冲激光的成像位置的信息，
所述处理器根据所述掩模版的掩模版图案的信息和所述成像位置的信息，计算与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述控制参数的值。
18.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述激光装置是准分子激光装置，其包含振荡器和对从所述振荡器输出的脉冲激光进行放大的放大器，
所述振荡器具有窄带化模块。
19.根据权利要求1所述的曝光系统，其中，
所述激光装置是准分子激光装置，其包含振荡器和对从所述振荡器输出的脉冲激光进行放大的放大器，
所述振荡器是使用分布反馈型半导体激光器的固体激光器系统。
20.一种电子器件的制造方法，其中，
所述电子器件的制造方法包含以下步骤：使用曝光系统对掩模版照射脉冲激光而对感光基板进行扫描曝光，以制造电子器件，
所述曝光系统具有：
激光装置，其输出所述脉冲激光；
照明光学系统，其将所述脉冲激光引导至所述掩模版；
掩模版台，其使所述掩模版移动；以及
处理器，其对来自所述激光装置的所述脉冲激光的输出和基于所述掩模版台的所述掩模版的移动进行控制，
所述掩模版具有被配置有第1图案的第1区域和被配置有第2图案的第2区域，
所述第1区域和所述第2区域分别是在相对于所述脉冲激光的扫描方向正交的扫描宽度方向上连续的区域，所述第1区域和所述第2区域在所述扫描方向上并排地配置，
所述处理器根据所述第1区域和所述第2区域的各个区域改变所述脉冲激光的控制参数的值，对所述激光装置进行控制，以使其输出与所述第1区域和所述第2区域的各个区域对应的所述脉冲激光。
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