WO2022244237A1 - レーザ装置及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a method of manufacturing a laser device and an electronic device.
  • the wavelength selection mirror 34 is mounted on a movable holder 36 that is rotatable within a horizontal plane (a plane parallel to the paper surface in FIG. 1).
  • the wavelength selection mirror 34 is arranged in the optical path between the prism 32 and the grating 33 .
  • the pulsed laser beam 21 incident on the grating 33 is made incident.
  • the angle ⁇ changes.
  • the center wavelength ⁇ c of the pulsed laser beam 21 diffracted by the grating 33 changes.
  • reference numeral 20 represents the laser optical axis of the pulsed laser beam 21. As shown in FIG.
  • the processor 29 calculates the next piezo command value from the wavelength command.

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Abstract

本開示の一観点に係るレーザ装置は、バースト状のパルスレーザ光を出力する発振器と、パルスレーザ光の中心波長を計測する波長モニタと、プロセッサと、を備え、発振器は、内部のレーザガスに電圧を印加する放電電極を有するチャンバと、パルスレーザ光の光路に配置される光学素子と、光学素子が載置される回転ステージを駆動する駆動機構と、光学素子を透過または反射したパルスレーザ光が入射するグレーティングと、パルスレーザ光を出射する出力結合鏡と、を備える。プロセッサは、中心波長の目標値を第１の目標値と第２の目標値とで周期的に変更し、駆動機構に駆動指令を出力してグレーティングへの入射角度を変更することにより中心波長を制御するプロセッサであり、中心波長の計測値と目標値との偏差に基づいて、目標値が同一の後続の周期のパルスレーザ光を出力させる際の駆動機構の駆動指令値を補正する。

Description

レーザ装置及び電子デバイスの製造方法
　本開示は、レーザ装置及び電子デバイスの製造方法に関する。
　近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約２４８ｎｍのレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、並びに波長約１９３ｎｍのレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置及びＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、３５０～４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を含む狭帯域化モジュール（Line Narrow Module：ＬＮＭ）が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
米国特許出願公開第２０１６／０２９９４４１号
概要
　本開示の１つの観点に係るレーザ装置は、バースト状のパルスレーザ光を出力する発振器と、発振器から出力されたパルスレーザ光の中心波長を計測する波長モニタと、プロセッサと、を備え、発振器は、内部のレーザガスに電圧を印加する放電電極を有するチャンバと、パルスレーザ光の光路に配置された光学素子と、光学素子が載置される回転ステージと、回転ステージを駆動して光学素子を回転させる駆動機構と、光学素子を透過または反射したパルスレーザ光が入射するグレーティングと、パルスレーザ光を出射する出力結合鏡と、を備え、プロセッサは、パルスレーザ光の中心波長の目標値を第１の目標値と、第１の目標値とは異なる第２の目標値とで周期的に変更し、目標値と、波長モニタにより計測される中心波長の計測値とに基づいて、駆動機構に駆動指令を出力してパルスレーザ光のグレーティングへの入射角度を変更することにより、中心波長を制御するプロセッサであり、中心波長の計測値と目標値との偏差に基づいて、目標値が同一である後続の周期のパルスレーザ光を出力させる際の駆動機構の駆動指令値を補正する。
　本開示の他の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、バースト状のパルスレーザ光を出力する発振器と、発振器から出力された前記パルスレーザ光の中心波長を計測する波長モニタと、プロセッサと、を備え、発振器は、内部のレーザガスに電圧を印加する放電電極を有するチャンバと、パルスレーザ光の光路に配置された光学素子と、光学素子が載置される回転ステージと、回転ステージを駆動して光学素子を回転させる駆動機構と、光学素子を透過または反射したパルスレーザ光が入射するグレーティングと、パルスレーザ光を出射する出力結合鏡と、を備え、プロセッサは、パルスレーザ光の中心波長の目標値を第１の目標値と、第１の目標値とは異なる第２の目標値とで周期的に変更し、目標値と、波長モニタにより計測される中心波長の計測値とに基づいて、駆動機構に駆動指令を出力してパルスレーザ光のグレーティングへの入射角度を変更することにより、中心波長を制御するプロセッサであり、中心波長の計測値と目標値との偏差に基づいて、目標値が同一である後続の周期のパルスレーザ光を出力させる際の駆動機構の駆動指令値を補正する、レーザ装置によってレーザ光を生成し、レーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にレーザ光を露光することを含む。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、例示的なレーザ装置の構成を概略的に示す。 図２は、周期的に変更される波長指令と、比較例に係る波長制御により出力されるパルスレーザ光の実際の波長との例を示すグラフである。 図３は、出力目標とするスペクトルと実際に出力されるスペクトルとの例を示すグラフである。 図４は、実施形態１に係るレーザ装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 図５は、実施形態１に係るレーザ装置における制御例を示すフローチャートである。 図６は、実施形態１に係るレーザ装置における制御ブロック図である。 図７は、実施形態２に係るレーザ装置の動作の例を示すタイミングチャートである。 図８は、実施形態２に係るレーザ装置における制御例を示すフローチャートである。 図９は、露光装置の構成を概略的に示す。
実施形態
　－目次－
１．レーザ装置の概要
　１．１　構成
　１．２　動作
２．課題
３．実施形態１
　３．１　構成
　３．２　動作
　３．３　制御例を示すフローチャートの説明
　３．４　制御ブロック図の説明
　３．５　作用・効果
４．実施形態２
　４．１　構成
　４．２　動作
　４．３　制御例を示すフローチャートの説明
　４．４　作用・効果
５．電子デバイスの製造方法について
６．その他
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
　１．レーザ装置の概要
　１．１　構成
　図１は、例示的なレーザ装置１１の構成を概略的に示す。レーザ装置１１は、レーザ媒質であるレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えているエキシマレーザ装置である。レーザチャンバ１２の両端部には、パルスレーザ光２１を透過するフロントウィンドウ１７及びリアウィンドウ１９が、それぞれ図示しないホルダを介して配置されている。
　レーザチャンバ１２の内部には、一対の放電電極１４，１５が、図１中の紙面と垂直方向に対向して配置されている。高圧電源２３から放電電極１４，１５間に高電圧を印加し、パルス放電を発生させてレーザガスを励起することにより、例えば数ｋＨｚから十数ｋＨｚの周波数でパルスレーザ光２１を発生させる。
　発生したパルスレーザ光２１は、例えばレーザチャンバ１２の後方（図１中の左方）へ進行し、パルスレーザ光２１を狭帯域化する狭帯域化ユニット３０に入射する。狭帯域化ユニット３０は、狭帯域化ボックス３１によって囲まれており、内部に光学素子として、プリズム３２，３２、波長選択ミラー３４、及びグレーティング３３等を備えている。
　狭帯域化ボックス３１の壁には、パージガス供給口３５が設けられている。パージガス供給口３５から高純度窒素や乾燥した希ガスなどの反応性の低いパージガス４５が狭帯域化ボックス３１内部に導入される。
　狭帯域化ユニット３０に入射したパルスレーザ光２１は、プリズム３２，３２によって拡大され、波長選択ミラー３４によって反射され、狭帯域化光学素子であるグレーティング３３に入射する。グレーティング３３では、回折によって、入射角度φによって定まる中心波長λｃのパルスレーザ光２１のみが反射される。すなわち、グレーティング３３は、入射したパルスレーザ光２１のうち入射角度φに応じた中心波長λｃの回折光がレーザチャンバ１２に戻るようにリトロー配置されている。
　波長選択ミラー３４は、水平面内（図１中の紙面と平行な平面内）で回動自在の可動ホルダ３６に載置されている。波長選択ミラー３４は、プリズム３２とグレーティング３３との間の光路に配置されており、可動ホルダ３６を回転させて波長選択ミラー３４を回転させることにより、グレーティング３３に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φが変わる。これにより、グレーティング３３で回折されるパルスレーザ光２１の中心波長λｃが変化する。なお、図１において、符号２０はパルスレーザ光２１のレーザ光軸を表している。
　狭帯域化されたパルスレーザ光２１は、狭帯域化ユニット３０内のグレーティング３３と、パルスレーザ光２１を部分反射する出力結合鏡１６との間で数回往復するうちに、放電電極１４，１５間の放電によって増幅される。そして、出力結合鏡１６を部分透過し、パルスレーザ光２１として前方（図１中の右方）へ出射し、露光装置２５に入射する。出射したパルスレーザ光２１の一部は、ビームスプリッタ２２で図１中の下方へ取り出され、波長モニタ３７によってその中心波長λｃがモニタリングされる。
　可動ホルダ３６は、波長選択ミラー３４を固定した四角形のミラーホルダ３８を備えている。ミラーホルダ３８は、図示しない引きバネ及び板バネの付勢力によって、狭帯域化ボックス３１に引きつけられている。
　また、ミラーホルダ３８の四隅のうち、第１隅部と第２隅部とは、それぞれ図示しない手動マイクロメータ及び支持部材によって、狭帯域化ボックス３１から押圧されている。ミラーホルダ３８の第３隅部には、ピエゾ素子ユニット４１が取り付けられている。ピエゾ素子ユニット４１の先端部は、図示しない引きバネ及び板バネの付勢力によって図示しないボールネジユニットと接し、ステッピングモータユニット４０を押圧している。ピエゾ素子ユニット４１は、ピエゾ素子を含む微動駆動機構である。ステッピングモータユニット４０は、ステッピングモータを含む粗動駆動機構である。以下、ピエゾ素子を単に「ピエゾ」または「ＰＺＴ」と表記する場合がある。
　ステッピングモータユニット４０及びピエゾ素子ユニット４１は、いずれもプロセッサ２９に電気的に接続されている。プロセッサ２９は、レーザ装置１１全体を制御するレーザコントローラとして機能する。本開示のプロセッサ２９とは、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）とを含む処理装置である。プロセッサ２９は本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成またはプログラムされている。
　ステッピングモータユニット４０は、プロセッサ２９から受信したパルス信号のパルス数に応じて、モータ軸を所定量だけ回転させる。モータ軸の先端部には、カップリングを介して、ネジ山が精密加工されたボールネジユニットの後端部が取着されている。ボールネジユニットは、ガイドによって、回転しながら前後方向にスムーズに直進運動を行う。
　ボールネジユニットの先端部は、その長手方向に垂直な平面に精密加工され、この平面に、球面に精密加工されたピエゾ素子ユニット４１の先端部が当接している。従って、ボールネジユニットが回転しながら前後動したとき、ピエゾ素子ユニット４１は回転せずに前後動する。ピエゾ素子ユニット４１の後端部は、ミラーホルダ３８に固定された図示しない紫外線カバーに固定されている。
　ピエゾ素子ユニット４１の配線は、紫外線カバーの内側を通って、図示しない導入孔を介して狭帯域化ボックス３１の外部に達しており、プロセッサ２９に接続されている。ピエゾ素子ユニット４１は、配線を介して印加された電圧Ｖの大きさに応じた長さだけ、前後方向に伸縮する。
　ピエゾ素子ユニット４１のフルストロークの約１／２の位置を、中立位置という。ピエゾ素子ユニット４１を中立位置まで伸長させる電圧Ｖを、中立電圧Ｖ０という。プロセッサ２９は、中立電圧Ｖ０をピエゾ素子ユニット４１に常時印加している。これにより、ピエゾ素子ユニット４１は、初期位置として中立位置に保たれている。
　プロセッサ２９は、可動ホルダ３６に指令を出力してステッピングモータユニット４０またはピエゾ素子ユニット４１を伸縮させることにより、紫外線カバーを介してミラーホルダ３８の第３隅部を押し引きする。これにより、波長選択ミラー３４が回動し、入射角度φが変更されて、パルスレーザ光２１の中心波長λｃが変化する。
　このときプロセッサ２９は、波長モニタ３７によってモニタリングした中心波長λｃに基づき、中心波長λｃと目標波長との差である波長偏差が所定の許容範囲よりも小さくなるように、波長制御を行っている。
　また、プロセッサ２９は、高圧電源２３に指令を出力することにより、パルスレーザ光２１のパルスエネルギの制御も行っている。さらにプロセッサ２９は、露光装置２５と互いに通信を行っており、露光装置２５からの発振指令信号に基づいてレーザ発振を行う。また、プロセッサ２９は、自己の判断に基づいて発振指令信号を出力し、レーザ発振を行う場合もある。
　放電電極１４，１５を有するレーザチャンバ１２と、狭帯域化ユニット３０と、ピエゾ素子ユニット４１と、出力結合鏡１６とを含む構成により、パルスレーザ光２１を出力する発振器が構成される。
　１．２　動作
　露光装置２５でレジスト膜にパルスレーザ光２１を照射する際に、焦点深度を大きくするために複数の波長で露光することが知られている。焦点深度を大きくすると、膜厚の大きいレジスト膜を露光する場合でも、レジスト膜の厚み方向での結像性能を維持することができる。
　複数の波長で露光する手段として、レーザ装置１１で生成されるパルスレーザ光２１の中心波長を、例えば長波長と短波長との２つの波長で周期的に切り替えることが知られている（図２参照）。目標波長（中心波長の目標値）として波長λ１と波長λ２とを設定し、これら二波長を周期的に切り替える場合の動作の例は次の通りである。
　［手順１］プロセッサ２９は、露光装置２５から二波長の目標波長λ１，λ２と、波長を制御する周期Ｔとを受信する。周期Ｔは１周期分のパルス数Ｎで表される。この周期Ｔを表すパルス数Ｎは、ウエハ上のレジスト膜の同一箇所に照射されるパルス数、すなわちＮスリットパルス数であってよい。
　［手順２］プロセッサ２９は、受信した目標波長λ１となるように、ピエゾ素子ユニット４１またはステッピングモータユニット４０を駆動させて波長選択ミラー３４を回転させて、グレーティング３３に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φを変化させる。
　［手順３］狭帯域化されたパルスレーザ光２１は、ビームスプリッタ２２によって一部が取り出され、波長モニタ３７により波長が計測される。
　［手順４］プロセッサ２９は、計測された波長（中心波長λｃ）が目標波長λ１に対してずれている場合は、高速応答性に優れるピエゾ素子ユニット４１を駆動させて、中心波長λｃが目標波長λ１に近づくように波長選択ミラー３４の姿勢を調整する。手順４のフィードバック制御はパルスごとに行われる。
　［手順５］プロセッサ２９は、波長を切り替えるタイミングになると、パルスレーザ光２１の中心波長λｃが目標波長λ２となるように、ピエゾ素子ユニット４１を駆動させて波長選択ミラー３４を回転させ、グレーティング３３に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φを変化させる。
　［手順６］手順５の動作により生成されたパルスレーザ光２１は、ビームスプリッタ２２によって一部が取り出され、波長モニタ３７により波長が計測される。
　［手順７］プロセッサ２９は、計測された波長が目標波長λ２に対してずれている場合は、ピエゾ素子ユニット４１を駆動させて、中心波長λｃが目標波長λ２に近づくように波長選択ミラー３４の姿勢を調整する。手順７のフィードバック制御もパルスごとに行われる。
　［手順８］プロセッサ２９は、波長を切り替えるタイミングになると、目標波長λ１となるように、ピエゾ素子ユニット４１を駆動させて波長選択ミラー３４を回転させて、グレーティング３３に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φを変化させる。
　以下、上記の手順３～８が繰り返される。なお、図１では、波長選択ミラー３４を回転させる例を説明したが、波長選択ミラー３４を無くして、プリズム３２，３２の少なくとも１つを回転させてグレーティング３３に入射するパルスレーザ光２１の入射角度φを変化させてもよい。
　２．課題
　図２は、周期的に変更される波長指令と、比較例に係る波長制御により出力されるパルスレーザ光２１の実際の波長との例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は波長を表す。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。
　図２の白丸は波長指令値に対応する目標波長を示し、黒丸は実際の波長の計測値を示している。図３は、図２に示す波長λ１と波長λ２との二波長のそれぞれの波長指令に基づいて生成される実際のパルスレーザ光２１のスペクトル（実線）の例を示すグラフである。横軸は波長、縦軸は光強度を表す。破線で示すスペクトル波形は、波長指令値通りのパルスレーザ光２１が出力された場合のスペクトルの例を示す。
　図２のように、波長指令を周期的に変更した場合、ピエゾ素子のヒステリシス特性、固有振動、及び熱特性変動などによって波長偏差が生じるが、波長指令が高速で切り替わる場合、遅延を含む比較例の波長制御では追従できずに偏差が残る。その結果、二波長のピーク間隔を波長指令通りに制御することが困難である（図３参照）。
　３．実施形態１
　３．１　構成
　実施形態１に係るレーザ装置１１の構成は、図１と同様であってよい。
　３．２　動作
　実施形態１に係るレーザ装置１１は、プロセッサ２９が実行する制御を含む動作に関して比較例と異なる。以下、実施形態１に係るレーザ装置１１の動作について、比較例と異なる点を説明する。
　図４は、実施形態１に係るレーザ装置１１の動作の例を示すタイミングチャートである。横軸は時間を表す。図４の最上段にはバースト運転によるバースト状のパルス発振の例が示され、２段目には目標波長を指令する波長指令の波形が示されている。上から３段目には、ピエゾ素子に与える駆動指令であるピエゾ指令の波形が示され、最下段には波長指令と実際に計測される波長との差が示されている。波長の計測値の波長指令値からの偏差を「波長偏差」という。
　波長指令の波形は、バースト期間中の周期Ｔ内で相対的に長波長の波長λ１の指令と、相対的に短波長の波長λ２の指令とが切り替わる。図４において波長指令の波形は矩形波として示されているが、実際の波長指令はパルスごとに目標波長を指令する離散的なグラフである。すなわち、プロセッサ２９は、目標波長を長波長のλ１とする複数のパルスが連続する波長指令と、目標波長を短波長のλ２とする複数のパルスが連続する波長指令とを矩形波状に変更する。図４には、長波長の波長指令と、短波長の波長指令とがそれぞれ２パルスずつ連続する矩形波状の波長指令の波形が例示されている。
　波長λ１と波長λ２とで周期的に変更される目標波長は本開示における「目標値」の一例である。波長λ１は本開示における「第１の目標値」の一例であり、波長λ２は本開示における「第２の目標値」の一例である。波長指令を変更する周期Ｔは本開示における「波長変更周期」の一例である。本明細書では周期Ｔを「矩形周期」という場合がある。
　ピエゾ指令の波形は、波長λ１と波長λ２との指令の切り替えに合わせてピエゾ指令値が周期的に変化する。
　プロセッサ２９は、矩形周期に対して、各波長指令における１パルスごとの波長偏差、または、波長偏差の平均値（図４の場合は連続する２パルスの平均値）をメモリにそれぞれ蓄積する。そして、プロセッサ２９は、蓄積した波長偏差または波長偏差の平均値に基づいて、次の矩形周期のピエゾ指令値を調整する。「調整する」という記載は、「補正する」という概念を含む。「次の矩形周期」は本開示における「後続の周期」の一例である。
　波長偏差または波長偏差の平均値に基づくピエゾ指令値の調整量（補正量）は、波長制御の安定性を保つため、波長偏差または波長偏差の平均値に、１よりも小さい係数を乗じた値とするのが望ましい。この係数は学習制御係数であり、０．０１～０．５の範囲が望ましく、０．０５～０．５の範囲がさらに望ましい。学習制御係数を用いて算出されるピエゾ指令値の調整量のことを「ピエゾ指令補正量」という。
　図４の最下段に示す波長偏差の波形を示すグラフに示した黒点は、パルスごとに計測された波長偏差を示しており、周期Ｔ内の長波長と短波長とのそれぞれの波長指令に対応した連続する２パルスの波長偏差の平均値がグラフ化されている。波長指令の周期Ｔごとに、長波長及び短波長のそれぞれのピエゾ指令値の補正制御を繰り返すことにより、次第に波長偏差が小さくなっていく。
　ここでは、周期Ｔ内で長波長の波長指令によるパルスレーザ光２１が２パルス連続して出力され、短波長の波長指令によるパルスレーザ光２１が２パルス連続して出力される例を示したが、それぞれの波長指令についてパルスレーザ光２１が２パルス以上連続して出力されてもよい。長波長の波長指令にて連続する２パルスは本開示における「第１のパルス数」の一例であり、短波長の波長指令にて連続する２パルスは本開示における「第２のパルス数」の一例である。
　矩形周期の先行する第１の周期で算出された目標波長別のピエゾ指令補正量を用いて、後続の第２の周期における同じ目標波長のピエゾ指令値が補正される。ｎを１以上の整数とする場合に、第１の周期における第ｎ番目のパルスの波長偏差に基づいて、第２の周期における第ｎ番目のパルスのピエゾ指令値が補正される。
　３．３　制御例を示すフローチャートの説明
　図５は、実施形態１に係るレーザ装置１１における制御例を示すフローチャートである。図５のフローチャートが開始されると、ステップＳ１０１において、プロセッサ２９は、現在の波長位置の波長偏差、または、波長偏差の平均値を計算する。
　ステップＳ１０２において、プロセッサ２９は、計算された波長偏差、または、波長偏差の平均値から、次回矩形波の波長位置のピエゾ指令補正量を算出する。
　ステップＳ１０３において、プロセッサ２９は、波長指令から次のピエゾ指令値を計算する。
　ステップＳ１０４において、プロセッサ２９は、ステップＳ１０３にて求めたピエゾ指令値に前回矩形波の波長位置で算出されたピエゾ指令補正量を足し込む（加算する）。
　ステップＳ１０５において、プロセッサ２９は、ステップＳ１０４にて決定されたピエゾ指令値でピエゾ素子を駆動する。
　ステップＳ１０５の後、プロセッサ２９は、図５のフローチャートを終了する。プロセッサ２９は、バースト運転によるバースト期間中に図５のフローチャートを繰り返し実行する。
　３．４　制御ブロック図の説明
　図６は、プロセッサ２９が実行する波長制御の制御ブロック図である。プロセッサ２９が実行する波長制御の制御系は、フィードバック制御補償器（ＣＦＢ）１１０と、フィードフォワード制御補償器（ＣＦＦ）１２０と、波長別平均値演算部１３０と、学習制御器１３２とを含む。学習制御器１３２は、学習制御係数（Ｋ）を掛ける学習制御係数乗算部１３３と、メモリ１３４とを含む。
　プロセッサ２９は、波長モニタ３７で計測された波長と波長指令値との差分から波長偏差を算出し、フィードバック制御補償器１１０によりフィードバック制御する。フィードバック制御補償器１１０は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を行う補償器が使用されてよい。フィードバック制御補償器１１０は、入力された波長偏差に基づきピエゾ指令値の制御値（以下、「フィードバック制御指令値」という。）を算出する。なお、図６中の「ＭＭ」は波長モニタ３７を含むモニタモジュールを表す。
　フィードフォワード制御補償器１２０は、例えば、生成された波長指令に対してゲイン係数を使用し、波長指令値からピエゾ指令値としてのフィードフォワード制御指令値を算出する。プロセッサ２９は、フィードフォワード制御補償器１２０により算出されたフィードフォワード制御指令値をフィードバック制御指令値に足し込んでフィードフォワード制御する。
　波長別平均値演算部１３０は、矩形周期の長波長指令時と短波長指令時とのそれぞれの波長指令期間における波長偏差の平均値を演算する。学習制御器１３２による学習制御は、長波長指令時と短波長指令時とを分けて実行される。
　プロセッサ２９は、フィードバック制御で算出された波長別の波長偏差の平均値を演算し、さらにこの波長別平均値をＫ倍した値を計算する。その計算値を、学習制御指令値として以前に（先行の周期にて）メモリ１３４に記憶していた値に足し込んで学習制御指令値を更新する。
　メモリ１３４には、長波長指令時の学習制御指令値と、短波長指令時の学習制御指令値とがそれぞれ記憶される。メモリ１３４に記憶されるこれらの学習制御指令値は、次回周期の目標波長ごとのピエゾ指令補正量に相当する。学習制御の指令出力は、短波長から長波長、または、長波長から短波長に指令が遷移するタイミングで、メモリ１３４に記憶しておいた学習制御指令値をフィードフォワード制御指令値に足し込んで波長制御する。
　なお、長波長指令時、または、短波長指令時のパルス数が「１」の場合は、波長別平均値演算は実行せず、それぞれのパルスの波長偏差をそのまま使用する。
　こうして、プロセッサ２９は、フィードバック制御補償器１１０の出力と、フィードフォワード制御補償器１２０および学習制御器１３２のそれぞれの出力とを足し込んでピエゾ指令値を決定する。プロセッサ２９は、決定したピエゾ指令値をピエゾドライバ１４０に出力し、ピエゾドライバ１４０を介してピエゾ素子１４１を駆動させる。
　ピエゾ素子１４１の駆動によって、レーザ装置１１から出力されるパルスレーザ光２１の波長が変化する。波長モニタ３７によってパルスレーザ光２１の波長が計測され、その計測値はプロセッサ２９に帰還される。プロセッサ２９は、波長の計測値と波長指令値との差（波長偏差）を求め、波長偏差をフィードバック制御補償器１１０と波長別平均値演算部１３０に入力する。
　３．５　作用・効果
　実施形態１によれば、矩形周期ごとに繰り返し制御をすることにより、ピエゾ素子１４１のヒステリシス特性、固有振動、及び熱特性変動などにより生じる波長偏差、及び、二波長ピークの間隔誤差を抑制することができる。
　ピエゾ素子１４１の応答が矩形周期に対して十分に追従する場合は、各波長指令における波長偏差をパルスごとに学習制御するのが望ましいが、実施形態１によれば、ピエゾ素子１４１の応答が矩形周期に追従できない場合でも、波長別の波長偏差の平均値を用いることで、Ｎスリット平均した二波長間隔を波長指令通りに制御することができる。
　レーザチャンバ１２は本開示における「チャンバ」の一例である。波長選択ミラー３４は本開示における「光学素子」及び「ミラー」の一例である。ミラーホルダ３８を回転させる可動ホルダ３６は本開示における「回転ステージ」の一例である。ピエゾ素子１４１を含むピエゾ素子ユニット４１は、本開示における「駆動機構」の一例である。ピエゾ指令は本開示における「駆動指令」の一例であり、ピエゾ指令値は本開示における「駆動指令値」の一例である。
　４．実施形態２
　４．１　構成
　実施形態２に係るレーザ装置１１の構成は、図１と同様であってよい。
　４．２　動作
　実施形態２に係るレーザ装置１１は、プロセッサ２９が実行する制御を含む動作に関して実施形態１と異なる。以下、実施形態２に係るレーザ装置１１の動作について、実施形態１と異なる点を説明する。実施形態２では、実施形態１で説明した矩形周期ごとの波長制御に加え、さらにバースト周期ＴＢｕでの波長制御を行う。
　図７は、実施形態２に係るレーザ装置１１の動作の例を示すタイミングチャートである。
　バースト発振開始時は、矩形周期とは異なる波長偏差が発生する。そこで、バースト周期ＴＢｕに対して、各波長指令における波長偏差、または、波長偏差の平均値をメモリ１３４にそれぞれ蓄積する。
　プロセッサ２９は、蓄積した波長別の波長偏差または波長偏差の平均値に基づいて次回のバースト期間のピエゾ指令値を調整する。
　バースト周期ＴＢｕごとに繰り返し学習制御するためには、事前に矩形周期ごとの学習制御を実行し、矩形周期の波長指令誤差を抑制した状態で、バースト周期ＴＢｕごとの波長偏差のみが検出されるようにしておく。
　このとき、バースト周期ＴＢｕごとの波長偏差は、駆動開始時（バースト発振開始時）のみ大きくなるため、バースト周期ＴＢｕごとの学習制御による波長制御はバースト先頭からの所定のパルス数Ｎｆにのみ適用するのが望ましい。所定のパルス数Ｎｆは、例えば１パルス以上２０パルス以下であってよい。
　また、バースト周期ＴＢｕごとの学習制御が矩形周期ごとの学習制御と干渉しないように、バースト周期ＴＢｕごとの学習制御係数は、矩形周期ごとの学習制御係数よりも小さくすることが望ましい。矩形周期ごとの学習制御係数は本開示における「第１の係数」の一例であり、バースト周期ＴＢｕごとの学習制御係数は本開示における「第２の係数」の一例である。矩形周期ごとの学習制御で算出されるピエゾ指令補正量を矩形周期学習補正量といい、バースト周期ＴＢｕごとの学習制御で算出されるピエゾ指令補正量をバースト周期学習補正量という。
　４．３　制御例を示すフローチャートの説明
　図８は、実施形態２に係るレーザ装置１１における制御例を示すフローチャートである。図８のフローチャートが開始されると、ステップＳ２０１において、プロセッサ２９は、バースト先頭からＮｆパルス以内であるか否かを判定する。
　ステップＳ２０１の判定結果がＹｅｓ判定である場合、プロセッサ２９は、ステップＳ２０２に進み、現在の波長位置の波長偏差、または、波長偏差の平均値を計算する。
　次いで、ステップＳ２０３において、プロセッサ２９は、計算された波長偏差、または、波長偏差の平均値から次回バーストの波長位置のピエゾ指令補正量を算出する。
　ステップＳ２０３の後、または、ステップＳ２０１の判定結果がＮｏ判定である場合、プロセッサ２９は、ステップＳ２０４に進む。
　ステップＳ２０４において、プロセッサ２９は、計算された波長偏差、または、波長偏差の平均値から次回矩形波の波長位置のピエゾ指令補正量を算出する。
　次いで、ステップＳ２０５において、プロセッサ２９は、波長指令から次のピエゾ指令値を計算する。
　ステップＳ２０６において、プロセッサ２９は、バースト先頭からＮｆパルス以内であるか否かを判定する。ステップＳ２０６の判定結果がＹｅｓ判定である場合、プロセッサ２９は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７において、プロセッサ２９は、ピエゾ指令値に前回バーストの波長位置で算出されたピエゾ指令補正量（バースト周期学習補正量）を足し込む。ステップＳ２０７の後、プロセッサ２９はステップＳ２０８に進む。
　一方、ステップＳ２０６の判定結果がＮｏ判定である場合、プロセッサ２９は、ステップＳ２０７をスキップして、ステップＳ２０８に進む。
　ステップＳ２０８において、プロセッサ２９は、ピエゾ指令値に前回矩形波の波長位置で算出されたピエゾ指令補正量（矩形周期学習補正量）を足し込む。
　その後、ステップＳ２０９において、プロセッサ２９は、決定されたピエゾ指令値でピエゾ素子１４１を駆動する。
　ステップＳ２０９の後、プロセッサ２９は、図８のフローチャートを終了する。プロセッサ２９は、バースト運転の期間中に図８のフローチャートを繰り返し実行する。
　こうして、プロセッサ２９は、矩形周期ごとに、目標波長が同じである後続の周期のピエゾ指令値を補正する波長制御を行い、さらに、バースト周期ＴＢｕごとに、先行の第１のバースト周期における波長偏差に基づいて、後続の第２のバースト周期のピエゾ指令値を補正する波長制御を行う。矩形周期ごとに、矩形周期学習補正量を用いてピエゾ指令値を補正する波長制御は本開示における「第１の波長制御」の一例である。バースト周期ＴＢｕごとに、バースト周期学習補正量を用いてピエゾ指令値を補正する波長制御は本開示における「第２の波長制御」の一例である。
　４．４　作用・効果
　実施形態２によれば、矩形周期ごとの制御に加えて、バースト周期ごとに繰り返し制御をすることにより、パルスレーザ光２１のバースト発振開始時に生じる波長偏差及び二波長ピークの間隔誤差を抑制することができる。
　５．電子デバイスの製造方法について
　図９は、露光装置２５の構成例を概略的に示す。露光装置２５は、照明光学系２５４と投影光学系２５６とを含む。照明光学系２５４は、レーザ装置１１から入射したレーザ光によって、レチクルステージＲＴ上に配置された図示しないレチクルのレチクルパターンを照明する。投影光学系２５６は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。
　露光装置２５は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにレチクルパターンを転写後、複数の工程を経ることで半導体デバイスを製造できる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。
　６．その他
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
　本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」、「有する」、「備える」、「具備する」などの用語は、「記載されたもの以外の構成要素の存在を除外しない」と解釈されるべきである。また、修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」または「１またはそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」または「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (15)

  1. 　レーザ装置であって、
    　バースト状のパルスレーザ光を出力する発振器と、
    　前記発振器から出力された前記パルスレーザ光の中心波長を計測する波長モニタと、
    　プロセッサと、を備え、
    　前記発振器は、
    　内部のレーザガスに電圧を印加する放電電極を有するチャンバと、
    　前記パルスレーザ光の光路に配置された光学素子と、
    　前記光学素子が載置される回転ステージと、
    　前記回転ステージを駆動して前記光学素子を回転させる駆動機構と、
    　前記光学素子を透過または反射した前記パルスレーザ光が入射するグレーティングと、
    　前記パルスレーザ光を出射する出力結合鏡と、を備え、
    　前記プロセッサは、
    　前記パルスレーザ光の前記中心波長の目標値を第１の目標値と、前記第１の目標値とは異なる第２の目標値とで周期的に変更し、前記目標値と、前記波長モニタにより計測される前記中心波長の計測値とに基づいて、前記駆動機構に駆動指令を出力して前記パルスレーザ光の前記グレーティングへの入射角度を変更することにより、前記中心波長を制御するプロセッサであり、前記中心波長の前記計測値と前記目標値との偏差に基づいて、前記目標値が同一である後続の周期の前記パルスレーザ光を出力させる際の前記駆動機構の駆動指令値を補正する、
    　レーザ装置。
  2. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記第１の目標値の前記パルスレーザ光と、前記第２の目標値の前記パルスレーザ光とがそれぞれ複数パルス連続して出力され、
    　前記第１の目標値の前記パルスレーザ光が連続する第１のパルス数と、前記第２の目標値の前記パルスレーザ光が連続する第２のパルス数とが等しい、
    　レーザ装置。
  3. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　ｎを１以上の整数とする場合に、
    　前記目標値を周期的に変更する波長変更周期の第１の周期における第ｎ番目のパルスの前記中心波長の前記計測値に基づいて、後続の第２の周期における第ｎ番目のパルスの前記駆動指令値を補正する、
    　レーザ装置。
  4. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記第１の目標値の前記パルスレーザ光と、前記第２の目標値の前記パルスレーザ光とがそれぞれ複数パルス連続して出力され、
    　前記プロセッサは、
    　前記目標値を周期的に変更する波長変更周期の第１の周期における前記第１の目標値が連続する第１のパルス数の前記偏差の平均値に基づいて、後続の第２の周期における前記第１の目標値のパルスの前記駆動指令値を補正し、
    　前記第１の周期における前記第２の目標値が連続する第２のパルス数の前記偏差の平均値に基づいて、後続の第２の周期における前記第２の目標値のパルスの前記駆動指令値を補正する、
    　レーザ装置。
  5. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　前記偏差または前記偏差の平均値に、１よりも小さい係数を掛けた値に対応する量により、前記駆動指令値を補正する、
    　レーザ装置。
  6. 　請求項５に記載のレーザ装置であって、
    　前記係数は、０．０１以上０．５以下である、
    　レーザ装置。
  7. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　前記目標値を周期的に変更する波長変更周期ごとに、第１の周期における前記偏差に基づいて、後続の第２の周期における前記駆動指令値を補正する第１の波長制御を行い、
    　さらに、
    　バースト周期ごとに、第１のバースト周期における前記偏差に基づいて、後続の第２のバースト周期の前記駆動指令値を補正する第２の波長制御を行う、
    　レーザ装置。
  8. 　請求項７に記載のレーザ装置であって、
    　前記第２の波長制御は、前記バースト周期のバースト先頭から所定のパルス数に限り適用される、
    　レーザ装置。
  9. 　請求項８に記載のレーザ装置であって、
    　前記所定のパルス数は、２０パルス以下である、
    　レーザ装置。
  10. 　請求項７に記載のレーザ装置であって、
    　前記第１の波長制御は、前記偏差または前記偏差の平均値に、１よりも小さい第１の係数を掛けた値に対応する量により、前記駆動指令値を補正することを含み、
    　前記第２の波長制御は、前記偏差または前記偏差の平均値に、前記第１の係数よりも小さい第２の係数を掛けた値に対応する量により、前記駆動指令値を補正することを含む、
    　レーザ装置。
  11. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記光学素子はミラーである、
    　レーザ装置。
  12. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記光学素子はプリズムである、
    　レーザ装置。
  13. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記駆動機構はピエゾ素子を含む、
    　レーザ装置。
  14. 　請求項１に記載のレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、
    　前記中心波長の前記計測値と前記目標値との前記偏差に基づいてフィードバック制御指令値を算出するフィードバック制御補償器と、
    　前記目標値に基づいて前記駆動指令値としてのフィードフォワード制御指令値を算出し、前記フィードフォワード制御指令値を前記フィードバック制御指令値に加算するフィードフォワード制御補償器と、
    　前記目標値を周期的に変更する波長変更周期ごとに、前記目標値の波長別の前記偏差または前記偏差の平均値に、１よりも小さい係数を掛けた値を、学習制御指令値として先行の周期にてメモリに記憶していた値に加算して前記学習制御指令値を更新する学習制御器と、
    　を含み、
    　前記目標値を変更するタイミングで、前記メモリに記憶しておいた前記波長別の前記学習制御指令値を前記フィードフォワード制御指令値に加算する、
    　レーザ装置。
  15. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　バースト状のパルスレーザ光を出力する発振器と、
    　前記発振器から出力された前記パルスレーザ光の中心波長を計測する波長モニタと、
    　プロセッサと、を備え、
    　前記発振器は、
    　内部のレーザガスに電圧を印加する放電電極を有するチャンバと、
    　前記パルスレーザ光の光路に配置された光学素子と、
    　前記光学素子が載置される回転ステージと、
    　前記回転ステージを駆動して前記光学素子を回転させる駆動機構と、
    　前記光学素子を透過または反射した前記パルスレーザ光が入射するグレーティングと、
    　前記パルスレーザ光を出射する出力結合鏡と、を備え、
    　前記プロセッサは、
    　前記パルスレーザ光の前記中心波長の目標値を第１の目標値と、前記第１の目標値とは異なる第２の目標値とで周期的に変更し、前記目標値と、前記波長モニタにより計測される前記中心波長の計測値とに基づいて、前記駆動機構に駆動指令を出力して前記パルスレーザ光の前記グレーティングへの入射角度を変更することにより、前記中心波長を制御するプロセッサであり、前記中心波長の前記計測値と前記目標値との偏差に基づいて、前記目標値が同一である後続の周期の前記パルスレーザ光を出力させる際の前記駆動機構の駆動指令値を補正する、レーザ装置によってレーザ光を生成し、
    　前記レーザ光を露光装置に出力し、
    　電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記レーザ光を露光することを含む、
    　電子デバイスの製造方法。
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