JP2024519279A - 広帯域放射を発生させるための光学素子 - Google Patents

Abstract

本文献では、モノリシック光学素子であって、その光学素子の入力端部において入力放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるための、モノリシック光学素子において、光学素子の方の長手軸及び光学素子の出力端部に沿って入力放射を導くための中空コア領域と、長手軸に沿ってコア領域を取り囲むクラッド領域であって、非線形光学的挙動を光学素子に提供し、広帯域放射を発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、クラッド領域と、光学素子の少なくとも一部の長手軸に沿ってクラッド領域を取り囲む支持領域であって、光学素子の少なくとも一部を実質的に剛性にするのに十分に大きな断面方向寸法を有することを特徴とする、支持領域とを含む、モノリシック光学素子が開示される。【選択図】図１３

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５月３日に出願された欧州特許出願第２１１７１７４７．５号及び２０２１年６月１５日に出願された欧州特許出願第２１１７９３９４．８号の優先権を主張するものである。

[0002] 本発明は、広帯域放射を発生させるための光学素子に関し、具体的には、中空コア領域を通じて移動する放射を閉じ込め、広帯域放射の発生を提供するように構成された、対応するマイクロ構造化クラッド領域によって取り囲まれる１つ又は複数の中空コア領域を含むモノリシックな細長いボディに関する。

[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] リソグラフィの分野では、リソグラフィ装置内とリソグラフィ装置の外部の両方において、多くの測定システムが使用され得る。一般に、そのような測定システムは、ターゲットに放射を照射するための放射源と、ターゲットから散乱する入射放射の一部分の少なくとも１つの特性を測定するように動作可能な検出システムとを使用し得る。リソグラフィ装置の外部の測定システムの例は、検査装置又はメトロロジ装置であり、以前にリソグラフィ装置によって基板に投影されたパターンの特性を決定するために使用され得る。そのような外部の検査装置は、例えば、スキャトロメータを含み得る。リソグラフィ装置内に提供することができる測定システムの例は、トポグラフィ測定システム（レベルセンサとしても知られている）、レチクル又はウェーハステージの位置を決定するための位置測定システム（例えば、干渉デバイス）及びアライメントマークの位置を決定するためのアライメントセンサを含む。これらの測定デバイスは、電磁放射を使用して測定を実行し得る。

[0007] パターンの異なる種類の特性を問い合わせるため、異なる種類の放射が使用され得る。一部の測定システムは、広帯域放射源を使用し得る。そのような広帯域放射源は、スーパーコンティニウム光源であり得、放射のスペクトルを広げるためにパルスポンプ放射ビームが伝播される非線形媒体を有する光ファイバを含み得る。

[0008] しかし、スペクトルを広げるための光ファイバの使用は、典型的には、ファイバが固定される場所において発生する応力に対するそれらの相対的な脆弱性及び感受性に関連する難題をもたらす。

[0009] それらの１つ又は複数の問題に少なくとも部分的に対処する、ポンプ放射の周波数範囲を広げるための装置の光ファイバの代替品を提供することが望ましい場合がある。

[00010] 本発明の目的は、ポンプ放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるように構成され、局所的に誘発される応力に対する脆弱性が低く、同応力を発現する傾向が少ない光学素子を提供することである。

[00011] 本発明の第１の態様によれば、モノリシック光学素子であって、その光学素子の入力端部において入力放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるための、モノリシック光学素子において、光学素子の方の長手軸及び光学素子の出力端部に沿って入力放射を導くための中空コア領域と、長手軸に沿って中空コア領域を取り囲むクラッド領域であって、非線形光学的挙動を光学素子に提供し、広帯域放射を発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、クラッド領域と、光学素子の少なくとも一部の長手軸に沿ってクラッド領域を取り囲む支持領域であって、光学素子の少なくとも一部を実質的に剛性にすることができるほど十分に大きな断面方向寸法を有し、さらなる中空コア領域及びさらなる中空コア領域を取り囲むさらなるクラッド領域を少なくとも取り囲むことを特徴とする、支持領域とを含む、モノリシック光学素子が提供される。

[00012] 第１の態様の光学素子は、実質的に剛性であり、したがって、光ファイバと比べて、応力誘発挙動に対する脆弱性及び感受性が低い。さらに、第１の態様の光学素子は、支持領域で囲まれた複数の広帯域発生領域を含み、したがって、典型的には、単一の光ファイバと比べてそのような光学素子のかなり大きな直径により、光学素子は、光ファイバと比べて、応力誘発挙動に対する脆弱性及び感受性が低くなる。

[00013] この文書で開示される本発明のさらなる態様は、第１及び第２の態様の光学素子と関連付けられる中間製品及び製造方法に関する。

[00014] 以下の事項は、本発明のすべての態様に当てはまり得る。

[00015] 本明細書で使用される場合、クラッド領域は、モノリシック光学素子の中空コア領域を通じて伝播する放射を導く（すなわち、中空コア領域内に放射を閉じ込める）ためのモノリシック光学素子の領域を意味することが意図されることが理解されよう。

[00016] 典型的には、クラッド領域内に含まれるマイクロ構造は、モノリシック光学素子の長手軸に沿って延在するキャピラリとして配置される。

[00017] 多数のキャピラリの中空コアに面する壁部分は、反共振要素の働きをし得る。反共振要素は、反共振によって主に中空コア内に放射を閉じ込めるために配置された要素を意味することが意図されることが理解されよう。反共振要素又は構造を含む光ファイバは、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。具体的には、反共振要素という用語は、クラッド領域においてフォトニックバンドギャップを生み出すことによって主に中空コア内に放射を閉じ込めるために配置された要素を包含することを意図しない（例えば、カゴメフォトニック結晶ファイバなど）。

[00018] 一般に、各キャピラリ壁部分は、中空コアを少なくとも部分的に定義し、中空コアとキャビティを分離する。例えば、各キャピラリは、壁によって中空コアから分離されるキャビティを含み得る。壁部分は、中空コアを通じて伝播する（斜入射角で壁に入射し得る）放射に対する反共振ファブリ・ペロー共振器の働きをし得ることが理解されよう。壁部分の厚さは、キャビティへの透過が一般に抑制される一方で、反射して中空コア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。

[00019] 本発明によるモノリシック光学素子は、入力放射を受け取り、入力放射の周波数範囲を広げて出力放射を提供するための装置における使用に適したものであり得る。反共振要素を使用して放射を導く光学素子は、フォトニックバンドギャップベースの要素（典型的には、ファイバ）より広い透過ウィンドウを有し得る（すなわち、より大きな伝送帯域幅を有する）。したがって、有利には、そのような光学素子は、入力放射を受け取り、入力放射の周波数範囲を広げて出力放射を提供するための装置（例えば、スーパーコンティニウム光源）における使用に、より適したものであり得る。

[00020] それに加えて又はその代替として、本発明によるモノリシック光学素子は、ビームデリバリ用途（放射の周波数範囲を広げる必要のない）に適したものであり得る。

[00021] 本発明によるモノリシック光学素子は、センサへの光の伝達における使用に適したものであり得る。

[00022] 支持領域は、典型的には、モノリシック光学素子のクラッド領域を支持する。本発明によるモノリシック光学素子は、中空コアファイバ（例えば、公知のＨＣ－ＰＣＦなど）のジャケット領域の直径と比べて厚みのある支持領域を有する。本発明の厚みのある支持領域は、有利には、先行技術に勝る、強度が改善された（例えば、引張強度が増強された）及び破損する傾向が少ない光学素子を提供する。さらに、先行技術のＨＣ－ＰＣＦは、ファイバの非最適な装着による応力が原因で、その用途における性能の低下に悩まされ得る。したがって、本発明による厚みのある支持領域を有するモノリシック光学素子は、有利には、装置において光学機械的に統合される際に（例えば、上記で説明されるような用途に対して）、優れた性能を呈することもできる。

[00023] 本発明の幾つかの実施形態では、モノリシック光学素子の外径は、５００μｍより大きい。

[00024] 本発明の幾つかの実施形態では、中空コア領域の直径は、５μｍ～６０μｍである。

[00025] 本発明の幾つかの実施形態では、キャピラリの壁部分は、４００ｎｍ未満の厚さを有する。

[00026] 本発明の幾つかの実施形態では、キャピラリの壁部分は、３００ｎｍ未満の厚さを有する。

[00027] 本発明の幾つかの実施形態では、キャピラリの壁部分は、１５０ｎｍ未満の厚さを有する。

[00028] 本発明の幾つかの実施形態では、クラッド領域は、六角形断面を含む。

[00029] 六角形断面は、有利には、モノリシック光学素子の製作の間、対称な又は実質的に対称な配置でのキャピラリの設置を容易にし得る。

[00030] 幾つかの実施形態では、クラッド領域は、６つのキャピラリを含み、キャピラリの各々は、クラッド領域の六角形断面の頂点に位置する。

[00031] 六角形断面の頂点におけるキャピラリの六角形配置は、有利には、モノリシック光学素子の製作の簡略化されたプロセスを可能にする。

[00032] 幾つかの実施形態では、クラッド領域は、円形断面を含む。

[00033] 幾つかの実施形態では、キャピラリは、対称配置で中空コア領域を取り囲む。

[00034] キャピラリの対称配置は、有利には、モノリシック光学素子における高次モードの抑制の改善を可能にし得る。

[00035] 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。

[00035]リソグラフィ装置の概略的概要を示す。 [00035]リソグラフィセルの概略的概要を示す。 [00035]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。 [00035]スキャトロメータメトロロジツールの概略図を示す。 [00035]レベルセンサメトロロジツールの概略図を示す。 [00035]アライメントセンサメトロロジツールの概略図を示す。 [00035]最先端技術による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。 [00035]図７に示される光ファイバの光ファイバ軸を含む平面における概略断面図である。 [00035]図７及び８に示される光ファイバを含む、受け取った入力放射の周波数範囲を広げるための装置を示す。 [00035]図９に示される種類の、リザーバをさらに含む、受け取った入力放射の周波数範囲を広げるための装置を示す。 [00035]図１０に示されるような受け取った入力放射の周波数範囲を広げるための装置を含む、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。 [00035]先行技術による中空コアフォトニック結晶ファイバを示す。 [00035]先行技術による中空コアフォトニック結晶ファイバを示す。 [00035]先行技術による中空コアフォトニック結晶ファイバを示す。 [00035]先行技術による中空コアフォトニック結晶ファイバを示す。 [00035]本発明の実施形態による、広帯域放射発生のためのモノリシック光学素子を示す。

[00036] 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。

＜レチクル＞
[00037] 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。

[00038] 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。

[00039] 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。

[00040] 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。

[00041] 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。

[00042] 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。

[00043] 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。

[00044] 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。

[00045] 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。

[00046] 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。

[00047] 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。

[00048] 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。

[00049] 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）。

[00050] 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）。ここでは、リソグラフィ装置及び／又はパターン形成すべき基板に関連する１つ又は複数の特性を測定するための異なる種類のメトロロジツールＭＴについて説明する。

[00051] 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。

[00052] 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。

[00053] 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。

[00054] 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。

[00055] 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。

[00056] 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。

[00057] 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。

[00058] 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。

[00059] スキャトロメータＳＭ１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λの関数としての強度Ｉｎ１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４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。

[00060] リソグラフィプロセスでは、作成された構造を（例えば、プロセス制御及び検証のために）頻繁に測定することが望ましい。そのような測定を行うための様々なツールが知られており、走査電子顕微鏡又は様々な形態のメトロロジ装置（スキャトロメータなど）が含まれる。公知のスキャトロメータの例は、アンダーフィルターゲット（測定ビームが格子より小さなスポットを生成できるほど十分に大きな、シンプルな格子若しくは異なる層の重複格子の形態のターゲット）又はオーバーフィルターゲット（照明スポットがターゲットを部分的に若しくは完全に含む）など、専用メトロロジターゲットの提供に依拠する場合が多い。さらに、メトロロジツール（例えば、アンダーフィルターゲット（格子など）を照明する角度分解スキャトロメータ）の使用により、ターゲット構造の数学モデルを用いて散乱放射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によって、格子の特性を計算することができる、いわゆる再構築方法の使用が可能になる。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整される。

[00061] 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）によって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）によって行われる。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援用される、米国特許出願公開第２０１００３２８６５５号、米国特許出願公開第２０１１１０２７５３Ａ１号、米国特許出願公開第２０１２００４４４７０Ａ号、米国特許出願公開第２０１１０２４９２４４号、米国特許出願公開第２０１１００２６０３２号又は欧州特許出願公開第１６２８１６４Ａ号においてさらに説明されている。前述のスキャトロメータは、軟Ｘ線及び可視～近赤外波長範囲の光を使用して、複数の格子から複数のターゲットを１つの像において測定することができる。

[00062] 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、及びリソグラフィ装置に組み込まれ得るものは、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配置される。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。

[00063] 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放射源でもよい。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。

[00064] 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。

[00065] 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。

[00066] 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。

[00067] 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）。

[00068] 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。

[00069] 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。

[00070] 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。

[00071] 位置測定システムＰＭＳは、基板支持部ＷＴの位置の決定に適したいかなる種類のセンサも含み得る。位置測定システムＰＭＳは、マスク支持部ＭＴの位置の決定に適したいかなる種類のセンサも含み得る。センサは、干渉計又はエンコーダなどの光センサであり得る。位置測定システムＰＭＳは、干渉計とエンコーダを組み合わせたシステムを含み得る。センサは、磁気センサ、静電容量センサ又は誘導センサなど、別の種類のセンサであり得る。位置測定システムＰＭＳは、参照（例えば、メトロロジフレームＭＦ又は投影システムＰＳ）に対する位置を決定することができる。位置測定システムＰＭＳは、位置を測定することによって又は位置の時間導関数（速度若しくは加速度など）を測定することによって、基板テーブルＷＴ及び／又はマスク支持部ＭＴの位置を決定することができる。

[00072] 位置測定システムＰＭＳは、エンコーダシステムを含み得る。エンコーダシステムは、例えば、参照によって本明細書に援用される、２００６年９月７日に出願された米国特許出願公開第２００７／００５８１７３Ａ１号で知られている。エンコーダシステムは、エンコーダヘッド、格子及びセンサを含む。エンコーダシステムは、一次放射ビーム及び二次放射ビームを受け取り得る。一次放射ビームと二次放射ビームは両方とも、同じ放射ビーム（すなわち、オリジナルの放射ビーム）を発生源とする。一次放射ビーム及び二次放射ビームの少なくとも１つは、オリジナルの放射ビームを格子で回折させることによって生み出される。一次放射ビームと二次放射ビームが両方とも、オリジナルの放射ビームを格子で回折させることによって生み出される場合は、一次放射ビームは、二次放射ビームとは異なる回折次数を有する必要がある。異なる回折次数は、例えば、＋１次、－１次、＋２次及び－２次であり得る。エンコーダシステムは、一次放射ビームと二次放射ビームを光学的に結合して結合放射ビームにする。エンコーダヘッドのセンサは、結合放射ビームの位相又は位相差を決定する。センサは、位相又は位相差に基づいて信号を生成する。信号は、格子に対するエンコーダヘッドの位置を表す。エンコーダヘッド及び格子の一方は、基板構造ＷＴ上に配置され得る。エンコーダヘッド及び格子の他方は、メトロロジフレームＭＦ又はベースフレームＢＦ上に配置され得る。例えば、多数のエンコーダヘッドは、メトロロジフレームＭＦ上に配置され、格子は、基板支持部ＷＴの上面に配置される。別の例では、格子は、基板支持部ＷＴの下面に配置され、エンコーダヘッドは、基板支持部ＷＴの下方に配置される。

[00073] 位置測定システムＰＭＳは、干渉計システムを含み得る。干渉計システムは、例えば、参照によって本明細書に援用される、１９９８年７月１３日に出願された米国特許第６０２０９６４号で知られている。干渉計システムは、ビームスプリッタ、ミラー、参照ミラー及びセンサを含み得る。放射のビームは、ビームスプリッタによって、参照ビームと測定ビームに分かれる。測定ビームは、ミラーまで伝播し、ミラーに反射してビームスプリッタに戻る。参照ビームは、参照ミラーまで伝播し、参照ミラーに反射してビームスプリッタに戻る。ビームスプリッタでは、測定ビームと参照ビームが結合され、結合放射ビームになる。結合放射ビームは、センサに入射する。センサは、結合放射ビームの位相又は周波数を決定する。センサは、位相又は周波数に基づいて信号を生成する。信号は、ミラーの変位を表す。実施形態では、ミラーは、基板支持部ＷＴに接続される。参照ミラーは、メトロロジフレームＭＦに接続され得る。実施形態では、測定ビームと参照ビームは、ビームスプリッタの代わりに、追加の光学コンポーネントによって結合され、結合放射ビームになる。

[00074] 複合デバイスの製造では、典型的には、多くのリソグラフィパターニングステップが実行され、それにより、基板上の連続層に機能フィーチャが形成される。したがって、リソグラフィ装置の性能の重要な側面は、施されたパターンを、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配置する能力である（同じ装置又は異なるリソグラフィ装置によって）。この目的のため、マークの１つ又は複数のセットが基板に提供される。各マークは、後に、位置センサ（典型的には、光学位置センサ）を使用して、そ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。マークは、メトロロジターゲットと呼ばれることもある。

[00075] 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。

[00076] マーク又はアライメントマークは、基板上に提供された層上若しくは層内に形成されるか又は基板内に（直接）形成される一連のバーを含み得る。バーは、規則的に離隔して格子線の働きをするようにし、その結果、マークは、周知の空間周期（ピッチ）を有する回折格子と見なされ得る。これらの格子線の向きに応じて、マークは、Ｘ軸に沿って又はＹ軸（Ｘ軸に実質的に垂直に方向付けられる）に沿って位置を測定できるように設計され得る。Ｘ軸とＹ軸の両方に対して＋４５度及び／又は－４５度に配置されるバーを含むマークにより、参照によって援用される米国特許出願公開第２００９／１９５７６８Ａ号において説明されるような技法を使用して、ＸとＹを組み合わせた測定が可能になる。

[00077] アライメントセンサは、放射スポットで各マークを光学的に走査し、正弦波などの周期的に変化する信号を得る。リソグラフィ装置の参照フレームに対して固定されるアライメントセンサに対するマーク延いては基板の位置を決定するため、この信号の位相が分析される。いわゆる粗い及び細かいマークが、異なる（粗い及び細かい）マーク寸法に関連して提供され、その結果、アライメントセンサは、周期信号の異なるサイクル及びサイクル内の正確な位置（位相）を区別することができる。この目的のため、異なるピッチのマークを使用することもできる。

[00078] また、マークの位置の測定により、マークが提供される基板の変形（例えば、ウェーハグリッドの形態）に関する情報も提供され得る。基板の変形は、例えば、基板テーブルへの基板の静電クランプ及び／又は基板が放射にさらされる際の基板の加熱によって起こり得る。

[00079] 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。

[00080] 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。

[00081] 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。

[00082] 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。

[00083] 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。

[00084] 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。

[00085] 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。

[00086] 高品質の広帯域放射（例えば、スーパーコンティニウム放射）は、発生させることが困難であり得る。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、高出力狭帯域又は単一周波数入力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。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。

[00087] 幾つかの実装形態では、図９～１１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、入力放射を広げて広帯域放射を出力するためのファイバを使用し得る。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。そのようなファイバ及びガス配置は、スーパーコンティニウム放射源を生み出すために使用することができる。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、広帯域放射からなるか、広帯域放射を含み得、本明細書では、白色光と呼ばれることがある。

[00088] 具体的には、光ファイバは、放射を閉じ込める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。

[00089] 反共振要素は、反共振によって主に中空コア内に放射を閉じ込めるために配置された要素を意味することが意図されることが理解されよう。具体的には、反共振要素という用語は、クラッド部分においてフォトニックバンドギャップを生み出すことによって主に中空コア内に放射を閉じ込めるために配置された要素を包含することを意図しない（例えば、カゴメフォトニック結晶ファイバなど）。純粋なフォトニックバンドギャップファイバは、非常に限られた帯域幅において非常に低い損失を実現する。反共振要素を使用して放射を導く光ファイバは、フォトニックバンドギャップファイバより広い透過ウィンドウを有し得る（すなわち、より大きな伝送帯域幅を有する）。したがって、有利には、そのようなファイバは、入力放射を受け取り、入力放射の周波数範囲を広げて出力放射を提供するための装置（例えば、スーパーコンティニウム光源）における使用に、より適したものであり得る。

[00090] ここでは、図７及び８を参照して、そのような光ファイバの例示的な設計について説明する。図７及び８は、光ファイバ１００の２つの相互に垂直な平面における概略断面図である。

[00091] 光ファイバ１００は、細長いボディを含み、ファイバ１００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１００の軸１０１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１０１に垂直な）における光ファイバ１００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。図８は、軸１０１を含む平面（具体的には、ｘ－ｚ平面）における光ファイバ１００の断面を示す。光ファイバ１００の横断面は、ファイバ軸１０１に沿って実質的に一定であり得る。

[00092] 光ファイバ１００は、ある程度の柔軟性を有し、したがって、軸１０１の方向は、一般に、光ファイバ１００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１０１、横断面及び同様のものなどの用語は、局所的な光軸１０１、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１００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。

[00093] 光ファイバ１００は、いかなる長さも有し得、光ファイバ１００の長さは、用途（例えば、スーパーコンティニウム放射源内の用途において望ましいスペクトル広がりの量）に依存し得ることが理解されよう。光ファイバ１００は、１ｃｍ～１０ｍの長さを有し得、例えば、光ファイバ１００は、１０ｃｍ～１００ｃｍの長さを有し得る。

[00094] 光ファイバ１００は、中空コア１０２と、中空コア１０２を取り囲む内部クラッド領域と、内部クラッド領域を取り囲んで支持するジャケット領域１１０とを含む。内部クラッド領域は、中空コア１０２を通じて放射を導くための多数の反共振要素を含む。具体的には、多数の反共振要素は、光ファイバ１００を通じて伝播する放射を主に中空コア１０２内に閉じ込め、光ファイバ１００に沿って放射を導くように配置される。光ファイバ１００の中空コア１０２は、実質的には、光ファイバ１００の中心領域に配置することができ、その結果、光ファイバ１００の軸１０１は、光ファイバ１００の中空コア１０２の軸も定義し得る。

[00095] 内部クラッド領域は、中空コア１０２を取り囲む多数のキャピラリ１０４（例えば、キャピラリ管）を含む。具体的には、図７及び８に示される例では、内部クラッド領域は、６つのキャピラリ管１０４の単一のリングを含む。

[00096] また、キャピラリ１０４は、チューブと呼ばれることもある。キャピラリ１０４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１０４は、一般的に円筒形の壁部分１０５を含み、壁部分１０５は、光ファイバ１００の中空コア１０２を少なくとも部分的に定義し、中空コア１０２とキャビティ１０６を分離する。中空コアに面するキャピラリ壁部分１０５の各々は、光ファイバ１００を通じて伝播する放射を導くための反共振要素の働きをする。壁部分１０５は、中空コア１０２を通じて伝播する（斜入射角で壁部分１０５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１０５の厚さ１６０は、キャビティ１０６への透過が一般に抑制される一方で、反射して中空コア１０２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１０５は、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ未満又は１５０ｎｍ未満の厚さ１６０を有し得る。

[00097] 本明細書で使用される場合、内部クラッド領域という用語は、光ファイバ１００を通じて伝播される放射を導くための光ファイバ１００の領域（すなわち、放射を中空コア１０２内に閉じ込めるキャピラリ１０４）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１０１に沿って伝播する）形式で閉じ込めることができる。

[00098] ジャケット領域１１０は、一般に、管状であり、内部クラッド領域のキャピラリ１０４を支持する。キャピラリ１０４は、ジャケット領域１１０の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１０４は、対称配置で中空コア１０２を取り囲むものとして説明され得る。６つのキャピラリ１０４を含む実施形態では、キャピラリ１０４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。

[00099] キャピラリ１０４は、キャピラリの各々が他の何れのキャピラリ１０４とも接触しないように配置される。キャピラリ１０４の各々は、ジャケット領域１１０と接触し、リング構造において、隣接するキャピラリ１０４から離隔される。そのような配置は、光ファイバ１００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１０４の各々は、リング構造において、隣接するキャピラリ１０４と接触し得る。

[000100] 内部クラッド領域の６つのキャピラリ１０４は、中空コア１０２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１０４のリング構造の内面は、光ファイバ１００の中空コア１０２を少なくとも部分的に定義する。幾つかの実施形態では、中空コア１０２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１１４によって示される）は、５μｍ～１００μｍであり得る。幾つかの実施形態では、中空コア１０２の直径１１４は、５μｍ～５０μｍであり得る。幾つかの実施形態では、中空コア１０２の直径１１４は、３０μｍ～４０μｍであり得る。中空コア１０２の直径１１４は、中空コア光ファイバ１００のモードフィールドパラメータ、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。

[000101] 図７及び８に示される実施形態では、内部クラッド領域は、キャピラリ１０４の単一リング配置（反共振要素の働きをする中空コアに面する壁部分１０５）を含む。したがって、中空コア１０２の中心から光ファイバ１００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１０４のみ通過する。

[000102] 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及び８に示される実施形態は、壁部分１０５を有する６つのキャピラリ１０４を含む１つのリングを含むが、他の実施形態では、内部クラッド領域には、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。

[000103] 図７及び８に示される実施形態では、内部クラッド領域は、円形断面を含む。しかし、他の実施形態では、円形以外の形状の断面を有する内部クラッド領域を提供できることが理解されよう。例えば、実施形態では、内部クラッド領域は、六角形断面を有し得る。六角形断面は、有利には、対称配置でのキャピラリ１０４のより簡単な設置を容易にし得る。例えば、６つのキャピラリ１０４の各々は、六角形断面の頂点に配置することができ、六角形対称性を有するキャピラリ１０４の配置が提供される。

[000104] 光ファイバ１００は、中空コアフォトニック結晶ファイバ（ＨＣ－ＰＣＦ）と呼ばれることがある。典型的には、そのような中空コアフォトニック結晶ファイバは、ファイバ内において放射を導くための内部クラッド領域（例えば、反共振要素を含み得る）と、ジャケット領域とを含む。ジャケット領域は、典型的には、内部クラッド領域を支持する材料で作られるジャケット又はチューブである。

[000105] 図１２（ａ）～（ｄ）は、ＨＣ－ＰＣＦ １２００Ａの断面を示す。ＨＣ－ＰＣＦ １２００Ａは、６つのキャピラリを含む内部クラッド領域（図１２（ａ）では、中空コア１２０２Ａを取り囲む細い円として見える）によって取り囲まれた中空コア１２０２Ａを含む。内部クラッド領域は、厚さ１２５０Ａを有するジャケット領域１２１０Ａによって取り囲まれている。また、１００μｍを示すスケールバーも提供されている。

[000106] 図１２（ｂ）～（ｄ）は、ＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの例の断面を示す。図１２のＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄは、一般に、図７及び８に示される光ファイバ１００に相当し得る。例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの各々は、６つのキャピラリを含む内部クラッド領域（図１２（ａ）～（ｄ）では、中空コア１２０２Ｂ～Ｄを取り囲む細い円として見える）によって取り囲まれた中空コア１２０２Ｂ～Ｄを含む。例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの各々は、厚さ１２５０Ｂ～Ｄを有するジャケット領域１２１０Ｂ～Ｄを含む。例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの中空コア１２０２Ｂ～Ｄは、一般に、図７及び８に示される光ファイバ１００の中空コア１０２に相当し得、中空コア１０２を取り囲むキャピラリは、一般に、キャピラリ１０４に相当し得、ジャケット領域１２１０Ｂ～Ｄは、一般に、ジャケット領域１１０に相当し得る。図１２（ｂ）～（ｄ）は、図１２（ａ）と同じスケールで示されている。

[000107] 先行技術のＨＣ－ＰＣＦ １２００Ａ及び例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの中空コアの直径、ジャケットの厚さ、外径及びキャピラリ壁部分の厚さは、以下の表１にまとめられている。図１２（ａ）～（ｄ）及び表１から明確に分かるように、例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの中空コア１２０２Ｂ～Ｄの直径及びキャピラリ壁部分の厚さは、先行技術のＨＣ－ＰＣＦ １２００のものと比較的変わらないが、例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄのジャケット領域１２１０Ｂ～Ｄは、先行技術のＨＣ－ＰＣＦのジャケット領域１２１０Ａのおよそ３倍の厚さを有する。したがって、例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄのャケット領域１２１０Ｂ～Ｄが厚いほど、先行技術のＨＣ－ＰＣＦ １２００Ａのものと比べて、例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの外径は大きくなる。

[000108] 厚いジャケット領域１１０及び／又は大きな外径１７０は、光ファイバ１００の強度（例えば、引張強度）を向上させるために望ましく、それにより、光ファイバ１００は、公知のＨＣ－ＰＣＦより破損する傾向が少なくなる。

[000109] 使用中、光ファイバ１００は、その長さ全体（例えば、表面上）に沿って支持されない場合がある。少なくとも幾つかの用途の場合、光ファイバ１００は、十分に長く、そのような支持は実用的ではない。この理由により、典型的には、フォトニック結晶ファイバは、多数の離散した離隔された局所的なマウント又はクランプを使用して支持される場合が多い。例えば、使用中、光ファイバ１００は、ファイバの各端部でクランプすることができる（そして、１つ又は複数の中間クランプを各端部間に提供することができる）。このように光ファイバ１００を装着することにより、特定の局所的な外部応力が光ファイバ１００に導入される。同様に、光ファイバ１００のいかなる湾曲（特定の用途において望ましい場合がある）もまた、特定の局所的な外部応力をファイバに導入する。

[000110] ファイバ１００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という光ファイバ１００の能力は、ファイバ１００の内部寸法に大きく左右され得る。内部寸法とは、すなわち、中空コアの直径１１４、キャピラリ１０４の配置、キャピラリ壁部分１０５の厚さ１６０及び／又はキャビティ１０６の形状及び寸法である。したがって、これらのパラメータは、一般に、特定の範囲内の許容値による制約を受け、その範囲外では、ＨＣ－ＰＣＦは正しく機能しないことが理解されよう。これらのパラメータに対して考えられるそのような制約の例は、参照によって本明細書に援用される欧州特許出願第３１３６１４３Ａ１号において説明されている。

[000111] ここでは、ＨＣ－ＰＣＦを製造するための例示的な方法について簡潔に説明する。本明細書で説明される方法の代替として又は同方法と組み合わせて、他の製造方法を適用できることが理解されよう。ＨＣ－ＰＣＦを製造するための方法の詳細な例は、例えば、欧州特許出願第３１３６１４３Ａ１号において説明されているものなど、当技術分野で知られている。本明細書で簡潔に説明される製造方法は、明確にするために省略されている追加のステップを含み得ることが理解されよう。

[000112] 第１の製造ステップでは、典型的には、薄壁ガラス管（数ｍｍの外径）を中空ジャケット（数ｃｍの直径）に組み込むことによって、ガラスプリフォームを作成する。薄壁ガラス管は、ジャケットに機械的に固定される。

[000113] 第２の製造ステップでは、ガラスプリフォームを炉に入れ、熱を印加してガラスに粘性を持たせる（およそ１９００～２０００℃）。

[000114] 第３の製造ステップでは、プリフォームを炉に入れるより速くファイバ端部を引っ張ることによって、プリフォームを線引きしてファイバ化する。内部中空構造は、環境と比べて正圧／負圧をかけることによって修正することができる。各中空領域（例えば、キャピラリ１０４及び中空コア１０２）は、異なる正圧／負圧を経験し得る。

[000115] 第４の製造ステップでは、ファイバをスプールに巻き取る。

[000116] 図１２（ｂ）～（ｄ）に示されるように、例示的なＨＣ－ＰＣＦ １２００Ｂ～Ｄの内部クラッド領域は、六角形断面がはっきりと見える。上記で説明されるように、内部クラッド領域の六角形断面は、キャピラリ１０４を置く際に有利であり得る。しかし、内部クラッド領域断面に対して、他の形状が可能であることが理解されよう。

[000117] 実施形態では、ジャケット領域１１０は、ガラスを含む材料から形成される。すなわち、材料は、転移温度まで加熱するとガラス転移を呈するアモルファス（すなわち、非晶質）材料を含む。例えば、材料は、石英ガラスを含み得る。例えば、光ファイバ１００の一部（例えば、キャピラリ１０４及びジャケット領域１１０）は、高純度シリカ（ＳｉＯ_２）（例えば、ドイツのHeraeus Holding GmbHによって市場に出されているようなＦ３００材料）、例えば、ケイ酸鉛ガラスなどの軟質ガラス（例えば、ドイツのSchott AGによって市場に出されているようなＳＦ６ガラス）、又は、例えば、カルコゲナイドガラス若しくは重金属フッ化物ガラス（ＺＢＬＡＮガラスとも呼ばれる）などの他の特殊ガラスの何れかを含み得る。有利には、ガラス材料は、ガス放出しない。

[000118] 図９は、入力放射１２２を受け取り、入力放射１２２の周波数範囲を広げて広帯域出力放射１２４を提供するための装置１２０の一般的なセットアップを概略的に示す。装置１２０は、光ファイバ１００を通じて伝播する放射を導くための中空コア１０２を有する光ファイバ１００を含む。図を明確にするため、図９には、光ファイバ１００の中空コア１０２のみが示されている（そして、クラッド部分と支持部分は区別されていない）ことが理解されよう。装置１２０は、中空コア１０２内に配置されるガス１２６をさらに含み、ガスは、受け取った入力放射１２６の周波数範囲を広げて広帯域出力放射１２４を提供することを可能にする作動成分を含む。

[000119] ガス１２６の作動成分は、希ガスであり得る。作動成分は、アルゴン、クリプトン、ネオン、ヘリウム及びキセノンの１つ又は複数を含み得る。希ガスの代替として又はそれに加えて、作動成分は、分子ガス（例えば、Ｎ_２、Ｏ_２、ＣＨ_４、ＳＦ_６）を含み得る。

[000120] 一実装形態では、ガス１２６は、少なくとも広帯域出力放射１２４を発生させるための入力放射１２２を受け取っている間は、中空コア１０２内に配置することができる。装置１２０が広帯域出力放射を発生させるための入力放射１２２を受け取っていない間は、ガス１２６は、中空コア１０２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。一般に、装置１２０は、光ファイバ１００の中空コア１０２内にガス１２６を提供するための装置を含む。光ファイバ１００の中空コア１０２内にガス１２６を提供するためのそのような装置は、リザーバを含み得、ここでは、図１０を参照して論じる。

[000121] 図１０は、リザーバ１２８をさらに含む、図９に示されるような装置１２０を示す。光ファイバ１００は、リザーバ１２８内に配置される。また、リザーバ１２８は、ハウジング又はコンテナと呼ばれることもある。リザーバ１２８は、ガス１２６を含むように構成される。リザーバ１２８は、リザーバ１２８内のガス１２６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。リザーバは、第１の透明ウィンドウ１３０を含み得る。使用中、光ファイバ１００は、第１の透明ウィンドウ１３０が光ファイバ１００の入力端部のすぐ近くに位置するように、リザーバ１２８内に配置される。第１の透明ウィンドウ１３０は、リザーバ１２８の壁の一部を形成し得る。第１の透明ウィンドウ１３０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１２２（又は少なくともその大部分）を、リザーバ１２８内に位置する光ファイバ１００にカップリングすることができる。リザーバ１２８は、リザーバ１２８の壁の一部を形成する第２の透明ウィンドウ１３２を含み得る。使用中、光ファイバ１００がリザーバ１２８内に配置される際、第２の透明ウィンドウ１３２は、光ファイバ１００の出力端部のすぐ近くに位置する。第２の透明ウィンドウ１３２は、装置１２０の広帯域出力放射１２４の周波数に対して少なくとも透過的であり得る。

[000122] 代わりに、別の実施形態では、光ファイバ１００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１００は、入力放射１２２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１２４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、ガス１２６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、ガス１２６を含み得る。リザーバの機能は、上記の図１０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１２２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１２４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１００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、リザーバ内にガスが密封される。光ファイバ１００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１００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１２６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１００の中空コア１０２内にガス１２６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。

[000123] これに関連して、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。

[000124] 第１の透明ウィンドウ１３０と第２の透明ウィンドウ１３２は、両方とも、リザーバ１２８の壁内に気密シールを形成することができ、その結果、ガス１２６をリザーバ１２８内に含めることができる。ガス１２６は、リザーバ１２８の周囲圧力とは異なる圧力でリザーバ１２８内に含めることができることが理解されよう。

[000125] 周波数広がりを達成するため、高強度放射が望ましい。中空コア光ファイバ１００を有する利点は、それにより、光ファイバ１００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、高い局所的な放射強度を達成できることである。それに加えて、中空コア設計は（例えば、ソリッドコア設計と比べて）、より高質な伝送モード（例えば、シングルモード伝送の割合が高い）をもたらすことができる。光ファイバ１００内の放射強度は、例えば、受け取った高強度の入力放射が原因で及び／又は光ファイバ１００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。

[000126] 中空コア光ファイバ１００を使用する利点は、光ファイバ１００内で導かれる放射の大部分が中空コア１０２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１００内の放射の相互作用の大部分は、光ファイバ１００の中空コア１０２内に提供されるガス１２６との間で起こる。その結果、ガス１２６の作動成分による放射の広がり効果を高めることができる。

[000127] 受け取る入力放射１２２は、電磁放射であり得る。入力放射１２２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１２２は、超高速パルスを含み得る。放射がガス１２６と相互作用する際にスペクトル広がりを大きくするための機構は、例えば、四光波混合、変調不安定性、作動ガスのイオン化、ラマン効果、カー非線形性、ソリトン形成又はソリトン分裂の１つ又は複数であり得る。具体的には、スペクトル広がりは、ソリトン形成及びソリトン分裂の一方又は両方を通じて達成することができる。

[000128] 入力放射１２２は、コヒーレント放射であり得る。入力放射１２２は、コリメートされた放射であり得、その利点は、入力放射１２２を光ファイバ１００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１２２は、単一の周波数又は狭範囲の周波数を含み得る。入力放射１２２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１２４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。

[000129] 出力放射１２４の広帯域範囲は、連続範囲であり得、放射周波数の連続範囲を含む。出力放射１２４は、スーパーコンティニウム放射を含み得る。連続放射は、多くの用途（例えば、メトロロジ用途）における使用にとって有益であり得る。例えば、周波数の連続範囲は、多くの特性を問い合わせるために使用することができる。周波数の連続範囲は、例えば、測定された特性の周波数依存性を決定する及び／又は排除するために使用することができる。スーパーコンティニウム出力放射１２４は、例えば、１００ｎｍ～４０００ｎｍの波長範囲にわたる電磁放射を含み得る。広帯域出力放射１２４の周波数範囲は、例えば、４００ｎｍ～９００ｎｍ、５００ｎｍ～９００ｎｍ又は２００ｎｍ～２０００ｎｍであり得る。スーパーコンティニウム出力放射１２４は、白色光を含み得る。

[000130] 図１１は、広帯域出力放射を提供するための放射源１３４を示す。放射源１３４は、図１０を参照して上記で説明されるような装置１２０を含む。放射源３４は、入力放射１２２を装置１２０に提供するように構成された入力放射源１３６をさらに含む。装置１２０は、入力放射源１３６から入力放射１２２を受け取り、入力放射１２２を広げて出力放射１２４を提供することができる。

[000131] 入力放射源１３６によって提供される入力放射１２２は、パルス状であり得る。入力放射１２２は、２００ｎｍ～２μｍの１つ又は複数の周波数の電磁放射を含み得る。入力放射１２２は、例えば、１．０３μｍの波長を有する電磁放射を含み得る。パルス放射１２２の繰り返し率は、１ｋＨｚ～１００ＭＨｚ程度の大きさであり得る。パルスエネルギーは、０．１μＪ～１００μＪ程度の大きさ（例えば、１～１０μＪ）を有し得る。入力放射１２２のパルス持続時間は、１０ｆｓ～１０ｐｓ（例えば、３００ｆｓ）であり得る。入力放射１２２の平均パワーは、１００ｍＷ～数百Ｗであり得る。入力放射１２２の平均パワーは、例えば、２０～５０Ｗであり得る。

[000132] 放射源１３４によって提供される広帯域出力放射１２４は、少なくとも１Ｗの平均出力パワーを有し得る。平均出力パワーは、少なくとも５Ｗであり得る。平均出力パワーは、少なくとも１０Ｗであり得る。広帯域出力放射１２４は、パルス広帯域出力放射１２４であり得る。広帯域出力放射１２４は、出力放射の波長帯域全体において、少なくとも０．０１ｍＷ／ｎｍのパワースペクトル密度を有し得る。広帯域出力放射の波長帯域全体におけるパワースペクトル密度は、少なくとも３ｍＷ／ｎｍであり得る。

[000133] 上記で説明される放射源１３４は、基板上の構造の対象のパラメータを決定するためのメトロロジ配置の一部として提供することができる。基板上の構造は、例えば、基板に施されるリソグラフィパターンであり得る。メトロロジ配置は、基板上の構造を照明するための照明サブシステムをさらに含み得る。メトロロジ配置は、構造によって散乱及び／又は反射した放射の一部分を検出するための検出サブシステムをさらに含み得る。検出サブシステムは、構造によって散乱及び／又は反射した放射の一部分から、構造上の対象のパラメータをさらに決定することができる。パラメータは、例えば、基板上の構造のオーバーレイ、アライメント又はレベリングデータであり得る。

[000134] これまでに開示した実施形態はすべて、ポンプ放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるための光ファイバ（典型的には、ＨＣ－ＰＣＦ）の使用に関するものである。光ファイバは、少なくともある程度の柔軟性を有し、場合によっては、その装着界面において誘発される応力に対するその脆弱性及び／又は感受性を低下させるために、厚みのあるジャケット領域を有するものとして特徴付けられる。しかし、そのような適応させた光ファイバであっても、その依然として柔軟な性質及び比較的小さな寸法により、依然として、広帯域光源システムへの比較的複雑な統合（インカップリング光学機器とのアライメント、ファイバの装着などを含む）を必要とする場合がある。それに加えて、薄いジャケット領域を有する典型的な光ファイバに比べれば程度は低いとはいえ、応力関連の問題が依然として起こり得る。

[000135] この文書では、ポンプ放射を受け取り次第、広帯域放射を提供するように構成された剛性光学素子を提供することが提案される。実施形態では、剛性光学素子は、１つ又は複数のコア領域を含むモノリシック光学素子であり、各コア領域は、クラッド領域で囲まれ、クラッド領域は、装着力によって誘発される応力に対する脆弱性及び感度を低下させるために十分な剛性を光学素子に提供するように寸法指定された支持領域に埋め込まれる。典型的には、支持領域は、光ファイバの実装形態の対応するジャケット領域の約１００ｕｍスケールというよりむしろ、ｍｍスケール（例えば、０．５、１、１．５、２、２．５若しくは５ｍｍ又はそれらの間の任意の値）で寸法指定される。提案されるモノリシック光学素子は、光ファイバの実装形態と機能的に同等である一方で、光ファイバより機械的にロバストであり、それにより、同じ物理原理に基づいて、ＨＣ－ＰＣＦベースの実装形態と比べて、波長スペクトルの広がりが提供される。

[000136] 実施形態では、そのようなモノリシック光学素子のコア領域及びクラッド領域は、光ファイバと関連付けられる以前に開示した寸法及びジオメトリに従って構成される。コア領域は、例えば、５ｕｍ～６０ｕｍ、１０～３０ｕｍ又は１５～２５ｕｍの直径を有し得る。

[000137] クラッド領域は、キャピラリの単一リング構成に従って構成され得、キャピラリの壁の厚さは、ＨＣ－ＰＣＦの実装形態に関連する以前の項目で詳細に説明されるような反共振要素の働きをするように構成される。

[000138] コア及びクラッド領域は、典型的には、ガラス（のような）材料から作られる剛性支持領域内に埋め込まれるため、そのようなモノリシック光学素子は、実質的に剛性であり、広帯域放射源システム内に統合する間の取り扱いが簡単であり、そのような素子の装着は、比較的細い光ファイバよりかなり簡単である。また、そのようなモノリシック光学素子内の材料の体積が大きいことにより、装着力によって誘発される応力成分の大きさが小さくなる。

[000139] 本発明の実施形態によるモノリシック光学素子を示す図１３をさらに参照する。モノリシック光学素子１３００は、少なくとも１つの導波路のような中空構造１３１０を囲むガラス（のような）ホスト材料１３０５（支持領域）を含み、各構造１３１０は、クラッド領域１３２０で囲まれた中空コア領域１３４０を含む。クラッド領域は、例えば、キャピラリ１３３０のリングのような構成に従って、マイクロ構造化され、各キャピラリは、中空であり、所望の反共振機構に従って壁の厚さを有する。典型的には、キャピラリは、コア領域より小さな直径を有する（ほとんどのＨＣ－ＰＣＦ構成の場合と同様に）。図１３は、キャピラリの六角形配置を示しているが、実際には、円形配置などの他の配置が選択されることもある（図１２（ａ）～（ｄ）を参照）。

[000140] 必要な剛性を素子１３００に提供するため、寸法１３０７（垂直方向）及び／又は１３０８（水平方向）は、十分に大きくなるように構成される。典型的には、素子１３００の長手方向の寸法１３０９は、寸法１３０７／１３０８よりはるかに大きく、それにより、素子１３００は、実質的に細長い体積を有するようになる。例では、支持領域１３０５の寸法１３０７及び／又は１３０８は、１．５ｍｍを超え、それにより、モノリシック光学素子１３００に十分な剛性が提供され、光ファイバ（典型的には、０．２ｍｍの外径を有する）よりも、その取り扱い及び固定が格段に簡単になる。一般に、光学素子又はファイバの面積慣性モーメントは、外径の増減と共に４の累乗で拡大縮小するため、剛性は、外径の増加と共に少なくとも３の累乗で向上する。

[000141] 図１３の例では、７つの個々の中空構造１３１０の構成が示されており、各構造１３１０は、その対応する入力端部においてポンプ放射（図９の１２２に相当する）を受け取り次第、広帯域放射を発生させるように構成される。広帯域放射発生プロセスの機構は、典型的には、最先端技術のＨＣ－ＰＣＦソリューションで起こるプロセスと同一である。支持領域及びキャピラリの材料は、典型的には、現在使用されているＨＣ－ＰＣＦに対して使用される材料（典型的には、ガラス（のような）材料）と同様又は同一である。モノリシック光学素子の中空コア領域及びクラッド領域構造の寸法もまた、最先端技術のＨＣ－ＰＣＦにおいて使用される同等の領域及び構造の寸法と実質的に同一である。

[000142] 図１３のモノリシック光学素子は、多数のクラッド領域及び対応する中空コア領域を含む。実施形態では、コア領域及び／又はクラッド領域は、互いに実質的に同一になるように寸法指定及び構造化され得る（基本的に、それらは、多かれ少なかれ互いのコピーである）。多数の中空構造を含むモノリシック光学素子１３００は、例えば、中空構造の入力端部において、ポンプ放射を受け取り次第、広帯域発生を同時に発生させるために使用され得る。それに加えて、多数の中空構造は、冗長性を提供することができ、例えば、最初に第１の中空コア領域に放射を提供している入力放射（ポンプ放射）を、第１の中空コア領域を含む中空構造とは別の中空構造に相当する別の（第２の）中空コア領域に方向転換することができる。冗長性を提供する態様は、光学素子１３００の寿命を延ばすことができる。すなわち、第１の中空コア領域の劣化（例えば、その出力端部におけるガラス形成に起因する）を受けて、別の（未だクリーンな）中空コア領域に切り替わることで、モノリシック光学素子１３００を交換する必要がなくなる。

[000143] 別の実施形態では、多数の中空コア領域及び／又はクラッド領域（キャピラリを含む）は、互いに実質的に異なるように寸法指定及び／又は構造化される。例えば、第１の中空コア領域は、第１のエネルギーを有するパルスを含むポンプ放射を受け取るように最適化された直径を有し、第２の中空コア領域は、第２のエネルギーを有するパルスを含むポンプ放射を受け取るように最適化された直径を有する。別の例では、第１のクラッド領域は、第１の波長スペクトルを有する広帯域放射を提供するように構成された第１の直径及び第１の壁の厚さのキャピラリを含む。第２のクラッド領域は、第１の波長スペクトルとは異なる第２の波長スペクトルを有する広帯域放射を提供するように構成された第２の直径及び第２の壁の厚さのキャピラリを含む。

[000144] モノリシック光学素子は、ＨＣ－ＰＣＦの現在展開されている製造方法に沿って、例えば、この文書で先に説明した方法に従って、製造され得る。製造プロセスの重要な違いは、特定のプリフォームを使用することであり、直径が数ｍｍ～数ｃｍの中空ジャケットの代わりに、例えば、５ｃｍを超える（典型的には、１０、２０、３０、４０ｃｍを超える）断面方向寸法を有する中空体積が使用される。

[000145] 第１の製造ステップでは、典型的には、薄壁ガラス管（数ｍｍの外径）を中空体積（典型的には、５～４０ｃｍの直径）に組み込むことによって、ガラスプリフォームを作成する。薄壁ガラス管は、中空体積の内面に機械的に固定される。

[000146] 第２の製造ステップでは、ガラスプリフォームを炉に入れ、熱を印加してガラスに粘性を持たせる（およそ１９００～２０００℃）。

[000147] 第３の製造ステップでは、プリフォームを炉に入れるより速くプリフォーム端部を引っ張ることによって、プリフォームを線引きして細長い体積にする。内部中空構造１３３０は、環境と比べて正圧／負圧をかけることによって修正することができる。各中空領域（例えば、キャピラリ１３３０及び中空コア１３４０）は、異なる正圧／負圧を経験し得る。

[000148] 代替の製造方法では、モノリシック光学素子は、線引きプロセスなしで製造され得る。すなわち、体積の横断面をレーザパルス（フェムト秒）などの適切な放射にさらすことによって、細長いガラス体積がパターン形成され、パターニングは、キャピラリ１３３０及び中空コア領域１３４０のサイズ及び場所を表す。放射にさらすことにより、ガラスの化学的特性が局所的に変化し、適切なエッチャント（例えば、フッ化水素酸）によるエッチングが可能になる。エッチングステップを実行することにより、細長いガラス体積に中空管（キャピラリ１３３０）及び１つ又は複数の中空コア１３４０が設けられる。したがって、パターニングは、以前に説明した広帯域放射発生のためのモノリシック光学素子が得られるように構成される。

[000149] モノリシック光学素子には、素子１３００の温度調節、キャピラリ１３３０及び中空コア領域１３４０内のガス圧力及び／又は温度、及び／又は、例えば広帯域放射源のインカップリング光学機器と正しく位置合わせされるように光学素子１３００を正確に装着するための素子１３００の表面を改善するための追加のフィーチャをさらに提供することができる。

[000150] 例えば、支持領域１３０５は、中空コア領域１３４０、クラッド領域１３２０及び支持領域１３０５の１つ又は複数の少なくとも一部の温度を調節するために流体を循環させるように構成された１つ又は複数のチャネルをさらに含み得る。

[000151] 支持領域１３０５は、中空コア領域１３４０及び／又はクラッド領域１３２０内に含まれるマイクロ構造１３３０を満たすガスを導入するか又は抜くように構成された１つ又は複数のチャネルをさらに含み得る。

[000152] 支持領域は、光学素子１３００を保持するための要素にモノリシック光学素子１３００を取り付けるための手段を含み得る。要素は、光学参照（例えば、広帯域放射源１３４のポンプレーザ又はインカップリング光学機器）に対する光学素子１３００の１自由度又は多自由度での適切なアライメントを保証するための正確に調整されたインタフェースであり得る。モノリシック光学素子１３００に対する取り付け手段は、例えば、中空コア領域１３４０（その中心）に対するポンプレーザビームの適切なアライメントを保証するために、正確に調整することができる。

[000153] 支持領域１３０５には、ａ）放射源１３４の動作下で熱負荷を受けている間に光学素子１３００が膨張若しくは収縮できるように長手軸に沿って局所的な剛性を低減すること、及び／又は、ｂ）ファイバベースのソリューションを使用することなく、湾曲した（わずかに）経路に沿って光学素子１３００を誘導できるように、光学素子１３００に局所的な柔軟性を持たせることを行うように構成された凹部を局所的に設けることができる。

[000154] 本発明の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． モノリシック光学素子であって、その光学素子の入力端部において入力放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるための、モノリシック光学素子において、光学素子の方の長手軸及び光学素子の出力端部に沿って入力放射を導くための中空コア領域と、長手軸に沿って中空コア領域を取り囲むクラッド領域であって、非線形光学的挙動を光学素子に提供し、広帯域放射を発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、クラッド領域と、光学素子の少なくとも一部の長手軸に沿ってクラッド領域を取り囲む支持領域であって、光学素子の少なくとも一部を実質的に剛性にすることができるほど十分に大きな断面方向寸法を有することを特徴とする、支持領域とを含む、モノリシック光学素子。
２． 中空コア領域が、６０ｕｍ以下の直径を有する、条項１に記載の光学素子。
３． 支持領域の断面方向寸法が、５００ｕｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２．５ｍｍ又は５ｍｍの何れか１つより大きい、条項１又は２に記載の光学素子。
４． マイクロ構造が、光学素子の長手軸に沿って延在する中空管状要素（キャピラリ）である、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
５． マイクロ構造が、中空コア領域の直径より小さい直径を有する、条項４に記載の光学素子。
６． マイクロ構造が、長手軸を横断する平面で見ると、中空コア領域の円周方向に沿ってリング又は多角形形状構成で配置される、条項４又は５に記載の光学素子。
７． マイクロ構造が、六角形構成で配置される、条項６に記載の光学素子。
８． 支持領域及びマイクロ構造が、ガラスのような機械的特性を有する材料から作られる、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
９． 支持領域及びマイクロ構造が、ガラス材料から作られる、条項１～７の何れか一項に記載の光学素子。
１０． 入力放射が、赤外線領域の波長を有し、出力端部における広帯域放射の波長スペクトルが、少なくとも４００～９００ｎｍの範囲をカバーする、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１１． 支持領域が、光学素子の長さ全体に沿って延在する、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１２． 支持領域が、中空コア領域、クラッド領域及び支持領域の１つ又は複数の少なくとも一部の温度を調節するために流体を循環させるように構成された１つ又は複数のチャネルをさらに含む、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１３． 支持領域が、中空コア領域及び／又はクラッド領域に含まれるマイクロ構造にガスを導入するか或いは中空コア領域及び／又はクラッド領域に含まれるマイクロ構造から抜くように構成された１つ又は複数のチャネルをさらに含む、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１４． 支持領域が、光学素子を保持するための要素にモノリシック光学素子を取り付けるための手段を含む、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１５． 支持領域が、ａ）光学素子が膨張若しくは収縮できるように長手軸に沿って局所的な剛性を低減すること、及び／又は、ｂ）湾曲経路に沿って光学素子を誘導できるように、光学素子に局所的な柔軟性を持たせることを行うように構成された局所的に設けられた凹部を含む、先行する条項の何れか一項に記載の光学素子。
１６． 支持領域が、さらなる中空コア領域及びさらなる中空コア領域を取り囲むさらなるクラッド領域を少なくとも取り囲む、先行する条項の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
１７． さらなる中空コア領域及びさらなるクラッド領域がそれぞれ、中空コア領域及びクラッド領域と実質的に同一になるように寸法指定及び構造化される、条項１６に記載の光学素子。
１８． さらなる中空コア領域及び／又はさらなるクラッド領域がそれぞれ、中空コア領域及び／又はクラッド領域と実質的に異なるように寸法指定及び構造化される、条項１６に記載の光学素子。
１９． さらなる中空コア及び／又はクラッド領域が、中空コア及び／又はクラッド領域とは異なる波長スペクトルの広がりを提供するように構成される、条項１８に記載の光学素子。
２０． さらなる中空コア領域が、入力端部に提供される放射の低減したパルスエネルギーでの波長スペクトルの広がりを可能にするために、中空コア領域の直径と比べて小さな直径を有する、条項１８又は１９に記載の光学素子。
２１． 中空コア領域、クラッド領域、さらなる中空コア領域及びさらなるクラッド領域が、光学素子の少なくとも一部に沿って長手軸に平行に配置される、条項１６～２０の何れか一項に記載の光学素子。
２２． 各コア領域が、光学素子の長手軸に沿って光学素子の入力端部に提供される放射を導くように構成される、多数の中空コア領域と、各クラッド領域が、長手軸に沿って対応するコア領域を取り囲み、その対応するコア領域に放射を閉じ込めるように構成された断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、多数のクラッド領域と、長手軸に沿って多数のクラッド領域を取り囲む支持領域とを含む、モノリシック光学素子。
２３． 広帯域放射を発生させるためのモノリシック光学素子であって、光学素子の長手軸に沿って光学素子の第１の入力端部に提供される放射を導くための第１の中空コア領域と、光学素子の長手軸に沿って光学素子の第２の入力端部に提供される放射を導くための第２の中空コア領域と、長手軸に沿って第１の中空コア領域を取り囲む第１のクラッド領域であって、非線形光学挙動を第１のコア領域に提供し、広帯域放射を発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、第１のクラッド領域と、長手軸に沿って第２の中空コア領域を取り囲む第２のクラッド領域であって、非線形光学挙動を第２のコア領域に提供し、広帯域放射を発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、第２のクラッド領域と、長手軸に沿ってクラッド領域を取り囲む支持領域とを含む、モノリシック光学素子。
２４． 先行する条項の何れか一項に記載のモノリシック光学素子を製造するように構成された線引きプロセスのためのプリフォームであって、少なくとも５ｃｍの少なくとも１つの断面方向寸法を有するホスト材料に接続され、ガラス（のような）材料から作られる中空管の配置であって、ホスト材料内の中空コア領域を取り囲む中空管の配置を含む、プリフォーム。
２５． 広帯域放射の発生における、条項１～２３の何れか一項に記載のモノリシック光学素子の使用。
２６． ポンプレーザと、ポンプレーザによって提供される放射を受け取るように構成された条項１～２３の何れか一項に記載のモノリシック光学素子とを含む広帯域放射源。
２７． 条項１～２３の何れか一項に記載のモノリシック光学素子を製造するための方法であって、条項２４に記載のプリフォームを提供することと、プリフォームの加熱及び線引きを行うこととを含む、方法。
２８． 条項１～２３の何れか一項に記載のモノリシック光学素子を製造するための方法であって、ガラス体積を提供することと、１つ又は複数の中空コア領域及び１つ又は複数の中空コア領域を取り囲むマイクロ構造の所望の配置に従って、体積の横断面をパターニングすることであって、ガラス体積をパルス放射にさらすことによってガラス体積の化学的特性を局所的に変化させることに基づく、パターニングすることと、中空管及び少なくとも１つの中空コア領域を形成するために、放射にさらした部分を選択的にエッチングすることとを含む、方法。

[000155] この文書のメトロロジ配置は、メトロロジ装置ＭＴの一部を形成し得る。上記で説明されるメトロロジ配置は、検査装置の一部を形成し得る。上記で説明されるメトロロジ配置は、リソグラフィ装置ＬＡ内に含まれ得る。

[000156] 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。

[000157] 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。

[000158] 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。

[000159] 「メトロロジ装置／ツール／システム」又は「検査装置／ツール／システム」について具体的に言及しているが、これらの用語は、同じ又は同様の種類のツール、装置又はシステムを指し得る。例えば、本発明の実施形態を含む検査又はメトロロジ装置は、基板上又はウェーハ上の構造の特性を決定するために使用することができる。例えば、本発明の実施形態を含む検査装置又はメトロロジ装置は、基板の欠陥又は基板上若しくはウェーハ上の構造の欠陥を検出するために使用することができる。そのような実施形態では、基板上の構造の対象の特徴は、構造の欠陥、構造の特定の部分の欠如、又は、基板上若しくはウェーハ上の不要な構造の存在に関連し得る。

[000160] 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 (20)

1. モノリシック光学素子であって、前記光学素子の入力端部において入力放射を受け取り次第、広帯域放射を発生させるための、モノリシック光学素子において、
   前記光学素子の方の長手軸及び前記光学素子の出力端部に沿って前記入力放射を導くための中空コア領域と、
   前記長手軸に沿って前記中空コア領域を取り囲むクラッド領域であって、非線形光学的挙動を前記光学素子に提供し、前記広帯域放射を前記発生させるように構成された、断面方向に配置されたマイクロ構造を含む、クラッド領域と、
   前記光学素子の少なくとも一部の前記長手軸に沿って前記クラッド領域を取り囲む支持領域であって、前記光学素子の前記少なくとも一部を実質的に剛性にするのに十分に大きな断面方向寸法を有し、さらなる中空コア領域及び前記さらなる中空コア領域を取り囲むさらなるクラッド領域を少なくとも取り囲む、支持領域と
   を含む、モノリシック光学素子。
2. 前記中空コア領域が、６０ｕｍ以下の直径を有する、請求項１に記載のモノリシック光学素子。
3. 前記支持領域の前記断面方向寸法が、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２．５ｍｍ又は５ｍｍの何れか１つより大きい、請求項１又は２に記載のモノリシック光学素子。
4. 前記マイクロ構造が、前記光学素子の前記長手軸に沿って延在する中空管状要素（キャピラリ）である、請求項１～３の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
5. 前記マイクロ構造が、前記中空コア領域の前記直径より小さい直径を有する、請求項４に記載のモノリシック光学素子。
6. 前記マイクロ構造が、前記長手軸を横断する平面で見ると、前記中空コア領域の円周方向に沿ってリング又は多角形形状構成で配置される、請求項４又は５に記載のモノリシック光学素子。
7. 前記マイクロ構造が、六角形構成で配置される、請求項６に記載のモノリシック光学素子。
8. 前記支持領域及びマイクロ構造が、ガラスのような機械的特性を有する材料から作られる、請求項１～７の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
9. 前記支持領域及びマイクロ構造が、ガラス材料から作られる、請求項１～７の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
10. 前記入力放射が、赤外線領域の波長を有し、前記出力端部における前記広帯域放射の波長スペクトルが、少なくとも４００～９００ｎｍの範囲をカバーする、請求項１～９の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
11. 前記支持領域が、前記モノリシック光学素子の長さ全体に沿って延在する、請求項１～１０の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
12. 前記支持領域が、前記中空コア領域、前記クラッド領域、前記支持領域のうちの１つ又は複数の少なくとも一部の温度を調節するために流体を循環させるように構成された１つ又は複数のチャネルをさらに含む、請求項１～１１の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
13. 前記さらなる中空コア領域及びさらなるクラッド領域がそれぞれ、前記中空コア領域及びクラッド領域と実質的に同一になるように寸法指定及び構造化される、請求項１～１２の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
14. 前記さらなる中空コア領域及び／又はさらなるクラッド領域がそれぞれ、前記中空コア領域及び／又はクラッド領域と実質的に異なるように寸法指定及び構造化される、請求項１～１２の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
15. 前記さらなる中空コア及び／又はさらなるクラッド領域が、前記中空コア及び／又はクラッド領域とは異なる前記波長スペクトルの広がりを提供するように構成される、請求項１４に記載のモノリシック光学素子。
16. 前記さらなる中空コア領域が、前記入力端部に提供される前記放射の低減されたパルスエネルギーでの前記波長スペクトルの前記広がりを可能にするために、前記中空コア領域の直径と比べて小さな直径を有する、請求項１４又は１５に記載のモノリシック光学素子。
17. 前記中空コア領域、クラッド領域、さらなる中空コア領域及びさらなるクラッド領域が、前記光学素子の少なくとも一部に沿って前記長手軸に平行に配置される、請求項１～１６の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
18. 前記支持領域が、前記モノリシック光学素子を保持するための要素に前記モノリシック光学素子を取り付けるための手段を含む、請求項１～１７の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
19. 前記支持領域が、ａ）前記モノリシック光学素子が膨張若しくは収縮できるように前記長手軸に沿って局所的な剛性を低減すること、及び／又は、ｂ）湾曲経路に沿って前記モノリシック光学素子を誘導できるように、前記モノリシック光学素子に局所的な柔軟性を持たせることを行うように構成された局所的に設けられた凹部を含む、請求項１～１８の何れか一項に記載のモノリシック光学素子。
20. ポンプレーザと、前記ポンプレーザによって提供される放射を受け取るように構成された請求項１～１９の何れか一項に記載のモノリシック光学素子とを含む広帯域放射源。

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