JP2024510161A - 中空コアフォトニック結晶ファイバベースの多波長光源デバイス - Google Patents

Abstract

複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるための多波長光源デバイス及び関連方法。多波長光源デバイスは、少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させるように構成されたポンプ放射源配置と、作動媒体を閉じ込めるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバとを含む。中空コアフォトニック結晶ファイバは、入力放射を受け取り、作動媒体においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された複数の離散出力波長帯域を発生させるように構成される。
【選択図】 図１０

Description

関連出願の相互参照
[0001] この出願は、参照によって全体として本明細書に援用される、２０２１年３月１６日に出願された欧州特許出願第２１１６２９３４．０号の優先権を主張するものである。

[0002] 本発明は、中空コアフォトニック結晶ファイバベースの多波長放射ジェネレータに関し、具体的には、集積回路の製造におけるメトロロジ用途に関連するそのような多波長放射ジェネレータに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に施すように構築された機械である。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。リソグラフィ装置は、例えば、パターニングデバイス（例えば、マスク）にあるパターン（「デザインレイアウト」又は「デザイン」と呼ばれることも多い）を、基板（例えば、ウェーハ）上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に投影し得る。

[0004] リソグラフィ装置は、基板にパターンを投影するために電磁放射を使用し得る。この放射の波長により、基板上に形成できるフィーチャの最小サイズが決まる。現在使用されている典型的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ及び１３．５ｎｍである。波長が４～２０ｎｍの範囲、例えば６．７ｎｍ又は１３．５ｎｍである極端紫外線（ＥＵＶ）の放射を使用するリソグラフィ装置であれば、例えば、波長が１９３ｎｍである放射を使用するリソグラフィ装置よりも小さいフィーチャを基板上に形成することが可能である。

[0005] リソグラフィ装置の古典的な解像限界より小さい寸法を有するフィーチャをプロセスするために、低ｋ_１リソグラフィが用いられ得る。そのようなプロセスでは、解像度の式は、ＣＤ＝ｋ_１×λ／ＮＡで表され得、ここで、λは、使用される放射線の波長であり、ＮＡは、リソグラフィ装置の投影光学系の開口数であり、ＣＤは、「クリティカルディメンジョン」であり（一般には印刷される最小フィーチャサイズであるが、この場合にはハーフピッチ）、ｋ_１は、経験的な解像度ファクタである。一般に、ｋ_１が小さいほど、特定の電気的な機能性及び性能を達成するために回路設計者が計画した形状及び寸法に似せたパターンを基板上に複写することが困難になる。このような困難を克服するために、高度な微調整ステップがリソグラフィ投影装置及び／又はデザインレイアウトに適用され得る。そのようなステップとして、例えば、ＮＡの最適化、照明方式のカスタマイズ、位相シフトパターニング装置の使用、デザインレイアウトの様々な最適化、例えば、デザインレイアウトにおける光近接効果補正（ＯＰＣ（「光学及びプロセス補正」と呼ばれることもある））又は他の一般的に「解像度向上技術」（ＲＥＴ）と定義される方法があるが、これらに限定されない。代わりに、低ｋ_１でのパターン複写を改善するために、リソグラフィ装置の安定性を管理する厳格管理ループが用いられ得る。

[0006] ＩＣ製造プロセスの多くの態様において、例えば、露光前の基板の適切な位置決めのためのアライメントツール、並びにフォーカス制御のために基板の表面トポロジーを測定するためのレベリングツール、並びにプロセス制御において露光及び／又はエッチングされた製品の検査／測定を行うためのスキャトロメトリベースツールとして、メトロロジツールが使用される。各事例では、放射源が必要とされる。測定ロバスト性及び精度を含む様々な理由により、そのようなメトロロジ用途に対して、多波長放射源がますます使用されている。多波長放射発生のための本デバイスを改善することが望ましい。

[0007] 本発明の第１の態様では、複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるように構成された多波長光源デバイスであって、少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させるように構成されたポンプ放射源配置と、作動媒体を閉じ込めるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバであって、入力放射を受け取り、作動媒体においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された複数の離散出力波長帯域を発生させるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバとを含む、多波長光源デバイスが提供される。

[0008] 本発明の第２の態様では、複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるための方法であって、少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させることと、作動媒体内においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された複数の離散出力波長帯域を発生させるために、閉じ込めた作動媒体を入力放射で励起させることとを含む、方法が提供される。

[0009] 本発明の他の態様は、第１の態様の広帯域光源デバイスを含むメトロロジデバイスを含む。

[00010] 以下では、添付の概略図面を参照して、本発明の実施形態をあくまで例として説明する。

リソグラフィ装置の概略的概要を示す。 リソグラフィセルの概略的概要を示す。 ホリスティックリソグラフィの概略図を示し、半導体製造を最適化するための重要な３つの技術間の協調を表す。 本発明の実施形態による放射源を含み得る、メトロロジデバイスとして使用されるスキャトロメトリ装置の概略図を示す。 本発明の実施形態による放射源を含み得るレベルセンサ装置の概略図を示す。 本発明の実施形態による放射源を含み得るアライメントセンサ装置の概略図を示す。 実施形態による、放射源の一部を形成し得る中空コア光ファイバの横断面（すなわち、光ファイバの軸に垂直な）における概略断面図である。 実施形態による、広帯域出力放射を提供するための放射源の概略表現を示す。 実施形態による方法において、シードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して得られるような出力スペクトルである。 実施形態による放射源配置の概略図である。 パルスエネルギーに対するファイバ長のプロットであり、所望のスペクトル特性を得るためのこれらのパラメータの特定の組合せ領域を示す。 実施形態による、放射源を制御するためのコンピュータシステムのブロック図を示す。

[00011] 本文書では、「放射」及び「ビーム」という用語は、あらゆるタイプの電磁放射を包含するように使用され、そのような電磁放射には、紫外線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）及びＥＵＶ（例えば、約５～１００ｎｍの範囲の波長を有する極端紫外線）が含まれる。

[00012] 本明細書で使用される「レチクル」、「マスク」又は「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作成されるべきパターンに対応するパターン化された断面を、入射する放射ビームに提供するために使用可能な一般的なパターニングデバイスを意味するものとして広義に解釈され得る。これに関連して「ライトバルブ」という用語も使用される場合がある。古典的なマスク（透過型又は反射型のマスク、バイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスク等）に加えて、他のそのようなパターニングデバイスの例として、プログラマブルミラーアレイ及びプログラマブルＬＣＤアレイがある。

[00013] 図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。リソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射、ＤＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された（イルミネータとも呼ばれる）照明システムＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築されて、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたマスク支持部（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築されて、特定のパラメータに従って基板支持部を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板支持部（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば、１つ以上のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。

[00014] 稼働中、照明システムＩＬは、放射源ＳＯから（例えば、ビーム送達システムＢＤを介して）放射ビームを受ける。照明システムＩＬは、放射の誘導、整形及び／又は制御のために様々なタイプの光学コンポーネントを含み得、例えば屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型及び／又は他のタイプの光学コンポーネント又はこれらの任意の組合せを含み得る。イルミネータＩＬは、放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡの面において所望の空間強度分布及び角度強度分布をその断面に有するように、放射ビームＢを調節するために使用され得る。

[00015] 本明細書で使用される「投影システム」ＰＳという用語は、様々なタイプの投影システムを包含するものとして広義に解釈されたい。そのようなシステムには、使用されている露光放射の必要に応じて及び／又は他の要因（例えば、液浸液の使用又は真空の使用）の必要に応じて、屈折型、反射型、反射屈折型、アナモルフィック型、磁気型、電磁型及び／又は静電光学型のシステム又はこれらの任意の組合せが含まれ得る。本明細書で「投影レンズ」という用語が使用されている場合、それらは、すべてより一般的な用語である「投影システム」ＰＳと同義であると見なされ得る。

[00016] リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を埋めるように、基板の少なくとも一部分が、屈折率が比較的高い液体（例えば、水）で覆われ得るタイプであり得、これは、液浸リソグラフィとも呼ばれる。液浸技術の詳細については、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６９５２２５３号に示されている。

[00017] リソグラフィ装置ＬＡは、基板支持部ＷＴが２つ以上あるタイプ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）であってもよい。そのような「複数ステージ」マシンでは、それらの基板支持部ＷＴは並行して使用されてよく、及び／又は、それらの基板支持部ＷＴの一方に載っている基板Ｗが、その基板Ｗにパターンを露光することに使用されている間に、他方の基板支持部ＷＴに載っている別の基板Ｗに対して、その別の基板Ｗのその後の露光の準備の手順が実施されてよい。

[00018] 基板支持部ＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは測定ステージを含んでよい。測定ステージは、センサ及び／又はクリーニング装置を保持するように構成されている。センサは、投影システムＰＳの特性、又は放射ビームＢの特性を測定するように構成されてよい。測定ステージは複数のセンサを保持してよい。クリーニング装置は、リソグラフィ装置の一部、例えば、投影システムＰＳの一部、又は液浸液を供給するシステムの一部をクリーニングするように構成されてよい。測定ステージは、基板支持部ＷＴが投影システムＰＳから離れている時に、投影システムＰＳの下を動いてよい。

[00019] 稼働中は、放射ビームＢが、パターニングデバイス（例えば、マスク支持物ＭＴ上に保持されたマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスＭＡ上にあるパターン（設計レイアウト）によってパターニングされる。放射ビームＢは、マスクＭＡを横断した後、投影システムＰＳを通り抜け、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にフォーカスさせる。第２のポジショナＰＷ及び位置測定システムＩＦの支援により、基板支持部ＷＴは正確に動くことが可能であり、例えば、様々なターゲット部分Ｃが、放射ビームＢの経路中のフォーカス及びアライメントされる位置に位置決めされるように正確に動くことが可能である。同様に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために、第１のポジショナＰＭと、場合によっては別の位置センサ（これは図１に明示されていない）とが使用されてよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、マスク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を使用してアライメントされてよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、図示されたように専用ターゲット部分を占有するが、ターゲット部分間の空間に配置されてよい。基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、ターゲット部分Ｃ間に配置される場合には、スクライブラインアライメントマークと呼ばれる。

[00020] 図２に示されるように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣ（リソセル又は（リソ）クラスタと呼ばれることもある）の一部をなし得、リソグラフィセルＬＣは、基板Ｗに対して露光前プロセス及び露光後プロセスを実施するための装置も含むことが多い。従来、そのような装置として、レジスト層を堆積させるスピンコータＳＣ、露光したレジストを現像するデベロッパＤＥ、冷却プレートＣＨ及びベークプレートＢＫ（これらは、例えば、基板Ｗの温度を調節するものであり、それは、例えば、レジスト層中の溶剤を調節するために行われる）がある。基板ハンドラ（即ちロボット）ＲＯが基板Ｗを入出力ポートＩ／Ｏ１、Ｉ／Ｏ２からピックアップし、それらの基板Ｗを様々なプロセス装置間で動かし、それらの基板Ｗをリソグラフィ装置ＬＡのローディングベイＬＢまで送達する。リソセル内のデバイスは、まとめてトラックと呼ばれることも多く、典型的にはトラック制御ユニットＴＣＵの管理下にあり、トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御システムＳＣＳによって制御され得、監視制御システムＳＣＳは、リソグラフィ装置ＬＡも（例えば、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介して）制御し得る。

[00021] リソグラフィ装置ＬＡによって露光される基板Ｗが正確且つ確実に露光されるために、基板を検査して、パターン形成された構造の特性、例えば連続する層間のオーバーレイエラー、線の太さ、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）等を測定することが望ましい。そのため、検査ツール（図示せず）がリソセルＬＣに含まれ得る。エラーが検出された場合、例えば、連続する基板の露光又は基板Ｗに対して実施されるべき他のプロセスステップに対する調節が行われ得、これは、特に同じバッチ又はロットの他の基板Ｗが引き続き露光又はプロセスされる前に検査が行われる場合に行われ得る。

[00022] メトロロジ装置と呼ばれることもある検査装置は、基板Ｗの特性を測定するために使用され、特に異なる基板Ｗの特性がどのようにばらつくか、又は同じ基板Ｗの異なる層に関連付けられた特性が層ごとにどのようにばらつくかを測定するために使用される。検査装置は、代わりに、基板Ｗ上の欠陥を識別するように構築され得、例えばリソセルＬＣの一部分であり得るか、又はリソグラフィ装置ＬＡに組み込まれ得るか、又はスタンドアロン装置であり得る。検査装置は、潜像（露光後のレジスト層内の像）に関する特性、又は半潜像（露光後ベーク工程ＰＥＢ後のレジスト層内の像）に関する特性、又は現像されたレジスト像（レジストの露光部分又は非露光部分が除去されている）に関する特性、又はさらに（エッチング等のパターン転写工程後の）エッチングされた像に関する特性を測定し得る。

[00023] 典型的には、リソグラフィ装置ＬＡにおけるパターニングプロセスは、基板Ｗ上の構造の寸法決定及び配置に高い精度を必要とする、処理の中で最もクリティカルなステップの１つである。この高い精度を確保するために、図３に概略的に示されるように、３つのシステムをいわゆる「ホリスティック」管理環境として組み合わせ得る。これらのシステムの１つは、リソグラフィ装置ＬＡであり、これは、メトロロジツールＭＴ（第２のシステム）及びコンピュータシステムＣＬ（第３のシステム）と（仮想的に）接続される。そのような「ホリスティック」環境の鍵は、これらの３つのシステム間の協調を最適化して、プロセスウィンドウ全体を強化し、厳格管理ループを実現することにより、リソグラフィ装置ＬＡによって実施されるパターニングがプロセスウィンドウ内にとどまるようにすることである。プロセスウィンドウは、プロセスパラメータ（例えば、ドーズ、フォーカス、オーバーレイ）の範囲を規定し、この範囲内で特定の製造プロセスが規定の結果（例えば、機能する半導体デバイス）を産出し、典型的には、この範囲内でリソグラフィプロセス又はパターニングプロセスのプロセスパラメータが変動し得る。

[00024] コンピュータシステムＣＬは、パターニングされるデザインレイアウト（の一部）を使用することにより、何れの解像度向上技術を使用すべきかを予測することが可能であり、且つ計算機リソグラフィのシミュレーション及び計算を実施して、パターニングプロセスのプロセスウィンドウ全体の最大化を達成するマスクレイアウト及びリソグラフィ装置設定を決定することが可能である（図３において第１のスケールＳＣ１の両方向矢印で示されている）。典型的には、解像度向上技術は、リソグラフィ装置ＬＡのパターニング可能性に適合するように用意される。コンピュータシステムＣＬは、プロセスウィンドウ内の何れの箇所でリソグラフィ装置ＬＡが現在動作しているかを（例えば、メトロロジツールＭＴからの入力を使用して）検出することにより、（例えば、準最適な処理のために）欠陥が存在する可能性があるかどうかを予測することがさらに可能である（図３において第２のスケールＳＣ２の「０」を指す矢印で示されている）。

[00025] メトロロジツールＭＴは、正確なシミュレーション及び予測を可能にする入力をコンピュータシステムＣＬに与えることが可能であり、（例えば、リソグラフィ装置ＬＡの較正ステータスにおいて）起こり得るドリフトを識別するフィードバックをリソグラフィ装置ＬＡに与えることが可能である（図３において第３のスケールＳＣ３の複数の矢印で示されている）。

[00026] リソグラフィプロセスでは、作成された構造を（例えば、プロセスの管理及び検証のために）頻繁に測定することが望ましい。そのような測定を行うツールは、一般にメトロロジツールＭＴと呼ばれる。そのような測定を行うメトロロジツールＭＴとして様々なタイプが知られており、例えば走査電子顕微鏡又は様々な形式のスキャトロメータメトロロジツールＭＴがある。スキャトロメータは、リソグラフィプロセスのパラメータの測定を可能にする多目的計器であり、測定は、スキャトロメータの対物レンズの瞳若しくは瞳に対する共役面にセンサを有すること（通常、瞳ベースの測定と呼ばれる測定）により、又は像面若しくは像面に対する共役面にセンサを有すること（この場合、通常、像ベース若しくはフィールドベースの測定と呼ばれる測定）により行われる。そのようなスキャトロメータ及び関連する測定技術については、参照によって全体として本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１００３２８６５５号、同第２０１１１０２７５３Ａ１号、同第２０１２００４４４７０Ａ号、同第２０１１０２４９２４４号、同第２０１１００２６０３２号又は欧州特許出願公開第１，６２８，１６４Ａ号に詳述されている。上述のスキャトロメータは、軟Ｘ線及び可視波長～近赤外波長の範囲の光を使用して格子を測定することが可能である。

[00027] 第１の実施形態では、スキャトロメータＭＴは、角度分解スキャトロメータである。そのようなスキャトロメータでは、格子の特性を再構築又は計算する再構築方法が測定信号に適用され得る。そのような再構築は、例えば、散乱する放射線とターゲット構造の数学モデルとの相互作用をシミュレーションし、シミュレーション結果を測定結果と比較することの結果であり得る。数学モデルのパラメータは、相互作用のシミュレーションにより、実際のターゲットから観察された回折パターンと同様の回折パターンが生成されるまで調節される。

[00028] 第２の実施形態では、スキャトロメータＭＴは、分光スキャトロメータＭＴである。そのような分光スキャトロメータＭＴでは、放射線源から放射された放射線がターゲットに向かい、ターゲットから反射又は散乱した放射線がスペクトロメータ検出器に向かい、スペクトロメータ検出器が、鏡面反射した放射線のスペクトルを測定する（即ち強度を波長の関数として測定する）。このデータから、検出されたスペクトルを引き起こしているターゲットの構造又はプロファイルを再構築することが可能であり、この再構築は、例えば、厳密結合波理論及び非線形回帰により、又はシミュレーションされたスペクトルのライブラリとの比較により可能である。

[00029] 第３の実施形態では、スキャトロメータＭＴは、エリプソスキャトロメータである。エリプソスキャトロメータは、偏光状態のそれぞれについて、散乱した放射線を測定することによってリソグラフィプロセスのパラメータを決定することを可能にする。そのようなメトロロジ装置は、偏光光（例えば、直線偏光光、円形偏光光又は楕円偏光光）を、例えばメトロロジ装置の照明セクションにおいて適切な偏光フィルタを使用して放射する。メトロロジ装置に好適な源は、偏光放射線も同様に提供可能である。既存のエリプソスキャトロメータの様々な実施形態は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第１１／４５１，５９９号、同第１１／７０８，６７８号、同第１２／２５６，７８０号、同第１２／４８６，４４９号、同第１２／９２０，９６８号、同第１２／９２２，５８７号、同第１３／０００，２２９号、同第１３／０３３，１３５号、同第１３／５３３，１１０号及び同第１３／８９１，４１０号に記載されている。

[00030] スキャトロメータＭＴの一実施形態では、スキャトロメータＭＴは、反射スペクトル及び／又は検出構成の非対称性を測定することによって、２つのミスアライメントのある格子又は周期構造のオーバーレイを測定するように適応させており、非対称性は、オーバーレイの程度に関連する。２つの（典型的にはオーバーラップしている）格子構造は、２つの異なる層（必ずしも連続層というわけではない）において適用することができ、ウェーハ上の実質的に同じ位置に形成することができる。スキャトロメータは、いかなる非対称性も明確に区別できるように、例えば、共同所有する欧州特許出願公開第１６２８１６４Ａ号において説明されるような、対称的な検出構成を有し得る。これにより、格子のミスアライメントを測定するための単刀直入な方法が提供される。ターゲットが周期構造の非対称性を通じて測定される際の、周期構造を含む２つの層の間のオーバーレイエラーを測定するためのさらなる例は、全体として参照により本明細書に援用される、ＰＣＴ特許出願公開の国際公開第２０１１／０１２６２４号又は米国特許出願第２０１６０１６１８６３号から入手することができる。

[00031] 他の対象のパラメータは、フォーカス及びドーズであり得る。フォーカス及びドーズは、全体として参照により本明細書に援用される、米国特許出願第２０１１－０２４９２４４号において説明されるような、スキャトロメトリによって（又は代わりに走査電子顕微鏡によって）、同時に決定することができる。フォーカスエネルギーマトリックス（ＦＥＭ、フォーカス露光マトリックスとも呼ばれる）の各ポイントに対するクリティカルディメンジョン及び側壁角度測定値の独特の組合せを有する単一の構造を使用することができる。クリティカルディメンジョン及び側壁角度のこれらの独特の組合せが利用可能である場合は、フォーカス及びドーズ値は、これらの測定値から独特に決定することができる。

[00032] メトロロジターゲットは、複合格子の集合体であり得、大部分がレジストにおけるリソグラフィプロセスによって形成されるが、例えば、エッチングプロセスの後にも形成される。典型的には、格子の構造のピッチ及び線幅は、メトロロジターゲットから得られる回折次数を捕捉できるように、測定光学系（具体的には、光学系のＮＡ）に強く依存する。以前に示した通り、回折信号は、２つの層の間のシフト（「オーバーレイ」とも呼ばれる）を決定するために使用することも、リソグラフィプロセスによって生成されるようなオリジナルの格子の少なくとも一部を再構築するために使用することもできる。この再構築は、リソグラフィプロセスの質のガイダンスを提供するために使用することができ、リソグラフィプロセスの少なくとも一部を制御するために使用することができる。ターゲットは、ターゲットにおけるデザインレイアウトの機能部分の寸法を模倣するように構成された、より小さなサブセグメンテーションを有し得る。このサブセグメンテーションにより、ターゲットは、全プロセスパラメータ測定値がデザインレイアウトの機能部分に酷似するように、デザインレイアウトの機能部分に一層類似するように挙動する。ターゲットは、アンダーフィルモード又はオーバーフィルモードで測定することができる。アンダーフィルモードでは、測定ビームは、ターゲット全体より小さいスポットを発生させる。オーバーフィルモードでは、測定ビームは、ターゲット全体より大きいスポットを発生させる。そのようなオーバーフィルモードでは、異なるターゲットを同時に測定することも可能であり得、したがって、それと同時に異なる処理パラメータを決定することも可能であり得る。

[00033] 特定のターゲットを使用したリソグラフィパラメータの全体的な測定の質は、少なくとも部分的には、このリソグラフィパラメータの測定に使用される測定レシピによって決まる。「基板測定レシピ」という用語は、測定自体の１つ若しくは複数のパラメータ、測定された１つ若しくは複数のパターンの１つ若しくは複数のパラメータ又はその両方を含み得る。例えば、基板測定レシピで使用される測定が回折ベースの光学的測定である場合は、この測定のパラメータの１つ又は複数は、放射線の波長、放射線の偏光、基板に対する放射線の入射角、基板上のパターンに対する放射線の方位などを含み得る。測定レシピを選択する際の基準の１つは、例えば、プロセス変動に対する測定パラメータのうちの１つの感受性であり得る。さらなる例は、参照によって全体として本明細書に援用される、米国特許出願第２０１６－０１６１８６３号及び公開済みの米国特許出願第２０１６／０３７０７１７Ａ１号に記載されている。

[00034] スキャトロメータなどのメトロロジ装置が図４に示される。それは、放射を基板６上に投影する広帯域（白色光）放射プロジェクタ２を含む。反射又は散乱放射がスペクトロメータ検出器４に送られ、スペクトロメータ検出器４は、鏡面反射放射のスペクトル１０を測定する（すなわち、波長の関数としての強度の測定）。このデータから、検出スペクトルを生じさせる構造又はプロファイルが、処理ユニット（ＰＵ）によって、例えば厳密結合波分析及び非線形回帰によって、又は図３の下部に示されるようなシミュレーションスペクトルのライブラリとの比較によって再構築され得る。一般に、再構築のために、構造の一般形態は分かっており、幾つかのパラメータは、構造が作られたプロセスの知識から想定され、それによって、スキャトロメトリデータから決定されるべき、構造の数個のパラメータのみが残される。そのようなスキャトロメータは、法線入射スキャトロメータ又は斜め入射スキャトロメータとして構成されてもよい。

[00035] メトロロジターゲットの測定を介するリソグラフィパラメータの全体的な測定品質は、少なくとも部分的には、このリソグラフィパラメータの測定に使用される測定レシピによって決まる。「基板測定レシピ」という用語は、測定自体の１つ以上のパラメータ、測定された１つ以上のパターンの１つ以上のパラメータ又はその両方を包含し得る。例えば、基板測定レシピで行われる測定が回折ベースの光学的測定であれば、この測定のパラメータの１つ以上は、放射線の波長、放射線の偏光、基板に対する放射線の入射角、基板上のパターンに対する放射線の方位等を含み得る。測定レシピを選択する際の基準の１つは、例えば、何れかの測定パラメータの、プロセス変動に対する感受性であり得る。さらなる例は、参照によって全体として本明細書に組み込まれる米国特許出願第２０１６－０１６１８６３号及び公開済みの米国特許出願第２０１６／０３７０７１７Ａ１号に記載されている。

[00036] ＩＣ製造に使用される別のタイプのメトロロジツールは、トポグラフィ測定システム、レベルセンサ、又は高さセンサである。そのようなツールは、基板（又はウェーハ）の上面のトポグラフィを測定するためにリソグラフィ装置に組み込まれてもよい。基板のトポグラフィのマップ（高さマップとも呼ばれる）は、基板上の位置の関数として基板の高さを示すこれらの測定から生成され得る。この高さマップは、基板上の適切なフォーカス位置にパターニングデバイスの空間像を提供するために、基板上のパターンの転写中に基板の位置を補正するために後に使用され得る。この文脈における「高さ」とは、基板に対して広く面外の寸法を指す（Ｚ軸とも呼ばれる）ことが理解されるだろう。一般的に、レベル又は高さセンサは、（それ自体の光学系に対して）定位置で測定を行い、基板と、レベル又は高さセンサの光学系の相対移動は、基板にわたる場所における高さ測定をもたらす。

[00037] 当該技術分野で公知のレベル又は高さセンサＬＳの一例は、図５に概略的に示され、図５は、動作原理のみを示す。この例では、レベルセンサは、光学系を含み、光学系は、投影ユニットＬＳＰ及び検出ユニットＬＳＤを含む。投影ユニットＬＳＰは、投影ユニットＬＳＰの投影格子ＰＧＲによって付与される放射ビームＬＳＢを提供する放射源ＬＳＯを含む。放射源ＬＳＯは、例えば、偏光又は非偏光、パルス又は連続の（偏光又は非偏光レーザビームなど）スーパーコンティニウム光源などの狭帯域又は広帯域光源でもよい。放射源ＬＳＯは、異なる色、又は波長範囲を有する複数の放射源（複数のＬＥＤなど）を含み得る。レベルセンサＬＳの放射源ＬＳＯは、可視放射に限定されず、追加的又は代替的に、ＵＶ及び／又はＩＲ放射、並びに基板の表面からの反射に適した任意の波長範囲を包含し得る。

[00038] 投影格子ＰＧＲは、周期的に変化する強度を持つ放射ビームＢＥ１をもたらす周期構造を含む周期格子である。周期的に変化する強度を持つ放射ビームＢＥ１は、０度～９０度、一般的には７０度～８０度の入射基板表面に垂直な軸（Ｚ軸）に対する入射角ＡＮＧを有する基板Ｗ上の測定場所ＭＬＯに向けて誘導される。測定場所ＭＬＯでは、パターン形成された放射ビームＢＥ１は、基板Ｗによって反射され（矢印ＢＥ２によって示される）、検出ユニットＬＳＤに向けて誘導される。

[00039] 測定場所ＭＬＯにおいて高さレベルを決定するために、レベルセンサは、検出格子ＤＧＲ、検出器ＤＥＴ、及び検出器ＤＥＴの出力信号を処理するための処理ユニット（図示せず）を含む検出システムをさらに含む。検出格子ＤＧＲは、投影格子ＰＧＲと同じであってもよい。検出器ＤＥＴは、受け取った光を示す、例えば受け取った光の強度を示す（光検出器など）、又は受け取った強度の空間分布を表す（カメラなど）検出器出力信号を生成する。検出器ＤＥＴは、１つ又は複数の検出器のタイプの任意の組合せを含んでもよい。

[00040] 三角測量技術により、測定場所ＭＬＯにおける高さレベルを決定することができる。検出された高さレベルは、一般的に、検出器ＤＥＴによって測定されるような信号強度に関連し、信号強度は、数ある中でも、投影格子ＰＧＲの設計及び（斜め）入射角ＡＮＧに依存する周期性を有する。

[00041] 投影ユニットＬＳＰ及び／又は検出ユニットＬＳＤは、投影格子ＰＧＲと検出格子ＤＧＲとの間のパターン形成された放射ビームの経路に沿って、レンズ及び／又はミラーなどのさらなる光学素子を含み得る（図示せず）。

[00042] ある実施形態では、検出格子ＤＧＲは、省かれてもよく、検出器ＤＥＴは、検出格子ＤＧＲがある位置に配置されてもよい。そのような構成は、投影格子ＰＧＲの像のより直接的な検出を提供する。

[00043] 基板Ｗの表面を効果的にカバーするために、レベルセンサＬＳは、基板Ｗの表面上に測定ビームＢＥ１のアレイを投影し、それによって、より大きな測定範囲をカバーする、測定エリアＭＬＯ又はスポットのアレイを生成するように構成されてもよい。

[00044] 一般タイプの様々な高さセンサが、例えば米国特許第７２６５３６４号及び米国特許第７６４６４７１号に開示され、これらは共に援用される。可視又は赤外線放射の代わりにＵＶ放射を使用する高さセンサが、援用される米国特許出願公開第２０１０２３３６００Ａ１号に開示される。援用される国際公開第２０１６１０２１２７Ａ１号では、検出格子を必要とすることなく、格子像の位置の検出及び認識を行うために多素子検出器を使用する小型高さセンサが記載される。

[00045] ＩＣ製造で使用される別のタイプのメトロロジツールは、アライメントセンサである。したがって、リソグラフィ装置の性能の重要な側面は、（同じ装置又は異なるリソグラフィ装置によって）前の層に築かれたフィーチャに関連して正しく及び正確に施されたパターンを配置する能力である。このために、基板は、マーク又はターゲットの１つ又は複数のセットを備える。各マークは、後に位置センサ（一般的に光位置センサ）を使用して、それ自体の位置が測定され得る構造である。位置センサは、「アライメントセンサ」と呼ばれることがあり、マークは、「アライメントマーク」と呼ばれることがある。

[00046] リソグラフィ装置は、１つ以上の（例えば複数の）アライメントセンサを含んでもよく、アライメントセンサによって、基板上に設けられたアライメントマークの位置を正確に測定することができる。アライメント（又は位置）センサは、回折及び干渉などの光学現象を使用して、基板上に形成されたアライメントマークから位置情報を取得し得る。現在のリソグラフィ装置で使用されるアライメントセンサの一例は、米国特許第６９６１１１６号に記載されるような自己参照干渉計に基づくものである。例えば米国特許出願公開第２０１５２６１０９７Ａ１号に開示されるように、位置センサの様々な改善及び修正が開発されている。これらの公報のすべての内容が本明細書に援用される。

[00047] 図６は、例えば、援用される米国特許第６９６１１１６号に記載されるような公知のアライメントセンサＡＳの一実施形態の概略ブロック図である。放射源ＲＳＯは、１つ又は複数の波長の放射ビームＲＢを提供し、放射ビームＲＢは、方向転換光学部品によって、照明スポットＳＰとして、マーク（基板Ｗ上に位置するマークＡＭなど）上へと方向転換される。この例では、方向転換光学部品は、スポットミラーＳＭ及び対物レンズＯＬを含む。照明スポットＳＰ（照明スポットＳＰによって、マークＡＭが照明される）は、マーク自体の幅よりも直径がわずかに小さくてもよい。

[00048] アライメントマークＡＭによって回折された放射は、（この例では、対物レンズＯＬによって）情報伝達ビームＩＢへとコリメートされる。「回折される」という用語は、マークからの０次回折（これは、反射と呼ばれることがある）を含むことが意図される。例えば上述の米国特許第６９６１１１６号に開示されるタイプの自己参照干渉計ＳＲＩは、ビームＩＢをそれ自体と干渉させ、その後に、ビームは、光検出器ＰＤによって受け取られる。放射源ＲＳＯによって２つ以上の波長が作られる場合には別個のビームを提供するために、さらなる光学部品（図示せず）が含まれてもよい。光検出器は、単一素子でもよく、又はそれは、必要に応じて幾つかのピクセルを含んでもよい。光検出器は、センサアレイを含んでもよい。

[00049] 方向転換光学部品（この例では、方向転換光学部品は、スポットミラーＳＭを含む）は、情報伝達ビームＩＢがマークＡＭからの高次回折放射のみを含むように（これは、測定にとって必須ではないが、信号対雑音比を向上させる）、マークから反射された０次放射をブロックするようにも機能し得る。

[00050] 強度信号ＳＩは、処理ユニットＰＵに供給される。ブロックＳＲＩの光学的処理及びユニットＰＵの計算処理の組合せによって、基準フレームに対する基板上のＸ及びＹ位置の値が出力される。

[00051] 図示されるタイプの単一測定は、マークの位置をマークの１ピッチに対応した特定の範囲内にのみ固定する。これと併せて、より粗い測定技術を使用して、正弦波のどの周期がマーク位置を含むものであるかを識別する。精度の向上のため、及び／又はマークを作る材料、並びに上及び／又は下にマークが設けられる材料を問わないマークのロバストな検出のために、より粗いレベル及び／又はより細かいレベルで同じプロセスが、異なる波長で繰り返され得る。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てもよく、及び／又は波長は、時分割若しくは周波数分割によって多重化されてもよい。

[00052] この例では、アライメントセンサ及びスポットＳＰは、静止したままであり、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方向にマークＡＭを効果的にスキャンしながら、基準フレームにしっかりと正確に取り付けることができる。基板Ｗは、この移動において、基板サポート上へのそれの取り付け、及び基板サポートの移動を制御する基板位置決めシステムによって制御される。基板サポート位置センサ（例えば干渉計）は、基板サポート（図示せず）の位置を測定する。ある実施形態では、１つ又は複数の（アライメント）マークが基板サポート上に設けられる。基板サポート上に設けられたマークの位置の測定は、位置センサによって決定されるような基板サポートの位置が（例えば、アライメントシステムが接続されるフレームに対して）較正されることを可能にする。基板上に設けられたアライメントマークの位置の測定は、基板サポートに対する基板の位置が決定されることを可能にする。

[00053] 上述のスキャトロメータ、トポグラフィ測定システム又は位置測定システムなどのメトロロジツールＭＴは、測定を実行するために、放射源を発生源とする放射を使用し得る。メトロロジツールによって使用される放射の特性は、実行され得る測定の種類と質に影響を及ぼし得る。幾つかの用途の場合、基板を測定するために複数の放射周波数を使用することが有利であり得、例えば、広帯域放射を使用することができる。複数の異なる周波数は、他の周波数との干渉が全くないか又は最小限に抑えた状態で、メトロロジターゲットからの伝播、照射及び散乱が可能であり得る。したがって、例えば、より多くのメトロロジデータを同時に得るために異なる周波数を使用することができる。また、異なる放射周波数は、メトロロジターゲットの異なる特性を問い合わせたり、発見したりすることも可能であり得る。広帯域放射は、例えば、レベルセンサ、アライメントマーク測定システム、スキャトロメトリツール又は検査ツールなど、メトロロジシステムＭＴにおいて役立ち得る。広帯域放射源は、スーパーコンティニウム光源であり得る。

[00054] 高質の広帯域放射（例えば、スーパーコンティニウム放射）は、発生が困難であり得る。広帯域放射を発生させるための方法の１つは、例えば、非線形及び高次効果を利用して、高出力狭帯域若しくは単一周波数入力放射又はポンプ放射を広げることであり得る。入力放射（レーザを使用して生成され得る）は、ポンプ放射と呼ぶことができる。代わりに、入力放射は、シード放射と呼ぶことができる。広がり効果のための高出力放射を得るため、放射は、強い局所的な高強度放射が達成されるように、小さなエリア内に閉じ込めることができる。それらのエリアでは、放射は、非線形媒体を形成する広がり構造及び／又は材料と相互作用し、広帯域出力放射が生み出され得る。高強度放射エリアでは、適切な非線形媒体を提供することによって放射広がりを可能にするため及び／又は改善するために、異なる材料及び／又は構造を使用することができる。

[00055] 幾つかの実装形態では、広帯域出力放射は、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）において生み出される。幾つかの実施形態では、そのようなフォトニック結晶ファイバは、ファイバを通じてファイバコア内を移動する放射を閉じ込める支援を行うために、そのファイバコアの円周方向に沿ってマイクロ構造を有する。ファイバコアは、非線形特性を有し、且つ、高強度ポンプ放射がファイバコアを通じて伝送される際に広帯域放射の発生が可能な、固体材料で作られ得る。固体コアフォトニック結晶ファイバにおいて広帯域放射を発生させることは可能であるが、固体材料の使用には、不利点が幾つか存在し得る。例えば、固体コアにおいてＵＶ放射を発生させた場合は、放射の大部分が固体材料に吸収されるため、この放射は、ファイバの出力スペクトルには見られない可能性がある。

[00056] 幾つかの実装形態では、図８を参照して以下でさらに論じられるように、入力放射を広げるための方法及び装置は、入力放射を閉じ込め、且つ、入力放射を広げて出力広帯域放射にするためのファイバを使用することができる。ファイバは、中空コアファイバであり得、ファイバ内における放射の効果的なガイド及び閉じ込めを達成するための内部構造を含み得る。ファイバは、中空コアフォトニック結晶ファイバ（ＨＣ－ＰＣＦ）であり得、それは特に、主にファイバの中空コアの内部への強力な放射閉じ込めに適しており、高い放射強度を達成することができる。ファイバの中空コアは、入力放射を広げるための広がり媒体の働きをするガスで満たすことができる。ファイバに入力される放射は、電磁放射であり得、例えば、赤外線、可視光線、ＵＶ及び極端ＵＶスペクトルのうちの１つ又は複数の放射であり得る。出力放射は、離散多波長からなるか、離散多波長を含み得る。

[00057] 幾つかの実施形態は、光ファイバを含むそのような広帯域放射源の新しい設計に関連する。光ファイバは、中空コアフォトニック結晶ファイバ（ＨＣ－ＰＣＦ）である。具体的には、光ファイバは、放射の閉じ込めのための反共振構造を含む種類の中空コアフォトニック結晶ファイバであり得る。反共振構造を含むそのようなファイバは、当技術分野では、反共振ファイバ、管状ファイバ、単一リングファイバ、負曲率ファイバ又は抑制結合ファイバとして知られている。当技術分野では、そのようなファイバの様々な異なる設計が知られている。代わりに、光ファイバは、フォトニックバンドギャップファイバ（ＨＣ－ＰＢＦ、例えば、カゴメファイバ）であり得る。

[00058] それぞれが異なる物理的ガイダンス機構に基づくＨＣ－ＰＣＦの幾つかの種類がエンジニアリングされ得る。２つのそのようなＨＣ－ＰＣＦは、中空コアフォトニックバンドギャップファイバ（ＨＣ－ＰＢＦ（hollow-core photonic bandgap fiber））及び中空コア反共振反射ファイバ（ＨＣ－ＡＲＦ（hollow-core anti-resonant reflecting fiber））を含む。ＨＣ－ＰＣＦの設計及び製造に関する詳細は、参照によって本明細書に援用される、米国特許第２００４／０１５０８５Ａ１号（ＨＣ－ＰＢＦの場合）及び国際ＰＣＴ特許出願の国際公開第２０１７／０３２４５４Ａ１号（中空コア反共振反射ファイバの場合）から入手することができる。

[00059] ここでは、図７を参照して、放射源において使用するための光ファイバの例について説明する。図７は、光ファイバＯＦの横断面における概略断面図である。図７のファイバの実用例と同様のさらなる実施形態は、国際公開第２０１７／０３２４５４Ａ１号で開示されている。

[00060] 光ファイバＯＦは、細長いボディを含み、ファイバＯＦのある寸法は、他の２つの寸法と比べて長い。この長い方の寸法は、軸方向と呼ぶことができ、光ファイバＯＦの軸を定義し得る。他の２つの寸法は、横断面と呼ぶことができる平面を定義する。図７は、この横断面（すなわち、軸に垂直な）における光ファイバＯＦの断面を示し、この横断面は、ｘ－ｙ平面とラベル付けされる。光ファイバＯＦの横断面は、ファイバ軸に沿って実質的に一定であり得る。

[00061] 光ファイバＯＦは、ある程度の柔軟性を有し、したがって、軸の方向は、一般に、光ファイバＯＦの長さに沿って均一にはならないことが理解されよう。光軸、横断面及び同様のものなどの用語は、局所的な光軸、局所的な横断面などを意味することが理解されよう。さらに、コンポーネントが円筒状又は管状であるものとして説明されている場合は、これらの用語は、光ファイバＯＦを曲げると歪んでしまうような形状を包含することが理解されよう。

[00062] 光ファイバＯＦは、いかなる長さも有し得、光ファイバＯＦの長さは、用途に依存し得ることが理解されよう。光ファイバＯＦは、１ｃｍ～１０ｃｍの長さを有し得、例えば、光ファイバＯＦは、１ｃｍ～７ｃｍ、又は１ｃｍ～５ｃｍの長さを有し得る。

[00063] 光ファイバＯＦは、中空コアＨＣと、中空コアＨＣを取り囲むクラッド部分と、クラッド部分を取り囲んで支持する支持部分ＳＰとを含む。光ファイバＯＦは、中空コアＨＣを有するボディ（クラッド部分及び支持部分ＳＰを含む）を含むと考えることができる。クラッド部分は、中空コアＨＣを通じて放射を導くための複数の反共振要素を含む。具体的には、複数の反共振要素は、光ファイバＯＦを通じて伝播する放射を主に中空コアＨＣ内に閉じ込め、光ファイバＯＦに沿って放射を導くように配置される。光ファイバＯＦの中空コアＨＣは、実質的には、光ファイバＯＦの中心領域に配置することができ、その結果、光ファイバＯＦの軸は、光ファイバＯＦの中空コアＨＣの軸も定義し得る。

[00064] クラッド部分は、光ファイバＯＦを通じて伝播する放射を導くための複数の反共振要素を含む。具体的には、この実施形態では、クラッド部分は、６つのキャピラリ管ＣＡＰの単一リングを含む。キャピラリ管ＣＡＰの各々は、反共振要素の働きをする。

[00065] また、キャピラリＣＡＰは、チューブと呼ぶこともできる。キャピラリＣＡＰは、断面が円形であっても、別の形状を有してもよい。各キャピラリＣＡＰは、一般的に円筒形の壁部分ＷＰを含み、壁部分ＷＰは、光ファイバＯＦの中空コアＨＣを少なくとも部分的に定義し、中空コアＨＣとキャピラリキャビティＣＣを分離する。壁部分ＷＰは、中空コアＨＣを通じて伝播する（斜入射角で壁部分ＷＰに入射し得る）放射に対する反射防止ファブリペロー共振器の働きをし得ることが理解されよう。壁部分ＷＰの厚さは、キャピラリキャビティＣＣへの透過が一般に抑制される一方で、反射して中空コアＨＣに戻るようにすることが一般に強化されることを保証するのに適したものであり得る。幾つかの実施形態では、キャピラリ壁部分ＷＰは、０．０１～１０．０μｍの厚さを有し得る。

[00066] 本明細書で使用される場合、クラッド部分という用語は、光ファイバＯＦを通じて伝播される放射を導くための光ファイバＯＦの部分（すなわち、放射を中空コアＨＣ内に閉じ込めるキャピラリＣＡＰ）を意味することが意図されることが理解されよう。放射は、横モード（ファイバ軸に沿って伝播する）形式で閉じ込めることができる。

[00067] 支持部分は、一般に、管状であり、クラッド部分の６つのキャピラリＣＡＰを支持する。６つのキャピラリＣＡＰは、内側支持部分ＳＰの場合は、内面の円周方向に沿って均等に分布する。６つのキャピラリＣＡＰは、一般的な六角形の形態に配置されているものとして説明され得る。

[00068] キャピラリＣＡＰは、キャピラリの各々が他の何れのキャピラリＣＡＰとも接触しないように配置される。キャピラリＣＡＰの各々は、内側支持部分ＳＰと接触し、リング構造において、隣接するキャピラリＣＡＰから離隔される。そのような配置は、光ファイバＯＦの伝送帯域幅を増加し得るため（例えば、キャピラリが互いに接触している配置と比べて）、有益であり得る。代わりに、幾つかの実施形態では、キャピラリＣＡＰの各々は、リング構造において、隣接するキャピラリＣＡＰと接触し得る。

[00069] クラッド部分の６つのキャピラリＣＡＰは、中空コアＨＣの円周方向に沿ってリング構造で配置される。キャピラリＣＡＰのリング構造の内面は、光ファイバＯＦの中空コアＨＣを少なくとも部分的に定義する。中空コアＨＣの直径ｄ（対向するキャピラリ間の最小寸法として定義され得、矢印ｄによって示される）は、１０～１０００μｍであり得る。中空コアＨＣの直径ｄは、中空コアＨＣ光ファイバＯＦのモードフィールド直径、衝突損失、分散、モード複数性及び非線形性特性に影響を及ぼし得る。

[00070] この実施形態では、クラッド部分は、キャピラリＣＡＰ（反共振要素の働きをする）の単一リング配置を含む。したがって、中空コアＨＣの中心から光ファイバＯＦの外側に向かういかなる半径方向の線も、１つのキャピラリＣＡＰのみ通過する。

[00071] 他の実施形態には、反共振要素の異なる配置を提供できることが理解されよう。これらは、反共振要素の複数のリングを有する配置や、入れ子反共振要素を有する配置を含み得る。さらに、図７に示される実施形態は、６つのキャピラリを含む１つのリングを含むが、他の実施形態では、クラッド部分には、いかなる数の反共振要素（例えば、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２個のキャピラリ）も含む１つ又は複数のリングを提供することができる。

[00072] 図８は、広帯域出力放射を提供するための放射源ＲＤＳを示す。放射源ＲＤＳは、パルスポンプ放射源ＰＲＳ、又は、所望の長さ及びエネルギーレベルの短パルスの発生が可能な他の任意の種類の放射源と、中空コアＨＣを有する光ファイバＯＦ（例えば、図７に示される種類のもの）と、中空コアＨＣ内に配置される作動媒体ＷＭ（例えば、ガス）とを含む。図８では、放射源ＲＤＳは、図７に示される光ファイバＯＦを含むが、代替の実施形態では、他の種類の中空コアＨＣ光ファイバＯＦを使用することができる。

[00073] パルスポンプ放射源ＰＲＳは、入力放射ＩＲＤを提供するように構成される。光ファイバＯＦの中空コアＨＣは、パルスポンプ放射源ＰＲＳから入力放射ＩＲＤを受け取り、入力放射ＩＲＤを広げて出力放射ＯＲＤを提供するように配置される。作動媒体ＷＭは、広帯域出力放射ＯＲＤを提供するために、受け取った入力放射ＩＲＤの周波数範囲を広げられるようにする。

[00074] 放射源ＲＤＳは、リザーバＲＳＶをさらに含む。光ファイバＯＦは、リザーバＲＳＶ内に配置される。また、リザーバＲＳＶは、ハウジング、コンテナ又はガスセルと呼ぶこともできる。リザーバＲＳＶは、作動媒体ＷＭを含むように構成される。リザーバＲＳＶは、リザーバＲＳＶ内の作動媒体ＷＭ（ガスであり得る）の組成の制御、加減及び／又はモニタリングを行うための、当技術分野で知られている１つ又は複数のフィーチャを含み得る。リザーバＲＳＶは、第１の透明ウィンドウＴＷ１を含み得る。使用中、光ファイバＯＦは、第１の透明ウィンドウＴＷ１が光ファイバＯＦの入力端部ＩＥのすぐ近くに位置するように、リザーバＲＳＶ内に配置される。第１の透明ウィンドウＴＷ１は、リザーバＲＳＶの壁の一部を形成し得る。第１の透明ウィンドウＴＷ１は、受け取った入力放射周波数に対して少なくとも透過的であり得、その結果、受け取った入力放射ＩＲＤ（又は少なくともその大部分）を、リザーバＲＳＶ内に位置する光ファイバＯＦにカップリングすることができる。入力放射ＩＲＤを光ファイバＯＦにカップリングするための光学系（図示せず）を提供できることが理解されよう。

[00075] リザーバＲＳＶは、リザーバＲＳＶの壁の一部を形成する第２の透明ウィンドウＴＷ２を含む。使用中、光ファイバＯＦがリザーバＲＳＶ内に配置される際、第２の透明ウィンドウＴＷ２は、光ファイバＯＦの出力端部ＯＥのすぐ近くに位置する。第２の透明ウィンドウＴＷ２は、装置１２０の広帯域出力放射ＯＲＤの周波数に対して少なくとも透過的であり得る。

[00076] 代わりに、別の実施形態では、光ファイバＯＦの両端部は、異なるリザーバ内に置くことができる。光ファイバＯＦは、入力放射ＩＲＤを受け取るように構成された第１の端部セクションと、広帯域出力放射ＯＲＤを出力するための第２の端部セクションとを含み得る。第１の端部セクションは、作動媒体ＷＭを含む第１のリザーバ内に置くことができる。第２の端部セクションは、第２のリザーバ内に置くことができ、第２のリザーバもまた、作動媒体ＷＭを含み得る。リザーバの機能は、上記の図８に関して説明されるようなものであり得る。第１のリザーバは、入力放射ＩＲＤに対して透過的であるように構成された第１の透明ウィンドウを含み得る。第２のリザーバは、広帯域出力広帯域放射ＯＲＤに対して透過的であるように構成された第２の透明ウィンドウを含み得る。また、第１及び第２のリザーバは、リザーバの内側に部分的に及び外側に部分的に光ファイバＯＦを置けるようにするための密封可能な開口部も含み得、その結果、リザーバ内にガスを密封することができる。光ファイバＯＦは、リザーバ内に含まれない中間セクションをさらに含み得る。２つの別個のガスリザーバを使用したそのような配置は、光ファイバＯＦが比較的長い（例えば、長さが１ｍを超える際の）実施形態に対して特に便利であり得る。２つの別個のガスリザーバを使用するような配置の場合、２つのリザーバ（２つのリザーバ内のガスの組成の制御、加減及び／又はモニタリングを行うための、当技術分野で知られている１つ又は複数のフィーチャを含み得る）は、光ファイバＯＦの中空コアＨＣ内に作動媒体ＷＭを提供するための装置を提供すると考えられることが理解されよう。

[00077] この文脈では、ウィンドウは、ウィンドウへの周波数の入射放射の少なくとも５０％、７５％、８５％、９０％、９５％又は９９％がウィンドウを通じて透過する場合は、その周波数に対して透過的であり得る。

[00078] 第１の透明ウィンドウＴＷ１と第２の透明ウィンドウＴＷ２は、両方とも、リザーバＲＳＶの壁内に気密シールを形成することができ、その結果、作動媒体ＷＭ（ガスであり得る）をリザーバＲＳＶ内に含めることができる。ガスＷＭは、リザーバＲＳＶの周囲圧力とは異なる圧力でリザーバＲＳＶ内に含めることができることが理解されよう。

[00079] 作動媒体ＷＭは、アルゴン、クリプトン及びキセノンなどの希ガス、水素、重水素及び窒素などのラマン活性ガス、又は、アルゴン／水素混合物、キセノン／重水素混合物、クリプトン／窒素混合物若しくは窒素／水素混合物などのガス混合物を含み得る。充填ガスの種類に応じて、非線形光学的プロセスは、変調不安定性（ＭＩ）、ソリトン自己圧縮、ソリトン分裂、カー効果、ラマン効果及び分散波発生（ＤＷＧ）を含み得、それらの詳細は、国際公開第２０１８／１２７２６６Ａ１号及び米国特許第９１６０１３７Ｂ１号（両方とも、参照によって本明細書に援用される）において説明されている。充填ガスの分散は、リザーバＲＳＲ内の作動媒体ＷＭの圧力（すなわち、ガスセル圧力）を変化させることによって調整できるため、生じた広帯域パルスダイナミクス及び関連のスペクトル広がり特性は、周波数変換を最適化するように調節することができる。

[00080] 一実装形態では、作動媒体ＷＭは、少なくとも広帯域出力放射ＯＲＤを発生させるための入力放射ＩＲＤを受け取っている間は、中空コアＨＣ内に配置することができる。光ファイバＯＦが広帯域出力放射を発生させるための入力放射ＩＲＤを受け取っていない間は、ガスＷＭは、中空コアＨＣ内に全く又は部分的に存在しなくともよいことが理解されよう。

[00081] 周波数広がりを達成するため、高強度放射が望ましい。中空コアＨＣ光ファイバＯＦを有する利点は、それにより、光ファイバＯＦを通じて伝播する放射の強力な空間的閉じ込めを通じて高強度放射を達成することができ、局所的な高強度放射を達成できることである。光ファイバＯＦ内の放射強度は、例えば、受け取った高強度の入力放射及び／又は光ファイバＯＦ内の放射の強力な空間的閉じ込めが原因で、高い可能性がある。中空コア光ファイバの利点は、ソリッドコアファイバ及び具体的には中空コア光ファイバが紫外線範囲と赤外線範囲の両方の放射を導くことができるような、より広い波長範囲を有する放射を導くことができることである。

[00082] 中空コアＨＣ光ファイバＯＦを使用する利点は、光ファイバＯＦ内で導かれる放射の大部分が中空コアＨＣに閉じ込められることであり得る。したがって、光ファイバＯＦ内の放射の相互作用の大部分は、光ファイバＯＦの中空コア内に提供される作動媒体ＷＭとの間で起こる。その結果、作動媒体ＷＭによる放射の広がり効果を高めることができる。

[00083] 受け取る入力放射ＩＲＤは、電磁放射であり得る。入力放射ＩＲＤは、パルス放射として受け取ることができる。例えば、入力放射ＩＲＤは、例えばレーザによって発生する、超高速パルスを含み得る。

[00084] 入力放射ＩＲＤは、コヒーレント放射であり得る。入力放射ＩＲＤは、コリメートされた放射であり得、その利点は、入力放射ＩＲＤを光ファイバＯＦにカップリングする上での効率性を促進及び改善することであり得る。入力放射ＩＲＤは、レーザによって発生させることができる。同様に、出力放射ＯＲＤは、コリメートすることができる及び／又はコヒーレントであり得る。

[00085] 典型的には、そのような放射源が設計されるメトロロジ用途の場合、放射源が複数の（例えば、狭い）離散波長帯域を提供することが望ましい。例えば、幾つかのメトロロジツールは、３つ又は４つから、３０個まで、２０個まで又は１５個まで（例えば、１つ又は複数の偏光状態あたり）の任意の数のそのような離散波長帯域を使用し得る。ある特定のメトロロジツール（アライメントセンサ）は、１２個のそのような離散波長帯域（及び２つの偏光状態、すなわち、合計で２４の照明設定）を使用する。

[00086] 複数の（例えば、狭い）離散波長帯域の所望のスペクトルを発生させるための本方法は、スーパーコンティニウム出力を発生させること（例えば、説明してきたスーパーコンティニウム放射源及び関連技法を使用して）と、例えば、静的光フィルタ（多層コーティングを有する）を使用して、このスーパーコンティニウム出力から所望の波長帯域をフィルタリングすることとを含む。しかし、そのようなフィルタリングは、所望のスペクトルを得るには非効率的な方法である。典型的には、例えば、スーパーコンティニウム出力は、１０Ｗ未満のパワー（＞２０Ｗのポンプ源を使用して得られる）であり得、そのうちの１～２Ｗのみが、可視又は使用可能な波長を含む。フィルタリング後、実際の使用可能な光は、１００ｍＷ未満であり得る。

[00087] この非効率性に加えて、いかなるフィルタリング済みの帯域の中心波長も、多層コーティング（複雑な）の許容範囲に依存し、したがって、その構成は容易なものではない。また、現在の変調不安定性（ＭＩ）ベースのスーパーコンティニウム発生技法は、滑らかなスペクトルを発生させるために、長いファイバ長（数十ｃｍ）を必要とする。これにより、その設計は、かなり面倒なものになる。良質のファイバの描写も非常に難易度が高い。

[00088] これらの問題に対処するため、多波長帯域の所望のスペクトルを直接発生させるために、中空コアファイバ（例えば、希ガスを充填した）においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを使用することが提案される。そのような手法は、加圧ガスの３次非線形性χ^３に依拠する。

[00089] 例えば、ポンプレーザがｆ_０の第１の周波数成分を含むと想定する。通常のＦＷＭプロセスは、典型的には、ｆ_ｍ＋ｆ_ｋ＝２^＊ｆ_０（縮退ＦＷＭ）を満たす他の周波数を発生させる。言い換えれば、周波数ｆ_０の２つの光子のエネルギーは、周波数ｆ_ｍ及びｆ_ｋの２つの新しい光子に変換される。

[00090] 提案される方法は、わずかにデチューンされた第２の周波数成分ｆ_１を有するシード放射をシステムに提供することを含む。周波数ｆ_１は、ポンプ周波数成分ｆ_０と共に、ｆ_ｍ＋ｆ_ｋ＝ｆ_０＋ｆ_１を満たす新しい周波数を発生させるシードアシストＦＷＭプロセスが結果として起こるように、シード周波数の働きをする。周波数ｆ_１は、ポンプ周波数ｆ_０と小さな周波数デルタΔｆの和（すなわち、ｆ_１＝ｆ_０＋Δｆ）として表すことができる。カスケード効果が起こり、新しく発生した周波数の各々がさらなる相互作用を起こし、オリジナルのポンプ周波数の各側において後続の周波数が発生し（「カスケード」）、発生した隣接する周波数間には、Δｆの隔たりがある。

[00091] 図９は、このカスケード効果を示す出力スペクトルの概略図である。ポンプ又は第１の周波数成分ｆ_０とシード又は第２の周波数成分ｆ_０＋Δｆは共に、ｆ_０－Δｆ及びｆ_０＋２Δｆの周波数を生成する（すなわち、ｆ_０＋（ｆ_０＋Δｆ）＝（ｆ_０－Δｆ）＋（ｆ_０＋２Δｆ））。ポンプ周波数ｆ_０及び発生した周波数ｆ_０＋２Δｆは共に、ｆ_０－Δｆ及びｆ_０＋３Δｆの周波数を生成する（すなわち、ｆ_０＋（ｆ_０＋２Δｆ）＝（ｆ_０－Δｆ）＋（ｆ_０＋３Δｆ））。ポンプ周波数ｆ_０及び発生した周波数ｆ_０－Δｆは共に、ｆ_０－２Δｆ及びｆ_０＋Δｆの周波数を生成する（すなわち、ｆ_０＋（ｆ_０－Δｆ）＝（ｆ_０－２Δｆ）＋（ｆ_０＋Δｆ））。このプロセスは、複数の離散周波数を発生させるようにカスケードする。後述するように、発生する離散周波数の数（使用可能なパワーでの）は、ファイバ及び作動媒体に関連するパラメータ（例えば、ガス圧力及びファイバ長）の数に依存する。

[00092] 図１０は、そのような実施形態による多波長光源デバイスの概略図である。シード放射は、ポンプレーザを介して様々な方法で発生させることができ、これは、単なる配置の例であることを理解すべきである。ポンプレーザＰＬからのポンプ放射ＰＲの一部分ＰＲ_ｐｏｒは、広がりを大きくした放射を発生させるために、シード発生要素ＳＧの方に向けられる。実施形態では、シード発生要素ＳＧは、ソリッドコアＰＣＦのピース（例えば、短いもの）又は他の適切なスペクトル広がり要素を含む。提案される方法で必要とされるデチューニングは、ほんのわずかであり（例えば、波長の観点から、１０ｎｍ～２００ｎｍ、５０ｎｍ～２００ｎｍ又は約１００ｎｍのデチューニング）、これは、数ｃｍのＰＣＦで達成することができる。これに続いて、シード放射ＳＲを得るために、フィルタＦを使用して、所望のシード波長をフィルタリングすることができる。次いで、ポンプ放射とシード放射の両方を使用して、ファイバＨＣ－ＰＣＦ内の作動媒体を励起させることができる。シード発生のための代替の方法は、差周波発生ＤＦＧ、光パラメトリック発生ＯＰＧ、又は光パラメトリック増幅ＯＰＡ又は光パラメトリック発振ＯＰＯなどの周波数混合プロセスを含む。

[00093] 実施形態では、所望のスペクトル特性を得るため、パルスエネルギーとファイバ長の組合せは、スペクトル帯域がオーバーラップするほどの過度の自己位相変調（ＳＰＭ）を回避しながら、波長範囲を７００ｎｍ以下、６００ｎｍ以下又は５００ｎｍ以下にする効率的な混合が存在するようなものでなければならない。したがって、パルスエネルギー及びファイバ長は、各波長帯域が離散し、隣接する波長帯域がオーバーラップしないように（１００ｎｍ～４０００ｎｍ、２００ｎｍ～２０００ｎｍ、４００ｎｍ～９００ｎｍ又は５００ｎｍ～９００ｎｍの範囲など、少なくとも対象の波長範囲内）、ＳＰＭが十分に回避されるようなものであり得る。

[00094] 図１１は、所望のスペクトル特性に対するパルスエネルギーとファイバ長の関係を示す。上の図は、パルスエネルギーに対するファイバ長のプロットである。点線は、この空間における所望の領域ＤＥＳを表し、パルスエネルギーとファイバ長の組合せは、第１の所望のスペクトルであるスペクトルＡ（波長λに対するＰＳＤの第１のプロット）をもたらす。このスペクトルは、５００ｎｍ以下の波長の離散した使用可能な帯域を含む。また、このスペクトルは、各帯域に対する優れたスペクトル形状（例えば、単一のピークを含む）も含む。幾つかの用途では、帯域ごとのこの優れたスペクトル形状は、優れた帯域安定性を示すため望ましい。しかし、多くの他の事例では、これはそれほど重要ではない。例えば、所望の領域ＤＥＳの別の所望のスペクトルは、少なくとも幾つかの波長帯域に対して、それほど明確には定義されないスペクトル形状をもたらす（スペクトルＢによって示されるように）。そのようなスペクトルは、依然として、十分に使用可能であり、幾つかの事例では、スペクトルＡによって実演される特性より好まれることさえある（例えば、その平坦なプロファイル及び／又はより幅広いピークのため）。

[00095] 所望の領域ＤＥＳの上方では、過度の自己位相変調があり、波長帯域がオーバーラップし始める。この領域の下方では、スペクトルＣによって示されるように、スペクトルは十分に平坦ではなく、スペクトルの下端（例えば、波長５００ｎｍ以下）では、離散的な（例えば、使用可能な）帯域がない。

[00096] 一般に、ポンプレーザのパルス幅は、パルス幅が大きいほど帯域幅が小さくなるように（その逆も同様）、各離散出力波長帯域の帯域幅を決定する。帯域分離は、シード波長とポンプ波長の差によって決定される。ＵＶへの拡張は、ガス圧力によって決定される。説明してきたように、パルスエネルギーは、ファイバ長と交換することができる（パルスエネルギーが小さいほど、必要なファイバが長くなる）。したがって、既に説明されている所望のスペクトル特性（ファイバ長及びパルスエネルギーを介してチューニング可能な）に加えて、シード波長とポンプ波長の差によって、所望の波長範囲内の波長帯域の数を選ぶことができる。波長帯域に対するピーク値は、入力放射のパルス繰り返し率と共に増減し、したがって、このパラメータを制御することによって制御することができる。

[00097] 例示的な配置は、２００ｎｍ～２０００ｎｍ、４００ｎｍ～２０００ｎｍ、４００ｎｍ～１２００ｎｍ、４００ｎｍ～１０００ｎｍ、５００ｎｍ～１２００ｎｍ、４００～９００又は５００ｎｍ～９００ｎｍの対象の波長範囲をカバーする放射の５～３０個の波長帯域又は１０～２０個の波長帯域（例えば、１２個の離散波長帯域）を得ることができる。

[00098] 光ファイバＯＦ又はＨＣ－ＰＣＦは、１ｃｍ～３０ｃｍ、１ｃｍ～２０ｃｍ、１ｃｍ～１０ｃｍ、１ｃｍ～７ｃｍ又は１ｃｍ～５ｃｍの長さを有し得る。これは、現在の設計よりはるかに短い（提案されるシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスから得られる、より短いファイバを使用できる能力がある）。

[00099] 要約すると、本明細書で開示される方法は、大量の放射をフィルタリングする現在のフィルタリングの方法よりはるかにエネルギー効率が高い。本方法で必要とされるＨＣ－ＰＣＦは、ほんの数センチメートルである。これにより、ＨＣ－ＰＣＦの長さが典型的には４０ｃｍを超える現在の配置と比較して、必要なボリュームがかなり低減される。これにより、ＨＣ－ＰＣＦの製造が、より容易になる。それは、現在の雑音誘発ＭＩスーパーコンティニウムプロセスより、はるかに雑音が少ない。このプロセスを用いることにより、安定した複数の帯域を発生させることができる。プロセスは、弾性であり、したがって、各帯域の中心波長は、シードレーザのデチューニングのみに依存する。また、それは、非アシスト四光波混合より効率的でもある。

[000100] 図１２は、本明細書で開示される方法及びフローの実施を支援し得るコンピュータシステム１６００を示すブロック図である。コンピュータシステム１６００は、情報を伝達するためのバス１６０２又は他の通信機構と、情報を処理するためにバス１６０２と結合されたプロセッサ１６０４（又は複数のプロセッサ１６０４、１６０５）とを含む。また、コンピュータシステム１６００は、プロセッサ１６０４による実行のための情報及び命令を格納するためにバス１６０２に結合されたメインメモリ１６０６（ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の動的記憶装置など）も含む。また、メインメモリ１６０６は、プロセッサ１６０４による実行のための命令を実行する間、一時的な変数又は他の中間情報を格納するために使用することもできる。コンピュータシステム１６００は、プロセッサ１６０４用の静的情報及び命令を格納するためにバス１６０２に結合された読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１６０８又は他の静的記憶装置をさらに含む。記憶装置１６１０（磁気ディスク又は光ディスク）が提供され、情報及び命令を格納するためにバス１６０２に結合される。

[000101] コンピュータシステム１６００は、バス１６０２を介して、コンピュータユーザに情報を表示するためのディスプレイ１６１２（ブラウン管（ＣＲＴ）又はフラットパネル若しくはタッチパネルディスプレイなど）に結合することができる。入力デバイス１６１４（英数字及び他のキーを含む）は、プロセッサ１６０４に情報及びコマンド選択を伝達するためにバス１６０２に結合される。別の種類のユーザ入力デバイスは、プロセッサ１６０４に方向情報及びコマンド選択を伝達するため並びにディスプレイ１６１２上のカーソルの動きを制御するためのカーソルコントロール１６１６（マウス、トラックボール又はカーソル方向キーなど）である。この入力デバイスは、典型的には、２本の軸、すなわち、第１の軸（例えば、ｘ）及び第２の軸（例えば、ｙ）における２自由度を有し、それにより、デバイスは、平面における位置を指定することができる。また、入力デバイスとして、タッチパネル（スクリーン）ディスプレイを使用することもできる。

[000102] 本明細書に記載の方法の１つ又は複数は、メインメモリ１６０６に含まれる１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスをプロセッサ１６０４が実行することに応答して、コンピュータシステム１６００によって実行することができる。そのような命令は、別のコンピュータ可読媒体（記憶装置１６１０など）からメインメモリ１６０６に読み込むことができる。メインメモリ１６０６に含まれる命令のシーケンスの実行により、プロセッサ１６０４は、本明細書に記載のプロセスステップを実行する。また、メインメモリ１６０６に含まれる命令のシーケンスを実行するために、マルチプロセッシング配置の１つ又は複数のプロセッサを使用することもできる。代替の実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに又はソフトウェア命令と組み合わせて、配線回路を使用することができる。したがって、本明細書の説明は、ハードウェア回路とソフトウェアの特定の組合せに限定されない。

[000103] 「コンピュータ可読媒体」という用語は、本明細書で使用される場合、実行のための命令をプロセッサ１６０４に提供することに関与するいかなる媒体も指す。そのような媒体は、これらに限定されないが、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含む、多くの形態を取り得る。不揮発性媒体は、例えば、記憶装置１６１０などの光学又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ１６０６などの動的メモリを含む。伝送媒体は、バス１６０２を含むワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線及び光ファイバを含む。また、伝送媒体は、無線周波数（ＲＦ）及び赤外線（ＩＲ）データ通信の間に発生するものなど、音響又は光波の形態も取り得る。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、他の任意の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他の任意の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ－ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリチップ若しくはカートリッジ、以下に記載の搬送波、又は、コンピュータが読み取ることができる他の任意の媒体を含む。

[000104] 様々な形態のコンピュータ可読媒体は、実行のための１つ又は複数の命令の１つ又は複数のシーケンスをプロセッサ１６０４に搬送することに関わり得る。例えば、命令は、最初は、リモートコンピュータの磁気ディスク上にあり得る。リモートコンピュータは、その動的メモリに命令をロードし、モデムを使用して電話回線上で命令を送信することができる。コンピュータシステム１６００にローカル接続されたモデムは、電話回線上でデータを受信し、赤外線送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。バスに結合された赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されているデータを受信し、データをバス１６０２に載せることができる。バス１６０２は、メインメモリ１６０６にデータを搬送し、プロセッサ１６０４は、メインメモリ１６０６から命令を回収して実行する。メインメモリ１６０６によって受信された命令は、任意選択的に、プロセッサ１６０４による実行の前又は後に、記憶装置１６１０に格納することができる。

[000105] また、コンピュータシステム１６００は、好ましくは、バス１６０２に結合された通信インタフェース１６１８も含む。通信インタフェース１６１８は、ローカルネットワーク１６２２に接続されたネットワークリンク１６２０に結合される双方向データ通信を提供する。例えば、通信インタフェース１６１８は、対応する種類の電話回線へのデータ通信接続を提供するための総合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）カード又はモデムであり得る。別の例として、通信インタフェース１６１８は、互換性を有するＬＡＮへのデータ通信接続を提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードであり得る。また、ワイヤレスリンクも実装することができる。任意のそのような実装においては、通信インタフェース１６１８は、様々な種類の情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気、電磁又は光信号の送受信を行う。

[000106] ネットワークリンク１６２０は、典型的には、１つ又は複数のネットワークを通じて、他のデータデバイスとのデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク１６２０は、ローカルネットワーク１６２２を通じて、ホストコンピュータ１６２４との接続又はインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）１６２６によって操作されるデータ機器との接続を提供することができる。これを受けて、ＩＳＰ １６２６は、ワールドワイドパケットデータ通信ネットワーク（現在では、一般的に「インターネット」１６２８と呼ばれる）を通じて、データ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク１６２２とインターネット１６２８は両方とも、デジタルデータストリームを搬送する電気、電磁又は光信号を使用する。様々なネットワークを通じる信号並びにネットワークリンク１６２０上の及び通信インタフェース１６１８を通じる信号（コンピュータシステム１６００に／からデジタルデータを搬送するもの）は、情報を運ぶ搬送波の例示的な形態である。

[000107] コンピュータシステム１６００は、ネットワーク、ネットワークリンク１６２０及び通信インタフェース１６１８を通じて、メッセージの送信及びプログラムコードを含むデータの受信を行うことができる。インターネットの例では、サーバ１６３０は、インターネット１６２８、ＩＳＰ １６２６、ローカルネットワーク１６２２及び通信インタフェース１６１８を通じて、アプリケーションプログラム用の要求コードを送信し得る。ダウンロードされるそのようなアプリケーションの１つは、例えば、本明細書に記載の技法の１つ又は複数に備えることができる。受信コードは、受信した際にプロセッサ１６０４が実行すること及び／又は後の実行のために記憶装置１６１０若しくは他の不揮発性記憶装置に格納することができる。このように、コンピュータシステム１６００は、搬送波の形態でアプリケーションコードを得ることができる。

[000108] さらなる実施形態が、以下の番号が付された条項のリストに開示される。
１． 複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるように構成された多波長光源デバイスであって、
少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させるように構成されたポンプ放射源配置と、
作動媒体を閉じ込めるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバであって、入力放射を受け取り、作動媒体においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された複数の離散出力波長帯域を発生させるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバと
を含む、多波長光源デバイス。
２． 複数の離散出力波長帯域の数が、５～３０の波長帯域である、条項１で定義されるような多波長光源デバイス。
３． 複数の離散出力波長帯域の数が、１０～２０の波長帯域である、条項１で定義されるような多波長光源デバイス。
４． 中空コアフォトニック結晶ファイバが、１ｃｍ～３０ｃｍの長さを含む、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
５． 中空コアフォトニック結晶ファイバが、１ｃｍ～１０ｃｍの長さを含む、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
６． 入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が７００ｎｍ以下であるようなものである、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
７． 入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が６００ｎｍ以下であるようなものである、条項１～５の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
８． 入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が５００ｎｍ以下であるようなものである、条項１～５の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
９． 入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、自己位相変調が回避されるようなものである、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１０． 自己位相変調の回避が、対象の波長範囲内の離散波長帯域がオーバーラップしないようなものである、条項９で定義されるような多波長光源デバイス。
１１． ポンプ放射源が、第１の周波数成分を含むポンプ放射を出力するように動作可能なポンプ放射源を含み、
シード発生要素が、ポンプ放射から第２の周波数成分を発生させるように動作可能である、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１２． シード発生要素が、
ポンプ放射の一部分のスペクトルを広げるように動作可能なスペクトル広がり要素と、
広がりを大きくした放射から第２の周波数成分を分離するように動作可能なフィルタと
を含む、条項１１で定義されるような多波長光源デバイス。
１３． スペクトル広がり要素が、ソリッドコアフォトニック結晶ファイバを含む、条項１２で定義されるような多波長光源デバイス。
１４． シード発生要素が、差周波ジェネレータ、光パラメトリックジェネレータ、光パラメトリック増幅器又は光パラメトリック発振器のうちの１つを含む、条項１１で定義されるような多波長光源デバイス。
１５． 第１の周波数成分と第２の周波数成分の周波数の差が、１０ｎｍ～２００ｎｍである、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１６． 対象の波長範囲が、少なくとも４００ｎｍ～２０００ｎｍの波長を含む、先行する条項の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１７． 対象の波長範囲が、少なくとも４００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を含む、条項１～１５の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１８． 対象の波長範囲が、少なくとも５００ｎｍ～１０００ｎｍの波長を含む、条項１～１５の何れか一項で定義されるような多波長光源デバイス。
１９． 複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるための方法であって、
少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させることと、
作動媒体内においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された複数の離散出力波長帯域を発生させるために、閉じ込めた作動媒体を入力放射で励起させることと
を含む、方法。
２０． 複数の離散出力波長帯域の数が、５～３０の波長帯域である、条項１９で定義されるような方法。
２１． 複数の離散出力波長帯域の数が、１０～２０の波長帯域である、条項１９で定義されるような方法。
２２． 作動媒体が、１ｃｍ～３０ｃｍの長さを有する中空コアフォトニック結晶ファイバ内に閉じ込められる、条項１９～２１の何れか一項で定義されるような方法。
２３． 作動媒体が、１ｃｍ～１０ｃｍの長さを有する中空コアフォトニック結晶ファイバ内に閉じ込められる、条項１９～２１の何れか一項で定義されるような方法。
２４． 複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が７００ｎｍ以下であるように入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せを最適化することを含む、条項２２又は２３で定義されるような方法。
２５． 複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が６００ｎｍ以下であるように入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せを最適化することを含む、条項２２又は２３で定義されるような方法。
２６． 複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が５００ｎｍ以下であるように入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せを最適化することを含む、条項２２又は２３で定義されるような方法。
２７． 自己位相変調が回避されるように入力放射のパルスエネルギーと中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せを最適化することを含む、条項２３～２６の何れか一項で定義されるような方法。
２８． 自己位相変調の回避が、対象の波長範囲内の離散波長帯域がオーバーラップしないようなものである、条項２７で定義されるような方法。
２９． 入力放射のパルス幅を適切に設定することによって、各離散出力波長帯域の帯域幅を設定することを含む、条項１９～２８の何れか一項で定義されるような方法。
３０． 第１の周波数成分と第２の周波数成分の周波数の差を設定することによって、隣接する離散出力波長帯域間の帯域分離を設定する、条項１９～２９の何れか一項で定義されるような方法。
３１． 第１の周波数成分と第２の周波数成分間の周波数の差が、１０ｎｍ～２００ｎｍで設定される、条項３０で定義されるような方法。
３２． 第１の周波数のみのポンプ放射を出力するように動作可能な単一のポンプ放射源から第１の周波数成分及び第２の周波数成分を発生させることを含む、条項１９～３１の何れか一項で定義されるような方法。
３３． ポンプ放射の一部分のスペクトル広がりを大きくすることによってポンプ放射源から第２の周波数成分を発生させることと、
広がりを大きくした放射から第２の周波数成分を分離することと
を含む、条項３２で定義されるような方法。
３４． 差周波発生、光パラメトリック発生、光パラメトリック増幅又は光パラメトリック発振のうちの１つによってポンプ放射源から第２の周波数成分を発生させることを含む、条項３２で定義されるような方法。
３５． 対象の波長範囲が、少なくとも４００ｎｍ～２０００ｎｍの波長を含む、条項１９～３４の何れか一項で定義されるような方法。
３６． 対象の波長範囲が、少なくとも４００ｎｍ～１２００ｎｍの波長を含む、条項１９～３４の何れか一項で定義されるような方法。
３７． 対象の波長範囲が、少なくとも５００ｎｍ～１０００ｎｍの波長を含む、条項１９～３４の何れか一項で定義されるような方法。
３８． 基板を支持するための基板支持部分と、
条項１～１８の何れか一項に記載の多波長光源デバイスと、
多波長光源デバイスから基板に出力放射を誘導し、基板から散乱した放射を捕捉するように動作可能な少なくとも１つの光学系と
を含む、メトロロジデバイス。
３９． スキャトロメータメトロロジ装置として動作可能である、条項３８で定義されるようなメトロロジデバイス。
４０． レベルセンサ又はアライメントセンサとして動作可能である、条項３８で定義されるようなメトロロジデバイス。
４１． アライメント及び／又はレベリングメトロロジを実行するための、条項４０で定義されるような少なくとも１つのメトロロジデバイスを含むリソグラフィ装置。
４２． 条項４１に記載のリソグラフィ装置と、条項３９で定義されるようなメトロロジデバイスとを含む、リソグラフィセル。

[000109] 本明細書では、リソグラフィ装置をＩＣの製造で使用することが具体的に参照されているが、本明細書に記載のリソグラフィ装置は、他の用途を有し得ることが理解されるべきである。可能な他の用途として、一体型光学系、磁区メモリのガイダンスパターン及び検出パターン、平面パネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造がある。

[000110] 本明細書では、本発明の実施形態をリソグラフィ装置に関連して具体的に参照している場合があるが、本発明の実施形態は、他の装置で使用され得る。本発明の実施形態は、マスク検査装置、メトロロジ装置或いはウェーハ（若しくは他の基板）又はマスク（若しくは他のパターニングデバイス）等の物体を測定又はプロセスする任意の装置の一部をなし得る。これらの装置は、まとめてリソグラフィツールと呼ばれ得る。そのようなリソグラフィツールは、真空条件又は周囲（非真空）条件を用い得る。

[000111] 本発明の実施形態を光リソグラフィに関連して使用することをここまで具体的に参照してきたが、本発明は、文脈が許す限り、光リソグラフィに限定されず、他の用途で使用され得、例えばインプリントリソグラフィで使用され得ることが理解される。

[000112] ここまで本発明の特定の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明は、説明された以外の方法で実施され得る。上述の説明は、限定的ではなく、例示的であるものとする。したがって、当業者であれば明らかなように、以下に示される特許請求項の範囲から逸脱しない限り、記載された本発明に対する修正形態がなされ得る。

Claims (15)

1. 複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるように構成された多波長光源デバイスであって、
   少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させるように構成されたポンプ放射源配置と、
   作動媒体を閉じ込めるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバであって、前記入力放射を受け取り、前記作動媒体においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された前記複数の離散出力波長帯域を発生させるように構成された中空コアフォトニック結晶ファイバと
   を含む、多波長光源デバイス。
2. 前記複数の離散出力波長帯域の数が、５～３０の波長帯域である、請求項１に記載の多波長光源デバイス。
3. 前記中空コアフォトニック結晶ファイバが、１ｃｍ～３０ｃｍの長さを含む、請求項１又は２に記載の多波長光源デバイス。
4. 前記入力放射のパルスエネルギーと前記中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、前記複数の離散出力波長帯域の少なくとも１つの離散出力波長帯域の中心が７００ｎｍ以下であるようなものである、請求項１～３の何れか一項に記載の多波長光源デバイス。
5. 前記入力放射のパルスエネルギーと前記中空コアフォトニック結晶ファイバの長さの組合せが、自己位相変調が回避されるようなものである、請求項１～４の何れか一項に記載の多波長光源デバイス。
6. 自己位相変調の前記回避が、前記対象の波長範囲内の離散波長帯域がオーバーラップしないようなものである、請求項５に記載の多波長光源デバイス。
7. 前記ポンプ放射源が、前記第１の周波数成分を含むポンプ放射を出力するように動作可能なポンプ放射源を含み、
   シード発生要素が、前記ポンプ放射から前記第２の周波数成分を発生させるように動作可能である、請求項１～６の何れか一項に記載の多波長光源デバイス。
8. 前記シード発生要素が、
   前記ポンプ放射の一部分のスペクトルを広げるように動作可能なスペクトル広がり要素と、
   前記広がりを大きくした放射から前記第２の周波数成分を分離するように動作可能なフィルタと
   を含む、請求項７に記載の多波長光源デバイス。
9. 前記スペクトル広がり要素が、ソリッドコアフォトニック結晶ファイバを含む、請求項８に記載の多波長光源デバイス。
10. 前記シード発生要素が、差周波ジェネレータ、光パラメトリックジェネレータ、光パラメトリック増幅器又は光パラメトリック発振器のうちの１つを含む、請求項７に記載の多波長光源デバイス。
11. 前記第１の周波数成分と前記第２の周波数成分の周波数の差が、１０ｎｍ～２００ｎｍである、請求項１～１０の何れか一項に記載の多波長光源デバイス。
12. 前記対象の波長範囲が、少なくとも４００ｎｍ～２０００ｎｍの波長を含む、請求項１～１１の何れか一項に記載の多波長光源デバイス。
13. 複数の離散出力波長帯域を含む出力放射を発生させるための方法であって、
    少なくとも第１の周波数成分及び第２の周波数成分を含む入力放射を発生させることと、
    作動媒体内においてシードアシストカスケード四光波混合（ＦＷＭ）プロセスを介して対象の波長範囲にわたって分散された前記複数の離散出力波長帯域を発生させるために、閉じ込めた前記作動媒体を前記入力放射で励起させることと
    を含む、方法。
14. 前記第１の周波数のみのポンプ放射を出力するように動作可能な単一のポンプ放射源から前記第１の周波数成分及び前記第２の周波数成分を発生させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 基板を支持するための基板支持部分と、
    請求項１～１２の何れか一項に記載の多波長光源デバイスと、
    前記多波長光源デバイスから前記基板に前記出力放射を誘導し、前記基板から散乱した放射を捕捉するように動作可能な少なくとも１つの光学系と
    を含む、メトロロジデバイスであって、
    任意選択的に、スキャトロメータメトロロジ装置、レベルセンサ又はアライメントセンサとして動作可能である、メトロロジデバイス。

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