JP7311586B2 - パルスストレッチャーおよび方法 - Google Patents

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１８年８月２２日に出願され、その全体が参照により本書に援用される欧州出願第１８１９０１４１．４号の優先権を主張する。

［技術分野］
本発明は、パルスストレッチャー、リソグラフィ装置および関連する方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板上に所望のパターンを付与する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）の製造に使用することができる。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）のパターン（「設計レイアウト」または「設計」とも呼ばれる）を、基板（例えばウェハ）上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層に投影することができる。

半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれて、回路素子の寸法は継続的に縮小され、デバイスあたりのトランジスタなどの機能要素の量は、一般に「ムーアの法則」と呼ばれる傾向に従って、数十年にわたって着実に増加している。ムーアの法則に追いつくために、半導体業界はますます小さなフィーチャを作成できる技術を追いかけている。基板上にパターンを投影するために、リソグラフィ装置は電磁放射を使用することができる。この放射の波長は、基板上にパターン付与されるフィーチャの最小サイズを決定する。現在使用されている代表的な波長は、３６５ｎｍ（ｉ線）、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１３．５ｎｍである。４ｎｍ～２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍまたは１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外線（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィ装置を用いて、例えば波長１９３ｎｍの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できる。

パルスストレッチング装置（パルスストレッチャー）は、光学カラム（optical column）の構成要素（主に投影レンズ、場合によっては照明器）への放射線に誘発された光学損傷を低減し、したがって光学カラムの（構成要素の）寿命を改善するためにリソグラフィで使用されてきた。パルスストレッチャーは、レーザパルスのコピーを作成し、それらを光学的遅延によって時間的に分離することにより、レーザの時間的パルス長を増加させる。

パルスストレッチャーの追加の利点は、いわゆるスペックルの低減である。スペックルは、時間的および空間的コヒーレンスによる放射ビーム間の光学干渉である。深紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィの場合、放射（光）源はエキシマレーザであり得る。スペックルは、ビームのさまざまな部分から発生する光の干渉により、ウェハ上の強度に局所的な変動、つまり局所的な線量変動をもたらす。線量の変化は、リソグラフィプロセスで使用されるレジストの感度によって決定されるように、局所的な限界寸法（ＣＤ）の変化につながる。

ＤＵＶのスペックルの典型的な寸法は、約１００ｎｍ（リソグラフィシステムの解像度の光学的限界によって決定される）からサブミリ波の範囲までの範囲である。スペックルは本質的に確率的な現象であるため、スペックルパターンのすべての場合は唯一であり、たとえば別のウェハで見られる次のスペックルパターンを予測できない。したがって、スペックルは局所的な限界寸法の均一性の問題を引き起こし、局所的なＣＤの変動は局所的なオーバーレイの問題に直接変換される可能性がある。したがって、スペックルの影響を低減することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、パルス放射ビームのパルス長を増加させるための装置が提供される。この装置は、入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、光学アレンジメントであって、ビームスプリッタおよび当該光学アレンジメントは、当該光学アレンジメントによって引き起こされる第１ビームの光学的遅延の後に、第１ビームの少なくとも一部が第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、光学アレンジメントと、第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子であって、第１ビームの波面の異なる部分の位相が変化して第１ビームと第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するように構成された少なくとも１つの光学素子と、を備える。

これは、出力放射ビームのスペックルを低減する、またはさらに低減するという利点を有する。出力放射ビームは、第１ビームと第２のビームの組み合わせである。スペックルの減少は、より良い限界寸法均一性（ＣＤＵ）とオーバーレイを提供し、リソグラフィプロセスでの基板のより良い歩留まりにつながる可能性がある。

第１ビームと第２ビームとの間で変化するコヒーレンスは、空間コヒーレンスであってよい。

少なくとも１つの光学素子は、少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含んでよい。位相領域は、第１ビームの波面の異なる部分に位相変化を提供するように構成されてよい。

位相領域は、第１ビームの波面の異なる部分に位相変化を提供するために、少なくとも１つの光学素子の表面にわたって変化する高さを有してよい。位相領域の様々な高さは、少なくとも１つの光学素子の表面にわたって２次元で発生してよい。これにより、少なくとも２次元でコヒーレンスを変化させる。

少なくとも１つの光学素子は、位相領域を定義するために、その表面にわたって変化する厚さを有してよい。コヒーレンス変動は、第１ビームの各位相領域の光路長の差によって発生する。

位相領域は、ランダムな相変化を提供するように構成されてよい。

位相領域は、正多角形、不規則多角形、三角形、五角形、正方形、円形、長方形、および楕円形のうちの１つの形状を有してよい。

第２ビームと再結合される前に、光学アレンジメントによって入力ビーム（または親ビーム）に対して遅延されたビームのそれぞれは、子ビームと呼ばれてもよい。

少なくとも１つの光学素子は、少なくとも１つの光学素子のピッチが入力放射ビームの空間コヒーレンス長よりも小さくなるように構成されてよい。これにより、領域内の各ポイントでの電界の位相が、領域内の他のポイントでの電界の位相と固定された明確な関係を持つ空間内の領域のコヒーレンスセルを形成する。これは、子ビームの各コヒーレンスセルが完全に建設的または破壊的に干渉せず、したがってスペックルコントラストの低下につながる部分に分割されるという利点を有する可能性がある。

少なくとも１つの光学素子は、少なくとも１つの光学素子のピッチが入力放射ビームの空間コヒーレンス長と不釣り合いであるように構成されてよい。

少なくとも１つの光学素子は、放射が少なくとも１つの光学素子から回折される角度が、光学カラムの放射の受光角のある割合未満であるように構成されてよい。割合は、ビームの透過強度に実質的に寄与する第１ビームの数の逆数である。

少なくとも１つの光学素子は、位相領域が、第１ビームの波面の異なる部分への位相変化を変更するように能動的に変更可能であるように構成されてもよい。

少なくとも１つの光学素子は透過型光学素子であってもよい。透過型光学素子は、第１ビームの波面の異なる部分の位相が当該透過型光学素子を透過した後に変化するように構成されてもよい。

透過型光学素子は、第１ビームの光路に配置された位相板であってもよい。これは、位相板が主に０次で回折を与えるように調整され、したがって光損失の減少につながるという利点を有し得る。

透過型光学素子は、第１ビームの光路に配置されたディフューザであってもよい。

少なくとも１つの光学素子は反射型光学素子であってもよい。反射型光学素子は、第１ビームの波面の異なる部分の位相が当該反射型光学素子から反射した後に変化するように構成される。

反射型光学素子は、第１ビームの波面の異なる部分の位相が、反射型光学素子からの反射後にランダムにまたは準ランダムに変化するように構成されてもよい。

反射型光学素子は、ランダム位相板反射面およびランダムディフューザ反射面のうちの少なくとも１つであってもよい。

ビームスプリッタは、反射型光学素子を含んでもよい。これは、光学部品の数を減らし、光損失とコストの削減につながるという利点がある。

反射型光学素子は、第２ビームの波面の異なる部分の位相が変化するように構成されてもよい。

光学アレンジメントは少なくともミラーを含んでもよく、ミラーが反射型光学素子を含む。これは、光学部品の数を減らし、光損失とコストの削減につながるという利点がある。

光学アレンジメントは、第１共焦点ミラーおよび第２共焦点ミラーを含む共焦点共振器であってもよい。

当該装置は、レーザ、エキシマレーザ、固体レーザー、固体オシレータ、マスターオシレータ、パワーアンプ、マスターオシレータパワーアンプ、パワーオシレータ、マスターオシレータパワーオシレータ、ハイブリッドレーザのうちの少なくとも１つの中または出口に配置されてもよい。

当該装置は、マスターオシレータとパワーアンプの間、マスターオシレータとパワーオシレータの間、固体オシレータとパワーアンプの間、および固体オシレータとパワーオシレータの間のうちの少なくとも１つに配置されてもよい。

透過型光学素子は、印加された電界または磁場にそれぞれ応答して光路長を変更する電気光学材料または磁気光学材料を含んでもよい。これにより、第１ビームの波面が変化する。

本発明の第２の態様によれば、上記の装置を備えるリソグラフィ装置が提供される。

装置は、リソグラフィ装置のビーム送達システム内に配置されてもよい。

リソグラフィ装置は、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、パターニング装置を支持するように構築されたサポート構造であって、パターニング装置は、放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン化された放射線ビームを形成することができる、サポート構造と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムと、をさらに備えてもよい。

本発明の第３の態様によれば、装置を使用してパルス放射ビームのパルス長を増加させる方法が提供される。この方法は、入力放射ビームを装置のビームスプリッタに通して、入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割することと、第１ビームを装置の光学アレンジメントに通すことであって、ビームスプリッタおよび光学アレンジメントは、光学アレンジメントによって引き起こされる第１ビームの光学的遅延の後に、第１ビームの少なくとも一部が第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、ことと、第１ビームと第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するために、第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子を使用して、第１ビームの波面の異なる部分の位相を変化させることと、を備える。

少なくとも１つの光学素子は、少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含んでもよく、位相領域は、第１ビームの波面の異なる部分に位相変化を提供するように構成されてもよい。

本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、例としてのみ説明される。
本発明の実施形態に係るリソグラフィ装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る位相板を備えたパルスストレッチャーの概略図である。 本発明の実施形態に係る位相板の概略図である。 本発明の実施形態に係る位相板の３Ｄ概略図を示す図である。 本発明の実施形態に係るディフューザの概略図である。 本発明の実施形態に係る光学素子を含むミラーを備えたパルスストレッチャーの概略図である。 本発明の実施形態に係る光学素子を含むミラーの表面の概略図である。 本発明の実施形態に係る光学素子を含むビームスプリッタを備えたパルスストレッチャーの概略図である。

本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍ）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含するために使用される。

本明細書で使用される「レチクル」、「マスク」または「パターニングデバイス」という用語は、入射放射ビームに基板の目標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与えるために使用できる一般的なパターニングデバイスを指すと広く解釈され得る。「ライトバルブ」という用語もこの文脈で使用できる。標準的なマスク（透過型または反射型、バイナリ、位相シフト、ハイブリッドなど）に加えて、他のこのようなパターニングデバイスの例には、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤアレイが含まれる。

図１は、リソグラフィ装置ＬＡを概略的に示す。このリソグラフィ装置ＬＡは、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータとも呼ばれる）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構築され、特定のパラメータにしたが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構成される第１位置決め装置ＰＭに接続されるマスクサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴと；基板（例えばレジストコートされたウェハ）Ｗを保持するよう構築され、特定のパラメータにしたがって基板サポートを正確に位置決めするよう構成される第２位置決め装置ＰＷに接続される基板サポート（例えばウェハテーブル）ＷＴと；パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば一以上のダイを含む）目標部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば屈折型投影レンズシステム）ＰＳと、を含む。

動作中、照明システムＩＬは、例えばビームデリバリシステムBDを介して、放射源ＳＯからビームを受け取る。照明システムＩＬは、放射を方向付け、放射を成形し、および／または放射を制御するための屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電型および／または他の形式の光学素子といった各種光学素子またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。イルミネータＩＬは、パターニングデバイスＭＡの平面におけるその断面において所望の空間および角度強度分布を有するように放射ビームＢを調整するために使用されてもよい。

本明細書において使用する「投影システム」ＰＳという用語は、使用する露光放射、および／または液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、アナモルフィック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび／または静電光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」ＰＳという用語と同義と見なすことができる。

リソグラフィ装置ＬＡは、投影システムＰＳと基板Ｗの間の隙間を埋めるように、基板の少なくとも一部が比較的高屈折率を有する液体（例えば水）により覆われる形式の装置であってよい。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、米国特許第６９５２２５３号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ装置ＬＡはまた、２つ以上の基板サポートＷＴ（「デュアルステージ」とも呼ばれる）を有するタイプのものであり得る。そのような「多段ステージ」のマシンでは、基板サポートＷＴを並行して使用することができ、および／または基板Ｗのその後の露光の準備におけるステップを、他の基板サポートＷＴ上の基板Ｗを他の基板Ｗ上のパターンを露光するために使用しながら、基板サポートＷＴの一方に配置された基板Ｗ上で実行することができる。

基板サポートＷＴに加えて、リソグラフィ装置ＬＡは、測定ステージを含み得る。測定ステージは、センサおよび／または洗浄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の特性または放射ビームＢの特性を測定するように構成され得る。測定ステージは、複数のセンサを保持し得る。洗浄装置は、リソグラフィ装置の一部、例えば、投影システムＰＳの一部または液浸液を提供するシステムの一部を洗浄するように構成され得る。測定ステージは、基板サポートＷＴが投影システムＰＳから離れているときに、投影システムＰＳの下に移動することができる。

動作中、放射ビームＢは、マスクサポートＭＴに保持されるパターニングデバイス、例えばマスク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）によりパターン化される。マスクＭＡの通過後、放射ビームＢはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる投影システムＰＳを通過する。第２位置決め装置ＰＷおよび位置測定システムＩＦの助けを借りて、例えば、放射ビームＢの経路上に異なる目標部分Ｃがフォーカスされ且つ整列された位置に位置するように基板サポートＷＴを正確に移動できる。同様に、第１位置決め装置ＰＭおよび場合により別の位置センサ（図１には明示されていない）は、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために用いることができる。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークＰ１，Ｐ２は専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい。基板アライメントマークＰ１，Ｐ２は、これらがターゲット部分Ｃの間に位置する場合、スクライブレーンアライメントマークとして知られている。

本発明を明確にするために、デカルト座標系が使用される。デカルト座標系には、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３つの軸がある。３つの軸のそれぞれは、他の２つの軸に直交している。ｘ軸を中心とした回転は、Ｒｘ回転と呼ばれる。ｙ軸を中心とした回転は、Ｒｙ回転と呼ばれる。ｚ軸を中心とした回転は、Ｒｚ回転と呼ばれる。ｘ軸とｙ軸は水平面を定義し、ｚ軸は垂直方向である。デカルト座標系は本発明を限定するものではなく、説明のためにのみ使用される。代わりに、円筒座標系などの別の座標系を使用して、本発明を明確にすることができる。デカルト座標系の方向は、例えばｚ軸が水平面に沿った成分を持つというように、異なってもよい。

ビーム送達システムＢＤは、放射ビームＢのパルス長を増加させるように構成されたパルスストレッチャー１０を備える。放射ビームＢは、パルス放射ビームであり得る。他の実施形態では、パルスストレッチャー１０は、リソグラフィ装置ＬＡ内の異なる位置に配置され得る。

図２は、パルスストレッチャー１０の概略図である。パルスストレッチャー１０は、本明細書では、パルスストレッチング装置または単に装置と呼ばれることもある。パルスストレッチャー１０は、それらの反射面が互いに向き合うように配置された２つの共焦点光共振器１２および１４（例えば、凹シリンドリカルミラーまたは凹面球面ミラー）を含む。より一般的には、２つのミラー１２、１４は、光学アレンジメント（例えば、光共振器）を形成する。ミラー１２、１４は、各ミラー１２、１４の曲率半径にほぼ等しい所定の距離（分離）によって分離されている。ミラー１２、１４のそれぞれは、ミラー軸に対して対称に配置され、各ミラーの長手方向軸は、ミラー軸に垂直になるように配置されている。ミラー軸に平行な第２の軸は、ミラー軸から所定の距離で各ミラー１２、１４の表面に接触する。放射線のパルス（ビームＢとも呼ばれる）は、パルスストレッチャー１０に出入りするときにほぼコリメートされるが、パルスストレッチャー１０内の中間焦点を通過する。当然のことながら、これはｓパルスストレッチャーのほんの一例であり、多くの異なる実施形態、例えばミラーの１つがビームスプリッタとして機能するフラットミラーの三角形のセットアップ、または２つのみではなくそれ以上の平面または球面ミラーを備えた配置、が可能である。

ビームスプリッタ１６は、ビームスプリッタ１６の長手方向軸が第２の軸と４５度の角度をなすように、第２の軸に沿って配置される。ビームスプリッタ１６もまた、その中心が光軸上に配置され、光軸は第２の軸に垂直に位置する。当然のことながら、角度４５度の選択は任意のものであり、それは異なって選択されてもよいが、２つの軸は垂直ではない。

動作中、入力ビーム１８（例えば、ほぼコリメートされたビーム、わずかに発散するビームなど）は、ビームスプリッタ１６の光軸に沿ってパルスストレッチャー１０に入る。光遅延経路２０は、共焦点ミラー１２および１４によって形成される。各ミラー１２、１４は、例えば、およそ例えば２０００ｍｍの光キャビティ長で分離された、およそ例えば２０００ｍｍの大きな曲率半径を有する直径１００ｍｍの球面ミラーであり得る。ビームスプリッタ１６は、入射ビーム１８と４５度の角度をなし、入射する放射１８の一部が遅延経路２０に反射され、遅延経路２０を出る放射がパルスストレッチャー１０から出力放射ビーム２２に反射されるように配置される。

例えば、６０Ｒ／４０Ｔ（６０％反射／４０％透過）ビームスプリッタ１６が使用される場合、ビームスプリッタ１６は、入射放射ビーム１８の約６０パーセントを遅延経路２０に反射する。これは、第１反射ビームまたは第１ビーム２４と呼ばれる。ビーム１８の各パルスの他の約４０パーセントの透過部分は、出射ビーム２２内の対応するストレッチパルスの第１サブパルスになる。ビームスプリッタ１６を透過するビーム１８の部分は、第２ビーム２６と呼ばれることがある。

反射ビーム（第１ビーム２４）は、ビームスプリッタ１６によって、ミラー１２の位置１２Ａに向けられる。ミラー１２は、反射部分をミラー１４の位置１４Ａに向ける。ミラー１４は、反射部分を反射して、ミラー１２の位置１２Ｂに戻す。次に、反射部分は、ミラー１２によってミラー１４の位置１４Ｂに再び反射され、次に、それをビームスプリッタ１６に戻す。

ビームスプリッタ１６では、第１反射光（第１ビーム２４）の約６０パーセントが、出射ビーム２２においてこのパルスの第１透過部分（第２ビーム２６）と完全に一致して反射され、第２サブパルスになる。第１反射光（第１ビーム２４）が反射されると、それは、さらなる第２ビームまたは単に第２ビームと見なされ得る。第２ビーム２６およびさらなる第２ビーム（これは、遅延経路２０を一度通過した後にビームスプリッタ１６から反射された第１ビーム２４の部分である）は、修正ビームの一部と呼ばれ得る。いくつかの実施形態では、反射ビームが第１透過ビームと完全に一致していないことが望ましい場合がある。いくつかのパルスストレッチャーでは、これを使用して、光学カラムの後続のコンポーネントへの光学的負荷を軽減でき、また、スペックル低減のために、入力（親）ビームに対して遅延した各ビーム（すなわち子ビーム）に対してわずかに異なるスペックルパターンを取得できる。

第１反射ビーム２４の約４０パーセントは、ビームスプリッタ１６によって透過され、第１反射ビーム２４の経路をたどり、出射放射ビーム２２において追加のより小さなサブパルスを生成する。これらは、次に第１反射ビーム２４の反射部分（さらなる第２のビーム）と組み合わされて、修正されたビーム（出射ビーム２２）にも寄与する、さらなる第１ビーム（または単に第１ビーム）であると見なすことができる。追加のサブパルスはすべて、それらが十分に大きな強度を有する場合、修正されたビーム（出射ビーム２２）に寄与すると見なされ得る。他の実施形態では、ビームスプリッタは、異なる反射／透過パーセンテージを有し得ることが理解されるであろう。

ビームスプリッタ１６の透過／反射係数を設定し、経路長を変化させることにより、結果として生じる出射ビーム２２は、異なる程度で引き伸ばされ得る。例えば、約８ｍの遅延経路２０および５０Ｒ／５０Ｔビームスプリッタ１６を用いて、時間積分二乗（ＴＩＳ：time integral square）７０ｎｓの入力ビーム１８は、１１０ｎｓのＴＩＳパルス長を有する出射ビーム２２内のパルスに引き伸ばすことができる。

図２に示されるように、パルスストレッチャー１０は、この実施において、共焦点ミラー１２と共焦点ミラー１４との間でほぼ等距離にある焦点２８を形成する。

前述のように、入力放射ビーム１８（親ビーム）は、ビーム分割比に従って放射（光）の一部を透過し、残りの放射を反射するビームスプリッタ１６に入射する。反射された放射２４は、遅延経路２０に向けられる。遅延経路２０は、その経路長によるいくらかの遅延を伴って、それをビームスプリッタ１６に向けて送り返す。これは子ビームと見なすことができる。その放射の一部は、ビームスプリッタ１６で反射され、したがって、元の透過された放射（第２ビーム２６）と再結合される。このようにして、子ビームは親ビームと再結合される。次に、透過された放射は、第２の往復のために再び遅延経路２０に入る（すなわち、それは、遅延経路２０を通って移動する別の第１ビーム２４になる）。これは、入射ビーム１８に対して強度が低下し、元のパルスに対して時間遅延するいくつかのパルス（修正ビーム２２）をもたらす。

図２のＩＮグラフは、経時的な入力放射ビーム１８の強度プロファイルを示している。図２のＯＵＴグラフは、いくつかのサブパルスで構成される修正ビームビーム（出射ビーム２２）の強度プロファイルを示している。出射サブパルスのピーク出力強度は、入射ビームの強度よりも小さく、例えば、出射ビームの第１サブパルスのピークは、入射ビームのピーク強度の半分であり得ることが理解されよう。ＯＵＴグラフに示されるように、各サブパルスは、隣接するサブパルスとある程度重なり、これはより滑らかな全体的な出射ビーム２２を提供する。この実施形態では、送信強度に寄与すると見なされるのに十分な大きさの強度を有する４つの子ビームがパルスストレッチャー１０で生成されるため、ＯＵＴグラフは４つのサブパルスを示す。

関連技術の当業者によって理解されるように、パルスストレッチャー１０は、パルスストレッチングデバイスの一例にすぎない。パルスストレッチャーの詳細については、ＵＳ２０１０３０２５２２Ａ１に公表されており、これは、参照により本明細書に組み込まれる。同様の機能を持つ他のパルスストレッチャー構成が存在する可能性がある。

パルスストレッチャーは、遅延経路２０（すなわち、第１ビーム２４の光路）に配置された位相板３０（より一般的には光学素子と呼ばれる）を含む。この実施形態では、位相板３０は、ミラー１４の位置１４Ａとミラー１２の位置１２Ｂとの間に、すなわち、第１ビーム２４のコリメートされたセクションに配置される。他の実施形態では、位相板３０は、ビームの別の部分に配置され得ることが理解されるであろう。しかしながら、位相板３０は、放射強度がより高い焦点２８ではなく、ビームがより大きな直径を有する場所（例えば、ビームのコリメートされた部分）に配置されることが好ましい。これは、位相板３０が、より高い放射強度を有する場所でより損傷を受けやすいためである。

図３は、位相板３０の概略図を示す。位相板３０は、放射強度の損失を最小限に抑えるために（すなわち、可能な限り多くの入射放射線がそれを通過できるようにするために）反射防止コーティングされ得る。往復の光損失を最小限に抑えることが望まれる。位相板３０は透明であり、ガラス材料から作製することができる。位相板は、透明で、吸収が非常に低く、対象の波長での散乱が非常に少ない任意の光学材料で作ることができる。１９３ｎｍの放射波長の場合、これはＵＶグレードの溶融シリカ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、結晶石英である可能性があってよい。後者の２つの材料は複屈折性であるため、材料内部の光の伝搬に対して光軸の正しい方向で材料を切断するように注意する必要がある。そうしないと、偏光効果が発生する可能性がある。２４８ｎｍの放射波長では、材料の選択は基本的に同じであるが、ＣａＦ_２などの高価な材料の必要性が低下する。

位相板３０は、ランダム位相板であり、すなわち、それは、疑似ランダム位相変化を提供する。これは、それが位相板３０の表面３２全体で（疑似）ランダムに変化する厚さｔを有し、典型的には、放射の最大１波長に対応する表面３２のステップ間の最大高さ差ｈを有することを意味する。厚さｔは、ｘ方向で測定され、第１ビームが伝播する方向、または少なくとも部分的に第１ビームが伝播する方向にある。位相板３０の対向する面３４は、面３４全体に高さの差がない平坦面であってよい。

隣接する部分に対して高さ差ｈを有する位相板３０の各部分は、位相領域３６（すなわち、位相ステップ）であると見なすことができる。板厚ｔおよび高さｈによって定義される、各位相領域３６での位相板３０の有効厚さは、各位相領域３６での有効（局所）光路長を定義する。これらの位相領域３６のそれぞれは、位相板３０上の位相パターンにあると見なすことができる。言い換えると、位相領域３６は、位相板３０の表面３２を横切って変化する高さを有する。１９３ｎｍの放射の波長の場合、高さの差ｈの例は、０～２００ｎｍの範囲のランダムな高さであってよい。位相板内の波長は、溶融石英の場合は１９３ｎｍで屈折率ｎ＝１．５６、ＣａＦ_２の場合はｎ＝１．４８に等しい係数で減少するため、高さの差ｈは１波長よりもさらに小さくなる。高さが約１波長より大きくなければならない必要はないが、これは不利ではない。したがって、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）レーザによって放出される放射波長である１９３ｎｍの場合、位相領域の高さは１～１４０ｎｍの範囲になり、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）によって放出される放射波長である２４８ｎｍの場合、位相領域の範囲は０～１７０ｎｍである。

位相板３０のその表面３２にわたって変化する厚さｔは、位相領域３６を定義すると見なすことができる。位相領域３６のそれぞれは、位相板３２の表面３２にわたって距離ｄ広がっている。各位相領域３６の距離ｄは、他の位相領域３６と同じであっても異なっていてもよく、すなわち、距離ｄは、位相板３０全体で変化し得る。距離ｄは、位相領域３６のピッチの半分であると見なされてもよい。各相領域の距離ｄの不規則なサイズが好ましい場合があるが、それらは規則的なサイズを有する場合もある。製造方法によりサイズが決まる場合もある。例えば、パターンが研磨されたプレートに投影されるリソグラフィステップがあり得る。現像後、露出領域をある程度の深さまでエッチングし、その後、全領域が処理されるまで各サイクルで異なるエッチング深さを使用してこのサイクルを数回繰り返す。あるいは、集束イオンビームエッチングを使用して、表面を直接成形することもできる。

位相パターンは、位相板３０の表面３２上の繰り返しパターン、例えば、表面３２にわたって再現される順序で異なる高さｈ（および異なる距離ｄ）を有する８つ（またはそれ以上またはそれ以下）の位相領域３６であり得る。位相板３０はランダム位相板であるため、位相パターンはランダム位相パターンと見なすことができる。位相板３０は、エッチングなどの任意の適切な方法によって形成することができる。構築されるとき、位相板３０は、所定の位相パターンを与えられなければならず、したがって、それ自体が純粋にランダムであると見なすことはできない（準ランダムまたは疑似ランダムと見なされ得る）が、位相パターンは不規則であることが好ましいことが理解されよう。

ランダム位相パターンを有する位相領域３６は、位相板３０に入射する放射ビーム（第１ビーム２４）の波面３８に（疑似）ランダム位相を追加する。すなわち、第１ビーム２４の波面の異なる部分は、位相板３０によって位相変調される。言い換えると、第１ビームの波面の異なる部分の位相が変化する。ここで「変化する」という用語は、第１ビームの波面の異なる部分のそれぞれの位相が位相板に起因して経時的に変化すること、または、各位相領域のそれぞれによって生成される位相変化が経時的に変化することを必要とすることを意図しない。すなわち、位相の能動的変化を有する必要はなく、それは位相の受動的変化であってもよく、すなわち、波面の各異なる部分に提供される位相変化は、位相板に起因して経時的に変化（時間的位相変化）しなくてもよく、むしろ、第１ビーム経路に配置されている位相板の固定された（変化しない）形状に起因する空間的な位相変動であってもよい。しかしながら、以下に記載されるような他の実施形態では、位相領域は、空間的位相変化だけでなく時間的位相変化も提供するために、位相領域の光路長を変更することによってなどによって、時間とともに能動的に変化され得る。これは、ビームの位相が単一パルスの期間にわたって変調されていることを示しているわけではない。

第１ビーム２４の方向は、矢印４０によって示されている。位相板３０をパルスストレッチャー１０の一部に配置する際に、位相差が、第１ビーム２４の異なる部分にランダムに追加される。位相板３０から矢印４４の方向に出て行く波面４２は、入力第１ビーム２４の波面３８に対して変調された（変化した）位相を有することが示されている。

したがって、遅延経路２０を通過した後の子ビーム（第１ビーム２４）は、親ビームの場合と同様に、波面の異なる部分の間で同一の位相関係を持たないであろう。後続の子ビーム（さらなる第１ビーム）は、各子ビームがビームスプリッタ１６の厚さによって決定される小さな距離だけその親に対して変位するため、さらに異なる位相分布を有する。それぞれが位相板の異なる位置を通過し、したがってその波面にわたって異なるランダム位相シフトを取得する異なる子ビームは、他のすべての子ビームと比較して、良好な位相ランダム化を提供し、したがってスペックル低減を提供する。

位相板３０は、透過型光学素子である。位相板３０は、第１ビーム２４の波面の異なる部分の位相が、位相板３０を透過した後に変化するように構成される。異なる高さｈを有する位相領域に起因して（位相領域の変化する厚さｔに起因して）、放射は、位相板３０のいくつかの位相領域３６において他よりも長く時間を費やす。したがって、第１ビーム２４の波面のいくつかの部分は、第１ビーム２４の波面の他の部分より先に、位相板の表面３２を出る。これは、第１ビーム２４の波面のそれらの部分間に位相変動があることを意味する。

図３に示される位相板３０、特に位相領域３６のステップのサイズ、および結果として生じる出力波の波面の変調は、正確な縮尺ではないことが理解されよう。

位相変調または位相シフトは、表面３２または３４、あるいはその両方の位相領域によって得られることが当業者によって理解されるであろう。

遅延経路２０を通過した後の子ビームは、親ビームの場合と同様に波面の異なる部分間で同一の位相関係を持たないので、修正されたビームのコヒーレンスは減少する。このコヒーレンスは、空間コヒーレンスであり得る。

上記のように、スペックルは、光源のコヒーレンス特性の結果であり、したがって、スペックルを低減するために、放射源のコヒーレンス特性を考慮することが重要である。

時間的コヒーレンスは、純粋に単色の波の場合、無限に長くなるであろうレーザ（放射源）のスペクトル帯域幅に関連し、これは、これは、ビームの固定位置に、異なる時間での電界に対して明確な固定位相関係が存在することを意味する。その結果、ビームの一部が任意の時間遅延した場合でも、それは結合したときに元のビームと干渉する。実際には、帯域幅は有限であるため、波面上のポイントには、有限時間のみの、通常はＤＵＶリソグラフィレーザの場合は数十分の一から数ｎｓの固定位相関係が存在する。

空間コヒーレンスは、ビーム内の異なる位置に同時にある一組の点の電界の位相の明確で固定された関係の存在に関連する。空間コヒーレンスが大きいほど、位相関係が存在する波面上の２点間の距離が大きくなる。典型的な空間コヒーレンス長は、ＤＵＶリソグラフィレーザーの場合、サブミリメートルから数ミリメートルのオーダである。

したがって、コヒーレンスの低下は、スペックルの低下につながる。実際には、これは、（投影レンズの色収差を考慮して）イメージングで許可されるのと同じくらい広い帯域幅の光源に変換される。低い空間コヒーレンスの必要性は、光学カラムによって受け入れられる（すなわち透過する）ことができる最大のサイズおよび発散を有する光源に変換される。

パルスストレッチングの場合、時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンスとの間に関係がある。これは、すべての面で親ビームと同一である入力ビームの時間遅延コピーを生成する理論的なパルスストレッチャーについて考えるときに見ることができる。その場合、子ビームのそれぞれによって生成されるスペックルパターンは親ビームと同一であり、時間遅延があるため、スペックルパターンの強度を単純に追加する必要がある。これは、平均と変動が単純に何らかの倍数因子で乗算されることを意味するが、相対的な観点からは、標準偏差（およびスペックルパターン）は同じままである。この親ビームと子ビームで理論的に同じであるスペックルパターンは、組み合わされた修正出射ビームにおいてスペックルコントラストが低下しないことを意味する。スペックルコントラストの全体的な減少は、さまざまなスペックルパターンを合計することによって得られる平均化によって与えられる。スペックルコントラストは、平均強度に対する強度変動で定義することができる。

実際には、子ビームのそれぞれは、親ビームおよび他のすべての子ビームとは（わずかに）異なり、これは、パルスストレッチャーの位置合わせとビームスプリッターなどの光学部品による寄与が原因である可能性がある（補償器を使用することで軽減される場合と軽減されない場合がある）。したがって、個々のスペックルパターンは異なり、本質的に確率論的であるため、これらのスペックルパターンをオーバーレイすると、平均強度に比べて変動が減少する。しかしながら、上記の理論的なパルスストレッチャーを考慮に入れると、パルスをより長い持続時間に単に伸ばすことがより良いスペックル低減をもたらすということは必ずしも正しくないことが認識されている。

位相板３０をパルスストレッチャー１０に含めることは、入力ビーム１８に関して、修正された出力ビーム２２のコヒーレンスの減少を提供し、これは、出力放射ビーム２２における全体的なスペックルパターンの減少をもたらす。これは、遅延経路２０を通過した後の子ビームが、親ビームの場合のように波面の異なる部分間で同一の位相関係を持たず、スペックルパターンが異なるためである。各子ビームと親ビームの間で異なるスペックルパターンは、強度分布の平均化と、位相板３０なしで達成されるものよりも線量（強度）のより小さな変動をもたらす。

さらに、後続の子ビーム（さらなる第１ビーム）は、ビームスプリッタ１６の厚さに対応する小さな距離だけその親ビームに対して変位するため、親ビームとはわずかに異なる位相分布を有する。これは、それ自体、スペックルの低減に部分的に有益である。これは、ビームスプリッタ１６によって導入された変位のために、親ビームと各子ビームのわずかに異なるセクションが最終的に透過する修正ビーム２２で重なり合うためである。しかしながら、位相板３０はこの効果を高める。各子ビームもまた、元の親ビームと比較して、位相板３０による異なる位相シフトを見るからである。本発明は、子パルスのコヒーレンスが、親ビームの単純なコピーで可能であるものよりもさらに低減され得るという認識により可能になった。

放射ビームのスペックルの減少は、最終的に、リソグラフィプロセスにおける基板のより良い収率をもたらすであろう。これは、スペックルの減少による限界寸法均一性（ＣＤＵ）とオーバーレイの向上によるものである。

図３は、位相板３０の断面図を示しており、位相板３０の表面３２の様々な高さｈは、１次元、すなわちｚ方向にのみ示されている。いくつかの実施形態では、位相領域３６は、表面を横切って一方向（ｙ方向）に同じ高さｈで延在し、他の直交方向（ｚ方向）に様々な高さを有する。他の実施形態では、図４に示されるように、位相領域の様々な高さは、位相板の表面にわたって２次元（例えば、２つの直交する方向、ｙおよびｚ方向）で存在する。したがって、各位相領域は、ある方向に距離ｄ_１延在し、別の方向に距離ｄ_２延在する。図４は、正方形の面５０を有する位相領域４８を備えたランダムな高さの位相板４６を示す。他の実施形態では、高さが異なり、面が異なる形状であってもよいことが理解されよう。

位相領域は、所望の位相変調を提供するために任意の適切な形状を有し得る。例えば、位相領域は、正多角形、不規則多角形、三角形、五角形、正方形、円、長方形、または楕円の断面形状を有し得る。円形または楕円形の位相領域では、平面全体を埋めることはできない。この場合、平面を埋める可能性のあるテッセレーション（tessellation）が必要になる場合がある。正多角形（三角形、正方形、六角形など）の場合もあるが、通常は正多角形である必要はない。平面（または曲面ミラーの表面）を埋めるだけでよく、不規則多角形の任意の組み合わせ、例えば三角形と五角形、にすることができる。

位相板３０の効果のさらなる増大は、位相領域３６のサイズｄ（すなわち、位相板のピッチの約半分）を調整することによって達成することができる。ピッチが入射ビームの空間コヒーレンス長よりも小さくされている場合（そして好ましくは釣り合っておらず、したがってコヒーレンス長のサブディヴァイザ（subdivisor）に近くない）、子ビームの各コヒーレンスセルは、完全には建設的に干渉しない部分に分割され、最終的な結果としてスペックルコントラストが低下する。コヒーレンスセルは、セル内の各ポイントでの電界の位相が、セル内の他のポイントでの電界の位相と固定された明確な関係を持つ空間内の領域である。したがって、電界は互いに干渉する可能性があり、その結果、検出器、例えばウェハ上のレジストにわたって強度変化をもたらす。

位相板３０のピッチを小さくしすぎると、放射ビームの発散が増加し、最終的にはリソグラフィ装置ＬＡにおける放射ビームの透過損失につながる可能性がある。それはリソグラフィ装置ＬＡの光学カラムによって受け入れられないからである。したがって、放射が位相板３０から回折される角度は、光学カラムにおける放射の受光角の約４分の１よりも小さく保たれるべきである。これを行うために、位相領域３６のサイズｄは、以下の例で説明されるように小さすぎないように制限される。図２の出力グラフに示されるように、パルスストレッチャー１０において、透過強度に寄与する約３つまたは４つの子ビームが効果的に生成されているので、係数４が示される。より一般的には、位相板３０は、放射が位相板３０から回折される角度が、光学カラムにおける放射の受光角のある割合（例えば、４分の１）未満であるように構成される。この割合は、修正されたビーム（出射ビーム２２）の透過強度に実質的に寄与する第１ビーム２４（すなわち、子ビーム）の数の逆数として計算される。

一次回折角は、式１で与えられる。

ここで、ｄは、位相領域３６のピッチの半分である。例えば、約２００ｎｍの波長、および２ｍｒａｄの受光半角の場合、これは、約１ｍｍの位相領域のピッチ、したがって約０．５ｍｍの位相領域３６のサイズｄをもたらす。

位相板３６のピッチは、２つの方向への入射ビームの発散およびリソグラフィ装置ＬＡの光学カラムの受光角に応じて、２つの直交する方向で異なっていてもよい。また、空間コヒーレンス長は、２つの直交する方向で異なり、方向ごとにピッチの値が異なる可能性がある。両方の場合において、これは、２つのピッチが異なる場合に、長方形または楕円形の最適化された位相領域３６をもたらすであろう。しかしながら、他の形状（例えば、正方形または円形）の場合でさえ、スペックル低減の改善は、位相板３０を備えたパルスストレッチャー１０で達成される。

上で説明したように、いくつかの実施形態では、１Ｄ位相板３０を使用することができ
る。１Ｄ位相板３０においては、位相領域３６は、一方向にのみパターンを有し（すなわち、異なる高さｈで異なるサイズｄを有する）、他の方向には、同じ高さｈで位相板３２の表面３２の全長をカバーする。これは、例えば、「長い」方向（すなわち、位相領域３６の高さが変化しない方向）での発散が、例えば受け入れの問題のために位相板３０によって増加されないことが望まれる場合に有用である。

上記の実施形態では、位相板３０は、第１ビーム２４の波面に位相変調（変動）を提供するための光学素子として使用される。しかしながら、他の実施形態では、光学素子は、異なるコンポーネントであってもよい。例えば、位相板３０は、ディフューザなどの異なる光学素子と交換することができる。

図５には、例示的なディフューザ１３０の概略図が示されている。１００ずつ増やされた符号は、位相板３０と同様に、ディフューザ１３０の同じまたは類似する部分に使用されている。ディフューザ１３０は、第１ビーム２４の光路２０に同様に配置される。ディフューザ１３０は、第１ビーム２４の波面の異なる部分が位相変調（変化）されて、第２ビーム２６と比較して第１ビーム２４のコヒーレンスを低減するように構成されるという点で、位相板３０と同様に機能する。これは、同様に、入力ビーム１８と比較したときに、出力ビーム２２のスペックルの低減につながる。

ディフューザ１３０は、透過型光学素子である。ディフューザ１３０は、ビームの波面を位相変調するために必要な放射の散乱を提供するのに十分なほど粗いが、放射ビームがリソグラフィ装置ＬＡの光学カラムによって受け入れられるほど十分に収束しないように放射を散乱させるほど粗くはない。

ディフューザ１３０の拡散領域の「ピッチ」は、位相板３０のピッチの一致と同様の方法で、入力第１ビーム２４の空間コヒーレンス長と一致するように選択されるべきである。ディフューザ１３０によって透過される放射の発散角は、感知できるほどの損失を被らないように十分に小さく保たれるべきである。

ディフューザ１３０の表面１３２のプロファイルおよび結果として生じる第１ビーム２４の透過波面が図５に示されている。平坦な入射波面１３８は、ディフューザ１３０の形状に従って変形される。図５は縮尺どおりではなく、特にディフューザ１３０の山と谷の高さがはるかに大きく示されている。ディフューザ１３０の効果はまた、発散を拡大することである。光線は波面１４２に垂直に伝播するため、これは出力波面１４２の形状に潜在する。

ディフューザ１３０の表面１３２の様々な高さｈは、１次元、すなわちｚ方向にのみ示されている。位相板３０と同様の方法で、いくつかの実施形態では、位相領域１３６は、表面を横切って１方向（ｙ方向）に同じ高さｈで延在し、他の直交方向（ｚ方向）に変化する高さを有し得る。他の実施形態では、位相領域の様々な高さは、ディフューザ１３０の表面を横切って２次元（例えば、２つの直交方向、ｙおよびｚ方向）で存在し得る。したがって、各位相領域１３６は、１方向に距離ｄ_１、別の方向に距離ｄ_２延在し得る。

位相板３０は、位相板３０が主に０次で回折を与えるように調整され、したがって大角度回折による損失を低減し得るという点で、ディフューザ１３０よりも有利であり得る。これは、ディフューザ１３０で達成するのがより難しい場合がある。

他の実施形態では、ディフューザ１３０および位相板３０は、パルスストレッチャー１０の他の部分に配置され、および／またはビームスプリッタまたは光学アレンジメント（例えばミラー）などの光学系の他の部分に組み込むことができる。より一般的には、他の光学部品は、第２ビーム２６に対して第１ビーム２４の位相変調を提供する光学素子を組み込むことができる。

図６は、パルスストレッチャー２００の概略図である。パルスストレッチャー２００は、位相板３０がミラー２１２の位置１２Ａに配置された光学素子２３０に置き換えられていることを除いて、パルスストレッチャー１０と同じである。パルスストレッチャー１０の部品に対応するパルスストレッチャー２００の部品には、同じ符号が使用されている。

光学素子２３０は、ミラー２１２の表面、例えば位置１２Ａに設けられた位相板３０の表面３２のプロファイルであると見なすことができる。

図７は、光学素子２３０の概略図を示しており、これは、ミラー２１２の一部を形成することを除いて、図３に示される位相板３０と同様である。しかし、光学素子２３０は、反射光学素子である。位相板３０の場合と同じまたは類似の光学素子２３０の部分には、２００ずつ増やされた符号が使用されている。

ミラー２１２（光学素子２３０を含む）は、反射面２３２上にランダムな位相領域２３６（または位相ステップ）を有する。光学素子２３０は、ミラーコーティングを有する。往復の光損失を最小限に抑えることが望まれている。入射ビーム２４は、例えば、平坦な波面２３８を有する。他の例では、波面を湾曲させることができる。反射ビームは、その波面２４２の一部が変形している。より高い高さｈを有する位相領域２３６から反射した波面の部分は、より低い高さｈを有する位相領域２３６から反射された波面の部分に先行している。位相差は、光学素子２３０の表面２３２の山と谷の高さ、すなわち、位相領域２３６の高さｈの２倍に対応する。これは、反射時に、ビームがこの差を２回を通過するためである。

したがって、ミラー２１２の位置１２Ａの表面は、図３に示されるように、位相板３０と同じように、位相パターンの位相領域を有する。これは、ミラー２１２に入射する放射が、低い高さｈを有する位相領域２３６より前に、高い高さｈを有する位相領域２３６に到達し、第１ビーム２４の波面の異なる部分は、第２ビーム２６に対して位相が変化する（変調される）ことを意味する。光学素子２３０は、ランダム位相板反射面とも呼ばれる。他の実施形態では、ミラー２１２の位置１２Ａの表面は、代わりに、図５に示されるように、ディフューザ１３０と同じように位相パターンの位相領域（この場合、光学素子２３０は、ランダムディフューザ反射面と呼ばれることがある）、またはその他の適切な形状の位相領域を有する。光学素子２３０は、ミラー２１２の位置１２Ａに配置されているが、ミラー２１２の位置１２Ｂまたはミラー２１０の位置１４Ａ、１４Ｂなど、ミラー２１２、２１４の他の位置に同様に組み込むことができることが理解されよう。

ミラー２１２、２１４は、ガラス材料から作製され得る。ミラーは、溶融シリカなどの研磨が容易なガラス材料であってもよい。ミラーの材料は、問題になっている波長（たとえば、１９３ｎｍ）で透明である可能性があるが、屈折率（「シュリーレン」）または気泡または介在物の均一性に関する要件は、透過型光学素子よりも厳しくない。それでも透過性である必要がある理由は、ミラーコーティングの反射率が１００％にならないため、光の一部がまだ基材を透過するからである。光が基材材料に強く吸収されすぎると、基材に直接的な損傷を与えたり、コーティングに間接的な損傷を与えたりする可能性がある。

位相変調は、コーティングの前にミラー表面の一部をエッチングすることによって局所的に適用することができる。コーティングはコンフォーマルであるため、下にある基材の高さプロファイルを示す。

表面３２に位相領域３６を有する透過型位相板３０は、ミラー表面上、例えば表面１２Ａ上に直接配置することができ、または透過型位相板の裏側を反射性のコーティングをすることができる。位相板３０の実施形態では、放射は、透過型位相板を通って２回伝播し、これにより、２回の位相シフトを経験する。

図８は、パルスストレッチャー３００の概略図である。パルスストレッチャー３００は、光学素子２３０がミラー２１２の位置１２Ａに配置される代わりに、光学素子３３０がビームスプリッタ３１６に配置されることを除いて、パルスストレッチャー２００と同じである。より具体的には、ビームスプリッタ３１６は、光学素子３３０を備える。パルスストレッチャー１０およびパルスストレッチャー２００の部分に対応するパルスストレッチャー３００の部分には、同じ符号が使用されている。

図８において、ビームスプリッタ３１６は、入力放射ビーム１８が到着する方向に面するビームスプリッタ３１６の側に配置された光学素子３３０とともに示されている。したがって、光学素子３３０は、ビームスプリッタ３１６からミラー１２に向かって反射されるときに、第１ビーム２４の波面に位相変調を提供する反射光学素子である。この場合、光学素子３３０は、第１ビーム２４の光路２０に配置されていると見なすことができる。

ビームスプリッタ３１６は、位相板３０と同じ材料から作製され得る。すなわち、ビームスプリッタ３１６は、透明で、吸収が非常に低く、対象の波長での散乱が非常に低い任意の光学材料から作製され得る。たとえば、これはＵＶグレードの溶融シリカ、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、または結晶石英であってよい。

ビームスプリッタ３１６の表面は、位相領域においてランダムな位相パターンで実装され得、その結果、反射された第１ビーム２４は、遅延経路２０に入るときにすでに変調された位相を有する。光学素子３３０は、ビームスプリッタコーティングと等しい反射率を有するか、または（ビームスプリッタの反対側で）反射防止コーティングされるべきである。往復の光損失を最小限に抑えることが望まれている。他の実施形態では、光学素子は、ビームスプリッタの反対側に配置することができる。表面の１つが透過時の位相板または反射時の位相変調ミラーとして機能するビームスプリッターの場合、放射がビームスプリッタ３１６をどのように通過したかに応じて、効果はそれぞれ図３または図７のいずれかで表される。出射ビーム２２は常にビームスプリッタ３１６を通過するので（それが第１透過ビームとして、またはその後の反射ビームの１つとして）、すべての親および子サブビームは、ランダム位相ビームスプリッタ３１６によって同相で変調される。したがって、ビームスプリッタ３１６の部分反射側または反射防止コーティングされた側のどちら側に位相変調（光学素子３３０）が適用されるかは重要ではない。また、ビームスプリッタ３１６の向きは重要ではない、すなわち、元の入射ビーム１８が最初に反射防止コーティングされた側に当たるか、部分反射側に当たるかは重要ではない。

光学素子、例えば、透過型および／または反射型の光学素子をビームスプリッタおよび／またはミラーに組み込むことは、光学部品の削減という利点があり、放射ビームの損失が少なくなり（透過率とパルスストレッチが向上し）、コストが低くなる。

別の実施形態では、光学素子は、位相領域が能動的に変更可能であり、位相変化を第１ビームの波面の異なる部分に変更するように構成され得る。すなわち、光学素子は、能動的に変形可能なミラーまたは位相板を組み込むことができる。したがって、位相領域は、位相変化を第１ビームの波面の異なる部分に変更するために能動的に修正可能であり得る。この位相変化は、経時的に変化する可能性のある位相のアクティブな変化（一時的な位相変化）と見なすことができる。

遅延経路内のミラーが、例えば、制御されたプッシュプルアクチュエータによって能動的に変形される場合、原則として、ランダム位相ミラーの所望の形態を含む任意の形態を与えることができる。例えば、これは、入射放射ビームのコヒーレンスが経時的に変化する場合に利点を提供し得る。これは、たとえばエキシマレーザおよび／またはレーザの光学部品内のガス混合物の経年劣化により、レーザから出てくるビームのコヒーレンス長が異なることが原因で発生する可能性がある。その場合、コヒーレンスの定期的な測定に基づくアクチュエータの調整を定期的に適用できる。あるいは、コヒーレンスを継続的に監視し、その結果に基づいてミラーの形状を調整するオンラインコヒーレンス測定を使用することもできる。これには、制御ループの使用が含まれる。コヒーレンス測定は、抵抗測定に基づくことも、スペックル強度をオンラインで継続的に測定するか、いわゆるスペックルメータを使用した専用テストで測定する測定セットアップを使用することもできる。スペックルメータは、例えば、カメラまたは他の位置に依存する強度測定装置を使用して、スペックル強度を測定する機器である。

能動的に変形されたミラーと同様に、変形された透明な平面平行板からなる位相板、例えば、ビームスプリッタ板またはパルスストレッチャーの区間の１つにある板を使用することができる。その場合、透過波面の変調は、バルクに埋め込まれた、またはプレートの表面に適用されたヒーターワイヤーのアレイ（またはヒーターワイヤーのアレイの交差したペア）でプレートを加熱することによって達成することができる。これは、屈折率を局所的に変化させ、それによって透過波面を変調する効果がある。あるいは、アクチュエータを位相板の側面に適用して、位相板を変形させ、透過ビームの位相歪みを作成することもできる。

位相板３０がそれぞれ電気光学的または磁気光学的材料を含む場合、透過型位相板３０に電界または磁場を印加することによって同じ効果を達成することができる。電（磁）界が電気光学材料に印加されると、電気光学材料の光学特性、例えば屈折率が変化する可能性がある。この現象は、ポッケルス効果として知られている。一実施形態では、位相領域３６での位相変化は、電界または磁界、あるいはその両方を透過型位相板に印加することによって屈折率を局所的に変化させることによって得ることができる。

電場および／または磁場による位相変化は、静的、動的、および準静的であってよい。すなわち、結果として生じる変動は、印加された電界および／または磁界の時間変動に依存し得る。

上記の光学素子を含むパルスストレッチャーは、様々な状況および装置で使用することができる。一般に、パルスストレッチャーは、レーザ（例えば、エキシマレーザ）の出口に配置され、および／またはレーザ（例えば、エキシマレーザ）の内部に配置され得る。

例えば、上記のタイプの光学素子は、エキシマレーザの内側または外側のいずれかにカスケードされた一連のパルスストレッチャーに含むことができ、各パルスストレッチャーは、ランダム位相板／ミラー／ビームスプリッタを有して、ビームのコヒーレンスを低減できる。これらは、ダブルステージ内部パルスストレッチャーとそれに続くダブルステージ外部パルスストレッチャーを備えたレーザー内にあってもよい。これらの各ステージは、スペックルの大幅な全体的な削減のために提案されているように、位相板または同様のものを組み込むことができる。

別の例として、上記の光学素子を含むパルスストレッチャーは、いわゆるＭＯＰＡ（マスターオシレータ－パワーアンプ）またはＭＯＰＯ（マスターオシレータ－パワーオシレータ）レーザシステムで使用することができる。これらのシステムでは、低電力マスターオシレータを使用して、明確に定義された狭帯域スペクトル特性とビーム伝搬特性（発散と断面積によって定義される）を備えた光を生成する。その後、光はＰＡで増幅されるか、ＰＯをインジェクションシードするために使用される。ＰＡは光を増幅するだけであるが、ＰＯの場合、オシレータは注入された光に「ロック」されているため、インジェクションシードと同じスペクトルおよび伝搬特性を持つ光を生成する。
ＭＯＰＡおよびＭＯＰＯの場合、ＭＯとＰＡ／ＰＯの間に配置された提案のコヒーレンス低減パルスストレッチャーは、ＭＯからの入射光の空間コヒーレンスを低減し、ＰＯ／ＰＡからの光のコヒーレンスを大幅に低減するのに役立つ。

特に、これは、いわゆるハイブリッドレーザが使用された場合に有用であり、システムのＭＯステージは、固体レーザ（必要なパルスＤＵＶ放射を得るために、高調波発生や和周波および差周波発生などの非線形技術と組み合わせた、パルスダイオード励起発振器で構成される）であり得る。この固体レーザーは、比較的特に高い空間コヒーレンスを持っている。通常、固体レーザーはいくつかの空間モードしか持たない。一方、エキシマレーザは数百の空間モードで光を放射し、各モードは他のモードに対して独立している、つまり、インコヒーレントである。したがって、固体レーザのコヒーレンスは、一般に、すでに高いコヒーレンスを持っているエキシマレーザよりもはるかに高くなる。その場合、ＭＯの高い空間コヒーレンスは、（相対的な観点から）ハイブリッドレーザの非常に高い空間コヒーレンスをもたらす。したがって、提案のパルスストレッチャーをＭＯとＰＯ／ＰＡの間に挿入すると、コヒーレンスが大幅に低下し、それによって、このようなハイブリッドレーザを使用するリソグラフィシステムのスペックルが改善される。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特定の言及がなされ得るが、本明細書に記載されるリソグラフィ装置は、他の用途を有し得ることを理解するべきである。他の可能な用途には、統合光学システム、磁区メモリ、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどのガイダンスと検出パターンの製造が含まれる。

本明細書では、リソグラフィ装置との関連で本発明の実施形態を具体的に参照することができるが、本発明の実施形態は、他の装置で使用することができる。本発明の実施形態は、マスク検査装置、計測装置、またはウェハ（または他の基板）またはマスク（または他のパターニングデバイス）などの物体を測定または処理する任意の装置の一部を形成することができる。これらの装置は、一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。そのようなリソグラフィツールは、真空条件または周囲（非真空）条件を使用することができる。

上記では、光学リソグラフィの文脈での本発明の実施形態の使用について具体的に言及してきたが、文脈が許せば、本発明は光学リソグラフィに限定されず、その他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィでも使用することができる。

文脈が許す場合、本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装され得る。本発明の実施形態はまた、機械可読媒体に格納された命令として実装され得、これは、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピューティングデバイス）によって可読可能な形式で情報を格納または送信するための任意のメカニズムを含み得る。たとえば、機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的または他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、およびその他を含んでよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定のアクションを実行するものとして本明細書に記載され得る。しかしながら、そのような説明は単に便宜上のものであり、そのようなアクションは実際には、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行するコンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、または他のデバイスに起因し、それを行うとアクチュエータや他のデバイスが物理的な世界と相互作用する可能性があることを理解されたい。

本発明の態様は、以下の節に記載されている。
１．パルス放射ビームのパルス長を増加させるための装置であって、
入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
光学アレンジメントであって、前記ビームスプリッタおよび当該光学アレンジメントは、当該光学アレンジメントによって引き起こされる前記第１ビームの光学的遅延の後に、前記第１ビームの少なくとも一部が前記第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、光学アレンジメントと、
前記第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子であって、前記第１ビームの波面の異なる部分の位相が変化して前記第１ビームと前記第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するように構成された少なくとも１つの光学素子と、
を備える装置。
２．前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含み、前記位相領域は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分に位相変化を提供するように構成される、節１に記載の装置。
３．前記位相領域は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分に位相変化を提供するために、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたって変化する高さを有する、節２に記載の装置。
４．前記位相領域の様々な高さは、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたって２次元で発生する、節３に記載の装置。
５．前記少なくとも１つの光学素子は、前記位相領域を定義するためにその表面にわたって変化する厚さを有する、節２から４のいずれかに記載の装置。
６．前記位相領域は、ランダムな相変化を提供するように構成される、節２から５のいずれかに記載の装置。
７．前記位相領域は、正多角形、不規則多角形、三角形、五角形、正方形、円形、長方形、および楕円形のうちの１つの形状を有する、節２から６のいずれかに記載の装置。
８．前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子のピッチが、前記入力放射ビームの空間コヒーレンス長よりも小さくなるように構成される、節２から７のいずれかに記載の装置。
９．前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子のピッチが、前記入力放射ビームの空間コヒーレンス長と釣り合わないように構成される、節２から８のいずれかに記載の装置。
１０．前記少なくとも１つの光学素子は、放射が前記少なくとも１つの光学素子から回折される角度が、光学カラムの放射の受光角のある割合未満であるように構成され、
前記割合は、前記ビームの透過強度に実質的に寄与する前記第１ビームの数の逆数である、節２から９のいずれかに記載の装置。
１１．前記少なくとも１つの光学素子は、前記位相領域が、前記第１ビームの波面の前記異なる部分への位相変化を変更するように能動的に変更可能であるように構成される、節２から１０のいずれかに記載の装置。
１２．前記少なくとも１つの光学素子は透過型光学素子であり、前記透過型光学素子は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分の位相が当該透過型光学素子を透過した後に変化するように構成される、節１から１１のいずれかに記載の装置。
１３．前記透過型光学素子は、前記第１ビームの光路に配置された位相板である、節１２に記載の装置。
１４．前記透過型光学素子は、前記第１ビームの光路に配置されたディフューザである、節１２に記載の装置。
１５．前記少なくとも１つの光学素子は反射型光学素子であり、前記反射型光学素子は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分の位相が当該反射型光学素子から反射した後に変化するように構成される、節１から１１のいずれかに記載の装置。
１６．前記反射型光学素子は、ランダム位相板反射面およびランダムディフューザ反射面のうちの少なくとも１つである、節１５に記載の装置。
１７．前記ビームスプリッタが前記反射型光学素子を含む、節１５または１６に記載の装置。
１８．前記反射型光学素子は、前記第２ビームの波面の異なる部分の位相が変化するように構成される、節１７に記載の装置。
１９．前記光学アレンジメントは少なくともミラーを含み、前記ミラーが前記反射型光学素子を含む、節１５または１６に記載の装置。
２０．前記光学アレンジメントは、第１共焦点ミラーおよび第２共焦点ミラーを含む共焦点共振器である、節１から１９のいずれかに記載の装置。
２１．当該装置は、レーザ、エキシマレーザ、固体レーザー、固体オシレータ、マスターオシレータ、パワーアンプ、マスターオシレータパワーアンプ、パワーオシレータ、マスターオシレータパワーオシレータ、ハイブリッドレーザのうちの少なくとも１つの中または出口に配置されている、節１から２０のいずれかに記載の装置。
２２．当該装置は、前記マスターオシレータと前記パワーアンプの間、前記マスターオシレータと前記パワーオシレータの間、前記固体オシレータと前記パワーアンプの間、および前記固体オシレータと前記パワーオシレータの間のうちの少なくとも１つに配置される、節２０に記載の装置。
２３．前記.少なくとも１つの光学素子が、電気光学材料および磁気光学材料のうちの少なくとも１つを含む、節１２または１３に記載の装置。
２４．節１から２３のいずれかに記載の装置を備えるリソグラフィ装置。
２５．前記装置は、前記リソグラフィ装置のビーム送達システム内に配置されている、節２４に記載のリソグラフィ装置。
２６．放射ビームを調整するように構成された照明システムと、パターニング装置を支持するように構築されたサポート構造であって、前記パターニング装置は、放射ビームの断面にパターンを与えて、パターン化された放射線ビームを形成することができる、サポート構造と、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板上に投影するように構成された投影システムと、をさらに備える、第２４または２５に記載のリソグラフィ装置。
２７．装置を使用してパルス放射ビームのパルス長を増加させる方法であって、
入力放射ビームを前記装置のビームスプリッタに通して、入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割することと、
前記第１ビームを前記装置の光学アレンジメントに通すことであって、前記ビームスプリッタおよび前記光学アレンジメントは、前記光学アレンジメントによって引き起こされる前記第１ビームの光学的遅延の後に、前記第１ビームの少なくとも一部が前記第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、ことと、
前記第１ビームと前記第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するために、前記第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子を使用して、前記第１ビームの波面の異なる部分の位相を変化させることと、
を備える方法。
２８．前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含み、前記位相領域は、前記第１ビームの波面の異なる部分に位相変化を提供するように構成される、節２７に記載の方法。

本発明の特定の実施形態が上記で説明されたが、本発明は、説明された以外の方法で実施されてもよいことが理解されよう。上記の説明は、限定ではなく例示を意図したものである。したがって、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に変更を加えることができることが当業者には明らかであろう。

Claims (13)

1. パルス放射ビームのパルス長を増加させるための装置であって、
   入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割するように構成されたビームスプリッタと、
   光学アレンジメントであって、前記ビームスプリッタおよび当該光学アレンジメントは、当該光学アレンジメントによって引き起こされる前記第１ビームの光学的遅延の後に、前記第１ビームの少なくとも一部が前記第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、光学アレンジメントと、
   前記第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子であって、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含み、前記第１ビームの波面の異なる部分の位相が変化して前記第１ビームと前記第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するように構成された少なくとも１つの光学素子と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの光学素子は、前記位相領域が、前記第１ビームの波面の前記異なる部分への位相変化を変更するように能動的に変更可能であるように構成される、装置。
2. 前記位相領域は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分に位相変化を提供するために、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたって変化する高さを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子のピッチが、前記入力放射ビームの空間コヒーレンス長よりも小さくなるように構成される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子のピッチが、前記入力放射ビームの空間コヒーレンス長と釣り合わないように構成される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの光学素子は透過型光学素子であり、前記透過型光学素子は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分の位相が当該透過型光学素子を透過した後に変化するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの光学素子は、電気光学材料および磁気光学材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの光学素子は反射型光学素子であり、前記反射型光学素子は、前記第１ビームの波面の前記異なる部分の位相が当該反射型光学素子から反射した後に変化するように構成される、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
8. 前記ビームスプリッタが反射型光学素子を含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記光学アレンジメントは、第１共焦点ミラーおよび第２共焦点ミラーを含む共焦点共振器である、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 当該装置は、レーザ、エキシマレーザ、固体レーザー、固体オシレータ、マスターオシレータ、パワーアンプ、マスターオシレータパワーアンプ、パワーオシレータ、マスターオシレータパワーオシレータ、ハイブリッドレーザのうちの少なくとも１つの中または出口に配置されている、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
11. 当該装置は、前記マスターオシレータと前記パワーアンプの間、前記マスターオシレータと前記パワーオシレータの間、前記固体オシレータと前記パワーアンプの間、および前記固体オシレータと前記パワーオシレータの間のうちの少なくとも１つに配置される、請求項１０に記載の装置。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載の装置を備えるリソグラフィ装置。
13. 装置を使用してパルス放射ビームのパルス長を増加させる方法であって、
    入力放射ビームを前記装置のビームスプリッタに通して、入力放射ビームを第１ビームと第２ビームに分割することと、
    前記第１ビームを前記装置の光学アレンジメントに通すことであって、前記ビームスプリッタおよび前記光学アレンジメントは、前記光学アレンジメントによって引き起こされる前記第１ビームの光学的遅延の後に、前記第１ビームの少なくとも一部が前記第２ビームと再結合されて修正ビームになるように構成される、ことと、
    前記第１ビームと前記第２ビームとの間のコヒーレンスを低減するために、前記第１ビームの光路内の少なくとも１つの光学素子を使用して、前記第１ビームの波面の異なる部分の位相を変化させることと、
    を備え、
    前記少なくとも１つの光学素子は、前記少なくとも１つの光学素子の表面にわたる位相領域を含み、
    前記少なくとも１つの光学素子は、前記位相領域が、前記第１ビームの波面の前記異なる部分への位相変化を変更するように能動的に変更可能であるように構成される、方法。

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