JP2022542223A - 繰り返し率のずれによって誘発される波長誤差を補償する方法 - Google Patents

繰り返し率のずれによって誘発される波長誤差を補償する方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022542223000001
放射パルスを制御するための放射システムであって、放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用するように構成された光学素子と、放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する、コントローラから受信した制御信号によって光学素子を作動させるように構成されたアクチュエータと、コントローラからパルス情報を受け取り、パルス情報を用いて制御信号の調整を決定するように構成されたプロセッサとを備えた放射システム。放射システムは多焦点イメージングモードで動作するリソグラフィ装置の精度を向上させるのに使用されることがある。
【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
[0001] この出願は、２０１９年７月２３日に出願された、METHOD OF COMPENSATING WAVELENGTH ERROR INDUCED BY REPETITION RATE DEVIATIONと題する米国特許出願第６２／８７７，７９６号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0001] この開示は、例えばリソグラフィ装置で使用される放射パルスを発生させるためのシステム及び方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、基板に所望のパターンを適用するように構築された機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。リソグラフィ装置は、例えばパターニングデバイス（例えばマスク）のパターン（「設計レイアウト」又は「設計」と称されることも多い）を、基板（例えばウェーハ）上に提供された放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。
[0003] 半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれ、回路素子の寸法は継続的に縮小されてきたが、その一方で、デバイス当たりのトランジスタなどの機能素子の数は、「ムーアの法則」と通称される傾向に従って、数十年にわたり着実に増加している。ムーアの法則に対応するために、半導体産業はますます小さなフィーチャを作り出すことを可能にする技術を追求している。基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置が電磁放射を使用することがある。この放射の波長は、基板上のレジストにパターン形成されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ及び１３．５ｎｍである。例えば１９３ｎｍの波長を有する放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するためには、４ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置が使用されることがある。
[0004] 一般に、エキシマレーザが特定のガス混合物で動作するように設計されるため、波長を変化させることが複雑になる可能性がある。特に、中心波長を放電毎に（「パルス毎」）に変化させることは困難である。しかしながら、波長を変化させる能力を有することが望まれる場合があり得る。例えば、多層３Ｄ ＮＡＮＤメモリ（つまり、構造が積み重ねられたＮＡＮＤ（「ＮＯＴ－ＡＮＤ」）ゲートに類似しているメモリ）。２Ｄから３ＤへのＮＡＮＤアーキテクチャの移行には製造プロセスの大幅な変更が必要である。３Ｄ ＮＡＮＤ製造では、課題は主として極端なアスペクト比（すなわち、穴径とその深さとの比）でのエッチングプロセス及び堆積プロセスによって引き起こされる。非常に高アスペクト比（ＨＡＲ）のフィーチャを有する複雑な３Ｄ構造を構築することは複雑であり、極めて高い精度と、最終的には規模の経済を達成するためのプロセス均一性及びプロセス再現性とを必要とする。また、多層スタック高さが高くなるにつれて、スタック、例えばメモリアレイの上部及び底部において一貫したエッチング及び堆積結果を得ることの難しさが増す。
[0005] これらの考慮事項は、より大きい焦点深度の必要性につながる。単一波長光のリソグラフィ焦点深度ＤＯＦが、関係ＤＯＦ＝±ｍ２λ／（ＮＡ）２によって決定される。ここでλは照明光の波長、ＮＡは開口数、ｍ２はレジストプロセスに依存する実用的係数である。３Ｄ ＮＡＮＤリソグラフィにおける焦点深度要件はより高いため、ときには２つ以上の露光パスがパス毎に異なるレーザ波長を用いてウェーハ上で実行される。
[0006] また、レーザ放射を合焦させるレンズを構成する材料は分散性があるため、様々な波長がレジスト内の様々な深度で合焦できるようになる。これは、波長を変化させる能力を有することが望まれ得る別の理由である。
[0007] 深紫外線（ＤＵＶ）放射システムなどの放射システムが、発生した放射の波長を制御するためのシステムを含む。通常、これらの波長制御システムは、波長安定性を向上させるためのフィードバック補償器及びフィードフォワード補償器を含む。特徴的に、目標波長又は基準波長、つまり、波長制御システムにより指示された波長がレーザ動作中に急激に変化しないことが予想される。したがって、補償器は主に一過性の外乱を除去することに従事する。フィードフォワード補償器はまた、波長目標の指示された変化、つまり、稀であることが予想される波長変化イベントを補償する。このようなイベントが発生して、例えば６００ｆｍの波長設定点の変化を達成するとき、システムが安定して新しい波長に落ち着くために、典型的には約１００ｍｓのオーダーの整定時間が許容されなければならない。これは通常、目標波長設定点がパルス間で約５００ｆｍ変化する使用事例において、そのような制御システムが所望のパルス間波長追跡性能を発揮することができないように、パルス間の時間（典型的には約１ｍｓ以下）を上回る。
[0008] 特定の例として、２つの異なる波長のＤＵＶ光を発生させる適用例では、基準波長は、露光中に２つの設定点、すなわち第１の波長における第１の設定点及び第２の波長における第２の設定点を有する。そして、基準波長はこれら２つの設定点の間で変調されることになる。
[0009] 波長などの制御された特性を有する放射パルスを発生させる能力を有することが望ましい。制御された特性を放射パルス間で、すなわちパルス間基準で変化させることが望ましい。また、制御された特性の精度を低下させ得る誤差を減らす或いは取り除くことが望ましい。
[00010] 第１の態様によれば、放射パルスを制御するための放射システムであって、放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用するように構成された光学素子と、コントローラから受信した制御信号によって光学素子を作動させるように構成されたアクチュエータとを備えた放射システムが提供される。制御信号は、放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する。コントローラは、パルス情報を受け取り、パルス情報を用いて制御信号の調整を決定及び適用するように構成される。
[00011] 様々な実施例では、放射システムは、放射パルスの特性に関連する誤差を減らすことによって、既知の放射システムと比較して放射システムの精度を向上させることができる。
[00012] 光学素子は反射型又は透過型である場合がある。コントローラは、所与の目的のために制御された放射パルスを受け取っている装置、例えばリソグラフィ露光で使用されるリソグラフィ装置からパルス情報を受け取ることがある。
[00013] 放射システムの基準パルス繰り返し率は、あらかじめ決められている及び／又は固定されていることがある。
[00014] パルス情報は、動作パルス繰り返し率及び／又はパルス数を含むことがある。動作パルス繰り返し率は基準パルス繰り返し率と異なることがある。例えば、動作パルス繰り返し率は、発生した放射パルスが提供するエネルギードーズ量を変更することを目的とした量だけ基準パルス繰り返し率と異なることがある。パルス情報はオフラインで決定され、必要とされる場合にコントローラに提供されることがある。代替的に、パルス情報は放射システムの動作中に決定されることがある。
[00015] 調整は制御信号の位相を変化させることがある。
[00016] 特性は放射パルスの波長である場合がある。
[00017] 放射パルスの波長を制御すること（例えば変化させる）ことは、多くの様々な光学システムにおいて望ましい。例えば、多焦点イメージングモードで動作するリソグラフィシステムが、様々な放射波長間、様々な放射パルス間で変化することになる。放射システムは、放射パルスの波長誤差を減らすことによって、例えばこの放射システムを含むリソグラフィシステムの精度を向上させることができる。
[00018] パルス情報は放射システムの動作パルス繰り返し率を含むことがあり、調整は、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮することがある。
[00019] 基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異は、意図的である（例えば、放射パルスのエネルギードーズ量を変更するため）及び／又は意図的でない（例えば、放射システムのコンポーネントに影響を及ぼす熱的誤差）場合がある。これらの差異は、アクチュエータがもはや放射パルスと所望の同期状態にはないことがあるため、放射パルスの所望の特性（例えば波長）の誤差を引き起こすことがある。放射システムは、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異から生じる、放射パルスの特性の誤差を減らすことができる。
[00020] 調整は、例えば制御信号の大きさ又は振幅を変化させることがある。
[00021] 調整は制御信号の位相を変化させることがある。しかしながら、一部の放射システムのアクチュエータは、とても高い周波数（例えば約６０ｋＨｚ以上）で振動するため減衰が不足する傾向がある。したがって、減衰不足のアクチュエータのために制御信号の位相を変化させることは、それ自体の誤差を引き起こすかなりの過渡振動を発生させる可能性がある。制御信号の大きさを変化させることは、制御信号の位相を変化させることに関連する欠点を招くことなく、放射パルスの特性に関連する誤差を減らすことができる。
[00022] 制御信号の大きさは、
Figure 2022542223000002
である場合があり、ここでＵ（ｆ）は周波数領域におけるアクチュエータの制御信号であり、λＴは放射パルスの目標波長であり、ｎはパルス数であり、Ｐ（ｆ）は周波数領域におけるアクチュエータの動的モデルである。
[00023] パルス情報はパルス数を含むことがある。制御信号の変化させた大きさは、
Figure 2022542223000003
である場合があり、ここでＣは補正係数である。
[00024] 補正係数は、
Figure 2022542223000004
である場合があり、ここでＲｒは放射システムの基準パルス繰り返し率であり、Δは動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異である。
[00025] 補正係数は、既知の（オフラインで）測定可能な量から予測可能である場合がある。発明者らは、驚くべきことに補正係数が全体的な波長ピーク分離誤差の可逆成分であることに気付いた。補正係数は、パルス繰り返し率のずれから（理想的には）ゼロ誘導誤差をもたらすために既存のアクチュエータ制御信号に適用されることがある。補正係数は、放射パルスの波長誤差を減らすことができる。
[00026] 補正係数は、放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、制御信号に適用されることがある。
[00027] アクチュエータは、放射パルスの光学素子への入射角が変化するように光学素子を回転させるように構成されたピエゾ素子を備えることがある。
[00028] 光学素子は、選択された帯域の放射波長が放射システムの出力に送信されるように波長依存的に放射パルスを反射するように構成された格子を備えることがある。
[00029] 放射システムの出力に送信される選択された帯域の波長は、放射パルスの格子に対する入射角に依存することがある。
[00030] 光学素子は、選択された帯域の放射波長が放射システムの出力に送信されるように波長依存的に放射パルスを屈折させるように構成されたプリズムを含むことがある。
[00031] 放射システムの出力に送信される選択された帯域の波長は、放射パルスのプリズムに対する入射角に依存することがある。
[00032] 第２の態様によれば、放射パルスを受け取り、放射パルスにパターン付与し、パターン付与した放射パルスをターゲット上に投影するように構成されたリソグラフィ装置と、第１の態様に係る放射システムと、を備えたリソグラフィシステムが提供される。
[00033] 様々な実施例では、放射システムが、ターゲット上に投影される放射パルスの波長誤差を減らすことによって、多焦点イメージングモードで動作しているリソグラフィ装置の精度を向上させる。様々な実施例では、放射システムが、多焦点イメージングリソグラフィシステムに適合する繰り返し率の範囲を、例えば少なくとも約±１０Ｈｚだけ拡大する。様々な実施例では、放射システムが、例えば波長誤差に起因するリソグラフィシステムのスループット損失のリスクを減らし、リソグラフィシステムの制御ソフトウェアの大幅かつ高価な修正の必要をなくす。
[00034] 第３の態様によれば、放射パルスを制御する方法であって、放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、パルス情報を受け取ること、及び制御信号の調整を決定及び適用するためにパルス情報を使用すること、を含む方法が提供される。
[00035] 特性は放射パルスの波長である場合がある。
[00036] パルス情報は放射システムの動作パルス繰り返し率を含むことがあり、調整は、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮することがある。
[00037] 調整は制御信号の大きさを変化させることがある。
[00038] 制御信号の大きさは、
Figure 2022542223000005
である場合があり、ここでＵ（ｆ）はアクチュエータの制御信号であり、λＴは放射パルスの目標波長であり、ｎはパルス数であり、Ｐ（ｆ）はアクチュエータの動的モデルである。
[00039] パルス情報はパルス数を含むことがある。制御信号の変化させた大きさは、
Figure 2022542223000006
である場合があり、ここでＣは補正係数である。
[00040] 補正係数は、
Figure 2022542223000007
である場合があり、ここでＲｒは放射システムの基準パルス繰り返し率であり、Δは動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異である。
[00041] 補正係数は、放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、制御信号に適用されることがある。
[00042] 第４の態様によれば、放射パルスを含むパターン付与された放射ビームをターゲット上に投影する方法であって、第３の態様の方法に従って放射パルスを制御することを更に含む方法が提供される。
[00043] 第５の態様によれば、コンピュータに第３及び／又は第４の態様に係る方法を実行させるように構成されたコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムが提供される。
[00044] 第６の態様によれば、第５の態様に係るコンピュータプログラムを実行するコンピュータ可読媒体が提供される。
[00045] 第７の態様によれば、プロセッサ可読命令を記憶するメモリと、上記メモリに記憶された命令を読み出し実行するように構成されたプロセッサとを備えた、放射パルスを制御するためのコンピュータ装置であって、上記プロセッサ可読命令が、第３及び／又は第４の態様に係る方法を実行するようにコンピュータを制御するように構成された命令を含むコンピュータ装置が提供される。
[00046] システム及び方法の様々なバージョンを、添付の概略図を参照して、単なる例示として以下に説明する。
[00047] リソグラフィ装置の概観を概略的に示す。 [00048] 開示された主題のある態様に係るリソグラフィシステムの全体的な広い概念を概略的に示す。 [00049] 開示された主題のある態様に係る照明システムの全体的な広い概念を概略的に示す。 [00050］ ある実施形態のある態様に係る２チャンバレーザシステムの機能ブロック図である。 [00051] ある実施形態のある態様に係る２つのレーザチャンバにおける考えられる放電の相対的タイミングを示すフローチャートである。 [00052] ある実施形態のある態様に係る２つのレーザチャンバにおける別の考えられる放電の相対的タイミングを示すフローチャートである。 [00053] ある実施形態に係る放射パルスを制御するための放射システムを概略的に示す。 [00054] 放射システムの基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異が、放射システムにより制御される放射の波長の精度にどのような影響を及ぼし得るかを示すグラフである。 [00055] ある実施形態に係る放射パルスを制御する方法を示すフローチャートである。 [00056] 調整された制御信号を有しない放射システムを、ある実施形態に係る調整された制御信号を有する放射システムと比較したシミュレーションの結果を示す。
[00057] 本文献では、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長）及びＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、約５～１００ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。
[00058] 「レチクル」、「マスク」、又は「パターニングデバイス」という用語は、本文で用いる場合、基板のターゲット部分に生成されるパターンに対応して、入来する放射ビームにパターン付き断面を与えるため使用できる汎用パターニングデバイスを指すものとして広義に解釈され得る。また、この文脈において「ライトバルブ」という用語も使用できる。古典的なマスク（透過型又は反射型マスク、バイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスク等）以外に、他のそのようなパターニングデバイスの例は、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイを含む。
[00059] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射、ＤＵＶ放射、又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに連結されたマスクサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構築された第２のポジショナＰＷに連結された基板サポート（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。
[00060] 動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリシステムＢＤを介して放射源ＳＯから放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射を誘導し、整形し、及び／又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、及び／又はその他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組み合わせなどの様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使用して放射ビームＢを調節し、パターニングデバイスＭＡの平面において、その断面にわたって所望の空間及び角度強度分布が得られるようにしてもよい。
[00061] 本明細書で用いられる「投影システム」ＰＳという用語は、使用する露光放射、及び／又は液浸液の使用や真空の使用のような他のファクタに合わせて適宜、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、アナモルフィック光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム、及び／又は静電気光学システム、又はそれらの任意の組み合わせを含む様々なタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈するべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語が使用される場合、これは更に一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。
[00062] リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を例えば水のような比較的高い屈折率を有する液体で覆うことができるタイプでもよい。これは液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技法に関する更なる情報は、援用により本願に含まれる米国特許第６９５２２５３号に与えられている。
[00063] リソグラフィ装置ＬＡは、２つ以上の基板サポートＷＴを有するタイプである場合もある（「デュアルステージ」とも呼ばれる）。こうした「マルチステージ」機械において、基板サポートＷＴを並行して使用するか、及び／又は、一方の基板サポートＷＴ上の基板Ｗにパターンを露光するためこの基板を用いている間に、他方の基板サポートＷＴ上に配置された基板Ｗに対して基板Ｗの以降の露光の準備ステップを実行することができる。
[00064] 基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは測定ステージを含むことができる。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニングデバイスを保持するように配置されている。センサは、投影システムＰＳの特性又は放射ビームＢの特性を測定するよう配置できる。測定ステージは複数のセンサを保持することができる。クリーニングデバイスは、例えば投影システムＰＳの一部又は液浸液を提供するシステムの一部のような、リソグラフィ装置の一部をクリーニングするよう配置できる。基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れている場合、測定ステージは投影システムＰＳの下方で移動することができる。
[00065] 動作中、放射ビームＢは、マスクサポートＭＴ上に保持されている、例えばマスクのようなパターニングデバイスＭＡに入射し、パターニングデバイスＭＡ上に存在するパターン（設計レイアウト）によってパターンが付与される。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦを用いて、例えば、放射ビームＢの経路内の集束し位置合わせした位置に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板サポートＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１のポジショナＰＭと、場合によっては別の位置センサ（図１には明示的に図示されていない）を用いて、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。図示されている基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は専用のターゲット部分を占有するが、それらをターゲット部分間の空間に位置付けることも可能である。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、これらがターゲット部分Ｃ間に位置付けられている場合、スクライブラインアライメントマークとして知られている。
[00066] 明確にするため、デカルト座標系が用いられる。デカルト座標系は３つの軸、すなわちｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を有する。３つの軸の各々は他の２つの軸に対して直交している。ｘ軸を中心とした回転をＲｘ回転と称する。ｙ軸を中心とした回転をＲｙ回転と称する。ｚ軸を中心とした回転をＲｚ回転と称する。ｘ軸及びｙ軸は水平面を画定し、ｚ軸は垂直方向を画定する。デカルト座標系は本発明を限定せず、単に明確さのため使用される。代わりに、円筒座標系のような別の座標系を用いて明確にすることもある。デカルト座標系の配向は、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を有するように異なることがある。
[00067] 図２は、照明システム１０５を含むフォトリソグラフィシステム１００を概略的に示している。以下でより詳しく説明するように、照明システム１０５は、パルス光ビーム１１０を生成し、そのビームを、ウェーハ１２０上にマイクロ電子フィーチャをパターン形成するフォトリソグラフィ露光装置又はスキャナ１１５に向ける光源を含む。ウェーハ１２０は、ウェーハ１２０を保持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従ってウェーハ１２０を正確に位置決めするように構成されたポジショナに接続されたウェーハテーブル１２５上に置かれる。
[00068] フォトリソグラフィシステム１００は、例えば２４８ナノメートル（ｎｍ）又は１９３ｎｍの波長を伴う深紫外線（ＤＵＶ）範囲の波長を有する光ビーム１１０を使用する。ウェーハ１２０上にパターン形成され得るマイクロ電子フィーチャの最小サイズは、光ビーム１１０の波長に依存し、波長がより低くなると最小のフィーチャサイズがより小さくなる。光ビーム１１０の波長が２４８ｎｍ又は１９３ｎｍである場合、マイクロ電子フィーチャの最小サイズは、例えば、５０ｎｍ以下とすることができる。光ビーム１１０の帯域幅は、光ビーム１１０の光エネルギーが異なる波長にわたってどのように分布しているかという情報を含む光スペクトル（又は発光スペクトル）の、実際の瞬間的な帯域幅とすることができる。スキャナ１１５は、例えば、１つ以上の集光レンズ、マスク、及び対物系構成を有する光学的構成を含む。マスクは、１つ以上の方向に沿って、例えば、光ビーム１１０の光軸に沿って、又は光軸に垂直な面内で移動可能である。対物系構成は投影レンズを含み、マスクからウェーハ１２０上のフォトレジストへの像転写の発生を可能にする。照明システム１０５は、マスクに衝突する光ビーム１１０の角度の範囲を調整する。照明システム１０５はまた、マスク全体にわたる光ビーム１１０の強度分布を均質化（均一化）する。
[00069] スキャナ１１５は、とりわけ、リソグラフィコントローラ１３０、空調デバイス、及び様々な電気部品用の電源を含むことができる。リソグラフィコントローラ１３０は、ウェーハ１２０上にどのように層がプリントされるのかを制御する。リソグラフィコントローラ１３０は、プロセスレシピなどの情報を記憶するメモリを含む。プロセスプログラム又はレシピが、ウェーハ１２０上での露光の長さを、例えば使用するマスク、及び露光に影響を与える他の要因に基づいて決定する。リソグラフィ中に、光ビーム１１０の複数のパルスがウェーハ１２０の同じエリアを照明して照明ドーズを構成する。
[00070] フォトリソグラフィシステム１００はまた、制御システム１３５を含むことが好ましい。一般的に、制御システム１３５は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちの１つ以上を含む。制御システム１３５は、読み出し専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリであり得るメモリも含む。コンピュータプログラム命令及びデータを有形に具現化するのに適したストレージデバイスとしては、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイスを含む全ての形態の不揮発性メモリ、内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、及びＣＤ－ＲＯＭディスクが挙げられる。
[00071] 制御システム１３５は、１つ以上の入力デバイス（例えば、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホン、マウス、手持ち式入力デバイスなど）及び１つ以上の出力デバイス（例えば、スピーカやモニタ）を含むこともできる。制御システム１３５は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ、及び１つ以上のプログラマブルプロセッサにより実行される機械可読ストレージデバイス内に有形に具現化された１つ以上のコンピュータプログラム製品も含む。１つ以上のプログラマブルプロセッサはそれぞれ、命令のプログラムを実行して、入力データを操作し適切な出力を発生させることによって所望の機能を実行することができる。一般的に、プロセッサは、メモリから命令及びデータを受け取る。前述のいずれもが、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完されるか、又はこれに組み込まれることがある。制御システム１３５は、集中させるか、又はフォトリソグラフィシステム１００全体にわたって部分的に又は全面的に分散させることができる。
[00072] 図３を参照すると、例示的な照明システム１０５が、光ビーム１１０としてパルスレーザビームを生成するパルスレーザ源である。図３は、開示される主題の特定の態様のある実施形態に係るガス放電レーザシステムを例示的にブロック図で示している。ガス放電レーザシステムは、例えば、固体又はガス放電シードレーザシステム１４０、増幅ステージ、例えば、パワーリング増幅器（「ＰＲＡ」）ステージ１４５、リレー光学部品１５０及びレーザシステム出力サブシステム１６０を含むことがある。シードシステム１４０は、例えば、主発振器（「ＭＯ」）チャンバ１６５を含むことがある。
[00073] シードレーザシステム１４０はまた、主発振器出力カプラ（「ＭＯＯＣ」）１７５を含むことがあり、このＭＯＯＣ１７５は、シードレーザ１４０が発振してシードレーザ出力パルスを形成する発振器キャビティをライン狭隘化モジュール（「ＬＮＭ」）１７０内の反射格子（図示せず）と共に形成する、すなわち主発振器（「ＭＯ」）を形成する、部分反射ミラーを含むことがある。このシステムは、ライン中心分析モジュール（「ＬＡＭ」）１８０を含むこともある。ＬＡＭ１８０は、微細な波長測定用のエタロンスペクトロメータ及びより粗い解像度の格子スペクトロメータを含むことがある。ＭＯ波面エンジニアリングボックス（「ＷＥＢ」）１８５は、ＭＯシードレーザシステム１４０の出力を増幅ステージ１４５に方向転換する働きをすることがあり、また、例えば、マルチプリズムビームエキスパンダ（図示せず）を用いたビーム拡大、及び、例えば、光学遅延路（図示せず）の形態でのコヒーレンス破壊を含むことがある。
[00074] 増幅ステージ１４５は、例えばＰＲＡレージングチャンバ２００を含むことがあり、ＰＲＡレージングチャンバ２００もまた、例えば、シードビーム注入及び出力結合光学系（図示せず）により形成される発振器である場合があり、この結合光学系は、ＰＲＡ ＷＥＢ２１０に組み込まれることがあり、また、ビーム反転器２２０によってチャンバ２００内の利得媒体を通過して戻るように方向転換されることがある。ＰＲＡ ＷＥＢ２１０は、部分反射型入出力カプラ（図示せず）と、公称動作波長（例えば、ＡｒＦシステムの場合には約１９３ｎｍ）に対して最大限に反射するミラーと、１つ以上のプリズムとを包含することがある。
[00075] 増幅ステージ１４５の出力部にある帯域幅分析モジュール（「ＢＡＭ」）２３０は、増幅ステージから出力されたレーザ光ビームのパルスを受け取り、その光ビームの一部を計測目的のために取り出して、例えば、出力帯域幅及びパルスエネルギーを測定することがある。次いで、レーザ出力光ビームのパルスは、光パルスストレッチャ（「ＯＰｕＳ」）２４０及び出力結合自動シャッタ計測モジュール（「ＣＡＳＭＭ」）２５０を通過し、ＣＡＳＭＭ２５０は、パルスエネルギーメータが置かれる場所である場合もある。ＯＰｕＳ２４０の目的の１つは、例えば、単一の出力レーザパルスをパルス列に変換することである場合がある。元の単一の出力パルスから生成される二次パルスは、互いに対して遅延されることがある。元のレーザパルスエネルギーを二次パルス列に分配することによって、レーザの有効パルス長を拡大することができ、同時に、ピークパルス強度を低下させることができる。したがって、ＯＰｕＳ２４０は、ＢＡＭ２３０を介してＰＲＡ ＷＥＢ２１０からレーザビームを受け取り、ＯＰｕＳ２４０の出力をＣＡＳＭＭ２５０に向けることができる。他の実施形態では他の適切な構成が使用されることもある。
[00076] ＰＲＡレージングチャンバ２００及びＭＯ１６５は、当分野で周知のように、相対的に非常に狭い帯域幅にライン狭隘化され得る相対的に広い帯域放射、及びライン狭隘化モジュール（「ＬＮＭ」）１７０内で選択される中心波長を生成するために、例えばＡｒ、Ｋｒ、及び／又はＸｅを含む高エネルギー分子の反転分布を作るために、電極間の放電がレージングガス内にレージングガス放電を生じさせ得る、チャンバとして構成される。
[00077] 一般的に、同調はＬＮＭで行われる。レーザのライン狭隘化及び同調に用いられる一般的な手法は、ＬＮＭに入るときにレーザビームの一部が通過するレーザの放電キャビティの後部に窓を設けることである。そこでビームの一部はプリズムビームエキスパンダで拡大され、光学素子、例えば、レーザのより広域のスペクトルの選択された狭い部分を増幅が行われる放電チャンバに戻るように反射する格子に向けられる。レーザは通常、ビームが格子を照明する角度をアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータなどを使用して変化させることによって同調される。代替的に、プリズムなどの透過型光学素子を使用して、レーザのより広域のスペクトルの選択された狭い部分を増幅が行われる放電チャンバに戻るように透過させることがある。レーザは、ビームがプリズムを照明する角度をアクチュエータ、例えばピエゾアクチュエータなどを使用して変化させることによって同調されることがある。
[00078] 上述したように、一部の適用例では、ある波長を有する１つ以上のパルスのバーストの発生が可能であり、次に異なる波長を有する１つ以上のパルスのバーストの発生に切り替え可能であることが有益である。しかしながら、パルス間で波長を切り替えることは困難である。理由の１つは、整定時間、すなわちシステムが波長変化後に安定するのにかかる時間が一般的にはパルス間隔よりも長いことである。一態様によれば、基準波長を変化させることにより生じる過渡整定期間は、バースト間の次の新しい目標波長を得るために、バースト間にアクチュエータを事前に配置してアクチュエータの準備を行うことによって短くなる。
[00079] 別の態様によれば、アクチュエータの動的モデルを使用して、アクチュエータを実波長と波長目標との差異を最小限に抑えるように作動させるための最適制御波形を計算する。
[00080] 最適制御波形は、いくつかの方法のいずれか１つを用いて計算することができる。例えば、最適制御波形はダイナミックプログラミングを用いて計算されることがある。この方法は、非線形ダイナミクスを含む複雑なモデルを処理するのによく適応する。強い非線形ダイナミクスを有するアクチュエータモデルを採用する場合、ダイナミックプログラミングを用いて所与の波長目標に対する最適制御信号を発生させることがある。ただし、ダイナミックプログラミングは、リアルタイムで実装され得ないかなりの計算資源を必要とするという課題を提示する。この課題を克服するために、光源が動作され得る様々な繰り返し率の少なくとも一部に対する最適制御パラメータを含む、あらかじめ用意されたルックアップテーブルやあらかじめプログラムされたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのデータストレージデバイスが使用されることがある。
[00081] 別の例として、最適制御波形は逆モデルのフィードフォワード制御を用いて決定されることがある。この方法は、アクチュエータダイナミクスを反転させるデジタルフィルタを構築するアクチュエータの動的モデルに依存する。所望のアクチュエータ軌道のための所望の波形をこのフィルタに通すことによって、最適制御波形をリアルタイムで発生させてゼロ定常状態誤差トラッキングを達成することができる。
[00082] 別の例として、２つの別個の波長を安定的に得るための最適な解決策が、数回の反復学習を通じて誤差収束を保証するための学習アルゴリズムを用いて遂行される。
[00083] 本明細書で開示されるシステム及び方法の実施形態は、１０００ｆｍにより分離され、分離誤差が２０ｆｍ未満の２つの別個の波長を得る可能性がある。
[00084] 別の態様によれば、最適制御波形は、ＦＰＧＡを使用することによって非常に高速でアクチュエータに供給されることがある。
[00085] 制御システムは、フィードフォワード制御と反復学習制御（ＩＬＣ）の組み合わせを含むことがある。図４に示すように、フィードフォワード制御信号Ａが、以下で説明されるようにストリーミングデータ収集ユニット３３０からの波長測定値及びＩＬＣ更新則を用いてＩＬＣモジュール３００によってオフラインで計算される。帯域幅波長制御モジュール（ＢＷＣＭ）３４０が、フィードフォワード制御信号Ａを使用して、ＢＷＣＭ３４０に含まれるＦＰＧＡなどのデータストレージユニット内の事前定義されたデータを更新する。次にＢＷＣＭ３４０は、レーザがパルス発振しているときに、ピエゾトランスデューサＰＺＴ３５０を、例えば６０ｋＨｚで作動させる。レーザ放射の波長は、ライン中心（中心波長）解析モジュール（ＬＡＭ）３６０及び発射制御プラットフォーム又はプロセッサ（ＦＣＰ）３７０によって測定され、波長測定値は６ｋＨｚでデータ収集ユニット３３０に提供される。
[00086] 図４に示すシステムが複数の周波数領域を包含するように構成され得ることが理解されるであろう。破線ボックス内のエリアは、基本的にオフラインで行われ得るプロセスを示す。ＰＺＴ３５０は、約６０ｋＨｚのレートで更新される制御信号で駆動されることがある。波長データが約６ｋＨｚで収集されることがある。
[00087] ＰＺＴ電圧の変化に対する制約を考慮するために、制約付きの２次計画法を用いて、実行可能な動作領域内で最適なフィードフォワード信号を求めることを支援することがある。２次計画法（ＱＰ）は、様々な数理最適化問題を解決するための手法である。ＱＰは、制約付きの所与の２次費用関数に対する最適解を数学的に求めるのに使用されることがある。本開示との関連では、ＱＰは、所望の目標値のレーザ波長を提供するためにピエゾトランスデューサを作動させるのに使用され得る最適制御波形を求めるのに使用されることがある。最適化は、ＰＺＴ動的応答（例えば、電気入力に対する機械的応答）のあるモデルに基づく可能性がある。最適化手法の様々な実施例において、ＱＰにより発生した波形が、ＰＺＴをオープンループで駆動するための最適化された制御波形（以下「Ｕ」で表される）として使用されることがある。例えば、レーザシステムが動作中に様々な外乱を経験する様々な実施例において、レーザ波長測定に基づくフィードバック制御が安定性を確保するのに役立つことがある。考えられる１つの外乱源は、以下で考察されるが、パルスレーザの指示された繰り返し率が予想基準率からずれる「繰り返し率のずれ」である。
[00088] 標準的なＱＰソルバは次の構造に関する問題を解決することができる。
Figure 2022542223000008
ここでＸは、ＬＸ≦ｂを満たさなければならないことを除いて自由に選ばれ得る設計パラメータである。換言すれば、ＱＰソルバは、ＬＸ≦ｂにより定義された実行可能領域内で費用関数を最小限に抑える最適なＸを求める。式１は２次計画問題の標準的な定式化を示している。発明者らは、以下で「ｕ」又は「Ｕ」と表される有用な最適化された制御波形を特定するためにこの形式を利用できることを発見した。以下の考察は、標準的なＱＰ形式における問題の提起の概要を示す。以下の考察において、「Ｐ」は、式２に示すＰＺＴダイナミクスの表現であり、「Ｈ」は、重み付け「Ｑ」を含む、「Ｐ」の２次式である。したがって、「Ｈ」は基本的にＱＰ形式のＰＺＴダイナミクスを持つ。
[00089] 本明細書で説明される手法は、アクチュエータ位置と所望の制御波形との間の誤差を最小限に抑えながらアクチュエータ制約を満たすフィードフォワード制御を求めることを目的とする。ＰＺＴダイナミクスは次の状態空間形式で表現することができる。
Figure 2022542223000009
ここでＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれＰＺＴダイナミクスを記述する状態、入力、及び出力行列であり、ｘは状態ベクトル、ｕは入力ベクトル、ｙはＰＺＴからの出力である。
[00090] 上記の動的モデルを置換して、元の費用関数を次のように書き換えることができる。
Figure 2022542223000010
[00091] これは次の場合の標準的なＱＰ形式に適合する。
Figure 2022542223000011
ここでＰはＰＺＴ入出力ダイナミクスを表し、Ｑは重み関数であり、Ｒは所望の制御波形を示し、Ｄはアクチュエータ制約を表し、ｌはアクチュエータ制約の閾値である。
[00092] 別の態様によれば、ＩＬＣ制御を次の式によって記述することができる。
Figure 2022542223000012
[00093] ここでＵｋはｋ回目の反復で使用されたフィードフォワード制御信号であり、ＬはＩＬＣアルゴリズムの収束を決定する学習関数であり、Ｅｋはｋ回目の反復における誤差である。
[00094] ＩＬＣ制御の安定性及び収束特性は、ＩＬＣ制御則を次式のようなシステムの動的モデルと組み合わせることによって得ることができる。
Figure 2022542223000013
[00095] ここでＰはシステムの入出力関係を記述する行列であり、Ｉは単位行列である。安定性は、（Ｉ－ＰＬ）の全ての固有値の絶対値が１よりも小さい場合に保証される。収束率もまた行列（Ｉ－ＰＬ）によって決定される。（Ｉ－ＰＬ）＝０の場合、誤差は１回の反復の後に０に収束することになる。
[00096] 図５は、ある実施形態の一態様に係る放射源を制御する方法を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、前のパルスのバーストが終了する。ステップＳ１１０において、アクチュエータは、第１の周波数を有するパルスを生成するためにあるべき位置と、第２の周波数を有するパルスを生成するためにあるべき位置との間にある位置に事前配置することによって準備が行われる。ステップＳ１２０において、最適制御波形が上記の手法の１つ以上を用いて計算される。ステップＳ１３０において、新しいバーストがトリガされたかどうかが判定される。新しいバーストがトリガされていない場合、ステップＳ１３０は繰り返される。新しいバーストがトリガされた場合、ステップＳ１４０において、指示された繰り返し率及び周波数での動作のためのパラメータが、例えばＦＰＧＡを使用して放射源に中継される。ステップＳ１５０において、現在のバーストが終了したかどうかが判定される。現在のバーストが終了していない場合、ステップＳ１４０が繰り返される。バーストが終了した場合、プロセスはステップＳ１６０で終了する。
[00097] 図６は、ＩＬＣにより実行される、初期ＱＰフィードフォワード制御信号を用いてその更新則を計算する方法を示している。ステップＳ２１０において、２次計画法を用いて初期フィードフォワード制御信号を展開する。ステップＳ２２０において、フィードフォワード制御信号を使用してレーザを発射する。ステップＳ２３０において、フィードフォワード信号の誤差が収束したかどうかが判定される。誤差が収束していない場合、ステップＳ２５０において反復学習を用いて制御信号を更新する。次いでステップＳ２２０において、新しい制御信号を使用してレーザを発射する。誤差が収束した場合、プロセスはステップＳ２４０で終了する。
[00098] 放射を基板のレジスト内の様々な深度で合焦させるために様々な放射波長間で切り替える方法は、多焦点イメージングと呼ばれることがある。多焦点イメージング中に使用する制御信号を発生させる方法は、放射システムのパルス繰り返し率が基準パルス繰り返し率に固定されていると仮定することがある。基準パルス繰り返し率は、例えば約６０００Ｈｚである場合がある。放射システムの動作パルス繰り返し率（すなわち指示されたパルス繰り返し率）が基準パルス繰り返し率と異なることがある。基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異は、意図的である及び／又は意図的でない場合がある。例えば、リソグラフィ装置が、多くの様々な制約の下で多くの様々な変数（例えば基板のスキャン速度）を受け取り、この情報を処理して所望の放射ドーズ量を基板のターゲット部分にどう提供するのがベストかを決定することがある。一部の例では、リソグラフィ装置のコントローラ又はプロセッサが、所望の放射ドーズ量を基板のターゲット部分に提供する好適な方法が、基板のターゲット部分がスキャン中により多い又はより少ない放射ドーズ量を受け取るように光源の動作パルス繰り返し率を変化させることであると決定することがある。例えば、リソグラフィ装置の動作中、動作パルス繰り返し率は基準パルス繰り返し率±約５Ｈｚに等しいことがある。発明者らは、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異が波長誤差などの誤差を引き起こすことがあることが分かった。つまり、光源は、放射が基板のレジスト内の誤った深度で合焦する結果となり得る不正確な波長を有する放射パルスを発生させることがある。このことがひいては欠陥のあるデバイスがリソグラフィ装置により形成される原因となる可能性がある。
[00099] 放射システムの動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異がどのようにして波長誤差を引き起こし得るかをより良く理解するために、まずは放射システムのコンポーネントが互いにどのように相互作用するかを理解することが役に立つ。図７は、放射パルス４１０ａ～ｃを制御するための放射システム４００のある例を概略的に示している。放射システム４００は、放射パルス４１０ａと相互作用して放射パルス４１０ｂ～ｃの特性を制御するように構成された光学素子４２０を含む。図７の例では、光学素子４２０は格子を含む。格子４２０は、選択された帯域の放射波長が放射システム４００の出力４３０に送信されるように波長依存的に入射する放射パルス４１０ａを反射するように構成される。放射システム４００の出力４３０に送信される選択された帯域の波長は、放射パルス４１０ａの格子４２０に対する入射角に依存することがある。代替的に、光学素子４２０は、選択された帯域の放射波長が放射システム４００の出力４３０に送信されるように波長依存的に放射パルス４１０ａを屈折させるように構成されたプリズムを含むことがある。放射システム４００の出力４３０に送信される選択された帯域の波長は、放射パルス４１０ａのプリズムに対する入射角に依存することがある。
[000100] 放射システム４００は更に、コントローラ４６０から受信した制御信号４５０によって光学素子４２０を作動させるように構成されたアクチュエータ４４０を含む。アクチュエータ４４０は、放射パルス４１０ａの光学素子４２０への入射角が変化するように、光学素子４２０を回転軸４２５を軸として回転させるように構成されたピエゾ素子を含むことがある。光学素子４２０により放射システム４００の出力４３０に送信される選択された帯域の放射波長は、放射パルスの光学素子４２０に対する入射角に依存する。したがって、光学素子４２０は、正しい帯域の放射波長が放射システム４００の出力に送信されるように、各放射パルス４１０ａが光学素子４２０に到達しこれと相互作用するときに正しい回転位置にある必要がある。
[000101] 制御信号４５０は、少なくとも部分的に放射システム４００の基準パルス繰り返し率に依存することがある。放射システム４００の出力４３０は、例えば制御された放射パルス４１０ｃをリソグラフィ露光に使用されるリソグラフィ装置又はスキャナ１１５に向けることがある。制御された放射パルス４１０ｃはリソグラフィ装置１１５によってパターン形成され、図１に示すような基板Ｗのターゲット部分Ｃなどのターゲット上に投影されることがある。
[000102] 光学素子４２０が光学素子４２０に入射する放射パルス４１０ａから所望の放射波長の帯域を選択するために、光学素子４２０は、放射パルス４１０ａが光学素子４２０と相互作用するときに放射パルス４１０ａに対して正しい位置にある必要がある。つまり、放射パルス４１０ａが光学素子４２０と相互作用する時間は、所望の放射波長の帯域が光学素子４２０によって選択されるように光学素子４２０の動きと正しく同期していなければならない。アクチュエータ４４０を制御することにより光学素子４２０の回転位置を制御するのに使用される制御信号４５０は、例えば概ね正弦波形状を有し、光学素子４２０を２つの回転位置間で振動させることがある。この振動の周波数は、少なくとも部分的に放射パルス４１０ａの繰り返し率によって決定される。放射システム４００は、正しい放射波長の帯域が光学素子４２０によって選択されることを保証するために、正弦波制御信号４５０がピーク及び／又はトラフにあるときに各放射パルス４１０ａが光学素子４２０に到達すべきように設計されることがある。
[000103] 図８は、放射システムの基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異が、放射システムにより制御される放射波長の精度にどのような影響を及ぼし得るかを示すグラフである。動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率とに差異が存在する場合、光学素子４２０の動きは、もはや放射パルス４１０ａの到達時間と正しく同期してはいない。これは、放射パルス４１０ａが光学素子４２０に到達したときに、光学素子４２０が正しい角度位置にないことを意味する。したがって、光学素子４２０と放射パルス４１０ａとの間の入射角は、光学素子４２０により選択された放射波長が不正確となるようにパルスが光学素子４２０と相互作用するときは正しくない。光学素子４２０の動きが、放射パルス４１０ａのバースト（すなわちグループ）全体にわたって放射パルス４１０ａの到達時間とそれ以上同期しなくなることによって、バーストが継続するにつれて問題は悪化する。この効果は図８に見ることができる。
[000104] 図８の例では、放射システムの基準パルス繰り返し率は６０００Ｈｚである。グラフのｘ軸は、３００個の放射パルスのバースト内のパルス数を示す。グラフのｙ軸は、２つの所望の中心放射波長間の分離を示す。図８の例では、放射システムは、１０００ｆｍにより分離される２つの放射波長間の切り替えを試みている。グラフは、３００個の放射パルスのバーストが進行するときの６個の異なる動作繰り返し率（６０００Ｈｚ、５９９９Ｈｚ、５９９８Ｈｚ、５９９７Ｈｚ、５９９６Ｈｚ及び５９９５Ｈｚ）に関連する波長誤差を示す。動作パルス繰り返し率が６０００Ｈｚである場合（すなわち、基準繰り返し率と動作パルス繰り返し率とが等しい場合）、中心波長分離はバーストの全体を通じて所望の１０００ｆｍにとどまる。つまり波長誤差が生じていない。動作パルス繰り返し率が６０００Ｈｚと異なる場合（すなわち、基準繰り返し率と動作パルス繰り返し率とが等しくない場合）、中心波長分離は所望の１０００ｆｍからずれる。このずれはバーストの全体を通じて大きくなり、重大な波長誤差をもたらす。図８により示されるように、動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異が大きくなればなるほど、結果として生じる波長誤差は大きくなる。例えば、動作パルス繰り返し率が５９９８Ｈｚ（すなわち２Ｈｚの差異）である場合、最終パルスの波長誤差は約５０ｆｍである。動作パルス繰り返し率が５９９５Ｈｚ（すなわち５Ｈｚの差異）である場合、最終パルスの波長誤差は約３００ｆｍである。したがって、動作パルス繰り返し率のずれが比較的小さくても、アクチュエータの動的応答と制御信号との間に位相誤差が誘発される可能性があるため、バースト全体にわたって悪化する重大な波長誤差がもたらされる恐れがある。
[000105] 制御手法の様々な実施例では、動作パルス繰り返し率のずれに関連する誤差が、少なくとも部分的にずれを考慮するようにアクチュエータの制御信号を調整することによって減らされることがある。再度図７を参照すると、リソグラフィ装置１１５はコントローラ４６０と通信することがある。例えば、コントローラ４６０は、パルス数や動作繰り返し率などのパルス情報をリソグラフィ装置１１５から受け取り、このパルス情報を用いて制御信号の調整を決定することがある。繰り返し率のずれが制御信号と放射パルスの到達時間との間の位相差をもたらすと仮定すると、位相差を補償する１つの方法は、制御信号が放射パルスの到達時間と常に位相が一致するように制御信号の位相を調整することである。しかしながら、アクチュエータは、とても高い周波数（例えば約６０ｋＨｚ）で振動するため減衰が不足する傾向がある。したがって、減衰不足のアクチュエータのために制御信号の位相を変化させることは、それ自体の誤差を引き起こすかなりの過渡振動を発生させる可能性がある。より好ましい選択肢は、繰り返し率のずれにより誘発される、光学素子の動きとパルスの到達時間との間の位相差を少なくとも部分的に考慮するように制御信号の大きさを調整することである。
[000106] 繰り返し率のずれによりバーストのｎ番目のパルスに生じた波長誤差は、次の式によって記述することができる。
Figure 2022542223000014
ここでλＴは放射パルス４１０ｃの目標波長であり、ｎはパルス数であり、Ｐ（ｆ）は周波数領域におけるアクチュエータ４４０の動的モデルであり、Ｕ（ｆ）は周波数領域におけるアクチュエータ４４０の制御信号４５０であり、ｆは関心周波数を表し、Δは動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異（すなわち繰り返し率のずれ）である。したがって、｜Ｐ（ｆ）｜は、周波数ｆにおけるアクチュエータ４４０の動的モデルの大きさであり、｜Ｕ（ｆ）｜は、周波数ｆにおけるアクチュエータ４４０の制御信号４５０の大きさである。以上で考察したように、制御信号はいくつかの方法、例えば、ダイナミックプログラミング、モデル反転フィードフォワード制御、及び／又は数回の反復学習を通じて誤差収束を保証するための学習アルゴリズムのうちの１つを用いて決定されることがある。
[000107] 関心周波数は、制御信号４５０が少なくとも部分的に放射システム４００の基準パルス繰り返し率に依存するため、放射システム４００の基準パルス繰り返し率に依存することがある。例えば、制御信号４５０は、アクチュエータ４４０に基準パルス繰り返し率の約半分の周波数で光学素子４２０を作動させるように構成されることがある。これを実現するために、制御信号４５０はそのエネルギーの大部分を基準パルス繰り返し率の約半分で有することがある。したがって、関心周波数は基準パルス繰り返し率の約半分である場合がある。例えば、基準パルス繰り返し率が約６０００Ｈｚである場合、関心周波数は約３０００Ｈｚとなる。放射システム４００が、連続した放射パルス４１０ａの波長を２つの目標中心波長間で切り替えることを含む多焦点イメージングモードにある場合、ｎ番目のパルスにおける波長誤差は次の式によって記述されることがある。
Figure 2022542223000015
ここでＲｒは放射システム４００の基準パルス繰り返し率である。この場合、｜Ｐ（Ｒｒ／２）｜は、（Ｒｒ／２）Ｈｚの周波数におけるアクチュエータ４４０の動的モデルの大きさであり、｜Ｕ（Ｒｒ／２）｜は、（Ｒｒ／２）Ｈｚの周波数におけるアクチュエータ４４０の制御信号４５０の大きさである。これら２つの項の掛け算（すなわち、｜Ｐ（Ｒｒ／２）｜×｜Ｕ（Ｒｒ／２）｜）は、制御信号が（Ｒｒ／２）Ｈｚの周波数（すなわち関心周波数）におけるエネルギーを含む場合のアクチュエータ出力を表す。つまり、制御信号４５０がそのエネルギーの大部分を（Ｒｒ／２）Ｈｚの周波数で有するため、アクチュエータの出力は、（Ｒｒ／２）Ｈｚの周波数におけるアクチュエータ動的応答モデルを用いて予測することができる。
[000108] 動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異がない場合（すなわちΔ＝０の場合）、式８は次のように書き換えることができる。
Figure 2022542223000016
[000109] 放射パルス４１０ｃの波長誤差がゼロ（すなわちλΔ（ｎ）＝０）であることを保証するために、制御信号４５０の大きさは、次の式に従うように設定することができる。
Figure 2022542223000017
[000110] 動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異が存在し（すなわちΔ≠０の場合）、制御信号４５０の大きさが式１０に設定される場合（すなわち、｜Ｕ（Ｒｒ／２）｜＝λＴ（ｎ）／｜Ｐ（Ｒｒ／２）｜の場合）、放射パルス４１０ｃの波長誤差（すなわち式８）は、次の式によって記述することができる。
Figure 2022542223000018

[000111] 放射パルス４１０ｃの波長誤差を減らすために制御信号４５０に調整が行われることがある。調整は、調整された制御信号を生成するために制御信号４５０に適用され得る補正係数の形をとることがある。調整された制御信号は次の形式をとることがある。
Figure 2022542223000019
ここでＣは補正係数である。
[000112] 調整された制御信号は式８に代入されることがあり、式８は、次式により示されるように、放射パルスの波長誤差がゼロとなるようにゼロに設定されることがある。
Figure 2022542223000020
[000113] 式１３は次式に再整理されることがある。
Figure 2022542223000021
[000114] 式１４は補正係数を定義するように再整理することができる。つまり、補正係数は次の形式をとることがある。
Figure 2022542223000022
つまり、補正係数は、基準パルス繰り返し率、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異、及びパルス数の関数である場合がある。したがって、いったんパルス数が１より大きく（すなわちｎ＞１）なると、補正係数は後続の放射パルス毎に計算することができる。
[000115] 図９は、ある実施形態に係る放射パルスを制御する方法を示している。ステップＳ３００は、新しいパルス又は放射パルスのバーストに備えることを含む。これは、例えば光学素子を所望の位置又は振動状態に移動又は作動させることを含むことがある。ステップＳ３１０は、パルス数が１よりも大きいか否かを判定する決定を含む。このステップが行われるのは、パルス数が１よりも大きくなった後にのみ動作パルス繰り返し率を決定できるためである。例えば、動作パルス繰り返し率は、２つの連続したパルス間の間隔の逆数をとることによって決定されることがあり、したがって、動作パルス繰り返し率は早くても第２のパルスについてしか計算することができない。パルス数が１より大きくない場合、方法は、未調整の制御信号をアクチュエータに適用することを含むステップ３２０Ａに進む。パルス数が１より大きい場合、方法は、式１５に規定されるように動作繰り返し率及びパルス数を用いて補正係数を決定することを含むステップＳ３２０Ｂに進む。次に方法は、制御信号の大きさを調整するために制御信号に補正係数を適用することを含むステップＳ３２５に進む。調整された制御信号は、繰り返し率のずれを少なくとも部分的に補償するためにアクチュエータに適用されることによって、放射システムの波長誤差を減らす。
[000116] 図１０は、調整された制御信号を用いないモデル化された放射システム（パネル（ａ））対調整された制御信号を用いたモデル化された放射システム（パネル（ｂ））についての波長安定性を比較したシミュレーション結果を示している。図１０の例では、放射システムは、１０００ｆｍにより分離される２つの放射波長間の切り替えを試みている。
[000117] 図１０の破線は、各システムにおけるＰＺＴの軌道を表す。軌道上の大きなドット１００１、１００２が、レーザパルスが到達する時間に印をつけ、大きいドットは隣接するドット間が重複するために太線のように見える。繰り返し率のずれが存在する（すなわち、実際の指示された繰り返し率が基準繰り返し率と異なる）場合、レーザパルスの到達時間はＰＺＴ軌道と同期していない。パネル（ａ）では、この同期性の欠如によって、時間と共に成長する誤差がもたらされ、ドット１００１は、＋／－５００ｆｍの波長調整をもたらす時間目標を達成しない場合もある。パネル（ｂ）では、繰り返し率のずれは、ＰＺＴ軌道の大きさを適切に増加させることによって補償されている。入力信号の適切な調整は、以上で考察した手法を用いて決定されることがある。その結果、ドット１００２は、所望の＋／－５００ｆｍの波長調整をもたらす時間目標をより一貫して達成する。
[000118] 図１０から分かるように、調整された制御信号を決定及び適用しない放射システム（パネル（ａ））は、放射パルスのバーストを通じた時間の増加に伴う波長誤差の増加に苦しむ。０．０５秒後、調整された制御信号を用いない放射システム５００は、約２００ｆｍを越える波長誤差に苦しむ。これに対して、調整制御信号を決定し、アクチュエータに適用する放射システム（パネル（ｂ））は、放射パルスのバーストにわたって約１０００ｆｍの所望の波長分離を維持する。
[000119] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。考えられる他の用途は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンス及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。
[000120] 本明細書ではリソグラフィ装置に関連して本発明の実施形態について具体的な言及がなされているが、本発明の実施形態は他の装置に使用することもできる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、又はウェーハ（あるいはその他の基板）もしくはマスク（あるいはその他のパターニングデバイス）などのオブジェクトを測定又は処理する任意の装置の一部を形成してよい。これらの装置は一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。このようなリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を使用することができる。
[000121] 文脈上許される場合、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組み合わせにおいて実装することができる。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読み取られて実行され得る、機械可読媒体に記憶された命令として実装することも可能である。機械可読媒体は、機械（例えばコンピューティングデバイス）により読み取り可能な形態で情報を記憶又は伝送するための任意の機構を含むことができる。例えば機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気、光、音響又は他の形態の伝搬信号（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、及び他のものを含むことができる。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書で説明されることがある。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、又は他のデバイスから生じ、実行する際、アクチュエータ又は他のデバイスが物質世界と相互作用し得ることを理解すべきである。
[000122] 本発明の他の態様を以下の番号付けされた条項に記載する。
１．放射パルスを制御するための放射システムであって、 放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用するように構成された光学素子と、
放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する、コントローラから受信した制御信号によって光学素子を作動させるように構成されたアクチュエータと、を備え、コントローラが、パルス情報を受け取り、パルス情報を用いて制御信号の調整を決定及び適用するように構成された、放射システム。
２．特性が放射パルスの波長である、条項１の放射システム。
３．パルス情報が放射システムの動作パルス繰り返し率を含み、調整が、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮する、条項１の放射システム。
４．調整が制御信号の大きさを変化させる、条項１の放射システム。
５．制御信号の大きさが、
Figure 2022542223000023
 であり、
ここでＵ（ｆ）が周波数領域におけるアクチュエータの制御信号であり、λＴが放射パルスの目標波長であり、ｎがパルス数であり、Ｐ（ｆ）が周波数領域におけるアクチュエータの動的モデルである、条項４の放射システム。
６．パルス情報がパルス数を含み、制御信号の変化させた大きさが、
Figure 2022542223000024
 であり、
ここでＣが補正係数である、条項５の放射システム。
７．補正係数が
Figure 2022542223000025
 であり、
ここでＲｒが放射システムの基準パルス繰り返し率であり、Δが動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異である、条項６の放射システム。
８．補正係数が、放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、制御信号に適用される、条項７の放射システム。
９．アクチュエータが、放射パルスの光学素子への入射角が変化するように光学素子を回転させるように構成されたピエゾ素子を備えた、条項１の放射システム。
１０．光学素子が、選択された帯域の放射波長が放射システムの出力に送信されるように波長依存的に放射パルスを反射するように構成された格子を備えた、条項１の放射システム。
１１．光学素子が、選択された帯域の放射波長が放射システムの出力に送信されるように波長依存的に放射パルスを屈折させるように構成されたプリズムを備えた、条項１の放射システム。
１２．放射パルスを受け取り、放射パルスにパターン付与し、パターン付与した放射パルスをターゲット上に投影するように構成されたリソグラフィ装置と、
条項１に記載の放射システムと、を備えたリソグラフィシステム。
１３．放射パルスを制御する方法であって、
放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
パルス情報を受け取ること、及び
制御信号の調整を決定及び適用するためにパルス情報を使用すること、を含む方法。
１４．特性が放射パルスの波長である、条項１３の方法。
１５．パルス情報が放射システムの動作パルス繰り返し率を含み、調整が、基準パルス繰り返し率と動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮する、条項１４の方法。
１６．調整が制御信号の大きさを変化させる、条項１４の方法。
１７．制御信号の大きさが、
Figure 2022542223000026
 であり、
ここでＵ（ｆ）がアクチュエータの制御信号であり、λＴが放射パルスの目標波長であり、ｎがパルス数であり、Ｐ（ｆ）がアクチュエータの動的モデルである、条項１６の方法。
１８．パルス情報がパルス数を含み、制御信号の変化させた大きさが、
Figure 2022542223000027
 であり、
ここでＣが補正係数である、条項１７の方法。
１９．補正係数が
Figure 2022542223000028
 であり、
ここでＲｒが放射システムの基準パルス繰り返し率であり、Δが動作パルス繰り返し率と基準パルス繰り返し率との差異である、条項１８の方法。
２０．補正係数が、放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、制御信号に適用される、条項１９の方法。
２１．放射パルスを含むパターン付与された放射ビームをターゲット上に投影する方法であって、
放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
パルス情報を受け取ること、及び
制御信号の調整を決定及び適用するためにパルス情報を使用すること、を含む方法に従って放射パルスを制御することを更に含む方法。
２２．コンピュータに放射パルスを制御する方法を実行させるように構成されたコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムであって、方法が、
放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
パルス情報を受け取ること、及び
制御信号の調整を決定及び適用するためにパルス情報を使用すること、を含むコンピュータプログラム。
２３．プロセッサ可読命令を記憶するメモリと、メモリに記憶された命令を読み出し実行するように構成されたプロセッサとを備えた、放射パルスを制御するためのコンピュータ装置であって、プロセッサ可読命令が、放射パルスを制御する方法を実行するようにコンピュータを制御するように構成された命令を含み、方法が、
放射パルスの特性を制御するために放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
パルス情報を受け取ること、及び
制御信号の調整を決定及び適用するためにパルス情報を使用すること、を含むコンピュータ装置。
[000123] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることは理解されよう。上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

Claims (23)

  1. 放射パルスを制御するための放射システムであって、
    前記放射パルスの特性を制御するために前記放射パルスと相互作用するように構成された光学素子と、
    前記放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する、コントローラから受信した制御信号によって前記光学素子を作動させるように構成されたアクチュエータと、を備え、前記コントローラが、パルス情報を受け取り、前記パルス情報を用いて前記制御信号の調整を決定及び適用するように構成された、放射システム。
  2. 前記特性が前記放射パルスの波長である、請求項１の放射システム。
  3. 前記パルス情報が前記放射システムの動作パルス繰り返し率を含み、前記調整が、前記基準パルス繰り返し率と前記動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮する、請求項１の放射システム。
  4. 前記調整が前記制御信号の大きさを変化させる、請求項１の放射システム。
  5. 前記制御信号の前記大きさが、
    Figure 2022542223000029
     であり、
    ここでＵ（ｆ）が周波数領域における前記アクチュエータの前記制御信号であり、λＴが前記放射パルスの目標波長であり、ｎがパルス数であり、Ｐ（ｆ）が前記周波数領域における前記アクチュエータの動的モデルである、請求項４の放射システム。
  6. 前記パルス情報がパルス数を含み、前記制御信号の変化させた前記大きさが、
    Figure 2022542223000030
     であり、
    ここでＣが補正係数である、請求項５の放射システム。
  7. 前記補正係数が
    Figure 2022542223000031
     であり、
    ここでＲｒが前記放射システムの前記基準パルス繰り返し率であり、Δが前記動作パルス繰り返し率と前記基準パルス繰り返し率との差異である、請求項６の放射システム。
  8. 前記補正係数が、前記放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、前記制御信号に適用される、請求項７の放射システム。
  9. 前記アクチュエータが、前記放射パルスの前記光学素子への入射角が変化するように前記光学素子を回転させるように構成されたピエゾ素子を備えた、請求項１の放射システム。
  10. 前記光学素子が、選択された帯域の放射波長が前記放射システムの出力に送信されるように波長依存的に前記放射パルスを反射するように構成された格子を備えた、請求項１の放射システム。
  11. 前記光学素子が、選択された帯域の放射波長が前記放射システムの出力に送信されるように波長依存的に前記放射パルスを屈折させるように構成されたプリズムを備えた、請求項１の放射システム。
  12. 放射パルスを受け取り、前記放射パルスにパターン付与し、パターン付与した前記放射パルスをターゲット上に投影するように構成されたリソグラフィ装置と、
    請求項１に記載の放射システムと、を備えたリソグラフィシステム。
  13. 放射パルスを制御する方法であって、
    前記放射パルスの特性を制御するために前記放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
    放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって前記光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
    パルス情報を受け取ること、及び
    前記制御信号の調整を決定及び適用するために前記パルス情報を使用すること、を含む方法。
  14. 前記特性が前記放射パルスの波長である、請求項１３の方法。
  15. 前記パルス情報が前記放射システムの動作パルス繰り返し率を含み、前記調整が、前記基準パルス繰り返し率と前記動作パルス繰り返し率との差異を少なくとも部分的に考慮する、請求項１４の方法。
  16. 前記調整が前記制御信号の大きさを変化させる、請求項１４の方法。
  17. 前記制御信号の前記大きさが、
    Figure 2022542223000032
     であり、
    ここでＵ（ｆ）が前記アクチュエータの前記制御信号であり、λＴが前記放射パルスの目標波長であり、ｎがパルス数であり、Ｐ（ｆ）が前記アクチュエータの動的モデルである、請求項１６の方法。
  18. 前記パルス情報がパルス数を含み、前記制御信号の変化させた前記大きさが、
    Figure 2022542223000033
     であり、
    ここでＣが補正係数である、請求項１７の方法。
  19. 前記補正係数が
    Figure 2022542223000034
     であり、
    ここでＲｒが前記放射システムの前記基準パルス繰り返し率であり、Δが前記動作パルス繰り返し率と前記基準パルス繰り返し率との差異である、請求項１８の方法。
  20. 前記補正係数が、前記放射システムが発生させた放射パルス毎に計算され、前記制御信号に適用される、請求項１９の方法。
  21. 放射パルスを含むパターン付与された放射ビームをターゲット上に投影する方法であって、
    前記放射パルスの特性を制御するために前記放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
    放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって前記光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
    パルス情報を受け取ること、及び
    前記制御信号の調整を決定及び適用するために前記パルス情報を使用すること、を含む方法に従って前記放射パルスを制御することを更に含む方法。
  22. コンピュータに放射パルスを制御する方法を実行させるように構成されたコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムであって、前記方法が、
    前記放射パルスの特性を制御するために前記放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
    放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって前記光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
    パルス情報を受け取ること、及び
    前記制御信号の調整を決定及び適用するために前記パルス情報を使用すること、を含むコンピュータプログラム。
  23. プロセッサ可読命令を記憶するメモリと、前記メモリに記憶された命令を読み出し実行するように構成されたプロセッサとを備えた、放射パルスを制御するためのコンピュータ装置であって、前記プロセッサ可読命令が、前記放射パルスを制御する方法を実行するように前記コンピュータを制御するように構成された命令を含み、前記方法が、
    前記放射パルスの特性を制御するために前記放射パルスと相互作用する光学素子を使用すること、
    放射システムの基準パルス繰り返し率に少なくとも部分的に依存する制御信号によって前記光学素子を作動させるアクチュエータを使用すること、
    パルス情報を受け取ること、及び
    前記制御信号の調整を決定及び適用するために前記パルス情報を使用すること、を含むコンピュータ装置。
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