JP6935581B2 - フォトリソグラフィのためのディザ不要な適応ドーズ制御及びロバストドーズ制御の方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は２０１７年９月１４日に提出された米国特許非仮出願第１５／７０５，２２１号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は概して深紫外（ＤＵＶ）光源に関する。より具体的には、本発明は、処理中の半導体ウェーハ等のアイテムに印加される、ＤＵＶ光源によって生成されるＤＵＶ放射のドーズの制御を向上させる方法及び装置に関する。

[0003] 半導体産業は、小型化の進む集積回路寸法を印刷することのできるリソグラフィ技術を開発し続けている。近年のフォトリソグラフィは、典型的には、レーザシステムとも言われるレーザ光源を用いて、基板とも言われるシリコンウェーハの上の感光材料を露光させるために、マスクを照明する超狭帯域光パルスを提供する。

[0004] フォトリソグラフィにおいて現在使用されている最も一般的なシステムのいくつかは、深紫外（「ＤＵＶ」）光システムである。ＤＵＶ光は一般に約５から２５０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する電磁放射線と定義され、特定の種類のエキシマレーザ（アルゴンフッ素又は「ＡｒＦ」及びクリプトンフッ素又は「ＫｒＦ」）によって生成される。半導体を正確に量産するためには、これらのシステムは、信頼性が高く、且つコスト効率のよいスループット及び合理的なプロセス寛容度を提供するものでなければならない。

[0005] 基板は、典型的には、ステッパスキャナ又は単にスキャナとして知られるデバイス内に保持される。半導体デバイス技術の進歩により、レーザ光源及びスキャナの両方の性能特性に関する要求は高まり続け、これらのデバイスの動作の精度及び速度の改良が継続的に必要となっている。

[0006] 本技術分野において知られているように、スキャナ内のセンサは、フォトリソグラフィ工程において用いられるレーザ光エネルギの所望の適用量を達成するのに好適なレーザ光パラメータを、定期的にレーザ光源に伝達し得る。すると、レーザ光源は、適切なレーザ光を生成するとともにそれをスキャナに出力することができる。

[0007] 当業者には、半導体ウェーハのような処理中の特定のアイテムに印加されるＤＵＶ光エネルギの量、すなわち「ドーズ」を制御できることは、望ましいばかりでなく非常に重要であることが明らかであろう。ドーズは一般に、レーザによって生成された光のある数の連続するパルスにわたって基板に伝達されるエネルギの加重和として定義される。例えば、製造工程の一部として半導体ウェーハ上のフォトレジストの層の硬化のような所与のタスクを成し遂げるには、典型的には、「目標ドーズ」と称されることもある特定の量のＤＵＶ光エネルギが必要であろう。異なるウェーハ間で一貫した結果を得るためには、可能な限り高い精度で、各ウェーハに同量のＤＵＶ光エネルギを印加するのが望ましい。

[0008] 正確なドーズ制御の提供にあたって生じ得る問題は多数ある。典型的に使用されるレーザは、安定的な動作に達するためにいくつかのレーザパルスを発射しなければならず、したがって、スキャナから所望のパラメータが受信された後、生成されたレーザ光が安定的な動作点に達するには、時間がかかり得る。レーザ源におけるノイズ及び他の擾乱が、所望のエネルギレベルでレーザ光を正確に生成することを困難にすることもある。また、安定性と性能とがトレードオフの関係にあることも多い。

[0009] 必要とされているのは、システムゲインの未知の変動に強い、光源によって生成されるＤＵＶ放射のドーズを迅速且つ正確に制御するための、改良された手法である。

[0010] 本明細書に記載されているのは、レーザ光源によって生成され半導体ウェーハのような処理中のアイテムに印加される放射ドーズの制御を向上させる方法及び装置である。

[0011] 一実施形態においては、ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、ドーズコントローラによって、第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、センサによって、複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、第１のレーザ電圧を調節することと、ドーズコントローラによって、複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、一旦ある数のレーザパルスが発射されると、ドーズコントローラによって、その数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、ドーズコントローラによって、スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、ドーズコントローラによって、エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算することと、ドーズコントローラによって、その比の変化に応じてコントローラゲインを更新することと、ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、電圧を更新することと、ドーズコントローラによって、更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、を備えるレーザ光ドーズ制御の方法が開示される。

[0012] 別の一実施形態は、複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定するセンサと、ドーズコントローラであって、エネルギ目標及びレーザ電圧を受け取り、第１のレーザ電圧を用いて複数のレーザパルスをレーザ源に発射させ、ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて第１のレーザ電圧を調節し、スキャナから、複数のパルスについて、スキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取り、一旦ある数のレーザパルスが発射されると、その数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定し、スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定し、エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算し、その比の変化に応じてコントローラゲインを更新し、コントローラゲインの変化に応じてレーザ電圧を更新し、更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させるように構成されたドーズコントローラと、を備える、レーザ光ドーズ制御のためのレーザシステムを開示する。

[0013] さらに別の一実施形態は、演算装置にレーザ光ドーズ制御の方法を実行させる命令を具現化した非一時的コンピュータ可読記憶媒体を開示するものであり、この方法は、ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、ドーズコントローラによって、第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、センサによって、複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、第１のレーザ電圧を調節することと、ドーズコントローラによって、複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、一旦ある数のレーザパルスが発射されると、ドーズコントローラによって、その数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、ドーズコントローラによって、スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、ドーズコントローラによって、エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算することと、ドーズコントローラによって、その比の変化に応じてコントローラゲインを更新することと、ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、電圧を更新することと、ドーズコントローラによって、更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、を備える。

[0014] いくつかの実施形態において用いられ得る典型的なレーザシステムのコンポーネントのうちいくつかのブロック図である。 [0015] 様々な実施形態におけるエネルギシグマとドーズシグマとの間の関係のグラフを示す。 [0016] 様々な実施形態におけるエネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対ゲインのグラフを示す。 [0017] 一実施形態における、異なる条件の周波数依存ゲインについての、ＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣのエネルギシグマ対ドーズシグマのグラフを示す。 [0018] 一実施形態における、異なる条件の周波数依存ゲインについての、スキャナエネルギコントローラのエネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対ゲインのグラフを示す。 [0019] 一実施形態における、異なる条件の周波数依存ゲインについての、スキャナエネルギコントローラのエネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対ドーズのグラフを示す。 [0020] 図５のグラフの一部の拡大図であり、軸が交換されている。 [0021] 本発明の方法と旧来の方法との両方を用いてシステムゲインに１回のステップが存在するときの、ある数のパルスにわたるコントローラゲインの逆数のグラフを図示する。 [0022] 本発明の方法と旧来の方法との両方を用いてシステムゲインに大きなばらつきが存在するときのドーズ誤差のグラフを図示する。 [0023] 記載される方法の一実施形態のフローチャートである。

[0024] 本願は、レーザ光源、例えばＤＵＶ光源によって生成され半導体ウェーハのような処理中のアイテムに印加される放射ドーズの制御を向上させる方法及び装置を記載する。

[0025] 一実施形態においては、ドーズコントローラが、レーザ源の出力エネルギの測定値と、処理対象のアイテムを含むスキャナにおいてそのエネルギから得られるドーズの測定値とを受信する。これらの測定値から、ドーズコントローラはまず、従来のフィードバックアーキテクチャと内部「コントローラゲイン」とを用いることによって、各パルスの後にレーザ電圧を更新する制御信号を提供する。ある数のパルスの後、ドーズコントローラは、パルスから得られた測定値を用いて、平均出力エネルギからの出力エネルギの偏差、すなわち「エネルギシグマ」と、所望の目標ドーズからの、処理中のアイテムによって受け取られたドーズの誤差の偏差、すなわち「ドーズシグマ」とを決定する。エネルギシグマとドーズシグマとの比が計算され、ドーズコントローラは、計算された比が一定の所定値に調整されるように、コントローラのゲインを調節する。これは、従来技術とは対照的である。従来技術では、コントローラゲインは、ある周波数の電圧ディザを送信しそれを出力エネルギの応答に相関させることによって得られるレーザゲインの推定値に基づいて調節される。調節されたコントローラゲインはその後、出力エネルギと所望のエネルギ目標との間の誤差に乗算され、するとドーズコントローラはそれを用いてレーザ源に印加される電圧を算出する。

[0026] 正確なドーズ制御を達成するためには、レーザは、処理中のアイテムが受け取るエネルギの加重和が可能な限りドーズ目標に近くなるように、光のパルスを生成するのが望ましい。これは典型的には、出力エネルギを監視するとともに出力エネルギを用いてパルスエネルギが目標出力に略一致するように且つドーズがドーズ目標に略一致するように入力電圧を変更するフィードバック制御によって実現される。

[0027] 一般に、最適性能は、レーザの効率又はゲイン、すなわち入力電圧の単位当たり生成されるエネルギの量の正確な知識を必要とする。このゲインは通常、ミリジュール毎ボルト（ｍＪ／Ｖ）単位で測定される。最も一般的には、ゲインの逆数がコントローラに供給され得る。これにより、特定のシステムのゲインを事前に何ら知ることなくコントローラを設計することが可能になる。

[0028] 図１は、近年のＤＵＶフォトリソグラフィ処理において及び本発明のアプローチとともに用いられ得るレーザシステム１１０及びスキャナ１４０を備えたシステム１００のブロック図である。レーザ光を提供する、レーザシステム１１０内のレーザ源１２０は、シングル又はデュアルチャンバシステムであってもよく、通信リンク１２５を通じてドーズコントローラ１３０によって制御される。レーザ源１２０が発射すると、生じたレーザ光１１５はスキャナ１４０に提供され、その内部にあるウェーハを露光する。ドーズコントローラ１３０は、いくつかの実施形態においてそうであるようにスキャナ１４０内に位置するものとして図示されているが、他の実施形態においてはレーザシステム１１０内に位置していてもよい。

[0029] レーザ光１１５は、典型的には、ウェーハ上に「ウィンドウ」を創出するスリットを有するバリアを通過する。標準的な矩形スリットが用いられるときには、レーザ光１１５の所与のエネルギのレーザパルスのすべてが同じ強度の照射をウェーハに提供するであろう。場合によっては異なる形状のスリットが用いられてもよく、するとレーザ光１１５がウェーハを露光する強度は変わる。例えば、ＡＳＭＬホールディングＮ．Ｖ．社のスキャナは特定のスリットを使用し、このスリットによると、ウェーハに照りつけるレーザ光は均一ではなくなり、パルスは、ウィンドウの縁部では弱く、ウィンドウの中心部では強くなる。スキャナ内でのウェーハの移動は、そのようなウィンドウ内での不均一な強度を見込んでウェーハ全体で所望の露光を達成するように制御される。

[0030] いくつかの実施形態においては、システム１００は１つ以上のセンサを備えていてもよい。例えば、図１に図示されるように、第１のセンサ１４５がレーザ源１２０の出力エネルギを測定してもよく、その一方で第２のセンサ１５０がスキャナ１５０で受け取られるドーズエネルギを測定してもよい。いくつかの実施形態においては、パルスエネルギを測定するセンサがスキャナに１つのみ配置されていてもよく、するとドーズは、測定されたパルスエネルギにスリット関数を適用することによって算出される。当業者であれば、所与の適用に対していくつのセンサが適当であるのか、及びそのようなセンサがどこに配置されるべきかを決定することができるであろう。

[0031] スキャナ１４０は、生成されるべきレーザ光にとって望ましいパラメータを、別の通信リンク１３５を介してレーザシステム１１０に伝達することができる。望ましいパラメータとは、フォトリソグラフィ処理において所望の露光を達成することが予想されるパラメータであり、典型的には、レーザ光波長、エネルギレベル、レーザシステムがいつレーザを発射するかのタイミングトリガなどを含む。するとレーザシステムは、それらのパラメータに基づいてレーザ光１１５を生成する。スキャナ１４０はレーザシステム１１０によって生成されるべき更なるレーザ光パルスにとって望ましい追加的なパラメータを伝達するので、この処理は、場合によっては各レーザパルスと同じ頻度で継続する。

[0032] いくつかのシステムにおいては、レーザエネルギは、レーザによって出力されるエネルギと目標エネルギとの間の誤差を単に合計するだけの、単純な積分器コントローラによって制御される。これは、レーザエネルギコントローラ、又はＬＥＣとも言われる。他のシステムにおいては、レーザエネルギは、フィードバックループにおいてスキャナのドーズコントローラによって制御される。これは、スキャナエネルギコントローラ、又はＳＥＣとも言われる。

[0033] 本技術分野において知られているように、レーザ源１２０に印加される、ドーズコントローラ１３０によって通信１２５を介して特定される電圧の量と、生成されたレーザ光において生じるエネルギとの間には、関係がある。概して、印加される電圧が大きければ大きいほど、生じるエネルギも大きくなる。こうしたゲイン関係は、一般的には「ゲインの等価物（gain equivalent）」によって表される。ゲインの等価物では、実際のゲインは、出力エネルギの変化に必要とされる電圧の変化の比、すなわちｄｖ／ｄｅによって表され、これは電圧のエネルギについての導関数である。米国特許第７，７５６，１７１号及び米国特許出願第１１／９００，５２７号は、それぞれ参照により本明細書に組み込まれるものであって、本技術分野において既知のこれらの態様を記載している。

[0034] 比ｄｖ／ｄｅは、エネルギ／電圧であるｍＪ／Ｖで表現されたゲインに対して反転された電圧／エネルギであることが理解されよう。したがって、出力エネルギの変化が、コントローラが要求するものと比較して高すぎて又は低すぎて、システムのゲインに調節が必要とされるときには、コントローラは、出力エネルギの変化をコントローラの要求に一致させるのに必要なだけ、コントローラゲインを上下にそれぞれ調節する。コントローラは、全体のゲイン、すなわちシステムゲインとコントローラゲインとの積を正規化して、典型的には１に等しくなるように選択される所望の値に戻すように、システムのゲインと比べて反転されたゲインを導入しているものと考えられてもよいと言われることもある。

[0035] しかしながら、この単純な説明は、処理において生じる多数の問題と矛盾する。第一に、所与の電圧は必ずしも同じエネルギを生じるものではない。したがって、本技術分野においては、そのような関係を推測するのではなく、ゲイン推定器と呼ばれる、アルゴリズムを用いてｄｖ／ｄｅ関係を推定する回路を使用することが知られている。ゲイン推定器の出力はドーズコントローラ１３０に供給され、最終的な電圧値を算出するために用いられる。すると、レーザシステムがこの最終的な電圧値を用いて所望のエネルギレベルのレーザ光を生成する。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，１０２，８８９号は、本技術分野において既知のこれらの態様を記載している。

[0036] ゲイン推定器アルゴリズムは、一般的に、特定の周波数で電圧を局所的に変化させること（ディザリングとも言われる）、ひいてはｄｖの値を作成すること、次に、対応する測定されたエネルギの応答（すなわちｄｅ）を用いて出力としてｄｅ／ｄｖ、ゲインの逆数を算出することによって、作成される。その後、システムのゲインを推定するために、相関又はフーリエ解析が用いられる。このゲインの逆数が、ゲイン推定器の出力である。

[0037] ｄｖ／ｄｅを決定するためには、より振幅の大きなディザが有益である。しかしながら、ディザが大きすぎるとドーズの正確性が損なわれるであろうから、ドーズ性能に対する影響を最小化するために、ディザは非常に小さく維持される。ディザは、平均値がゼロになるように、正弦曲線の形状を有する。もっとも、周波数及びディザの振幅によっては、ドーズはやはりある程度低下するであろう。

[0038] また、レーザシステムのゲインは、ノイズ及び他の擾乱によって影響され得るほか、電圧がディザされる周波数及びその高調波によって変わったり（「周波数依存ゲイン」又はＦＤＧとも言われる）、様々な他の理由によって急速に変化したりすることがあり、コントローラも自身のゲインを急速に更新することが必要になる。

[0039] 従来技術においては、ノイズの問題に対処するために、ゲイン推定器の出力を強力にローパスフィルタリングして、そのようなノイズの影響に対抗している。これはゲインの推定の速度を低減させ得るため、ゲインを決定するのには１０，０００ものレーザパルスが必要であろう。システム内で後続の大きなばらつきがある場合には、システムを再び安定化させるために、さらに数千のパルスが必要となるであろう。

[0040] 旧来の適応コントローラ技術は、システムの安定性の余裕及びドーズ性能に有意な影響を及ぼし得るレーザ源のＦＤＧを感知する。ゲイン推定器の出力を用いる適応コントローラは、低レベルであってもＦＤＧが存在するとより強く反応して（高すぎる又は低すぎる）準最適ドーズをもたらし得るほか、極端な条件下ではシステムの不安定性を引き起こしさえし得る。

[0041] 上述したノイズの補償と同様、急速に起こり得る何らかの他の理由によるシステムゲインの変化は、補正するのにやはり数千のパルスを必要とするであろう。システム性能は、コントローラがシステムから所望のゲインを得るのに必要な補正の解決に収束するのに十分なパルスが存在するようになるまで、損なわれ得る。

[0042] 本開示は、ｄｖ／ｄｅとは異なるゲインの等価物を用いることによってこれらの問題が少なくとも軽減される方法及び装置を記載している。一実施形態においては、適切な値の決定を可能にするのに十分な数のパルスが発生したら、「エネルギシグマ」すなわち出力エネルギのばらつきと、目標ドーズからのドーズの誤差の標準偏差すなわち「ドーズシグマ」との比が所望の目標に調整されるように、異なるゲインの等価物が選択される。この比は、本明細書においては「エネルギシグマ／ドーズシグマ」比と称される。

[0043] エネルギシグマとは、所定数のパルスにわたって目標エネルギと比較した平均出力エネルギの標準偏差を指す。パルスの数は、標準偏差の算出に関して信頼性のある測定値が得られるように設定される。パルスの数は、概して、加重平均を用いてドーズが算出されるパルスの数と同一に維持するのが賢明であろう。いくつかの実施形態においては、この数はわずか４１パルスであり得るが、変動してもよい。パルスの数は、スリットの物理的な寸法及びステージスキャン速度に依存するであろう。ステージ速度が速いと、スリットのより少ない点がサンプリングされることになるであろうから、パルスの数は減り又はウィンドウは縮小する。その逆もまた同様である。

[0044] 用いられるドーズ誤差は、目標ドーズと比較した、スキャナで受け取られたエネルギの加重移動平均である。当業者であれば、受け取られたドーズは、レーザ光が図１のスキャナ１４０でどのように受け取られるかを決定するのに役立つ上述のスリットの相違を説明するために、場合によっては加重され得ることがわかるであろう。これは、受け取られたエネルギを、使用するスリットに適したスリット関数によってフィルタリングすることで達成される。

[0045] 矩形スリットの場合には、すべてのパルスが等しく加重されるように、スリット関数は単に均一な重み関数である。上述したＡＳＭＬホールディングＮ．Ｖ．社のスキャナのスリット（以下、「ＡＳＭＬスリット」という）の場合には、受け取られたドーズは、ＡＳＭＬスリットの縁部でよりもウィンドウの中心部でパルスをより多く数えるように加重されるであろう。このことは、スリットは、上述したように、パルスがウィンドウの縁部でよりも中心部でより強度を有するウィンドウを創出するという事実を説明している。

[0046] エネルギシグマ／ドーズシグマ比の使用は、ドーズ誤差の標準偏差とエネルギのばらつきとの間の固有のトレードオフ関係を利用するものであり、旧来のｄｖ／ｄｅという手段よりも有利な点を多数有する。エネルギシグマ／ドーズシグマ比は、ディザを必要とせず、生データから非常に容易に計算することができ、且つｄｖ／ｄｅを用いた旧来のアプローチよりもずっと迅速にシステムゲインの変化に応答する。エネルギシグマ／ドーズシグマ比は、旧来のゲイン推定器が必要としていた数千パルスではなく、多くの場合１００未満というずっと少ない数のパルスで計算され得る。したがって、コントローラゲインのより速い調整又は適応を達成することができる。さらに、コントローラのゲインを調節するのに必要とされる数少ないパラメータは、システムの典型的なノイズ特性とは概ね無関係である。

[0047] エネルギシグマ／ドーズシグマ比は、コントローラとシステムとの間のゲインの差に対して単調な関係を有する。すなわち、ドーズシグマの各値に対しては１つの値のエネルギシグマしか存在しないので、システムのゲインをどのように調節するのかに関する混乱はない。エネルギシグマ／ドーズシグマ比を調整することによって、ゲイン差は、ロバスト安定性を提供するように良好に制御され得る。これは、ＦＤＧに起因する大きな変動が存在する場合であっても合計ドーズを所望のレベル又はその付近に維持するのにも役立つ。

[0048] 以下の図は、旧来のｄｖ／ｄｅではなくエネルギシグマ／ドーズシグマ比を用いることの利点を説明する助けとなるものである。図２から図６は、エネルギシグマとドーズシグマとの間の関係を、スリットの種類とコントローラの種類との様々な組み合わせについて、コントローラゲインの関数として示している。当業者であれば、ここで示される結果は定常状態のものであるが、上記のように、実時間適用に関しては、ドーズの加重移動標準偏差及びエネルギ誤差の移動標準偏差が、ウィンドウの幅に対応する固定数のパルスにわたって算出されることがわかるであろう。

[0049] 図２は、ＡＳＭＬスリットを有するスキャナエネルギコントローラ（ＳＥＣ）、矩形スリットを有するＳＥＣ、ＡＳＭＬスリットを有するレーザエネルギコントローラ（ＬＥＣ）、及び矩形スリットを有するＬＥＣという４つの異なる事例における、エネルギシグマとドーズシグマとの間の関係のグラフを示す。

[0050] 図２からは、異なるスリットと異なるコントローラとを組み合わせると、ドーズシグマとエネルギシグマとの間の異なる関係がもたらされることが見て取れるであろう。また、ＡＳＭＬスリットが用いられるときには、エネルギシグマとドーズシグマとの関係は両方の種類のコントローラについて単調である、すなわち、任意の所与のドーズシグマの値に対して、且つ広範囲のゲインにわたって、１つの値のエネルギシグマしかないことも見て取れるであろう。しかしながら、このことは矩形スリットには当てはまらない。なぜなら、両方の種類のコントローラについて、２つの値のエネルギシグマをもたらし得るいくつかの値のドーズシグマが存在しているからである。ＬＥＣコントローラと矩形スリットとの組み合わせは、不安定余裕（instability margin）に近いゲインに関しては単調さを失うが、これは図２からは明らかでない。

[0051] また、ＡＳＭＬスリットを有するどちらのコントローラについても、ドーズシグマが小さくなるにつれてエネルギシグマは大きくなることも見て取れるであろう。当業者には、これによってゲインを制御するためにエネルギシグマ／ドーズシグマ比を用いる際に問題が生じること、したがって、この比がコントローラを動作可能にするように、十分に小さい平均ドーズが十分に小さいエネルギシグマをもたらす範囲内で動作するのが望ましいことがわかるであろう。

[0052] 図３は、図２に示されるものと同じ４つのコントローラとスリットとの組み合わせについて、エネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対ゲインのグラフを示す。４つすべての組み合わせについて、ｌｏｇ（エネルギシグマ／ドーズシグマ）とゲインとの関係は、やはり単調であることが明らかであろう。

[0053] 図４は、５つの異なる条件のＦＤＧについて、ＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣのエネルギシグマ対ドーズシグマのグラフを示す。±２５％及び±５０％という条件はそれぞれ、所望のシステムゲインからの２５％及び５０％のゲインのばらつきを指す。（２５％というＦＤＧは、高周波ゲインが低周波ゲインよりも２５％多いことを意味する。従来技術は、低周波ゲイン又は高周波ゲインのいずれか一方を選択し、その周波数についてゲインを最適化するであろう。これは、他方の周波数でのネットゲインが違い過ぎる場合、システムを危険にさらす。）当業者には、図４に見られるように、エネルギシグマ又はドーズシグマのいずれか一方の向上（すなわち値の減少）が他方の低下（すなわち値の増加）をもたらすことがわかるであろう。したがって、普遍的なゴールは、他方を大きく増加させることなく両方を可能な限り低くしようとすることである。これは、最良の動作条件は各特定のグラフの左下隅にあることを意味する。

[0054] 図５は、５つの異なる条件のＦＤＧについて、ＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣのエネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対ゲインのグラフを示す。なお、三角形の印がつけられＦＤＧが０であるとされている図５の中央の曲線は、図３のＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣの曲線と同一である。所与のゲインについてのエネルギシグマ／ドーズシグマ比（及びひいてはその対数）の値はＦＤＧの変化とともに変化すること、そして、所与のエネルギシグマ／ドーズシグマ比は異なるコントローラゲイン設定すなわちゲインとＦＤＧとの異なる組み合わせに対応することが見て取れるであろう。このように、エネルギシグマ／ドーズシグマ比の使用は、従来技術の解決策と異なり、コントローラが任意の所与のレベルのＦＤＧに合わせて適切にゲインを調節することを可能にする。図示されているグラフはＳＥＣについてのものであるが、図３の他のグラフのいずれについても、したがってＬＥＣ及び／又は矩形スリットについても、同じ結果が得られることが予想される。

[0055] 図６は、やはりＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣ、及び５つの異なる条件のＦＤＧについて、エネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数対（図５のようにゲインではなく）ドーズのグラフを示す。図７は、図６のグラフの一部の拡大図であって、予想される動作の領域に対応しており、軸が交換されている。ドーズシグマは、エネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数に伴う変動が少ないことが見て取れる。当業者には、システム動作の不確実性に起因してシグマ／ドーズ比が変動しているときには実際のドーズに対して小さなゲインが存在するように、コントローラゲインがレーザゲインの逆数に一致する位置において動作するのが望ましいことがわかるであろう。例えば、ＡＳＭＬスリットを有するＳＥＣの場合、エネルギシグマ／ドーズシグマ比の対数が２から３の範囲内である場合に動作するのが望ましいであろう。また、当業者には、ＬＥＣ及び／又は矩形スリットという他の構成についてもやはり類似の結果が得られるであろうこともわかるであろう。

[0056] 経験により、エネルギシグマ対ドーズシグマは所与のコントローラのＦＤＧに強く関連することが示されている。当業者であれば、エネルギシグマ対ドーズシグマはノイズに非常に依存するが、その一方でエネルギシグマ／ドーズシグマ比はノイズレベルにほとんど無関係であるということを確認できるであろうが、これは図面からは明らかではない。

[0057] 図８及び図９は、大きなＦＤＧばらつきが存在するときの、本明細書に記載のシグマ／ドーズ比を用いるシステムの性能を図示している。従来技術のシステムにおいては、１つの周波数（高周波数）でのシステムゲインしかわからず、その一方で低周波数でのゲインは変動する。旧来のｄｖ／ｄｅを用いると、高周波数でのＦＤＧが５０％である場合、ゲインは、高周波数での１．０ゲインから低周波数での２．０まで増加するであろう。

[0058] 図８は、システムゲインにシングルステップが存在するときの、ある数のパルスにわたるコントローラゲインの逆数のグラフを、本発明の方法と旧来の方法との両方を用いて図示する。曲線８０２は本発明の方法が用いられるときのゲインの逆数のグラフであり、曲線８０４は旧来の方法でのゲインの逆数のグラフである。本発明の方法は数千のレーザパルスにわたる長い曲線でしか応答することができない旧来の方法よりもずっと迅速にゲインのステップを辿ることが見て取れるであろう。

[0059] 図９は、システムゲインの大きなばらつきが存在するときのドーズ誤差のグラフを、新しい方法と、旧来又は「旧」方法との両方を用いて図示する。曲線９０２は新しい方法が用いられるときのドーズ誤差のグラフであり、その一方で曲線９０４は旧来の方法でのドーズ誤差のグラフである。２つの方法のドーズ誤差は、システムが定常状態のときには同等であり、その後、約２５，０００パルス及び７５，０００パルスでシステムゲインが変化し、旧来の方法は回復する前に大きなドーズのばらつきを示すことが見て取れる。その一方で、新しい方法は、公称ドーズ付近に留まり、システムゲインの変化の全体にわたってより速い回復を見せる。

[0060] 図１０は、本願のアプローチの一実施形態による方法１０００の一実施形態のフローチャートである。

[0061] ステップ１００２において、ドーズコントローラはエネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取る。第１のレーザ電圧は、スキャナでのドーズがドーズ目標に近いものとなることが予想される出力エネルギをレーザ源に生成させるように選択される。第１のレーザ電圧は、典型的には、スキャナによって監督されるキャリブレーション処理を通じて選択される。

[0062] ステップ１００４において、ドーズコントローラは、第１のレーザ電圧を用いてレーザ源にレーザパルスを発射させる。パルスが発射される際、ステップ１００６において、図１のセンサ１４５のようなセンサが、そのパルスについてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定する。他の実施形態においては、図１のセンサ１５０のような第２のセンサが、パルスからのエネルギ及び／又はスキャナ１４０で受け取ったドーズを測定する。いくつかの実施形態においては、これらの測定は各パルスの後に行われるが、他の実施形態においては、測定はいくつかのパルスの後又は任意の所望のサンプリング間隔で行われる。ステップ１００８において、目標エネルギと測定されたエネルギとの間の誤差、及び所望のドーズと測定されたドーズとの間の誤差が算出される。また、ドーズコントローラは発射されたレーザパルスの数も数える。

[0063] 次に、ステップ１０１０において、ドーズコントローラは、所望の統計を決定するのに十分なパルスが発射されたかどうかを判定する。上記のように、パルスの数は、説明した値が計算されることを可能にする程度に大きくなければならない。この数は、経験に基づいて予め選択されてもよいし、又はドーズコントローラが、十分なレーザパルスが発生したかどうかを判定することを可能にする命令を含んでいてもよい。そうするのに十分なレーザパルスが発射されていない場合には、方法はステップ１０２０に進み、エネルギ目標と測定されたエネルギとの間の誤差に、既存のコントローラゲインが適用される。

[0064] 十分なレーザパルスが発射されている場合には、ステップ１０１２において、ドーズコントローラが測定されたエネルギ誤差からドーズ誤差を算出するか、実施形態によっては、ドーズ誤差が直接測定され、その後ステップ１０１４において、上述したように、ある数のパルスにわたるドーズエネルギ及び出力エネルギのばらつきをそれぞれ表すドーズシグマ及びエネルギシグマを決定する。このような測定及び決定は、本技術分野における通常の技能の範囲内である。

[0065] ステップ１０１６において、ドーズシグマ及びエネルギシグマの決定された値を用いて、ドーズコントローラはエネルギシグマとドーズシグマとの比を計算する。このエネルギシグマとドーズシグマとの比を用いて、ステップ１０１８において、ドーズコントローラはコントローラゲインを調節する。

[0066] ステップ１０２０において、ドーズコントローラは、エネルギシグマとドーズシグマとの比を決定するのに十分なレーザパルスがあった場合にはステップ１０１８において調節されたコントローラゲインを用いて、又は、十分なレーザパルスが無かった場合には目標エネルギと測定されたエネルギとの間の差に基づくコントローラゲインを用いて、コントローラゲインを更新する。

[0067] ステップ１０２２において、ドーズコントローラは次に、新たにスケーリングされた誤差と先の電圧とに基づいて更新されたレーザ電圧を決定する。その後方法はステップ１００４に戻り、ドーズコントローラは、更新されたレーザ電圧を用いてレーザ源にレーザパルスを発射させる。

[0068] 上述したように、エネルギシグマ及びドーズシグマ、及びひいてはエネルギシグマとドーズシグマとの比を計算するのに必要な平均を決定するのに十分な時間をドーズコントローラに与えるために、各電圧でいくつかのパルスが発射されることがわかるであろう。また、上述したように、このパルスの数は、従来技術のｄｖ／ｄｅ比を計算するのに必要な、典型的には数千となるパルスの数よりもずっと少ない。一旦レーザパルスの数が十分になれば、エネルギシグマ及びドーズシグマは各パルスの後に再計算されてもよいし、又は、ドーズコントローラは、エネルギシグマ及びドーズシグマを再計算するのに適切な数のパルスの完全に新しいセットが発生するまで待機してもよい。

[0069] 上記では、開示された方法及び装置を、いくつかの実施形態を参照して説明してきた。当業者には、本開示に照らして、他の実施形態が自明であろう。記載した方法及び装置の一定の態様は、上記の実施形態に記載したもの以外の構成を用いて、あるいは上述したもの以外の要素と関連して、容易に実現され得る。

[0070] 様々な構成、コンポーネント及びパラメータのいくつかの例が提示されているが、当業者であれば、特定のＤＵＶシステムに適した他の可能性を決定することができるであろう。当業者であれば、異なる種類のソースレーザ及び他の光学素子、又は他のコンポーネント、又は異なる周波数のパルスをいかにして補償するのかがわかるであろう。

[0071] ドーズコントローラ１３０は、それ自体がコンピュータ可読記憶媒体に由来するか又はその媒体上にある命令であって記載された動作を実施するためのソフトウェア命令を動かすパーソナルコンピュータ、サーバ、又は他の処理システムを含む、プロセッサ及びメモリを備えた任意の演算システムであってもよいことが理解されるべきである。代替的には、ドーズコントローラ１３０は、記載された動作を実施するように特に構成されたファームウェアを備えているか又は備えていない特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は他のハードワイヤードデバイスのような任意の専用ハードウェアであってもよい。

[0072] また、記載された方法及び装置は、プロセス、装置、又はシステムなどとして、数多くの手法で実現可能であることも理解されるべきである。本明細書に記載された方法は、部分的には、プロセッサにそのような方法を実施するように命令するプログラム命令によって実装されてもよく、そのような命令は、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような光ディスク、フラッシュメモリなど、非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶される。いくつかの実施形態においては、プログラム命令は、遠隔して記憶され、光通信リンク又は電子通信リンクを介してネットワーク上で送信されてもよい。本明細書に記載された方法のステップの順序は変更されてもよく、それでも依然として本開示の範囲内にあることに留意されたい。

[0073] 実施形態のこれら及び他のバリエーションは本開示の対象であることが意図されており、本開示は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

[0074] 実施形態はさらに以下の条項を用いて記載することもできる。

１． レーザ光ドーズ制御の方法であって、
ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、
ドーズコントローラによって、第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、
センサによって、複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、
ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、第１のレーザ電圧を調節することと、
ドーズコントローラによって、複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、
一旦ある数のレーザパルスが発射されると、ドーズコントローラによって、ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、
ドーズコントローラによって、スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、
ドーズコントローラによって、エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算することと、
ドーズコントローラによって、比の変化に応じてコントローラゲインを更新することと、
ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、電圧を更新することと、
ドーズコントローラによって、更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、
を備える、方法。

２． 複数のレーザパルスの各々が深紫外波長である、条項１の方法。

３． エネルギシグマは、ある数のレーザパルスにわたってスキャナで受け取られたエネルギの標準偏差を表す、条項１の方法。

４． ドーズシグマは、ある数のレーザパルスの加重移動平均ドーズ誤差である、条項１の方法。

５． レーザ光ドーズ制御のためのレーザシステムであって、
複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定するセンサと、
ドーズコントローラであって、
エネルギ目標及びレーザ電圧を受け取り、
第１のレーザ電圧で始まる複数のパルスをレーザ源に発射させ、
ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて第１のレーザ電圧を調節し、
スキャナから、複数のパルスについて、スキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取り、
一旦ある数のレーザパルスが発射されると、ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定し、
スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定し、
エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算し、
比の変化に応じてコントローラゲインを更新し、
コントローラゲインの変化に応じてレーザ電圧を更新し、
更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させるように構成されたドーズコントローラと、
を備える、システム。

６． 複数のレーザパルスの各々が深紫外波長である、条項５のシステム。

７． エネルギシグマは、ある数のレーザパルスにわたってスキャナで受け取られたエネルギの標準偏差を表す、条項５のシステム。

８． ドーズシグマは、ある数のレーザパルスの加重移動平均エネルギ誤差である、条項５のシステム。

９． 演算装置にレーザ光ドーズ制御の方法を実行させる命令を具現化した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、方法は、
ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、
ドーズコントローラによって、第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、
センサによって、複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、
ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、ドーズコントローラによって、エネルギ目標と測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、第１のレーザ電圧を調節することと、
ドーズコントローラによって、複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、
一旦ある数のレーザパルスが発射されると、ドーズコントローラによって、ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、
ドーズコントローラによって、スキャナで受け取られたドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、
ドーズコントローラによって、エネルギシグマとドーズシグマとの比を計算することと、
ドーズコントローラによって、比の変化に応じてコントローラゲインを更新することと、
ドーズコントローラによって、コントローラゲインの変化に応じてレーザ電圧を更新することと、
ドーズコントローラによって、更新されたレーザ電圧を用いて、レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、
を備える、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

Claims (9)

1. レーザ光ドーズ制御の方法であって、
   ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、
   前記ドーズコントローラによって、前記第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、
   センサによって、前記複数のパルスの各々について前記レーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、
   ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、前記ドーズコントローラによって、コントローラゲインと、前記エネルギ目標と前記測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、前記第１のレーザ電圧を調節することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、
   一旦前記ある数のレーザパルスが発射されると、前記ドーズコントローラによって、前記ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記スキャナで受け取られた前記ドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記エネルギシグマと前記ドーズシグマとの比を計算することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記比の変化に応じて前記コントローラゲインを更新することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記コントローラゲインと、前記エネルギ目標と前記測定された出力エネルギとの間の前記差とに基づいて、前記電圧を更新することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記更新されたレーザ電圧を用いて、前記レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、
   を備える、方法。
2. 複数のレーザパルスの各々が深紫外波長である、請求項１の方法。
3. 前記エネルギシグマは、ある数のレーザパルスにわたって前記スキャナで受け取られた前記ドーズエネルギの標準偏差を表す、請求項１の方法。
4. 前記ドーズシグマは、前記ある数のレーザパルスの加重移動平均ドーズ誤差である、請求項１の方法。
5. レーザ光ドーズ制御のためのレーザシステムであって、
   複数のパルスの各々についてレーザ源によって生成された出力エネルギを測定するセンサと、
   ドーズコントローラであって、
   エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取り、
   前記第１のレーザ電圧で始まる複数のパルスを前記レーザ源に発射させ、
   ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、前記エネルギ目標と前記測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて前記第１のレーザ電圧を調節し、
   スキャナから、前記複数のパルスについて、前記スキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取り、
   一旦前記ある数のレーザパルスが発射されると、前記ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定し、
   前記スキャナで受け取られた前記ドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定し、
   前記エネルギシグマと前記ドーズシグマとの比を計算し、
   前記比の変化に応じてコントローラゲインを更新し、
   前記コントローラゲインの変化に応じて前記レーザ電圧を更新し、
   前記更新されたレーザ電圧を用いて、前記レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させるように構成されたドーズコントローラと、
   を備える、システム。
6. 複数のレーザパルスの各々が深紫外波長である、請求項５のシステム。
7. 前記エネルギシグマは、ある数のレーザパルスにわたって前記スキャナで受け取られた前記ドーズエネルギの標準偏差を表す、請求項５のシステム。
8. 前記ドーズシグマは、ある数のレーザパルスの加重移動平均エネルギ誤差である、請求項５のシステム。
9. 演算装置にレーザ光ドーズ制御の方法を実行させる命令を具現化した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法は、
   ドーズコントローラによって、エネルギ目標及び第１のレーザ電圧を受け取ることと、
   前記ドーズコントローラによって、前記第１のレーザ電圧で始まる複数のレーザパルスをレーザ源に発射させることと、
   センサによって、前記複数のパルスの各々について前記レーザ源によって生成された出力エネルギを測定することと、
   ある数のレーザパルスについて、１つ以上のパルスの後に、前記ドーズコントローラによって、前記エネルギ目標と前記測定された出力エネルギとの間の差とに基づいて、前記第１のレーザ電圧を調節することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記複数のパルスからスキャナで受け取られたドーズエネルギの測定値を受け取ることと、
   一旦前記ある数のレーザパルスが発射されると、前記ドーズコントローラによって、前記ある数のパルスにわたる平均出力エネルギのばらつきを表すエネルギシグマを決定することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記スキャナで受け取られた前記ドーズエネルギとドーズ目標との間のばらつきを表すドーズシグマを決定することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記エネルギシグマと前記ドーズシグマとの比を計算することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記比の変化に応じてコントローラゲインを更新することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記コントローラゲインの変化に応じて前記レーザ電圧を更新することと、
   前記ドーズコントローラによって、前記更新されたレーザ電圧を用いて、前記レーザ源に追加的なレーザパルスを発射させることと、
   を備える、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
   

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