JP2021120765A - リソグラフィ光学部品の調節及びモニタリング - Google Patents

Abstract

【課題】現在の動作不能時間が長すぎるという問題に対して、動作不能時間を短縮する方法を提供する。【解決手段】光学系によって生成されたビーム画像を処理して、光学系内の光学素子への損傷の範囲を示す情報を抽出するための方法及び装置を提供する。また、幾つかの位置のうちのいずれか１つでビーム画像を取得することができるビーム画像及び分析ツールも開示する。【選択図】図２

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、２０１６年７月１２日に出願された米国特許出願第１５／２０８，１５２号の一部継続出願であり、この出願の明細書はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002] 本開示の主題は、集積回路フォトリソグラフィ製造プロセスに使用されるようなレーザ生成光源内の光学部品に関する。

[0003] 半導体フォトリソグラフィ用の光源に使用される光学素子は、時間の経過と共に劣化し、その結果、システムの稼働中に補修することができない、光源性能の低下をもたらす。例えば、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）は、例えばウィンドウ、ビームスプリッタ、及びリフレクタなどの様々な用途のための深紫外線（ＤＵＶ）光源に一般的に使用される結晶性物質である。ＣａＦ_２は、リソグラフィシステムでの長期の使用に対して堅牢な材料であるが、幾つかのメカニズムのうちのいずれか１つを介して、ＣａＦ_２の劣化が生じることがある。壊滅的な壊れ方は別にして、これらのメカニズムは、ＣａＦ_２光学部品の性能を徐々に低下させる傾向がある。最初のうちは、そのような劣化は比較的取るに足らないものであり得るが、最終的には、影響を受けている部品の光学性能は、光源をラインから取り外して光学部品又は光学部品を含むモジュールを交換しなくてはならないほどに劣化する。

[0004] １つの特定の光学的劣化メカニズムは、滑り面の形成を含む。滑り面は、熱機械的応力がＣａＦ_２結晶格子内にわずかな破壊を誘発したときに発生する。視覚的には、滑り面は、結晶格子の向きを基準にして明確な角度で配置された、光学部品上の線として現れる。目視検査は、損傷した光学部品を光源から取り除いた後でのみ実用的であり、これは、光源を製品から取り除いた場合にのみ起こり得る。

[0005] 別の光学的劣化メカニズムとしては、ライン損傷の形成があり、そのうちの１つの形態は、コーティングを有する光学部品上でのビームの複数部分の重ね合わせから生じる。これらの複数の部分の結合エネルギーは、光学部品上のコーティングの損傷閾値を超えることがある。これが発生すると、重なり合う領域にあるコーティングに損傷を与え、これにより、光を回折させることがある明瞭なラインが生成される。ライン損傷は、モジュールの寿命を低下させるビームプロファイルの歪みを引き起こすことがあるので、問題である。ライン損傷の存在及び範囲を検出することができることが、有益である。

[0006] 光学的劣化メカニズムの更に別の態様としては、システム内部のある位置にある光学部品上の粒子に起因した点状の欠陥の存在がある。そのような粒子は、数が非常に少ないので、通常は光学性能に過度の悪影響を及ぼすことはないが、画像処理に影響を与えることがある。点状の欠陥の存在、位置、及び公称寸法を特定できることが有益である。

[0007] 光学的劣化メカニズムの更に別の態様としては、ＯＰｕＳビームスプリッタ上のコーティング損傷に関連したビーム画像内の虫状フィーチャの存在があり、これは光学性能を低下させる。虫状フィーチャの存在、位置、及び公称寸法を特定できることが有益である。

[0008] 光学性能を低下させる更なる損傷メカニズムとしては、樹木状構造の発生及び成長がある。これらの樹木状物は白い綿毛に似ており、それらは一般的にそのように呼ばれる。樹木状物の存在は、コーティングの破損を示しており、樹木状物の近傍において光学部品の局所的な加熱をもたらす。この加熱はコーティングの破損を悪化させるので、光学部品中の影響を受けている領域が拡大し、これにより局所的な加熱が更に悪化し、熱レンズ効果を引き起こす。その後、レーザの光学性能は低下し、最終的には影響を受けた光学部品を交換しなくてはならない。樹木状構造の発生及び発達を検出できることが有益である。

[0009] これらの損傷メカニズムに関連した課題に共通する側面は、これらの欠陥に関連した低レベルの信号を検出し特定する方法、及びこれらの信号を特定の欠陥タイプに帰属させることが必要であるということである。光学部品又はモジュールを交換しなくてはならないほど光源の光学性能が低下するまでにどれ程の時間が残っているかを予測することができる、これらの欠陥の発達をモニタリングする方法について、更なる必要性が存在する。

[0010] 光学コンポーネント内の変化を検出する１つの方法は、そのコンポーネントを通過したレーザビームの一部を画像化することを含む。この方法は、通常、システムの出射口におけるビームの近視野像及び遠視野像の両方を取得することを含む。そのような方法は、光学的損傷を検出するのには有効であるが、一般的に、光路のどこで損傷が発生したのか正確に位置を示すことはできない。出射口に加えて別の位置でビームの像を取得することができるシステムを持つことが有益である。

[0011] 最終的には、光源を本稼働の使用から取り外さなくてはならず、その結果、劣化したモジュール及び光学部品を交換することができる。これは、明らかにスキャナの動作不能時間につながる。可能な限り最大限に動作不能時間を最小化することが望ましい。メンテナンス事象を計画することで稼働時間の損失の悪影響を低減することができるが、全ての動作不能時間は、チップ製造業者にとって大きなコストになる。光源か稼働中ではない時間の総計は、「グリーン・トゥ・グリーン（green-to-green）」時間と呼ばれることがある。

[0012] メンテナンス中に、必要とされる交換モジュール及び光学部品が一旦取り付けられると、光源は再度位置合わせされる必要がある。上述のように、光源は一組のモジュールとして具現化することができる。そのような場合、位置合わせは通常、ある場合ではモジュール内部の個々の光学素子を、他の場合ではモジュール全体を、先端を向けるか及び／又は傾けるポジショナを調節することを含む。一旦位置合わせされると、追加の調節を行うことなしにかなりの時間の間、光源を使用することができる。光学部品及びモジュールを再度位置合わせするのに必要な時間は、グリーン・トゥ・グリーン時間に不都合にも合算される。位置合わせは、機械的位置合わせアクチュエータを使用することによって行うことができるが、これははなはだ時間がかかることがある。

[0013] 位置合わせ処理の一部を、チャンバ共振を補償するために行うことがある。半導体フォトリソグラフィ用のレーザ放射は、通常、特定の繰り返し率での一連のパルスとして供給される。チャンバ共振は、幾つかの繰り返し率で発生することがあり、共振点付近において周波数の低い谷部又は下限を伴って、共振周波数の近傍で性能測定基準（例えば、ポインティング及び発散度）の急激な増加を引き起こすことがある。共振の存在自体は、性能測定基準を仕様内に維持するために、位置合わせ中に追加の時間及び労力が必要になることがあるものの、全てのデータポイントが仕様内に留まるならば許容可能であり得る。更に、性能測定基準のピークから谷底にかけての差異を引き起こした共振は、スキャナの設計及び制御に対する技術的課題を生み出すことがある。

[0014] グリーン・トゥ・グリーン時間の総計を最小限に抑えるための措置には、メンテナンス事象の数を低減することと、メンテナンス事象が発生した場合にその長さを短縮することと、の両方が含まれる。メンテナンス事象の数は、モジュール及び光学部品の作動寿命を延ばすことによって、かつ、現場で光学部品の損傷量を決定する信頼性の高い方法を用いることによって、低減することができる。メンテナンス事象の長さは、交換モジュール及び光学部品の位置合わせに必要な時間を短縮することによって、短縮することができる。

[0015] 本発明についての基本的な理解をもたらすために、以下では１つ又は複数の実施形態の簡単化された概要を提示する。この概要は、全ての企図される実施形態の徹底したあらましではなく、また、全ての実施形態の主要な若しくは重要な要素を特定すること、又は任意の若しくは全ての実施形態の範囲を明確に記述することを意図してはいない。その唯一の目的は、後に提示するより詳細な説明の前置きとして、１つ又は複数の実施形態の幾つかの概念を簡略化した形式で提示することである。

[0016] 一態様によれば、本開示の主題は、現在の動作不能時間が長すぎるという問題に対して、動作不能時間を短縮する方法を提供することにより対処する。本開示の主題は、モジュール及び光学部品の寿命を延ばすという問題にも対処する。本開示の主題は、チャンバ共振での又はその近傍での繰り返し率におけるスキャナ性能を改善することにも対処する。

[0017] 本開示の主題は、純粋に機械的な位置合わせアクチュエータの代わりに光学素子及びモジュールを調節するために電気的に作動され制御される位置合わせアクチュエータを使用することにより、これらの問題に少なくとも部分的に対処する。本開示の主題はまた、位置合わせの状態を示す蛍光位置合わせスクリーンを撮像するための、例えばカメラなどの光センサの供給を通じて、これらの問題に少なくとも部分的に対処する。本開示の主題は、位置合わせを導くために、結合自動シャッター計測モジュール（「ＣＡＳＭＭ」：combined autoshutter metrology module）などのビーム撮像装置からのデータを使用することにより、これらの問題に少なくとも部分的に対処する。この位置合わせは、幾つかの動作モードのうちのいずれか１つで行うことができる。例えば、以下でより詳細に説明するように、位置合わせは、手動モード、半自動モード、全自動モード、光源管理モード、又はスキャナ管理モードで行うことができる。

[0018] 別の態様によれば、オンボードのコントローラを備えた電気的に調節可能なアクチュエータを供給することにより、光源の位置合わせを動的に行う能力がもたらされ、稼働使用時の休止中に、調節及び検証が行われる。これはまた、継続的な性能測定基準の平坦化（即ち、最大値と最小値との差を低減すること）を行う能力ももたらす。例えば、スキャナが、チャンバ共振周波数の近傍にあたる特定の繰り返し率変化での動作を指示する場合、光源は１つ又は複数の光学部品を調節して、共振ピークを低減することにより共振を補償することがある。

[0019] 別の態様によれば、本開示の主題は、近視野像から１つ又は複数の滑り面の存在を検出するという問題に対処し、ここにおいて、検出は自動的であり、滑り面の発達を時間の関数として感知し定量化することがある。ここで及び他の箇所において、「時間」とは、例えば日、週、又は月等の観点で測定された時系列の時間、又は、例えばシステムの累積稼働時間、パルス数等によって測定された動作時間、又は、時系列時間と動作時間の両方の関数として決定される何らかのハイブリッド時間、を指すことがある。

[0020] 別の態様によれば、本開示の主題は、少なくとも部分的にコヒーレントなレーザビームがアパーチャの縁部などの障害物に当たった際に回折する場合に生じる回折を検出することにより、レーザビームが光源内部のアパーチャをクリッピングしているかどうかを判断することに対処する。

[0021] 別の態様によれば、本開示の主題は、ライン損傷の存在を感知することに対処する。

[0022] より一般的には、別の態様によれば、本開示の主題は、雑音の多い背景信号内に埋め込まれたラインの存在を検出することに対処する。

[0023] 別の態様によれば、本開示の主題は、光学部品上の粒子などの点状欠陥の存在を感知することに対処する。

[0024] 別の態様によれば、本開示の主題は、ビーム画像内の虫状フィーチャの存在を感知することに対処する。

[0025] 別の態様によれば、本開示の主題は、近視野像の縁部に平行でかつ直接隣接する縞の存在から、幾つかのタイプの光学的位置合わせ不良を検出することに対処する。

[0026] 別の態様によれば、本開示の主題は、近視野像及び遠視野像に加えて、ビーム経路に沿った画像を取得する必要性に対処する。

[0027] 一態様によれば、半導体フォトリソグラフィ用の光源の状態を自動的に検出する方法が開示され、この方法は、光源によって生成された光ビームの画像を取得するステップと、画像から部分を抽出するステップと、その部分から画像データを取得するステップと、マッチングフィルタを使用して画像データをフィルタリングするステップと、フィルタリング動作の結果をデータベースに記憶するステップと、を含み、上記のステップは、状態を繰り返し検出するためにある期間に渡って繰り返し行われる。

[0028] この方法はまた、フィルタリング動作の複数の記憶された結果を比較して経時的な状態の発達を判断することと、経時的な状態の発達に少なくとも部分的に基づく持続時間を有する期間の後で、光源のメンテナンスを行うことと、を含む。状態とは、画像内の虫状フィーチャの存在であり得る。状態とは、光源内の少なくとも１つの光学素子に滑り面欠陥が存在する範囲であり得る。

[0029] 別の態様によれば、半導体フォトリソグラフィ用の光源の状態を自動的に検出する方法が開示され、この方法は、光源によって生成された光ビームの画像を取得するステップと、画像から部分を抽出するステップと、その部分から画像データを取得するステップと、マッチングフィルタを使用して画像データをフィルタリングするステップと、上記のステップを行った複数の以前の結果を含むデータベースにフィルタリング動作の結果を付加するステップと、データベースに記憶された複数の結果を比較して経時的な状態の発達を判断するステップと、経時的な状態の発達に少なくとも部分的に基づく持続時間を有する期間の後で光源のメンテナンスを行うステップと、を含む。

[0030] 状態とは、画像内の虫状フィーチャの存在であり得る。状態とは、光源内の少なくとも１つの光学素子における滑り面欠陥の存在であり得る。状態とは、光源内の少なくとも１つの光学素子に滑り面欠陥が存在する範囲であり得る。

[0031] フィルタリング動作の結果を複数の以前の結果を含むデータベースに付加するステップは、ラップアラウンドインデックス付けを使用して行われることがある。フィルタリング動作の結果を複数の以前の結果を含むデータベースに付加するステップは、ビットシフトを使用して行われることがある。この方法は、データベースに記憶された結果からビデオ映像を生成する追加のステップを含むことがある。

[0032] 別の態様によれば、レーザビームを生成するためのレーザ源と、レーザビームが光源の光路を横切った後でレーザビームを撮像するための撮像装置と、を含むフォトリソグラフィ装置が開示され、この光路は、複数の光学コンポーネントを含み、この撮像装置は、スクリーン素子であって、レーザビームの少なくとも部分を受け取るように構成され、かつレーザビームの少なくとも部分が当たったときにレーザビームの画像を生成するスクリーン素子と、スクリーン素子上のレーザビームの画像を取得するためにスクリーン素子を見るように配置されたカメラと、複数の光学コンポーネントとスクリーン素子との間に配置された光モジュールと、を含み、この光モジュールはスクリーン上の画像を変えるための少なくとも１つの可動光学素子を含む。

[0033] 光モジュールは、可変焦点レンズを含むことがある。光モジュールは、同一焦点レンズを含むことがある。この装置は更にドライバを含むことがあり、少なくとも１つの可動光学素子がこのドライバに機械的に結合される。ドライバは、ステッパモーターを含むことがある。ドライバは、圧電変換器を含むことがある。少なくとも１つの可動光学素子は、トラックに取り付けられたドライバに機械的に結合されることがある。この装置は更に、ドライバに電気的に接続されたコントローラを含むことがあり、このコントローラはドライバを制御するための制御信号を生成する。

[0034]開示される主題の一態様による、フォトリソグラフィシステムの全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0035]開示される主題の一態様による、照明システムの全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0036]ビーム撮像装置、結合自動シャッター計測モジュール（「ＣＡＳＭＭ」）の一例の全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0037]ビーム経路に沿って複数の地点で画像を取得するように適合されたビーム撮像装置の一例の全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0038]ビーム経路に沿って複数の地点で画像を取得するように適合されたビーム撮像装置の別の例の全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0039]開示される主題の一態様による、電気的に作動される壁貫通アジャスタの全体的な広い概念の部分切り欠き図の、正確な縮尺ではない、概略図を示す。 [0040]開示される主題の一態様による、電気的に作動される複数の壁貫通アジャスタのアクチュエータのグループを制御するシステムの、全体的な広い概念の、正確な縮尺ではない、概略的部分切り欠き図を示す。 [0041]開示される主題の一態様による、照明システム内の構成要素を位置合わせする方法を示すフローチャートである。 [0042]開示される主題の一態様による、電気的に作動される複数の壁貫通アジャスタの１つ又は複数のアクチュエータを制御するＧＵＩの、全体的な広い概念の図形表現である。 [0043]開示される主題の一態様による、アパーチャクリッピングを補正する方法を示すフローチャートである。 [0044]開示される主題の一態様による、重心移動を補正する方法を示すフローチャートである。 [0045]開示される主題の一態様による、チャンバ共振を補正する方法を示すフローチャートである。 [0046]ＣＡＳＭＭ近視野像内に存在する可能性のあるフィーチャの図形表現である。 [0047]開示される主題の一態様による、ＣＡＳＭＭ近視野像に存在する可能性のあるフィーチャを抽出する方法を示すフローチャートである。 [0048]開示される主題の別の態様による、滑り面欠陥を示す可能性のあるＣＡＳＭＭ画像に存在するフィーチャを抽出する方法を示すフローチャートである。 [0049]開示される主題の別の態様による、欠陥を示す可能性のあるＣＡＳＭＭ画像に存在する可能性のある虫状フィーチャを抽出する方法を示すフローチャートである。 [0050]開示される主題の別の態様による、滑り面損傷について光源光学系をモニタリングする方法を示すフローチャートである。 [0051]開示される主題の別の態様による、欠陥特徴を個別に記憶することなく欠陥特徴を累積アレイに付加する方法を示すフローチャートである。 [0052]開示される主題の別の態様による、ビデオ映像を生成する画像欠陥追跡アレイを形成する方法を示すフローチャートである。 [0053]開示される主題の別の態様による、ビットシフトを使用して画像欠陥追跡アレイを更新する方法を示すフローチャートである。 [0054]開示される主題の別の態様による、ラップアラウンドインデックス付けを使用して画像欠陥追跡アレイを更新する方法を示すフローチャートである。 [0055]開示される主題の別の態様による、欠陥を検出する方法を示すフローチャートである。 [0056]開示される主題の別の態様による、ラップアラウンドインデックス付けを使用して生成されたビーム画像欠陥追跡アレイを見る方法を示すフローチャートである。 [0057]累積アレイからの信号を付加する本発明の別の実施形態による方法を示すフローチャートである。

[0058] ここで、図面を参照して様々な実施形態について説明する。図面では、全体を通じて、同様の要素を指すために同様の参照番号を用いる。以下の説明では、説明の目的のために、１つ又は複数の実施形態の完全な理解を容易にするために、多数の具体的な詳細について記載する。しかしながら、幾つかの又は全ての場合において、以下で説明する実施形態を、以下に説明する特定の設計詳細を用いることなく実施することができることは、明らかであることがある。他の場合では、１つ又は複数の実施形態の説明を容易にするために、周知の構造及びデバイスについては、ブロック図の形式で示す。実施形態についての基本的な理解をもたらすために、以下では１つ又は複数の実施形態の簡単化された概要を提示する。この概要は、全ての企図される実施形態の徹底したあらましではなく、また、全ての実施形態の主要な若しくは重要な要素を特定すること、又は任意の若しくは全ての実施形態の範囲を明確に記述することを意図してはいない。

[0059] 図１を参照すると、照明システム１０５を含むフォトリソグラフィシステム１００が示されている。以下でより完全に説明するように、照明システム１０５は、パルス光ビーム１１０を生成し、そのビームを、ウェーハ１２０上に超微小電子フィーチャをパターン形成するフォトリソグラフィ露光装置又はスキャナ１１５に向ける、光源を含む。ウェーハ１２０は、ウェーハ１２０を保持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従ってウェーハ１２０を正確に位置決めするように構成されたポジショナに接続された、ウェーハテーブル１２５上に置かれる。

[0060] フォトリソグラフィシステム１００は、例えば２４８ナノメートル（ｎｍ）又は１９３ｎｍの波長を伴う深紫外線（ＤＵＶ）範囲の波長を有する光ビーム１１０を使用する。ウェーハ１２０上にパターン形成される超微小電子フィーチャの寸法は、光ビーム１１０の波長に依存し、波長がより短くなると最小のフィーチャサイズがより小さくなる。光ビーム１１０の波長が２４８ｎｍ又は１９３ｎｍである場合、超微小電子フィーチャの最小寸法は、例えば、５０ｎｍ以下とすることができる。光ビーム１１０の帯域幅は、光ビーム１１０の光エネルギーが異なる波長に渡ってどのように分布しているかという情報を含む光スペクトル（又は放射スペクトル）の、実際の瞬間的な帯域幅とすることができる。スキャナ１１５は、例えば、１つ又は複数の集光レンズ、マスク、及び対物系構成を有する光学的構成を含む。マスクは、１つ又は複数の方向に沿って、例えば、光ビーム１１０の光軸に沿って、又は光軸に垂直な面内で、移動可能である。対物系構成は、投影レンズを含み、マスクからウェーハ１２０上のフォトレジストへの画像転写を可能にする。照明システム１０５は、マスクに当たる光ビーム１１０の角度の範囲を調節する。照明システム１０５はまた、マスク全体に渡る光ビーム１１０の強度分布を均質化（均一化）する。

[0061] スキャナ１１５は、とりわけ、リソグラフィコントローラ１３０、空調装置、及び様々な電気部品用の電源を含むことができる。リソグラフィコントローラ１３０は、ウェーハ１２０上にどのように層がプリントされるのかを制御する。リソグラフィコントローラ１３０は、プロセスレシピなどの情報を記憶するメモリを含む。プロセスプログラム又はレシピは、ウェーハ１２０上での露光の長さ、使用するマスク、並びに露光に影響を与える他の要因を決定する。リソグラフィ中に、光ビーム１１０の複数のパルスがウェーハ１２０の同じ領域を照射して、照射ドーズを成す。

[0062] フォトリソグラフィシステム１００はまた、制御システム１３５を含むことが好ましい。一般的に、制御システム１３５は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちの１つ又は複数を含む。制御システム１３５は、読み出し専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリであり得るメモリも含む。コンピュータプログラム命令及びデータを具体的に取り込むのに適したストレージデバイスとしては、例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイスを含む全ての形態の不揮発性メモリ、内蔵ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクが挙げられる。

[0063] 制御システム１３５は、１つ又は複数の入力デバイス（例えば、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホン、マウス、手持ち式入力デバイス、等）及び１つ又は複数の出力デバイス（例えば、スピーカー又はモニター等）を含むこともできる。制御システム１３５は、１つ又は複数のプログラム可能プロセッサ、及び、１つ又は複数のプログラム可能プロセッサによって実行されるように機械可読ストレージデバイス内に具体的に取り込まれた１つ又は複数のコンピュータプログラムも含む。１つ又は複数のプログラム可能プロセッサはそれぞれ、命令のプログラムを実行して、入力データを操作し適切な出力を生成することによって、所望の機能を実施することができる。一般的に、プロセッサは、メモリから命令及びデータを受け取る。前述のいずれも、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完されるか、又は組み込まれることがある。制御システム１３５は、中央集中型とするか、又はフォトリソグラフィシステム１００全体に渡って部分的に又は全面的に分散させることができる。

[0064] 図２を参照すると、例示的な照明システム１０５は、光ビーム１１０としてパルスレーザビームを生成するパルスレーザ源である。図２は、一般的に本発明の広範な原理の説明を容易にする目的のために、複数の構成要素の１つの特定の集合体及び光路を厳密に示しており、本発明の原理は、他の構成要素及び構成を有するレーザにも有利にも適用できることは、当業者には明らかであろう。

[0065] 図２は、開示される主題の特定の態様の一実施形態による、ガス放電レーザシステムを、例示的にブロック図で示す。ガス放電レーザシステムは、例えば、固体又はガス放電シードレーザシステム１４０、増幅ステージ、例えば、パワーリング増幅器（「ＰＲＡ」）ステージ１４５、リレー光学部品１５０、及びレーザシステム出力サブシステム１６０を含むことがある。シードシステム１４０は、例えば、主発振器（「ＭＯ」）チャンバ１６５を含むことがあり、ＭＯチャンバ１６５では、電極（図示せず）間の放電がレージングガス中でレージングガス放電を引き起こして、例えばＡｒ、Ｋｒ、又はＸｅを含む高エネルギー分子の反転分布を生み出して比較的に広帯域の放射を生成し、この放射は、当分野で知られるように、ライン狭隘化モジュール（「ＬＮＭ」）１７０で選択された比較的に非常に狭い帯域幅及び中心波長にライン狭隘化されることがある。

[0066] シードレーザシステム１４０はまた、主発振器出力カプラ（「ＭＯ ＯＣ」）１７５を含むことがあり、このＭＯ ＯＣ１７５は、シードレーザ１４０が発振してシードレーザ出力パルスを形成する発振器キャビティをＬＮＭ１７０内の反射格子（図示せず）と共に形成する、即ち、主発振器（「ＭＯ」）を形成する、部分反射ミラーを含むことがある。このシステムは、ライン中心分析モジュール（「ＬＡＭ」）１８０を含むこともある。ＬＡＭ１８０は、微細な波長測定用のエタロンスペクトロメータ及び粗い解像度の格子スペクトロメータを含むことがある。ＭＯ波面エンジニアリングボックス（「ＷＥＢ」）１８５は、ＭＯシードレーザシステム１４０の出力を増幅ステージ１４５に向け直すように作用することがあり、また、例えば、マルチプリズムビーム拡大器（図示せず）を用いたビーム拡大、及び、例えば、光遅延経路（図示せず）の形態でのコヒーレンス破壊を含むことがある。

[0067] 増幅ステージ１４５は、例えばレージングチャンバ２００を含むことがあり、レージングチャンバ２００もまた、例えば、シードビーム注入及び出力結合光学系（図示せず）によって形成される発振器であることがあり、この結合光学系は、ＰＲＡ ＷＥＢ２１０に組み込まれることがあり、また、ビーム反転器２２０によってチャンバ２００内の利得媒質を通過して戻るように向け直されることがある。ＰＲＡ ＷＥＢ２１０は、部分反射型入力／出力カプラ（図示せず）と、公称動作波長（例えば、ＡｒＦシステムの場合には約１９３ｎｍ）に対する最大限の反射ミラーと、１つ又は複数のプリズムと、を組み込むことがある。

[0068] 増幅ステージ１４５の出力部にある帯域幅分析モジュール（「ＢＡＭ」）２３０は、増幅ステージから出力されたレーザ光ビームのパルスを受け取り、その光ビームの一部を計測目的のために取り出して、例えば、出力帯域幅及びパルスエネルギーを測定することがある。次いで、レーザ出力光ビームのパルスは、光パルスストレッチャー（「ＯＰｕＳ」）２４０及び出力結合自動シャッター計測モジュール（「ＣＡＳＭＭ」）２５０を通過し、ＣＡＳＭＭ２５０は、パルスエネルギーメーターが置かれる位置でもあり得る。ＯＰｕＳ２４０の目的の１つは、例えば、単一の出力レーザパルスをパルス列に変換することであり得る。元の単一の出力パルスから生成される二次パルスは、互いに対して遅延することがある。元のレーザパルスのエネルギーを二次パルス列に分配することにより、レーザの有効パルス長を拡大することができ、同時に、ピークパルス強度を低下させることができる。従って、ＯＰｕＳ２４０は、ＢＡＭ２３０を介してＰＲＡ ＷＥＢ２１０からレーザビームを受け取り、ＯＰｕＳ２４０の出力をＣＡＳＭＭ２５０に向けることができる。

[0069] ＣＡＳＭＭ２５０は、ビームパラメータについての情報を提供するビーム撮像／分析ツールである。ＣＡＳＭＭは、レーザビームをサンプリングして、単一のカメラ画像でビームの近視野プロファイル及び遠視野プロファイルの両方を取得する。近視野像はレーザの出口におけるビームプロファイルであり、遠視野像はビームポインティング及び発散度などの情報を提供する。ビームプロファイルの歪みは近視野像によって捕捉され、光学的欠陥を検出するために調査されることがある。この調査は、高度な画像処理技術を必要とする。ＣＡＳＭＭ画像から得られる知識を使用して、システム内の適切な変化を判断することができ、これは、高いビーム品質を維持するのに役立てることができる。

[0070] 図３Ａは、ＣＡＳＭＭ２５０の可能な構成についての、非常に単純化され一般化されたブロック図である。図示するように、ＣＡＳＭＭ２５０は、自動シャッター２５２と、その場でレーザ性能を監視するために使用される追加の計測器２５４と、を含む。ＣＡＳＭＭ２５０は、ビームスプリッタ２５６によって分割される入力ビームを受け取る。自動シャッター２５２は、閉じているときには、レーザビームの分割されていない部分２５８を遮断し、開いているときには、レーザビームが干渉なしに出射できるように、配置され構成される。自動シャッター２５２は、全反射を使用するコーティングされていないＣａＦ_２回転プリズムを含んで、遮断されたビームを水冷ビームダンプ（図示せず）に向けることがある。

[0071] 計測器２５４は、ビームの分割された部分２６０を受け取るように構成され、好ましくは、様々な光検出器及び位置検出器を含む。図３Ｂに示すように、計測器２５４は、好ましくは光学系２６４及び画像センサ２７４、例えば２Ｄカメラも含み、画像センサ２７４は、ビームの画像を取得し、ビームの画像とは、ビームの近視野及び遠視野の２Ｄ画像であり得るが中間画像を含むこともある。従って、ＣＡＳＭＭ２５０の１つの出力は、ビームプロファイルの強度の２次元（２Ｄ）断面図である。この２Ｄ断面図を使用して、ビームプロファイルを測定し、歪み又は不規則性を検出することがある。制御システム１３５は、計測器２５４内の２Ｄカメラからデータを収集する。制御システム１３５は、そのデータを処理して、ビーム偏光、プロファイル、発散度、及びポインティングを即座に観測するための、並びに長期間に渡り記憶及び検索するための有用な情報を引き出す。データの即座の観測は、レーザのフィールドサービス事象の一部（位置合わせ、トラブルシューティング）であり得る。記憶及び検索は、予防保守の目的のための事象調査又は経時的なレーザ性能の傾向把握の一部であり得る。

[0072] 画像は、ビームの伝搬方向に垂直な平面内で取得される。カメラ取得用に１９３ｎｍを可視波長にダウンコンバージョンするために、適切な照射深さ及び減衰時間の蛍光ガラスのスクリーン２６６を使用して、ビームの可視画像を生成する。近視野及び遠視野の２Ｄ撮像は、レーザの動作中に同時でありかつ連続的であることが好ましい。近視野像は、ＯＰｕＳ２４０内部のシステムハードアパーチャを含む平面の画像であり得る。

[0073] 近視野は、ビームの重要な特性である放射度プロファイルについての特有の情報をもたらす。断面全体に渡る分布は、リソグラフィ産業にとって非常に重要である。ビームスプリッタの大部分で発生する滑り面、樹木状物の成長（ビームスプリッタのコーティング品質の劣化）、位置合わせ不良、クランプ誘起応力、及びちり粒子汚染は全て、近視野像で見ることができる又は近視野像の分析により抽出することができる特有の特徴を有する。別の画像フィーチャは、ライン欠陥による回折によって引き起こされる短いラインクラスターである。これは、「垂直ライン損傷」と呼ばれることがあるが、実際には、このフィーチャの向きは、ＰＲＡ ＷＥＢ内の特定の光学部品を基準にしたＣＡＳＭＭ撮像装置の向きに依存しており、常に垂直であるとは限らない。これは、垂直に向けられた比較的に短いラインの形態での光学部品内で観察される損傷と相互に関係があり、よってこのような名前となっている。この損傷の証拠は、比較的に短い干渉縞のクラスターの形態で、ＣＡＳＭＭ画像に現れる。

[0074] 以前に実装されたようなＣＡＳＭＭなどのビーム撮像／分析ツールは、レーザ位置合わせ及び偏光率などのパラメータを評価するのに有効である。それは、光パルスストレッチャー及びビームスプリッタなどのシステム内の光学コンポーネントの健康状態を評価するのにも有効である。しかしながら、そのようなツールは通常、光パルスストレッチャー及びビームスプリッタに先立って、ビーム経路に沿った位置でビームを観測する能力が不足している。結果として、通常のレーザ動作中、光パルスストレッチャー及びビームスプリッタの上流の１つ又は複数の光学コンポーネントが損傷した可能性があると思われる場合、損傷した位置（即ち、モジュール）を正確に特定することができない、というのも、光路内の光学部品又は強度分布をその場で観察する方法が無いからである。損傷量の推定及び部品の予防的な交換が可能である光パルスストレッチャー及びビームスプリッタ内の損傷は別として、光学的損傷を追跡する、従来より利用されている方法は存在しない。

[0075] これらの潜在的な問題に対処するために、ＣＡＳＭＭ２５０などのビーム撮像／分析ツールに、可変焦点距離を有するレンズを装備することが有益である。これは、例えば、焦点距離（及び倍率）が変化するにつれて焦点が変化するバリフォーカル（可変焦点）レンズ、又は、レンズがズームしても（焦点距離及び倍率が変化しても）焦点が合ったままである同一焦点の（「真の」）ズームレンズであり得る。

[0076] 言い換えると、本発明の一態様によれば、ＣＡＳＭＭ２５０の計測器２５４は、蛍光スクリーン２６６上にビームを結像する前にレンズの焦点距離を動的に調節するシステムを備えている。そのようなシステムの１つを図３Ｂに示す。図３Ｂでは、光学系は、図示するように凸面プリズム及び凹面プリズムの組み合わせであり得る無限焦点ズームシステム２６４を含む、複数の集光素子を含む。無限焦点ズームシステム２６４の構成要素は、固定されたままである集束レンズを基準にして移動するように構成することができる。

[0077] 無限焦点ズームシステム２６４の構成要素の移動をもたらすために、レンズはトラック２７６の上に置かれることがあり、１つ又は複数のレンズの位置を調節して焦点を変化させることができる。レンズの位置は、例えばステッパ又は圧電変換器（ＰＺＴ）ドライバであり得るドライバ２７０ａ、２７０ｂ、及び２７０ｃを使用して移動させることができる。ドライバ２７０ａ、２７０ｂ、及び２７０ｃへの信号は、ユーザとインターフェイスして移動用のコマンドを受け取ることができるソフトウェアを備えているローカルコントローラ２７２によって供給されることがある。履歴を生成し、かつＣＡＳＭＭの上流の光学コンポーネントの挙動を特徴づけるために、ドライバ２７０ａ、２７０ｂ、及び２７０ｃの移動を自動化して光学素子をルーチン的に移動させ、画像を収集することもできる。焦点を変化させることにより、カメラ２７４によって取得されるスクリーン２６６上の画像は、光路に沿った異なる位置（例えば、ＯＰｕＳ２４０、ＰＲＡ ＷＥＢ２１０、等）からのものになり、これらのコンポーネントにおける光の強度分布などの態様を分析することができる。ローカルコントローラ２７２は、ビーム経路に沿った予め選択された位置に無限焦点ズームシステム２６４を集束させる事前設定を備えることができる。

[0078] このシステムは、ソフトウェア又はハードウェアの十字線ターゲットを備えていれば、レーザ光路に沿って異なる位置で光学部品に当たるビームの位置を評価するのに使用することもできる。プリズムの縁部の近くに位置するビームは、レーザの発射パターンが変化したときにドリフトすることがあり、エネルギー及び／又は帯域効率を低下させる可能性がある。

[0079] 別の実施形態では、無限焦点ズームシステム２６４の代わりに、１つ又は複数の組の固定レンズアセンブリを使用することができる。これは図３Ｃに示しており、無限焦点ズームシステム２６４の代わりに、固定レンズアセンブリ２６５ａ、２６５ｂ、２６５ｃ、２６５ｄ、及び２６５ｅのグループ２６５がある。グループ２６５は、５つの固定レンズアセンブリを有するものとして示されているが、当業者にとっては、グループ２６５はより少ない又はより多くの固定レンズアセンブリを有してもよいことが明らかであろう。また、固定レンズアセンブリのそれぞれは１つのレンズとして示されているが、各固定レンズアセンブリは、幾つかのレンズ、プリズム等から構成することができることを理解されたい。固定レンズアセンブリ２６５ａは、出力開口に焦点を合わせる従来の固定レンズアセンブリであることがあり、固定レンズアセンブリ２６５ｂは、出力開口から上流にある（即ち、ビーム経路内でより早くにある）第１の光学部品に焦点を合わせるように選択されていることがあり、固定レンズアセンブリ２６５ｃは、出力開口から上流にある第２の光学部品に焦点を合わせ、以下同様である。ローカルコントローラ２７２は、所望の固定レンズをビーム経路内に位置決めするようにレンズポジショナ２７３を制御する。固定レンズアセンブリのうちの１つを光路内に選択的に配置するためのグループ２６５の動作は、光軸（ビーム２６０の伝搬方向）に対して横方向であることが好ましく、光軸に沿って光学系を平行移動させるように好ましくは構成される可変焦点距離レンズ制御システムとは対照的である。

[0080] 上記のシステムは、光学的故障を予測する能力を向上させ、顧客操作との干渉を最小限に抑えるためのサービス事象を計画し、予期しないレーザの動作不能時間を短縮する。上述のように、このシステムは、ＣＡＳＭＭ２５０の計測器２５４内に配置されることが好ましい。これにより、ビーム経路内の複数の所望の位置に焦点を合わせる能力がもたらされる。言い換えると、この位置でのビームは、出力サブシステム内の実質的に全ての光学部品を横切ってきているので、計測器は、この位置からこれらの光学部品の多数を実質的に「見る」ことができる。また、このシステムは、図３Ｂに示したシステム内の事前設定の使用、又は図３Ｃに示したシステム内の固定レンズの選択を通じて、照明システム１０５内の光学素子の既知の位置に焦点を合わせるように構成されることがある。

[0081] 上述のモジュールの多数は、モジュール及び／又はモジュール内部の光学部品を位置合わせするための設備を含む。ここで及び特許請求の範囲を含む本明細書中の他の箇所で使用される場合、「光学素子」は、モジュール又はモジュール内の光学部品を意味する。同様に、光学素子を徐々に増加的に調節することは、光学素子の位置又は向きの全体的な調節範囲に比べて小さな、１つ又は複数の負又は正の増分で、光学素子の位置及び／又は向きを変化させることを意味する。徐々に増加的に調節可能な光学素子の例として、ＬＮＭ１７０は、その垂直先端の位置を調節するための設備を含むことがある。ＭＯ ＯＣ１７５の先端及び／又は傾斜は、調節可能であることが好ましい。ＭＯ ＷＥＢ１８５は、調節可能な先端又は傾斜を有する折り畳みミラーを含むことがある。ＢＲ２２０は、調節可能な水平方向の平行移動及び傾斜を有するプリズムを含むことがある。ＰＲＡ ＷＥＢ２１０は、調節可能な光出力カプラ、及び／又は調節可能な先端若しくは傾斜を有する折り畳みミラーを有することがある。

[0082] 通常、これらのコンポーネントの調節は、それぞれの壁貫通アジャスタ（「ＴＷＡ」）を使用して行われる。これらは、光学部品又はモジュールを先端を向ける、又は傾斜させる、又は平行移動させるために、手作業で操作する六角ドライバを必要とする。ＴＷＡは、特定の調節に対して、密閉された機械的フィードスルーを提供することがあり、この調節は、例えば、密閉された機械的フィードスルーを介してカバーを通じてアクセスされる。

[0083] 現在開示する主題の一態様によれば、調節は、手動で作動されるＴＷＡの代わりに電気的に作動されるＴＷＡを用いて行われる。モーターがＴＷＡに機械的に結合される。例えば、モーターは、六角アダプターが取り付けられるシャフトを有することがあり、その結果、モーターがシャフトを回転させると、六角ドライバも回転し、ＴＷＡの端部を、シャフトの回転の方向に従いその軸に沿って平行移動させる。好ましくは、モーターは、幾つかの別個のステップでいずれかの方向に回転させることができるステッパモーターである。ＴＷＡは、非常に細かい（例えば、１／４−８０）スレッドピッチを有することが好ましく、その結果、ステッパモーターは、ＴＷＡを短い距離だけ移動させるのに、比較的に多数のステップを必要とする。

[0084] そのような構成を図４に示す。図４では、ＴＷＡ３００は、モジュール壁３１０内の軸受筒３０５を通って突き出ており、光学フィーチャ３１５に機械的に結合されて、光学フィーチャ３１５の何らかの態様（例えば、位置、傾斜、先端）を制御する。光学フィーチャは、上述した光学素子、又は光学素子の全部若しくは一部であり得る。ＴＷＡ３００は、モーター３２０によって軸の周りに回転されて、ＴＷＡ３００の伸張又は短縮を引き起こす。モーター３２０は、シャフト３３０によってＴＷＡ３００に機械的に結合される。ＴＷＡ３００がメスの六角ソケットを備える既存の設計のものである場合、シャフト３３０は、オスの六角ドライバ先端を備えていることがある。モーター３２０は、締付装置３４０によってモジュール壁３１０に固定されており、締付装置３４０は、図示するように、軸受筒３０５に固定されて、モーター３２０及びＴＷＡ３０５の相対的な移動を制限することがある。モーター３２０は、図示するように制御システム１３５から制御信号を受信し、また、電源（図示せず）に接続されている。

[0085] 図５に示すように、全体的なシステムは、幾つかのアクチュエータ３２０を含むことがある。上述のように、アクチュエータ３２０はステッパモーターであり得るが、例えば、ステッパモーターではないモーター、又はバルブ、圧力制御デバイス、圧電デバイス、リニアモーター、油圧アクチュエータ、ボイスコイル等の他のデバイスを使用することもできる。図示するように、アクチュエータ３２０は、制御システム１３５の制御下にあるように構成される。位置合わせの間、例えば、制御システム１３５は、アクチュエータ３２０に直接的に又は間接的に信号を印加して、アクチュエータが、それぞれの光学フィーチャ３１５を適切に位置合わせされた位置及び／又は向きに置くようにする。位置合わせ手順の幾つかのステップにおいて、制御システム１３５は、アクチュエータが蛍光スクリーンを有する光学素子をビームライン内でかつ小型カメラの視野内に挿入するようにし、その結果、その素子までの位置合わせを行い検証することができる。この位置合わせは、幾つかの動作モードのうちのいずれか１つで行うことができる。例えば、以下でより詳細に説明するように、位置合わせは、手動モード、半自動モード、全自動モード、光源管理モード、又はスキャナ管理モードで行うことができる。

[0086] 例えば、手動モードでは、ユーザは、グラフィカルユーザインターフェイス（「ＧＵＩ」）などのコンピュータベースのインターフェイスを有する入力デバイス４００を介して、個々のアクチュエータ３２０を調節することができる。実施態様によっては、ＧＵＩは、レーザ源内の光路に沿った１つ又は複数の位置で検出されるようなビームプロファイルについての情報を表示するように構成されることがある。これらの位置は、近視野像又は遠視野像が取得される位置であることがあり、又は、ビーム分析及び撮像ツールが可変焦点を有していることが本明細書の他の箇所で説明されている場合には、追加の位置を使用することがある。例えば、ビームプロファイルの情報プロファイルは、２次元の強度マップ、他の強度情報、ビーム幅情報、又は他のプロファイル情報を含むことがある。ビームプロファイル情報は、燐光性の表面をビーム又はビームの一部で照射することによって、及び／又は、計測モジュール（例えば、ＣＡＳＭＭ２５０など）から情報を受け取ることによって、取得することができる。この情報は、例えば、診断情報を取得するために、及び／又はレーザ源内の光学素子を手動で調節するために、使用できることがある。別の例として、半自動モードでは、入力デバイス４００からの一度のユーザ入力で動作の組み合わせを開始することができる。そのような動作は、例えば、位置合わせシーケンスにおけるタスクのうちの１つを完了するための選択されたアクチュエータの自動スイープを含むことがある。別の例として、自動モードでは、位置合わせプロトコルにおける一連のタスクの自動遂行が完了されることがある。半自動モード又は自動モードの様々な実施態様では、１つ又は複数の動作が、ビームプロファイル情報に少なくとも部分的に基づいていることがある。半自動モード又は自動モードの様々な実施態様では、光源から光を受け取るスキャナから受信したリクエスト信号に基づいて、ビームプロファイル情報が収集され、調節が行われることがある。

[0087] 別の例として、光源管理モードでは、光源１０５内のＣＡＳＭＭ２５０からの画像データに基づいて、１つ又は複数の光学部品を調節することができる。例えば、調節は、ビームを監視するためにＣＡＳＭＭ２５０を使用して回折縞を補正することに基づくことができる。ここで及び他の箇所で、調節とは、とりわけ、レンズ、ミラー、プリズム、又は他の光学部品を再度位置合わせすること及び／又は再度位置決めすること、事象又は測定のタイミングを修正すること、メンテナンス事象の計画を修正すること、又はそれらの組み合わせ、を含むことが意図されている。

[0088] 例えば、ビームが開口から回折している場合、ＣＡＳＭＭ２５０からの近視野像内で縞が検出されることがある。これらの縞は、例えば、電気的に作動されるＴＷＡ３２０を使用して１つ又は複数のミラーを調節することにより、抑制することができる。

[0089] 可能な位置合わせ手順を図６に示す。ステップＳ６０では、初期位置合わせ位置情報を収集する。ステップＳ６２では、ベースラインデータを収集する。次いで、様々なサブシステム及び光学部品を位置合わせすることができる。例えば、ステップＳ６４では、ＭＯサブシステム１４０を位置合わせすることがある。次いで、ステップＳ６６で、ＭＯ ＷＥＢ１８５及びＰＲＡ ＷＥＢ２１０内の折り畳みミラーを位置合わせすることがある。次いで、ステップＳ６８で、ビーム反転器２２０内のプリズムを調節することがある。次いで、ステップＳ７０で、ＭＯＰＲＡの初期調節を行うことができる。ステップＳ７２で、ＭＯシード位置合わせを最適化するために、折り畳みミラーを使用して調節を行うことができる。次いで、ステップＳ７４で、ＭＯＰＡモード位置合わせを最適化することができる。次いで、ステップＳ７６で、ＯＰｕＳ２４０を位置合わせすることがある。次いで、ステップＳ７８で、最終位置合わせ及び仕様を検証することがある。次いで、ステップＳ８０で、全体的なシステム性能を確認することがある。

[0090] 上述のように、位置合わせシステムは、幾つかのモードのうちのいずれか１つに従って動作することがある。手動モードでは、技術者又はフィールドサービスエンジニアなどのユーザは、図７に示すようなＧＵＩの形態で入力デバイス４１０を使用して、利用可能な光学部品の位置及び／又は向きを直接的に修正することがある。図示するように、ＧＵＩは、まさに調節中の電気的に作動されたＴＷＡのグラフィック描写４２０を含むことがあり、蛍光スクリーンの画像などの強度プロファイル、又は他のビーム特性をグラフィック描写４３０、４３２、及び４３４に伴い、かつＣＡＳＭＭ２５０からの２Ｄ画像４４０を伴っている。図示した例では、３つのグラフィック描写があるが、より少ない又はより多いグラフィック描写を提供することがあることを理解されたい。

[0091] 位置合わせシステムはまた、ユーザが一度の入力で動作の組み合わせを開始することができる半自動モードで動作させることもできる。そのような動作は、選択されたアクチュエータの自動スイープを含むことから、図６に示すタスクシーケンス中のタスクの１つを完了することまで及ぶことがある。

[0092] なお、位置合わせのためには、近視野像だけではなく遠視野像も使用することが好ましいことがある。遠視野像を使用して、例えば、光ビームが適切な方向を向いているのかどうかを判断することができる。

[0093] 図８は、アパーチャクリッピングからの回折縞を補正する処理のフローダイヤグラムである。図及び以下の説明では単一光学部品に適用されているが、この処理は２つ以上の光学素子に系統的にかつ連続的に適用することもできることを理解されたい。ステップＳ８２では、可能な自由度（例えば、先端／傾斜／平行移動）に対する、ミラーなどの光学素子の現在の状態を、基本設定として記録する。ステップＳ８４では、近視野像のどの縁部がアパーチャクリッピングに起因する回折縞を示すかについて判断する。近視野像は矩形であるので、回折縞の存在について、４つの辺の全てを検査する。ステップＳ８６では、近視野像の２つ以上の縁部に回折縞が存在するかどうかを判断する。存在する場合、ステップＳ８８で、近視野像の対向する両側（垂直又は水平）に縞があるかどうかを判断する。ステップＳ８８での判断結果がはいである場合、ステップ９０で、その光学素子の先端又は傾斜の単純な調節では、アパーチャクリッピングを完全に解消するには不十分であると仮定する、というのも、ビームがアパーチャを溢れんばかりにいっぱいにしているからである。ビームのエネルギー重心及びポインティング方向が仕様の範囲内にとどまることという制約を条件として、回折縞の範囲をバランスさせるために、光学素子の先端又は傾斜角度のわずかな調節を行うことがあり、その後この処理は終了する。一方、ステップＳ８８で、回折縞は対向する両側にはないが、その代わりに隣接する縁部にあると判断した場合、この処理のロジックは、２つの方向での調節を行うことができるという知識を用いて、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、ステップＳ８８の評価結果が、２つの隣接する縁部が回折縞を示すというものである場合、画像シフトの方向は、水平及び垂直であり、ステップＳ８６の評価結果が、回折縞は１つの辺上にのみ存在するというものである場合、画像シフトの方向は、水平又は垂直である。この処理のロジックはステップＳ９４に進み、光学部品は先端を向けられかつ傾けられるか、又は、ステップＳ９２で導き出された画像シフト方向に従って先端を向けられるか若しくは傾けられる。ステップＳ９６では、ステップＳ９４で行った動作が縞を改善したかどうか、即ち、縞を抑制したかどうか（これはアパーチャクリッピングの少なくとも部分的な軽減を示す）を判断する。はいであり、ステップ９８で改善が十分であると判断した場合、処理は終了する。ステップ９８で改善が十分ではないと判断した場合、処理フローはステップＳ９４に戻る。ステップＳ９６で縞が改善されなかったと判断した場合、ステップ１００で、処理がうまくいくと見込まれるかどうかについて判断する。はいである場合、処理フローはステップＳ９４に戻る。そうではない場合、ステップＳ１０２で、光学素子の先端／傾斜／平行移動の状態が、ステップＳ８２で記録した基本設定に戻され、処理が終了する。Ｓ９２で決定した画像シフト方向が、（Ｓ８８で決定した隣接縁部上の縞の存在に起因して）２方向の調節が必要であることを示す場合、Ｓ９４、Ｓ９６、Ｓ１００、Ｓ１０２、及びＳ９８に対して説明した動作を、各調節方向について行う。

[0094] 光源管理モードでの可能な動作の別の例として、調節は、ビーム重心などのビームパラメータにおいて空間的バイアスを誘発する損傷、例えば光学部品での滑り面の形成、を補正することに基づくことがある。前の例の場合のように、ＣＡＳＭＭ２５０からの近視野像を分析する。滑り面が形成されているという徴候がある場合、１つ又は複数の光学素子を調節してビームを再度中心合わせすることがある。

[0095] 図９は、滑り面に起因するビーム重心のシフトを補償するための処理のフローダイヤグラムである。図及び以下の説明では単一光学部品に適用されているが、この処理は２つ以上の光学素子に系統的にかつ連続的に適用することもできることを理解されたい。ステップＳ２０２では、可能な自由度（例えば、先端／傾斜／平行移動）に対する、ミラーなどの光学素子の現在の状態を、基本設定として記録する。ステップＳ２０４では、滑り面が存在するかどうかを判断する。これは、図１２に関連して以下でより詳細に説明するような処理を使用して、成し遂げられることがある。ステップＳ２０６では、滑り面が近視野像の中心にあるかどうか、又はその代わりに滑り面が近視野像の中心からオフセットされているのかどうかを判断する。滑り面が近視野像の中心にある場合、ステップＳ２０８で何の動作も行わないことを決定し、処理は終了する。滑り面が近視野像の中心にはない場合、ステップＳ２１０で、近視野像の重心が滑り面のオフセットと同じ方向にオフセットされているかどうかを判断する。近視野像の重心が滑り面のオフセットと同じ方向にオフセットされていない場合、ステップＳ２０８で何の動作も行わないことを決定し、処理は終了する。近視野像の重心が滑り面のオフセットと同じ方向にオフセットされている場合、ステップＳ２１２で滑り面のシフト方向を判断する。この処理のロジックはステップＳ２１４に進み、光学部品は先端を向けられかつ傾けられるか、又は、ステップＳ２１２で導き出された滑り面シフト方向に従って先端を向けられるか若しくは傾けられる。ステップＳ２１６では、ステップＳ２１２で行った動作が重心の位置を改善したかどうかを判断する。はいであり、ステップＳ２１８で改善が十分であると判断した場合、処理は終了する。ステップＳ２１８で改善が十分ではないと判断した場合、処理フローはステップＳ２１４に戻る。ステップＳ２１６で重心が改善されなかったと判断した場合、ステップＳ２２０で、処理がうまくいくと見込まれるかどうかについて判断する。はいである場合、処理フローはステップＳ２１４に戻る。そうではない場合、ステップＳ２２２で、光学素子の先端／傾斜／平行移動の状態が、ステップＳ２０２で記録した基本設定に戻され、処理が終了する。

[0096] なお、この処理は、滑り面に起因する重心シフトを補正するものとして説明しているが、その原理は滑り面に起因する重心シフトを補正することに限定されるものではなく、この処理は、他の要因、例えば、ＣａＦ_２光学系への高いＵＶフルエンス下での圧縮に起因する、ビームフットプリント上での白い綿毛の発生など、に起因する重心シフトの補正にも有利にも適用することができる。

[0097] 可能な動作モードの別の例として、スキャナ管理モードでは、スキャナは、チャンバ共振周波数に近い特定の繰り返し率の使用を命令することができる。そのような状況では、光源は、１つ又は複数の光学部品を調節することにより応答して、ポインティング総包含範囲（「ＴＩＲ」）を低減することによりポインティングを改善することができる。図１０は、チャンバ共振に対応する繰り返し率での動作をスキャナが命令する場合に、光源が過度のポインティング（即ち、ポインティングＴＩＲが指定値よりも大きい）を補償する処理のフローダイヤグラムである。この処理は、過度のポインティングを補償するためにＰＲＡ ＯＣの先端を向けること及び／又はＰＲＡ ＯＣを傾斜させることを含む。ＴＩＲを低減するように、共振ピークが下げられるか、下限が上げられるか、又はそれら２つの組み合わせが実施される。ルックアップテーブルを使用して所定の先端／傾斜調節値を提供し、共振ピークの影響を補償するのに必要な時間を最小限に抑えることが有益である。

[0098] より具体的には、図１０に示すように、ステップＳ３０２では、可能な自由度（例えば、先端／傾斜／平行移動）に対する、ミラーなどの光学素子の現在の状態を、基本設定として記録する。ステップＳ３０４では、スキャナが新しい繰り返し率（図中では「ＲＲ」）をリクエストしたかどうかを判断する。ステップＳ３０６では、新しい繰り返し率がチャンバの共振周波数の近傍であるかどうかを判断する。新しい繰り返し率がチャンバの共振周波数の近傍ではない場合、ステップＳ３０８で何の動作も行わないと決定し、処理は終了する。新しい繰り返し率がチャンバの共振周波数の近傍である場合、ステップＳ３１０で、プレシフト値をルックアップテーブル３１２で調べる。このプレシフト値は、共振に対して最適な補償をもたらすように選択される。より具体的には、プレシフト値は、推測的に、即ち、厳密なシステム特徴付け及び製品較正を通じて、決定された値である。これを行うための１つの方法には、入念な光学位置合わせを行うこと、及び調節可能な光学部品の位置を基本設定として記録すること、が含まれる。この処理はオフラインで行われるが、その他の点では図１０の第１のステップと同じである。繰り返し率及びデューティサイクルなどの動作条件は、広範なユースケースに渡って変化し、性能パラメータへのそれらの影響が記録される。次いで、特に共振周波数の付近で性能パラメータを改善する選択された光学部品の調節を行い、調節可能な光学部品のそれぞれの位置を記録する。この処理を広範な動作条件に渡って繰り返し、ルックアップテーブルを生成する。

[0099] この処理のロジックはステップＳ３１４に進み、光学部品は先端を向けられかつ傾けられるか、又は、ステップＳ３１０で得られたプレシフトの値に従って先端を向けられるか若しくは傾けられる。ステップＳ３１６では、ステップＳ３１４で行った動作がポインティングを十分に改善したかどうかを判断する。はいである場合、処理は終了する。ステップＳ３１６で改善が十分ではないと判断した場合、処理はステップＳ３１８に進み、ポインティングを改善しようとする許容される試行の最大回数が超過されたかどうかを判断する。そうではない場合、処理はステップＳ３１４に戻る。試行の最大回数が超過されている場合、処理は終了する。モジュール及び光学素子が経年劣化するにつれて、ルックアップテーブル３１２に記憶されている先端／傾斜設定はもはや共振に対する最適な補償値を提供しないことがあるので、ステップＳ３１８は、共振効果の補償の最適化をもたらす。ＣＡＳＭＭ画像は、発散度を監視し、かつ、ＯＰｕＳ２４０を離調させて発散性能を改善するために使用されることもある。

[00100] なお、この発明より前では、ポインティングを調節するにはツールを製品から取り出すことを必要とし、これはチップ製造業者にとって収益を失うことを意味した。本発明の１つの利点は、稼働の休止中、例えばウェーハの露光の合間に、補正を行うことができることである。また、どの自動位置合わせモードを使用しているかに応じて、ツールがダウンしている事象中にポインティング補正を行うことができ、しかも、純粋に手動の調節を使用した場合に必要とされる時間よりもはるかに短い時間で済む。

[00101] 説明したように、本開示の一態様によるシステムでは、近視野ＣＡＳＭＭ画像の自動解析、抽出、及び処理のための備えがある。これにより、欠陥の発生をモニタリングする能力がもたらされる。画像内のライン及び円形オブジェクトなどの非常にコントラストの低いフィーチャの検出には、基本的な画像処理技術を超えた技術が必要である。レーザビームは著しく歪んでおり、リング又はラインの自動検出というタスクは、単純明快ではない。問題が複雑なのは、主に、低コントラストのライン及びリングは、著しく歪んだビームプロファイルの上に存在するという事実に起因する。しかしながら、ＣＡＳＭＭ画像内の低レベルフィーチャの強度を追跡することにより、コンポーネントの故障の発達を監視し、滑り面に関連した像歪みを定量化し、コンポーネントの故障の様々なレベルを推定することが可能になる。また、定量化された像歪みをＣＡＳＭＭログデータと互いに関係付けること、及び、他の劣化メカニズムと対応付けられた新たな特徴を識別することも可能である。

[00102] 滑り面の存在などの、その場で状態を判断するために使用される上記の処理のうちの幾つかは、結合自動シャッター計測モジュール２５０即ちＣＡＳＭＭ２５０の使用を含む。ＣＡＳＭＭ２５０は、光源の出射ポートにおいて照明源１０５に取り付けられる。その機能の中には、単一の画像で近視野及び遠視野を取得する機能がある。上記の例では、近視野を使用した。近視野像を注意深く検査することにより、選択された角度、例えば±１５°、又は±３０°の非常にかすかな直線を知覚することが可能である。これらは、フィーチャ５１０として、図１１のＣＡＳＭＭ近視野像５００の描写に図式的に示されている。しかしながら、これらのラインは見るのが困難であり、見落とし易い。また図１１では、アパーチャクリッピングの存在は、ＣＡＳＭＭ近視野像５００の１つ又は複数の縁部における一連の垂直な又は水平なラインとして現れることが予測される。これは、図１１でフィーチャ５２０として表わされる。また図１１では、点状の欠陥の存在は、ＣＡＳＭＭ近視野像５００内の円形画像又は「リング」として現れることが予測される。これは、図１１ではフィーチャ５３０として表わされる。滑り面の場合のように、これらのフィーチャは見ることが困難であり見落とし易く、現時点ではこれらを自動的に検出する方法はなく、また、これらのフィーチャを生成する欠陥の進行を経時的に監視することも現在可能ではない。図１１は、レーザビームが通過する１つ又は複数のコンポーネントの光学的損傷と関連している、上述のいわゆる「虫状」フィーチャも示している。これは、図１１ではフィーチャ５４０として表わされる。

[00103] 図１２は、滑り面ラインとリングとを別々に検出することを可能にする方法を示す。図１２を参照すると、フローチャートの左側の処理は、干渉リングを検出するために使用され、フローチャートの右側の処理は滑り面を検出するために使用される。図１２の第１のブロックにおけるステップＳ１２０は画像取得であり、これは、ＣＡＳＭＭ２５０から画像を取り出し、近視野像を抽出することを含む。上述のように、近視野及び遠視野の２Ｄ画像は、ビームの伝搬方向に垂直な平面内で取得される。蛍光ガラスのスクリーンを使用してビームの可視画像を生成する。２Ｄカメラなどの画像センサが、ビームの近視野及び遠視野の２Ｄ画像を取得する。次いで、干渉リングを検出するために、近視野像を前処理ステップＳ１２２で処理する。滑り面を検出するために、類似の前処理ステップＳ１２４を行う。干渉リングを検出するための前処理ステップＳ１２２は、検出されるフィーチャのタイプに応じて周波数応答が異なることがあるという点を除いて、滑り面を検出するための前処理ステップＳ１２４と実質的に同じである。画像データは、まず、アンシャープフィルタを通過することが好ましい。アンシャープフィルタは、元の画像から画像の不鮮明な又は平滑化されたバージョンを引く手順を介してエッジ（及び画像中の他の高周波成分）を強調するという事実にその名前が由来する、単純な鮮明化演算子である。アンシャープフィルタは、ラプラシアンフィルタのネガティブと呼ばれることもある。次いで、画像データは、望ましくない周波数を除去する帯域通過フィルタを通過する。帯域通過フィルタの周波数応答は、出力画像において最も明確な歪みが得られるように経験的に選択されていることがある。従って、干渉リングを検出するのに使用することができる周波数応答は、滑り面ラインのような線形のフィーチャを検出するのに使用される周波数応答とは異なることがある。帯域通過フィルタの出力は、画像のコントラストを強調するために引き伸ばすことができるヒストグラム（画素強度値対画素強度値の周波数）を有する。

[00104] 好ましくは、近視野像内の円形フィーチャは、サークルハフ変換（「ＣＨＴ」）を使用して円形フィーチャを抽出し検出する２つの技術を用いて抽出される。ＣＨＴは、ハフ変換を特殊化したものである。この技術の目的は、不完全な入力画像において円を見つけることである。サークルハフ変換は、各画素の値が、歪みリングの中心がその特定の画素に存在する可能性に相当するように、入力画像に基づいて画像（累積アレイ）を生成することに依拠する。生成された画像を処理して、中心の妥当な位置を見つけ、対応する半径を推定する。累積アレイを構築する処理は、投票と呼ばれることもある。従って、図１２では、ステップＳ１２６で、２Ｄ累積アレイ（又はアキュムレータマトリックス）を構築する。従って、累積アレイは基本的に、歪みリングの中心である可能性がより高い画素において値が高くなる画像である。第１のステップは、入力画像の勾配フィールドを見つけ、閾値を使用してこの閾値を上回る勾配値を有する画素を見つけることである。この時点で、累積アレイは全ての画素でゼロ値を有して初期化される。次いで、勾配フィールド内のベクトル毎に、このベクトルの同じ方向にある全ての画素を判断し、累積アレイ内のそれらの値をインクリメントする。画素の範囲は、予測される最大のリング半径の半径に関連した固定値によって決定される。高い勾配値を有する画素は、入力画像内の強いエッジに相当する。

[00105] 累積アレイを構築するために異なる手法を用いることがある。勾配フィールド中の各ベクトルの範囲内で画素をインクリメントする代わりに、テンプレートを使用することがある。テンプレートは基本的に、所定の固定された態様でベクトルを含む画像である。累積アレイを構築するために、テンプレートの中心を、勾配フィールド中のある画素（例えばＸ）に配置する。次いで、テンプレート中の全てのベクトル及び画素と、勾配フィールド中の対応するベクトルとの間でドット積を取得し、その値を加算し、その合計を累積アレイ内の画素Ｘの値として記憶する。テンプレートと同じ半径を有して画素Ｘにリングが中心合わせされた場合、全てのベクトルは正確に位置合わせされ、画素Ｘは非常に高い値を有することになる。画像全体に対して単一のテンプレートを用いることが好ましい。この手法は、異なる形状のテンプレートを生成したり、又は動作中のレーザからの実際の歪みを使用したりする柔軟性をもたらす。

[00106] ステップＳ１２８では極大値を求め、ステップＳ１３０では円の半径を推定する。

[00107] この処理の別のブランチでは、ステップＳ１３２でマルチレベル累積アレイを構築する。ステップＳ１３４では、各レベルについて極大値を求める。

[00108] ステップＳ１３６では、２つのＣＨＴ分析の結果を結合する。

[00109] 滑り面の検出については、処理フローは再度２つのブランチで生じる。１つのブランチでは、ステップＳ１３８で累積アレイをまず構築することにより、スタンダードハフ変換（「ＳＨＴ」）を行う。次いで、ステップＳ１４０で極大値を識別する。次いで、ステップＳ１４２で線分の端部を推定する。別のブランチでは、ステップＳ１４４で２Ｄラドン変換アレイをまず構築することにより、ラドン変換を行う。ラドン変換は、特定の角度に向いた放射状の線に沿った画像強度の投影である。この変換の各列は、異なる角度を用いた投影を表す。次いで、その結果を使用して、ステップＳ１４６で平滑化し、フィルタリングし、極大値を求める。ステップＳ１４８で、この情報を使用して線分の端部を推定する。ステップＳ１５０では、２つのブランチの結果を結合する。次いで、好ましくは、ステップＳ１３６及びＳ１５０の結果をステップＳ１５２で結合して、処理された近視野像を生成する。処理された近視野像は、フィーチャがよりはっきりと見え、より容易に自動的に検出することができる抽出形状のフィーチャを含む。

[00110] 複数の低レベルのフィーチャが存在する場合には、ラドン変換（又はスタンダードハフ変換）では堅牢な検出結果をもたらすことができない。そのような場合、代替の手法としては、マッチトフィルタの列を使用して特定の角度のラインを検出することがある。各フィルタは、画像を処理するための有限インパルス応答（「ＦＩＲ」）フィルタであり得る。

[00111] 上記の処理の１つの利点は、ある期間に渡って選択された間隔で画像を取り出し処理することができることである。時間の経過と共に、滑り面の存在を示すフィーチャ５１０は、滑り面の形成がより広範囲に及ぶか又は顕著になるように発達することが予測される。この情報を使用して、メンテナンス事象をいつ計画すべきかを判断することができる。

[00112] 滑り面劣化の範囲について定量化された尺度を得るために、滑り面の発生に先立ってバイナリカウンタアレイをプリセット値（例えば、ゼロ）に初期化することがある。新たな滑り面が後続の画像に現れたときに、新たな滑り面からの信号をカウンタアレイに追加することがある。カウンタアレイは、１次元の時間依存性の量子化された滑り面信号を形成するために、画像ごとに統合されることがある。

[00113] 各画像は、測定可能な数の入射光パルスと相互に関係があるので、この量子化された滑り面信号はパルスカウントの関数とみなすこともできる。この代替的な信号は、累積パルス関連劣化を評価可能にする情報を提供する。これはまた、利用頻度の低い光源と利用頻度の高い光源の光学劣化の比較も可能にする。

[00114] カウンタアレイのバイナリ性質は、以前に既に検出されたが現在は照射されていないので一時的に検出不可能である滑り面からの寄与を、それらの滑り面が再び現れた際に「新たな」滑り面として誤認しないことを確実にする。この処理の追加の利点は、量子化された滑り面信号のノイズを低減することであり、これは、光学部品をいつ交換すべきかを判断するためにこの信号を使用することを促進する。

[00115] カウンタのサイズは、画像サイズの画素数と等しくすることができる。この処理は、過度の滑り面を有する光学部品を交換するまで時間の経過と共に増加する、量子化された滑り面信号をもたらす。また、滑り面検出方法の検出角度を調節することにより、幾つかのタイプのレーザ位置合わせ不良を検出することができる。

[00116] 従って、処理された近視野像は、滑り面を、点状欠陥から及びアパーチャを離れる回折から、首尾よく区別することができる。この方法を使用して、垂直ライン損傷を検出することもできる。

[00117] 従って、滑り面欠陥を自動的に検出する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）バイナリのソース画像データを含むファイルを解析し、また分析に適した形式に変換するステップ、（２）近視野の位置を検出するステップ（この位置は、画像によって、かつＣＡＳＭＭによって、僅かに変化する）、（３）ＣＡＳＭＭ画像から近視野に相当する部分を抽出するステップ、（４）アンシャープフィルタ、帯域通過フィルタ、及びコントラスト拡散関数を順次適用することにより、近視野像を強調して、フィーチャを自動分析により役立つようにするステップ、（５）ラインのエッジに沿っている可能性がより高い位置で値が高くなる累積アレイを構築することによってハフ変換を行い、極大値を求め、線分の端部を推定するステップ、（６）ラドン変換を使用してまずラドン変換アレイを構築し、平滑化し、フィルタリングし、かつ極小値を求めるステップ、（７）ハフ変換（ステップ５）とラドン変換（ステップ６）の結果を結合するステップ、（８）（診断値及び／又は設定可能な値、データログ等を介して）結合した結果をデータベースに伝達するステップ。

[00118] 点状欠陥を自動的に検出する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）バイナリのソース画像データを含むファイルを解析し、また分析に適した形式に変換するステップ、（２）近視野の位置を検出するステップ（この位置は、画像によって、かつＣＡＳＭＭによって、僅かに変化する）、（３）ＣＡＳＭＭ画像から近視野に相当する部分を抽出するステップ、（４）アンシャープフィルタ、帯域通過フィルタ、及びコントラスト拡散関数を順次適用することにより、近視野像を強調して、フィーチャを自動分析により役立つようにするステップ、（５）第１の修正された円形ハフ変換（ＣＨＴ）を使用して、リングに沿っている可能性がより高い位置で値が高くなる累積アレイを構築し、各レベル内の極大値を求めるステップ（６）第２の修正された円形ハフ変換を使用してマルチレベル累積アレイを構築し、平滑化し、フィルタリングし、かつ極小値を求めるステップ、（７）第１の修正された円形ハフ変換（ステップ５）と第２の修正されたハフ変換（ステップ６）の結果を結合し、干渉リングの中心である可能性がより高い位置で値が高くなる累積アレイを構築するステップ、（８）極大値を求め、円の半径を推定するステップ、（９）（診断値及び／又は設定可能な値、データログ等を介して）結果をデータベースに伝達するステップ。

[00119] 滑り面及び点状欠陥を自動的に検出する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）バイナリのソース画像データを含むファイルを解析し、また分析に適した形式に変換するステップ、（２）近視野の位置を検出するステップ（この位置は、画像によって、かつＣＡＳＭＭによって、僅かに変化する）、（３）ＣＡＳＭＭ画像から近視野に相当する部分を抽出するステップ、（４）近視野像を強調して、フィーチャを自動分析により役立つようにするステップ、（５）干渉リングの中心であるか又はラインである可能性がより高い位置で値が高くなる累積アレイを構築するステップ、（６）極大値を求め、円の半径及びラインの長さを推定するステップ、（７）極大値を求め、線分の端部を推定するステップ、（８）（診断値及び／又は設定可能な値、データログ等を介して）結果をデータベースに伝達するステップ。

[00120] ＣＡＳＭＭを有する各レーザ光源についてＣＡＳＭＭ画像を取り出し処理する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）光源に固有の識別子（例えば、シリアル番号（ＳＮ））を識別するステップ、（２）光源に対して取得日を識別するステップ、（３）メモリソースから、例えば、サーバ上のファイルから、その取得日に対応するＣＡＳＭＭ画像ファイルを取り出すステップ、（４）ファイルを解析し、近視野像データを抽出するステップ、（５）近視野像データを処理し、歪み（例えば、ライン及びサークル）を検出するステップ、（６）歪み情報を要約するステップ、（７）歪み情報を報告するステップ、（８）ＣＡＳＭＭを有する各光源について、ステップ１〜７を繰り返すステップ。

[00121] ＣＡＳＭＭを有する光源について一連のＣＡＳＭＭ画像を取り出し処理する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）特定の光源に固有の値（例えば、シリアル番号）を識別するステップ、（２）光源について第１の取得日を識別するステップ、（３）光源について最終取得日を識別するステップ、（４）第１の取得日と最終取得日とを含むこれらの間の日付範囲について、メモリソースから、例えばサーバ上のファイルから、選択されたＣＡＳＭＭ画像ファイルを取り出すステップであって、各画像はタイムスタンプを有しているステップ、（５）時系列順に取り出された各画像ファイルについて、ファイルを解析し近視野像データを抽出するステップ、（６）近視野像データを処理し、歪み（例えば、ライン及びサークル）を検出するステップ、（７）ラインからの歪み信号を統合して、第１の取得日から各画像のタイムスタンプまでの時間に及ぶ、量子化された滑り面信号を形成するステップ、（８）歪み情報を報告するステップ、（９）ＣＡＳＭＭを有する各光源について、ステップ１〜８を繰り返すステップ。ステップ（７）の後に、歪み情報を外挿して、次の故障までの時間（「フェイルオーバー時間」）を推定するステップが存在することがある。

[00122] ＣＡＳＭＭを有する光源について一連のＣＡＳＭＭ画像を取り出し処理する方法は、以下のステップを含むものと考えられる。（１）特定の光源に固有の値を識別するステップ、（２）第１の取得日を識別するステップ、（３）最終取得日を識別するステップ、（４）第１の取得日と最終取得日とを含むこれらの間の日付範囲について、メモリソースから、例えばサーバ上のファイルから、選択されたＣＡＳＭＭ画像ファイルを取り出すステップであって、各画像はタイムスタンプを有しているステップ、（５）時系列順に取り出された各画像ファイルについて、ファイルを解析し近視野像データを抽出するステップ、（６）近視野像データを処理し、歪み（例えば、ライン及びサークル）を検出するステップ、（７）各近視野像に対する最大の個別ライン歪みを集めてまとめることによって、第１の取得日から各画像のタイムスタンプまでの時間に及ぶ、量子化された滑り面信号を形成するステップ、（８）歪み情報を報告するステップ、（９）ＣＡＳＭＭを有する各光源について、ステップ１〜８を繰り返すステップ。

[00123] 量子化された滑り面信号を生成する方法はまた、以下のステップを含むものと考えられる。（１）（バイナリ形式、即ち各画素が０又は１のいずれかである形式で、）滑り面の向きと一致するように向いているラインを明らかにするように処理された、完全に処理されたＣＡＳＭＭ画像のシーケンスを生成するステップ、（２）滑り面の発生の前に、バイナリカウンタアレイをゼロに初期化するステップ、（３）新たな滑り面が現れたときに、新たな滑り面からの信号をバイナリカウンタアレイに追加するステップ、（４）カウンタアレイを画像ごとに統合して、１次元の時間依存性の量子化された滑り面信号を形成するステップ、（５）完全に処理されたＣＡＳＭＭ画像における滑り面インジケータの実質的に全てが消失する（かつ、光源が使用中のままである）場合、バイナリカウンタをリセットするステップ。

[00124] 量子化された滑り面信号を生成する方法はまた、以下のステップを含むものと考えられる。（１）（バイナリ形式、即ち各画素が０又は１のいずれかである形式で、）ライン損傷の向きと一致するように向いているラインを明らかにするように処理された、完全に処理されたＣＡＳＭＭ画像のシーケンスを生成するステップ、（２）滑り面の発生の前に、バイナリカウンタアレイをゼロに初期化するステップ、（３）新たな滑り面が現れたときに、新たな滑り面からの信号をバイナリカウンタアレイに追加するステップ、（４）カウンタアレイを画像ごとに統合して、１次元の時間依存性の量子化された滑り面信号を形成するステップ、（５）完全に処理されたＣＡＳＭＭ画像における滑り面インジケータの実質的に全てが消失する（かつ、光源が使用中のままである）場合、バイナリカウンタをリセットするステップ。

[00125] 滑り面を検出する上述の方法は、滑り面として誤って解釈されるランダムな向きの短いラインの形状をしたノイズに敏感である。これらの短いラインを滑り面と区別することが好ましい。

[00126] また、上記の方法は、幾つかのＣＡＳＭＭ画像で見られるいわゆる虫状フィーチャの検出には特に向けられていない。これらのフィーチャは、光学性能を劣化させるＯＰｕＳビームスプリッタのコーティング損傷に関連している。ＯＰｕＳビームスプリッタが故障し始めたという前もっての情報を有することが望ましく、その結果、計画外の動作不能時間を最小限に抑えるように、ＯＰｕＳビームスプリッタの交換を他のメンテナンスと同時に行うように計画することができる。

[00127] また、幾つかの方法では、特定の欠陥の進行を表す光学画像欠陥信号を時間の関数として生成したいと望むたびに、多数のＣＡＳＭＭ画像を処理しなくてはならない。各場合に処理しなくてはならない画像の数を低減し、それによって、更新された光学画像欠陥信号を生成するのに必要な計算時間を短縮することが好ましい。これは、既に処理された画像を使用し、増分更新を行うことによって達成される。実際には、データは時間Ｔ１、例えば先週まで前処理されており、この前処理の結果は保存される。次いで、これらの前処理結果を追加の（例えば、今週の）データを用いて更新したい場合には、追加のデータのみを処理し、その後以前の処理結果を取り出し、処理した追加のデータを付加することが必要である。この増分更新は、全てのデータ（以前分と追加分の両方）全体を再度処理するよりも、はるかに高速である。

[00128] ビーム画像分析ツールを使用することの別の問題点は、ある期間に渡って画像を蓄積しなくてはならないことである。欠陥信号を取得するために、ビーム方向の変化を考慮に入れなくてはならない。滑り面及び／又は虫状フィーチャなどの欠陥特徴の検出結果は、ある画像（日）から次までのビームポインティングの変化の影響を考慮するために、ある期間に渡って蓄積されなくてはならない。ビーム方向の変化は、検出結果に影響を及ぼす不均一な照射につながる。ビームポインティングの変化は、繰り返し率及びデューティサイクルを含む幾つかの要因によって引き起こされる。検出されたフィーチャの蓄積は、ビームポインティングの変化によって引き起こされた不均一性を均等にする。蓄積は、単調に増加する関数をもたらし、これは、ＣＡＳＭＭ画像内の虫状フィーチャの大きさを推定するのにも役立つ。しかしながら、画像間の可変オフセットが存在し、これは、ビーム方向の変化の補正を信頼できないものにする。

[00129] 統合された信号を効果的に計算することが重要である、というのも、これはノイズの多い信号を得るか否かを決定する上で重要な役割を果たすからである。以前の方法では、調査された各画像は、ＣＡＳＭＭによって取得された画像の性質のおかげで、サイズが異なっていた。従って、ある期間に渡って信号を蓄積するために、全ての画像は互いに一致するように拡大されたり又は縮小されたりした。これにより、不規則な統合信号がもたらされることがある。この問題は、調査される全てのＣＡＳＭＭ画像が同じサイズであることを保証することにより、解決することができる。これを行うために、中心画素ｐｘｌｃｔｒを選択し、また、ｘ座標の範囲が［ｐｘｌｃｔｒ−ｎｘ：ｐｘｌｃｔｒ＋ｎｘ］であり、ｙ座標の範囲が［ｐｘｌｃｔｒ−ｎｙ：ｐｘｌｃｔｒ＋ｎｙ］であるアレイを選択することにより分析領域を定義する。結果として得られるアレイを正方形にするためには、ｎｘ及びｎｙを同じ値になるように選択する。

[00130] 言い換えると、本明細書に開示する欠陥検出方法を適用して得られる白黒画像を使用して、検討中の光学素子に対する損傷の範囲を定量化する。一例として、色が白い画素（白い画素は欠陥特徴の存在を示す）の数を使用して、損傷の範囲を推定することがある。言い換えると、より多くの光学的損傷を有する光源は、より少ない光学的損傷を有する光源から得られるＣＡＳＭＭ画像と比べると、より多数の白い画素を有するＣＡＳＭＭ画像をもたらす。

[00131] 一般的に、複数のＣＡＳＭＭ画像を分析することが望ましい。単一のＣＡＳＭＭ画像の分析では一般的に十分ではない、というのも、ビームはね返りの影響を考慮することが必要だからである。従って、一旦欠陥が検出されると、一連の画像を分析することが好ましい。これは、その一連の画像の各々からのそれぞれの欠陥特徴を累積することにより、達成することができる。このように幾つかのＣＡＳＭＭ画像からの欠陥特徴を累積するには、行及び列の数が同じでなくてはならないという意味で、ＣＡＳＭＭ画像のサイズが同じであることを必要とする。しかしながら、ＣＡＳＭＭから抽出される近視野像は、照明のばらつきのおかげで、必ずしも常に同じサイズになるとは限らない。

[00132] 全てのＣＡＳＭＭ画像を同じサイズにする１つの方法は、画像を拡大又は縮小するために倍率値を使用することを含む。しかしながら、この方法は、欠陥特徴も拡大又は縮小し、従って蓄積された欠陥信号の誤った推定をもたらすという欠点を有する。一般的に、この方法は欠陥信号の増長された値をもたらす。

[00133] 全てのＣＡＳＭＭ画像を同じサイズにする別の方法は、画像の重心を求めること、及び、全てのＣＡＳＭＭ画像について、重心の左右に予め設定された数の列と、重心の上下に予め設定された数の行とを取得することを含む。なお、必要があれば、光源によって予め設定された値を変えることができる。この方法は、画像及び画像に含まれる欠陥特徴を縮小又は拡大することなく、全ての画像を同じサイズにすることを確実にする。十分な行及び列が欠如しているという意味で小さすぎるＣＡＳＭＭ画像は、破損したＣＡＳＭＭ画像として破棄することがある。この方法は、光源における光学的損傷の範囲のより信頼性の高い定量化を可能にする。

[00134] 上述の幾つかの構成では、欠陥の進行は、経過時間又は動作時間の関数として決定される。しかしながら、欠陥の進行を、フレームパルスカウント、モジュールパルスカウントなどの他のパラメータの関数として決定することが望ましい状況もあり得る。

[00135] また、特定の欠陥の進行を表す更新された光学的画像欠陥信号を生成するための技術の１つは、新たな画像データが利用可能になったときにその新たな画像データを追加することと、少なくとも１度は既に分析された画像を含むデータセット全体を分析することと、を含む。この処理は、非常に時間がかかることがある。

[00136] ビーム画像のセットを分析し、検出方法が存在する光学的欠陥のタイプ毎に、欠陥信号を別々に生成することが可能である。全てのセットを更新することは、さらに時間がかかる。

[00137] 従って、低レベルフィーチャを検出し識別するための、かつ、これらのフィーチャを特定の欠陥タイプに帰属させるための方法が必要である。光学部品又はモジュールを交換しなくてはならないほど光源の光学性能が低下するまでにどれ程の時間が残っているかを予測することができる、これらのフィーチャの発達をモニタリングし効率的に更新する方法について、更なる必要性が存在する。

[00138] 図１３は、例えば、短いラインが存在することから生じるノイズなどのノイズに特に感度の低い、別の滑り面検出アルゴリズムを示す。典型的なＣＡＳＭＭ画像は、遠視野像である小さな明るいスポットと、近視野像である矩形のフィールドと、を有する。図１２のステップＳ１２０と類似のステップＳ１６０でＣＡＳＭＭ画像を読み込む。ＣＡＳＭＭ画像の近視野を抽出するためのステップＳ１６２では、画像全体をバイナリ形式に変換する。この変換は、各画素を閾値強度値と比較することにより、行われる。この閾値を超える強度を有する全ての画素には１（白色）という数値を割り当て、他の画素は０（黒色）とする。連続する白色の画素の各組をラベル付けする。最大数の白色画素を有する組が、近視野の範囲を画定する。これらの画素の位置を抽出することで、近視野像が与えられる。この方式は、低品質のＣＡＳＭＭ画像内で近視野成分を検出するのを助ける。ステップＳ１６４では、図１２のステップＳ１２４に関連して上述したように、アンシャープフィルタを適用する。ステップＳ１６６では、やはり図１２のステップＳ１２４に関連して上述したように、通過帯域フィルタを適用する。ステップＳ１６８では、フィルタリングされた画像の勾配を取得する。

[00139] ステップＳ１７０では、フィルタリングされた画像の勾配のマッチトフィルタリングを、テンプレートの勾配と照らし合わせて行う。テンプレートをステップＳ１７２で定義し、定義されたテンプレートの勾配をステップＳ１７４で取得する。上述のように、テンプレートは、例えば、所定の長さより長く、垂直から３０度以上の角度である一連のラインであり得る。

[00140] ステップＳ１７０で適用されたマッチトフィルタリングを信号処理で使用して、信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善する。これは、テンプレートを未知の信号と相互に関係付ける処理である。テンプレートは、観測した信号において予測される、即ちＣＡＳＭＭ画像内に埋め込まれており容易には観測されない、既知の信号である。これは、ＣＡＳＭＭ画像のテンプレート類似部分の存在を検出することを可能にする。言い換えると、テンプレートは、予期される信号の汎用的なテンプレートであり得る。それは、観測された信号と相互に関係付けられてＳＮＲを改善する。マッチトフィルタリングされた信号におけるピークの発生は、信号中にテンプレートが存在していることを示す。ピークの位置は、信号中のテンプレートの位置を示す。

[00141] 従って、現在説明している実施形態では、滑り面の検出は、フィルタリングされたＣＡＳＭＭ画像をテンプレートと照合することにより行われる。この処理は、ＣＡＳＭＭ画像内の各画素とテンプレートとの相関を示す画像を生成する。滑り面フィーチャが画像内に存在する場合、対応する位置での相関値は高くなる。ステップＳ１７６では、相関の閾値を適用する。明白な結果をもたらす閾値を、経験的に決定することができる。

[00142] ノイズは、特定のライン長さ閾値よりも短いラインとして分類する。この閾値は、滑り面及びそれらの長さを調査することによって、決定することができる。例えば、滑り面として適当であるラインを定義するために、多数の異なるＣＡＳＭＭ画像からの滑り面の長さを評価すると、画像内のラインは、１０個の連続した画素よりも長いことが必要であることが示唆される。従って、検出処理では、１０画素の長さよりも短いラインは除外されることがある。この選別処理は、ステップ１７８で行われる。その結果は、ステップＳ１８０で累積マトリックスに記憶される。ステップＳ１８２では、この方法は、全てのテンプレートがチェックされたかどうかを判断する。そうではない場合、ステップＳ１８４でテンプレートの向きが変更され、次いで、この新しいテンプレートの向きをマッチトフィルタリングのために使用する。図１３の処理は、全てのテンプレートがチェックされたときに終了する。

[00143] 図１４は、虫状フィーチャを検出する方法を示す。上述のように、虫状フィーチャはＣＡＳＭＭ画像に現れ、欠陥のあるＯＰｕＳビームスプリッタなどの上流の光学コンポーネントにおける欠陥に起因するものと考えられる。図１３に関連して上述したように、マッチトフィルタリングを行う。

[00144] マッチトフィルタリング処理は、出力を生成し、出力の値は、結果中の最も高い数値及び最も低い数値に基づいて正規化されている。この正規化処理は、各画素が０と１とを含むこれらの間の範囲の値を有するようにする。グレイスケールのカラーマップでは、０は黒色として表わされ、１は白色として表わされる。０と１との間の値は、０と１との間の値を有する中間のグレイスケールカラーにマッピングされる。グラフィカルな表現のために、これらの強度値はカラーマップにマッピングされる。便利なカラーマップはグレイスケールである。従って、強度値が０である場合、その画素は黒色として表わされる。強度値が１である場合、その画素は白色として表わされる。０と１との間の値は、中間のグレイスケールカラーにマッピングされる。

[00145] ノイズが存在するせいで、虫状フィーチャの検出は可変閾値を用いて行うことが好ましい。最初は、虫状フィーチャの存在を確認するために、初期閾値を高く維持する。虫状フィーチャの検出が一旦この値を超過すると、虫状フィーチャの存在は確認されたとみなされ、虫状フィーチャの痕跡が累積アレイに追加される。虫状フィーチャの最初の検出及び記録の後で、閾値を下げる。これにより、ビームのはね返りに起因する効果の吸収が可能になる、即ち、虫状フィーチャを生じさせる欠陥を有する光学部品の箇所をビームが十分に照射していないので、ビームが虫状フィーチャを示さないことがある。虫状フィーチャが（メンテナンス事象の後で）一旦消えると、検出アルゴリズムはいかなる虫状フィーチャも検出しなくしなり、アルゴリズムによって返される値は、使用されている下側の閾値よりもはるかに小さくなる。完全な黒色の画像が、累積アレイに記録される。一旦これが起きると、閾値は、最初に使用されていたより高い値に戻る。

[00146] 図１４において、ステップＳ１７２では、虫状フィーチャ検出用の垂直ラインテンプレートが、フィーチャ全体を捕捉するために、垂直のいずれかの側に約１０度回転される。ステップＳ１７６では、０．８を超える強度値を有する画素は虫状フィーチャの存在を示すものと仮定する。ステップＳ１８６では、小さなスペックルをノイズとして排除する。図１４の処理は、テンプレートマッチングを使用してサークルを除外するオプションのステップＳ１８８も含む。場合によっては、エラーの無い検出を行うために、これが必要である。サークルは稀であるため、しばしば、これは必要ではない。図１４の処理は、画像の左右の縁部に近い部分を黒で塗りつぶすステップＳ１９０も含む。このステップは、存在する可能性がある回折縞が、虫状フィーチャとして解釈されないことを確かにするために行われる。

[00147] 図１５は、上記の滑り面検出方法を使用して、滑り面損傷について光源の光学部品をモニタリングする方法の一例を示す。ステップＳ４００でデータベース４０３からレーザのリストを入手し、そのレーザのリスト中の各レーザに対して番号順を一意に関連付けるようにレーザカウンタを定義する。ステップＳ４０２では、リスト上の全てのレーザを処理したかどうかを判断する。そうではない場合、ステップＳ４０４で、レーザカウンタをインクリメントして次のレーザを処理する。ステップＳ４０６では、そのレーザに対する履歴累積アレイをメモリ４０５から取り出す。履歴累積アレイが存在しない場合、累積アレイを初期化する。ステップＳ４０８では、累積アレイに含まれていない最も早い画像に、滑り面検出方法を適用する。ステップＳ４１０では、この検出方法が過剰な数の滑り面欠陥を示すかどうかを判断する。ステップＳ４１０の判断結果がはいである場合、ステップＳ４１２で、滑り面信号をメモリ４０７内の履歴滑り面累積アレイに付加し、メモリ４０７は、メモリ４０５とは別個であってもなくてもよい。ステップＳ４１０の判断結果がいいえである場合、この処理はステップＳ４０２に戻る。ステップＳ４１４では、処理すべき追加の画像があるかどうかを判断する。この判断結果がはいである場合、処理はステップＳ４０８に戻る。この判断結果がいいえである場合、ステップＳ４１６で、そのレーザは滑り面損傷を伴う少なくとも１つの、場合によっては２つ以上の光学素子を有するレーザとしてフラグが立てられ、フラグが立てられたレーザのしるしを、データベース４０３に記憶する。この処理は、リスト上の全てのレーザが調査されるまで続けられる。ステップＳ４１８では、リスト上の全てのレーザについて見つけられた欠陥を要約したレポートを生成する。

[00148] 図１５で示した方法の処理は、一度に１つの欠陥タイプを分析するように意図されている。図１５で参照される欠陥の具体的な例は滑り面であるが、図１５の処理は、別のタイプの欠陥、例えば虫状フィーチャに対処するように適合することができることは明らかである。

[00149] 図１６は、欠陥特徴を個別に記憶することなく、ＣＡＳＭＭ欠陥特徴を累積アレイに付加する処理を示す。図１６の処理は、滑り面、虫状フィーチャ、アパーチャクリッピングに起因する干渉縞、ライン損傷に起因する干渉縞、等を含むことがある複数の欠陥タイプを扱う。図１６の処理は、分析し記憶したいと望むだけ多くのタイプのフィーチャに拡張可能である。

[00150] 図１６では、図１５のステップと実質的に同じように実行されるステップには、同様の符号が付されている。図１６では、ステップＳ４２０で、データベース４０３から、現在のレーザから画像を取り出す。この画像は、レーザ又は別の画像からの最新の画像であり得る。ステップＳ４０７では、Ｍ個のタイプの欠陥特徴の集合の各メンバーに対する履歴累積アレイを、メモリ４０９から取り出す。ステップＳ４２２では、欠陥検出方法を実行して、Ｍ個のタイプの欠陥特徴の集合の各メンバーについて画像内に欠陥特徴が存在するかどうかを確認する。ステップＳ４２４では、現在の画像からの欠陥特徴信号を累積アレイに付加する。任意選択的に、検討対象とする時間範囲を、時間及び／又はパルス数の点で定義した所定のウィンドウ、例えば、１０週間、２０週間等に限定するために、アレイからデータを除去することがある。ステップＳ４１０では、Ｍ個のタイプの欠陥特徴の集合の各メンバーに対する欠陥特徴信号がそれぞれの閾値を超えるかどうかを判断する。複数の損傷メカニズムについて光源光学部品を監視することが望まれる場合は、ステップＳ４１６を、どの欠陥が見つかったのかを示すためにデータベースにフラグを設定するステップも含む、レポートを生成し必要に応じて記憶するステップで置き換える又は補うことができる。

[00151] １つの可能な実施形態では、累積アレイを実装することがあり、欠陥タイプ毎にバイナリ累積アレイを、各アレイのアドレス（画素）に０又は１のいずれかを記憶させて、実装することがある。強度のレベルを区別する際により高い粒度が望まれる場合、各アレイのアドレスが１ビットより多くを記憶するように、即ち、各アドレスが画素深度、即ち、例えば８ビット、１６ビット等を有するように、累積アレイを構成することができる。この方式では、例えば、８ビットの画素を使用して、上述したようにグレイスケールのレベルを割り当てることができる。更に、複数ビットの画素を使用して、２つ以上のタイプのフィーチャについてバイナリデータを符号化することができる。例えば、８ビットの画素を使用して、例えば、ビット０を滑り面損傷を示すために使用し、ビット１を虫状フィーチャ用に使用するなどして、８つの異なるタイプのフィーチャについてバイナリデータを記憶することもできる。また、マルチワード画素を使用することもできる。例えば、３２ビットの画素を、今しがた説明したように使用される４×８ビットとして捉えることができる。例えば、８ビットの画素を使用して、例えば、ビット０〜７を滑り面損傷のレベルを示すために使用し、ビット８〜１５を虫状フィーチャの存在のレベルを示すために使用するなどして、４つの異なるタイプのフィーチャについて８ビットのデータを記憶することもできる。メモリ空間は、幾つかのフィーチャに対するバイナリ（１ビット）表現と、別の１つのフィーチャ又は他の複数のフィーチャに対するワード（複数ビット）表現との組み合わせを記憶するように構成することができることは、明らかである。

[00152] 図１７は、ビデオ映像を生成する画像欠陥追跡アレイを形成する方法を示す。ステップＳ２２４で、ルックバックウィンドウを定義する。ステップＳ２２６では、画像カウンタを初期化し、ｎ＝１はルックバックウィンドウの第１の間隔（例えば、１日）に対応し、また、ｎ＝１、２、．．．、Ｎであり、Ｎはルックバックウィンドウ内でサンプリングされることになるＣＡＳＭＭ画像の数である。ステップＳ２２８では、欠陥累積アレイＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙを、検討中の欠陥ｍの各タイプ、ｍ＝１、２、．．．、Ｍについて初期化し、Ｍは、検出可能な欠陥タイプの総数であり、各アレイはＮｘ×Ｎｙ×Ｎであり、Ｎｘ及びＮｙはＣＡＳＭＭ画像の近視野のｘ方向及びｙ方向の画素数である。ステップＳ２３０では、画像ｎを取り出し、各欠陥タイプに対するそれぞれのカウンタ及び累積アレイを初期化する。ステップＳ２３２では、サンプルｎからのデータについて、検討中の欠陥が存在するかを評価し、欠陥ｍが閾値を超えている全ての画素について、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙの平面ｎ内の全てのビットを１に設定する。ステップＳ２３４では、この方法は、サンプルｎに対するデータ中の画素数が、検討中の特定の欠陥に対する所定の閾値を超えるかどうかを判断する。ステップＳ２３４での判断結果がはいである場合、ステップＳ２３６で、そのデータに対応する画像におけるその欠陥の存在を示すフラグを設定する。その後、又は、ステップＳ２３４での判断結果がいいえである場合、ステップＳ２３８で、全てのタイプの欠陥が評価されたかどうかを判断する。ステップＳ２３８での判断結果がいいえである場合、ステップＳ２４０で欠陥タイプカウンタをインクリメントし、この処理はステップＳ２３２に戻る。ステップＳ２３８での判断結果がはいである場合、ステップＳ２４２で画像カウンタをインクリメントする。ステップＳ２４４では、この方法は、全ての画像が分析されたかどうかを判断する。ステップＳ２４４の判断結果がいいえである場合、この処理はステップＳ２３０に戻る。ステップＳ２４４での判断結果がはいである場合、ステップＳ２４６で、欠陥タイプアレイを、画像カウンタｎを時間インデックスとするビデオに変換する。必要に応じて、時間インデックスをパルスカウントインデックスと置き換えることができる。なお、累積マトリックスは３次元であり、各画像は、３次元の累積マトリックス内の特定の２次元のアレイに相当する。

[00153] 図１８は、ビットシフトを使用して画像欠陥追跡アレイを更新する方法を示す。ステップＳ２５０では、ＣＡＳＭＭ画像欠陥追跡アレイを更新したいと願う対象であるレーザＳＮを識別する。ステップＳ２５２では、欠陥タイプカウンタを初期化する。ステップＳ２５４では、欠陥タイプｍに対する欠陥タイプアレイＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙを取り出す。このアレイのサイズは、Ｎｘ×Ｎｙ×Ｎである。ステップＳ２５６では、レーザの最新のＣＡＳＭＭ画像（「Ｎｅｗ」）を取り出す。ステップＳ２５８では、検討中の欠陥の特定のタイプｍについて、ＣＡＳＭＭ画像を分析する。ステップＳ２６０では、全てのＮｘ×Ｎｙ×Ｎビットについて、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙの平面ｎ内のビットの値を、ｎ＝２：Ｎについて、平面ｎ−１にシフトし、これにより、平面１内のビットを消去し、平面Ｎ内に新たなサンプルのために場所を空ける。ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙは３Ｄマトリックスであるので、結果の繰り越しはない。ステップＳ２６２では、新たなデータについて、欠陥ｍが存在するか画像を評価し、欠陥タイプ信号が所定の閾値を超える全ての画素について、平面内のビットを１に設定する。言い換えると、「新たなＮ」からのデータについて、欠陥ｍを評価し、欠陥ｍが閾値を超える全ての画素について、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙの平面Ｎ内のビットを１に設定する。ステップＳ２６４では、閾値を超えている全ての平面についてフラグを立てる。図１８に示した方法の残りのステップは、同じ参照番号を振られたステップについて上述したものと同じである。

[00154] 図１９は、以下に説明するラップアラウンドインデックス付け法を使用して画像欠陥追跡アレイを更新する方法を示す。図１９に示した方法のステップは、同じ参照番号を振られたステップについては上述したものと同じである。更に、ステップＳ２７０では、以下に説明する方法に従って、画像データを分析し保存する。ステップＳ２７２では、最大のｎに達したかどうか、即ち、全ての画像を分析しておりそれらの画像のデータを保存したかどうかを判断する。ステップＳ２７２の判断結果がいいえである場合、ｎを１だけ増加させ、この処理はステップＳ２７０に戻る。ステップＳ２７２での判断結果がはいである場合、全ての欠陥タイプが、上記で概説したように評価されたかどうかについて判断を行う。

[00155] 上述のようにステップＳ２７０を実施する方法の１つを図２０に示す。図示するように、ステップＳ２８０は、検討中の特定の欠陥タイプに対して欠陥タイプアレイが存在するかどうかを判断する。この判断結果がいいえである場合、ステップＳ２８２でアレイを生成する。ステップＳ２８０での判断結果がはいである場合、ステップＳ２８４は欠陥タイプアレイを取り出す。ステップＳ２８６では、ポインタを確立するか又は取り出す。アレイポインタは、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙ内のどの平面が一杯になっているか、即ち次の利用可能な平面を指し示す。図２１に関連して以下で説明するように、アレイポインタは、アレイ内のどの平面が一杯になっているかを指し示す。言い換えると、アレイポインタは次の利用可能な平面を指し示す。ステップＳ２８８では、ラップアラウンドインジケータを取り出すか又は確立する。ステップＳ２９０では、検討中のレーザの最新の画像を取り出す。ステップＳ２９２では、検討中の欠陥タイプについて、この画像を分析する。ステップＳ２９４は、「新たなＮ」からのデータについて、欠陥ｍを評価し、欠陥ｍが閾値を超える平面「新たなＮ」内の全ての画素について、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙの平面「新たなＮ」（アレイポインタによって示される）内のビットを１に設定する。ステップＳ２９６では、この平面に関連する情報を保存する。この情報は、レーザの識別情報、画像を取得した日付、アレイポインタ、ラップアラウンドインジケータ、フレームパルスカウント等を含むことができる。ステップＳ２９７では、ステップＳ２９６の保存動作の結果を累積アレイに付加する。説明した例では、上述のようにルックバックウィンドウのサイズによって、累積アレイのサイズを決定する。ステップＳ２９９は、アレイポインタが、ルックバックウィンドウサンプル数よりも大きな平面識別を示すかどうかを判断する。ステップＳ２９９での判断結果がはいである場合、ステップＳ２９８でアレイポインタを１（又は、ゼロベースのインデックス付けを使用している場合にはゼロ）に設定し、その結果、平面１内のデータは上書きされ、その後この処理は終了する。次いで、ステップＳ３００でラップアラウンドインジケータを設定する。ステップＳ２９９の判断結果がいいえである場合、この処理は終了する。

[00156] 図２１は、ラップアラウンドインデックス付けを使用して生成されたＣＡＳＭＭ画像欠陥追跡アレイを見る、本発明の別の実施形態による方法を示す。ステップＳ３２０では、ＣＡＳＭＭ画像欠陥追跡アレイを見たいと願う対象であるレーザを識別する。ステップＳ３２２では、そのレーザについての欠陥タイプアレイを取り出す。ステップＳ３２４では、欠陥タイプアレイに関連した情報も同様に取り出す。言い換えると、ＤｅｆｅｃｔＴｙｐｅＭＡｒｒａｙに関連した情報、例えば、レーザＳＮ、ＣＡＳＭＭ画像日付、アレイポインタ、ラップアラウンドインジケータ等を取り出す。ステップＳ３２６は、ラップアラウンドインジケータが設定されているかどうかを判断する。ステップＳ３２６での判断結果がはいである場合、ステップ３２８で、アレイポインタプラス１によって示される平面からアレイの終わりまで、平面毎に一組の累積アレイを抽出する。これは、第１の平面の組を生成する。ステップＳ３３０では、平面１からアレイポインタによって示される平面まで、平面毎に累積アレイを抽出する。これは、第２の平面の組を生成する。ステップＳ３３２では、第１の平面の組と第２の平面の組とを組み合わせて、時間的に連続した、又はサンプルを取得した順に連続した、第３の平面の組を形成する。ステップＳ３２６での判断結果がいいえである場合、ステップ３３４で、１からアレイポインタによって示される平面まで、平面毎に代替の累積アレイを抽出する。ステップＳ３３４又はステップＳ３３２の後で、ステップＳ３３６を実行し、ここでは、欠陥データを所望のフォーマット、例えば、ムービー、ラインプロット、レーザパラメータ例えば偏光、ポインティング、発散度、モジュールパルスカウント等との比較、で提示する。次いでこの処理は終了する。

[00157] 図２２は、累積アレイからの信号を付加する本発明の別の実施形態による方法を示す。ステップＳ３４０では、所与のレーザに対する累積アレイを取り出し、検討中の欠陥の欠陥インデックスｍを初期化する。ステップＳ３４２では、累積された欠陥信号ＤｅｆｅｃｔＭを、検討中の所与の欠陥タイプに対する累積アレイの第１のアレイを用いて初期化する。ステップＳ３４４では、レーザインデックスｎをインクリメントし、そのレーザに対するアレイを累積アレイから取り出す。ステップＳ３４６は、欠陥信号の大きさが所定の閾値よりも小さいかどうかを判断する。ステップＳ３４６での判断結果がはいである場合、ステップＳ３４８で累積された欠陥信号をゼロにリセットする。ステップＳ３４６での判断結果がいいえである場合、ステップＳ３５０で、取り出した信号を累積された欠陥信号に付加する。いずれの場合でも、ステップＳ３５２で、そのレーザのインデックスが累積アレイのサイズと等しいかどうかを判断する。ステップＳ３５２の判断結果がいいえである場合、この処理はステップＳ３４４に戻る。ステップＳ３５２での判断結果がはいである場合、ステップＳ３５４で、関心対象の全ての欠陥タイプｍ＝１、．．．、Ｍについて処理が完了しているかどうかの判断を行う。ステップＳ３５４の判断結果がいいえである場合、ステップＳ３５６で、欠陥タイプのインデックスｍをインクリメントし、この処理はステップＳ３４２に戻る。ステップＳ３５４の判断結果がはいである場合、この処理は終了する。

[00158] 上述のように、図２１に関連して説明した処理では、ステップＳ３２６で、ラップアラウンドインジケータが設定されているかどうかの判断を行う。ラップアラウンドインジケータは、ルックバックウィンドウに対応する利用可能なＮ個の平面のデータが一杯になっているかどうかを単に示すものである。以下の図は、サイズがＮの線形アレイに対する４つの状態を示す。

[00159] 左端のアレイでは、アレイ内の空いている位置（平面）に新たなデータが追加されている。この形態の付加的なインデックス付けは、ラップアラウンドインデックス付けではなく、そのため、ラップアラウンドインジケータは真に設定されない。その代わりに、記憶されたラップアラウンドインジケータは、ラップアラウンドインデックス付けが使用されていないことを示す偽の値を有する。ラップアラウンドインジケータが設定されているかどうかを判断することとは、インジケータが真に設定されているかどうかを判断することである。この図の他の例では、新たなデータは、アレイ内の既に占有されている位置に追加されている。これはラップアラウンドインデックス付けであるので、ラップアラウンドインジケータは真に設定される。

[00160] 図示するように、単純な連続的なインジケータ以外の値を、インデックスｎとして使用することができる。例えば、以下に示すように、タイムスタンプをインデックスとして使用することができる。

[00161] 或いは、以下に示すように、フレームパルスカウントをインデックスとして使用することができる。

[00162] これらの値の何らかの組み合わせをインデックスとして使用することもできる。インデックスを使用して、追加の関連情報を追跡することもできる。例えば、タイムスタンプがインデックスとして使用される場合、以下に示すように、レーザ番号、フレームパルスカウント、及び他の情報をそのタイムスタンプに関連付けることができる。

[00163] 上述のように、本発明の一態様は、光源近視野像内の滑り面の特徴を検出する際にノイズを低減することができる方法である。別の態様は、光源の光学部品の近視野像から虫状フィーチャを検出することができる方法である。別の態様は、光源近視野像内の複数の劣化メカニズムの特徴を検出することができる方法である。別の態様は、信号をレーザ性能と比較するのに役立つように、欠陥特徴をより信頼のおけるものにすることであり、欠陥信号に基づいてレーザ損傷を定量化する方法をもたらす。別の態様は、欠陥特徴をアレイに保存する方法であり、これは、毎回ビデオを生成するよりも計算上より効率的である。

[00164] 上記の説明は主として、例示目的のみのための、ＣＡＳＭＭなどのビーム分析ツールの近視野像の分析の観点からのものである。上記の方法は、近視野像を取得するのに使用された位置以外のビーム経路に沿った位置で取得されたビーム画像においてフィーチャを見つけるために適用することもできることは、当業者には明らかであろう。

[00165] 調節を行うことが何を意味し得るかということの幾つかの例としては、とりわけ、レンズ、ミラー、プリズム、又は他の光学部品を再度位置合わせすること及び／又は再度位置決めすること、事象又は測定のタイミングを修正すること、メンテナンス事象の計画を修正すること、又はそれらの組み合わせ、が挙げられる。

[00166] 上記の説明は、複数の実施形態の例を含む。当然ながら、前述の実施形態を説明する目的のために、構成要素又は方法の全ての考えられる組み合わせを記載することは不可能であるが、当業者であれば、様々な実施形態の多数の更なる組み合わせ及び置き換えが可能であることを理解することができる。従って、記載した実施形態は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に該当するそのような変更例、修正例、及び変形例の全てを包含することが意図されている。更に、「含む（includes）」という用語が発明を実施するための形態又は特許請求の範囲のいずれかで使用される範囲では、そのような用語は、「含む（comprising）」が請求項で移行語として用いられる場合に解釈されるように、「含む（comprising）」という用語と同様の態様で包括的であることが意図されている。更に、記載した態様及び／又は実施形態の要素は単数形で記載又は請求されていることがあるが、単数に限定することが明示されていない限り、複数形も予期されている。更に、特に断りの無い限り、任意の態様及び／又は実施形態の全て又は一部は、任意の他の態様及び／又は実施形態の全て又は一部と共に利用されることがある。

Claims (26)

1. 半導体フォトリソグラフィ用の光源の状態を自動的に検出するための方法であって、
   （ａ）前記光源によって生成された光ビームの画像の少なくとも部分を取得するステップと、
   （ｂ）前記部分から画像データを取得するステップと、
   （ｃ）テンプレートマッチングを使用して前記画像データをフィルタリングして前記光源の状態を検出するステップと、
   （ｄ）前記フィルタリング動作の結果をデータベースに記憶するステップであって、ステップ（ａ）〜（ｃ）をある期間に渡って繰り返し実行して前記状態を繰り返し検出するステップと、
   （ｅ）前記フィルタリングステップの複数の記憶された結果から、経時的な前記状態の発達を判断するステップと、
   （ｆ）経時的な前記状態の前記発達に少なくとも部分的に基づく持続時間を有する期間の後で、前記光源を調節するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記状態は、前記画像内に１つ又は複数のフィーチャが存在する範囲である、請求項１に記載の方法。
3. 前記画像内の前記１つ又は複数のフィーチャのうちの１つは、虫状フィーチャである、請求項２に記載の方法。
4. 前記状態は、前記光源内の少なくとも１つの光学素子に１つ又は複数の欠陥が存在する範囲である、請求項１に記載の方法。
5. 前記画像内の前記１つ又は複数の欠陥のうちの１つは、滑り面欠陥である、請求項４に記載の方法。
6. 前記フィルタリング動作の前記結果をデータベースに記憶するステップ（ｄ）は、前記フィルタリング動作の前記結果を、ステップ（ａ）〜（ｃ）を行った複数の以前の結果を含むデータベースに付加することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記結果は、ラップアラウンドインデックス付けを使用して付加される、請求項６に記載の方法。
8. 前記結果は、ビットシフトを使用して付加される、請求項６に記載の方法。
9. 前記データベースに記憶された前記結果からビデオ映像を生成する追加のステップを含む、請求項１に記載の方法。
10. レーザビームを生成するためのレーザ源と、
    前記レーザビームが光源の光路を横切った後で前記レーザビームの少なくとも部分を受け取る計測モジュールであって、前記出力光路は複数の光学コンポーネントを含み、前記計測モジュールは、前記レーザビームの前記少なくとも部分を受け取りかつ前記レーザビームの前記部分が当たったときに前記レーザビームの前記部分の画像を生成するスクリーン素子と、前記画像を取得するために前記スクリーン素子を見るように配置されたカメラと、を含む、計測モジュールと、
    前記複数の光学コンポーネントと前記スクリーン素子との間に光学的に配置された光モジュールであって、前記スクリーン上の前記画像を変えるために少なくとも１つの可動光学素子を含む、光モジュールと、
    を含む、フォトリソグラフィ装置。
11. 前記計測モジュールは、前記レーザビームが前記光路中の前記光学コンポーネントの実質的に全てを横切った後で、前記レーザビームの少なくとも部分を受け取る、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
12. 前記計測モジュールは、組み合わせられた自動シャッターと計測モジュールの一部である、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
13. 前記光モジュールは、可変焦点レンズを含む、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
14. 前記光モジュールは、バリフォーカルレンズを含む、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
15. 前記光モジュールは、同一焦点レンズを含む、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
16. ドライバを更に含み、
    前記少なくとも１つの可動光学素子は、前記ドライバに機械的に結合される、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
17. 前記ドライバは、ステッパモーターを含む、請求項１６に記載のフォトリソグラフィ装置。
18. 前記ドライバは、圧電変換器を含む、請求項１６に記載のフォトリソグラフィ装置。
19. 前記少なくとも１つの可動光学素子は、トラック上に取り付けられたドライバに機械的に結合される、請求項１６に記載のフォトリソグラフィ装置。
20. 前記ドライバは、ステッパモーターを含む、請求項１９に記載のフォトリソグラフィ装置。
21. 前記ドライバに電気的に接続されたコントローラを更に含み、
    前記コントローラは、前記ドライバを制御するための制御信号を生成する、請求項１６に記載のフォトリソグラフィ装置。
22. 前記画像は、前記ビームが前記ビーム経路内の少なくとも１つの光学素子を横切った直後の前記レーザビームの断面になる、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
23. 前記ビーム経路は、第１の光学素子及び第２の光学素子を含み、
    前記光モジュールは、前記第１及び前記第２の光学素子の後でかつ前記スクリーン素子の前に光学的に配置され、
    前記少なくとも１つの可動光学素子は、
    前記画像が、前記ビームが前記第１の光学素子を横切った直後の前記ビームの断面になる第１の位置と、
    前記画像が、前記ビームが前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の両方を横切った後の前記ビームの断面になる第２の位置と、
    を有する、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ装置。
24. 前記光モジュールは、前記光路内で一度に１つずつ位置決め可能な複数の固定焦点レンズを含む、請求項１０に記載のフォトリソグラフィ装置。
25. 前記ビーム経路は、第１の光学素子及び第２の光学素子を含み、
    前記光モジュールは、前記第１及び前記第２の光学素子の後でかつ前記スクリーン素子の前に光学的に配置され、
    前記少なくとも１つの可動光学素子は、前記ビームが前記第１の出力光学素子を横切った直後の前記ビームの断面の画像を取得するように第１の固定レンズを前記ビーム経路内で位置決めする第１の位置と、前記ビームが前記第１及び前記第２の出力光学素子を横切った後の前記ビームの断面に前記画像がなるように第２の固定レンズを前記ビーム経路内で位置決めする第２の位置と、を有する、請求項２４に記載のフォトリソグラフィ装置。
26. 複数の光学素子を含む光学系からビームを受け取るＣＡＳＭＭを使用する方法であって、前記ＣＡＳＭＭは、前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つにおける欠陥を示す少なくとも１枚のＣＡＳＭＭ画像内のフィーチャを検出するために、複数の固定レンズアセンブリを有する複数固定焦点距離システムを含み、前記方法は、
    （ａ）前記光学系の光軸から第１の固定レンズアセンブリを後退させるステップと、
    （ｂ）第２の固定レンズアセンブリを挿入して前記光軸と位置合わせするステップと、
    （ｃ）１つ又は複数のＣＡＳＭＭ画像を記録するステップと、
    （ｄ）欠陥検出処理を使用して前記１つ又は複数のＣＡＳＭＭ画像内の前記フィーチャの存在を判断するステップと、
    （ｅ）前記光軸から前記第２の固定レンズアセンブリを後退させるステップと、
    （ｆ）前記複数の固定レンズアセンブリの中の他の固定レンズアセンブリを用いてステップ（ｂ）〜（ｅ）を繰り返すステップと、
    （ｇ）前記第１の固定レンズアセンブリを挿入して前記光軸と位置合わせするステップと、
    を含む、方法。
    
    

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