JP2019514064A - テーパ光ファイバを使用したスーパーコンティニューム生成による広域スペクトル放射 - Google Patents

Abstract

放射を受ける入力と、スペクトル拡大された出力放射を測定ターゲットに向けて供給する出力とを有し、入力で受けた放射をスペクトル拡大するように構成されたテーパ光ファイバと、出力放射の測定ターゲットからのリダイレクト部分を受けるように構成された検出器システムとを備える測定装置。【選択図】 図６

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１６年４月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／３２４，７８５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。

[0002] 本記載は、テーパ光ファイバを使用してスペクトル拡大された放射を提供する方法及び装置に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが付与される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所与の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

[0004] リソグラフィプロセスでは、光学測定技術を用いて測定を行うことが望ましい。例えば、リソグラフィ装置を使用することで、様々なパターンが、正確に位置合わせされた位置で基板上に連続的に結像される。基板は、互いに位置合わせされた連続像間の物理的及び化学的変化を受ける可能性がある。基板は、少なくとも１つのパターンの像が露光された後に装置から取り外され、所望のプロセス工程を経た後、更なるパターンの像を露光するために戻されたりする一方、更なるパターンとそれに続くパターンの像は、基板上の少なくとも１つの、既に露光された像に対して確実に正確に位置決めされなければならない。このために、基板は、基板上の基準位置を与えるように１つ以上のアライメントターゲット（例えばアライメントマーク）を備えており、リソグラフィ装置は、１つ以上のアライメントターゲットのアライメント位置を測定するアライメントシステムを備える。１つ以上のアライメントターゲットのアライメント位置を測定することによって、原則的には、基板上のある点の位置を予測することができ、例えば、前に露光されたターゲット部分の位置を計算することができ、そして、リソグラフィ装置を制御して、前に露光されたターゲット部分上の次のターゲット部分を露光することができる。

[0005] 通常は、基板上のアライメントターゲットは、回折格子などの１つ以上の回折構造を含む。その場合、アライメントシステムは、１つ以上の格子の位置を決定するために使用される、１つ以上の格子に向けて放射を放つ放射源と、例えば１次、２次、３次及び／又はより高次の放射に回折された、入射放射のリダイレクト部分（例えば回折された放射）を検出する検出器とを有するアライメントセンサシステムを含む。

[0006] 更に、例えば、プロセス制御及び検証のために、作成された構造（例えばレジスト及び／又は基板上又は基板の他の層内のデバイスフィーチャ）の測定を行うことが望ましい。構造の１つ以上のパラメータ、例えば基板内又は基板上に形成された連続層間のオーバーレイエラーが一般的に測定又は決定される。リソグラフィプロセスで形成される微細構造を測定する技術には様々なものがある。クリティカルディメンジョン（ＣＤ）を測定するためにしばしば使用される走査電子顕微鏡や、デバイス内の２つの層のアライメントの正確さであるオーバーレイを測定するための専門ツールを含む、このような測定を行うための様々なツールが知られている。このようなツールの一例は、リソグラフィ分野で使用するために開発されたスキャトロメータである。このデバイスは、放射ビームを基板の表面のターゲット上に誘導し、リダイレクトされた放射の１つ以上の特性、例えば、波長の関数である単一反射角における強度、反射角の関数である１つ以上の波長における強度、又は反射角の関数である偏光を測定して、そこからターゲットの関心のある特性を決定できる「スペクトル」を求める。関心のある特性の決定は、様々な技術、例えば、厳密結合波分析又は有限要素法などの反復手法によるターゲット構造の再構築、ライブラリ検索、及び主成分分析によって実行することができる。アライメントと同様に、ターゲットは、回折格子、例えば、典型的には１つの層内の格子が別の層内の別の格子にオーバーレイされた複合格子でよい。

[0007] 多くの光学測定システム（例えば、リソグラフィアライメント及び／又はオーバーレイセンサ）は、精密なアライメントのために広いスペクトル幅及び短いコヒーレンス長を有する明るい空間的にコヒーレントな放射から恩恵を受ける。更に、例えば放射は、可視スペクトル全体ではないが、大部分にまたがり、最大で約９００ｎｍまで又はこれを超える近赤外線を含む複数の色／波長を有することが望ましい。しかしながら、そのような明るい放射は取得が困難な可能性がある。例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）などの高出力放射源は、そのスペクトル幅が広いために短いコヒーレンス長を有する。しかしながら、十分なスペクトル放射輝度を欠く可能性がある。一方、レーザダイオードなどのレーザはもともと明るいが、例えば光センサに望ましくないコヒーレンス効果をもたらし得る長いコヒーレンス長を有する。様々な高速変調技術を用いてスペクトル幅を広げることによりレーザのコヒーレンス長を短くするためになされる努力によって、放射源システムは複雑で信頼性がなくなる傾向がある。

[0008] このように、短いコヒーレンス長、高いスペクトル強度、及び光学測定に使用される可視及び／又は近赤外領域に空間コヒーレンスを有する多くの既存の広域スペクトル放射源は設計が複雑で、信頼性及び性能の問題／課題を有する。したがって、例えば、優れた性能、高い信頼性、及び／又はより低コストの可能性を有する、光学測定システムに広域スペクトル放射を提供する比較的シンプルかつ直接的なアプローチを提供することが望ましい。

[0009] したがって、例えば約５００ｎｍから９００ｎｍの間の波長域に、例えば、広いスペクトル幅を有する明るいスペクトルを出力する光学測定装置を提供することが望ましい。更に、これに限定されないが、放射源は、信頼性が高くコンパクトであり、明るいスペクトル放射を有することが有利であろう。

[0010] ある実施形態では、放射を受ける入力と、スペクトル拡大された出力放射を測定ターゲットに向けて供給する出力とを有し、入力で受けた放射をスペクトル拡大するように構成されたテーパ光ファイバと、出力放射の測定ターゲットからのリダイレクト部分を受けるように構成された検出器システムとを備える測定装置が提供される。

[0011] ある実施形態では、受けた放射を、テーパ光ファイバを使用してスペクトル拡大して出力放射を生成すること、出力放射を測定ターゲット上に供給すること、及び出力放射の測定ターゲットからのリダイレクト部分を検出器システムで受けることを含む方法が提供される。

[0012] 次に、実施形態を単に例示の目的で添付図面を参照して説明する。

[0013] リソグラフィ装置のある実施形態を概略的に示す。 [0014] リソグラフィセル又はクラスタのある実施形態を概略的に示す。 [0015] 測定装置のある実施形態を概略的に示す。 [0016] 測定装置の更なる実施形態を概略的に示す。 [0017] アライメントセンサ装置を概略的に示す。 [0018] 約５００ｎｍから約９００ｎｍの間のスペクトル幅を有する短コヒーレンス長放射システムのある実施形態を概略的に示す。

[0019] 実施形態を詳細に説明する前に、実施形態を実施することができる例示的な環境を提示することが有益である。

[0020] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。この装置は、
[0021] −放射ビームＢ（例えば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）ＩＬと、
[0022] −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成され、特定のパラメータに従ってパターニングデバイス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に接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
[0023] −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成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴａと、
[0024] −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）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とを備える。

[0025] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、又は制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、又はその他のタイプの光学コンポーネント、あるい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。

[0026] パターニングデバイス支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイス支持構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイス支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置に来るようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなすことができる。

[0027] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

[0028] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフトマスク、ハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、更には様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小型ミラーのマトリクス配列を使用し、ミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを付与する。

[0029] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義とみなすことができる。

[0030] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。

[0031] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上のテーブル（例えば、２つ以上の基板テーブル、２つ以上のパターニングデバイス支持構造、又は基板テーブル及びメトロロジーテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ以上の他のテーブルを露光に使用している間に１つ以上のテーブルで予備工程を実行することができる。

[0032] リソグラフィ装置は、投影システムと基板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水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で使用することができる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0033] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとみなされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0034] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えていてもよい。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

[0035] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えば、マスク）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上に合焦させる。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴａを、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを正確に位置決めできる。一般に、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴａの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、又は固定してもよい。

[0036] パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントターゲットＭ１、Ｍ２及び基板アライメントターゲットＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アライメントターゲットは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に位置してもよい（スクライブラインアライメントターゲットとして周知である）。同様に、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアライメントターゲットをダイ間に配置してもよい。小さなアライメントターゲットをデバイスフィーチャの中でもダイ内に含めることができ、その場合、ターゲットは可能な限り小さく、隣接したフィーチャと異なる結像又はプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントターゲットを検出するアライメントシステムの一実施形態を、以下で更に説明する。

[0037] 図示のリソグラフィ装置は、以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
[0038] １．ステップモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は基板テーブルＷＴａは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに付与されたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静的露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴａがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0039] ２．スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ又は基板テーブルＷＴａは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴａの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0040] ３．別のモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴａを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴａを移動させるごとに、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。

[0041] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。

[0042] リソグラフィ装置ＬＡは、２つのテーブルＷＴａ、ＷＴｂ（例えば２つの基板テーブル）、並びに２つのステーション、すなわち露光ステーション及び測定ステーションを有する、いわゆるデュアルステージタイプであり、これらのテーブルは２つのステーション間で交換可能である。例えば、露光ステーションで一方のテーブル上の基板を露光している間に、測定ステーションで他方の基板テーブルに別の基板をロードし、様々な予備工程を実行することができる。予備工程は、レベルセンサＬＳを用いて基板の表面制御をマッピングすること、及びアライメントセンサＡＳを用いて基板上のアライメントターゲットの位置を測定することを含み得る。これら双方のセンサは基準フレームＲＦによって支持されている。テーブルが測定ステーション及び露光ステーションにある間に位置センサＩＦがテーブルの位置を測定できない場合は、テーブルの位置を双方のステーションで追跡可能とするため、第２の位置センサを提供することができる。別の例として、露光ステーションで一方のテーブル上の基板を露光している間に、測定ステーションで別のテーブルは基板なしで待機する（任意選択的に測定動作が実行される場合がある）。この他方のテーブルは１つ以上の測定デバイスを有し、任意選択的に他のツール（例えば洗浄装置）も有し得る。基板の露光が完了すると、基板なしのテーブルは露光ステーションに移動して、例えば測定を実行し、基板を有するテーブルは、基板がアンロードされると共に別の基板がロードされる位置（例えば測定ステーション）に移動する。これらのマルチテーブル構成によって、装置のスループットの大幅な増大が可能となる。

[0043] 図２に示されているように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソセル（ｌｉｔｈｏｃｅｌｌ）又はクラスタと呼ばれることもあるリソグラフィセルＬＣの一部を形成する。リソグラフィセルＬＣは、基板に１つ以上のパターン露光前プロセス及びパターン露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらには、レジスト層を堆積する１つ以上のスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像する１つ以上のデベロッパＤＥ、１つ以上のチルプレート（ｃｈｉｌｌ ｐｌａｔｅ）ＣＨ、及び１つ以上のベークプレート（ｂａｋｅ ｐｌａｔｅ）ＢＫが含まれる。基板ハンドラすなわちロボットＲＯは、入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２から基板を取り出し、それらを様々なプロセスデバイス間で移動させ、リソグラフィ装置のローディングベイＬＢに引き渡す。これらのデバイスは、まとめてトラックと称されることも多く、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。ＴＣＵ自体は監督制御システムＳＣＳによって制御される。ＳＣＳは、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、これら様々な装置は、スループット及び処理効率を最大化するように動作させることができる。

[0044] 上記のように、基板（及び／又は基板テーブル及び／又はパターニングデバイス）は、基板上に基準位置を提供するための１つ以上のアライメントターゲットを備えてよく、リソグラフィ装置は、１つ以上のアライメントターゲットのアライメント位置を測定するためのアライメントシステムを備える。１つ以上のアライメントターゲットのアライメント位置を測定することによって、原則として、基板上の１つ以上のポイントの位置を予測することができる、例えば、以前に露光されたターゲット部分の位置を算出することができ、リソグラフィ装置を制御して、以前に露光されたターゲット部分の上部の連続ターゲット部分を露光することができる。

[0045] 通常、基板上のアライメントターゲットは、１つ以上の回折格子を含む。そこでリソグラフィ装置のアライメントシステムは、１つ以上の格子の位置を決定するために使用される、放射を１つ以上の格子に向けて放出するための放射源と、１つ以上の格子から回折された放射、例えば１次、２次、３次及び／又はより高い次数で回折される放射を検出するための検出器とを備えたアライメントセンサシステムを備える。

[0046] 付加的又は代替的に、リソグラフィ装置によって露光される基板を正しくかつ一貫して露光するために、露光された基板を検査して、後続の層間のオーバーレイエラー、ライン厚さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）などの１つ以上の特性を測定することが望ましい。誤差が検出された場合、特に、同じバッチの別の基板を引き続き露光できるほど十分に早くかつ迅速に検査が実行できる場合、１つ以上の後続の基板の露光に対して調整を行うことができる。また、既に露光された基板を（歩留まりを向上させるために）取り外して再加工するか又は廃棄することができ、それによって、不良であることが分かっている基板上での露光の実行が回避される。基板の一部のターゲット部分のみが不良である場合、良好なターゲット部分にのみ更なる露光を実行することができる。別の可能性は、誤差を補償するために後続のプロセス工程の設定を適応させることであり、例えば、リソグラフィプロセス工程の結果として生じる基板間のＣＤ変動を補償するように、トリムエッチ工程の時間を調整することができる。

[0047] 基板の１つ以上の特性、特に、異なる基板又は同じ基板の異なる層の１つ以上の特性が、層によって及び／又は基板全体にわたってどのように変動するかを決定するために検査装置が使用される。検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡもしくはリソセルＬＣに統合されるか、又は独立型デバイスであってよい。最も高速な計測を可能にするために、検査装置は、露光の直後に、露光されたレジスト層における１つ以上の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストの潜像はコントラストが非常に低く、放射に露光されたレジストの部分と露光されていない部分の間の屈折率には非常に小さな差しかなく、すべての検査装置が潜像の有用な測定を行うのに十分な感度を有しているわけではない。したがって、通常、露光された基板に対して実行される最初のステップであって、レジストの露光部分と非露光部分のコントラストを向上させるポストベーク工程（ＰＥＢ）の後に測定が行われ得る。この段階で、レジスト内の像は、半潜像と呼ぶことができる。また、レジストの露光部分又は非露光部分が除去された箇所で、又はエッチングなどのパターン転写工程の後に、現像したレジスト像を測定することも可能である。後者の可能性は、欠陥のある基板を再加工する可能性を制限するが、そうであっても、例えばプロセス制御のために有用な情報を提供することができる。

[0048] 図３は、測定装置ＳＭ１の実施形態を示す。これは、基板６のターゲット（例えば、回折格子）上に放射を投影する放射プロジェクタ２（例えば、広帯域（白色光）放射プロジェクタ）を備える。反射された放射は検出器４（例えば、スペクトロメータ検出器）に渡され、このケースでは検出器４が、鏡面反射された放射のスペクトル１０（すなわち、波長の関数である強度の測定値）を測定する。このデータから、検出されるスペクトルを生じさせる構造又はプロファイルを、例えば処理ユニットＰＵによって、例えば、厳密結合波分析及び非線形回帰によって、又は図３の下部に示されるようなシミュレーションされたスペクトルのライブラリとの比較によって再構成することができる。一般に、再構成の場合、構造の一般形態は知られており、構造が作られたプロセスの知識から何らかのパラメータが推定されるが、スキャトロメトリデータから決定される構造のパラメータはわずかしか残されていない。こうしたスキャトロメータは、法線入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成することができる。

[0049] 測定装置ＳＭ２の別の実施形態が、図４に示されている。本デバイスでは、放射源２によって放出される放射は、レンズシステム１２を用いて干渉フィルタ１３及びポラライザ１７を介して合焦され、部分反射表面１６によって反射され、望ましくは少なくとも０．９又は少なくとも０．９５の高開口数（ＮＡ）を有する対物レンズ１５を介して基板Ｗのターゲット上に合焦される。液浸測定（レンズ１５と基板Ｗの間に液体を使用する）は更に、１を超える開口数を有するレンズを有してよい。反射された放射は、その後、散乱放射を検出させるために、部分反射表面１６を介して検出器１８内に伝播する。検出器は、レンズ１５の焦点長さにある後方投影瞳面１１内に配置されるが、瞳面は、代わりに補助光学系（図示せず）を用いて検出器１８上に再結像されてもよい。瞳面は、放射の半径位置が入射角を定義し、角度位置が放射のアジマス角を定義する面である。検出器は、例えば、基板ターゲットの２次元角散乱スペクトル（すなわち、散乱角の関数である強度の測定値）を測定できる２次元検出器である。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサアレイであってよく、例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を有してよい。

[0050] 例えば入射放射の強度を測定するために、基準ビームがしばしば使用される。これを実行するために、放射ビームが部分反射表面１６に入射するとき、その一部が表面を介して基準ビームとして基準ミラー１４に向けて送られる。基準ビームはその後、同じ検出器１８の異なる部分上に投影される。

[0051] 例えば４０５〜７９０ｎｍ、又はそれよりも低い２００〜３００ｎｍなどの範囲の関心波長を選択するために、１つ以上の干渉フィルタ１３が使用可能である。干渉フィルタ（複数も可）は、異なるフィルタのセットを備えるのではなく、調節可能であってよい。１つ以上の干渉フィルタの代わりに、又はそれに加えて、格子を使用することもできる。

[0052] 検出器１８は、単一波長（又は狭い波長領域）での散乱放射の強度、別々の複数波長での強度、又は波長領域全体にわたって積分された強度を測定することができる。更に、検出器は、ＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ）偏光放射及びＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ）偏光放射の強度、及び／又はＴＭ偏光放射と横ＴＥ偏光放射の位相差を別々に測定することができる。

[0053] 広帯域放射源２（すなわち、広域の放射周波数又は波長、つまり色を有するもの）を使用することが可能であり、これは大きなエタンデュを与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域内の複数の波長は、望ましくは各々がδλの帯域幅及び少なくとも２δλの間隔（すなわち、波長帯域幅の２倍）を有する。いくつかの放射「源」は、例えばファイバ束を使用して分割された拡大放射源の異なる部分であってよい。このようにして、角度分解された散乱スペクトルを、複数の波長で並行して測定することができる。２Ｄスペクトルよりも多くの情報を含む、３Ｄスペクトル（波長及び２つの異なる角度）が測定可能である。これによって、より多くの情報を測定することが可能となり、計測プロセスのロバスト性が高まる。これは、米国特許出願公開第ＵＳ２００６−００６６８５５号により詳細に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0054] ビームがターゲットによってリダイレクトされる前及びリダイレクトされた後に、ビームの１つ以上の特性を比較することによって、基板の１つ以上の特性を決定することができる。これは、例えば、リダイレクトビームと、基板のモデルを使用して計算された理論上のリダイレクトビームとを比較すること、及び測定されたリダイレクトビームと計算されたリダイレクトビームの間に最良の適合を与えるモデルを検索することによって実行可能である。典型的には、パラメータ化された一般的モデルが用いられ、モデルのパラメータ、例えばパターンの幅、高さ、及び側壁角は、最良整合が得られるまで変動する。

[0055] 主として２つのタイプのスキャトロメータが使用される。分光スキャトロメータが、広帯域放射ビームを基板上に誘導し、特定の狭い角度範囲に散乱された放射のスペクトル（波長の関数である強度）を測定する。角度分解スキャトロメータは、単色放射ビームを使用し、角度の関数である散乱放射の強度（又は、楕円偏光構造の場合は、強度比及び位相差）を測定する。代替的に、異なる波長の測定信号を別々に測定し、解析段階で組み合わせることができる。偏光放射を使用して、同じ基板から複数のスペクトルを生成することができる。

[0056] 基板の１つ以上のパラメータを決定するために、典型的には、基板のモデルから生成される理論上のスペクトルと、波長（分光スキャトロメータ）又は角度（角度分解スキャトロメータ）のいずれかの関数であるリダイレクトビームによって生成される測定されたスペクトルの間に最良の整合を見つける。最良の整合を見つけるための、組み合わせることが可能な様々な方法が存在する。例えば、第１の方法は反復検索法であり、第１のモデルパラメータセットを使用して第１のスペクトルを計算し、測定されたスペクトルとの比較が行われる。次いで、第２のモデルパラメータセットが選択され、第２のスペクトルが計算され、第２のスペクトルと測定されたスペクトルとの比較が行われる。これらの工程は、最良の整合スペクトルを与えるパラメータセットを見つける目的で繰り返される。典型的には、比較からの情報を使用して、後続のパラメータセットの選択を導く。このプロセスは反復検索技法として知られている。最良整合を与えるパラメータセットを備えるモデルは、測定される基板の最良の表現であるとみなされる。

[0057] 第２の方法は、各スペクトルが特定のモデルパラメータセットに対応する、スペクトルのライブラリを作成することである。典型的には、モデルパラメータセットは、基板特性の考えられる変化のすべて又はほとんどすべてをカバーするように選択される。測定されたスペクトルはライブラリ内のスペクトルと比較される。反復検索法と同様に、最良整合を与えるスペクトルに対応するパラメータセットを備えるモデルは、測定される基板の最良の表現であるとみなされる。このライブラリ検索技法において、パラメータの最良セットをより正確に決定するために、補間技法を使用することができる。

[0058] いずれの方法においても、正確な整合を可能にするために、計算されたスペクトル内の十分なデータポイント（波長及び／又は角度）、典型的には各スペクトルについて８０から最大８００以上のデータポイントが使用されるべきである。反復法を使用する場合、各パラメータ値に対する各反復は、８０以上のデータポイントでの計算を伴うことになる。これに正しいプロファイルパラメータを取得するのに必要な反復数が乗じられる。したがって、多くの計算が必要になる可能性がある。実際、これは、処理の精度と速度の間の妥協につながる。ライブラリアプローチでは、精度とライブラリのセットアップに必要な時間との間に同様の妥協が存在する。

[0059] 別の測定実施形態では、放射を検出可能であり、一次放射の測定強度差が、測定ターゲット（例えば、基板上の異なる層内の別の格子の上にある格子を含む）からの関心パラメータ、例えばオーバーレイと相関がある。

[0060] 上述の測定装置のいずれにおいても、基板Ｗ上のターゲットは、現像後、フィーチャが実レジスト線で形成されるようにプリントされる格子でよい。フィーチャは、代替的に基板内にエッチングされてもよい。

[0061] ある実施形態では、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置における焦点、ドーズ、オーバーレイ、色収差などの、関心パラメータに敏感となるように選択されるため、関連パラメータの変動は、プリントされたターゲットの変化として現れることになる。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置、特に投影システムＰＬにおける色収差に敏感でよく、照明対称性及びこうした収差の存在は、それ自体がプリントされたターゲットパターンの変化に現れることになる。したがって、プリントされたターゲットパターンのスキャトロメトリデータを使用してターゲットパターンを再構成することができる。ライン幅及び形状などのターゲットパターンのパラメータは、プリント工程及び／又は他のスキャトロメトリプロセスの知識から、処理ユニットＰＵによって実行される再構成プロセスに入力することができる。

[0062] 本明細書では、スキャトロメータの実施形態について説明してきたが、ある実施形態では他のタイプのメトロロジ装置が使用可能である。例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１３−０３０８１４２号に記載されているような、暗視野メトロロジ装置が使用可能である。更に、他のタイプのメトロロジ装置は、スキャトロメトリとは全く異なる技術を使用することができる。

[0063] また、検査装置の例を説明してきた（主にスキャトロメトリの原理で動作する）が、アライメント装置は、放射源からの放射をターゲット（例えば、アライメント格子）上に提供し、検出器を使用してターゲットからの放射の（例えば回折された）リダイレクト部分を検出し、検出された放射を分析して２つ以上のオブジェクト（例えば基板及びパターニングデバイス）間のアライメントを決定するという同様の原理で動作する。

[0064] 図５は、例示的なアライメントシステム１００を示す概略図である。アライメントシステム１００は、電磁放射１０６をプリズム１０８に提供する、レーザなどのコヒーレント照明源１０４を備える。電磁放射の少なくとも一部は、インターフェイス１１０で反射され、基板Ｗや基板テーブルＷＴ上などに位置し得るアライメントターゲット１１２（例えばアライメントマーク）を照らす。アライメントターゲット１１２は、１８０度対称性を有してよい。１８０度対称性とは、アライメントターゲット１１２がアライメントターゲット１１２の面に対して垂直な対称軸周りに１８０度回転すると、アライメントターゲットは回転していないアライメントターゲットとほぼ同一になることを意味する。これが当てはまる軸は、対称軸と呼ばれる。ある実施形態では、アライメントターゲット１１２は、放射感応性フィルムで覆われて基板Ｗ上に位置する。

[0065] ある実施形態では、アライメントターゲット１１２と放射ビームの相対運動が（例えば基板テーブルＷＴを移動させることによって）矢印１１４によって示される方向に行われる。アライメントターゲット１１２によってリダイレクトされた電磁放射は、プリズム１０８を通過し、像回転干渉計１１６によって収集される。良質な像が形成される必要はないが、アライメントターゲットのフィーチャは解像されなければならないことを理解すべきである。像回転干渉計１１６は、任意の適切な光学要素のセットであってよく、ある実施形態では、アライメントターゲットの２つの像を形成するプリズムの組み合わせであり、像のうちの１つを他方に対して１８０度回転させた後、２つの像を干渉法によって再結合し、その結果、アライメントターゲット１１２と位置合わせされたとき、電磁放射は偏光的又は振幅的に建設的又は破壊的に干渉することになるため、アライメントターゲット１１２の中心を容易に検出することができる。干渉計１１６によって確立された回転の中心を通過する光線は、センサアライメント軸１１８を画定する。

[0066] 検出器１２０は、像回転干渉計１１６から電磁放射を受ける。次いで検出器１２０は、１つ以上の信号を信号解析器１２２に提供する。信号解析器１２２は、アライメントターゲット１１２の中心が決定されたときに基板テーブルＷＴの位置が分かるように、基板テーブルＷＴ又はその位置センサＩＦに結合される。したがって、アライメントターゲット１１２の位置は、基板テーブルＷＴを基準にして正確に知られている。代替的に、アライメントセンサ１００の位置は、アライメントセンサ１００を参照してアライメントターゲット１１２の中心が分かるように知られていてもよい。したがって、アライメントターゲット１１２の中心の正確な位置は、基準位置に対して知られている。

[0067] ある実施形態では、照明源１０４は、４色レーザモジュールアセンブリ（ＬＭＡ）と偏光マルチプレクサ（ＰＭＵＸ）とを備える。ＬＭＡは、４つの別個のレーザビームを生成するように構成される。例えばＬＭＡ３０は、５３２ｎｍ緑色波長の放射ビーム、６３３ｎｍ赤色波長の放射ビーム、７８０ｎｍ近赤外波長の放射ビーム、及び８５０ｎｍ遠赤外波長の放射ビームを生成することができる。偏光マルチプレクサは、ＬＭＡによって生成される４つのレーザビームを、アライメントシステム１００のための照明源として機能する単一の偏光ビームに多重化するように構成される。

[0068] 例えば、パターニングデバイス及び／又は基板のアライメントの測定などのリソグラフィやスキャトロメトリなどの様々なプロセスには高輝度の放射源が望ましい。放射源が公称波長周辺に広いスペクトル幅を有し、そのスペクトル幅が調整可能かつ安定していることも望ましい場合がある。更に、放射源が異なる帯域幅を有することが望ましい場合がある。更に、放射源が、リソグラフィプロセスで使用される、ターゲットフィーチャサイズ、薄膜化学（例えば、フォトレジスト、反射防止コーティングなど）、１つ以上の薄膜光学特性（例えば屈折率、透過率など）、及び／又は１つ以上の薄膜スタック特性（例えば、厚み）に応じて、種々の異なる色を提供することが望ましい場合がある。また、放射源が、例えばスプリアス反射又はゴースト反射からのコヒーレンス干渉効果を低減するように、短いコヒーレンス長を有することが望ましい。

[0069] ある実施形態によれば、公称波長周辺に比較的広いスペクトル幅を有する放射源が提供される。ある実施形態によれば、放射源は、放射（連続波及び／又は周期的光パルス列の形態にパルス化されている）を出力するレーザをテーパ光ファイバの入力端に結合すること、及びテーパ光ファイバの出力端での出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍ（又はこれを超える）の間から選択されるスペクトル幅、例えば５００ｎｍから９００ｎｍのスペクトル領域を含むスペクトル幅を有するように、テーパ光ファイバ内の放射をスペクトル拡大することによって提供される。

[0070] このようなスペクトル幅を実現するために、レーザのパラメータ及び／又はテーパ光ファイバのパラメータを変調することができる。例えば、波長、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス間隔、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせなどのレーザのパラメータを調整して、出力放射のスペクトル幅を提供することができる。一例として、テーパウエストの幅（例えば直径）などのテーパ光ファイバのパラメータを変調して、使用されるレーザ波長をファイバの異常分散の状態にし、レーザ放射のソリトンベースのスペクトル拡大を促進するように、ファイバの分散を制御することができる。つまり、群速度分散（ＧＶＤ）は、適切なテーパウエスト断面サイズ（例えば直径又は幅）によって可視又は近赤外波長において異常となる可能性がある。付加的又は代替的に、コア及び／又はクラッド断面サイズ（例えば直径）及び／又は長さなどの、ファイバの非テーパ部及び／又は（非テーパ部とテーパウエストの間の）遷移部の１つ以上の寸法を調整して、スペクトル幅が生成したシステムの伝送、及び／又は出力ビームの空間モード品質などのシステムの性能を向上させる及び／又は最大限に高めることができる。

[0071] ある実施形態では、放射源は、２つ以上のレーザをテーパ光ファイバの入力端に結合することによって提供される。２つ以上のレーザの各々は、連続放射又はパルス放射を供給する。ある実施形態では、２つ以上のレーザは各々、５００ｎｍから９００ｎｍのスペクトル領域内の波長を有し、５００ｎｍから９００ｎｍ（又はこれを超える）のスペクトル領域内の広域スペクトル放射を生成するのに使用される。複数のレーザの使用は、システムの出力パワーを向上させる及び／又はレーザに関する冗長度を生むことができる。ある実施形態では、検出器システムのスペクトル応答内の波長を有する複数のレーザを同時に使用して、検出器に必要なパワー、スペクトル幅、及び／又は信頼性を得ることができる。ある実施形態では、レーザ出力は、使用するレーザの波長及び／又は偏光に応じて、ダイクロイック又は偏光コンバイナを使用してテーパファイバのために結合される。一部の実施例では、２つ以上のレーザは異なる偏光を有してよく、偏光コンバイナを使用して結合される。一部の実施例では、２つ以上のレーザは、少なくとも１つのダイクロイックミラーを使用して結合された異なる公称波長を有してよい。

[0072] 図６は、５００ｎｍから９００ｎｍの間から選択された、例えば５００ｎｍから９００ｎｍのスペクトル領域を含むスペクトル幅を有する短コヒーレンス長放射システムのある実施形態を概略的に示す。システム６００は、（例えば周期パルス列の形態の）入力放射６１５を１つ以上の光学要素６２０を介してテーパ光ファイバ６３０に供給する放射源６１０を備える。ある実施形態では、入力放射６１５は自由空間で供給される。ある実施形態では、放射源６１０は、５００ｎｍから９００ｎｍの間から選択された１つ以上の波長の放射を出力するレーザ（例えばＴｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、プラセオジム系レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＥｒ：Ｙｄレーザなどの周波数２倍化赤外レーザ、可視又は近赤外ＮＩＲレーザダイオードなど）を備える。ある実施形態では、放射源６１０は、約７８０ｎｍの公称波長で動作する自由空間パルスレーザ（例えばＴｉサファイアパルスレーザ）を備える。ある実施形態では、放射源６１０は、自由空間偏光コンバイナを使用して結合された異なる偏光を有する２つ以上のレーザ（例えば、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、プラセオジム系レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＥｒ：Ｙｄレーザなどの周波数２倍化赤外レーザ、可視又は近赤外ＮＩＲレーザダイオードのうちの２つ以上、又はこれらから選択された２つ以上のレーザの組み合わせ）を備える。ある実施形態では、放射源６１０は、少なくとも１つのダイクロイックミラーを使用して結合された異なる波長を有する２つ以上のレーザ（例えば、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、ルビーレーザ、プラセオジム系レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＥｒ：Ｙｄレーザなどの周波数２倍化赤外レーザ、可視又は近赤外ＮＩＲレーザダイオードのうちの２つ以上、又はこれらから選択された２つ以上のレーザの組み合わせ）を備える。ある実施形態では、この場合、１つ以上の光学要素６２０は、例えばコリメータ及び／又は結合レンズを含む。ある実施形態では、入力放射６１５は光ファイバに供給される。ある実施形態では、放射源６１０は、約７８０ｎｍの公称波長で動作するファイバレーザ（例えば周波数２倍化エルビウムファイバレーザ）を備える。ある実施形態では、放射源６１０は、少なくとも１つのファイバ系偏光ビームコンバイナによって結合された異なる偏光を有する２つ以上のファイバレーザ（例えば周波数２倍化エルビウムファイバレーザ）を備える。ある実施形態では、放射源６１０は、多重化モジュール又は少なくとも１つのファイバカプラを使用して結合された異なる波長を有する２つ以上のファイバレーザ（例えば周波数２倍化エルビウムファイバレーザ）を備える。ある実施形態では、この場合、１つ以上の光学要素６２０は、例えば光コネクタを含んでよい。

[0073] テーパ光ファイバ６３０の出力において出力放射６６５が得られる。次いで出力放射６６５は、例えばコリメータ、レンズ、プリズム、格子、エタロン、スペクトルフィルタ、又はその他の光学要素を含み得る出力光学系６７０に供給される。ある実施形態では、スペクトルフィルタ、エタロン、又は空間フィルタリングと結合されたプリズム又は格子などのスペクトル分散光学系などの、それらの通過帯域波長（複数も可）が出力放射のスペクトル内にある波長感受性光学系は、下流で使用するために、スペクトル拡大された放射の波長及びスペクトル幅を選択及び／又は制御するために、ファイバの後に置くことができる。したがって、ある実施形態では、出力放射の波長及び／又はスペクトル幅を低減及び／又は制御するために、テーパ光ファイバ６３０の出力又はその下流にある帯域通過フィルタが提供される。例えばスペクトル幅は、所望より大きくてよく、帯域通過フィルタは、スペクトル幅を低減するか、又は出力スペクトル幅のうちの或るスペクトル幅を選択することができる。ある実施形態では、帯域通過フィルタは、異なる量のフィルタリングを異なる波長で提供するように調整可能である。調整可能フィルタの例として、各フィルタが異なる波長又はスペクトル幅の量に特有な複数のフィルタのうちの選択したフィルタをビームパスに入れるための交換器が提供可能である。交換器は、異なるフィルタをビームパス内に回転させる回転ホイールであってよい。次いで出力光学系６７０からの放射６８０は、光学測定で使用するために、例えば基板Ｗ上のターゲットに供給される。

[0074] ある実施形態において、入力放射６１５の公称波長は、光センサがそのために設計される１つ以上の波長（ある実施形態では、複数の波長）と一致するか、又はこれより短い。その公称波長が設計された光センサの１つ以上の波長又はそれに近い波長にあるレーザのスペクトル拡大は、センサのために広いスペクトル幅の放射を生成するための、より直接的、効率的、及び信頼性のある手段を提供する。言い換えれば、その公称波長がセンサが必要とする１つ以上の波長か又はそれより短いレーザのスペクトル拡大は、一般に、関連するより支配的かつ効率的な非線形光学プロセスに起因して、より長い波長を有するものより効率的かつ安定的である。

[0075] 上記のように、放射源６１０は、１つ以上のパルスレーザを備える。１つ以上のパルスレーザの各々は、レーザによって放出される単一の放射パルスの持続時間であるそのパルス幅、及び単位時間当たりにレーザによって放出される総エネルギーを測定する平均パワーによって特徴付けられる。パルスレーザを特徴付けることができる追加のパラメータは、限定されないが、ピークパルスパワー、パルス間隔、又はパルス繰り返し周波数を含む。様々なパルスレーザが、短ければ数フェムト秒（ｆｓ）もしくはそれ未満、又は長ければ数十ピコ秒（ｐｓ）のパルス幅を有してよい。平均レーザパワーは、約１ｍＷから約１０Ｗまで変動可能である。加えて、パルスレーザからのパルスの繰り返し率は、約１ｋＨｚから１００ＭＨｚを超えるまで変動可能である。

[0076] 図６に示すように、テーパ光ファイバ６３０は、第１の非テーパ領域６４０と、第１の遷移領域６４５と、テーパ領域６５０と、第２の遷移領域６５５と、第２の非テーパ領域６６０とから構成される。第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０のコア断面サイズ（例えば直径）は、最大約１０μｍである。第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０のクラッド断面サイズ（例えば直径）は、最大約１４０μｍである。したがって、ある実施形態では、第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０のコア上部のクラッドの厚さは最大約６５μｍである。ある実施形態では、第１の非テーパ領域６４５の長さは第２の非テーパ領域６６０の長さと同じである。ある実施形態では、第１の非テーパ領域６４５の長さは第２の非テーパ領域６６０の長さと異なる。

[0077] 第１の遷移領域６４５は、第１の非テーパ領域６４０をテーパ領域６５０に結合するように構成される。同様に、第２の遷移領域６５５は、テーパ領域６５０を第２の非テーパ領域６６０に結合するように構成される。ある実施形態では、第１の遷移領域６４５と第２の遷移領域６５５の長さは共に約１ｃｍから約５ｃｍの間である。ある実施形態では、第１の遷移領域６４５の長さは第２の遷移領域６５５の長さに等しい。ある実施形態では、第１の遷移領域６４５の長さは第２の遷移領域６５５の長さと異なる。

[0078] テーパ領域６５０は、主として入力放射６１５を出力放射６６５にスペクトル拡大する場所である。テーパ領域６５０の長さは約１０ｃｍから約５０ｃｍの間である。テーパ領域６５０の長さはテーパ光ファイバ６３０の臨界長と呼ばれることがある。テーパ領域６５０の断面サイズ（例えば直径）は約１．０μｍから約２．５μｍの間である。ある実施形態では、テーパ領域６５０の断面サイズは、第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０のコア断面サイズより小さい。ある実施形態では、テーパ領域６５０は、大気に露出され（すなわち外装材がなく）てよい、又は（例えば薄いテーパ領域を支持するために）周囲に部材が設けられてもよい。テーパ領域６５０が周囲に部材を有する場合は、テーパ領域６５０はコアとみなすことができる。

[0079] 十分に高いスペクトル拡大を実現するためには、テーパ光ファイバのテーパ領域６５０に高強度の放射を供給しなければならない。上記のように、第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０のコア断面サイズは、テーパ領域６５０の断面サイズより大きい。これは、第１の非テーパ領域６４０及び第２の非テーパ領域６６０における放射強度は、ビームスポット断面サイズ（例えば直径）の平方に反比例するために、テーパ領域６５０における放射強度から大幅に低下するように設計される。結果として、テーパ光ファイバ６３０の入力ファセット及び出力ファセットにおける光損失のリスクは減少する。ある実施形態では、ファイバ入力及び／又は出力ファセットにおける光損失のリスクは、その上に融合された（例えば入力ファセットに向かってテーパが減少する、又は出力ファセットから離れるにつれてテーパが拡大する）エンドキャップ又はテーパ光ファイバを使用して更に減らすことができる。スペクトル拡大のために使用されるテーパファイバ６３０の非テーパ入力端６４０に融合したテーパ光ファイバはまた、光ビームのテーパファイバへの結合を促進することができる。また、テーパ光ファイバの入出力端に融合された非テーパ領域は、他の標準光ファイバ及び／又は上流／下流光学系との整合を促進する。

[0080] ある実施形態において、スペクトル拡大は結果として、公称波長に関して０．５ｎｍより大きいスペクトル幅を生じさせる。ある実施形態において、スペクトル拡大は結果として、公称波長に関して２ｎｍより大きいスペクトル幅を生じさせる。

[0081] ある実施形態では、出力放射６６５のスペクトル幅は比較的広い。ある実施形態では、スペクトル拡大は結果としてスーパーコンティニュームを生じさせる。ある実施形態では、スーパーコンティニュームは、公称波長に関して約３５０ｎｍより大きいかもしくは等しい、４００ｎｍより大きいかもしくは等しい、５００ｎｍより大きいかもしくは等しい、又は９００ｎｍより大きいかもしくは等しいスペクトル幅を有する。ある実施形態では、スーパーコンティニュームは、約５００ｎｍから９００ｎｍの範囲から選択されるスペクトル幅を有する。

[0082] ある実施形態では、スペクトル幅は公称波長に関して対称である。ある実施形態では、スペクトル幅は公称波長に関して非対称である。ある実施形態では、スペクトル幅が非対称である場合、スペクトル幅の約５％以下、約１０％以下、約２０％以下、約３０％以下、又は約４０％以下は公称波長よりも低い。

[0083] 強度変調を伴うパルスレーザ放射又はレーザ放射について、自己位相変調（ＳＰＭ）と呼ばれる非線形光学プロセス、つまり光カー効果（すなわち、特にテーパ光ファイバのテーパ領域における）は、放射強度に応じて変化する屈折率を有する非線形光媒体内で発生する可能性がある。テーパ光ファイバのテーパ領域で生じるＳＰＭは、以下の式によって数学的に記述することが可能であり、

式中、ｎはテーパ光ファイバのテーパ領域における強度変動屈折率であり、ｎ０はテーパ光ファイバの公称屈折率であり、ｎ２は光ファイバのテーパ領域における電気光学係数であり、Ｉはテーパ領域における強度である。電気光学係数は、ファイバの材料に特有である。例えば石英は、約３．２×１０−２０ｍ２／Ｗの電気光学係数を有する。そこで、波長周波数ｋの場合のファイバ長さＬ全体にわたる位相変化Δφは、以下の通りであり、

結果として得られる周波数広がりΔν（ｔ）は、以下の通りであり、

上式でλは入力レーザ放射の波長である。

[0084] したがって、一般的に、スペクトル拡大の量は、テーパ光ファイバの臨界長Ｌ（すなわちテーパ光ファイバ６３０のテーパ領域６５０の長さ）に比例し、例えば、経時的な強度変化の速度がより速い所与のパルスエネルギーを有するより短いパルスの場合により大きい。したがって、システムで生成されるスペクトル拡大された放射の様々な帯域幅及びパワーは、レーザのパワー、レーザのパルス幅、テーパ光ファイバのテーパ領域の断面サイズ及び／又はテーパ光ファイバの臨界長（すなわちテーパ領域の長さ）を変化させることによって得ることができる。出力放射のスペクトル幅は、入力ポンプパワーを高くすること、及び／又はテーパ光ファイバのテーパ領域の長さＬを長くすることで増大させることができる。確かに、上記数式における比例項は、スーパーコンティニュームスペクトル拡大について成り立つはずであるが、上記数式からの実際の結果は、例えばテーパウエストの寸法により制御されたテーパファイバの異常分散領域における、公称レーザ波長（複数も可）によって生成されるソリトンベースの非線形光学プロセスの非線形性に起因して、スーパーコンティニュームスペクトル拡大について正確な結果を生み出さない場合がある。一般に、テーパファイバ６５０の異常分散領域は、テーパファイバのウエスト断面サイズ（例えば直径）が小さくなるにつれて短い波長にシフトすることになる。

[0085] 十分に高い強度及び適切な相互作用長では、ＳＰＭの非線形効果を、相互位相変調（ＸＰＭ）、変調不安定性（ＭＩ）、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）、及び／又は４波混合（ＦＷＭ）などの他の非線形プロセスによって高めることができる。これらのプロセスは、結果として１００ｎｍを超える更なるスペクトル拡大を生じさせ、スーパーコンティニューム放射出力を発生させる。例えば、スーパーコンティニューム拡大を発生させるために、テーパ光ファイバの臨界長（すなわちテーパ領域の長さ）は長くなり、レーザ入力放射パワーは高くなり、及び／又はパルス長は短くなる。

[0086] ラマン散乱において、入力レーザ周波数から周波数がダウンシフト（アップシフト）されたストークス（反ストークス）放射と呼ばれる放射が、レーザ放射内に生成される。媒体内のレーザ強度及び相互作用長が十分であれば、ストークス放射は成長し、ＳＲＳのケースでは入力エネルギーを激減させる。ＳＲＳプロセスのカスケードは、より多くの低周波放射を生成する。強い入力とストークス放射の両方が存在する場合、ＳＲＳの周波数が入力周波数からアップシフトされる間に、反ストークス放射を生成することができる。周波数シフトは媒体の振動モードに依存する。

[0087] ラマン散乱に加えて、全エネルギーが保存され、放射フィールドの位相整合が達成される、新しい放射フィールドを作成するために、複数の放射フィールドが相互作用する４波混合（ＦＷＭ）プロセスを用いて、追加の周波数を生成可能である。更に、ＳＰＭ及びＸＰＭによる放射のスペクトル拡大により、放射のスペクトルを拡大及び融合させ、広域スペクトルを形成することができる。

[0088] ラマン利得係数ｇｒ、直径ｄ、及び減衰係数αを有する光ファイバにおけるＳＲＳについての閾値放射強度Ｐｔｈは、次式によって近似され、

上式で、

である。

[0089] しかしながら、テーパファイバ６５０の異常分散領域内の公称レーザ波長（複数も可）を用いれば、レーザビームのスペクトル拡大は、ソリトンの存在及び関連する非線形光学プロセスに起因するテーパファイバ６５０のウエストにおけるスーパーコンティニューム発生によって支配されることになる。

[0090] レーザ放射をテーパ光ファイバ内に結合することによって達成されるスペクトル拡大は、レーザ放射の公称波長周辺で対称でない可能性があることに留意されたい。こうしたスペクトル拡大を介して取得されるスペクトル領域は、上記の数式及び／又は光学機構によって支配され得る。しかしながら、対称なスペクトル拡大は、一部の実施形態における好適なパラメータ値を使用して、又は適切なダウンストリームスペクトルフィルタリング／選択光学系によって達成可能である。

[0091] 放射のコヒーレンス長は、そのスペクトル幅に反比例する。したがって、レーザからの放射のスペクトル幅を拡大することによって、放射のコヒーレンス長を短くすることができる。例えば、約７５０ミクロン未満のコヒーレンス長が達成可能である。例えば、約４００ミクロンから約７５０ミクロンの範囲から選択されるコヒーレンス長が達成可能である。ある実施形態では、約０．５ｍｍ未満のコヒーレンス長が達成可能である。短いコヒーレンス長は、例えばアライメント中に存在する、例えばスプリアス反射又はゴースト反射の干渉効果を低減できるために有利である。様々な実施形態において、放射のコヒーレンス長は、約４００μｍから約７５０μｍの範囲から選択される。明らかに、実際のコヒーレンス長は、入力放射（例えば、緑色波長の放射）の公称波長及びコヒーレンス長、並びに本明細書で説明するように達成されるスペクトル拡大及び光学アライメントセンサシステムのためのダウンストリーム光学系によって選択されるスペクトル幅に依存することになる。

[0092] ある実施形態では、レーザの公称波長を拡大するために使用される本明細書に記載のレーザ及びテーパ光ファイバは、光センサ、例えばアライメント検出器の光センサなどのリソグラフィ用途のための光センサにおいて、コヒーレンスオフセット効果を有利に低減することができる。例えばアライメントセンサは、可視領域の明るい短コヒーレンス長放射を必要とする可能性があり、本明細書に記載の拡大は、そのような明るい短コヒーレンス長放射によって生じるそのようなセンサにおけるコヒーレンス効果を低減することができる。コヒーレンスオフセット効果は、例えばセンサ内の光学要素間のキャビティから発生する。このようなキャビティは、大部分が修復不可能な可能性があるため、拡大でそれを補うことができる。説明した短コヒーレンス長及び拡大は、そのようなコヒーレンス効果から生じる１５ｐｍ以上のアライメントオフセットを低減することができる。

[0093] 本明細書に記載の放射源のスペクトル幅は、例えば、入力放射の１つ以上のパラメータを変調することによって、確実かつ容易に変調可能である。例えば、スペクトル幅は、パルス幅を低減すること（すなわち、強度の変化速度を上げること）、もしくは入力放射の強度を高めることによって増大可能であるか、又は、スペクトル幅は、パルス幅を増大させること（すなわち、放射強度の変化速度を下げること）、もしくは入力放射の強度を低めることによって低減可能である。付加的又は代替的に、スペクトル幅は、テーパ光ファイバの臨界長（すなわちテーパ領域の長さ）を増加させること、もしくはテーパ光ファイバの（特にテーパ光ファイバのテーパ領域の）電気光学係数を増加させることによって増大可能であるか、又は、テーパ光ファイバの臨界長（すなわちテーパ光ファイバのテーパ領域の長さ）を減少させること、もしくはテーパ光ファイバの（特にテーパ光ファイバのテーパ領域の）電気光学係数を減少させることによって低減可能である。

[0094] ある実施形態では、テーパ光ファイバ６３０は、例えば円筒状の断面を有する、通常の石英系光ファイバ、例えば標準的なステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される。通常の石英系光ファイバは、単一モードファイバ、数モードファイバ、又はマルチモードファイバであってよい。

[0095] ある実施形態では、テーパ光ファイバ６３０は、単一の光モード又は複数の光モードをサポートする。ある実施形態では、テーパ光ファイバ６３０は、１つ以上の材料、例えば、非ドープ又はドープの石英、フッ化ジルコニウム酸塩、フッ化アルミン酸、カルコゲナイドガラス、プラスチック、又は放射強度に応じて変化する屈折率を有する任意の他の材料から選択された１つ以上の材料から作られてよい。

[0096] したがって、ある実施形態では、テーパ光ファイバに放射を送り込み、非線形プロセスによって放射を生成することによって、広域スペクトル及び短いコヒーレンス長を同時に得ることができる。つまり、放射は、放射強度変化の速度が高く、テーパ光ファイバの分散特性が複雑な１つ以上の非線形光学プロセスが、テーパ光ファイバにおける入力放射の波長の両側に広域スペクトル又は一連の放射を生成する小さいテーパウエストを有するテーパ光ファイバの中に結合される。特に、ある実施形態では、可視領域及び／又は近赤外領域の（例えば５００〜９００ｎｍ領域の）広域スペクトル放射が、テーパ光ファイバにおける非線形プロセスを用いて生成される。ある実施形態では、放射は、テーパ光ファイバ、及び可視領域又は近赤外領域の出力波長を有する（そして、例えば短い、ピコ秒又はフェムト秒のパルスを有する）レーザ放射を使用して生成される。ある実施形態では、生成された放射はスーパーコンティニュームである。

[0097] ある実施形態では、例えば可視スペクトル外の又は出力放射のスペクトル内にない放射ではなく、可視スペクトル内の又は出力放射のスペクトル内にある入力放射を使用することによって、出力放射のパワースペクトル（例えば可視放射のスペクトル）の不安定性又はノイズを低減することができる。なぜなら、このような不安定性又はノイズは、スーパーコンティニュームの発生に関与する基本的な非線形光学プロセスの動態に起因して、出力放射と入力放射の波長差と共に増加する傾向があるからである。これによって、（例えば可視領域又は５００〜９００ｎｍの領域の）出力放射スペクトルで使用するように設計された測定システム検出器の性能が高まる可能性がある。

[0098] ポンプレーザ放射の非線形光学スペクトル拡大を行うためにテーパ光ファイバを使用することは、例えば、より複雑な及び／又はコストのかかる解決策と比較して、コストを削減する、簡易性を向上させる、信頼性を高める、及び／又はシステムの設計に柔軟性を与える。テーパ光ファイバの使用は、性能を拡張可能で、測定センサの性能要件及び信頼性要件を満足する／満たすことができるシステムを可能にする。

[0099] 上記のように、ある実施形態では、システムは、テーパウエストの長さ及び／又は断面サイズ（例えば直径）などのテーパ光ファイバの１つ以上のパラメータ、及び／又は、ポンプ放射波長、平均パワー、パルス持続時間及び／又はパルス繰り返し率などのポンプレーザ放射の１つ以上のパラメータを最適化することによって設計に関して調整可能である。ある実施形態では、出力放射は、アライメントセンサのスペクトル範囲内又はその付近にある。

[00100] 上記のように、ある実施形態では、一般的な石英系ファイバを使用可能である。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力ファセット上にエンドキャップを融合し、放射の光強度を低減する（したがって、例えば光損失の可能性を低下させることによってシステムの信頼性を高める）ことができる。

[00101] 上記のように、ある実施形態では、例えばシステムの出力パワーを高めるために、偏光コンバイナを使用して可視領域の２つの直線偏光レーザを結合してポンプ放射を供給することができる。ある実施形態では、異なる出力波長を有する複数のポンプレーザを１つ以上のダイクロイックミラーを使用して結合することができる。複数のレーザを使用することによって、システムの寿命／信頼性を、例えばポンプレーザ冗長性を許容することによって向上させることができる。

[00102] 上記のように、ある実施形態では、レーザ放射は、緑色波長を有する放射を生成するポンプレーザ、例えば約７８０ｎｍのレーザ、Ｔｉサファイアレーザ、又は周波数２倍化エルビウムレーザによって生成される。

[00103] レーザはいろいろな場所で入手可能である。また、テーパ光ファイバは、例えば通常の光ファイバを加熱延伸することによって比較的容易に作成することができる。したがって、短いコヒーレンス長を提供する１つ以上のレーザ及びテーパ光ファイバを使用して、公称可視波長周辺の広域スペクトル幅放射が結果として、有利なことにＡＳＭＬのＳＭＡＳＨアライメントセンサなどの測定装置の放射のスペクトル幅を拡大する効率的で、信頼性があり、かつ調整可能な手段を提供する一方、有利なことに既存の測定システムの設定に生じさせる混乱を最小限にすることができる。

[00104] したがって、ある実施形態では、アライメントセンサなどの測定装置のための５００〜９００ｎｍ広域スペクトル幅放射が、テーパファイバにおけるスーパーコンティニューム発生（ＳＣＧ）によって生成される。比較的シンプルかつ汎用的なテーパファイバ設計において、例えばテーパファイバの異常分散は、テーパウエストの寸法を使用されるレーザ（複数も可）の波長との関連でコントロールすることによって調整することができる。ソリトンベースの非線形光学プロセスは、スーパーコンティニューム発生に有益であり、非線形媒体の異常分散領域でレーザ（複数も可）を動作させることによって促進される。実際、群速度分散（ＧＶＤ）は、適切なテーパウエスト寸法（例えば直径）を有する可視波長で異常となる可能性がある。したがって、測定装置のセンサのスペクトル領域内のレーザ（複数も可）を使用して、性能（例えば効率、ノイズ、スペクトル範囲など）を向上させることができる。また、ある実施形態では、信頼性（レーザの冗長性を含む）を高める及び／又は性能を良くするために複数のレーザを使用可能である。

[00105] ある実施形態では、放射を受ける入力と、スペクトル拡大された出力放射を測定ターゲットに向けて供給する出力とを有し、入力で受けた放射をスペクトル拡大するように構成されたテーパ光ファイバと、出力放射の測定ターゲットからのリダイレクト部分を受けるように構成された検出器システムとを備える測定装置が提供される。

[00106] ある実施形態では、テーパ光ファイバは、放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、テーパ領域の断面サイズは、非テーパ領域のコアの断面サイズより小さい。ある実施形態では、非テーパ領域のコア断面サイズ、及び／又はスペクトル拡大された出力放射を受けるテーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズは、最大約１０μｍである。ある実施形態では、テーパ領域の断面サイズは、最大約２．５μｍである。ある実施形態では、テーパ領域の長さは、約１０ｃｍから約５０ｃｍの間である。ある実施形態では、第１の遷移領域は、非テーパ領域とテーパ領域を結合するように構成され、第１の遷移領域の長さは、約１ｃｍから約５ｃｍの間である。ある実施形態では、第２の遷移領域は、テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、第２の遷移領域の長さは、約１ｃｍから約５ｃｍの間である。ある実施形態では、テーパ光ファイバは、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する。ある実施形態では、テーパ光ファイバは少なくとも１つの光モードをサポートする。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力で受ける放射は、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、出力放射は可視又は近赤外領域にある。ある実施形態では、レーザはパルスレーザである。ある実施形態では、レーザは、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである。ある実施形態では、レーザは、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力で受ける放射は、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである。ある実施形態では、２つ以上のレーザは、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である。ある実施形態では、装置は更に、出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するようにレーザのパラメータを変調するように構成された制御システムを備える。ある実施形態では、パラメータは、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである。ある実施形態では、装置は更に、出力放射のスペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを備える。ある実施形態では、テーパ光ファイバは、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される。ある実施形態では、検出器システムは、出力放射のリダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定するように構成される。

[00107] ある実施形態では、受けた放射を、テーパ光ファイバを使用してスペクトル拡大して出力放射を生成すること、出力放射を測定ターゲット上に供給すること、及び出力放射の測定ターゲットからのリダイレクト部分を検出器システムで受けることを含む方法が提供される。

[00108] ある実施形態では、テーパ光ファイバは、放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、テーパ領域の断面サイズは、非テーパ領域のコアの断面サイズより小さい。ある実施形態では、非テーパ領域のコア断面サイズ、及び／又はスペクトル拡大された出力放射を受けるテーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズは、最大約１０μｍである。ある実施形態では、テーパ領域の断面サイズは、最大約２．５μｍである。ある実施形態では、テーパ領域の長さは、１０ｃｍから５０ｃｍの間である。ある実施形態では、第１の遷移領域は、非テーパ領域とテーパ領域を結合するように構成され、第１の遷移領域の長さは、約１ｃｍから約５ｃｍの間である。ある実施形態では、第２の遷移領域は、テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、第２の遷移領域の長さは、約１ｃｍから約５ｃｍの間である。ある実施形態では、テーパ光ファイバは、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する。ある実施形態では、テーパ光ファイバは少なくとも１つの光モードをサポートする。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力で受ける放射は、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、出力放射は可視又は近赤外領域にある。ある実施形態では、レーザはパルスレーザである。ある実施形態では、レーザは、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである。

[00109] ある実施形態では、レーザは、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力で受ける放射は、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである。ある実施形態では、２つ以上のレーザは、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である。ある実施形態では、方法は更に、出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するようにレーザのパラメータを変調することを含む。ある実施形態では、パラメータは、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである。ある実施形態では、方法は更に、出力放射のスペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを使用して出力放射をフィルタリングすることを含む。ある実施形態では、テーパ光ファイバは、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される。ある実施形態では、方法は更に、出力放射のリダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定することを含む。

[00110] 本発明の一実施形態は、本明細書に開示された方法を記述する１つ以上の機械読み取り可能命令シーケンスを含むコンピュータプログラム、又は、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータストレージ媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、又は光学ディスク）の形態をとり得る。更に、機械読み取り可能命令は２つ以上のコンピュータプログラムにおいて具現化することができる。２つ以上のコンピュータプログラムは１つ以上の異なるメモリ及び／又はデータストレージ媒体に記憶することができる。

[00111] １つ以上のコンピュータプログラムがリソグラフィ装置の少なくとも１つのコンポーネント内にある１つ以上のコンピュータプロセッサによって読み出されるときに、本明細書に記載するあらゆるコントローラは各々、又は組み合わせて動作可能になる。コントローラは各々、又は組み合わせて、信号を受信、処理、送信するのに適した任意の構成を有する。１つ以上のプロセッサは、コントローラの少なくとも１つと通信するように構成されている。例えば、各コントローラは、上記方法のための機械読み取り式命令を含むコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプロセッサを含むことができる。コントローラは、そのようなコンピュータプログラムを記憶するデータ記憶媒体及び／又はそのような媒体を収容するハードウェアを含むことができる。したがって、コントローラは、１つ以上のコンピュータプログラムの機械読み取り式命令に従って動作することができる。

[00112] 光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用に特に言及してきたが、本発明は文脈によってはその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用することができ、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組み合わせを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると、内部にパターンが残される。

[00113] 更に、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。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用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。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義とみなしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板プロセスツールに適用することができる。更に基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[00114] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、近赤外放射（例えば、約７００ｎｍから約１４００ｎｍの範囲の波長を有する放射）、可視放射（例えば、約３９０ｎｍから７００ｎｍ、例えば約６３３ｎｍの範囲、又は、約４９５ｎｍから約５７０ｎｍ、例えば約５１５ｎｍ、約５２０ｎｍ、もしくは約５３２ｎｍの範囲の波長を有する放射）、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[00115] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。

[00116] 上記の記載は限定でなく例示を意図している。このため、以下に述べる特許請求の範囲から逸脱することなく、上述した本発明に変更を加え得ることは当業者には認められよう。例えば、適宜、１つ以上の実施形態の１つ以上の態様を１つ以上の他の実施形態の１つ以上の態様と組み合わせるか又はそれによって置換することができる。したがって、そのような適合及び変更は、本明細書に提示される教示及び案内に基づき、開示される実施形態の均等物（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓ）の意味及び範囲内に入ることが意図される。本明細書における表現又は用語は限定でなく例示による記載のためのものであるので、本明細書の表現又は用語は、当業者によって教示及び案内の観点から解釈されるべきであることは理解されよう。本発明の広さ（ｂｒｅａｄｔｈ）及び範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるものでなく、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ規定されるべきである。

[00109] ある実施形態では、レーザは、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである。ある実施形態では、テーパ光ファイバの入力で受ける放射は、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである。ある実施形態では、２つ以上のレーザは、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である。ある実施形態では、方法は更に、出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するようにレーザのパラメータを変調することを含む。ある実施形態では、パラメータは、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである。ある実施形態では、方法は更に、出力放射のスペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを使用して出力放射をフィルタリングすることを含む。ある実施形態では、テーパ光ファイバは、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される。ある実施形態では、方法は更に、出力放射のリダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定することを含む。さらなる実施形態を、以下の番号付けされた項に記述する。
１． 放射を受ける入力と、スペクトル拡大された出力放射を測定ターゲットに向けて供給する出力とを有し、前記入力で受けた前記放射をスペクトル拡大するように構成されたテーパ光ファイバと、
前記出力放射の前記測定ターゲットからのリダイレクト部分を受けるように構成された検出器システムと、を備える測定装置。
２． 前記テーパ光ファイバが、前記放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、前記スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、前記テーパ領域の断面サイズが、前記非テーパ領域の前記コアの断面サイズより小さい、上記１に記載の装置。
３． 前記非テーパ領域の前記コア断面サイズ、及び／又は前記スペクトル拡大された出力放射を受ける前記テーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズが、最大約１０μｍである、上記２に記載の装置。
４． 前記テーパ領域の前記断面サイズが最大約２．５μｍである、上記２又は上記３に記載の装置。
５． 前記テーパ領域の長さが約１０ｃｍから約５０ｃｍの間である、上記２から４のいずれかに記載の装置。
６． 第１の遷移領域が、前記非テーパ領域と前記テーパ領域を結合するように構成され、前記第１の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、上記２から５のいずれかに記載の装置。
７． 第２の遷移領域が、前記テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、前記第２の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、上記２から６のいずれかに記載の装置。
８． 前記テーパ光ファイバが、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する、上記１から７のいずれかに記載の装置。
９． 前記テーパ光ファイバが少なくとも１つの光モードをサポートする、上記１から８のいずれかに記載の装置。
１０． 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、前記出力放射が可視又は近赤外領域にある、上記１から９のいずれかに記載の装置。
１１． 前記レーザがパルスレーザである、上記１０に記載の装置。
１２． 前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである、上記１０又は上記１１に記載の装置。
１３． 前記レーザが、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである、上記１０又は上記１１に記載の装置。
１４． 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである、上記１から１３のいずれかに記載の装置。
１５． ２つ以上の前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である、上記１４に記載の装置。
１６． 前記出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するように前記レーザのパラメータを変調するように構成された制御システムを更に備える、上記１０から１５のいずれかに記載の装置。
１７． 前記パラメータが、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである、上記１６に記載の装置。
１８． 前記出力放射の前記スペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、前記テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを更に備える、上記１から１７のいずれかに記載の装置。
１９． 前記テーパ光ファイバが、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される、上記１から１８のいずれかに記載の装置。
２０． 前記検出器システムが、前記出力放射の前記リダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定するように構成される、上記１から１９のいずれかに記載の装置。
２１． 受けた放射をテーパ光ファイバを使用してスペクトル拡大して出力放射を生成すること、
前記出力放射を測定ターゲット上に供給すること、及び
前記出力放射の前記測定ターゲットからのリダイレクト部分を検出器システムで受けることを含む方法。
２２． 前記テーパ光ファイバが、前記放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、前記スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、前記テーパ領域の断面サイズが、前記非テーパ領域の前記コアの断面サイズより小さい、上記２１に記載の方法。
２３． 前記非テーパ領域のコア断面サイズ、及び／又は前記スペクトル拡大された出力放射を受ける前記テーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズが、最大約１０μｍである、上記２２に記載の方法。
２４． 前記テーパ領域の前記断面サイズが最大約２．５μｍである、上記２２又は上記２３に記載の方法。
２５． 前記テーパ領域の長さが１０ｃｍから５０ｃｍの間である、上記２２から２４のいずれかに記載の方法。
２６． 第１の遷移領域が、前記非テーパ領域と前記テーパ領域を結合するように構成され、前記第１の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、上記２２から２５のいずれかに記載の方法。
２７． 第２の遷移領域が、前記テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、前記第２の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、上記２２から２６のいずれかに記載の方法。
２８． 前記テーパ光ファイバが、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する、上記２１から２７のいずれかに記載の方法。
２９． 前記テーパ光ファイバが少なくとも１つの光モードをサポートする、上記２１から２８のいずれかに記載の方法。
３０． 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、前記出力放射が可視又は近赤外領域にある、上記２１から２９のいずれかに記載の方法。
３１． 前記レーザがパルスレーザである、上記３０に記載の方法。
３２． 前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである、上記３０又は上記３１に記載の方法。
３３． 前記レーザが、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである、上記３０又は上記３１に記載の方法。
３４． 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである、上記２１から３３のいずれかに記載の方法。
３５． ２つ以上の前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である、上記３４に記載の方法。
３６． 前記出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するように前記レーザのパラメータを変調することを更に含む、上記３０から３５のいずれかに記載の方法。
３７． 前記パラメータが、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである、上記３６に記載の方法。
３８． 前記出力放射の前記スペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、前記テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを使用して前記出力放射をフィルタリングすることを更に含む、上記２１から３７のいずれかに記載の方法。
３９． 前記テーパ光ファイバが、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される、上記２１から３８のいずれかに記載の方法。
４０． 前記出力放射の前記リダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定することを更に含む、上記２１から３９のいずれかに記載の方法。

Claims (40)

1. 放射を受ける入力と、スペクトル拡大された出力放射を測定ターゲットに向けて供給する出力とを有し、前記入力で受けた前記放射をスペクトル拡大するように構成されたテーパ光ファイバと、
   前記出力放射の前記測定ターゲットからのリダイレクト部分を受けるように構成された検出器システムと、を備える測定装置。
2. 前記テーパ光ファイバが、前記放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、前記スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、前記テーパ領域の断面サイズが、前記非テーパ領域の前記コアの断面サイズより小さい、請求項１に記載の装置。
3. 前記非テーパ領域の前記コア断面サイズ、及び／又は前記スペクトル拡大された出力放射を受ける前記テーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズが、最大約１０μｍである、請求項２に記載の装置。
4. 前記テーパ領域の前記断面サイズが最大約２．５μｍである、請求項２又は請求項３に記載の装置。
5. 前記テーパ領域の長さが約１０ｃｍから約５０ｃｍの間である、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
6. 第１の遷移領域が、前記非テーパ領域と前記テーパ領域を結合するように構成され、前記第１の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、請求項２から５のいずれかに記載の装置。
7. 第２の遷移領域が、前記テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、前記第２の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、請求項２から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記テーパ光ファイバが、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記テーパ光ファイバが少なくとも１つの光モードをサポートする、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、前記出力放射が可視又は近赤外領域にある、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 前記レーザがパルスレーザである、請求項１０に記載の装置。
12. 前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである、請求項１０又は請求項１１に記載の装置。
13. 前記レーザが、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである、請求項１０又は請求項１１に記載の装置。
14. 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
15. ２つ以上の前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である、請求項１４に記載の装置。
16. 前記出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するように前記レーザのパラメータを変調するように構成された制御システムを更に備える、請求項１０から１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記パラメータが、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである、請求項１６に記載の装置。
18. 前記出力放射の前記スペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、前記テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを更に備える、請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記テーパ光ファイバが、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される、請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
20. 前記検出器システムが、前記出力放射の前記リダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定するように構成される、請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
21. 受けた放射をテーパ光ファイバを使用してスペクトル拡大して出力放射を生成すること、
    前記出力放射を測定ターゲット上に供給すること、及び
    前記出力放射の前記測定ターゲットからのリダイレクト部分を検出器システムで受けることを含む方法。
22. 前記テーパ光ファイバが、前記放射をそのコアで受ける非テーパ領域と、前記スペクトル拡大された出力放射を供給するテーパ領域とを備え、前記テーパ領域の断面サイズが、前記非テーパ領域の前記コアの断面サイズより小さい、請求項２１に記載の方法。
23. 前記非テーパ領域のコア断面サイズ、及び／又は前記スペクトル拡大された出力放射を受ける前記テーパ光ファイバの非テーパ領域のコア断面サイズが、最大約１０μｍである、請求項２２に記載の方法。
24. 前記テーパ領域の前記断面サイズが最大約２．５μｍである、請求項２２又は請求項２３に記載の方法。
25. 前記テーパ領域の長さが１０ｃｍから５０ｃｍの間である、請求項２２から２４のいずれかに記載の方法。
26. 第１の遷移領域が、前記非テーパ領域と前記テーパ領域を結合するように構成され、前記第１の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、請求項２２から２５のいずれかに記載の方法。
27. 第２の遷移領域が、前記テーパ領域と、別の非テーパ領域を結合するように構成され、前記第２の遷移領域の長さが、約１ｃｍから約５ｃｍの間である、請求項２２から２６のいずれかに記載の方法。
28. 前記テーパ光ファイバが、入射する放射の強度に応じて変化する屈折率を有する材料を有する、請求項２１から２７のいずれかに記載の方法。
29. 前記テーパ光ファイバが少なくとも１つの光モードをサポートする、請求項２１から２８のいずれかに記載の方法。
30. 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、可視又は近赤外領域に公称波長を有するレーザによって生成され、前記出力放射が可視又は近赤外領域にある、請求項２１から２９のいずれかに記載の方法。
31. 前記レーザがパルスレーザである、請求項３０に記載の方法。
32. 前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、又はプラセオジム系レーザである、請求項３０又は請求項３１に記載の方法。
33. 前記レーザが、周波数２倍化エルビウムレーザ又は可視もしくはＮＩＲレーザダイオードである、請求項３０又は請求項３１に記載の方法。
34. 前記テーパ光ファイバの前記入力で受ける前記放射が、２つ以上のレーザからの放射の組み合わせである、請求項２１から３３のいずれかに記載の方法。
35. ２つ以上の前記レーザが、Ｔｉサファイアレーザ、アレキサンドライトレーザ、プラセオジム系レーザ、周波数２倍化エルビウムレーザ、可視レーザダイオード、及び／又は近赤外レーザダイオードから選択された１つ以上である、請求項３４に記載の方法。
36. 前記出力放射が５００ｎｍから９００ｎｍの間の領域内のスペクトル幅を有するように前記レーザのパラメータを変調することを更に含む、請求項３０から３５のいずれかに記載の方法。
37. 前記パラメータが、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス繰り返し率、又はこれらから選択される任意の組み合わせである、請求項３６に記載の方法。
38. 前記出力放射の前記スペクトル幅を狭くする及び／又は制御するための、前記テーパ光ファイバの出力又はその下流にある帯域通過フィルタを使用して前記出力放射をフィルタリングすることを更に含む、請求項２１から３７のいずれかに記載の方法。
39. 前記テーパ光ファイバが、ステップ型光ファイバ又は屈折率分布型光ファイバを加熱延伸することによって形成される、請求項２１から３８のいずれかに記載の方法。
40. 前記出力放射の前記リダイレクト部分に応答して２つ以上のオブジェクトのアライメントを決定することを更に含む、請求項２１から３９のいずれかに記載の方法。