JP4773957B2 - 改善された帯域幅の推定法 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、代理人ドケット番号第２００３−０００４−０１号の発明者ラファックによる２００３年７月７日出願の「レーザ光のための光学帯域幅計測器」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６１５，３２１号の一部継続出願であり、かつ代理人ドケット番号第２００３−００５６−０１号の同じく発明者としてラファックによる２００３年６月２６日出願の「レーザの光出力の帯域幅を測定する方法及び装置」という名称の米国特許出願出願番号第１０／１０９，２２３号の一部継続出願でもあり、両方とも本出願の出願人に譲渡され、それぞれの開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。
本発明は、レーザのスペクトル帯域幅の判断に関する。より一般的には、本発明は、インパルス応答関数が測定されている光源の帯域幅にほぼ相当するか又はこれよりも大きい帯域幅を有する干渉計又は回折計（分光計）を使用した光源の帯域幅の正確な推定に関する。

ＤＵＶリソグラフィ用のライン・ナロウドエキシマレーザ光源の出力スペクトルは、一般的に時間的に一定ではない。技術の進歩と共に安定性は大幅に改善されたが、スペクトルの帯域幅及び関数形（形状）は、いずれも完全に固定されてはいない。リソグラフィ性能に及ぼすスペクトル形状変化の影響は、これまで完全に特徴付けられていないが、画像コントラスト、ログ−スロープ、露出許容範囲等に及ぼす半値全幅（ＦＷＨＭ）及び９５％封入エネルギ（「Ｉ９５％」又は「Ｅ９５」又は時には「スペクトル純度」とも呼ばれる）照射帯域幅の影響は、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている、Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ著「遠紫外線リソグラフィ関連の光学的近接効果に対する多色照射の寄与」、講演集「フォトマスク技術及び管理に関する第２１回年次ＢＡＣＵＳシンポジューム」、Ｇ．Ｔ．Ｄａｏ及びＢ．Ｊ．Ｇｒｅｎｏｎ（編集）、カリフォルニア州モンテレー、ＳＰＩＥ第４５６２巻、１１１２ページから１１２０ページ、２００２年、及び、Ｋ．Ｌａｉ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｒ．Ｆａｉｒ、Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｃ．Ｐｒｏｇｌｅｒ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ、Ｄ．Ａｍｅｓ、Ｋ．Ａｈｍｅｄ著「リソグラフィ撮像に及ぼす収差の影響の理解」、「マイクロリソグラフィ、マイクロ加工、及びマイクロシステム学会誌」、第２巻、第２号、１０５ページから１１１ページ、２００３年に説明されているように有意なものであることが見出されている。

照射スペクトルに対する依存性は、例えば、ＤＵＶ波長での光学材料制約によって一部の色収差がＫｒＦ及びＡｒＦリソグラフィ用の映写レンズにおいて不可避なものになるために生じるものである。色の影響は、スペクトル的に狭めた光源で最小限に抑えることができるが、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている、Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｊ．Ｊ．Ｂｅｎｄｉｋ、Ｏ．Ｓｅｍｐｒｅｚ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ、Ｃ．Ｇ．Ｒｏｗａｎ、及びＣ．Ａ．Ｍａｃｋ著「リソグラフィ性能に及ぼすエキシマレーザ帯域幅の影響のモデル化」、ＳＰＩＥ、第４０００巻、「光学マイクロリソグラフィＸＩＩＩ」、６５８ページから６６４ページ、２０００年３月に説明されているように、照射スペクトルのピコメートル以下の広がりでさえも完全に無視することはできない。この懸念は、業界がさらに高い開口数設定値及びより低いｋ₁の値に移行する時に更に差し迫ったものになる。空間像特性が所定の処理ウィンドウ内で維持されることを保証するためには、従って、これらのスペクトル性能指数を報告する光源からの信頼に足る計量フィードバックを高い精度、信頼性、及び安定性で得ることが益々重要になってくる。更に、より高度な用途においては、実際にこの情報を使用して、光源スペクトルを安定させるか又はそうでなければその帯域幅を変調するために、何らかの方法で光源の働きを制御することができる。このような手法においては、得られる向上したスペクトル性能再現性は、例えば、何らかの範囲、すなわち、ある閾値よりも低いが同時にある閾値よりも高い範囲に帯域幅を厳密に制御する強化された機能のための要件を含む、システム寿命にわたって有効で一貫性を保つ一般光学近接性（ＯＰＣ）ソリューションを考えることができることを意味する。

ＦＷＨＭ及びＥ５９のような一般的に使用されている帯域幅測定基準は、特にいずれかが単独で考慮される時には、必ずしもスペクトル形状の正確な尺度ではない。例えば、スペクトルの遠方ウィングのエネルギ含量が増加すると、Ｅ９５帯域幅値が大幅に大きくなる可能性があり、一方、ＦＷＨＭ帯域幅値は、本質的かつ有効に不変のままである。他のスペクトル形状変化は、例えば、Ｅ９５を一定のままにする一方でＦＷＨＭを変え、又は、例えば、これらの両方の測定基準を一定のままにする一方でスペクトルのエネルギ中心又はスペクトルの他の性能上有意なパラメータを変更する可能性がある。これらの形状変化は、多くの場合に、例えば帯域幅変化と同調する可能性があり、スペクトル計量ツールの設計と、有効性を正確な帯域幅推定に依存するシステムの性能、特に、計量フィードバック及び付帯制御機能が４０００Ｈｚまで及びそれを超える繰返し率でパルス毎であることを必要とする一層一般的に普及しているシステムにおける性能とに対して大きな影響を有している。

ウルトラナロウ・エキシマレーザ光源の詳細な形状及び帯域幅の変動は、様々な物理的機構に端を発する可能性がある。このような変動の一部は、技術的には不可避なものであり、過去においてこれを克服するある程度有効な戦略は、このような変動の影響を最小限に抑えるようにほぼ最適化された方法で光源を設計することであった。しかし、技術的な制御を用いてさえも、不適切なアラインメント、光学構成要素の故障、又は、光源内部の重要な処理パラメータ（例えば、レーザガス混合物）の管理の失敗により、スペクトル形状又は帯域幅の大きな変化が発生することがある。搭載型スペクトル計量パッケージの仕事は、それがリソグラフィ処理制御装置に対する信頼に足る入力として使用することができるように、光源帯域幅を正しく識別して正確に報告することである。これらの形状変化を説明するために、高分解能ダブルパス・エシェル回折格子分光計で測定した「Ｃｙｍｅｒ ＸＬＡ １００ ＡｒＦ ＭＯＰＡ（マスター発振器／電力増幅器）」光源に見られる一般的なスペクトル形状変動の例のいくつかを図１Ａ〜Ｄに示す。この集まりは網羅的ではなく、現世代の光源の代表するものと考えられるものである。データは、スペクトルエネルギ分布のより良い比較のために全エネルギ含量を等しくし、かつ例えば２００レーザパルスの露出に対する積分スペクトル含量をより良く表すために正規化されている。

米国特許出願出願番号第１０／６１５，３２１号 米国特許出願出願番号第１０／１０９，２２３号 Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ著「遠紫外線リソグラフィ関連の光学的近接効果に対する多色照射の寄与」、講演集「フォトマスク技術及び管理に関する第２１回年次ＢＡＣＵＳシンポジューム」、Ｇ．Ｔ．Ｄａｏ及びＢ．Ｊ．Ｇｒｅｎｏｎ（編集）、カリフォルニア州モンテレー、ＳＰＩＥ第４５６２巻、１１１２ページから１１２０ページ、２００２年 Ｋ．Ｌａｉ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｒ．Ｆａｉｒ、Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｃ．Ｐｒｏｇｌｅｒ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ、Ｄ．Ａｍｅｓ、Ｋ．Ａｈｍｅｄ著「リソグラフィ撮像に及ぼす収差の影響の理解」、「マイクロリソグラフィ、マイクロ加工、及びマイクロシステム学会誌」、第２巻、第２号、１０５ページから１１１ページ、２００３年 Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｊ．Ｊ．Ｂｅｎｄｉｋ、Ｏ．Ｓｅｍｐｒｅｚ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ、Ｃ．Ｇ．Ｒｏｗａｎ、及びＣ．Ａ．Ｍａｃｋ著「リソグラフィ性能に及ぼすエキシマレーザ帯域幅の影響のモデル化」、ＳＰＩＥ、第４０００巻、「光学マイクロリソグラフィＸＩＩＩ」、６５８ページから６６４ページ、２０００年３月 Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ著「リソグラフィ撮像におけるＦＷＨＭ帯域幅仕様に対する９５％積分の影響」、ＳＰＩＥ、第４３４６巻、「光学マイクロリソグラフィＸＩＶ」、１２４４ページから１２５３ページ、２００１年３月 Ｂｅｒｉｎｇｔｏｎ著「物理科学向けのデータ演繹及び誤差分析」

レーザから放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器の方法及び装置が開示され、それは、レーザから放出された光の帯域幅を示す第１のパラメータを表す第１の出力とレーザから放出された光の帯域幅を示す第２のパラメータを表す第２の出力とを提供する光学帯域幅モニタと、実帯域幅パラメータを計算するために光学帯域幅モニタに固有の所定の較正変数を使用する多変数方程式の一部として第１の出力及び第２の出力を利用する実帯域幅計算装置とを含むことができる。実帯域幅パラメータは、レーザから放出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率比でのスペクトル全幅（ＦＷＸＭ）、又はレーザから放出された光のスペクトルの全スペクトルのエネルギのある百分率比を含むスペクトル上の２点間の幅（ＥＸ）を含むことができる。帯域幅モニタは、エタロンを含むことができ、第１の出力は、ＦＷＸＭでのエタロンの光出力のフリンジの幅、又はレーザから放出された光の全スペクトルのエネルギのある百分率比を含むスペクトル上の２点間の幅（ＥＸ’）の少なくとも一方を表し、第２の出力は、第２のＦＷＸ’’Ｍ又はＥＸ’’’の少なくとも一方を表し、ここで、Ｘ≠Ｘ’’及びＸ’≠Ｘ’’’である。予め計算される較正変数は、信頼できる基準を利用して、較正スペクトルに対する第１及び第２の出力の発生と相関付けられた実帯域幅パラメータの値の測定値から導出することができる。実帯域幅パラメータの値は、推定実ＢＷパラメータ＝Ｋ^*ｗ₁＋Ｌ^*ｗ₂＋Ｍという式から計算され、ただし、ｗ₁＝ＦＷＸＭ又はＥＸ’を表す第１の測定出力、及びｗ₂は、ＦＷＸ’’Ｍ又はＥＸ’’’を表す第２の測定出力である。この装置及び方法は、レーザリソグラフィ光源及び／又は集積回路リソグラフィツールにおいて実施することができる。

図１Ａの例Ｉは、ＭＯＰＡのマスター発振器内のレーザガス又は単一発振器、例えば、ＡｒＦ単室光源の利得媒体のフッ素濃度を大幅に濃縮する影響を明らかにしている。一定の総圧にあるガス混合物に余分のフッ素を添加すると、帯域幅が大きくなる。これらの測定結果において、ＦＷＨＭは、フッ素が初期濃度よりも１３％超える濃度に濃縮された時に測定結果の精度内で一定のままであることが判明した。しかし、Ｅ９５は一定ではなかったが、同じ濃縮に対しては１８％増えた。これは、例えば、スペクトルの関数形の大幅な変化を示すが、例えば、単に波長軸の再スケーリングを示すものではない。このようなレーザガス混合物の大きな過剰濃度は、一般的なものではなく、光源の内部制御装置の仮想故障モードを表す可能性があり、いずれの場合にも、レーザ室内のフッ素含有量のより少ない増加に伴う帯域幅スペクトル形状の徴候的変化を示している。

図１Ｂに示す例ＩＩは、例えばレーザ発振中の電極間隙を通過するように時間調節された、例えば音響外乱の影響を示している。スペクトルのウィングは、固定状態のままであり、一方、スペクトルの中央ピークが平坦化して広がるという事実によって明らかなように、スペクトルプロフィールの形状は、いわゆる帯域幅共振ピークイベントに応答して変化することが見られる。スペクトル形状のこの形状変化の影響は、図１Ａの先の例のものと反対である。この場合、ＦＷＨＭ帯域幅は、別名音響共鳴という飛行時間（ＴＯＦ）共振から離れて得られる公称値を超えて５２％大きくなり、一方、Ｅ９５は、公称値を超えて僅かに８％上昇する。ＴＯＦ共振の影響の大きさは、放電室を慎重に設計すると大幅に低減させることができるが、全ての高繰返し率システムにおいてはある程度は存在し、レーザの放電作動、出力パルス繰返し率、温度、及びレーザ作動の他のパラメータが異なるとランダムに発生する可能性がある。

図１Ｃに示す例ＩＩＩは、ＭＯＰＡ光源の２つの室間の利得媒体の放電開始の相対的タイミングの非常に大きな静的誤差による変化を示している。この現象は、例えば、ＭＯ出力のスペクトル形状と帯域幅が時間依存であるために生じるものである。従って、この挙動は、幾分はＭＯＰＡシステムに独自のものである（ＭＯＰＯアーキテクチャは、電力発振器の注入及び自励モード間の利得競合による更に別のスペクトルの複雑性を有する）。通常の作動においては、２つの室の点火の遅れは、ＭＯＰＡシステムの電気から光の変換効率のピークに対応する時間τ₀になるように選択される。この形状対時間遅延の測定においては、帯域幅は、遅れがτ₀＋１０ｎｓに増加した時、ＦＷＨＭにおいては約１０％、Ｅ９５においては２５％小さくなった。遅れがτ₀−１０ｎｓに減少した時、帯域幅は、ほぼ同量だけ大きくなることが見られた。この遅れの変更を用いると、ＭＯＰＡ構成において帯域幅を制御することができるが、効率ピークからのこのような大きなオフセットは、レーザ出力の他の特性の制御に対する交換条件を招くものである。この結果はまた、例えば光源の内部制御の失敗に対してスペクトル形状に影響があることを更に示すのに役立つ。

図１Ｄに示す最後の例ＩＶは、例えば、回折格子ナロウドレーザ発振器（ＭＯ又は単室発振器）の共振器内側での例えば誇張した波面曲率に対するレーザスペクトルの応答を示している。この実験においては、ライン・ナローイングサブシステム内部にある反射光学部品の表面形は、レーザ空洞内にある欠陥構成要素の影響を模擬するために機械的力を掛けて人工的に歪みを発生させたものである。スペクトル形状に及ぼす影響は、図で分るように、かなり大きなものであった。これは、形状変化によるＦＷＨＭの変化はほとんどなかったが、Ｅ９５の変化がほぼ１／３であった第２の例である。スペクトルの対称性もこの摂動によって壊れた。この種の変動は、良好に設計された光源としては正常のものではなく、例えば、過度の熱負荷、反射光学部品とその取り付け部の間の異なる熱膨張などによる欠陥又は故障と共に現れることがこれまでに観察されている。

これらの４つの図は、本出願人の譲受人において進行中の研究開発業務において見られるスペクトル形状の変動の主要な種類に関するものである。しかし、これらの図は、発生する可能性がありかつかなり頻繁に発生し、誤った測定基準をもたらす可能性がある種類のスペクトル変化を例示しており、それは、例えば、実帯域幅が仕様にない時に、仕様に対してどのようなものが選択されるにしろ、仕様内の帯域幅を報告し、実帯域幅が仕様外れではない時に仕様外れを報告する可能性がある。いずれの場合も、繰返し率が極めて高い厳密に制御される波長／帯域幅、帯域幅安定性、線量安定性、及び他の厳密な作動パラメータ測定及び制御要件においてレーザ作動に有害なものである。課題は、照射された露出ツールのリソグラフィ性能にマイナスの影響を与える可能性があるスペクトル変化に必ず対処し、かつ例えばスペクトル関数形又は形状の変化にも関わらずこれを正確に行う搭載型又は光源外部の計量法を開発することである。

ＤＵＶ光源のための帯域幅測定及び推定技術の例は数多く存在する。しかし、高繰返し率エキシマレーザ光源を対象としたパルス毎の正確かつ強力な計量法の開発は、技術的に非常に困難なものであり、少なくとも、従来技術の計量システムにおいてこれまで高く評価されたと考えられるものよりも遥かに技術的に困難である。次世代光源に対しては、理想的なスペクトル計量法に関するソリューションは、以下の５つの特徴の全てではないにしてもその大半を備えているであろう。そのソリューションでは、例えば、分光計の衝撃応答（計器関数）が光源スペクトルよりも何倍も小さい帯域幅を有することを要件とすることにより、例えば、より厳密に改変することができる非常に高い分光分解能が必要になる場合がある。また、このソリューションでは、例えば、波長（λ）空間内の広い検査範囲が必要になるであろう。照射スペクトルの遠方ウィングの小さな変化でさえも空間像特性に重大な影響を与え兼ねないことがこれまでに示唆されており、同様に、この要件は、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている、Ａ．Ｋｒｏｙａｎ、Ｉ．Ｌａｌｏｖｉｃ、Ｎ．Ｒ．Ｆａｒｒａｒ著「リソグラフィ撮像におけるＦＷＨＭ帯域幅仕様に対する９５％積分の影響」、ＳＰＩＥ、第４３４６巻、「光学マイクロリソグラフィＸＩＶ」、１２４４ページから１２５３ページ、２００１年３月に説明されているように、Ｅ９５の直接計算に必要である。また、このソリューションでは、例えば、分光計の計器関数から光源スペクトルの帯域幅をほどく（逆畳込み）ための正確かつ強力な方法が必要になるであろうし、これは、一般的に適切な測定を保証する上で無視できないものであり、益々極めて重要なものとなっている。これは、例えば、計器関数の独立した測定を用いた直接的な逆畳込みか又は例えば類似の結果又は推定値を得る何らかの種類の数学的又は半実験的モデルになる可能性がある。また、このソリューションでは、単一パルスの測定に関して、例えば高いＳＮ比（ＳＮＲ）が必要になるであろう。理想的には、例えば、これは、スペクトル品質のパルス毎の評価及びリソグラフィ処理の判断に必要とされる。また、システムは、例えば、光学的及び機械的単純性及び強固さを必要とする場合があり、これは、例えば、較正の安定性、測定の再現性、及び例えばリソグラフィ製造環境における長寿命に必要になる可能性がある。

現在の技術に関するこれらの要件の全てを同時に満足することは、不可能ではないにしても困難であろう。例えば、図２に示すように、マルチパス回折格子分光計は、優れた分光分解能、広い検査範囲、及びフーリエ法又は他の方法を用いて計器関数の影響を逆畳込みする機能をもたらすことができる。図２に示すように、このような分光計２０は、例えば、スペクトル強度検出器３０と共に、入口スリット２２、回折格子２４、及び最大反射率鏡２６を含むことができる。しかし、このような計器は、嵩張る上に壊れやすく、一般的に調節用可動部品が必要であり、設置、位置合せ、較正、及び保守し難い可能性がある。高分解能回折格子分光計は、その受け入れが低いために、適切な（ＳＮＲ）を保証するために長い照射が必要であるので、スペクトル品質をパルス毎で報告する上では非実用的なものになる。それはまた、高価であり、高性能光源、例えば、レーザリソグラフィツール光源の総費用の大部分に相当する可能性がある価格になる。回折格子分光計は、スペクトル形状及び帯域外れのエネルギ分布の非常に細かい詳細がスペクトル純度や線幅非対称性などに対して正確に特徴付けなければならない調査の役割におけるシステム品質保証のための不可欠なツールである。それは、例えば、リソグラフィ製造用途においては、搭載型リアルタイム波長又は帯域幅計量測定の用途には一般的に実用的ではない。

例えば、図３に示すような「ファブリー・ペロー」エタロン分光計は、他のソリューションになり得るものである。光学的に単純であり、可動部品がなく、機械的に丈夫に作ることができる。図４に示すようなこのような分光計４０は、例えば、ビーム均質化装置４２、コリメータレンズ４４、エタロン４６５、撮像レンズ５０、及び例えば横方向フォトダイオードアレイ５４を含むことができる強度検出器５２を含むことができる。スリットの必要性がないということは、特定の入力に対して、例えばＰＤＡ４５において例えばビーム品質が劣っているにも関わらず大きな放射照度を検出器平面において取得することができることを意味する。このために、平面−ミラーエタロン４６は、異なる波長で伝達されたビーム間の角度的区別を利用することにより、単一の短い照射パルスから有用なスペクトル情報を捕捉することができる。

分光分解能及び検査間隔に基づいて純粋に回折格子分光計と競合するためには、長い自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）、高い透過性、及び高いフィネス

エタロンが必要される。ＤＵＶ光源内で使用される市販のダブルパスエシェル回折格子分光計は、高次で作動する時に１５ｐｍの固定検査範囲及び５０ｆｍＦＷＨＭ帯域の計器関数を達成することができる。この性能をエタロン分光計に適合させるためには、ＦＳＲ≒１５ｐｍ及び

のフィネスが必要とされるであろう。この種の性能は、波長が長い場合は日常的に超えられるが、ＤＵＶでは実用的ではなく、その場合、表面形態（平行度、平坦度、粗度）及びミラーコーティング制限は、一般的に全フィネスを

に制限する。幾何学的不完全性によるフィネス損失は、球形ミラーの集光効果が結果的にミラー表面上では小さいモード直径になり、従って幾何学的不完全性の影響が抑制されるために、モード−変性である球形共焦点エタロンを使用することによって低減することができる。残念ながら、この構成においては、ミラー間の光路長をスペクトル分析のために走査しなければならず、これによって隔離された短いパルス又はパルスバースト内の数パルスさえもその分析が非実用的なものになる可能性がある。更に、所定の間隔に対して、ＦＳＲは、本方法を用いて半減され、また、このモード適合要件は、例えば、質の劣るビームに対して挿入損失が途方もなく高いものになる可能性があることを意味する。従って、共焦点構成では、回折格子分光計同様の性能を得ようとする場合には、エタロン分光計４０の利点の多くが廃棄される。複数エタロンの直列配置で高分光分解能及び大きな検査範囲を得る他の方法に対しても同様の結論が得られる。

これらの制限にも関わらず、空気離間平面エタロン分光計は、多くのスペクトル測定作業に最良の選択である場合が多い。ＤＵＶにおいて最大の検査範囲又は解像機能を提供するものではないが、望ましい特徴、例えば、優れた単一短パルスのＳＮＲ及び物理的強固さ及び信頼性を必要とする製造用途に対する適合性を保持しながら、これらの領域において妥当な折衝案に到達することができる。例えば、リソグラフィツール照射のスペクトルモニタリングに対しては、２０から５０までのフィネス値を達成する２ｐｍから４ｐｍのＦＲＳを有する平面エタロンを使用することができる。これは、これらの装置が、分光計計器関数のＦＷＨＭ帯域幅対光源スペクトルの帯域幅の比が１に近いか又は１を超える領域において使用されることを意味する。この領域においては、上述のように、エタロンＦＷＨＭフリンジ幅は、例えばスペクトル純度、すなわち、Ｅ９５％又はＥ９５として通常測定されるピーク波長の両側のスペクトルの一部の区域内の積分エネルギの量を含む、ＦＷＨＭ以外の光源スペクトル形状の詳細に対する無視できない感度を有することが判明しており、例えばＥ９５の幅が小さくなる時にスペクトル純度は大きくなる。

上述のように、ＤＵＶ光源のスペクトル形状は、特に欠陥構成要素又は制御装置の場合は大幅に変動する場合がある。これらの形状変化は、分光計の計器関数の下に「隠れて」その出力に影響を及ぼす可能性がある。従って、本出願人は、先に挙げた第３の要件、すなわち、エタロンフリンジ測定から光源スペクトルの帯域幅を推定するのに使用される方法は、信頼できて光源スペクトル形状の変化によって引き起こされる系統的誤差がないという点を特に重視すべきであると判断した。

光源帯域幅の推定に及ぼすスペクトル形状の影響を考慮すべきである。分光測定結果から完全な光源スペクトル又は光源帯域幅を回復するために、いくつかの手法を適用することができる。分光計による信号出力Ｏ（λ）は、光源スペクトルＳ（λ）及び分光計の計器関数Ｉ（λ）の畳込みである。

分光計信号Ｏ（λ）が与えられて光源スペクトルＳ（λ）の帯域幅を求めるには、３つの方法が一般的に使用される。出力信号は、例えばアレイのダイオードを横方向に横切る光強度分布を検出することができる、例えばフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）を使用した、例えばエタロンの光出力からの例えばフリンジ検出結果とすることができることが当業者によって理解されるであろう。その後、このような強度値を使用して、強さのプロットを生成することができ、これは、数学的には、例えば補間手法を用いて、例えばデジタルプロセッサにより、例えば例として合計するとＦＷＨＭ又はＦＷ７８％Ｍ又はＦＷ３５％Ｍになる強度のアレイ内での位置、及び／又はＥ９５値又はＥ７５値などのような境界を構成する強度のアレイ内の位置を計算することができる。従って、例えば、フォトダイオードの線形配置に沿って分布する光の強度のアレイという形態での検出器の出力信号は、帯域幅検出器出力関数Ｏ（λ）から導出した値を表す別の信号に変換され、この帯域幅検出器出力関数Ｏ（λ）は、システム全体で例えばＦＷＨＭ又はＥ９５のような測定結果として利用される。これは、パラメータを表す帯域幅検出器からの出力の１つの形態であり、パラメータは、光源の実帯域幅、すなわち、実ＦＷＨＭ又はＥ９５を表している。

一般的に適用される方法のうち最も完全なものは、信号Ｏ（λ）の完全逆畳込みである。Ｏ（λ）とＩ（λ）の独立した判断が与えられると、式１の解を例えばフーリエ法又は他の方法を用いて求めることができる。しかし、これは、同じ実出力信号Ｏ（λ）を与えるためにＩ（λ）で畳込みをする多くの光源スペクトルＳ（λ）があるために困難な仕事である可能性があり、この実出力信号Ｏ（λ）は、完全なＯ（λ）であり、その個別の部分のみを帯域幅検出撮像装置、すなわち、ＰＤＡが実際に「見て」、そこから代表的なパラメータ、例えば、ＦＷＨＭ又はＥ９５の値が帯域幅検出器システムによって計算される。

通常、測定結果におけるノイズ及びＩ（λ）内のゼロを処理する特別な努力が為されるべきであり、きめの細かいスペクトルに対しては、この処理は、かなりの量の処理時間が掛かる可能性がある。これら及び他の理由から、本方法は、一般的には高繰返し率用途におけるパルス毎の光源スペクトルの帯域幅モニタリングに良好に適するとは言えない。それでも、本方法は、基礎研究のため又は平均スペクトルの非常に詳細な知識を必要とする環境において高分解能回折格子分光計を使用する時には好ましいものである。

第２の手法は、光源スペクトル及び計器関数の解析的推定に基づいて行う数学的論法に訴えるものである。スペクトル密度Ｓ（λ）及びＩ（λ）の分布が共に完全にロレンツ分布又は共に完全にガウス分布である場合、光源スペクトルＳ（λ）のＦＷＨＭ及びＥ９５帯域幅は、非常に簡単にＯ（λ）及びＩ（λ）の帯域幅に関連付けられる。例えば、ロレンツ分布光源スペクトル及び計器関数をそれぞれГ_S及びГ_Iで考察する。

従って、この場合、Ｓ（λ）のＦＷＨＭ帯域幅Г_Sは、定数の引き算によって求められる。Ｅ９５値も同様に処理することができる。その理由は、

であるからであり、ここで、Ｅ［．．．］は、括弧内のスペクトル分布のＥ９５帯域幅を示している。

完全な逆畳込みなしに光源帯域幅を取得する第３のかつ広く使用されている方法は、第１の推測として式２及び３から始まるが、その形を修正するか又は付加的な補正項を追加して、例えば光源スペクトル及び／又は計器関数の形状に関する不完全な仮定から生じる系統的誤差を低減するものである。それは、従って、特徴的には半実験的なものであり、信頼することができる測定値に照らした較正が必要である。一般的な手法においては、光源は、その帯域幅を変動させる何らかの一連の作動モード又は条件を通じて作動される。光源ＦＷＨＭ帯域幅Г_Sは、例えば外部高分解能回折格子分光計及びフーリエ逆畳込み（又は、何らかの他の手段）を用いてこの試験中に慎重に判断される。同時に、較正が行われている計量システムの出力が記録される。上述のように、この出力は、例えば光源の内側に収容されたエタロン分光計のＦＷＨＭフリンジ幅ｗ、又は検出されたｗを表す何らかのデジタル又はアナログ信号とすることができる。このデータが利用可能であれば、光源帯域幅Г_Sは、関係Г_S≒ｆ（ｗ）から推定することができる。半実験的モデルｆの最良な選択は、データの検査から及び／又は直前のパラグラフで説明したような数学的推論に訴えて行うことができる。

これらの半実験的モデルをより詳細にみると、例えばＦＷＨＭ帯域幅推定に対するモデルの最も単純な選択肢は、実験的に求めた一定のオフセットを引き算することである。
Г_S≒ｆ（ｗ）＝ｗ−δ （４）
このモデルは、例えば、先の式２で見られるように、光源スペクトル及び分光計の計器関数の両方が純粋にロレンツ分布である時には数学的に正確なものである。エタロン分光計は、ロレンツ分布に非常に近い計器関数Ｉ（λ）を有する場合があるが、上述のように、ＤＵＶ光源のスペクトルＳ（λ）は、一般的に、ガウス分布又はロレンツ分布によって良好に近似されず、実際にはパラメータ化がかなり困難である。例えば図１Ａから図１Ｄに示すスペクトルに示すように、比率Ｅ９５／ＦＷＨＭが一定ではないという単純な事実は、ガウス分布又はロレンツ分布仮定が不適切であるということを端的に示すものである。この比率は、式３などから分るように、これらの解析形に対しては一定のままである。従って、一定オフセットモデル（式４）では、スペクトル形状の詳細に依存する系統的誤差を受けて、光源帯域幅Г_Sの推定値は不完全なものになる。この点を示すために、「Ｖｏｉｇｔ」プロフィールに非常に近い形状であるスペクトルＳ_V（λ）の仮説光源を考察する。「Ｖｏｉｇｔ」プロフィールは、以下のように等しいエネルギ含量を有するロレンツ分布及びガウス分布の畳込みである。

次に、光源スペクトル形状は、例えば、ロレンツ成分及びガウス成分のＦＷＨＭのГ_L及び

である２つのパラメータによって完全に特徴付けられる。この光源によって照射されるエタロン分光計の出力Ｏ_V（λ）は、純粋にロレンツ分布の計器応答Ｉ_V（λ）によるＳ_V（λ）の畳込みによって良好に近似され、このロレンツ分布のＦＷＨＭγは、以下のようにエタロンＦＳＲのそのフィネス

に対する比率によって与えられる。

図４は、エタロン分光計出力フリンジＯ_V（λ）のＦＷＨＭと、２つの独立した形状パラメータГ_L／γ及びГ_G／γの関数としてのγに対する光源スペクトルＳ_V（λ）のＦＷＨＭとの差を示している。Г_G→０の時、エタロンフリンジＦＷＨＭと光源スペクトルのＦＷＨＭとの間の差δは、予想通りにγの限界値に近づく。これは、式２によって説明されている条件である。しかし、ガウス分布成分の幅が大きくなると、δは小さくなり、式３の一定オフセットモデルでは、現在及び将来の精度及び一貫性要件内で光源帯域幅の正確な推定値を与えなくなる。ここで説明する内容は、幾分人為的なものであるが、ロレンツ分布とガウス分布の光源の限定的な場合の間の変動を明確に示している。

一定オフセットモデルの性能は、以下のようにそれをポイントスロープモデルまで拡張することによって改善することができる。
Г_S≒ｆ（ｗ）＝Ａｗ−Ｂ （７）
ポイントスロープモデルは、仮説的「Ｖｏｉｇｔ」スペクトル分布Ｓ_V（λ）に対しては良好に当て嵌まるが、パラメータГ_L及びГ_Gの変動が抑制された場合、例えば、ｍ及びｂを定数として線形の関係Г_G＝ＭГ_L＋ｂがあり、ＳＶ（λ）の全体的な帯域幅変動の及ぶ範囲が広すぎない場合に限られる。しかし、スペクトル形状が良く制限されない場合、ポイントスロープモデルは、不正確になる可能性もあり、それが大きくなると許容できないものになる。ＦＷＨＭ推定の場合、これらの簡単なモデルの性能は、計器関数Ｉ（λ）のＦＷＨＭ帯域を非常に小さくした時に大幅に改善されることは、ここでもまた注意するに値する。しかし、同じく上述したように、これは、ＤＵＶ内の中庸なＦＳＲの平面エタロンアセンブリに対してさえも達成し難いか又は達成するのは不可能である。

ここで、エタロン分光計を用いた帯域幅推定のより強力な方法を以下に説明する。任意の光源スペクトルＳ（λ）に対して、唯一の有用な帯域幅推定は、非常に高い分光分解能を有する装置から得られたスペクトルの厳密な逆畳込みから得ることができるように見えるであろう。更に、Ｅ９５推定は、それが広い範囲の波長にわたって光源スペクトルの積分を必要とするので、更に受け入れがたいように見えるかもしれない。幸いにも、この技術の限界を明確に理解すれば、相対的に広い帯域エタロンを使用したＦＷＨＭ及びＥ９５の両方の帯域幅推定の強力な半実験的な方法を依然として取得することができる。本出願人及びその共同研究者は、例えば、エタロンフリンジの幅を入力として用いるＤＵＶエキシマ光源スペクトルの帯域幅を推定するいくつかの技術をこれまでに研究した。構成により、これらの技術は、スペクトル形状変化によって生じる系統的誤差を抑制するか又は積極的に補正するように設計される。調査中の方法の大半は、３つの単純な観察に依存するものである。第１に、エタロンのＦＷＨＭ帯域、

が広くなるほど、フリンジＦＷＨＭのｗは、光源スペクトル分布（及び、従ってそのＥ９５）のウィングのエネルギによって受ける影響が大きくなる。第２に、フリンジのピーク強度（「ＦＷＸ％」又は「ＦＷＸＭ」）のＸ％での全幅を測定した場合、Ｘ→１００％の時に、全幅は、光源スペクトル線の中央近くのエネルギ含量に大きく依存する。Ｘ→０％の時に、全幅は、光源スペクトルのウィング内のエネルギ含量により多く依存する。第３に、帯域幅の空間及び単一発振器又はＭＯＰＡ光源にアクセス可能なスペクトル形状は、内部構成要素の異常作動つまり故障の場合でさえも、限定された範囲に抑制される。

これらの点を念頭に置いて、本出願人及び共同研究者は、スペクトル形状の系統的変動に相対的に影響を受けない最大値、例えばＦＷＨＭ帯域幅のある百分率比での又は封入エネルギのある百分率比、例えばＥ９５帯域幅での光源の正確な予測を取得するために、エタロン帯域γ、フリンジ測定技術、及び帯域幅推定モデルの選択を「最適化する」ことが可能であることを卓上の実験で発見した。
本出願人及び共同研究者は、リソグラフィレーザ光源によって照射されたＦＷＨＭ計器帯域γを有するエタロン分光計のＦＷＸ％フリンジ幅ｗ（Ｘ％、γ）は、相対的に以下の式によって良好にモデル化されることを観察している。
ｗ（Ｘ％、γ）≒Ａ（Ｘ％、γ）Г_光源＋Ｂ（Ｘ％、γ）Ｅ_光源＋Ｃ（Ｘ％、γ） （８）
ただし、Ａ、Ｂ、Ｃは、分光計計器関数及びフリンジの全幅が測定される強度の一部分に依存する定数であり、Г_光源及びＥ_光源は、それぞれ、部分的には本出願人による先に参照した特許出願出願番号第１０／１０９，２２３号の主題である光源スペクトルＳ（γ）のＦＷＨＭ及びＥ９５である。式８は、光源スペクトルに対するフリンジ幅の依存を考慮した、本明細書で説明するモデルを更に一般化したものである。比率Ｅ_光源／Г_光源＝一定、又はＥ_光源＝一定である時、ポイントスロープモデルが得られ、また、これらの条件のいずれかがＡ≒１によって保たれる時、一定オフセットモデルが得られる。式８の係数は、信頼できる基準に対するコンピュータシミュレーション又は較正によって求めることができる。実際には、望ましい感度を取得するためにパラメータＸ、γ、及び推定モデルの関数形を選択する際のガイドとしてシミュレーションを用いることが助けになる。式８の適性は、光源スペクトルのＥ９５及びＦＷＨＭに対してフリンジ幅をプロットすることにより、スペクトル形状の所定の母集団に対して判断することができる。このモデルは、図５に示すもののようなプロットによって検証することができ、比率Ｅ_光源／Г_光源は、その母集団にわたって一定ではないが、データは、それでも、（Г_光源、Ｅ_光源、ｗ）三次元空間内の平面近くにある。このモデルは完全なものではないが、（Г_光源、Ｅ_光源、γ）値の有用な範囲を保持するように見える。尚、Ｅ_光源／Г_光源＝一定の時には平面も得られるので、この比率の有意な変動を有するスペクトルサンプルを用いて挙動を確認することが重要である。

上述の種類の実験的に求めたスペクトル形状に対して、本出願人及び共同研究者は、γ≒Ｅ_光源かつＸ＝５０％の時にＡ≒Ｂであることを発見している。γ≒Ｅ_光源／２≒Г_光源かつＸ＝５０％の場合、本出願人及び共同研究者は、Ａ≒３．５Ｂであることを発見している。これによって、エタロン計器関数γのＦＷＨＭが狭くなる時に、５０％強度でのフリンジ幅ｗは、形状変化にも関わらずより完全に光源スペクトルＦＷＨＭを追跡するという予想が確認される。本出願人は、この意味、すなわち、ポイントスロープモデルを使用してγの選択肢が広すぎる場合にエタロンフリンジのＦＷＨＭから光源スペクトルのＦＷＨＭ帯域幅を推定する場合、例えば図６で分るように、一部のＥ９５が計器関数を通して「流れ出る」という意味を考察した。これは、計器関数との畳込みが、光源スペクトルのウィングからエタロンフリンジのコアに一部のエネルギを引き込むからである。光源スペクトルのＦＷＨＭ（〜コア）及びＥ９５（〜ウィング）が、上述の内容でそうなることを示しているように独立して変動した場合、系統的誤差が、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示すように光源ＦＷＨＭの推定値に現れることが分る。

エタロン分光計を設計する際には、

という利用可能な選択肢は、高品質反射コーティング低損失／高平坦度基板及び非常に低い楔角を有する空洞スペーサによって非常に制約される。従って、最適な選択肢は、通常は、特に現在及び次世代ＤＵＶ光源に対して及び現在及び将来的なリソグラフィツール要件に対しては利用可能ではない。しかし、本出願人は、新しいモデルで利用する特定のスペクトル幅検出のために閾値パラメータＸを調整することによってこの状況に対する救済策を見つけることができることを発見している。例えば、図８にプロットされているようなシミュレーションの結果は、例えば、ポイントスロープモデル及びγ≒Г_光源を使用時に形状変動を伴う光源スペクトルの大きな母集団のＦＷＨＭ帯域幅を推定する際の誤差に対して、例えば、帯域幅検出器によって測定される時にＸをフリンジピーク強度の２５％から５０％〜７０％まで大きくし、帯域幅検出器出力を形成することの影響を示している。Ｘを大きくすると改善が現れ、本出願人は、これは、光源スペクトルのコアとウィングの間のエネルギの均衡の変動まで閾値を大きくした時の幅の感度の低減によるものと考えている。これは、例えば、閾値Ｘが大きくなる時に比率Ａ／Ｂが大きくなるという事実によるものとすることができ、それは、Ｉ_V（λ）との畳込みという処理によって光源スペクトルのウィングからのエネルギの低減がＦＷ２５％に比較してＦＷ７５％に寄与するからである。

本出願人は、例えば、これを計量法、例えばＥ９５計量法へ直接適用することを発見している。一定のＦＷＨＭでの光源スペクトルＥ９５変動を、例えば図６及び図７Ａ及び図７Ｂに示すように、エタロン分光計フリンジのＦＷＸ％内で明確に区別することができるという事実は、例えば、データの逆畳込み及び完全積分処理に訴えなくても、光源スペクトルの所要のレベルの精度及び測定の安定性を伴ってＥ９５を推定することが可能であることを示している。モデル（式８）に関しては、ＦＷＨＭ推定への平面エタロン分光計の適用に対してγをできるだけ小さくし、フリンジ検出器、例えば、ＰＤＡの角度分解能によって許容される最大レベルまでＸを大きくすることで十分であることが多く、ＰＤＡは、強度測定及び従って補間のような数学的操作に利用可能なピクセル（アレイ内のダイオード）の細かさに部分的に依存する分解能を有する。このような場合、Ａ／Ｂは、例えば＞５とすることができ、例えば形状変化に対する感度は、許容可能であるのに十分に小さいものとすることができる。
しかし、Ｅ９５推定に対しては、分光計設計の他の面（検出器分解能及びＳＮ比など）に発する制約を依然として満足しながらＡ／Ｂが１よりも遥かに小さいシナリオを構成することは困難であるから、状況は依然として困難であると考えられる。

本出願人及び共同研究者は、γ≒Ｍａｘ｛Ｅ_光源｝を有する実験的分光計のＦＷ３５％及びＦＷ７５％フリンジ幅の挙動を検証することにより、計量法、例えばＥ９５への用途に対するエタロン分光計の有用性を検証した。このγを選択したのは、例えば、他の性能面を過度に損なうことなく、光源スペクトルにおけるエネルギ含量に対する許容可能な感度が得られるからである。実験においては、（図１Ａから図１ＣのタイプＩからＩＩＩの条件及び変動に対応する）出力の帯域幅及びスペクトル形状の有意な変動を生成するように、通常の作動エンベロープ内及び通常の作動エンベロープを超える広い条件範囲にわたって「Ｃｙｍｅｒ ＸＬＡ １００」試作レーザＤＵＶ光源を運転した。この光源からの光を均質化させたうえで使用し、ダブルパス・エシェル回折格子分光計及び実験的エタロン分光計４０の両方を同時に照射した。回折格子分光計出力をフーリエ法を用いて逆畳込みし、対応するＥ９５帯域幅を計算し、回折格子分光計照射中に得られたエタロンフリンジパターンを分析し、別々のフリンジ値ｗ１及びｗ２、例えばＦＷ３５％及びＦＷ７５％値を記録した。その結果を２つの強度閾値でのフリンジ幅に対する回折格子分光計によって記録された逆畳込み光源スペクトルのＥ９５のプロットとして図９に示す。ポイントスロープの点から見ると、以下の通りである。
Ｅ_光源≒ｍ・ｗ（Ｘ％，γ）＋ｂ （９）
フリンジ幅は、例えば、ＭＯＰＡタイミングオフセット及び１つのスロープｍを有するフッ素濃縮による光源Ｅ９５帯域幅の変化に追従するが、チャンバ音響現象、つまり、レーザ内の異なる物理的処理に付随する帯域幅及びスペクトル形状の異なる種類の同時変動の結果による光源Ｅ５９変化に対する全く異なるスロープｍ’≠ｍに応答するものである。最良適合の切片ｂも、作動点の関数として変動する。従って、本出願人は、単一の強度閾値Ｘでの全幅測定結果は、形状変動が存在する場合の強力なＥ９５推定には不十分であることを以上及び他の実験から結論付けた。

単一閾値による技術は不適切であることを認識して、本出願人及び共同研究者は、フリンジ幅モデル（式８）から続くいくつかの他の技術を考察した。１つの技術では、本出願人の名前による先に参照した特許出願出願番号第１０／６１５，３２１号の主題でもあるように、各々に対して十分に異なる係数Ａ、Ｂ、Ｃを取得するように２つのエタロン分光計を設計することができる。このような分光計は、２つの異なるフリンジ幅を取得するように同時にかつ並行して作動させることができ、これらのフリンジ幅及び６つの係数の組を備えて、２つの多変数線形方程式のシステムを未知の光源ＦＷＨＭ又はＥ９５に関して解くことができる。しかし、この方法は、それ自体は潜在的に非常に成功を収めるものであるが、２つの別々のエタロン分光計を必要とするというコスト及び複雑性に関する欠点を有する。しかし、先に参照した特許出願の主題であるように、シミュレーションの結果、係数を適切に選択して特定の検出制約事項を満足することができる場合には、光源のＦＷＨＭ及びＥ９５の両方の非常に良好な推定値を得ることができることが分っている。

本発明の実施形態によれば、例えば、単一のエタロンのみを使用しながら光源スペクトルの強力なＥ９５推定値を供給することができる代替的方法では、式８を異なる方法で適用する。この手法では、本発明の実施形態によれば、エタロン帯域γは、フィネス及びＦＳＲの選択によって固定されるが、それでも、幅測定を行う強度閾値Ｘを変えることによって有意な方法で係数Ａ、Ｂ、Ｃの値を変更することができる。例えば、Ｘの２つの十分に異なる選択の場合、平面の方程式をもう一度取得することができる。

本発明のこの実施形態を試験するために、本出願人及び共同研究者は、例えば、２つの強度閾値を使用するように変更したＥ９５推定モデルで実験を繰返した。この測定の組においては、選択したモデルは、以下の通りである。
Ｅ_光源≒Ｋ・ｗ（３５％，γ）＋Ｌ・ｗ（７５％，γ）＋Ｍ （１０）
ただし、Ｋ、Ｌ、Ｍは、モデルに対する回折格子分光計で測定した光源スペクトルＥ９５の最良の適合によって決まる較正定数である。この変更により、広範囲のスペクトル形状変動にわたる光源Ｅ９５推定精度は、例えば、図１０でプロットされた実験結果によって分るように十分に改善されている。式８のモデルに従って、本出願人及び共同研究者は、例えば、２つのＦＷＸ％項の組合せは、スペクトル線のコアと近ウィング内の光源スペクトルエネルギ分布の独立した変化を部分的に「感知する」と考えている。従って、このモデルは、単純な一次元（ポイントスロープ）モデルが鈍感であるＦＷＨＭ及びはＥ９５の独立した変動を補正するものである。何らかの系統的なずれは依然として存在するが、所定のスペクトル母集団の誤差分布のシグマは、本発明の実施形態による改良型技術を適用時には約半分に低減した。同様に、本出願人及び共同研究者は、帯域幅検出器出力幅測定としての２つの十分に分離されたＥＸ％測定の使用は、同じ効果を有することができると考えている。帯域幅検出器におけるＦＷ又はＥ測定に対する２つの別々の分離されたＸ％値の使用は、ＦＷであれＥであれ、例えばＦＷＨＭであれＥ９５であれ、上述のように所定の計器、例えば特定のエタロンの適切な定数Ｌ、Ｋ、Ｍの生成にのみに依存して、望ましい実帯域幅パラメータを求める際に有効であるとすることができる。同様に、較正に使用されて後で実際に感知されるエタロンによる２つの測定結果は、同じ結果を有するＦＷ及びＥの相違の各々とすることができる。

また、当業者は、単一の幅検出装置、例えばＰＤＡを用いて、共にＦＷ又はＥである場合はＸ≠Ｘ’’及びＸ’≠Ｘ’’’であるとして、一方ではｗ₁、例えばＦＷＸＭ又はＥＸ’、及びｗ₂、例えばＦＷＸ’’Ｍ又はＥＸ’’’の値を処理するのに必要とされるデータが利用可能であることを認めるであろう。その後、ｗ₁及びｗ₂の２つの値は、例えばＰＤＡから得られた強度値から、検出器及び付随のプロセッサの作動に従って都合よくかつ迅速に同時に計算することができる。

ポイントスロープ又は他のモデルに対する入力として使用されるエタロン分光計フリンジのエネルギ幅（ＥＸ％）の計算は、例えば必要とされる積分のために計算的に負荷が大きい可能性があるが、それでも達成可能であり、向上した計算速度及び／又は例えば積分作業用に最適化された特殊ＤＳＰ回路により、これは実行可能なソリューションになる。しかし、それは、エタロン選択及び分光計設計の他の面における自由度ということになると、いくつかの利点を有するとさえ考えられる。

また、本明細書で開示する本発明の実施形態による装置及び方法の最終的な出力である実帯域幅パラメータ、例えばＦＷＨＭ又はＥ９５は、高々、その推定値に過ぎないことも理解されるであろう。しかし、レーザ光源及びその測定及び制御システム及び／又はリソグラフィシステムに関する限り、それは実際の値である。本出願で使用される時は、その特許請求の範囲も含め、帯域幅測定パラメータの「実際」値又は「推定実際」値は、本発明の開示する実施形態に従って到達し、その後、本明細書で説明する限界内で本システムが生成することができる望ましい帯域幅測定パラメータ、例えばＦＷＨＭ又はＥ９５の最良かつ最も近い判断として本システムの残りによって信頼される、その最終的に判断された値を意味するように交換可能に使用される。

以上から、様々な欠点にも関わらず、エタロン分光計は、ＤＵＶリソグラフィにおいて使用される帯域幅計量法搭載ライン・ナロウドエキシマ光源への適用に対して明確な利点を有することが当業者によって理解されるであろう。これらの光源は、例えばいくつかの特定の作動条件により出力スペクトルの詳細な形状又は関数形への依存を示すことがこれまでに証明されている。このような形状変化は、これらの分光計の実際的な実施形態の計器関数の帯域の無視できない影響のために、帯域幅の推定に慣用されている方法に大きな系統的誤差を招く可能性がある。幸いに、本発明の実施形態による簡単なエタロンフリンジ幅モデルの適用を通じて、これらの変動に対してあまり影響を受けないいくつかの特別な方法が提案されている。使用時には、これらの技術は、スペクトルのコアと近ウィングとの間の相対的エネルギ分布に対する測定感度を導入することにより、スペクトル形状変動に関係した誤差を抑制することができる。照射帯域幅に対するリソグラフィ法の感度のために、この系統的誤差発生源の管理は、現在及び将来の用途、特に光源スペクトルの実際的な制御及び安定化を伴う用途には重要なものである。

また、より概念的なレベルでは、本発明の実施形態は、帯域幅計量方法及び例えばレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）又は放電生成プラズマ（ＤＰＰ）を利用する例えばレーザＤＵＶ光源又は場合によってはＥＵＶ光源とすることができる、例えば光源の光出力に含まれたエネルギを分散させるエタロンを含むことができる光学的分散計器を含むことができる装置に関係することも当業者によって理解されるであろう。分散によって固有波長領域にある出力光は、光源からの光エネルギ出力の波長分散に従って空間的又は時間的領域に変換される。本発明は、更に、例えばアレイの範囲に沿って光強度を記録する横方向のフォトダイオードアレイを利用することにより、それぞれ、エネルギの波長分布の空間的又は時間的変動を記録する例えば検出器例えばフォトダイオードアレイを想定しており、また、記録された空間的又は時間的変動に基づいて出力信号を更に提供することができるものである。出力信号は、光源から放出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率比でのスペクトル全幅（ＦＷＸＭ）及び（ＦＷＸ’Ｍ）又は光源から放出された光のスペクトルの全スペクトルのエネルギのある百分率比を含むスペクトルの含有量を構成するスペクトル上の２点間の幅（ＥＸ’’）及び（ＥＸ’’’）を表す、例えばアレイ上のピクセル間で測定された例えば複数の幅を含むことができる。

本発明の実施形態は、例えばこれらの値の少なくとも２つのあらゆる組合せを使用することができるが、その組合せは、例えばＦＷＸＭ及びＦＷＸ’Ｍである時にＸ≠Ｘ’、また、その組合せが例えばＥＸ’’及びＥＸ’’’である時にＸ’’≠Ｘ’’’ということを更に想定している。また、使用される特定の組合せ及び例えばＸとＸ’又はＸ’’とＸ’’’の間の差異は、例えば測定されるスペクトル内のエネルギ分布の異なる面、例えば最大値のＸ％での幅又は封入エネルギのＹ％での幅により応答するように、すなわち、一般的にスペクトルの異なる部分、例えばスペクトルの中央部分又はスカート（ウィング）におけるエネルギにより応答するように、光源によって放出された光のスペクトルに対する歪みの発生の種類及び確率を含む例えば分散要素の種類、記録装置、及び光源の種類及び精度（例えば、ＳＮＲによって測定）に従って経験的に選択することができることが当業者によって理解されるであろう。

本発明の実施形態はまた、それぞれ検出器によって記録されたエネルギの波長分布の空間的又は時間的変動に基づいて、すなわち、横方向のＰＤＡアレイにおける各フォトダイオード（ピクセル）によって検出される光の強度分布で示すように、それぞれ空間又は時間領域においてエネルギ波長分布の幅を計算するために、例えば第１の計算装置の使用を想定している。この第１の計算装置は、本発明の実施形態によれば、例えば、空間的又は時間的分布（例えば、ＰＤＡにおける感知光強度）をそれぞれ分散計器の光学特性に従って、すなわち、上述の幅値を求めることによって波長領域に変換し、それらの幅値を出力することができる。

本発明の実施形態によれば、第２の計算装置は、第１の計算装置によって計算された時に波長領域内のエネルギの波長分布を表すこれらの幅値の少なくとも１つを利用して、光源、分散計器、検出器、及び引数として取られたその少なくとも１つの幅に特定の所定の較正変数を有する多変数方程式の引数としてそれらを適用する。すなわち、上述のように、本発明の実施形態によれば、所定の較正値は、その同じ幅出力が第２の計算装置に入力された時に、予め計算された較正変数を用いる多変数方程式の使用により、較正処理において信頼できる基準によって測定された同じか又は本質的に同じ望ましい波長パラメータ（ＦＷＸＭ又はＥＸ）が戻るように、特定の計器、例えば特定のエタロン分光計からの少なくとも１つの幅出力と相関付けられたスペクトルの実波長を測定するために信頼できる基準を使用して求められる。先に開示した本発明の実施形態は、第１の計算装置からの２つのこのような幅測定結果の使用に関するものであるが、本明細書で説明するように、それは、少なくとも１つでありさえすればよく、また、２つよりも多いとすることもできるであろう。また、第１及び第２の計算装置は、本発明の別の実施形態によれば、同じ計算装置とすることもできる。多変数方程式の値を計算して、グループＦＷＸ^*Ｍ、ＥＸ^**から選択された光源によって出力されたエネルギのスペクトル分布を説明する実帯域幅パラメータが計算される。

当業者は、本発明の上述の実施形態は、本発明を特定の開示した実施形態に限定するものではないことを認めるであろう。特許請求の範囲、内容、及び精神から逸脱することなく、多くの変更及び修正が利用可能であることが理解されるであろう。例えば、所要のフリンジパターン又は他の帯域幅検出測定パラメータを生成する回折光学要素をエタロン以外に利用することができる。同様に、最初に較正してその後に作動において使用される幅測定値、すなわち、例えばＰＤＡからの処理出力以外に本発明の実施形態の式で使用されるｗ₁（何らかのＦＷＸＭ又はＥＸの関数、例えば計器帯域関数として）及びｗ₂（何らかの他のＦＷＸＭ又はＥＸの関数、例えば計器帯域関数として）に到達するように様々な手段が利用可能である。更に、最終出力は、ＰＳＡ強度値出力の処理から導出されるのではなく、例えば、ＰＤＡ内のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を組み込むことによってＰＤＡ自体から導出することができ、ＰＤＡは、例えば専用にプログラムされ、場合によっては、帯域幅検出装置及び付随の回路のリアルタイム出力としてＦＷＸＭ又はＥＸの形でｗ₁及びｗ₂への例えばＰＤＡ強度値の変換のいくつかの態様を処理するための特化された算術的、代数的、又は三角法又は同様の回路を有することができる。その後、例えば望ましい実パラメータを求めるための関連方程式のその後の処理は、別のプロセッサ又は場合によってはＤＳＰ自体にも発生する場合がある。例えば、アレイ内のピクセル（ダイオード）数を増大して処理を高速にしてＳＮＲを大きくするという点において帯域幅検出器出力に更なる細かさを加えることができる。特許請求の範囲内で他の変更及び修正を行うこともでき、本発明は、このような特許請求の範囲からのみ範囲を解釈すべきである。

更に、説明した実施形態は、多変数線形方程式を伴うが、当業者は、較正係数を含む変換関数において非線形項が現れる可能性がある例が存在することを認めるであろう。また、これらの実施形態は、例えばリソグラフィでの使用に対する相対的に狭い帯域幅のレーザ出力光の帯域幅に関係して説明したものである。しかし、狭い帯域幅の判断を必要とする可能性がある他の光源、例えばＥＵＶ光源及び同様の不正確さが計器特性のために測定結果にもたらされる類似又は他の形態の単色光分光器の使用に対しても本発明を利用することができるであろう。更に、較正係数の求め方に関してある程度詳しく説明したが、第１及び第２の帯域幅モニタ出力の２つの値の発生に照らして相関付けられたいわゆる「信頼できる基準」によって求められるような実帯域幅の何らかの測定を公知の及び理解されている標準誤差伝播技術を適用して行うことができることも当業者によって理解されるであろう。「信頼できる基準」の性能（精度）に必要とされることは、例えばＢｅｒｉｎｇｔｏｎ著「物理科学向けのデータ演繹及び誤差分析」に示されるような誤差伝播技術を用いて判断された時の信頼できる基準の確率的誤差が、例えば多変数変換方程式を通じて伝播される帯域幅モニタからの例えばエタロン測定値に対する確率的誤差と同じ次数か又はそれよりも小さいものでなければならないということである。

レーザ作動のいくつかのパラメータの変更による帯域幅スペクトル形状の様々な応答を示す図である。 レーザ作動のいくつかのパラメータの変更による帯域幅スペクトル形状の様々な応答を示す図である。 レーザ作動のいくつかのパラメータの変更による帯域幅スペクトル形状の様々な応答を示す図である。 レーザ作動のいくつかのパラメータの変更による帯域幅スペクトル形状の様々な応答を示す図である。 ダブルパス回折格子分光計の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態による単一平面エタロンの角分散を利用する分光計を示す図である。 ロレンツＦＷＨＭ帯域γの単位により形状パラメータに対する「Ｖｏｉｇｔ」光源とロレンツ計器畳込みスペクトルＦＷＨＭ帯域幅の間の差の等高線を示す図である。 図示の２セットがエタロンＦＷＨＭ帯域γの異なる選択の影響を示す、〜５０００実験光源スペクトルに対するシミュレーションエタロン分光計ＦＷＨＭフリンジ等高線を示す図である。 全てが０．１１ｐｍという同一ＦＷＨＭ帯域幅を有する実際の光源スペクトルで畳み込まれた０．１２ｐｍＦＷＨＭ帯域を有するロレンツ分光計のシミュレーションに従って、近スペクトルウィングからのエネルギ漏出がエタロンフリンジのＦＷＨＭを広げる方法を示す図である。 同一の０．１１ｐｍＦＷＨＭを有する２つの測定レーザスペクトルを示し、異なるＥ９５帯域幅（Ｉ）及び０．１２ｐｍＦＷＨＭ帯域幅のロレンツ計器関数による畳込みが、様々な閾値で畳み込まれたフリンジ幅が２つのスペクトルに対して異なることを示す図である。 相違が、例えば本出願で説明するようにスペクトル形状変化による一定オフセット及びポイントスロープＦＷＨＭモデルに対する系統的誤差の発生源であるような相違量が（ＩＩ）でΔとして示された図である。 例えば図１６に関連して使用したものと同一である例えば〜５０００サンプルスペクトルの母集団を利用して本発明の実施形態により増大する強度閾値Ｘ％＝２５％、５０％、７５％のうちの２５％でのフリンジ幅測定を用いたポイントスロープＦＷＨＭ推定量モデルの改良を示す図である。 例えば図１６に関連して使用したものと同一である例えば〜５０００サンプルスペクトルの母集団を利用して本発明の実施形態により増大する強度閾値Ｘ％＝２５％、５０％、７５％のうちの５０％でのフリンジ幅測定を用いたポイントスロープＦＷＨＭ推定量モデルの改良を示す図である。 例えば図１６に関連して使用したものと同一である例えば〜５０００サンプルスペクトルの母集団を利用して本発明の実施形態により増大する強度閾値Ｘ％＝２５％、５０％、７５％のうちの７５％でのフリンジ幅測定を用いたポイントスロープＦＷＨＭ推定量モデルの改良を示す図である。 例えば約３１３０測定スペクトルを含むレーザ作動条件の変化によって誘導されるスペクトル形状変動に対するＥ９５のフリンジポイントスロープモデル推定の系統的な感度を示す実験の結果を示し、灰色正方形が入力としてフリンジＦＷ３５％を使用し、黒色サークロイドがフリンジＦＷ７５％を使用し、２つ又は３つの明確なスロープ及び３つの明確な切片が現れており、データの異なるスペクトル形状部分集合に対応している図である。 グループＩ、遅延したＭＯＰＡタイミングを有する通常のＦ₂濃度；グループＩＩ、通常のＦ₂及び通常のタイミング；グループＩＩＩ、濃縮Ｆ₂、また、短縮ＭＯＰＡタイミングを有し、パリティからのずれが図９のポイントスロープモデルと比較してより良く制御された通常のＦ₂といった４つの別々の実験を組合せたものからの３２５０個のスペクトルを示し、１２．１ｆｍのシグマを有し、その約４ｆｍが光源スペクトルの有限ＳＮ比（ＳＮＲ）によって説明することができるスペクトル母集団に対する追跡誤差の分布を示す挿入図と共に帯域幅式の２強度閾値（ＦＷ３５％＋７５％）モデルを使用したＥ９５の予測を示す図である。

符号の説明

Δ 相違量

Claims (21)

1. レーザから放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器であって、
   レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第１のパラメータと、該レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第２のパラメータとを実帯域幅計算装置に供給し、前記第１のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第１の百分率値全幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第２の百分率値全幅であるか、若しくは、前記第１のパラメータは、前記フリンジの全エネルギの前記第１の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記フリンジの前記エネルギの前記第２の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、前記第１の百分率は、前記第２の百分率と異なる光学帯域幅モニタと、
   変数として前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを利用し、かつ、前記光学帯域幅モニタの構造に依存する所定の較正定数を採用する次式：
   実帯域幅パラメータの値＝Ｋ*ｗ1＋Ｌ*ｗ2＋Ｍ
   を解くことによって、実帯域幅パラメータの値を計算し、ここで、ｗ1は、前記第１のパラメータの値であり、ｗ2は、前記第２のパラメータの値であり、Ｋ、Ｌ及びＭは、前記所定の較正定数である実帯域幅計算装置と、
   を含むことを特徴とする帯域幅計測器。
2. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率でのスペクトル全幅である、
   ことを更に特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
3. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全エネルギのある百分率を含む該スペクトル上の２点間の幅である、
   ことを更に特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
4. 前記光学帯域幅モニタは、エタロンを含む、
   ことを更に特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
5. レーザから放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器であって、
   前記光のスペクトルの第１の帯域幅測定値と、前記光のスペクトルの第２の帯域幅測定値を表す第２の出力とを実帯域幅計算装置に供給し、前記第１の帯域幅測定値は、前記光のスペクトルのフリンジにおける第１の百分率値全幅であり、かつ、前記第２の帯域幅測定値は、前記光のスペクトルのフリンジにおける第２の百分率値全幅であるか、若しくは、前記第１の帯域幅測定値は、前記フリンジの全エネルギの前記第１の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、かつ、前記第２の帯域幅測定値は、前記フリンジの前記エネルギの前記第２の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、前記第１の百分率は、前記第２の百分率と異なる光学帯域幅モニタと、
   変数として前記光のスペクトルの第１の帯域幅測定値と前記光のスペクトルの第２の帯域幅測定値を利用し、かつ、前記光学帯域幅モニタに依存する所定の較正定数を採用する次式：
   実帯域幅パラメータの値＝Ｋ*ｗ1＋Ｌ*ｗ2＋Ｍ
   を解くことによって、実帯域幅パラメータを計算し、ここで、ｗ1は、前記第１の帯域幅測定値であり、ｗ2は、前記第２の帯域幅測定値であり、Ｋ、Ｌ及びＭは、前記所定の較正定数である実帯域幅計算装置と、
   を含むことを特徴とする帯域幅計測器。
6. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率でのスペクトル全幅である、
   ことを更に特徴とする請求項５に記載の帯域幅計測器。
7. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全エネルギのある百分率を含む該スペクトル上の２点間の幅である、
   ことを更に特徴とする請求項５に記載の帯域幅計測器。
8. 前記光学帯域幅モニタは、エタロンを含む、
   ことを更に特徴とする請求項５に記載の帯域幅計測器。
9. レーザと、
   前記レーザから放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器と、を含み、
   前記帯域幅計測器は、
   レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第１のパラメータと、該レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第２のパラメータとを実帯域幅計算装置に供給し、前記第１のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第１の百分率値全幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第２の百分率値全幅であるか、若しくは、前記第１のパラメータは、前記フリンジの全エネルギの前記第１の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記フリンジの前記エネルギの前記第２の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、前記第１の百分率は、前記第２の百分率と異なる光学帯域幅モニタと、
   変数として前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを利用し、かつ、前記光学帯域幅モニタに依存する所定の較正定数を採用する次式：
   実帯域幅パラメータの値＝Ｋ*ｗ1＋Ｌ*ｗ2＋Ｍ
   を解くことによって、実帯域幅を計算し、ここで、ｗ1は、前記第１のパラメータの値であり、ｗ2は、前記第２のパラメータの値であり、Ｋ、Ｌ及びＭは、前記所定の較正定数である実帯域幅計算装置と、を含む、
   ことを特徴とするフォトリソグラフィ光源。
10. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全幅内の最大値の百分率でのスペクトル全幅である、
    ことを更に特徴とする請求項９に記載のフォトリソグラフィ光源。
11. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから放出された光のスペクトルの全エネルギの百分率を含む該スペクトル上の２点間の幅である、
    ことを更に特徴とする請求項９に記載のフォトリソグラフィ光源。
12. 前記光学帯域幅モニタは、エタロンを含む、
    ことを更に特徴とする請求項９に記載のフォトリソグラフィ光源。
13. レーザから放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定する方法であって、
    レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第１のパラメータと、該レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む第２のパラメータとを実帯域幅計算装置に供給し、前記第１のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第１の百分率値全幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記光のスペクトルのフリンジにおける第２の百分率値全幅であるか、若しくは、前記第１のパラメータは、前記フリンジの全エネルギの前記第１の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、かつ、前記第２のパラメータは、前記フリンジの前記エネルギの前記第２の百分率を与える該フリンジ上の２点間の幅であり、前記第１の百分率は、前記第２の百分率と異なる光学帯域幅モニタを利用する段階と、
    実帯域幅計算装置において、変数として前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを利用し、かつ、前記光学帯域幅モニタの構造に依存する所定の較正定数を採用する次式：
    実帯域幅パラメータの値＝Ｋ*ｗ1＋Ｌ*ｗ2＋Ｍ
    を解くことによって、実帯域幅パラメータを計算し、ここで、ｗ1は、前記第１のパラメータの値であり、ｗ2は、前記第２のパラメータの値であり、Ｋ、Ｌ及びＭは、前記所定の較正定数である段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
14. 狭帯域光源から放出されて帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器であって、
    レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む、第１閾値において取得される第１のパラメータを表す第１の出力と、該レーザから放出された前記光のスペクトルに関する情報を含む、第２閾値において取得される第２のパラメータを表す第２の出力とが測定される出力信号を実帯域幅計算装置に供給する光学帯域幅モニタと、
    変数として前記第１のパラメータと前記第２のパラメータを利用し、かつ、前記光学帯域幅モニタに依存する所定の較正定数を採用する次式：
    実帯域幅パラメータの値＝Ｋ*ｗ1＋Ｌ*ｗ2＋Ｍ
    を解くことによって、実帯域幅パラメータを計算し、ここで、ｗ1は、前記第１のパラメータの値であり、ｗ2は、前記第２のパラメータの値であり、Ｋ、Ｌ及びＭは、前記所定の較正定数である実帯域幅計算装置と、
    を含むことを特徴とする帯域幅計測器。
15. 前記実帯域幅パラメータは、前記光源から放出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率でのスペクトル全幅である、
    ことを更に特徴とする請求項１４に記載の帯域幅計測器。
16. 前記実帯域幅パラメータは、前記光源から放出された光のスペクトルの全エネルギのある百分率を含む該スペクトル上の２点間の幅である、
    ことを更に特徴とする請求項１４に記載の帯域幅計測器。
17. 前記光学帯域幅モニタは、エタロンを含む、
    ことを更に特徴とする請求項１４に記載の帯域幅計測器。
18. 前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの各々が、前記帯域幅モニタの応答に関する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
19. 前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの各々が、前記帯域幅モニタの応答に関する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載のフォトリソグラフィ光源。
20. 前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの各々が、前記帯域幅モニタの応答に関する情報を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
21. 前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータの各々が、前記帯域幅モニタの応答に関する情報を含むことを特徴とする請求項１４に記載の帯域幅計測器。

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