CN117397134A - 波长控制方法、激光装置和电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

激光装置具有使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化的波长致动器，该激光装置中的波长控制方法包含以下步骤：读入与波长的目标值有关的数据；根据数据决定第1目标波长和比第1目标波长小的第2目标波长；以及通过使用第1目标波长和第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比第1目标波长小的第1设定波长和比第2目标波长大的第2设定波长，而控制波长致动器。

Description

波长控制方法、激光装置和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及波长控制方法、激光装置和电子器件的制造方法。
背景技术
随着半导体集成电路的微细化和高集成化，在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。下面，将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此，从曝光用光源输出的光的短波长化得以发展。在曝光用光源中代替现有的汞灯而使用气体激光装置。当前，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长为248nm的紫外光的KrF准分子激光装置、以及输出波长为193nm的紫外光的ArF准分子激光装置。
作为当前的曝光技术，如下的液浸曝光已经实用化：利用液体充满曝光装置侧的投影透镜与晶片之间的间隙，通过改变该间隙的折射率，使曝光用光源的外观的波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源进行液浸曝光的情况下，对晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称为ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称为ArF液浸光刻。
KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡中的谱线宽度较宽，大约为350～400pm，因此，通过曝光装置侧的投影透镜缩小地投影到晶片上的激光(紫外光)产生色差，分辨率降低。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。谱线宽度也被称为谱宽度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置具有窄带化元件的窄带化模块(Line Narrowing Module)，通过该窄带化模块实现谱宽度的窄带化。另外，窄带化元件也可以是标准具、光栅等。将这种谱宽度被窄带化的激光装置称为窄带化激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6078599号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2006/072636号说明书
专利文献3：国际公开第2021/015919号
发明内容
在本公开的1个观点中，激光装置具有使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化的波长致动器，该激光装置中的波长控制方法包含以下步骤：读入与波长的目标值有关的数据；根据数据决定第1目标波长和比第1目标波长小的第2目标波长；以及通过使用第1目标波长和第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比第1目标波长小的第1设定波长和比第2目标波长大的第2设定波长，而控制波长致动器。
在本公开的1个观点中，激光装置具有：波长致动器，其使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化；以及处理器，其对波长致动器进行控制。处理器读入与波长的目标值有关的数据，根据数据决定第1目标波长和比第1目标波长小的第2目标波长，通过使用第1目标波长和第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比第1目标波长小的第1设定波长和比第2目标波长大的第2设定波长，而控制波长致动器。
本公开的1个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：通过激光装置生成脉冲激光，将脉冲激光输出到曝光装置，在曝光装置内在感光基板上曝光脉冲激光，以制造电子器件，该激光装置具有：波长致动器，其使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化；以及处理器，其对波长致动器进行控制。处理器读入与波长的目标值有关的数据，根据数据决定第1目标波长和比第1目标波长小的第2目标波长，通过使用第1目标波长和第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比第1目标波长小的第1设定波长和比第2目标波长大的第2设定波长，而控制波长致动器。
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概略地示出比较例中的曝光系统的结构。
图2概略地示出比较例中的激光装置的结构。
图3示出被曝光系统曝光的半导体晶片的例子。
图4示出从曝光控制处理器被发送到激光控制处理器的触发信号的例子。
图5示出扫描场的位置相对于脉冲激光的位置发生变化的状况。
图6示出扫描场的位置相对于脉冲激光的位置发生变化的状况。
图7示出扫描场的位置相对于脉冲激光的位置发生变化的状况。
图8示出扫描场的位置相对于脉冲激光的位置发生变化的状况。
图9是示出周期性的波长变化的曲线图。
图10是示出比较例中由激光控制处理器执行的波长控制的处理的流程图。
图11是示出决定目标波长的处理的详细情况的流程图。
图12是示出比较例中设定在激光装置中使用的设定波长的处理的详细情况的流程图。
图13是示出比较例的突发输出中的计测波长的变化的曲线图。
图14概略地示出第1实施方式中的曝光系统的结构。
图15是示出第1实施方式中的突发脉冲开头附近的设定波长和使用了该设定波长的情况下的计测波长的模拟结果的曲线图。
图16是在第1实施方式和比较例中对计测波长进行比较的曲线图。
图17是示出第1实施方式中由激光控制处理器执行的波长控制的处理的流程图。
图18是示出第1实施方式中设定在激光装置中使用的设定波长的处理的详细情况的流程图。
图19是示出第2实施方式中的突发脉冲开头附近的设定波长的曲线图。
图20概略地示出比较例以及第1和第2实施方式中使用的监视器模块的结构。
具体实施方式
<内容>
1.比较例
1.1曝光系统
1.1.1结构
1.1.2动作
1.2激光装置100
1.2.1结构
1.2.2动作
1.3窄带化模块14
1.3.1结构
1.3.2动作
1.4步进扫描曝光
1.5周期性的波长变化的例子
1.6波长控制
1.6.1主流程
1.6.2目标波长λ(n)t的决定
1.6.3设定波长λin(n)t的设定
1.7比较例的课题
2.使突发脉冲开头脉冲的设定波长λin(n)t成为与目标波长λ(n)t不同的值的激光装置
2.1结构
2.2设定波长λin(n)t
2.3计测波长λm(n)
2.4波长控制
2.4.1主流程
2.4.2设定波长λin(n)t的设定
2.5作用
3.设定第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t的函数的微分的绝对值随着时间的经过而变小的例子
4.其他
4.1监视器模块17的结构
4.2监视器模块17的动作
4.3补充
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.比较例
1.1曝光系统
图1概略地示出比较例中的曝光系统的结构。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。
曝光系统包含激光装置100和曝光装置200。在图1中简略地示出激光装置100。
激光装置100包含激光控制处理器130。激光控制处理器130是包含存储有控制程序的存储器132和执行控制程序的CPU(central processing unit：中央处理单元)131的处理装置。激光控制处理器130是为了执行本公开中包含的各种处理而特别地构成或被编程的。激光控制处理器130相当于本公开中的处理器。激光装置100构成为朝向曝光装置200输出脉冲激光。
1.1.1结构
如图1所示，曝光装置200包含照明光学系统201、投影光学系统202和曝光控制处理器210。
照明光学系统201通过从激光装置100入射的脉冲激光对被配置于掩模版台RT上的未图示的掩模版的掩模版图案进行照明。
投影光学系统202对透过掩模版后的脉冲激光进行缩小投影，使其成像于被配置在工件台WT上的未图示的工件。工件是被涂布有抗蚀剂膜的半导体晶片等感光基板。
曝光控制处理器210是包含存储有控制程序的存储器212和执行控制程序的CPU211的处理装置。曝光控制处理器210是为了执行本公开中包含的各种处理而特别地构成或被编程的。曝光控制处理器210对曝光装置200的控制进行总括，并且在与激光控制处理器130之间收发各种参数和各种信号。
1.1.2动作
曝光控制处理器210将包含目标长波长λLt和目标短波长λSt、电压指令值在内的各种参数以及触发信号发送到激光控制处理器130。激光控制处理器130按照这些参数和信号对激光装置100进行控制。目标长波长λLt和目标短波长λSt是波长的目标值，目标长波长λLt相当于本公开中的第1目标波长，目标短波长λSt相当于本公开中的第2目标波长。
曝光控制处理器210使掩模版台RT和工件台WT同步地彼此向相反方向平行移动。由此，利用反映了掩模版图案的脉冲激光来曝光工件。
通过这种曝光工序在半导体晶片上转印掩模版图案。然后，能够经过多个工序来制造电子器件。
1.2激光装置100
1.2.1结构
图2概略地示出比较例中的激光装置100的结构。在图2中简略地示出曝光装置200。
激光装置100除了包含激光控制处理器130以外，还包含激光腔10、脉冲功率模块(PPM)13、窄带化模块14、输出耦合镜15和监视器模块17。窄带化模块14和输出耦合镜15构成光谐振器。
激光腔10被配置于光谐振器的光路上。在激光腔10设置有窗口10a和10b。
激光腔10在内部具有放电电极11a和与其成对的未图示的放电电极。未图示的放电电极位于在与图2的纸面垂直的方向上与放电电极11a重叠的位置。在激光腔10中例如被封入有激光气体，该激光气体包含作为稀有气体的氩气或氪气、作为卤素气体的氟气、作为缓冲气体的氖气等。
脉冲功率模块13包含未图示的开关，并且与未图示的充电器连接。
窄带化模块14包含棱镜41～43、光栅53和反射镜63。窄带化模块14的详细情况在后面叙述。
输出耦合镜15由部分反射镜构成。
在从输出耦合镜15输出的脉冲激光的光路上配置有分束器16，该分束器16使脉冲激光的一部分以高透射率透过，而使另一部分反射。在被分束器16反射后的脉冲激光的光路上配置有监视器模块17。监视器模块17的结构的详细情况参照图20在后面叙述。
1.2.2动作
激光控制处理器130从曝光控制处理器210取得包含目标长波长λLt和目标短波长λSt、电压指令值在内的各种参数。激光控制处理器130根据目标长波长λLt和目标短波长λSt向窄带化模块14发送控制信号。
激光控制处理器130从曝光控制处理器210接收触发信号。激光控制处理器130将基于触发信号的振荡触发信号发送到脉冲功率模块13。脉冲功率模块13中包含的开关在从激光控制处理器130接收到振荡触发信号后成为接通状态。在开关成为接通状态后，脉冲功率模块13利用充电器所充的电能生成脉冲状的高电压，将该高电压施加给放电电极11a。
在对放电电极11a施加高电压后，在放电电极11a和未图示的放电电极之间的放电空间产生放电。通过该放电的能量，激光腔10内的激光气体被激励而向高能级跃迁。然后，被激励的激光气体向低能级跃迁时，发射与该能级差对应的波长的光。
激光腔10内产生的光经由窗口10a和10b向激光腔10的外部出射。从窗口10a出射的光入射到窄带化模块14。入射到窄带化模块14的光中的期望波长附近的光被窄带化模块14折返而返回到激光腔10。
输出耦合镜15使从窗口10b出射的光中的一部分透过而将其输出，使另一部分反射而返回到激光腔10。
这样，从激光腔10出射的光在窄带化模块14与输出耦合镜15之间往复。该光每当通过激光腔10内的放电空间时被放大。此外，该光每当被窄带化模块14折返时被窄带化，成为具有急剧的波长分布的光，该波长分布将基于窄带化模块14的选择波长的范围的一部分作为中心波长。这样进行激光振荡而被窄带化的光作为脉冲激光从输出耦合镜15输出。只要没有特别说明，则脉冲激光的波长是指中心波长。
监视器模块17计测脉冲激光的波长，将计测波长λm(n)发送到激光控制处理器130。激光控制处理器130根据计测波长λm(n)对窄带化模块14进行控制。
透过分束器16后的脉冲激光入射到曝光装置200。曝光装置200中包含的能量监视器220也可以计测脉冲激光的脉冲能量，曝光控制处理器210根据计测出的脉冲能量设定电压指令值。
1.3窄带化模块14
1.3.1结构
棱镜41、42和43按照该顺序被配置于从窗口10a出射的光束的光路上。棱镜41～43被配置成，供光束入射出射的棱镜41～43的表面均与V轴平行，分别被未图示的保持架支承。棱镜43能够通过旋转台143而绕与V轴平行的轴旋转。作为旋转台143的例子，举出具有步进马达的可动范围大的旋转台。
反射镜63被配置于透过棱镜41～43后的光束的光路上。反射镜63被配置成，反射光束的表面与V轴平行，能够通过旋转台163而绕与V轴平行的轴旋转。作为旋转台163的例子，举出具有压电元件的响应性高的旋转台。
或者，能够通过旋转台143使棱镜42旋转，能够通过旋转台163使棱镜43旋转，反射镜63也可以不旋转。
旋转台143和163相当于本公开中的波长致动器。
光栅53被配置于被反射镜63反射后的光束的光路上。光栅53的槽的方向与V轴平行。
光栅53被未图示的保持架支承。
1.3.2动作
从窗口10a出射的光束分别通过棱镜41～43在与垂直于V轴的面即HZ面平行的面内改变行进方向，在与HZ面平行的面内扩大射束宽度。
透过棱镜41～43后的光束被反射镜63反射而入射到光栅53。
入射到光栅53的光束被光栅53的多个槽反射，并且向与光的波长对应的方向衍射。光栅53被进行利特罗配置，以使从反射镜63入射到光栅53的光束的入射角和期望波长的衍射光的衍射角一致。
反射镜63和棱镜41～43使从光栅53返回的光的射束宽度在与HZ面平行的面内缩小，并且使该光经由窗口10a返回到激光腔10的内部。
激光控制处理器130经由未图示的驱动器对旋转台143和163进行控制。根据旋转台143和163的旋转角度，入射到光栅53的光束的入射角发生变化，由窄带化模块14选择的波长发生变化。旋转台143主要被用于粗调整，旋转台163主要被用于微调整。
激光控制处理器130根据从曝光控制处理器210接收到的目标长波长λLt和目标短波长λSt对旋转台163进行控制，以使反射镜63的姿态按照每多个脉冲而周期性地变化。由此，脉冲激光的波长按照每多个脉冲而周期性地变化为长波长λL和短波长λS。这样，激光装置100能够进行双波长振荡。
曝光装置200中的焦距依赖于脉冲激光的波长。进行双波长振荡而入射到曝光装置200的脉冲激光能够在脉冲激光的光路轴的方向上在多个不同的位置处成像，因此，能够实质上增大焦点深度。例如，在对膜厚较大的抗蚀剂膜进行曝光的情况下，也能够维持抗蚀剂膜的厚度方向上的成像性能。
1.4步进扫描曝光
图3示出被曝光系统曝光的半导体晶片WF的例子。半导体晶片WF例如是具有大致圆板形的单晶硅的板。在半导体晶片WF例如涂布有感光性的抗蚀剂膜。半导体晶片WF的曝光按照扫描场SF#1、SF#2等每个分区来进行。扫描场SF#1、SF#2分别相当于被转印有1枚掩模版上的掩模版图案的区域。#1和#2表示曝光顺序。在不确定曝光顺序来进行说明的情况下，有时不标注#1、#2等。使半导体晶片WF移动以对第1个扫描场SF#1照射脉冲激光，对扫描场SF#1进行曝光。然后，使半导体晶片WF移动以对第2个扫描场SF#2照射脉冲激光，对扫描场SF#2进行曝光。然后，同样地使半导体晶片WF移动，并且进行全部扫描场SF的曝光。
图4示出从曝光控制处理器210向激光控制处理器130发送的触发信号的例子。在对1个扫描场SF进行曝光时，以规定的重复频率连续地输出脉冲激光。将以规定的重复频率连续地输出脉冲激光称为突发输出。在从1个扫描场SF向另一个扫描场SF移动时，使脉冲激光的输出休止。因此，为了对1个半导体晶片WF进行曝光，需要多次反复进行突发输出。
当第1个半导体晶片WF#1的曝光结束后，为了将工件台WT上的半导体晶片WF#1更换为第2个半导体晶片WF#2，脉冲激光朝向曝光装置200的输出被中止。但是，在关闭了未图示的光闸的状态下，也可以进行以参数调整等为目的的调整发光。
图5～图8示出扫描场SF的位置相对于脉冲激光的位置发生变化的状况。扫描场SF的X轴方向的宽度与工件台WT的位置处的脉冲激光的射束截面B的X轴方向的宽度相同。扫描场SF的Y轴方向的宽度比工件台WT的位置处的脉冲激光的射束截面B的Y轴方向的宽度W大。
按照图5、图6、图7、图8的顺序进行通过脉冲激光对扫描场SF进行曝光的步骤。首先，如图5所示，工件台WT被定位成，位于扫描场SF的+Y方向的端部SFy+相对于射束截面B的-Y方向的端部By-的位置向-Y方向分开规定距离的位置。然后，工件台WT向+Y方向加速。如图6所示，在扫描场SF的+Y方向的端部SFy+与射束截面B的-Y方向的端部By-的位置一致之前，工件台WT的速度成为Vy。如图7所示，一边移动工件台WT，以使扫描场SF的位置相对于射束截面B的位置以速度Vy进行等速直线运动，一边对扫描场SF进行曝光。如图8所示，移动工件台WT，直到扫描场SF的-Y方向的端部SFy-通过射束截面B的+Y方向的端部By+的位置为止，然后，扫描场SF的曝光结束。这样，一边使扫描场SF相对于射束截面B的位置移动，一边进行曝光。
用于使扫描场SF以速度Vy移动与脉冲激光的射束截面B的宽度W相当的距离的所需时间T如下所述。
T＝W/Vy…式1
照射到扫描场SF中的任意1个部位的脉冲激光的照射脉冲数Ns与在所需时间T中生成的脉冲激光的脉冲数相同，如下所述。
Ns＝F·T…式2
这里，F是脉冲激光的重复频率。
照射脉冲数Ns也称为N间隙脉冲数。
1.5周期性的波长变化的例子
图9是示出周期性的波长变化的曲线图。在图9中，横轴示出时间，纵轴示出波长。
将用于对1个扫描场SF进行曝光的1次突发输出的脉冲数设为Nmax。
在图9所示的例子中，在长波长λL与短波长λS之间，波长按照每Ntmax个脉冲而周期性地变化。优选波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax为偶数。例如，Ntmax为8，第1个～第4个这4个脉冲的脉冲激光的波长为长波长λL，第5个～第8个这4个脉冲的脉冲激光的波长为短波长λS。此后，同样地反复以长波长λL生成4个脉冲，以短波长λS生存4个脉冲。波长变化的周期Tt由以下的式子给出。
Tt＝Ntmax/F
优选照射到扫描场SF中的任意1个部位的脉冲激光的照射脉冲数Ns为波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax的倍数。由此，在扫描场SF的任意部分，均被照射具有相同的平均波长的照射脉冲数Ns的脉冲激光。由此，由于照射位置而引起的曝光结果的偏差少，能够制造高质量的电子器件。
1.6波长控制
1.6.1主流程
图10是示出比较例中由激光控制处理器130执行的波长控制的处理的流程图。
在S1中，激光控制处理器130读入与从曝光装置200接收到的目标长波长λLt和目标短波长λSt有关的数据。
在S2中，激光控制处理器130决定在目标长波长λLt与目标短波长λSt之间周期性地变化的目标波长λ(n)t。n为1～Nmax的各个整数，在S2中，决定Nmax个目标波长λ(n)t。在以下的说明中，有时将n称为突发脉冲内脉冲编号。S2的详细情况参照图11在后面叙述。
在S4中，激光控制处理器130设定在激光装置100中使用的设定波长λin(n)t。在S4中，也设定Nmax个设定波长λin(n)t。S4的详细情况参照图12在后面叙述。
按照每个脉冲反复进行S6～S13的处理。
在S6中，激光控制处理器130判定下一个脉冲是否是突发脉冲开头的脉冲。例如，在从输出紧前的脉冲起经过了0.1秒以上的时间的情况下，可以判定为下一个脉冲是突发脉冲开头的脉冲。在下一个脉冲是突发脉冲开头的脉冲的情况下(S6：是)，在S7中，激光控制处理器130将突发脉冲内脉冲编号n设置成1。在下一个脉冲不是突发脉冲开头的脉冲的情况下(S6：否)，在S8中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n的值加上1来对突发脉冲内脉冲编号n进行更新。在S7或S8之后，激光控制处理器130使处理进入S9。
在S9中，激光控制处理器130通过以下的式子计算设定波长λin(n)t与紧前的脉冲的计测波长λm(n-1)之差δλ(n)。
δλ(n)＝λin(n)t-λm(n-1)
突发脉冲内脉冲编号n为1的情况下的紧前的脉冲的计测波长λm(n-1)可以是紧前的突发输出的最后脉冲的计测波长，也可以是目标长波长λLt和目标短波长λSt的平均值。
在S10中，激光控制处理器130对旋转台143和163进行控制，以使差δλ(n)接近0。S10中的控制也可以是组合了比例控制、积分控制、微分控制而成的PID控制。
在S11中，激光控制处理器130判定是否输出了脉冲激光。在未输出脉冲激光的情况下(S11：否)，激光控制处理器130待机到输出脉冲激光为止。在输出了脉冲激光的情况下(S11：是)，激光控制处理器130使处理进入S12。
在S12中，激光控制处理器130从监视器模块17取得计测波长λm(n)。激光控制处理器130也可以计算目标波长λ(n)t与计测波长λm(n)之差作为波长误差，将其结果输出到曝光装置200。
在S13中，激光控制处理器130判定是否结束波长控制。例如，在从曝光装置200接收到新的目标长波长λLt和目标短波长λSt的情况下，激光控制处理器130结束波长控制(S13：是)，结束本流程图的处理。在不结束波长控制的情况下(S13：否)，激光控制处理器130使处理返回S6。
1.6.2目标波长λ(n)t的决定
图11是示出决定目标波长λ(n)t的处理的详细情况的流程图。图11所示的处理相当于图10的S2的子例程。通过以下的处理，激光控制处理器130将目标波长λ(n)t交替地设定为目标长波长λLt和目标短波长λSt。
在S22中，激光控制处理器130将突发脉冲内脉冲编号n设定为初始值1。
在S23中，激光控制处理器130将周期内脉冲编号nt设定为初始值1。周期内脉冲编号nt是1～Ntmax的各个整数，是确定波长变化的1个周期内的各个脉冲的编号。
在S24中，激光控制处理器130将目标波长λ(n)t设定为目标长波长λLt。
在S25中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n和周期内脉冲编号nt分别加上1来对它们的值进行更新。
在S26中，激光控制处理器130判定半个周期的目标波长λ(n)t的决定是否结束。在周期内脉冲编号nt为波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax的一半以下的情况下，判定为半个周期的目标波长λ(n)t的决定未结束(S26：否)，激光控制处理器130使处理返回S24。在周期内脉冲编号nt比波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax的一半大的情况下，判定为半个周期的目标波长λ(n)t的决定结束(S26：是)，激光控制处理器130使处理进入S27。
在S27中，激光控制处理器130将目标波长λ(n)t设定为目标短波长λSt。
在S28中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n和周期内脉冲编号nt分别加上1来对它们的值进行更新。
在S29中，激光控制处理器130判定1个周期的目标波长λ(n)t的决定是否结束。在周期内脉冲编号nt为波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax以下的情况下，判定为1个周期的目标波长λ(n)t的决定未结束(S29：否)，激光控制处理器130使处理返回S27。在周期内脉冲编号nt比波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax大的情况下，判定为1个周期的目标波长λ(n)t的决定结束(S29：是)，激光控制处理器130使处理进入S30。
在S30中，激光控制处理器130判定1个突发脉冲的目标波长λ(n)t的决定是否结束。在突发脉冲内脉冲编号n为1次突发输出的脉冲数Nmax以下的情况下，判定为1个突发脉冲的目标波长λ(n)t的决定未结束(S30：否)，激光控制处理器130使处理返回S23。在突发脉冲内脉冲编号n比1次突发输出的脉冲数Nmax大的情况下，判定为1个突发脉冲的目标波长λ(n)t的决定结束(S30：是)，激光控制处理器130结束本流程图的处理，返回图10所示的处理。
1.6.3设定波长λin(n)t的设定
图12是示出比较例中设定在激光装置100中使用的设定波长λin(n)t的处理的详细情况的流程图。图12所示的处理相当于图10的S4的子例程。通过以下的处理，激光控制处理器130将设定波长λin(n)t设定为与目标波长λ(n)t相同的值。
在S42中，激光控制处理器130将突发脉冲内脉冲编号n设定为初始值1。
在S51中，激光控制处理器130将设定波长λin(n)t设定为与目标波长λ(n)t相同的值。
在S52中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n加上1来对突发脉冲内脉冲编号n的值进行更新。
在S53中，激光控制处理器130判定1个突发脉冲的设定波长λin(n)t的设定是否结束。在突发脉冲内脉冲编号n为1次突发输出的脉冲数Nmax以下的情况下，判定为1个突发脉冲的设定波长λin(n)t的设定未结束(S53：否)，激光控制处理器130使处理返回S51。在突发脉冲内脉冲编号n比1次突发输出的脉冲数Nmax大的情况下，判定为1个突发脉冲的设定波长λin(n)t的设定结束(S53：是)，激光控制处理器130结束本流程图的处理，返回图10所示的处理。
1.7比较例的课题
图13是示出比较例的突发输出中的计测波长λm(n)的变化的曲线图。在图13中，横轴示出脉冲编号，纵轴示出波长。脉冲编号随着时间的经过而变大。当要在目标长波长λLt与目标短波长λSt之间切换波长时，在突发脉冲开头附近，有时计测波长λm(n)相对于目标波长λ(n)t大幅偏移。作为波长误差的原因，考虑旋转台163的滞后特性、窄带化模块14的固有振动和热特性变动等。特别是在高速地切换波长的情况下，有时不容易减少波长误差。由于这种波长误差，可能很难进行高精度的双波长曝光。
在以下说明的若干个实施方式中，从曝光装置200接收包含突发脉冲开头的多个脉冲的非曝光脉冲数Nnex，在生成该非曝光脉冲数Nnex的脉冲激光的期间内减少波长误差。
2.使突发脉冲开头脉冲的设定波长λin(n)t成为与目标波长λ(n)t不同的值的激光装置
2.1结构
图14概略地示出第1实施方式中的曝光系统的结构。在第1实施方式中，激光控制处理器130从曝光控制处理器210接收非曝光脉冲数Nnex。
非曝光脉冲数Nnex是在从图5中开始突发输出时到图6中射束截面B的-Y方向的端部By-和扫描场SF的+Y方向的端部SFy+一致时为止的期间内生成的脉冲的脉冲数。从突发脉冲开头的第1个脉冲到非曝光脉冲数Nnex的脉冲激光未照射到扫描场SF，未被用于曝光。在以下的说明中，有时将从突发脉冲开头的第1个脉冲到非曝光脉冲数Nnex的脉冲激光称为非曝光脉冲，将输出非曝光脉冲的期间称为非曝光期间。非曝光期间相当于本公开中的第1期间。
非曝光脉冲数Nnex由曝光装置200来指定。但是，预先决定的非曝光脉冲数Nnex也可以存储于激光控制处理器130的存储器132中。
比非曝光脉冲数Nnex靠后的脉冲激光照射到扫描场SF，被用于曝光。在以下的说明中，有时将比非曝光脉冲数Nnex靠后的脉冲激光称为曝光脉冲，将输出曝光脉冲的期间称为曝光期间。曝光期间相当于本公开中的第2期间。
关于其他方面，第1实施方式的结构与比较例的结构相同。
2.2设定波长λin(n)t
图15是示出第1实施方式中的突发脉冲开头附近的设定波长λin(n)t和使用了该设定波长λin(n)t的情况下的计测波长λm(n)的模拟结果的曲线图。图15的横轴示出脉冲编号，纵轴示出波长。
在第1实施方式中，脉冲激光的设定波长λin(n)t如以下那样被设定。
(1)突发脉冲开头的非曝光期间中的设定波长λin(n)t包含比目标长波长λLt小的第1设定波长λin1(n)t和比目标短波长λSt大的第2设定波长λin2(n)t。
第1设定波长λin1(n)t与第2设定波长λin2(n)t的波长差比目标长波长λLt与目标短波长λSt的波长差小，因此，容易进行波长的切换控制。因此，通过将非曝光期间中的脉冲激光的波长设定为第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t，能够抑制在突发脉冲开头产生较大的波长误差。
(2)第2设定波长λin2(n)t比第1设定波长λin1(n)t小。
(3)在曝光期间内输出的脉冲激光包含被设定为目标长波长λLt而输出的多个第2期间长波长脉冲PL2和被设定为目标短波长λSt而输出的多个第2期间短波长脉冲PS2。
(4)第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t被设定成，随着时间的经过而使波长差变大。
如比较例那样，当要从突发脉冲开头起在目标长波长λLt与目标短波长λSt之间切换波长时，产生较大的波长误差，到波长控制变得稳定为止有时需要时间，但是，通过减小突发脉冲开头的波长差，能够抑制波长误差。进而，通过随着时间的经过而增大波长差，能够一边抑制波长误差，一边接近目标长波长λLt和目标短波长λSt。
(5)第1设定波长λin1(n)t随着时间的经过而变大，第2设定波长λin2(n)t随着时间的经过而变小。
(6)第1设定波长λin1(n)t使用单调增加函数来设定，第2设定波长λin2(n)t使用单调减少函数来设定。
(7)设定第1设定波长λin1(n)t的函数是随着时间的经过而接近目标长波长λLt的函数，设定第2设定波长λin2(n)t的函数是随着时间的经过而接近目标短波长λSt的函数。
(8)设定第1设定波长λin1(n)t的函数是从目标长波长λLt和目标短波长λSt的平均值λ0接近目标长波长λLt的函数，设定第2设定波长λin2(n)t的函数是从平均值λ0接近目标短波长λSt的函数。
(9)第1设定波长λin1(n)t使用具有正斜率的一次函数来设定，第2设定波长λin2(n)t使用具有负斜率的一次函数来设定。
例如，第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t如以下那样被设定。
λin1(n)t＝A·n+λ0…式3
λin2(n)t＝-A·n+λ0…式4
这里，A和-A相当于一次函数的斜率，λ0相当于一次函数的截距。
λ0是目标长波长λLt和目标短波长λSt的平均值，通过以下的式子来计算。
λ0＝(λLt+λSt)/2…式5
A通过下的式子被计算成，非曝光脉冲数Nnex下的式3和式4的值分别成为目标长波长λLt和目标短波长λSt。
A＝(λLt-λSt)/(2·Nnex)…式6
(10)在非曝光期间内输出的脉冲激光包含被设定为第1设定波长λin1(n)t而连续输出的多个第1期间长波长脉冲PL1、和被设定为第2设定波长λin2(n)t而连续输出的多个第1期间短波长脉冲PS1。
例如，在非曝光期间内，将连续的2个脉冲设定为第1设定波长λin1(n)t，将另外的连续的2个脉冲设定为第2设定波长λin2(n)t。
(11)在非曝光期间内，以周期Tt来切换第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t。周期Tt相当于本公开中的第1变动周期。
(12)从突发脉冲开头的最初的脉冲到非曝光脉冲数Nnex为止的非曝光期间比非曝光期间中的波长变化的周期Tt长。
通过在非曝光期间内遍及1个周期以上来执行波长变化，能够使波长控制在曝光期间的开始之前变得稳定。
(13)在非曝光期间内，多次反复进行波长变化的1个周期的Ntmax个脉冲的脉冲激光的输出。
通过在非曝光期间内多次反复进行波长变化，能够使波长控制在曝光期间的开始之前变得稳定。因此，波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax优选根据非曝光脉冲数Nnex来设定。例如，波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax优选设定为能够除尽非曝光脉冲数Nnex的偶数。
(14)在非曝光期间内按照波长变化的每个周期Tt输出的脉冲激光包含被设定为第1设定波长λin1(n)t而连续输出的多个第1期间长波长脉冲PL1和被设定为第2设定波长λin2(n)t而连续输出的多个第1期间短波长脉冲PS1。
例如，将波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax设为4以上，将1个周期内的连续的2个脉冲设定为第1设定波长λin1(n)t，将接下来的连续的2个脉冲设定为第2设定波长λin2(n)t。
(15)与比较例同样，曝光期间中的设定波长λin(n)t被设定成，以周期Tt2切换为目标长波长λLt和目标短波长λSt。周期Tt2相当于本公开中的第2变动周期。
(16)非曝光期间中的波长变化的周期Tt和曝光期间中的波长变化的周期Tt2是相同的周期。
2.3计测波长λm(n)
如图15所示，抑制突发脉冲开头的计测波长λm(n)从设定波长λin(n)大幅偏移。即使逐渐增大第1设定波长λin1(n)与第2设定波长λin2(n)之间的波长差，计测波长λm(n)也高精度地追随于这些设定波长。而且，从曝光期间的开始时起，计测波长λm(n)成为接近设定波长λin(n)的值。
图16是在第1实施方式和比较例中对计测波长λm(n)进行比较的曲线图。图16的横轴示出脉冲编号，纵轴示出波长。这里，比较例中的突发脉冲开头的Nnex个脉冲也设为非曝光脉冲。如图16所示，与比较例相比，在第1实施方式中，非曝光期间中的波长误差小，在曝光期间内，也高精度地得到接近目标长波长λLt和目标短波长λSt的值。
2.4波长控制
2.4.1主流程
图17是示出第1实施方式中由激光控制处理器130执行的波长控制的处理的流程图。
在S1a中，激光控制处理器130除了读入与从曝光装置200接收到的目标长波长λLt和目标短波长λSt有关的数据以外，还读入与非曝光脉冲数Nnex有关的数据。
S2的处理与比较例相同，激光控制处理器130决定在目标长波长λLt与目标短波长λSt之间周期性地变化的目标波长λ(n)t。
在S4a中，激光控制处理器130设定在激光装置100中使用的设定波长λin(n)t。在S4a中，设定在非曝光脉冲和曝光脉冲中不同的设定波长λin(n)t。该处理的详细情况参照图18在后面叙述。
S6以后的处理与比较例相同。
2.4.2设定波长λin(n)t的设定
图18是示出第1实施方式中设定在激光装置100中使用的设定波长λin(n)t的处理的详细情况的流程图。图18所示的处理相当于图17的S4a的子例程。
在S41中，激光控制处理器130通过上述的式5和式6计算在设定波长λin(n)t的设定中使用的函数的参数A和λ0。
S42的处理与比较例相同，激光控制处理器130将突发脉冲内脉冲编号n设定为初始值1。
在S43中，激光控制处理器130将周期内脉冲编号nt设定为初始值1。
在S44中，激光控制处理器130通过上述的式3计算第1设定波长λin1(n)t。
在S45中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n和周期内脉冲编号nt分别加上1来对它们的值进行更新。
在S46中，激光控制处理器130判定半个周期的设定波长λin(n)t的设定是否结束。在周期内脉冲编号nt为波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax的一半以下的情况下，判定为半个周期的设定波长λin(n)t的设定未结束(S46：否)，激光控制处理器130使处理返回S44。在周期内脉冲编号nt比波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax的一半大的情况下，判定为半个周期的设定波长λin(n)t的设定结束(S46：是)，激光控制处理器130使处理进入S47。
在S47中，激光控制处理器130通过上述的式4计算第2设定波长λin2(n)t。
在S48中，激光控制处理器130对突发脉冲内脉冲编号n和周期内脉冲编号nt分别加上1来对它们的值进行更新。
在S49中，激光控制处理器130判定1个周期的设定波长λin(n)t的设定是否结束。在周期内脉冲编号nt为波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax以下的情况下，判定为1个周期的设定波长λin(n)t的设定未结束(S49：否)，激光控制处理器130使处理返回S47。在周期内脉冲编号nt比波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax大的情况下，判定为1个周期的设定波长λin(n)t的设定结束(S49：是)，激光控制处理器130使处理进入S50。
在S50中，激光控制处理器130判定非曝光脉冲的设定波长λin(n)t的设定是否结束。在突发脉冲内脉冲编号n为非曝光脉冲数Nnex以下的情况下，判定为非曝光脉冲的设定波长λin(n)t的设定未结束(S50：否)，激光控制处理器130使处理返回S43。在突发脉冲内脉冲编号n比非曝光脉冲数Nnex大的情况下，判定为非曝光脉冲的设定波长λin(n)t的设定结束(S50：是)，激光控制处理器130使处理进入S51。在S50中的判定为“否”的情况下，当接着执行S43～S49时，在执行中途有时突发脉冲内脉冲编号n也比非曝光脉冲数Nnex大。这包含波长变化的1个周期的脉冲数Ntmax未被设定为非曝光脉冲数Nnex的整数分之一的情况。设想这种情况，也可以在S45之后和S48之后插入与S50相同的处理。
S51～S53的处理与比较例相同，激光控制处理器130关于曝光脉冲，将设定波长λin(n)t设定为与目标波长λ(n)t相同的值，直到1个突发脉冲的设定波长λin(n)t的设定结束为止。
2.5作用
根据第1实施方式，将目标长波长λLt和目标短波长λSt分别转换为第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t，将突发脉冲开头的非曝光期间中的设定波长λin(n)t设定为它们的值。由此，抑制在非曝光期间内产生较大的波长误差，能够从曝光期间的开始时起进行稳定的双波长控制，能够提高曝光性能。
关于其他方面，第1实施方式与比较例相同。
3.设定第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t的函数的微分的绝对值随着时间的经过而变小的例子
图19是示出第2实施方式中的突发脉冲开头附近的设定波长λin(n)t的曲线图。图19的横轴示出脉冲编号，纵轴示出波长。
在第2实施方式中，非曝光期间中的脉冲激光的设定波长λin(n)t如以下那样被设定。
设定第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t的函数不是一次函数，而是微分的绝对值随着时间的经过而变小的函数。例如，可以是以下这种函数。
λin1(n)t＝B·n1/2+λ0
λin2(n)t＝-B·n1/2+λ0
B是常数，被设定成在非曝光脉冲数Nnex下第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t分别成为目标长波长λLt和目标短波长λSt。
设定第1设定波长λin1(n)t和第2设定波长λin2(n)t的函数不限于上述的函数，也可以是在非曝光期间内单调增加或单调减少的2次函数。
关于其他方面，第2实施方式与第1实施方式相同。
4.其他
4.1监视器模块17的结构
图20概略地示出比较例以及第1和第2实施方式中使用的监视器模块17的结构。监视器模块17包含分束器17a、能量传感器17b和标准具分光器18。
分束器17a位于被分束器16反射后的脉冲激光的光路上。能量传感器17b位于被分束器17a反射后的脉冲激光的光路上。
标准具分光器18被配置于透过分束器17a后的脉冲激光的光路上。标准具分光器18包含扩散板18a、标准具18b、聚光透镜18c和线传感器18d。
扩散板18a位于透过分束器17a后的脉冲激光的光路上。扩散板18a构成为在表面具有多个凹凸，使脉冲激光透过并且使其扩散。
标准具18b位于透过扩散板18a后的脉冲激光的光路上。标准具18b包含2枚部分反射镜。2枚部分反射镜具有规定距离的气隙而对置，隔着间隔件被贴合。
聚光透镜18c位于透过标准具18b后的脉冲激光的光路上。
线传感器18d位于透过聚光透镜18c后的脉冲激光的光路上，且位于聚光透镜18c的焦点面。线传感器18d接受由标准具18b和聚光透镜18c形成的干涉条纹。干涉条纹是脉冲激光的干涉图案，具有同心圆状的形状，从该同心圆的中心起的距离的平方与波长的变化成比例。
线传感器18d是包含一维排列的多个受光元件的光分布传感器。或者，也可以代替线传感器18d而使用包含二维排列的多个受光元件的图像传感器作为光分布传感器。将受光元件分别称为通道。根据各通道中被检测到的光强度得到干涉条纹的光强度分布。
4.2监视器模块17的动作
能量传感器17b检测脉冲激光的脉冲能量，将脉冲能量的数据输出到激光控制处理器130。脉冲能量的数据也可以用于激光控制处理器130对施加给放电电极11a的施加电压的设定数据进行反馈控制。此外，接收到脉冲能量的数据的时机能够用作激光控制处理器130向标准具分光器18输出数据输出触发的时机的基准。
标准具分光器18根据由线传感器18d检测到的脉冲激光的干涉图案生成计测波形。标准具分光器18按照从激光控制处理器130输出的数据输出触发，将计测波形发送到激光控制处理器130。
计测波形也称为条纹波形，表示从构成干涉条纹的同心圆的中心起的距离与光强度之间的关系。
激光控制处理器130使用从标准具分光器18输出的计测波形计算脉冲激光的中心波长作为计测波长λm(n)。或者，标准具分光器18中包含的未图示的控制器计算计测波长λm(n)，并将其发送到激光控制处理器130。激光控制处理器130根据设定波长λin(n)t和计测波长λm(n)向旋转台143和163的未图示的驱动器输出控制信号，由此对脉冲激光的中心波长进行反馈控制。
4.3补充
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”或“所包含”这样的用语应该解释为“不限于记载为所包含的部分”。“具有”这样的用语应该解释为“不限于记载为所具有的部分”。此外，不定冠词“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)

1.一种激光装置中的波长控制方法，所述激光装置具有使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化的波长致动器，其中，所述波长控制方法包含以下步骤：
读入与波长的目标值有关的数据；
根据所述数据决定第1目标波长和比所述第1目标波长小的第2目标波长；以及
通过使用所述第1目标波长和所述第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比所述第1目标波长小的第1设定波长和比所述第2目标波长大的第2设定波长，而控制所述波长致动器。
2.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
所述第2设定波长比所述第1设定波长小。
3.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
通过将在比所述第1期间靠后的第2期间内输出的多个第2期间长波长脉冲和多个第2期间短波长脉冲的波长分别设定为所述第1目标波长和所述第2目标波长，而控制所述波长致动器。
4.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
在所述第1期间内输出的脉冲包括：包含多个脉冲的所述第1期间长波长脉冲和包含多个脉冲的所述第1期间短波长脉冲，
所述第1设定波长和所述第2设定波长被设定成，随着时间的经过它们的波长差变大。
5.根据权利要求4所述的波长控制方法，其中，
所述第1设定波长被设定成随着时间的经过而变大，所述第2设定波长被设定成随着时间的经过而变小。
6.根据权利要求5所述的波长控制方法，其中，
所述第1设定波长使用单调增加函数来设定，所述第2设定波长使用单调减少函数来设定。
7.根据权利要求6所述的波长控制方法，其中，
所述单调增加函数是随着时间的经过而接近所述第1目标波长的函数，
所述单调减少函数是随着时间的经过而接近所述第2目标波长的函数。
8.根据权利要求6所述的波长控制方法，其中，
所述单调增加函数是从所述第1目标波长和所述第2目标波长的平均值接近所述第1目标波长的函数，
所述单调减少函数是从所述平均值接近所述第2目标波长的函数。
9.根据权利要求5所述的波长控制方法，其中，
所述第1设定波长使用具有正斜率的一次函数来设定，所述第2设定波长使用具有负斜率的一次函数来设定。
10.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
在所述第1期间内输出的所述脉冲激光包括：包含连续输出的多个脉冲的所述第1期间长波长脉冲和包含连续输出的多个脉冲的所述第1期间短波长脉冲。
11.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
在所述第1期间内，通过以第1变动周期对所述第1设定波长和所述第2设定波长进行切换，而控制所述波长致动器。
12.根据权利要求11所述的波长控制方法，其中，
所述第1期间比所述第1变动周期长。
13.根据权利要求11所述的波长控制方法，其中，
在所述第1期间内，反复多次进行基于所述第1变动周期的波长的变动。
14.根据权利要求11所述的波长控制方法，其中，
在所述第1变动周期内输出的脉冲激光包括：包含连续输出的多个脉冲的所述第1期间长波长脉冲和包含连续输出的多个脉冲的所述第1期间短波长脉冲。
15.根据权利要求11所述的波长控制方法，其中，
在比所述第1期间靠后的第2期间内，通过以第2变动周期对所述第1目标波长和所述第2目标波长进行切换，而控制所述波长致动器。
16.根据权利要求15所述的波长控制方法，其中，
所述第1变动周期和所述第2变动周期是相同的周期。
17.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
在所述第1期间内输出的脉冲是与所述激光装置连接的曝光装置指定的非曝光脉冲。
18.根据权利要求1所述的波长控制方法，其中，
在比所述第1期间靠后的第2期间内输出的脉冲是与所述激光装置连接的曝光装置在曝光中使用的脉冲。
19.一种激光装置，其具有：
波长致动器，其使突发输出的脉冲激光的波长周期性地变化；以及
处理器，其对所述波长致动器进行控制，所述处理器读入与波长的目标值有关的数据，根据所述数据决定第1目标波长和比所述第1目标波长小的第2目标波长，通过使用所述第1目标波长和所述第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比所述第1目标波长小的第1设定波长和比所述第2目标波长大的第2设定波长，而控制所述波长致动器。
20.一种电子器件的制造方法，其包含以下步骤：
通过激光装置生成脉冲激光，
将所述脉冲激光输出到曝光装置，
在所述曝光装置内在感光基板上曝光所述脉冲激光，以制造电子器件，
所述激光装置具有：
波长致动器，其使突发输出的所述脉冲激光的波长周期性地变化；以及
处理器，其对所述波长致动器进行控制，所述处理器读入与波长的目标值有关的数据，根据所述数据决定第1目标波长和比所述第1目标波长小的第2目标波长，通过使用所述第1目标波长和所述第2目标波长，将突发脉冲开头的第1期间中包含的至少1个第1期间长波长脉冲和至少1个第1期间短波长脉冲的波长分别设定为比所述第1目标波长小的第1设定波长和比所述第2目标波长大的第2设定波长，而控制所述波长致动器。
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