JP2019525217A - 放射源 - Google Patents

Abstract

アライメントマーク測定システムのためのスーパーコンティニウム放射源は、放射源、照明光学系、複数の導波路、及び集光光学系を備える。放射源は、パルス放射ビームを生成するように動作可能である。照明光学系は、パルスポンプ放射ビームを受信するように、及び複数のパルスサブビームを形成するように配置され、各パルスサブビームはパルスポンプ放射ビームの一部を含む。複数の導波路の各々は、複数のパルスサブビームビームのうちの少なくとも１つを受信するように、及びスーパーコンティニウムサブビームを発生させるためにそのパルスサブビームのスペクトルを広げるように、配置される。集光光学系は、複数の導波路の各々からスーパーコンティニウムサブビームを受信するように、及びスーパーコンティニウム放射ビームを形成するために複数の導波路を組み合わせるように、配置される。【選択図】 図５

Description

[0001] 本願は、２０１６年６月９日出願の、欧州出願第１６１７３６２５．１号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は放射源に関する。具体的には、本発明は、メトロロジシステムの一部を形成し得る放射源に関する。放射源は、例えば、リソグラフィ装置内部のアライメントシステム又は他の位置測定システムの一部を形成し得る。

[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を制御してデバイスフィーチャを基板上に正確に配置するために、一般に、基板上にアライメントマークが提供され、リソグラフィ装置は１つ以上のアライメントセンサを含み、アライメントセンサによって基板上のアライメントマークを正確に測定することができる。これらのアライメントセンサは、測定装置を効果的に位置決めする。異なるタイプのアライメントマーク及び異なるタイプのアライメントセンサが知られており、例えば異なる製造業者によって提供されている。

[0005] 特に、プロダクトフィーチャが小さくなればなるほど、オーバーレイエラーを制御するために、より正確な位置測定が引き続き求められている。

[0006] 本発明の目的は、本明細書で特定されているか否かに関わらず、従来技術の放射源に関連付けられた１つ以上の問題に少なくとも部分的に対処する、代替放射源を提供することである。

[0007] 本発明の第１の態様に従い、パルスポンプ放射ビームを受信するように、及び複数のパルスサブビームを形成するように、配置された、照明光学系であって、各パルスサブビームはパルスポンプ放射ビームの一部を含む、照明光学系と、複数のパルスサブビームビームのうちの少なくとも１つを受信するように、及びスーパーコンティニウムサブビームを発生させるためにそのパルスサブビームのスペクトルを広げるように、各々が配置された、複数の導波路と、複数の導波路の各々からスーパーコンティニウムサブビームを受信するように、及びスーパーコンティニウム放射ビームを形成するために複数の導波路を組み合わせるように、配置された、集光光学系と、を備える、スーパーコンティニウム放射源が提供される。

[0008] スーパーコンティニウム発生とは、非線形媒体を介する高パワー短パルスの伝搬を介した、広域連続スペクトル（波長範囲がおよそ４００ｎｍから２５００ｎｍまで）の形成である。スーパーコンティニウムという用語は、特定の現象ではなく、光パルスの大幅なスペクトル広がりにつながる複数の非線形効果をカバーするものである。関連する非線形効果は、材料内での分散に依存し、自己位相変調、ラマン散乱、位相整合、及びソリトンなどの効果を考慮する。現在のスーパーコンティニウムファイバレーザは、光ファイバ内の非線形効果を効果的に開始させるための高ピークパワーポンプ源、及び、スーパーコンティニウム発生のための特定長さのフォトニック結晶ファイバを備える。

[0009] スーパーコンティニウム放射源は、一般に、アライメントマーク測定システム又は半導体検査装置などの光学測定システムに好適であり得る。更に、本発明に従ったスーパーコンティニウム放射源は、有利には、例えば、医療用トモグラフィ、ファイバ又はコンポーネント減衰の測定、干渉法又は分光法、光学コヒーレンストモグラフィ、共焦点顕微鏡法、ナノテクノロジ、生体臨床医学、家庭用電化製品などの、リソグラフィの技術分野以外の他の技術分野で適用可能である。

[0010] 本発明の第１の態様は、アライメントマーク測定システムに特に有用な、広帯域スペクトルを有する放射源を提供する。スーパーコンティニウムは、ポンプ放射ビームのパルスが導波路を介して伝搬する際に、様々な非線形光学的効果の結果として形成される。本明細書で使用される場合、「導波路」とは、波、特に電磁波を誘導するように構成された構造又は媒体を意味することを理解されよう。こうした導波路は、集積光学システムの一部を形成し得、すなわち、「オンチップ」で提供され得る。代替として、こうした導波路は自由空間導波路であり得る。自由空間導波路は、例えばフォトニック結晶ファイバを含む、様々な異なるタイプの光ファイバを含む。

[0011] これらの効果に固有の非線形的性質に起因して、たとえ、ポンプ放射源の出力が実質的にパルス間変動を有さず、ポンプ放射源が安定している場合であっても、スーパーコンティニウム放射源は、典型的には、スペクトルノイズ、パルス間バリエーション、及び不安定な出力モードの被害を受ける。

[0012] 本発明の第１の態様は、複数のスーパーコンティニウムが（複数の導波路の各々において１つ）発生し、（集光光学系によって）重畳される、配置を提供する。こうした配置は、異なる個別のスーパーコンティニウム内でのノイズ及びパルス間バリエーションが、少なくとも部分的に相互に打ち消し合うことになるため、従来の配置よりも有利である。したがって、配置は、こうしたアライメントマーク測定システムを使用して十分正確な測定が実行できるようにするために従来技術の配置よりも安定した出力を必要とする、アライメントマーク測定システムにおける使用に好適なタイプの広域スペクトル放射源を提供する。

[0013] 一般に、導波路は、放射の強度（すなわち、単位面積当たりのパワー）がその導波路についての閾値を下回るという条件で、放射をサポートできることになる。閾値を超える強度を有する放射が導波路に結合された場合、損傷を受ける可能性がある。パルスポンプ放射ビームを複数のパルスサブビームに分割し、スーパーコンティニウムを発生させるためにその各々が異なる導波路を介して伝搬することによって、本発明の第１の態様は、パルスポンプ放射ビームのパワーを複数の導波路全体に広げることが可能である。したがって、パルスポンプ放射ビームの複数の導波路内へのパッシブ結合（すなわち、いかなる（光）増幅も適用せず）が提供される。これは、放射源の所与の望ましい出力パワーのための従来技術のスーパーコンティニウム放射源において、複数の導波路の各々の断面積を単一導波路のそれらに対して減少させることが可能であることを意味する。特に、いくつかの実施形態において、相対的に明るい（例えば、１Ｗ又はそれ以上の程度のパワーを伴う）放射源の場合であっても、導波路が集積光学系を含むことができるように導波路の寸法を十分に減少させることができる。すなわち、導波路はオンチップで（例えば、集積光学システムとして）提供され得、半導体製造技法を使用して形成され得る。スーパーコンティニウム放射源のノイズ及びパルス間変動はいくつかの要因に依存し、主な要因のうちの１つは、結果としてスーパーコンティニウムを発生させる非線形プロセスが動作可能な相互作用長である。こうしたオンチップ導波路は、例えば、スーパーコンティニウム発生に使用される自由空間導波路（例えば、フォトニック結晶ファイバ）よりも小さな、結果としてスーパーコンティニウムを発生させる非線形プロセスが動作可能な相互作用長を有し得る。これが、複数の導波路の各々によって発生するスーパーコンティニウムのノイズ及びパルス間変動を、従来技術のスーパーコンティニウム放射源における単一導波路のそれらに対して減少させる。

[0014] したがって、本発明の第１の態様に従った放射源は、放射源のノイズ及びパルス間バリエーションにおける改善の倍増を可能にする。各個別のスーパーコンティニウムは、（所与の総出力パワーについて）従来技術の配置よりも安定した出力で発生可能であり、更に、ノイズ及びパルス間変動を少なくとも部分的に平均化するために、複数のスーパーコンティニウムが組み合わせられる。

[0015] 本発明の第１の態様の別の利点は、スーパーコンティニウム放射源が何らかのレベルの冗長性を有し、複数の導波路のうちの１つが不良であっても、依然としてある程度動作可能なことである。

[0016] 複数の導波路は、集積光学系を備え得る。すなわち、導波路はオンチップで（例えば、集積光学システムとして）提供され得、半導体製造技法を使用して形成され得る。こうしたオンチップ導波路は、一般に、例えば、スーパーコンティニウム発生に使用される自由空間導波路（例えば、フォトニック結晶ファイバ）よりも小さな、結果としてスーパーコンティニウムを発生させる非線形プロセスが動作可能な相互作用長を有する。これが、複数の導波路の各々によって発生するスーパーコンティニウムのノイズ及びパルス間変動を、従来技術のスーパーコンティニウム放射源における単一導波路のそれらに対して減少させる。更に、集積光学系がより短い相互作用長、コンパクトなサイズ、及び成熟した製造技法であることによって、スーパーコンティニウム放射源は、スーパーコンティニウム放射源によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームを介する、より良好なモード制御及び偏光制御の恩恵を受けることができる。

[0017] 複数の導波路は、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）から形成され得、クラッド材料あるいはケイ素又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）によって取り囲まれ得る。

[0018] 複数の導波路は、共通基板上に形成され得る。

[0019] 複数の導波路の各々は、１μｍ以下程度の幅及び５００ｎｍ以下程度の高さを有し得る。複数の導波路の各々は、１０ｍｍ以下の長さを有し得る。

[0020] スーパーコンティニウム放射ビームは、少なくとも１Ｗのパワーを有し得る。この程度の出力パワーを伴う既知のスーパーコンティニウム放射源は、例えば、非線形光媒体としてフォトニック結晶ファイバを使用することによって可能である。本発明は、導波路を発生させる複数のスーパーコンティニウムを提供することによって、（すなわち、少なくとも１Ｗの出力パワーを伴う）相対的に明るいスーパーコンティニウム放射源を集積光学系から形成することを可能にし得る。更に、本発明の実施形態に従ったスーパーコンティニウム放射源は、特に、既知のフォトニック結晶ファイバベースのスーパーコンティニウム放射源よりも大幅に小さい、非常にコンパクトな配置を提供する。

[0021] スーパーコンティニウム放射ビームは、４００ｎｍから２６００ｎｍの波長範囲内の放射を含むスペクトルを有し得る。これは、可視光から遠赤外光までの放射を包含する。したがって、スーパーコンティニウム放射ビームは、約５００ＴＨｚの帯域幅を有し得る。

[0022] スーパーコンティニウム放射は、１００以上の導波路を備え得る。

[0023] 照明光学系及び／又は集光光学系は、導波路のシステムによって実装され得る。

[0024] 照明光学系及び／又は集光光学系は複数の導波路グループを備え得、複数の導波路グループは連続的に順序付けられ得、また各導波路グループからの前記導波路は、順序において次の導波路グループ内の複数の導波路に光学的に結合し得る。

[0025] 照明光学系及び／又は集光光学系は、複数のレンズファイバを備え得、レンズファイバの各々は複数の導波路のうちの少なくとも１つに結合する。

[0026] 照明光学系及び／又は集光光学系は、レンズシステムによって実装され得る。

[0027] 照明光学系は、第１の光学系及びフォーカス光学系を備え得る。第１の光学系は、放射源から放射ビームを受信するように、またこれをフォーカス光学系上に誘導するように、配置され得る。フォーカス光学系は、ポンプ放射ビームの異なる部分を、複数の導波路のうちの少なくとも２つに光学的に結合するように配置され得る。

[0028] フォーカス光学系はフォーカスレンズのアレイを備え得、フォーカスレンズの各々は、ポンプ放射ビームの異なる部分を、複数の導波路のうちの１つの入口又は入口に近接の焦点にフォーカスするように配置される。

[0029] スーパーコンティニウム放射ビームは、単一モードを含み得る。

[0030] 照明光学系及び集光光学系は、集積光学系及び自由空間光学系の組み合わせを備え得る。

[0031] 本発明の第２の態様に従い、本発明の第１の態様に従ったスーパーコンティニウム放射源を備える、光学測定システムが提供される。

[0032] 本発明の第３の態様に従い、任意の上記請求項のスーパーコンティニウム放射源と、基板テーブル上に提供された基板上のアライメントマーク上にスーパーコンティニウム放射ビームを投影するように動作可能な光学システムと、アライメントマークによって回折／散乱された放射を検出するように、及びアライメントマークの位置に関連する情報を含む信号を出力するように、動作可能なセンサと、センサから信号を受信するように、及び、それに基づいて基板テーブルに対するアライメントマークの位置を決定するように、構成されたプロセッサと、を備える、アライメントマーク測定システムが提供される。

[0033] 本発明の第４の態様に従い、本発明の第３の態様に従ったアライメントマーク測定システムを備えるリソグラフィ装置が提供される。

[0034] 当業者であれば容易に明らかとなるように、上記又は下記に示される本発明の様々な態様及び特徴は、本発明の様々な他の態様及び特徴と組み合わせ可能である。

[0035] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。

本発明の実施形態に従った、アライメントシステムを備えるリソグラフィシステムを概略的に示す図である。 図１Ａの２つの基板のいずれかを表し得る、基板Ｗを示す平面図である。 図１Ａのリソグラフィシステムによって仕様され得る、パターニングデバイスを示す平面図である。 図１の装置内の基板上に提供され得るアライメントマークの様々な形を概略的に示す図である。 図１の装置内の基板上に提供され得るアライメントマークの様々な形を概略的に示す図である。 図１の装置内のアライメントマークをスキャンする第１のアライメントセンサを示す、概略ブロック図である。 オフアクシス照明及び任意選択の非対称測定配置（詳細に図示せず）を含み、更に多波長及び極性の特徴を示す、図１の装置内でアライメントセンサとして使用され得る第２のアライメントセンサを示す概略図である。 図３及び図４のアライメントセンサの一部を形成し得る、本発明の一実施形態に従った、スーパーコンティニウム放射源を示す概略図である。 使用中の導波路を介して放射がそれに沿って伝搬する導波路の光軸（ｚ方向）に対して垂直な平面（ｘ−ｙ面）内に、集積光学システムの一部として提供される導波路の一部を示す断面図である。 クラッド材料は示されていない、図６ａに示された導波路６５０の一部を示す部分断面斜視図である。 図５のスーパーコンティニウム放射源の第１の実施形態を示す図である。 図５のスーパーコンティニウム放射源の第２の実施形態のバリエーションを示す図である。 図５のスーパーコンティニウム放射源の第２の実施形態のバリエーションを示す図である。 図５のスーパーコンティニウム放射源の第３の実施形態のバリエーションを示す図である。 図５のスーパーコンティニウム放射源の第３の実施形態のバリエーションを示す図である。

[0036] 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、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見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。

[0037] 本明細書で使用する「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等のため、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デバイスを指すものとして広義に解釈されるものとする。ここで、放射ビームに付与されるパターンは、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場合があることに留意するべきである。一般的に、放射ビームに付与されるパターンは、集積回路等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。

[0038] 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は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、ミラーの各々は、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームがパターニングされる。

[0039] 支持構造はパターニングデバイスを保持する。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。サポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電等のクランプ技術を使用することができる。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。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くるようにできる。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」と同義と見なすことができる。

[0040] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、適宜、例えば露光放射の使用、あるいは浸漬液の使用又は真空の使用などの他の要因に対する、屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折システムを含む、様々な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見なすことができる。

[0041] 本明細書で使用される「照明システム」という用語は、放射ビームを誘導し、整形し、又は制御する屈折、反射、及び反射屈折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を含んでよく、そのようなコンポーネントも以下においては集合的に又は単独で「レンズ」とも呼ばれることがある。

[0042] リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板が比較的高い屈折率を有する液体、例えば水などに液浸されるタイプであってもよい。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周知である。

[0043] 図１Ａは、本発明の特定の実施形態に従ったリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、
放射（例えば、ＵＶ放射又はＤＵＶ放射）のビームＰＢを調節するための照明システム（イルミネータ）ＩＬ、
フレームＭＦ、
パターニングデバイス（例えば、マーク）ＭＡを支持するための支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴ、
各々が基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗ１、Ｗ２をそれぞれ保持するための、２つの基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ１、ＷＴ２、及び、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに付与されたパターンを、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２のうちの１つによって保持される基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に結像させ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）ＰＬ、
を備える。

[0044] フレームＭＦは、振動などの外部の影響から実質的に隔離された振動隔離フレームである。例えば、フレームＭＦは、フレームＭＦをベースフレームの振動から隔離するように、音響的制振マウント（図示せず）を介してベースフレーム（図示せず）によって地表面上に支持され得る。これらの音響的制振マウントは、ベースフレーム及び／又は隔離されたフレームＭＦ自体によって導入される振動を隔離するように、アクティブに制御され得る。

[0045] 図１Ａに示されるデュアルステージリソグラフィ装置において、アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳは左側に提供され、投影システムＰＬは右側に提供されている。投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳ、及びトポグラフィ測定システムＴＭＳは、隔離フレームＭＦに接続される。

[0046] 支持構造ＭＴは、第１の位置決めデバイスＰＭを介して、フレームＭＦに移動可能に取り付けられる。第１の位置決めデバイスＰＭを使用して、パターニングデバイスＭＡを移動させること、及びパターニングデバイスＭＡをフレームＭＦ（及びフレームＭＦに接続された投影システムＰＬ）に対して正確に位置決めすることが可能である。

[0047] 基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は、それぞれ第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２を介して、フレームＭＦに移動可能に取り付けられる。第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２を使用して、それぞれ基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２によって保持されている基板Ｗ１、Ｗ２を移動させること、及び、基板Ｗ１、Ｗ２をフレームＭＦ（並びに、フレームＭＦに接続された投影システムＰＬ、アライメントシステムＡＳ、及びトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して正確に位置決めすることが可能である。支持構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は、まとめてオブジェクトテーブルと呼ばれることがある。第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２は、各々、放射ビームが基板Ｗのターゲット部分Ｃ全体にわたってスキャンするように、基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を放射ビームに対してスキャンパスに沿って移動させるように動作可能な、スキャン機構であると見なされ得る。

[0048] したがって、図１Ａに示されるリソグラフィ装置は、デュアルステージ装置と呼ばれることのある、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２を有するタイプである。こうした「マルチステージ」機械において、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は並列に使用され、基板テーブルのうちの一方で予備工程が実施されている間に、他方の基板テーブルは露光に使用される。予備工程は、レベルセンサＬＳを使用して基板の表面をマッピングすること、及び、アライメントセンサＡＳを使用して基板上のアライメントマーカの位置を測定することを含み得る。これにより、装置のスループットを大幅に向上させることができる。基板テーブルが測定ステーション並びに露光ステーションにある間に、位置センサＩＦが基板テーブルの位置を測定できない場合、両方のステーションにおいて基板テーブルの位置を追跡できるようにするために、第２の位置センサが提供され得る。

[0049] 図１Ａにおいて、基板テーブルＷＴ１は左側に配設され、基板テーブルＷＴ２は右側に配設されている。この構成では、基板テーブルＷＴ１を使用して、それによって保持される基板Ｗ１に関連する様々な予備工程を、アライメントシステムＡＳ（下記でより詳細に説明する）及びトポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して、その基板Ｗ１の露光前に実施することが可能である。同時に、基板テーブルＷＴ２は、基板テーブルＷＴ２によって保持される別の基板Ｗ２の露光に使用可能である。基板テーブルＷＴ２によって保持される基板Ｗ２が露光され、基板テーブルＷＴ１によって保持される基板Ｗ１に関連する予備工程が実施されると、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２は場所を交換する。続いて、基板テーブルＷＴ１によって保持される基板Ｗ１は放射に露光され、事前に放射に露光された基板テーブルＷＴ２によって保持される基板Ｗ２は、新しい基板に交換され、新しい基板に関連する様々な予備工程が実行される。

[0050] したがって、２つの基板テーブルＷＴ１、ＷＴ２の各々は、図１Ａの左側又は右側のいずれにも配設可能である。特段に記載されていない限り、下記において、基板テーブルＷＴ１は、概して、その時点で左側に配設されている基板テーブルを指し、基板テーブルＷＴ２は、概して、その時点で右側に配設されている基板テーブルを指すことになる。

[0051] 図１Ｂは、図１Ａの２つの基板Ｗ１、Ｗ２のいずれかを表し得る、基板Ｗの平面図を示す。下記において、特段に記載されていない限り、リソグラフィ装置の左側及び右側の基板は基板Ｗと呼ばれることになる。図１Ｃは、パターニングデバイスアライメントマーク（概略的にボックスＭ１、Ｍ２として示される）が提供された、パターニングデバイスＭＡの平面図を示す。

[0052] 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）。

[0053] 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ＳＯとリソグラフィ装置とは、例えば放射源ＳＯ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ＳＯはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、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とともに放射システムと呼ぶことができる。

[0054] イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を変更し得る。イルミネータは、イルミネータＩＬの瞳面内での環状領域内で強度分布が非ゼロであるように、放射ビームの半径範囲を制限するように配置され得る。追加又は代替として、イルミネータＩＬは、瞳面内での複数の等しい間隔で配置されたセクタ内で強度分布が非ゼロであるように、瞳面内でのビームの分布を制限するように動作可能でもあり得る。イルミネータＩＬの瞳面内での放射ビームの強度分布は、照明モードと呼ばれることがある。

[0055] イルミネータＩＬは、ビームの強度分布を調整するための調整手段ＡＭを備え得る。一般に、イルミネータの瞳面内での強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径範囲（通常、それぞれσ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）は、調整可能である。イルミネータＩＬは、イルミネータＩＬの瞳面内でのビームの角度分布を変化させるようにも動作可能であり得る。例えば、イルミネータＩＬは、強度分布が非ゼロの瞳面内でのセクタの数及び角度範囲を変更するように動作可能であり得る。イルミネータの瞳面内でのビームの強度分布を調整することによって、異なる照明モードを達成し得る。例えば、イルミネータＩＬの瞳面内での強度分布の半径及び角度範囲を制限することによって、強度分布は、例えば、当分野で知られているような双極、四極、又は六極分布などの、マルチポール分布を有し得る。望ましい照明モードは、その照明モードを提供する光学系をイルミネータＩＬ内に挿入することによって得られる。

[0056] イルミネータＩＬは、ビームの偏光を変更するように動作可能であり得、また、調整手段ＡＭを使用して偏光を調整するように動作可能であり得る。イルミネータＩＬの瞳面全体にわたる放射ビームの偏光状態は、偏光モードと呼ばれることがある。異なる偏光モードを使用することで、基板Ｗ上に形成される像内での、より大きなコントラストが達成できる。放射ビームは非偏光であり得る。代替として、イルミネータＩＬは、放射ビームを線形に偏光するように配置され得る。放射ビームの偏光方向は、イルミネータＩＬの瞳面全体にわたって変動可能であり、すなわち放射の偏光方向は、イルミネータＩＬの瞳面内の異なる領域において異なり得る。放射の偏光状態は、照明モードに応じて選択可能である。

[0057] 加えて、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの、様々な他のコンポーネントを備え得る。イルミネータＩＬは、その断面において望ましい均一性及び強度分布を有する、調節済みの放射ビームＰＢを提供する。

[0058] 調節済みの放射ビームＰＢの形状及び（空間的）強度分布は、イルミネータＩＬの光学系によって定義される。スキャンモードにおいて、調節済みの放射ビームＰＢは、パターニングデバイスＭＡ上に概して矩形の放射の帯域を形成し得る。放射の帯域は露光スリット（又はスリット）と呼ばれることがある。スリットは、（その長さと呼ばれることがある）長い方の寸法及び（その幅と呼ばれることがある）短い方の寸法を有し得る。スリットの幅はスキャン方向（図１におけるｙ方向）に対応し得、スリットの長さは非スキャン方向（図１におけるｘ方向）に対応し得る。スキャンモードにおいて、スリットの長さは、単一動的露光で露光可能なターゲット部分Ｃの非スキャン方向の範囲を制限する。これに対して、単一動的露光で露光可能なターゲット部分Ｃのスキャン方向の範囲は、スキャン動作の長さによって決定される。

[0059] 「スリット」、「露光スリット」、又は「放射の帯域」という用語は、リソグラフィ装置の光軸に対して垂直な平面において、イルミネータＩＬによって生成される放射の帯域を言い表すために、互換的に使用され得る。この平面は、パターニングデバイスＭＡ又は基板Ｗのいずれかに、又はその近くにあってよい。「スリットプロファイル」、「放射ビームのプロファイル」、「強度プロファイル」、及び「プロファイル」は、特にスキャン方向での、スリットの（空間的）強度分布の形状を言い表すために、互換的に使用され得る。

[0060] イルミネータＩＬは、２つのマスキングブレイド（図１Ａにおいて、Ｂとして概略的に示される）を備える。２つのマスキングブレイドの各々は、概して、スリットの長さに対して平行であり、２つのマスキングブレイドはスリットの両側に配設されている。各マスキングブレイドは、放射ビームＰＢのパス内に配設されていない陥没位置と、放射ビームＰＢをブロックする挿入位置との間で、独立に移動可能である。マスキングブレイドは、イルミネータＩＬのフィールド面内に配設される。したがって、マスキングブレイドを放射ビームのパス内へと移動させることによって、放射ビームＰＢのプロファイルを鋭く断ち切り、それによってスキャン方向における放射ビームＰＢのフィールド範囲を制限することができる。マスキングブレイドを使用して、露光領域のいずれの部分が放射を受信するかを制御することができる。

[0061] パターニングデバイスＭＡは、リソグラフィ装置のフィールド面内にも配設される。一実施形態において、マスキングブレイドはパターニングデバイスＭＡに近接して配置され得るため、マスキングブレイド及びパターニングデバイスＭＡの両方が実質的に同じ平面内に置かれる。代替として、マスキングブレイドはパターニングデバイスＭＡから分離され得るため、それらは各々リソグラフィ装置の異なるフィールド面内に置かれ、好適なフォーカス光学系（図示せず）がマスキングブレイドとパターニングデバイスＭＡとの間に提供され得ることになる。

[0062] イルミネータＩＬは、強度アジャスタＩＡ（図１Ａ内に概略的に図示）を備える。強度アジャスタＩＡは、次に説明するように、放射ビームの両側で放射ビームを減衰するように動作可能である。強度アジャスタＩＡは、ペアで配置された複数の移動可能フィンガを備え、各ペアはスリットの各側に１つのフィンガを備える（すなわち、フィンガの各ペアはｙ方向に分離される）。フィンガのペアは、スリットの長さに沿って配置される（すなわち、ｘ方向に延在する）。各移動可能フィンガは、スキャン方向（ｙ方向）に独立に移動可能である。すなわち、フィンガは、スリットの長さに対して垂直な方向に移動可能である。使用中、各移動可能フィンガはスキャン方向に独立に移動可能である。例えば、各移動可能フィンガは、少なくとも放射ビームのパス内に配設されていない陥没位置と、放射ビームを部分的にブロックする挿入位置との間で、移動可能であり得る。フィンガを移動させることによって、スリットの形状及び／又は強度分布を調整することができる。

[0063] フィンガが放射ビームＰＢを鋭利に切断しないように、フィールドはフィンガの周辺部にあってよい。フィンガのペアを使用して、放射ビームＰＢの異なるレベルの減衰をスリットの長さに沿って印加することができる。

[0064] 例えばフィンガを使用して、スリットの幅にわたる放射ビームＰＢの強度プロファイルの全体がスリットの長さに沿ってほぼ一定であることを保証することができる。

[0065] イルミネータＩＬを出た放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上で保持されるパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射する。パターニングデバイスＭＡを横断したビームＰＢは投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にフォーカスする。第２の基板位置決めデバイスＰＷ２及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス）の助けにより、例えば、ビームＰＢのパス内で異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴ２をフレームＭＦに対して正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図１Ａでは明示的に示されていない）を使用して、例えば、マスクライブラリからの機械的取り外し後、又はスキャンの間に、パターニングデバイスＭＡをフレームＭＦに関して正確に位置決めすることが可能である。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴ１、ＷＴ２の動きは、位置決めデバイスＰＭ、ＰＷ１、及びＰＷ２の一部を形成する、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）の助けによって実現されることになる。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイス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を使用して位置合わせされ得る。

[0066] 投影システムＰＬは、放射ビームＰＢに減少係数を適用し、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さいフィーチャを伴う像を形成することができる。例えば、減少係数４が適用可能である。

[0067] スキャンモードにおいて、第１の位置決めデバイスＰＭは、スキャンパスに沿って、イルミネータＩＬによって調節された放射ビームＰＢに対して支持構造ＭＴを移動させるように動作可能である。一実施形態において、支持構造ＭＴは、一定のスキャン速度ｖ_ＭＴでスキャン方向に線形に移動される。上述のように、スリットはその幅がスキャン方向（図１のｙ方向と一致する）に延在するように配向される。いずれの場合でも、スリットによって照明されるパターニングデバイスＭＡ上の各ポイントは、投影システムＰＬによって、基板Ｗの平面内の単一の共役ポイント上に結像されることになる。支持構造ＭＴがスキャン方向に移動する際、パターニングデバイスＭＡ上のパターンは、支持構造ＭＴと同じ速度でスリットの幅にわたって移動する。具体的には、パターニングデバイスＭＡ上の各ポイントは、スリットの幅にわたり速度ｖ_ＭＴでスキャン方向に移動する。この支持構造ＭＴの動作の結果、パターニングデバイスＭＡ上の各ポイントに対応する基板Ｗの平面内の共役ポイントは、基板テーブルＷＴ２の平面内のスリットに対して移動することになる。

[0068] 基板Ｗ上にパターニングデバイスＭＡの像を形成するために、パターニングデバイスＭＡ上の各ポイントの基板Ｗの平面内の共役ポイントが基板Ｗに関して静止状態のままであるように、基板テーブルＷＴ２が移動される。投影システムＰＬに対する基板テーブルＷＴ２の速度（大きさ及び方向の両方）は、投影システムＰＬの縮小及び像反転特性によって決定される。具体的には、投影システムＰＬの特性が、基板Ｗの平面内に形成されるパターニングデバイスＭＡの像がスキャン方向に反転されるようである場合、基板テーブルＷＴ２は支持構造ＭＴに対して反対方向に移動されるはずである。すなわち、基板テーブルＷＴ２の動作は、支持構造ＭＴの動作に対して逆平行なはずである。更に、投影システムＰＬが放射ビームＰＢに縮小係数αを適用する場合、所与の時間期間内に各共役ポイントが進行する距離は、係数αによってパターニングデバイス上の対応するポイントが進行する距離よりも短くなる。したがって、基板テーブルＷＴ２の速度｜ｖ_ＷＴ｜の大きさは｜ｖ_ＭＴ｜／αとなるはずである。

[0069] ターゲット部分Ｃの露光の間、イルミネータＩＬのマスキングブレイドは、放射ビームＰＢのスリットの幅を制御するために使用可能であり、次にこれが、パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗのそれぞれの平面内の露光領域の範囲を制限する。すなわち、イルミネータのマスキングブレイドは、リソグラフィ装置に対してフィールドストップとして働く。

[0070] スキャンモードを使用して、リソグラフィ装置は、実質的に固定エリアを伴う基板Ｗのターゲット部分Ｃを放射に露光させるように動作可能である。例えば、ターゲット部分Ｃは、ダイの一部、１つ又はいくつかのダイを含み得る。単一のウェーハは複数のステップで放射に露光させることができ、各ステップは、ターゲット部分Ｃの露光とそれに続く基板Ｗの移動を含む。第１のターゲット部分Ｃの露光後、リソグラフィ装置は投影システムＰＬに対して基板Ｗを移動させるように動作可能であるため、別のターゲット部分Ｃを放射に露光させることが可能である。例えば、基板Ｗ上の２つの異なるターゲット部分Ｃの露光間に、基板テーブルＷＴ２は次のターゲット部分を位置決めするために基板Ｗを移動させるように動作可能であるため、露光領域を介してスキャンする準備ができることになる。

[0071] 代替として、示された装置は別のモードで使用可能であり、支持構造ＭＴは本来、プログラマブルパターニングデバイスを保持しながら静止状態を維持し、ビームＰＢに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、基板テーブルＷＴ２は移動又はスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴ２の各移動後、又はスキャン中の連続する放射パルス間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の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利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

[0072] 上述の使用モードの組み合わせ及び／又はバリエーション、あるいは全く異なる使用モードも、採用可能である。

[0073] 更に下記で説明するように、アライメントシステムＡＳは、左側の基板テーブルＷＴ１上で保持されている基板Ｗ上に提供されるアライメントマークの位置（図１Ｂにおいて、ボックスＰ１、Ｐ２によって概略的に示される）を測定する。加えて、トポグラフィ測定システムＴＭＳを使用して、左側の基板テーブルＷＴ１上で保持される基板Ｗの表面のトポグラフィが測定される。第１の基板位置決めデバイスＰＷ１及び位置センサ（図１Ａでは明示的に示されていない）を使用して、基板テーブルＷＴ１をフレームＭＦ（並びに、それに接続されたアライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳ）に対して正確に位置決めすることができる。

[0074] トポグラフィ測定システムＴＭＳは、基板Ｗ１の高さを示す信号ｓ_１を出力するように動作可能であり得る。アライメントセンサＡＳは、基板Ｗ１又は基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークの位置を示す信号ｓ_２を出力するように動作可能であり得る。出力信号ｓ_１、ｓ_２は、プロセッサＰＲによって受信される。

[0075] トポグラフィ測定システムＴＭＳによって出力される信号ｓ_１は、基板Ｗ１の高さを決定するためにプロセッサＰＲによって分析され得る。プロセッサＰＲを使用して、基板Ｗ１のトポグラフィのマップを生成することができる。プロセッサＰＲはメモリを備え得、基板Ｗ１全体のトポグラフィに関する情報を記憶するように動作可能であり得る。基板Ｗ１の表面のトポグラフィは、高さマップと呼ばれることがある。基板Ｗ（図１Ａの右側）の露光の間、基板Ｗは投影システムＰＬの焦点面内に維持されることが望ましい。これを達成するために、基板テーブルＷＴ２をｚ方向に移動させることができ、基板テーブルＷＴ２のこの動きは、基板Ｗの表面の（トポグラフィ測定システムＴＭＳによって事前に決定された）トポグラフィに依存して決定される。

[0076] アライメントセンサＡＳによって出力される信号ｓ_２は、基板Ｗ１及び基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークの位置を決定するためにプロセッサＰＲによって分析され得る。第１の基板位置決めデバイスＰＷ１は、位置センサＩＦ（位置センサＩＦ又は測定ステーション専用の別の位置センサのいずれか）が基板テーブルＷＴ１を測定する間に、アライメントセンサＡＳの下の各アライメントマークを位置決めするために、基板テーブルＷＴ１を移動させるように動作可能であり得る。初期ステップとして、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１を使用して、アライメントセンサＡＳの下の基板テーブルＷＴ１上の１つ以上のアライメントマークを位置決めすることが可能であり、各アライメントマークの位置が決定される。続いて、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１を使用して、アライメントセンサＡＳの下の基板Ｗ１上の１つ以上のアライメントマークを位置決めすることが可能であり、各アライメントマークの位置が決定される。例えば、位置センサによって決定された基板テーブルＷＴ１の位置は、各アライメントマークがアライメントセンサＡＳの真下にある間に記録され得る。事実上、基板テーブルＷＴ１上のアライメントマークの位置の測定により、位置センサ（例えば、センサＩＦ）によって決定された基板テーブルＷＴ１の位置を（アライメントシステムＡＳが接続されているフレームＭＦに対して）較正することができる。基板Ｗ１上のアライメントマークの位置の測定によって、基板テーブルＷＴ１に対する基板Ｗ１の位置を決定することができる。

[0077] プロセッサＰＲは、デジタル信号処理システムと見なされ得る。プロセッサＰＲは、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、又は１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを備え得る。

[0078] アライメントシステムＡＳ及びトポグラフィ測定システムＴＭＳからのデータに加えて、プロセッサＰＲは、第１の基板位置決めデバイスＰＷ１から及び／又は位置センサ（例えば、センサＩＦ）からの、基板テーブルＷＴ１位置情報も受信する（図１Ａにおける信号ｓ_３を参照のこと）。基板は（典型的にはクランプを介して）基板テーブルＷＴ１に固定されるため、アライメントセンサＡＳからの情報を使用して、基板テーブルＷＴ１に関する位置情報を、基板Ｗに関する位置情報に変換することができる。

[0079] 装置は、説明する様々なアクチュエータ及びセンサの移動及び測定のすべてを制御する、リソグラフィ装置制御ユニット（図示せず）を備え得る。リソグラフィ装置制御ユニットは、装置の動作に関連する所望の計算を実施するための、信号処理及びデータ処理能力を含み得る。プロセッサＰＲは、リソグラフィ装置制御ユニットの一部を形成し得る。実際には、リソグラフィ装置制御ユニットは多くのサブユニットのシステムとして実現され得、各々がリアルタイムのデータ獲得、装置内のサブシステム又はコンポーネントの処理及び制御を扱う。例えば、１つの処理サブシステムを、第１及び第２の基板位置決めデバイスＰＷ１、ＰＷ２のサーボ制御専門とすることができる。別々のユニットが、粗動及び微動のアクチュエータ、又は異なる軸を扱うことさえも可能である。別のユニットは、位置センサＩＦ（及び、使用される場合は、測定ステーション用の別の位置センサ）の読み出し専門とすることができる。装置の制御全体を、これらのサブシステム処理ユニットと、オペレータと、及びリソグラフィ製造プロセスに関与している他の装置と通信している、中央処理ユニットによって制御することができる。

[0080] 図２（ａ）は、それぞれＸ位置及びＹ位置の測定のために基板Ｗ上に提供される、アライメントマーク２０２、２０４の例を示す。この例における各アライメントマークは、基板に印加されるか又はエッチングされるプロダクトレイヤ又は他のレイヤ内に形成される、一連のバーを含む。バーは規則正しく間隔が置かれ、格子線として働くため、アライメントマークは、十分に周知の空間的周期（ピッチ）を伴う回折格子と見なされ得る。Ｘ方向アライメントマーク２０２上のバーは、Ｘ方向に周期的に提供するためにＹ軸に平行であり、Ｙ方向アライメントマーク２０４のバーは、Ｙ方向に周期的に提供するためにＸ軸に平行である。アライメントセンサＡＳ（図１に図示）は、正弦波などの周期的に変動する信号を取得するために、放射のスポット２０６（Ｘ方向）、２０８（Ｙ方向）を用いて各アライメントマークを光学的にスキャンする。装置のフレームＭＦに対して固定されたアライメントセンサに対する、したがって基板Ｗの、アライメントマークの位置を測定するために、この信号の位相が分析される。スキャン移動は幅広の矢印によって概略的に示され、スポット２０６又は２０８の進行位置は点線の輪郭で示される。アライメントパターンにおけるバー（格子線）のピッチは、典型的には、基板上に形成されるプロダクトフィーチャのピッチよりもかなり大きく、アライメントセンサＡＳは、基板にパターンを印加するために使用される露光放射よりもかなり長い波長の放射（又は、通常は複数の波長）を使用する。しかしながら、多数のバーによって反復信号の位相を正確に測定することができるため、微細な位置情報が取得可能である。

[0081] 粗及び微細なマークが提供され得るため、アライメントセンサは、異なるサイクルの周期信号、並びにサイクル内の正確な位置（位相）を区別することができる。この目的で、異なるピッチのアライメントマークも使用できる。これらの技法も当業者には周知であるため、本明細書では詳細に説明しない。こうしたセンサの設計及び動作は当分野で周知であり、各リソグラフィ装置はそれ独自のセンサの設計を有し得る。アライメントセンサＡＳは、概して、米国特許第６９６１１１６号（ｄｅｎ Ｂｏｅｆ等）に記載された形とすることができる。図２（ｂ）は、同様のアライメントシステムで使用するための修正されたアライメントマークを示し、Ｘ位置及びＹ位置は、照明スポット２０６又は２０８を用いる単一光学スキャンを介して取得可能である。アライメントマーク２１０は、Ｘ軸及びＹ軸の両方に対して４５度で配置されたバーを有する。この組み合わされたＸ及びＹ測定は、公開米国特許出願第２００９／１９５７６８Ａ号（Ｂｉｊｎｅｎ等）に記載された技法を使用して実行され得る。

[0082] 図３は、既知のアライメントセンサＡＳの概略ブロック図である。照明源２２０は、１つ以上の波長の放射ビーム２２２を提供し、これはスポットミラー２２３によって、基板Ｗ上に位置するアライメントマーク２０２などのアライメントマーク上へと、対物レンズ２２４を介して誘導される。図２に概略的に示されるように、上述の米国特許第６９６１１１６号に基づく本アライメントセンサの例において、アライメントマーク２０２が照明されるときに使用する照明スポット２０６は、アライメントマーク自体の幅よりも直径がわずかに小さくてよい。

[0083] アライメントマーク２０２によって回折された放射は、対物レンズ２２４によって受け取られ、情報担持ビーム２２６内にコリメートされる。自己参照干渉計２２８は、上述の米国特許第６９６１１１６号内に開示されたタイプのものであり、ビーム２２６を処理し、別々のビームを（各波長について）センサアレイ２３０上に出力する。スポットミラー２２３は、この地点で好都合にゼロ次絞りとして働くため、情報担持ビーム２２６は、アライメントマーク２０２からのより高次の回折放射のみを含む（これは測定にとって不可欠ではないが、信号対ノイズ比を向上させる）。センサ格子２３０内の個別のセンサからの強度信号２３２は、図１のプロセッサＰＲの一部を形成し得る、処理ユニットＰＵに提供される。ブロック２２８内での光学処理とユニットＰＵ内での計算処理とを組み合わせることによって、基準フレームＲＦに対する基板上のＸ及びＹ位置の値が出力される。処理ユニットＰＵは、図１に示される制御ユニットＬＡＣＵとは別であり得るか、設計上の選択肢及び便宜性の問題として、同じ処理ハードウェアを共有し得る。ユニットＰＵが別の場合、信号処理の一部はユニットＰＵ内で実行され、別の部分はユニットＬＡＣＵ内で実行され得る。

[0084] 既に述べたように、例示したタイプの単一測定は、アライメントマークの１つのピッチに対応するあるレンジ内のアライメントマークの位置のみを固定する。これと共に粗動測定技法を使用して、正弦波のいずれの周期がマークされた位置を含むものであるかが識別される。アライメントマークが作られる材料、及びそれが上及び／又は下にある材料に関係なく、アライメントマークの確度を上げるため、及び／又はロバストな検出のために、より粗なレベル及び／又は微細なレベルでの同じプロセスが異なる波長で反復され得る。波長は、同時に処理されるように光学的に多重化及び逆多重化されること、及び／又は、時分割又は周波数分割によって多重化されることが可能である。本開示における例は、アライメントマークの非対称性に対する感度が低下した実用的且つロバストな測定装置（アライメントセンサ）を提供するために、いくつかの波長での測定を活用する。

[0085] より詳細に測定プロセスについて言及すると、図３でＶ_Ｗとラベル付けされた矢印は、スポット２０６がアライメントマーク２０２の長さＬをトラバースする際のスキャン速度を示す。この例において、アライメントセンサＡＳ及びスポット２０６は実際には静止状態のままであり、速度Ｖ_Ｗで移動するのは基板Ｗである。したがって、アライメントセンサは、基板Ｗの移動方向とは反対の方向にアライメントマーク２０２を効果的にスキャンしながら、基準フレームＲＦ（図１）に堅固且つ正確に取り付けることが可能である。基板Ｗはこの移動において、基板テーブルＷＴ及び基板位置決めシステムＰＷ上へのその取付けによって制御される。図示されたすべての移動は、Ｘ軸に対して平行である。同様のアクションが、スポット２０８を用いてＹ方向にアライメントマーク２０４をスキャンするために適用される。

[0086] 公開米国特許出願第２０１２−０２１２７４９Ａ１号で考察されているように、リソグラフィ装置に必要な高生産性要件は、アライメントマークの測定が基板上の非常に多くの位置でできる限り迅速に実行されることを必要とし、これは、スキャン速度Ｖ_Ｗが高速であり、各アライメントマーク一の獲得に使用可能な時間Ｔ_ＡＣＱがそれに応じて短いことを示唆している。簡単に言えば、公式Ｔ_ＡＣＱ＝Ｌ／Ｖ_Ｗが適用される。先行米国出願第２０１２−０２１２７４９Ａ１号は、獲得時間を長くするために、スポットの反対のスキャン動作を与えるための技法を記載している。所望であれば、同じスキャンスポット技法を、本明細書で開示されたタイプのセンサ及び方法において適用可能である。

[0087] 図４は、上述の先行公開米国第６，９６１，１１６号及び米国第２００９／１９５７６８号に記載されたものの修正版である、アライメントセンサの光学システムを示す。これは、とりわけ、確度を上げるためにアライメントマークのピッチを縮小することが可能なオフアクシス照明モードのオプションを紹介している。光学システムは、別々のスキャトロメトリ機器ではなくアライメントセンサを用いて、スキャトロメトリタイプの測定も実行可能にし得る。図４では、簡潔にするために、照明のオフアクシス及びオンアクシスモードを提供することの詳細は省略されている。本開示の場合、多波長及び偏光の細部を示すことが、より興味深い。

[0088] いくつかの分岐を有する光軸Ｏは、図４に示される光学システム全体を通じて走っている破線によって示される。図３の概略図との比較を容易にするために、図４に示される光学システムのいくつかの部分には、図３で使用される参照記号と同様の参照記号でラベル付けされているが、接頭辞は「２」ではなく「４」である。したがって、光源４２０、照明ビーム４２２、対物レンズ４２４、情報担持ビーム４２６、自己参照干渉計４２８、及び検出器配置４３０であることがわかる。検出器配置からの信号は、処理ユニットＰＵによって処理され、下記で説明する新規な特徴を実装するように、及び、各アライメントマークについての（改善された）位置測定ＰＯＳを出力するように、修正される。

[0089] このより詳細な概略図内に示される追加のコンポーネントは、以下の通りである。照明システム４４０において、放射源４２０からの放射は、光ファイバ４４２を介して照明プロファイリング光学系４４６へと送達される。これが入力ビーム４２２を、ビームスプリッタ４５４を介して瞳面Ｐを有する対物レンズ４２４へと送達する。対物レンズ４２４は、ウェーハＷ上のアライメントマーク２０２／２０４／２１０上にスポット４０６を形成する。情報担持ビーム４２６はアライメントマークによって回折され、ビームスプリッタ４５４を通過して干渉計４２８に渡される。干渉計４２８は、情報担持ビームを、直交偏光を伴う２つの部分に分割し、これらの部分を、光軸を中心に互いに対して１８０°回転させ、それらを出射ビーム４８２に組み合わせる。出射ビーム４８２は、下記でより詳細に説明するように、検出器配置４３０に入る。

[0090] 本例には、非対称測定配置４６０が含まれる。配置４６０は、干渉計の前に位置決めされた第２のビームスプリッタ４６２を介して、情報担持ビーム４２６の一部４６４を受信する。別の米国特許出願第２０１２５２２７０６１号は、検出器４３０を介して取得される位置情報を使用する非対称性の測定のための技法を記載している。非対称性測定配置４６０は任意選択であり、したがって他の実施形態では省略可能であることが理解されよう。

[0091] 照明プロファイリング光学系４４６は様々な形を取ることが可能であり、そのうちのいくつかが、先行米国特許出願第２０１５１０９６２４号により詳細に開示されている。そこで開示される例では、検出器側に空間解像の必要なしに縮小格子ピッチを使用することが可能なアライメントセンサ（より一般的には、位置測定装置）が示されている。照明モードを使用することによって、これらの装置は、現行の検出器設計を変更することなく、例えば１μｍ未満から２０μｍのピッチまで、幅広い異なるピッチでアライメントマークの位置を測定することができる。先行米国出願第２０１５１０９６２４号において説明される例に共通の特定の特徴は、入射角の制限レンジ（瞳面内での制限された半径範囲）でオフアクシス照明を使用するためのオプションである。オフアクシス照明によって、放射源の領域は、瞳の周辺部、すなわち光軸からある程度離れた距離に限定されることを意味する。照明を瞳の最周辺部に限定することで、アライメントマークの最小可能ピッチを実質的にλ／ＮＡから実質的にλ／２ＮＡまで減少させ、ここでλは使用される放射の波長であり、ＮＡは計器（例えば、アライメントセンサ又はより一般的には位置測定装置）の対物レンズの開口数である。先行米国出願第２０１５１０９６２４号に記載された例は、装置のビームスプリッタにおいてスポットミラーの特定分布も使用し、所望の照明を提供すること、及びゼロ次回折放射用のフィールド絞りとして働くことの、両方が可能である。照明モードを変更することなく、Ｘ、Ｙ、及びＸＹのアライメントマークのうちのいずれかでの位置合わせを可能にする、「ユニバーサル」照明プロファイルが設計可能であるが、これによって、性能における何らかの妥協及び／又は装置における何らかの妥協が不可避的にもたらされる。代替として、異なるアライメントマークタイプと共に使用するための専用モードが設計及び選択可能である。照明の異なる偏光も選択可能である。

[0092] 全体として、装置は、必ずしもこれら特定のオフアクシス照明プロファイルを提供することに限定されない。異なるプロファイルの使用を好む、既知であるか又はまだ開発されていないかの両方の他の使用モードも有し得る。例えば装置は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示される異なるアライメントマークタイプについて、オンアクシス及びオフアクシスの照明モードの選択を提供し得る。オフアクシス照明は、より微細な格子と共に使用することを対象としており、オンアクシス照明プロファイルは、既存のアライメントマーク及び測定方法との互換性に有用であり得る。第１に、オンアクシスモードの例を参照すると、図３の既知のセンサで使用されるように、それ以外は暗い瞳内の中央に明るいスポットを有するオンアクシス照明プロファイルによって、基板に対して垂直な照明が提供される。このプロファイルは、装置の照明ビーム４２２における任意選択設定である。この例では、光軸に沿って戻るゼロ次ビームにとって、干渉計４２８に入る前にブロックされることが望ましいが、非対称測定配置４６０（提供されている場合）に伝達されることも望ましい。干渉計４２８の前にゼロ次をブロックすることは必須ではないが、位置信号の信号対ノイズ比を向上させる。したがって、本実施形態において、スポットミラーは第２のビームスプリッタ４６２に含まれ得る。第１のスプリッタ４５４は銀めっきされておらず、中央スポットの強度の５０％程度のみがアライメントマークに伝達され得ることが受け入れられる。配置４６０が省略される代替実施形態において、このプロファイルは、照明プロファイラ４４６によって直接生成され得、第１のビームスプリッタ４５４内のスポットミラーによって完全強度で対物レンズ４２４に送信され得る。所望のプロファイルを取得するために、様々な代替形態が予想可能である。

[0093] 所望の信号を生成するために、対向するセグメントが干渉計４２８に対してコヒーレントなはずであることを念頭に置くと、オフアクシス照明プロファイルは実用的な計器を形成するために多数の様式で生成可能である。特に、広帯域光源が含まれる場合、光源放射のコヒーレンス長さ／時間は非常に短くなる。単色レーザ源を用いる場合であっても、米国出願第６９６１１１６号は、例えば、望ましくない多重反射からの干渉をなくすために、短いコヒーレンス時間が好ましいことを教示している。その結果、光源から各セグメントまでの光路長さは、非常に厳密に一致するはずである。所望のプロファイルに直接対応するアパーチャを拡幅した平行ビーム内に置くことが可能であるが、結果として、相対的に大きな光損失が生じることになる。光の損失を回避するために、上述の先行米国出願第２０１５１０９６２４号に様々な代替のソリューションが提供されている。

[0094] 照明源４４２から出現する照明は単色であり得るが、典型的には、本来は広帯域の例えば白色光、又は多色であり得る。照明源４４２は電磁放射を放出するように動作可能な光源であることを理解されよう。この放射は、可視光、及び／又は可視スペクトル外の電磁放射、例えば赤外線放射を含み得る。下記において「放射」という用語は、「光」という用語と同義であり、相互に交換可能に使用され得ることを理解されよう。同様に、こうした放射の波長（又は、波長のレンジ）は、放射が可視スペクトルからのものであるか否かに関わらず、放射の「色」と呼ばれ得る。ビームにおける波長のダイバーシティは、既知のように測定のロバスト性を増加させる。１つの既知のセンサは例えば４つの波長のセットを使用し、４つの波長の各々は５００ｎｍから９００ｎｍのレンジ内にある。これら４つの波長は、それらの色の名前によって呼ばれ得、緑（緑色光を含む）、赤（赤色光を含む）、近赤外（近赤外の放射を含む）、及び遠赤外（遠赤外の放射を含む）であり得る。本発明を実装するセンサにおいて、同じ４つの波長が使用可能であるか、あるいは異なる４つの波長、又は４つよりも多いか又は少ない波長が使用され得る。

[0095] 次に、再度図４を参照しながら、多重波長の放射を使用する測定に関係し、また偏光効果の測定に関係する、装置の態様を説明する。照明サブシステム４４０において、光源４２０は、緑（Ｇとラベル表示）、赤（Ｒ）、近赤外（Ｎ）、及び遠赤外（Ｆ）と命名された４つの波長の放射を生成するために提供された、４つの個別の光源を備える。下記の考察における利便性のために、これら４つの異なる波長での放射は４色光と呼ばれ、それらが電磁スペクトルの可視部分又は不可視部分にあるかどうかは本目的にとっては重要ではない。光源は線形に偏光され、Ｇ及びＮ放射は互いに同一に配向され、Ｒ及びＦ放射はＧ及びＮ放射の偏光に対して垂直に偏光される。

[0096] ４色は偏光維持ファイバによってマルチプレクサ５０２に伝送され、ここで単一の４色ビームに組み合わせられる。マルチプレクサは、矢印５０４によって示されるように線形偏光を維持する。図面全体を通じて、矢印５０４及び同様の矢印は、緑及び赤の成分の偏光を示すためにＧ及びＲとラベル付けされる。Ｎ及びＦの成分は、それぞれ、Ｇ及びＲの成分と同一に配向される。

[0097] この組み合わされたビームは、好適な送達光学系５０６を介してビームスプリッタ４５４に入る。既に述べたように、このビームは部分的に又は完全に、ビームスプリッタ内部にある反射表面（例えば、直径０．５ｍｍのスポットミラー）で反射する。対物レンズ４２４はビームを狭ビームにフォーカスし、この狭ビームはウェーハＷ上のアライメントマーク２０２によって形成される格子によって反射及び回折される。光は、例えば開口数ＮＡ＝０．６で、対物レンズ４２４によって集光される。このＮＡ値によって、各色について１６μｍピッチの格子から少なくとも１０次数の回折が集光できることになる。

[0098] 情報担持ビーム４２６を形成する反射及び回折された光は、その後、自己参照干渉計４２８へと誘導される。この例では、既に述べたように、ビームはビームスプリッタ４６２によって分割され、提供されている場合は非対称測定配置４６０に情報担持ビームの一部４６４を供給する。非対称測定情報を搬送する信号４６６は、配置４６０から処理ユニットＰＵへと渡される。干渉計の直前で、偏光は半波長板５１０によって４５°だけ回転される。以後、明確にするために、偏光矢印は１つの色についてのみ示される。既に上記で述べ、米国特許第６９６１１１６号に記載されるように、干渉計は偏光ビームスプリッタを備え、ここでは各色の半分が伝送され、各色の半分が反射される。各半分は、その後、干渉計内部で３回反射され、放射フィールドを＋９０°及び−９０°回転させ、１８０°の相対的回転を与える。その後、２つのフィールドは互いに重畳し合い、干渉可能となる。−９０°及び９０°像の光路差を補償するために、位相補償器５１２が存在する。その後、偏光は別の半波長板５１４（Ｘ又はＹ軸に対して２２．５°にセットされた主軸を有する）によって４５°回転される。半波長板５１０、５１４は波長に無反応であるため、４つの波長すべての偏光が４５°回転される。

[0099] 更なるビームスプリッタ５１６が光信号を指定された２つの光路Ａ及びＢに分割する。一方の光路は２つの回転フィールドの合計を含み、他方は差を含む。初期偏光方向に応じて、合計はパスＡ又はパスＢに行き着く。したがって、この例では緑の信号及びＮＩＲ信号の合計が一方のパスに、赤及びＦＩＲは他方に行き着く。各色について、対応する差分信号は他方のパスに行き着く。放射源は、放射、例えば電磁放射を発するように動作可能な源であることを理解されよう。放射は可視光を含み得る。代替として、放射は可視スペクトルの外側の電磁放射、例えば赤外線放射を含み得る。上記の説明において、「放射」という用語は「光」という用語と同義であることを理解されよう。したがって、光へのいかなる言及も、可視スペクトルの外側の電磁放射を包含し得る。

[00100] この配置は、各色での照明について１つの偏光を使用することを選択していることに留意されたい。読み取り間で偏光を変更することによって（読み取り内での時分割多重化によって）、１色につき２つの偏光を用いる測定が可能である。しかしながら、色及び偏光における何らかのダイバーシティから恩恵を受けながら、高スループットを維持するために、各色が線形に偏光され、１つの偏光方向を有する色の１つのサブセット及び異なる偏光方向を有する色の別のセットを伴う、異なる色のセットが、ダイバーシティと測定スループットとの間に良好な妥協を示す。スループットに影響を与えずにダイバーシティを上げるために、本明細書で提示される４色方式と同様であるが、より多くの色、例えば８色又は１６色と混合偏光とを使用する実装が想定可能である。

[00101] 各パスＡ及びＢの光は、それぞれの集光レンズアセンブリ４８４Ａ及び４８４Ｂによって集光される。その後、光は基板上のスポットの外側からの光のほとんどを消去する、アパーチャ５１８Ａ又は５１８Ｂを介して進む。２つのマルチモードファイバ５２０Ａ及び５２０Ｂは、各パスの集められた光をそれぞれのデマルチプレクサ５２２Ａ及び５２２Ｂへと伝送する。デマルチプレクサ５２２Ａ、５２２Ｂは、各パスを元の４色に分割するため、合計８つの光信号が、検出器配置４３０内の検出器４３０Ａ及び４３０Ｂへと送達されることになる。１つの実用実施形態において、ファイバは、デマルチプレクサと検出器回路板上の８つの検出器要素との間に配置される。この例では、検出器は、空間解像を提供しないが、装置が基板Ｗ上のアライメントマーク２０２をスキャンする際に、各色について時変強度信号Ｉ_Ａ及びＩ_Ｂを送達する。信号は、実際には位置依存信号であるが、装置とアライメントマークとの間の物理的なスキャン移動（図３を想起のこと）と同期される、時変信号（波形）として受信される。

[00102] 処理ユニットＰＵは、８つの検出器から強度波形を受信し、位置測定ＰＯＳを提供するために、これらを既知の装置内と同様に処理する。異なる波長及び入射偏光に基づいて選択するための信号が８つ存在するため、装置は、多種多様な状況で使用可能な測定を取得することができる。これに関連して、アライメントマーク２０２は、異なる材料及び構造の多数のレイヤの下に埋設される場合があることに留意されたい。ある波長は、他の材料及び構造よりも、異なる材料及び構造の方が侵入しやすいことになる。処理ユニットＰＵは、従来、波形を処理し、最も強力な位置信号を提供している波形に基づいて位置測定を提供する。残りの波形は無視してよい。簡単な実装において、各測定タスクについての「レシピ」は、ターゲット構造の予備知識及び実験的調査に基づいて、どの信号を使用するかを指定し得る。より高度なシステムでは、事前の知識なしに最良の信号を識別するために、「カラーダイナミック」又は「スムーズカラーダイナミック」アルゴリズムを使用して、自動選択を行うことができる。これは、Ｊｅｒｏｅｎ Ｈｕｉｊｂｒｅｇｔｓｅ等による「Ｏｖｅｒｌａｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗｉｔｈ Ａｄｖａｎｃｅｄ ＡＴＨＥＮＡＴＭ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ」、Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ， Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ， ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ＸＶＩＩ， Ｄａｎｉｅｌ Ｊ．Ｈｅｒｒ， Ｅｄｉｔｏｒ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．５０３８（２００３）に記載されている。

[00103] 各レンズ４８４Ａ、４８４Ｂは、図３の既知のアライメントセンサと同様の配置である、各検出器４３０Ａ、４３０Ｂの各要素上にフィールド全体をフォーカスする。この例及び既知のアライメントセンサにおける検出器は、事実上、単一フォトダイオードであり、既に述べたスキャン動作による場合を除き、いずれの空間情報も提供しない。所望であれば、共役瞳面内に空間解像を有する検出器が追加可能である。これにより、例えば、アライメントセンサハードウェアを使用して角度分解スキャトロメトリ方法を実行することができる。

[00104] アライメントマークは、例えば２つの異なる偏光を使用して位置を測定することが望ましい場合、２回以上スキャンする必要があり得る。ＸＹアライメントマークのスキャンの途中で、照明モードを切り替えることも必要な場合があり得る。しかしながら、他の実施形態において、２つの測定が同時に実行できるように、光信号の多重化を使用することができる。同様に、照明モードを切り替えることなく、ＸＹアライメントマークの異なる部分をスキャン及び測定できるように、多重化が適用可能である。こうした多重化を実行するための簡単な方法は、周波数分割多重化によるものである。この技法では、スポット及び／又は偏光の各ペアからの放射が、位置情報を担持する時変信号の周波数よりもかなり高くなるように選択された特性周波数を用いて変調される。各検出器４３０Ａ、４３０Ｂに到達する回折及び処理された光信号は、２つの信号の混合となるが、源放射のそれぞれの周波数に同調されたフィルタを使用して電子的に分離可能である。時分割多重かも使用可能であるが、これには源と検出器との間の正確な同期が必要となる。各周波数での変調は、例えば単純な正弦波又は方形波とすることができる。

[00105] 位置感知のため、又は何らかの他の形のメトロロジのためであるかに関わらず、円偏光を用いるアライメントマークの照明が望ましい場合、ビームスプリッタ４５４と対物レンズ４２４との間に４分の１波板（図示せず）が挿入され得る。これには、線形偏光を円形偏光に変化させる（及び、アライメントマークによる回折の後、元に戻す）効果がある。スポット位置は、アライメントマーク方向に従って、前と同様に選択される。円偏光の方向（時計回り／反時計回り）は、照明源４２０、光ファイバ４４２、又は照明プロファイリング光学系４４６において異なる線形偏光を選択することによって変更可能である。

[00106] Ｈｕｉｊｂｒｅｇｔｓｅ等の論文には、複合ターゲットにおける多格子の使用も記載されている。各格子は、例えば、より高次の回折（３次、５次、７次）に機能強化する、異なるプロファイルを有する。位置測定は、これらの格子のうちの異なるものから、並びに、個別の格子上の異なる色信号から、導出可能である。本開示では、単純なバーパターンを伴うが、セグメント化されたフィーチャを有する、単一格子が存在することが想定される。当業者であれば、異なるパターンの多格子を有する実施形態を想定するために、本開示を容易に拡張することが可能であろう。

[00107] 図５は、本発明の実施形態に従った、スーパーコンティニウム放射源６００の概略図である。スーパーコンティニウム放射源６００は、放射源６１０、照明光学系６２０、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎ、及び集光光学系６４０を備える。

[00108] 放射源６１０は、パルス放射ビームを生成するように動作可能である。下記において、放射源６１０はポンプ放射源６１０と呼ばれることがあり、パルス放射ビーム６１２はポンプ放射ビーム６１２と呼ばれることがある。パルス放射ビーム６１２は、複数の逐次、離散、及び時間的に分離された放射のパルスを含むことを理解されよう。パルス放射ビームは、典型的には、２０〜８０ＭＨｚ程度であり得る、概して一定のパルス周波数を有し得る。ポンプ放射源６１０はレーザを含み得る。レーザは、例えばモードロックレーザを含み得る。好適なレーザは、例えばイッテルビウムドープ（Ｙｂ−ｄｏｐｅｄ）ファイバレーザなどの、ファイバレーザを含み得る。他の好適なレーザは、チタンサファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）レーザを含み得る。個別の放射パルスは、０．１〜１ピコ秒程度の持続期間を有し得る。

[00109] 照明光学系６２０は、パルスポンプ放射ビーム６１２を受信するように、及び複数のパルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎを形成するように、配置される。各パルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎは、パルスポンプ放射ビーム６１２の一部を含む。複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々は、複数のパルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎのうちの少なくとも１つを受信するように配置される。図５に示される実施形態において、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々は、複数のパルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎのうちの異なる１つを受信するように配置される。例えば、複数の導波路のうちの第１の導波路６３０ａは、複数のパルスサブビームのうちの第１のパルスサブビーム６２２ａを受信し、複数の導波路のうちの第２の導波路６３０ｂは、複数のパルスサブビームのうちの第２のパルスサブビーム６２２ｂを受信する、などとなる。このようにして、パルスポンプ放射ビーム６１２は、受動的に、各々が複数の導波路のうちの１つによって受信される複数の部分に分割され、パルスポンプ放射ビーム６１２のパワーは複数の導波路全体に広がる。

[00110] 複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々は、その対応するパルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎが導波路６３０ａ〜６３０ｎを介して伝搬する際に、スーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｎを発生させるために、そのパルスサブビーム６２２ａ〜６２２ｎのスペクトルが広がるように配置される。したがって、スーパーコンティニウム放射源６００は、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々においてスーパーコンティニウムの発生を可能にするために好適な非線形光学特性を有する、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎを備える。

[00111] 本明細書で使用される場合、「導波路」という用語は、波、特に電磁波を誘導するように構成された構造を意味することを理解されよう。こうした導波路は、集積光学システムの一部を形成し得、すなわち、「オンチップ」で提供され得る。代替として、こうした導波路は自由空間導波路であり得る。自由空間導波路は、例えばフォトニック結晶ファイバを含む、様々な異なるタイプの光ファイバを含む。

[00112] 集光光学系６４０は、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎからスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｎを受信するように、及び、それらを組み合わせて、スーパーコンティニウム放射源６００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを形成するように、配置される。

[00113] スーパーコンティニウム放射源６００はアライメントマーク測定システム内での使用に特に好適であり得る。例えば、スーパーコンティニウム放射源６００は、図２及び図４にそれぞれ示される照明源２２０、４２０に対応し得、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔは、放射ビーム２２２、４２２に対応し得る。しかしながら、スーパーコンティニウム放射源６００は、例えば半導体検査装置内の他の光学測定システム内での使用にも好適であり得る。スーパーコンティニウム放射源６００の更なる適用例は、ファイバ検査、干渉計又は分光法、光コヒーレンストモグラフィなどの医学的応用、共焦点顕微鏡法などである。

[00114] スーパーコンティニウム放射源６００は、相対的に広いスペクトルを伴うスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを生成するように動作可能である。例えば、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔは、可視レンジから遠赤外まで延在するスペクトルを有し得、例えば、スペクトルは４００ｎｍから２５００ｎｍまで延在し得る。こうした放射ビームＢ_ｏｕｔは、アライメントマーク測定システム、例えば図３及び図４に示されるアライメントセンサに、特に有用である。

[00115] スーパーコンティニウム発生のために複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎを使用することの１つの利点は、スーパーコンティニウム放射源６００が何らかのレベルの冗長性を有すること、及び、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎのうちの１つの障害イベントにおいてさえも、依然としてある程度動作可能なことである。

[00116] スーパーコンティニウムは、放射のパルスが導波路を介して伝搬する際に、様々な非線形の光学的効果の結果として形成される。これらの効果の固有の非線形性に起因して、これらのパルスを生成するそのポンプ放射源が安定的であったため、たとえその出力放射ビームが実質的にパルス間バリエーションを有さなかった場合であっても、スーパーコンティニウム放射源は、典型的には、スペクトルノイズ、パルス間変動、及び出力モードでの変動の被害を受ける。

[00117] スーパーコンティニウム放射源６００は、複数のスーパーコンティニウム６３２ａ〜６３２ｎ（複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々において１つ）が発生し、（集光光学系６４０によって）重畳される、配置を提供する。こうした配置は、異なる個別のスーパーコンティニウム６３２ａ〜６３２ｎ内のノイズ及びパルス間バリエーションが少なくとも部分的に相互に打ち消し合うことになるため、従来の配置よりも有利である。したがって、配置は、従来技術の配置よりも安定した出力を有する、アライメントマーク測定システムにおける使用に好適なタイプの広域スペクトル放射源を提供する。

[00118] 一般に、導波路は、放射の強度（すなわち、単位面積当たりのパワー）がその導波路についての閾値を下回るという条件で、放射をサポートできることになる。閾値を超える強度を有する放射が導波路に結合された場合、損傷を受ける可能性がある。パルスポンプ放射ビーム６１２を複数のサブビーム６２２ａ〜６２２ｎに分割し、スーパーコンティニウムを発生させるためにその各々が異なる導波路を介して伝搬することによって、スーパーコンティニウム放射源６００は、パルスポンプ放射ビーム６１２のパワーを複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎ全体に広げることが可能である。これは、放射源の所与の望ましい出力パワーのための従来技術のスーパーコンティニウム源において、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々の断面積を単一導波路のそれらに対して減少させることが可能であることを意味する。

[00119] 広帯域放射源に、例えば１Ｗ程度の相対的に高い出力パワーを提供することが望ましい場合がある。この程度の出力パワーを伴う既知のスーパーコンティニウム放射源は、例えば、非線形光媒体としてフォトニック結晶ファイバを使用することによって可能である。

[00120] 本発明のいくつかの実施形態において、相対的に明るいスーパーコンティニウム放射源６００（例えば、１Ｗ又はそれ以上程度のパワーを伴う）の場合であっても、導波路が集積光学系備えることができるように、導波路の寸法を十分に縮小することが可能である。すなわち、導波路はオンチップで（例えば、集積光学システムとして）提供され得、半導体製造技法を使用して形成され得る。例えば、スーパーコンティニウム放射源６００は、１Ｗ程度の出力パワーを有し得る。これを達成するために、ポンプ放射源６１０は、スーパーコンティニウム放射源６００を介したパワーの損失に対処するように、約２〜１０Ｗ、又はわずかにそれ以上の入力パワーを提供し得る。スーパーコンティニウム放射源６００は、各導波路６３０ａ〜６３０ｎが、１ｍＷ程度のパワー（例えば、２〜１０ｍＷの範囲内）を伴うサブビーム６２２ａ〜６２２ｎをサポートするように、１０００程度の導波路６３０ａ〜６３０ｎからなり得る。１ｍＷ程度のパワーを伴う放射ビームは、導波路６３０ａ〜６３０ｎが集積光学系を備えることができるように、導波路６３０ａ〜６３０ｎの寸法を十分に縮小させることが可能である。

[00121] 図６ａは、導波路６５０の光軸に対して垂直な平面（ｘ−ｙ面）内（すなわち、使用中の導波路６５０を介して放射がそれに沿って伝搬する方向に対して垂直な平面内）に、集積光学システム６５１の一部として提供される導波路６５０の一部の断面図を示す。図５に示される複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎのうちのいずれか又はすべては、一般に、導波路６５０の形であり得る。

[00122] 導波路６５０は、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などの好適な非線形光学材料から形成され、例えばケイ素又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などのクラッド材料６５２によって取り囲まれ得る。

[00123] 導波路６５０は、一般に、図６ａの平面に対して垂直な方向（すなわち、ｚ方向）に延在することを理解されよう。導波路６５０の断面の形状及びサイズは、一般に、ｚ方向の範囲に沿って一定であり得る。これを例示するために、図６ｂは、図６ａに示された導波路６５０の一部の部分断面図を示し、クラッド材料６５２は図示されていない。

[00124] 導波路６５０は、１μｍ以下の程度の幅６５３を有し得、数１００ｎｍ程度の高さ６５４を有し得る。導波路は、数ミリメートル程度の距離にわたってｚ方向に延在し得る。

[00125] 導波路６５０は、半導体製造技法を使用して少なくとも部分的に形成され得る。例えば、レジストのレイヤがクラッド材料６５２から形成される基板に印加され得、レジストはリソグラフィ技法を使用してパターン付与され得る。次いで、これを使用して、導波路６５０の受け取りのためにクラッド材料６５２内にトレンチを選択的にエッチアウトすることができる。レジストは、エッチングプロセスの間に、複数のトレンチ（各々が異なる導波路の受け取り用）が同時に形成できるように、パターン付与され得ることに留意されたい。例えば、スーパーコンティニウム放射源の複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎが、共通基板上に形成され得る。導波路６５０は、材料（例えば、窒化ケイ素）を、エッチングプロセスの間に形成されるトレンチ内に堆積させることによって形成され得る。例えば窒化ケイ素は、窒化ケイ素から高品質固体導波路６５０を形成するために、例えば低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）技法を使用して堆積され得る。最終的に、導波路６５０をクラッド材料６５２内に完全に封入するために、クラッド材料６５２のレイヤが、導波路６５０及び周囲のクラッド材料６５２全体にわたって印加され得る。

[00126] 例えば図６ａ及び図６ｂに示される導波路６５０の形のオンチップ導波路は、概して、例えばスーパーコンティニウム発生に使用される自由空間導波路（例えば、フォトニック結晶ファイバ）よりもより小さな相互作用長を有し、結果としてスーパーコンティニウムを発生させる非線形プロセスはそれを介して動作可能である。例えば、（例えば、図６ａ及び図６ｂに示される導波路６５０の形の）オンチップ導波路は、１０ｍｍ以下の長さを有し得る。

[00127] 次にこれによって、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々によって発生するスーパーコンティニウム６３２ａ〜６３２ｎのノイズ及びパルス間バリエーションが、従来技術のスーパーコンティニウム源内の単一導波路のそれらに比べて減少する。

[00128] したがって、スーパーコンティニウム放射源６００は、出力ノイズ及びパルス間バリエーションにおいて２倍の改善が可能である。各個別のスーパーコンティニウム６３２ａ〜６３２ｎは、（所与の合計出力パワーについて）従来技術の配置よりも安定した出力で発生可能であり、更に、複数のスーパーコンティニウム６３２ａ〜６３２ｎは、ノイズ及びパルス間バリエーションを少なくとも部分的に平均化するために組み合わせられる。

[00129] 更に、オンチップ導波路の特性により、スーパーコンティニウム放射源６００は、スーパーコンティニウム放射源６００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔに対するより良いモード制御及び偏光制御の恩恵を受けることができる。これらの恩恵を与えるオンチップ導波路の特性は、オンチップ導波路の相対的に短い相互作用長、（導波路材料とクラッド材料との間での）集積光学系の屈折率対比、及び、オンチップ導波路についての製造技法を含む。

[00130] 次に、図７、図８ａ、図８ｂ、図９ａ、及び図９ｂを参照しながら考察するように、照明光学系６２０及び集光光学系６４０は複数の異なる形のうちのいずれか１つを取り得る。

[00131] 図７は、図５のスーパーコンティニウム放射源６００の第１の実施形態７００を示す。図７に示される実施形態では、一例として、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。この第１の実施形態において、照明光学系６２０及び集光光学系６４０は、どちらも導波路のシステム（集積光学系又は光ファイバであってよい）によって実装される。

[00132] 照明光学系６２０は、１次導波路７２１、２つの２次導波路７２２、７２３、及び、４つの３次導波路７２４〜７２７を備える。１次導波路７２１は、ポンプ放射ビーム６１２を受信し、２つの２次導波路７２２、７２３に結合しているため、例えば、２つの２次導波路７２２、７２３の各々はポンプ放射ビーム６１２のパワーの半分を受信することになる。次に、２つの２次導波路７２２、７２３の各々は、それぞれ、２つの３次導波路７２４、７２５及び７２６、７２７に結合しているため、例えば、４つの３次導波路７２４〜７２７の各々はポンプ放射ビーム６１２のパワーの４分の１を受信することになる。４つの３次導波路７２４〜７２７の各々は、４つのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄのうちの異なる１つに結合している。

[00133] 図７に示される照明光学系６２０は、複数のレベル又はステージの導波路を備え、各レベル又はステージは、前のレベルに比べて２倍の導波路を有する。例えば、１次導波路７２１は第１のレベルと見なし得、２次導波路７２２、７２３は第２のレベルと見なし得、３次導波路７２４〜７２７は第３のレベルと見なし得る。上記で説明したように、図７に示される実施形態では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されているため、照明光学系は３つのレベルを備えている。

[00134] この例示の実施形態において、照明光学系６２０の所与のレベルの各導波路内の放射は、次のレベルの２つの導波路に結合しているため、次のレベルの２つの導波路の各々は放射のパワーの半分を受信することになる。放射は、次のレベルの２つの導波路間で、様々な異なる様式で分割され得ることを理解されよう。例えば、特定レベルの導波路からの放射のパワーの異なる部分は、次のレベルの導波路の各々に結合し得る。更に、代替の実施形態において、所与のレベルの各導波路内の放射は、次のレベルの２つより多くの導波路に結合し得るため、放射のパワーのうちの所望の何分の１かを受信することになる。

[00135] 集光光学系６４０は、４つの１次導波路７４１〜７４４、２つの２次導波路７４５、７４６、及び１つの３次導波路７４７を備える。１次導波路７４１〜７４４の各々は、導波路６３０ａ〜６３０ｄのうちの１つによって出力されるスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄのうちの異なる１つを受信する。２つの２次導波路７４５、７４６の各々は、それぞれ、２つの１次導波路７４１、７４２及び７４３、７４４に結合しているため、２つの２次導波路７４５、７４６の各々は、スーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄのうちの２つを受信し、それらを組み合わせることになる。３次導波路７４７は、２つの２次導波路７４５、７４６に結合しているため、３次導波路７４７は、４つのスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄのすべてを受信し、これらを組み合わせることになる。

[00136] 図７に示される集光光学系６４０は複数レベルの導波路を備え、各レベルは前のレベルの半分の導波路を有する。例えば、１次導波路７４１〜７４４は第１のレベルと見なし得、２次導波路７４５、７４６は第２のレベルと見なし得、３次導波路７４７は第３のレベルと見なし得る。上記で説明したように、図７に示される実施形態では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されているため、集光光学系は３つのレベルを備えている。

[00137] この例示の実施形態において、集光光学系６４０の所与のレベルの各導波路内の放射は、次のレベルの２つの導波路に結合しているため、次のレベルの２つの導波路の各々は放射のパワーの半分を受信することになる。放射は、次のレベルの２つの導波路間で、様々な異なる様式で分割され得ることを理解されよう。例えば、特定レベルの導波路からの放射のパワーの異なる部分は、次のレベルの導波路の各々に結合し得る。更に、代替の実施形態において、所与のレベルの各導波路内の放射は、次のレベルの２つより多くの導波路に結合し得るため、所望の倍数の放射のパワーを受信することになる。

[00138] 図７に示される実施形態では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。もちろんこの配置は、４つよりも多くのスーパーコンティニウム発生導波路を組み込むように拡張され得ることを理解されよう。当業者であれば、こうした拡張は、全体的な形は図７に示されるものと同じであるが、各々が３つよりも多くのレベルの導波路を有する照明光学系及び集光光学系を提供することによって、達成され得ることが明らかとなろう。

[00139] 照明光学系６２０及び集光光学系６４０を形成する導波路７２１〜７２７及び７４１〜７４７は、単一モード又はマルチモードの導波路であり得る。

[00140] 更に、照明光学系６２０及び集光光学系６４０を形成する導波路７２１〜７２７及び７４１〜７４７は、集積光学系、自由空間光学系、又はその両方の組み合わせを備え得る。上記で説明したように、いくつかの実施形態において、スーパーコンティニウム放射源６００は１０００程度の導波路６３０ａ〜６３０ｎからなり得る。これらの導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々は、例えば、１ｍＷ程度のパワーを伴うサブビーム６２２ａ〜６２２ｎをサポートし得る。こうした実施形態の場合、図７に示される照明光学系及び集光光学系の全体的な形は、３つよりも多くのレベルの導波路が存在するものとなる。例えば、照明光学系及び集光光学系の各々は１１レベルの導波路を備え得、各レベルの数は前のレベルの数の２倍ずつ異なる。そこで、こうした配置は、１０２４（２^１０）のスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎが可能である。一般に、十分に低いパワーを有する照明光学系及び集光光学系６２０、６４０における導波路のレベルは、集積光学系として実装され得る。例えば、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎに最も近い導波路のレベルは、集積光学系として実装され得る。一般に、非実用的な集積光学系として実装されるような十分に高いパワーを有する照明光学系及び集光光学系６２０、６４０における導波路のレベルは、自由空間光学系として実装され得る。例えば、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎから最も遠い導波路のレベルは、集積光学系として実装され得る。

[00141] 上記で考察したように、代替の実施形態において、所与のレベルの各導波路内の放射は、次のレベルの２つより多くの導波路に結合し得るため、次のレベルの２つより多くの導波路の各々は、所望の倍数の放射のパワーを受信することになる。一実施形態において、照明光学系６２０及び集光光学系６４０は、単一の導波路がスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々に直接結合するように実装され得る。しかしながら、特に、多数の（例えば、１０００程度の）スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎを備える実施形態の場合、照明光学系及び集光光学系６２０、６４０の各々が複数の異なるレベルを備える前述の配置の方が実装し易い。

[00142] 図８ａ及び図８ｂは、図５のスーパーコンティニウム放射源６００の第２の実施形態８００の２つのバリエーションを示す。

[00143] 図８ａ、図８ｂに示される実施形態８００では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。図７に示される実施形態７００と同様に、これは単に、この実施形態８００の特定の例示を提供するためのものであり、当業者であれば、図８ａ、図８ｂの実施形態８００をどのようにして４つより多くの（又はより少ない）スーパーコンティニウム発生導波路を備える実施形態に拡張し得るかが明らかとなろう。この第２の実施形態において、照明光学系６２０及び集光光学系６４０は、どちらもレンズシステムによって実装される。

[00144] 図８ａ及び図８ｂにおける照明光学系６２０は、コリメート光学系８２１及びフォーカス光学系８２２を備える。

[00145] コリメート光学系８２１は、ポンプ放射源６１０からポンプ放射ビーム６１２を受信し、ポンプ放射ビーム６１２をコリメートして、フォーカス光学系８２２上へと誘導するように配置された、フォーカスレンズ（例えば、凸レンズ）を備える。具体的には、コリメート光学系８２１は、フォーカス光学系８２２をほぼ均一に照明するように配置され得る。

[00146] フォーカス光学系８２２は、ポンプ放射ビーム６１２の異なる部分を、４つのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄの各々に光学的に結合するように配置される。具体的には、フォーカス光学系８２２は、ポンプ放射ビーム６１２の異なる部分を、４つのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄの各々への入口又は入口に近接の焦点へとフォーカスさせるように配置される。これを達成するために、フォーカス光学系８２２はフォーカスレンズ８２２ａ〜８２２ｄのアレイを備え、その各々が、ポンプ放射ビーム６１２の異なる部分を、４つのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄの各々への入口又は入口に近接の焦点へとフォーカスさせるように配置される。フォーカスレンズ８２２のアレイは、１次元アレイ又は２次元アレイを含み得る。各フォーカスレンズ８２２ａ〜８２２ｄは、例えば球面レンズを含み得る。個別のフォーカスレンズ８２２ａ〜８２２ｄの各々は、マイクロレンズを含み得る。マイクロレンズは、直径が１ｍｍ未満のレンズであってよい。

[00147] 一般に、フォーカス光学系８２２は、集積光学系又は自由空間光学系を使用して実装され得る。フォーカス光学系８２２がフォーカスマイクロレンズ８２２ａ〜８２２ｄのアレイを備える前述の実施形態は、好適なフォーカス光学系８２２の単なる一例であることを理解されよう。このフォーカスマイクロレンズ８２２ａ〜８２２ｄのアレイは、相対的に実装するのが簡単であり得る。ポンプ放射ビーム６１２は単色であり得るため、代替の実施形態では、フォーカス光学系８２２は、最大値のアレイを備える回折パターンを生成するように配置された光学システムを備え得、各最大値は、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄのうちの１つに一致する。これらの最大値は、各々、ポンプ放射ビーム６１２の異なる部分を含み得、４つのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄの各々への入口又は入口に近接の焦点へとフォーカスさせ得る。こうしたフォーカス光学系８２２を実装するために好適な光学システムは、回折格子、空間光変調器（ＳＬＭ）、又はフレネルレンズのアレイのうちの、１つ以上を備え得る。

[00148] 図８ａ及び図８ｂにおける集光光学系６４０は、コリメート光学系８４１及びフォーカス光学系８４２を備える。

[00149] コリメート光学系８４１は、複数の導波路６３０ａ〜６３０ｎの各々からスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｎを受信し、それらをコリメートするように配置された、フォーカスレンズ（例えば、凸レンズ）を備える。代替の実施形態において、コリメート光学系８４１は、凹面ミラーを含む任意の多色フォーカス光学系を備え得る。コリメート光学系８４１は、そのようにコリメートされたスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｎが空間的に近接するように配置されるため、スーパーコンティニウム放射源８００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを形成するように効果的に組み合わされることになる。

[00150] コリメート光学系８４１は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔをフォーカス光学系８４２上に誘導するように配置される。次いで、フォーカス光学系８４２は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを光ファイバ８５０に光学的に結合するように配置され、光ファイバ８５０は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを使用する装置（例えば、アライメントセンサ）へと誘導し得る。フォーカス光学系８４２は、フォーカスレンズ、例えば凸レンズを備える。

[00151] 図８ａ及び図８ｂに示される実施形態８００では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。もちろんこの配置は、４つよりも多くのスーパーコンティニウム発生導波路を組み込むように拡張され得ることを理解されよう。

[00152] 光ファイバ８５０は、単一モード又はマルチモードの導波路であり得る。図８ａに示される配置において、フォーカス光学系８４２は光ファイバ８５０内へと直接結合する。こうした配置は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔのマルチモード出力に好適であり得る。図８ｂに示される配置において、フォーカス光学系８４２は、ピンホールアパーチャ８５１を介して光ファイバ８５０内へと結合する。こうした配置は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔの単一モード出力に好適であり得る。ピンホールアパーチャ８５１は空間フィルタとして働く。こうしたピンホールアパーチャ又は単一モード導波路は、波面フィルタとして使用可能である。ピンホールアパーチャ８５１は、フォーカス波の高空間周波数波面の欠陥を取り除くように配置可能である。有利なことに、こうしたピンホールアパーチャ８５１の減衰は、相対的に放射の波長とは無関係であるため、ピンホールアパーチャ８５１は実質的にスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔのスペクトルの形状全体に影響を与えることはない。

[00153] 図９ａ及び図９ｂは、図５のスーパーコンティニウム放射源６００の第３の実施形態９００の２つのバリエーションを示す。

[00154] 図９ａ、図９ｂに示される実施形態９００では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。図７に示される実施形態７００と同様に、これは単に、この実施形態９００の特定の例示を提供するためのものであり、当業者であれば、図８ａ、図８ｂの実施形態９００をどのようにして４つより多くの（又はより少ない）スーパーコンティニウム発生導波路を備える実施形態に拡張し得るかが明らかとなろう。この第２の実施形態において、照明光学系６２０及び集光光学系６４０は、どちらも光ファイバ又は導波路のシステムによって実装される。

[00155] 照明光学系６２０は、全体として図７に示された上記で説明する形であり、ここでは更に詳細に説明しない。

[00156] 集光光学系６４０は４つのレンズファイバ９４１〜９４４を備える。レンズファイバ９４１〜９４４（テーパーファイバとも呼ばれる）の各々は、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄのうちの異なる１つに結合するため、その導波路６３０ａ〜６３０ｄによって出力されるスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄを受信することになる。こうしたレンズファイバ９４１〜９４４とスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄとの間の結合は特に効率的であるため、こうした配置は有益である。レンズファイバ９４１〜９４４は、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄの基本モードに合致し得る。

[00157] ４つのレンズファイバ９４１〜９４４は、すべて、出力光ファイバ９５０に光学的に結合されるため、スーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄの各々が４つのレンズファイバ９４１〜９４４のうちの１つから出力光ファイバ９５０内へと伝搬することになる。これは、例えば１つ以上の融解光ファイバカップリングを含み得るカップリング９４５を使用して達成し得る。

[00158] カップリング９４５は、出力光ファイバ９５０を介してスーパーコンティニウム放射源９００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを形成するために、スーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄが効果的に組み合わされるように配置される。

[00159] 図９ａ及び図９ｂに示される実施形態９００では、４つのみのスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｄが示されている。もちろんこの配置は、４つよりも多くのスーパーコンティニウム発生導波路を組み込むように拡張され得ることを理解されよう。

[00160] 光ファイバ９５０は、単一モード又はマルチモードの導波路であり得る。図９ａに示される配置において、出力光ファイバ９５０は、マルチモードスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔを出力するために好適なマルチモードファイバである。図９ｂに示される配置では、カップリング９４５の後に、ピンホールアパーチャ９５１を備える出力光ファイバ９５０が提供される。このようにして、（マルチモード）光ファイバ９５０からの出力は、ピンホールアパーチャ９５１によって空間的にフィルタリング可能である。ピンホールアパーチャ９５１は、光ファイバ９５０の端部に近接して配設され得、４つのレンズファイバ９４１〜９４４から伝搬するスーパーコンティニウムサブビーム６３２ａ〜６３２ｄは、ピンホールアパーチャ９５１に、又はこれに近接してフォーカスされ得る。これは例えば、光を光ファイバ９５０内へと結合するために、レンズファイバ９４１〜９４４とピンホールアパーチャ９５１との間に配設されるフォーカス光学系（例えば、レンズ）を使用して達成され得る。こうした配置は、スーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔの単一モード出力に好適であり得る。

[00161] 本発明のいくつかの実施形態において、集光光学系６４０は１つ以上の光混合ロッドを備え得る。光混合ロッドは、例えば、一般に、公開国際特許出願第２０１３／０８８２９５号及び第２０１３／１１４２５９号に開示された形であり得る。光混合ロッドは、例えば、アメリカ合衆国バーリントンのＳｙｎｏｐｓｙｓ’ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｇｒｏｕｐ， Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｉｎｃ．又は、ドイツ、マインツのＳＣＨＯＴＴ ＡＧ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ａｎｄ Ｉｍａｇｉｎｇから市販されている製品のうちの１つを含み得る。光混合ロッドは、多重内部反射を活用して光ビームを均質化する、突出ロッドである。典型的な光混合ロッドは透明なプラスチックで作られ、直径は１ｃｍ、長さは１０ｃｍ程度である。不均質な光ビームは混合ロッドの一方の端部から入り、混合ロッドの長さに沿って完全に内部で（複数回）反射され、混合ロッドの反対側の端部から出る。放出される光ビームは、典型的には入射ビームよりも均質である。混合性能は、混合ロッドの断面形状に強く依存する。従来の混合ロッドは、円形、四角形、又は六角形の形状を有し、混合を穏やかにすることにつながる。光混合ロッドは、例えば、円形でも正多角形でもない断面形状を備える（その長さ方向へと進行する）が、例えば、カオス的ビリヤード断面形状の、細長い要素であり得る。これらの混合ロッドは、公開国際特許出願第２０１３／０８８２９５号及び第２０１３／１１４２５９号で開示されたように、インコヒーレントな光ビームの均質化を大幅に向上させることにつながる。

[00162] 光混合ロッドは、多重内部反射を活用して光ビームを均質化する、突出ロッドである。これらの既知の光学要素は、多重入力ビームの組み合わせ及び／又は混合、並びに均質な出力ビームの形成に好適である。光混合ロッドは散乱材料を含むため、結果として、スーパーコンティニウム放射源６００によって出力される放射のパルスの経時的な広がりを生じさせることが可能である。典型的な光混合ロッドは、透明なプラスチックで作られ、直径は１ｃｍ、長さは１０ｃｍ程度である。混合ロッドの一方の端部から入る不均質な光ビームは、混合ロッドに沿って複数回完全に内部で反射され、光混合ロッドの反対側の端部で混合ロッドに入る。光混合ロッドを出る光ビームプロファイルは、典型的には入射ビームよりも均質である。混合性能は混合ロッドの断面形状に依存する。光混合ロッドは、断面が例えば円形、四角形、又は六角形であり得る。こうした配置は混合を穏やかにすることにつながる。光の混合レベルを上げることは、例えば、カオス的ビリヤード断面形状を使用して達成され得る。こうした（カオス的ビリヤード断面形状を使用する）混合ロッドは、インコヒーレントな光ビームの均質化を大幅に向上させることにつながる。

[00163] 図７、図８ａ、図８ｂ、図９ａ、及び図９ｂに示される配置７００、８００、９００は、ポンプ放射源６１０からスーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎへ受動的カップリングを提供する照明光学系６２０と、スーパーコンティニウム発生導波路６３０ａ〜６３０ｎとスーパーコンティニウム放射源６００の出力との間にカップリングを提供する集光光学系６４０との、例を示す。照明光学系６２０及び集光光学系６４０はこれらの実施形態に限定されないこと、及び、そのいずれか又は両方は代替の光学カップリングによって具体化され得ることを理解されよう。具体的には、図７、図８ａ、図８ｂ、図９ａ、及び図９ｂにおいて上記で説明する光学的カップリングのうちの２つ以上が、所望に応じて組み合わせ可能である。

[00164] 放射源が、放射、例えば電磁放射を放出するように動作可能な源であることを理解されよう。放射は可視光を含み得る。したがって、「放射」という用語は「光」という用語と同義であり得ることを理解されよう。

[00165] 位置測定装置と共に使用されるアライメント方法について特定の言及がなされているが、本明細書で説明する非対称性の測定方法は、基板の多層間でのオーバーレイを測定するためにも使用され得ることを理解されよう。例えば、方法は、基板の異なる層の粗動フィーチャと微細フィーチャとの間のオーバーレイを測定するときに適用され得る。

[00166] 本書ではアライメント測定システムとの関連における本発明に従った放射源の実施形態について特定の言及がなされているが、放射源の実施形態は、有利には、他の光学測定システム、例えば、概して半導体検査装置においても同様に使用可能である。更に、スーパーコンティニウム源が相対的に低いノイズの広帯域スペクトルを発生させる、本発明に従った放射源は、有利には、例えば、医療用トモグラフィ、ファイバ又はコンポーネント減衰の測定、干渉計又は分光法、光学コヒーレンストモグラフィ、共焦点顕微鏡法、ナノテクノロジ、生体臨床医学、家庭用電子機器などの、リソグラフィ以外の他の技術分野において適用され得る。

[00167] 本書ではリソグラフィ装置との関連における本発明の実施形態について特定の言及がなされているが、本発明の実施形態は、他の装置において使用可能である。例えば、本発明の実施形態に従った放射源は、例えば医療用デバイス内のメトロロジシステムの一部として、医療応用分野に使用可能である。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置、あるいは、ウェーハ（又は他の基板）又はマスク（又は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得る。これらの装置は、一般に、リソグラフィツールと呼ばれ得る。こうしたリソグラフィツールは、真空条件又は大気（非真空）条件を使用可能である。

[00168] アライメントセンサを制御し、それによって検出された信号を処理し、これらの信号から、リソグラフィパターニングプロセスを制御する際に使用するのに好適な位置測定を計算する、処理ユニットＰＵは、詳細には説明しないが、典型的には、何らかの種類のコンピュータアセンブリを含むことになることを理解されたい。コンピュータアセンブリは、リソグラフィ装置外部の専用コンピュータであり得、アライメントセンサ専用の処理ユニットであり得るか、あるいは、代替として、リソグラフィ装置を全体として制御する中央制御ユニットＬＡＣＵであり得る。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを備えるコンピュータプログラム製品をロードするために配置され得る。これにより、コンピュータアセンブリは、コンピュータプログラム製品がダウンロードされるときに、アライメントセンサＡＳと共にリソグラフィ装置の前述の使用を制御することができる。

[00169] 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見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。

[00170] 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適用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。

[00171] 本明細書で使用される「放射」及び「ビーム」という用語は、赤外線放射（例えば、８００ｎｍ〜２．５μｍの間の波長を有する）、可視放射（例えば、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの間の波長を有する）、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）、及び極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）を含む、すべてのタイプの電磁放射を包含する。例えば、図１Ａに示されたリソグラフィ装置を使用する基板の露光との関連において、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）、及び極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）、及び、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含み得る。図５に示されるスーパーコンティニウム放射源６００によって出力されるスーパーコンティニウム放射ビームＢ_ｏｕｔとの関連において、「放射」及び「ビーム」という用語は、赤外線放射（例えば、８００ｎｍ〜２．５μｍの間の波長を有する）、及び可視放射（例えば、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの間の波長を有する）を含み得る。

[00172] 「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。

[00173] 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が理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。

[00174] 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 (15)

1. スーパーコンティニウム放射源であって、
   パルスポンプ放射ビームを受信するように、及び複数のパルスサブビームを形成するように、配置された、照明光学系であって、各パルスサブビームは前記パルスポンプ放射ビームの一部を含む、照明光学系と、
   前記複数のパルスサブビームビームのうちの少なくとも１つを受信するように、及びスーパーコンティニウムサブビームを発生させるために当該パルスサブビームのスペクトルを広げるように、各々が配置された、複数の導波路と、
   前記複数の導波路から前記スーパーコンティニウムサブビームを受信するように、及びスーパーコンティニウム放射ビームを形成するために前記複数の導波路を組み合わせるように、配置された、集光光学系と、
   を備える、スーパーコンティニウム放射源。
2. 前記複数の導波路は集積光学系を備える、請求項１に記載のスーパーコンティニウム放射源。
3. 前記複数の導波路は、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）から形成され、クラッド材料又はケイ素又は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）によって取り囲まれる、請求項２に記載のスーパーコンティニウム放射源。
4. 前記複数の導波路は共通基板上に形成される、請求項２又は３に記載のスーパーコンティニウム放射源。
5. 前記複数の導波路は、１μｍ以下程度の幅及び５００ｎｍ以下程度の高さを有する、請求項２から４のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム放射源。
6. 前記複数の導波路の各々は、１０ｍｍ以下の長さを有する、請求項２から５のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム放射源。
7. 前記パルスポンプ放射ビームのパワーは前記複数の導波路全体に広がる、請求項１から６のいずれかに記載のスーパーコンティニウム放射源。
8. 前記スーパーコンティニウム放射ビームは、４００ｎｍから２６００ｎｍの前記波長範囲内の放射を含むスペクトルを有する、請求項１から７のいずれかに記載のスーパーコンティニウム放射源。
9. １００以上の導波路を備える、請求項１から８のいずれかに記載のスーパーコンティニウム放射源。
10. 前記照明光学系及び／又は前記集光光学系は複数の導波路グループを備え、前記複数の導波路グループは連続的に順序付けられ、また各導波路グループからの前記導波路は、前記順序において次の前記導波路グループ内の複数の導波路に光学的に結合する、請求項１から９のいずれかに記載のスーパーコンティニウム放射源。
11. 前記照明光学系及び／又は集光光学系は、複数のレンズファイバを備え、前記レンズファイバの各々は前記複数の導波路のうちの少なくとも１つに結合する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム放射源。
12. 前記照明光学系は、第１の光学系及びフォーカス光学系を備え、前記第１の光学系は、前記放射源から前記放射ビームを受信するように、またこれを前記フォーカス光学系上に誘導するように、配置され、前記フォーカス光学系は、前記ポンプ放射ビームの異なる部分を、前記複数の導波路のうちの少なくとも２つに光学的に結合するように配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム放射源。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のスーパーコンティニウム放射源を備える、光学測定システム。
14. アライメントマーク測定システムであって、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載のスーパーコンティニウム放射源と、
    基板テーブル上で支持される基板上のアライメントマーク上に前記スーパーコンティニウム放射ビームを投影するように動作可能な光学システムと、
    前記アライメントマークによって回折／散乱された放射を検出するように、及び前記アライメントマークの位置に関連する情報を含む信号を出力するように、動作可能なセンサと、
    前記センサから前記信号を受信するように、及び、それに基づいて前記基板テーブルに対する前記アライメントマークの位置を決定するように、構成されたプロセッサと、
    を備える、アライメントマーク測定システム。
15. 請求項１４に記載のアライメントマーク測定システムを備える、リソグラフィ装置。

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