(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズファセットを備える第１光ファイバと、
前記第１光ファイバと光学的に結合される第２光ファイバと、を備え、
前記第２光ファイバはテーパファセットを備え、
前記テーパファセットと前記レンズファセットは、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとの間にエバネセント波結合を確立するように互いに間隔を空けて配置されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１光ファイバおよび／または前記第２光ファイバは、フォトニック結晶ファイバを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバは、フォトニック結晶ファイバを備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記レンズファセットのレンズ半径は、前記第１光ファイバのコアの中心からコアの外周までの距離以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記レンズファセットのレンズ半径は、前記第１光ファイバのコアの中心からコアの外周までの距離より大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバは、シングルモードファイバであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記テーパファセットのフロントファセットは、ほぼ前記レンズファセットの焦点位置に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記テーパファセットのフロントファセットのサイズは、０以上且つ約１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記レンズファセットは、前記第１光ファイバに取り付けられる、前記第１光ファイバから分離した構造であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記レンズファセットは、前記第１光ファイバと一体であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記テーパファセットは、前記第２光ファイバに取り付けられる、前記第２光ファイバから分離した構造であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記テーパファセットは、前記第２光ファイバと一体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの結合部を通過する放射の波長は、約４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記テーパファセット内を伝搬する波は、全反射によりテーパ内に閉じ込められることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記レンズファセットと前記テーパファセットとの間のギャップは、０より大きく且つ約１００ミクロン以下であることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記テーパファセットの長さは、０より大きく且つ約１００ミクロン以下であることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記レンズファセットおよび前記テーパファセットの外周は、円形であることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
出力を通って放射を放出するよう構成されるレーザと、
前記レーザの前記出力に光学的に結合される光ファイバであって、前記レーザからの放射を受ける入力を有するとともにスペクトル拡大された出力放射を提供する出力を有し、前記レーザからの放射を公称波長に関して少なくとも０．５ｎｍのスペクトル幅にスペクトル拡大するよう構成される光ファイバと、
請求項１から１７のいずれかに記載のシステムと、
を備えることを特徴とするスペクトル拡大放射装置。
【請求項１９】
放射を提供するよう構成される放射装置と、
前記放射装置からの放射を回折ターゲット上に提供する出力と、
前記ターゲットから回折放射を受信するよう構成される検出器と、
請求項１から１７のいずれかに記載のシステムと、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２０】
前記検出器は、受信した回折放射に応答して２つ以上の物体のアライメントを決定するよう構成されることを特徴とする請求項１９に記載の検査装置。
【請求項２１】
放射装置からの放射をターゲット上に提供する出力と、
前記ターゲットから回折放射を受信するよう構成される検出器と、
受信した放射に応答して２つ以上の物体のアライメントを決定するよう構成される制御システムと、
請求項１から１７のいずれかに記載のシステムと、
を備えることを特徴とするアライメントセンサ。
【請求項２２】
デジタルまたはアナログデータで符号化された放射を伝送するよう構成される通信装置であって、請求項１から１７のいずれかに記載のシステムを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２３】
第１光ファイバのレンズファセットと第２光ファイバのテーパファセットとの間のギャップを横断して放射のエバネセント波を伝搬することを備えることを特徴とする光ファイバの光学的結合方法。
【請求項２４】
前記第１光ファイバおよび／または前記第２光ファイバは、フォトニック結晶ファイバを備えることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１光ファイバおよび前記第２光ファイバは、フォトニック結晶ファイバを備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記テーパファセットのフロントファセットは、ほぼ前記レンズファセットの焦点位置に配置されることを特徴とする請求項２３から２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記テーパファセットのフロントファセットのサイズは、０以上且つ約１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２３から２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの結合部を通過する放射の波長は、約４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２３から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記第１光ファイバと前記第２光ファイバの結合部を通過する放射の波長は、約８００ｎｍ〜１８００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項２３から２７のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記レンズファセットと前記テーパファセットとの間のギャップは、０より大きく且つ約１００ミクロン以下であることを特徴とする請求項２３から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記テーパファセットの長さは、０より大きく且つ約１００ミクロン以下であることを特徴とする請求項２３から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記レンズファセットおよび前記テーパファセットの外周は、円形であることを特徴とする請求項２３から３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
放射を回折ターゲット上に与えることと、検出器においてターゲットからの回折放射を受信することをさらに備えることを特徴とする請求項２３から３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記検出器において受信した回折放射に応答して２つ以上の物体のアライメントを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
放射は、デジタルまたはアナログデータで符号化されていることを特徴とする請求項２３から３２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１５年４月１６日に出願された米国特許出願第６２／１４８，６０７号および２０１５年４月１７日に出願された米国特許出願第６２／１４９，３２８号の優先権を要求し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の実施形態は、光ファイバを接続するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィであろうと他のプロセスであろうと、光学的な検出測定技術を用いた検査または測定を行うことが望ましい。さらに、電気通信などの他のプロセスでは表面の放射などの放射を用いることが望ましい。
【０００４】
放射の伝送を少なくとも容易にするために、光ファイバが用いられる。光ファイバは、その軸に沿って放射を伝送する導波路（通常は円筒状）。ファイバは一般的に、「クラッド」層により取り囲まれたコア（通常は中央にある）から成る。ファイバは、全体にガラスなどの固体透明材料から形成される。コアおよび「クラッド」層は通常、誘電体から形成される。ファイバの断面の一部（通常は中央）の透明材料は、例えば高い屈折率など、残りの部分とは異なる光学構造を有し、コアを形成する。放射はコア内で例えば全反射により誘導される。コアと「クラッド」層との間の境界は、例えばステップインデックス型ファイバでは急激であり、例えばグレーデッドインデックス型ファイバでは緩やかである。光ファイバは、シングルモードまたはマルチモードがあり、マルチモードファイバとシングルモードファイバに主な違いは、前者は通常５０〜１００マイクロメートルなどの非常に大きなコアの横方向寸法（例えば幅または直径）を有するのに対し、後者は通常、例えば８および１０．５μｍなどの伝搬する放射の波長の約１０倍未満のコアの横方向寸法を有することである。
【０００５】
フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）は、光ファイバの特殊型である。ＰＣＦは、様々な形状をとることが可能であり、（ファイバ自体が結晶材を有する必要はないが）フォトニック結晶の特性に基づく。ＰＣＦの例は、石英ガラスなどの、単一固体材料で実質的に透明な材料から成り、その内部に、ファイバ軸に平行にオープンホールの周期的配列が組み込まれる。規則的配列内の１つの欠損ホールの形の「欠陥」は、屈折率の高くなった領域を形成し、これは、ある意味で標準的なファイバの全反射誘導に似た、放射を誘導する導波ファイバコアとして機能する。放射を誘導するための別のメカニズムは、フォトニックバンドギャップ効果に基づく。フォトニックバンドギャップ誘導は、適切な設計のホール配列により得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバの一部が互いに少なくとも光学的に結合される、または光ファイバが別の部品に少なくとも光学的に結合される結合部を提供することが望ましい。特に、高い結合効率、安定性を提供する、および／または特別なアライメントを必要としない結合部を提供することが望ましい。ある実施形態では、ＰＣＦをＰＣＦに光学的に結合するための結合部を可能とすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある実施形態では、レンズファセットを備える第１光学部品と、第１光学部品と光学的に結合される第２光学部品と、を備えるシステムが提供される。第２光学部品はテーパファセットを備える。テーパファセットとレンズファセットは、第１光学部品と第２光学部品との間にエバネセント波結合を確立するように互いに間隔を空けて配置される。
【０００８】
ある実施形態では、光学部品の光学的結合方法が提供される。この方法は、第１光学部品のレンズファセットと第２光学部品のテーパファセットとの間のギャップを横断して放射のエバネセント波を伝搬することを備える。
【０００９】
ある実施形態では、スペクトル拡大放射装置が提供される。この装置は、レーザの出力を通って放射を放出するよう構成されるレーザと、レーザの出力に光学的に結合される光ファイバであって、レーザからの放射を受ける入力を有するとともにスペクトル拡大された出力放射を提供する出力を有し、レーザからの放射を公称波長に関して少なくとも０．５ｎｍのスペクトル幅にスペクトル拡大するよう構成される光ファイバと、本明細書に記載のシステムと、を備える。
【００１０】
ある実施形態では、放射を提供するよう構成される放射装置と、放射装置からの放射を回折ターゲット上に提供する出力と、ターゲットから回折放射を受信するよう構成される検出器と、本明細書に記載のシステムと、を備える検査装置が提供される。ある実施形態では、検出器は、受信した回折放射に応答して２つ以上の物体のアライメントを決定するよう構成される。
【００１１】
ある実施形態では、放射装置からの放射をターゲット上に提供する出力と、ターゲットから回折放射を受信するよう構成される検出器と、受信した放射に応答して２つ以上の物体のアライメントを決定するよう構成される制御システムと、本明細書に記載のシステムと、を備えるアライメントセンサが提供される。
【００１２】
添付の図面を参照して、例示のみを目的として実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】リソグラフィ装置の実施形態を模式的に示す図である。
【００１４】
【図２】リソグラフィセル又はクラスタの実施形態を模式的に示す図である。
【００１５】
【図３】検査装置の実施形態を模式的に示す図である。
【００１６】
【図４】検査装置の別の実施形態を模式的に示す図である。
【００１７】
【図５】アライメントセンサ装置を模式的に示す図である。
【００１８】
【図６】電磁スペクトルの可視領域における、短いコヒーレンス長の放射システムの実施形態を模式的に示す図である。
【００１９】
【図７】波長可変広スペクトル幅放射システムを模式的に示す図である。
【００２０】
【図８】図８は、放射源と光モジュールの間の結合部の例を模式的に示す図である。
【００２１】
【図９】結合部の実施形態を模式的に示す図である。
【００２２】
【図１０Ａ】結合部の実施形態の詳細部分を模式的に示す図である。
【００２３】
【図１０Ｂ】結合部の実施形態の詳細部分を模式的に示す図である。
【００２４】
【図１１】結合部のさらなる実施形態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施形態を詳細に説明する前に、実施形態を実装可能である例示的な環境を提示することが有益である。
【００２６】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、集積回路の個々の層に形成されるべき回路パターンを形成するために使用されうる。このパターンが基板（例えばシリコンウェハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分に転写される。パターン転写は典型的には基板に形成された放射感応性材料（レジスト）層への結像による。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的に露光される。既知のリソグラフィ装置にはいわゆるステッパとスキャナとがある。ステッパにおいては、ターゲット部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各ターゲット部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所与の方向（スキャン方向）にビームによりパターンを走査するとともに基板をスキャン方向に平行または逆平行に走査するようにして各ターゲット部分は照射を受ける。パターニングデバイスから基板へのパターン転写は、基板にパターンをインプリントすることによっても可能である。
【００２７】
図１は、リソグラフィ装置ＬＡを模式的に示す。この装置は、
【００２８】
放射ビームＢ（例えばＤＵＶ放射またはＥＵＶ放射）を調整するよう構成された照明系（照明器）ＩＬと、
【００２９】
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構成され、あるパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成された第１位置決め装置ＰＭに接続されている支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
【００３０】
基板（例えば、レジストでコーティングされたウェハ）Ｗを保持し、あるパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成された第２位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴａと、
【００３１】
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１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影系（例えば屈折投影レンズ系）ＰＳと、を備える。
【００３２】
照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射の向きや形状を整え、あるいは放射を制御するためのものである。
【００３３】
パターニングデバイス支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境で保持されるか否か等のその他の条件に応じた方式でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイス支持構造は、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いてもよい。パターニングデバイス支持構造は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、これらは固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。パターニングデバイス支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証してもよい。本明細書における「レチクル」または「マスク」なる用語の使用は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同じ意味と見なしてよい。
【００３４】
本明細書において「パターニングデバイス」なる用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するために放射ビーム断面にパターンを与えるのに使用される何らかのデバイスについて言及するものとして広義に解釈される。放射ビームに付与されたパターンは、基板のターゲット部分に望まれるパターンに厳密に一致していなくてもよい。例えば、位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャがパターンに含まれていてもよい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、ターゲット部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に対応する。
【００３５】
パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。
【００３６】
本明細書で使用される「投影系」という用語は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である「投影系」と同義に用いられ得る。
【００３７】
ここに図示されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型のリソグラフィ装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイまたは反射型マスクを用いる）反射型のリソグラフィ装置を用いることもできる。
【００３８】
リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれより多くのテーブル（例えば、２つ以上の基板テーブル、２つ以上パターニングデバイス支持構造、または基板テーブルおよびメトロロジテーブル）を有するタイプのものであってもよい。このような「多重ステージ型」の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。
【００３９】
また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の高い液体、たとえば水で覆われ、それにより投影系と基板との間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。液浸液は例えばマスクと投影系との間などの、リソグラフィ装置の他の空間に与えられてもよい。液浸技術は、投影系の開口数を大きくするため技術として周知である。本明細書で使用される「液浸（immersion）」という用語は、基板などの構造が液体の中に沈められなければならないことを意味するものではなく、むしろ露光中投影系と基板との間に液体がある程度のことを意味するものである。
【００４０】
図１に示されるように、照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラーおよび／またはビームエキスパンダを含む。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系と総称される。
【００４１】
照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含んでもよい。一般には、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外径および／または内径の大きさ（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他の要素を含んでもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性および強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。
【００４２】
放射ビームＢは、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、当該パターニングデバイスによりパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した放射ビームＢは投影系ＰＳに進入する。投影系ＰＬはそのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、２Ｄエンコーダ、静電容量センサなど）により、例えば放射ビームＢの経路上に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴａを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサ（図１には明示せず）は、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めするのに使用されうる。この位置決めは例えばマスクライブラリからのマスクの機械検索後や走査中に行われる。一般に、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）およびショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。同様に基板テーブルＷＴａの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現されうる。ステッパでは（スキャナとは異なり）、パターニングデバイス支持部（例えばマスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。
【００４３】
パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡと基板Ｗとは、パターニングデバイス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を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これはスクライブレーン・アライメントマークとして公知である）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）に複数のダイがある場合には、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置してもよい。小さいアライメントマーカーがダイ内で、デバイスフィーチャの間に含まれてもよい。そのような場合、マーカーはできるだけ小さく、隣接するフィーチャと異なる結像またはプロセス条件を必要としないことが望ましい。アライメントマーカーを検出するアライメントシステムは、さらに以下で説明される。
【００４４】
リソグラフィ装置ＬＡは、いわゆる多重ステージ型であってよい。多重ステージ型は、２つ以上のテーブルＷＴａ、ＷＴｂ（例えば２つの基板テーブル）と２つ以上のステーション−露光ステーションおよび測定ステーション−を有し、それらのステーション間でテーブルを交換可能である。例えば、１つのテーブル上の基板を露光ステーションで露光している間に、測定ステーションにおいて別の基板を他の基板テーブル上に搭載することができ、様々な準備段階が行われる。準備段階は、レベルセンサＬＳを用いて基板の表面調整をマッピングすることと、アライメントセンサＡＳを用いて基板のアライメントマーカーの位置を測定することを含んでよい。両方のセンサは基準フレームＲＦにより支持される。テーブルが露光ステーションだけでなく測定ステーションにもある間に位置センサＩＦがテーブルの位置を測定できない場合、基板の位置を両方のステーションで追跡できるように第２の位置センサが設けられてもよい。別の例として、１つのテーブル上の基板が露光ステーションで露光されている間に、基板のない他のテーブルは測定ステーションで待つ（そこで随意に測定作業が生じてもよい）。この他のテーブルは１つ以上の測定デバイスを有し、随意に他のツール（例えばクリーニング装置）を有してもよい。基板の露光が完了したとき、基板のないテーブルが例えば測定を行うために露光ステーションに移動し、基板を有するテーブルが、基板が取り外され別の基板が搭載される位置（例えば測定ステーション）に移動する。これらの多重テーブル構成は、装置のスループットの大幅な増加を可能とする。
【００４５】
図２に示すように、リソグラフィ装置ＬＡは、リソグラフィセルＬＣの一部を形成している。リソグラフィセルは、リソセル（lithocell）またはリソクラスタ（lithocluster）とも称され、基板に１つ以上の露光前プロセスおよび露光後プロセスを実行する装置も含む。従来、これらは、レジスト層を堆積させる１つ以上のスピンコータＳＣ、露光されたレジストを現像する１つ以上のディベロッパＤＥ、１つ以上のチルプレートＣＨ、および１つ以上のベークプレートＢＫを含む。基板ハンドラー、つまりロボットＲＯは、入力／出力ポートＩＯ１，ＩＯ２から基板を持ち上げ、それを異なるプロセスデバイス間で移動させ、それをリソグラフィ装置のローディングベイＬＢへと送出する。これらの装置は、往々にしてまとめてトラックと呼ばれ、トラック制御ユニットＴＣＵの制御下にある。トラック制御ユニットＴＣＵ自体は、監視制御系ＳＣＳにより制御される。監視制御系ＳＣＳは、リソグラフィ制御ユニットＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置も制御する。したがって、様々な装置を操作して、スループットおよび処理効率を最大限にすることができる。
【００４６】
したがって、リソグラフィ装置を用いて、異なるパターンが連続的に基板上の正確に配列された位置に結像される。基板は、互いに配列された連続的な結像の間に物理的および化学的な変化を受けてよい。基板は、少なくとも１つのパターンの像で露光後、装置から取り外され、所望のプロセスステップを受けた後、基板はさらなるパターンの像で露光するなどのために戻されるが、必ずさらなるパターンおよびその後のパターンが基板上に既に露光された少なくとも１つの像に対して正確に位置合わせされるようにしなければならない。そのために、基板（および／または基板テーブルおよび／またはパターニングデバイス）は、基板上で基準位置を提供するためにアライメントマークが与えられてよい。リソグラフィ装置は、アライメントマークのアライメント位置を測定するためにアライメントシステムが設けられる。アライメントマークのアライメント位置を測定することにより、原理上は基板上の全てのポイントの位置を予測することができる、すなわち、前に露光されたターゲット部分の位置を計算することができ、前に露光されたターゲット部分の上に次のターゲット部分を露光するようリソグラフィ装置を制御することができる。
【００４７】
通常、基板上のアライメントマークは、回折格子などの回折構造である。その結果、アライメントシステムは、回折格子に向けて放射を出射する放射源および反射された放射中の回折パターンを検出する検出器を有するアライメントセンサシステムを備える。すなわち、回折格子の位置を測定するために、１次、３次および／または高次の回折したサブビームが用いられる。
【００４８】
さらに、リソグラフィ装置によって露光される基板が正確にかつ一貫して露光されるように、例えばプロセス制御および検査のために、露光済み基板を検査して、例えば生成される構造（例えば基板上または基板のレジストおよび／または多層のデバイスフィーチャ）を測定することが望ましい。典型的には、例えば構造のクリティカルディメンション（ＣＤ）、基板内または基板上に形成される後続の層との間のオーバーレイエラー、ライン幅など等といった１つ以上の構造パラメータが測定または決定される。エラーが検出された場合、同じバッチの別の基板がまだ露光されないほど十分に早く且つ高速に検査を行うことができる場合、１つ以上の後続の基板の露光に対して調整が行われる。さらに、既に露光された基板は、（歩留まりを上げるために）取り除かれても再加工されても、或いは廃棄されてもよく、それにより、欠陥があると分かっている基板に対して露光を行うことが回避できる。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合、追加の露光は、欠陥のないターゲット部分に対してのみ行うことができる。別の可能性は、エラーを補償するために後続のプロセス段階の設定を適応させることである。例えば、リソグラフィプロセス段階に起因する基板間のＣＤ変動を補償するためにトリムエッチステップの時間を調整することができる。
【００４９】
検査装置は、基板の１つ以上の特性を測定するため、特に、異なる基板または同じ基板の異なる層の１つ以上の特性が層間および／または基板の全域でどのように変化するかを測定するために用いられる。リソグラフィプロセスで形成される微視的構造を測定するための様々な技術が存在する。このような測定を行うための様々なツールが知られている。このようなツールは走査型電子顕微鏡を含む。走査型電子顕微鏡は、クリティカルディメンション（ＣＤ）を測定するためによく使用され、オーバーレイ、デバイスの２層のアライメント精度を測定する専用ツールである。このようなツールの一例はリソグラフィ分野で使用するために開発されたスキャトロメータである。このデバイスは、基板表面のターゲットに放射ビームを導き、導かれた放射の１つ以上の特性−例えば、波長の関数としての１つの反射角での強度、反射角の関数としての１つ以上の波長での強度、または反射角の関数としての偏光−を測定して「スペクトル」を取得し、それからターゲットの所望の特性を測定することができる。所望の特性の測定は、例えば厳密結合波解析や有限要素法、ライブラリ検索、および主成分分析などの反復アプローチによるターゲット構造の復元などの様々な技術により実行されてよい。
【００５０】
検査装置は、リソグラフィ装置ＬＡ又はリソセルＬＣと一体にされても、又は、スタンドアローンデバイスであってもよい。最速の測定を可能とするために、検査装置は、露光直後の露光済みレジスト層における１つ以上の特性を測定することが望ましい。しかし、レジストにおける潜像はコントラストが非常に低い。放射に露光されたレジストの部分とそうではない部分との間には非常に小さい屈折率の差しかない。すべての検査装置がこの潜像の有用な測定を行えるほどの十分な感度を有するわけではない。したがって、測定は、ポストベーク（ＰＥＢ）ステップ後に行われうる。このステップは、習慣的に、露光済み基板に最初に行われるステップであり、レジストの露光済み部分と未露光部分とのコントラストを増加する。この段階では、レジスト内の像は、半潜像と呼ばれうる。レジストの露光済み又は未露光の部分は除去されている時点か、又は、エッチングといったパターン転写ステップ後において、現像済みのレジスト像を測定することも可能である。この後者の可能性は、欠陥のある基板の再加工の可能性を制限するが、依然として例えばプロセス制御のために有用な情報を提供しうる。アライメントと同じように、ターゲットは、回折格子であってよく、例えば、典型的には１つの層の回折格子と別の層の別の回折格子を重ねた複合回折格子であってよい。
【００５１】
図３は、検査装置ＳＭ１の実施形態を示す。この装置は、基板６のターゲット（例えば回折格子）上に放射を投影する放射プロジェクタ２（例えば広帯域（白色）放射プロジェクタ）を備える。反射した放射は、検出器４（例えばスペクトロメータ検出器）に移動する。この場合、検出器４は、鏡面反射した放射のスペクトル１０を測定する（例えば波長の関数としての測定）。このデータから、検出されたスペクトラム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（例えば厳密結合波解析及び非線形回帰によって、又は、図３の下部に示されるようなシミュレートされたスペクトルのライブラリとの比較によって）再構成されうる。一般に、再構成のためには、構造の大体の形態が既知であり、いくつかのパラメータがその構造が作られたプロセスの知識から推測され、それにより、データから判定される構造のパラメータはほんの幾つかでよい。このような検査装置は、法線入射、又は斜入射のために構成されてよい。
【００５２】
検査装置ＳＭ２の別の実施形態を図４に示す。この装置では、放射源２によって放出された放射は、レンズ系１２を用いてフィルタ１３及びポラライザ１７を通って焦点合わせされ、部分反射面１６によって反射されて、高い開口数（ＮＡ）、望ましくは少なくとも０．９または少なくとも０．９５を有する対物レンズ１５を介して、基板Ｗのターゲット上にその焦点が合わされる。浸漬測定（レンズ１５と基板Ｗの間に液体を用いる）であれば、１を超える開口数を有するレンズを有してもよい。その後、反射された放射は、散乱した放射が検出されるよう部分反射面１６を介してディテクタ１８へ通過する。検出器は、レンズ１５の焦点長さにある後方投影される瞳面１１に配置されてよい。しかしながら、瞳面は、代わりに補助光学装置（図示せず）で検出器１８上に再結像されてもよい。瞳面は、放射の半径位置が入射角度を画定し、かつ角度位置が放射の方位角度を画定する面である。検出器は、例えば、基板ターゲットの２次元角度散乱スペクトル（すなわち散乱角の関数としての強度の測定）を測定できるように、２次元ディテクタである。検出器１８は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサのアレイであってよく、また例えばフレーム当たり４０ミリ秒の積分時間を有してもよい。
【００５３】
しばしば基準ビームが例えば入射放射の強度を測定するために使用される。これを行うために、放射ビームが部分反射面１６に入射するとき、その一部が基準ビームとして基準ミラー１４に向かってその面を通過する。基準ビームは、次に同じ検出器１８の異なる部分上に投影される。
【００５４】
例えば４０５〜７９０ｎｍの帯域または例えば２００〜３００ｎｍなどのさらに小さい帯域内で所望の波長を選択するために、１つ以上の干渉フィルタ１３を利用できる。干渉フィルタは、一組の異なるフィルタを備えるのではなく、調整可能であってもよい。回折格子を、１つ以上の干渉フィルタの代わりに又はそれに加えて用いてもよい。
【００５５】
検出器１８は、散乱放射の強度を、単一波長（又は狭波長範囲）で、複数の波長で別々に、又は波長範囲にわたって積分して測定してよい。さらに、検出器は、ＴＭ偏光放射及びＴＥ偏光放射の強度、及び／又は、ＴＭ偏光放射とＴＥ偏光放射との位相差を別々に測定してよい。
【００５６】
広帯域放射源２（すなわち、広い範囲の放射周波数又は波長、したがって広い範囲の色を有する光源）を用いることが可能であり、これは、大きいエタンデュ（etendue）を与え、複数波長の混合を可能にする。広帯域内の複数の波長は、それぞれ、望ましくはδλの帯域幅及び少なくとも２δλの間隔（すなわち、波長帯域幅の２倍）を有する。いくつかの放射「源」は、例えばファイバ束を使用して分離される拡張された放射源の異なる部分であってよい。このように、角度分解された散乱スペクトルは、複数の波長で、並列に測定されてよい。２Ｄスペクトルより多くの情報を含む３Ｄスペクトル（波長及び２つの異なる角度）が測定されてよい。これにより、より多くの情報を測定できるようになり、メトロロジプロセスのロバスト性が増大する。これは、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２００６−００６６８５５号により詳細に記載される。
【００５７】
ターゲットにより方向を変えられた（リダイレクトされた）前後のビームの１つ以上の特性を比較することにより、基板の１つ以上の特性が測定される。これは、例えば、リダイレクトビームと基板のモデルを用いて計算された理論的なリダイレクトビームとを比較し、測定されたリダイレクトビームと計算されたリダイレクトビームの間で最もフィットするモデルを探索することにより行われる。典型的にはパラメータ化された一般モデルが使用され、例えばパターンの幅、高さおよび側壁角などのモデルのパラメータは、ベストマッチが得られるまで変更される。
【００５８】
分光型の検査装置は、広帯域放射ビームを基板上に導き、特定の狭い角度範囲内に散乱した放射のスペクトル（波長の関数としての強度）を測定する。角度分解型の検査装置は、単色放射ビームを用いて、角度の関数として散乱放射の強度（または偏光解析構成の場合は強度比および位相差）を測定する。あるいは、異なる波長の測定信号が別々に測定され、分析ステージで組み合わされてもよい。同一の基板から２つ以上のスペクトルを発生させるために偏光放射が用いられてもよい。
【００５９】
基板の１つ以上のパラメータを測定するために、通常は、波長（分光型装置）または角度（角度分解型装置）の関数として、基板のモデルから生成される理論的なスペクトルとリダイレクトビームにより生成される測定スペクトルとの間でベストマッチが見つけられる。ベストマッチを見つけるために、様々な方法が存在し、それらが組み合わされてもよい。例えば、第１の方法は、反復探索法であり、第１のスペクトルを計算するために第１組のモデルパラメータが使用され、測定スペクトルと比較される。次に、第２組のモデルパラメータが選択され、第２のスペクトルが計算され、第２のスペクトルと測定スペクトルとの比較がなされる。これらのステップは、ベストマッチのスペクトルを与えるパラメータの組を見つけることを目的として繰り返される。通常、比較からの情報は、次のパラメータの組の選択を導くために用いられる。このプロセスは、反復探索技術として知られている。ベストマッチを与えるパラメータの組を有するモデルは、測定された基板を最もよく表しているものと考えられる。第２の方法は、スペクトルのライブラリを作成することである。各スペクトルは、特定のモデルパラメータの組に対応する。通常、モデルパラメータの組は、基板特性の全て又はほとんど全ての可能性のある変動をカバーするよう選択される。測定スペクトルは、ライブラリのスペクトルと比較される。反復探索法と同じように、ベストマッチを与えるスペクトルに対応するパラメータの組を有するモデルは、測定された基板を最もよく表しているものと考えられる。このライブラリ探索法において最良のパラメータの組をより正確に決定するために、補間法が用いられてもよい。
【００６０】
いずれの方法でも、正確なマッチを可能とするために、計算されたスペクトルの十分なデータポイント（波長および／または角度）、一般的には各スペクトルに対して８０から８００データポイントまたはそれ以上、が用いられるべきである。反復法を用いる場合、各パラメータ値に対する各反復は、８０またはそれ以上のデータポイントでの計算を伴う。これは、正確なプロファイルパラメータを得るために必要とされる反復の数により掛け合わされる。従って、多くの計算が必要となる可能性がある。実際には、これは処理の精度と速度の間の妥協につながる。ライブラリアプローチでも、同様の精度とライブラリのセットアップに必要な時間との間の妥協が存在する。
【００６１】
本明細書に記載された装置のいずれにおいても、基板Ｗ上のターゲットは、現像後にバーがソリッドレジストラインから形成されるようにプリントされる回折格子であってよい。あるいは、バーが基板にエッチングされてもよい。
【００６２】
ある実施形態では、ターゲットパターンは、関連パラメータの変動がプリントされたターゲットの変動として現れるように、リソグラフィ投影装置のフォーカス、線量、オーバーレイ、色収差などの所望のパラメータに敏感となるように選択される。例えば、ターゲットパターンは、リソグラフィ投影装置の、特に投影系ＰＬの色収差と照明の対称性に敏感であってよく、このような収差の存在は、印刷されたターゲットパターンの変動に現れる。従って、ターゲットパターンを再構成するために、印刷されたターゲットパターンの測定データが用いられる。プリントステップおよび／または他のプロセスの知識から、線幅および形状などのターゲットパターンのパラメータが再構成処理に入力され、処理ユニットＰＵにより実行されてもよい。
【００６３】
他のタイプの検査または計測装置がある実施形態で用いられてもよい。例えば米国特許出願公開第２０１３−０３０８１４２号に記載された暗視野計測装置、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、が用いられてもよい。さらに、そのような他のタイプの計測装置は、本明細書の記載とは全く異なる技術を用いてもよい。
【００６４】
検査装置の実施例を説明したが、アライメント装置は、放射源からの放射をターゲット（例えばアライメント回折格子）に設けることと、検出器を用いて回折放射を検出することと、検出された放射を解析してアライメントを決定することの同様の原理に影響する。
【００６５】
図５は、アライメントシステム１００の実施例を示す概略図である。アライメントシステム１００は、電磁放射１０６をプリズム１０８に与える、レーザなどのコヒーレント照明システム１０４を備える。アライメントマークまたはターゲット１１２は、１８０度の対称性を有してよい。１８０度の対称性により、アライメントマーク１１２（「ターゲット」とも称される）がアライメントマーク１１２の面に対して垂直な対称軸周りに１８０度回転したときに、アライメントマークは回転していないアライメントマークと実質的に同じであることが意味される。これが当てはまる軸が対称軸と呼ばれる。アライメントマーク１１２は基板またはウェハＷに配置され、これは放射感受性フィルムでコーティングされてもよい。
【００６６】
基板Ｗは、基板テーブルＷＴ上に載置される。基板テーブルＷＴは、矢印１１４により示される方向に操作される。アライメントマーク１１２から反射した電磁放射は、プリズム１０８を通過し、画像回転干渉計１１６により集められる。当然のことながら、高品質な像が形成される必要はないが、アライメントマークのフィーチャは解像されなければならない。画像回転干渉計１１６は、光学素子の任意の適切なセットであってよく、ある実施形態では、アライメントターゲット１１２と整列したときに、電磁放射が偏光の意味かまたは振幅の意味で建設的または破壊的に干渉し、アライメントマーク１１２の中心を容易に検出できるように、アライメントマークの２つの像を形成し、一方の像を他方の像に対して１８０度回転し、２つの像を干渉法によって再合成するプリズムの組み合わせである。干渉計１１６により確立される回転中心を通過する光線は、センサアライメント軸１１８を規定する。
【００６７】
検出器１２０は、画像回転干渉計１１６から電磁放射を受け取る。検出器１２０は、次に、信号解析器１２２に１つ以上の信号を提供する。信号解析器１２２は、アライメントマーク１１２の位置が決定されると基板テーブルＷＴの位置が分かるように、基板テーブルＷＴまたはその位置センサＩＦに結合されている。したがってアライメントマーク１１２の位置は、基板テーブルＷＴを参照することによって極めて正確に分かる。あるいは、アライメントセンサ１００を参照することによってアライメントマーク１１２の中心が分かるように、アライメントセンサ１００の位置を知ることも可能である。したがって、基準位置に対するアライメントターゲット１１２の中心の正確な位置が分かる。
【００６８】
ある実施形態では、照明系１０４は、４色レーザモジュールアセンブリ（ＬＭＡ）及び偏光マルチプレクサ（ＰＭＵＸ）を備えてよい。ＬＭＡは、４つの別個のレーザを生成するように構成される。例えばＬＭＡ３０は、５３２ｎｍの緑色波長、６３３ｎｍの赤色波長、７８０ｎｍの近赤外波長、及び８５０ｎｍの遠赤外波長の放射ビームを生成してよい。偏光マルチプレクサは、ＬＭＡによって生成される４つのレーザビームを、アライメントシステム１００のための照明源として働く単一の偏光ビームに多重化するように構成される。
【００６９】
例えば、多くの光学系（例えばリソグラフィアライメントおよび／またはオーバーレイセンサ）は、広いスペクトル幅と短いコヒーレンス長を有する高輝度放射から恩恵を受ける。図６は、短いコヒーレンス長の、広いスペクトル幅の放射システム５００の実施形態を概略的に示す。システム５００は、例えば、限定されないが、コリメータ、アッテネータ、および／またはカップリングレンズを含む１つ以上の光学素子５０３を介して、光ファイバ５０５の入力端５０５ａに入力放射を提供する、可視（例えば、緑色）レーザ５０１を含む。出力放射は、光ファイバ５０５の出力端５０５ｂで取得される。出力放射は、その後、例えばコリメータ、レンズ、プリズム、回折格子、エタロン、スペクトルフィルタ、又は他の光学素子を含み得る、出力光学器５０７に提供される。ある実施形態において、スペクトルフィルタ、エタロン、あるいは、空間フィルタリングと結合されたプリズム又は回折格子などのスペクトル分散光学器などの、それらの通過帯域波長が出力放射のスペクトル内に配置された、波長感受性光学器は、下流で使用するために、スペクトル的に拡大された放射の波長及びスペクトル幅を選択及び／又は制御するために、ファイバの後に置くことができる。したがって、ある実施形態では、出力放射の波長及びスペクトル幅を低減および／または制御するために、光ファイバの出力又はその下流に帯域通過フィルタが提供される。例えばスペクトル幅は所望よりも大きくてよく、帯域通過フィルタは、スペクトル幅を低減するか、又は出力スペクトル幅のうちの或るスペクトル幅を選択することができる。ある実施形態では、帯域通過フィルタは、異なる量のフィルタリングを異なる波長で提供するように調整可能である。波長可変フィルタの例として、各フィルタが異なる波長又はスペクトル幅の量に特有な複数のフィルタのうちの選択したフィルタを、ビーム経路に入れるための交換器が提供可能である。交換器は、異なるフィルタをビーム経路内に回転させる回転ホイールとすることができる。次いで出力光学器５０７からの放射は、光学測定で使用するために、例えば基板Ｗ上のターゲットに提供される。
【００７０】
ある実施形態において、光ファイバ５０５は、その断面にわたって屈折率が変化する光ファイバである。ある実施形態において、光ファイバ５０５は、例えば円筒形の断面を有する、標準のステップインデックス型又はグレーデッドインデックス型の光ファイバである。光ファイバ５０５は、シングルモードファイバ、フューモードファイバ、又はマルチモードファイバであってよい。ある実施形態において、光ファイバ５０５はシングルモードの、シリカ系光ファイバである。ある実施形態において、光ファイバ５０５は、放射強度に応じて変動する屈折率を有する。ある実施形態において、光ファイバ５０５は、１つ以上の材料、例えば、非ドープまたはドープのシリカ、フッ化ジルコニウム酸、フッ化アルミン酸塩、カルコゲニドガラス、プラスチック、又は、放射強度に応じて変動する屈折率を有する任意の他の材料から選択された、１つ以上の材料から作成されてよい。ある実施形態において、光ファイバ５０５は、フォトニック結晶から成ってもよいし、構造化されてもよいし、及び／又はバンドギャップファイバであってもよい。しかし望ましくは、ある実施形態において、光ファイバ５０５は主にフォトニック結晶でない。しかし望ましくは、ある実施形態において、光ファイバ５０５は主として構造化されない。しかし望ましくは、ある実施形態において、光ファイバ５０５はバンドギャップ光ファイバではない。
【００７１】
ある実施形態において、スペクトル拡大は結果として、公称波長に関して０．５ｎｍよりも大きいスペクトル幅を生じさせる。ある実施形態において、スペクトル拡大は結果として、公称波長に関して２ｎｍよりも大きいスペクトル幅を生じさせる。ある実施形態において、スペクトル拡大は結果としてスーパーコンティニューム（supercontinuum）を生じさせる。ある実施形態において、スーパーコンティニュームは公称波長に関して、約３５０ｎｍ以上、約４００ｎｍ以上、約５００ｎｍ以上、または約９００ｎｍ以上のスペクトル幅を有する。ある実施形態において、スーパーコンティニュームは、約４００ｎｍから９００ｎｍの範囲から選択されるスペクトル幅を有する。
【００７２】
ある実施形態において、スペクトル幅は公称波長に関して対称である。ある実施形態において、スペクトル幅は公称波長に関して非対称である。スペクトル幅が非対称である実施形態において、スペクトル幅の約５％以下、約１０％以下、約２０％以下、約３０％以下、又は約４０％以下は、公称波長よりも短い。
【００７３】
一般に、スペクトル拡大の量は、ファイバ５０５の長さに比例するとともに短いパルスに対して大きく、経時的な強度変化速度はより速い。したがって、システム内で生成される異なる帯域幅及びパワーのスペクトル的に拡大された可視（例えば、緑色）放射は、レーザのパワー、レーザのパルス幅、光ファイバのコアサイズ、及び／又は光ファイバの長さを変更することによって、達成可能である。出力放射のスペクトル幅は、入力ポンプパワーを高くすること、及び／又はファイバ長を長くすることで、増加させることができる。
【００７４】
本明細書で説明する放射システムのスペクトル幅は、例えば、入力放射源（例えば、緑色レーザ）の１つ以上のパラメータを変調することによって、確実且つ容易に変調可能である。例えばスペクトル幅は、パルス幅を低減すること（すなわち、強度の変化速度を上げること）、又は入力放射の強度を増加することによって増加可能であるか、或いは、スペクトル幅は、パルス幅を増加すること（すなわち、放射強度の変化速度を下げること）、又は入力放射の強度を低減することによって低減可能である。加えてまたは代えて、スペクトル幅は、放射が通過する光ファイバの長さを増加すること、又は光ファイバの非線形光学係数を増加することによって、増加可能であるか、或いは、放射が通過する光ファイバの長さを低減すること、又は光ファイバの電気光学係数を低減することによって、低減可能である。
【００７５】
別の実施例として、図７は、広帯域波長可変放射システム７００の一実施例を示す。ある実施形態では、システム７００は、アークランプやスーパーコンティニューム放射源などの広帯域放射源を備える。ある実施形態では、システム７００は、ファイバアンプ７１０と、フォトニック結晶ファイバ７２０を備える。システム７００は、ファイバアンプ７１０などの放射源放射からの狭帯域放射を、放射源の高い空間コヒーレンスを維持しつつ低い時間コヒーレンスを有する連続的で、広く且つフラットなスペクトル帯域幅を有する放射に変換させるスーパーコンティニューム発生を用いる。スペクトル拡大は、放射の光パルスをフォトニック結晶ファイバ７２０などの強力な非線形装置を通って伝搬することにより、達成され得る。フォトニック結晶ファイバ７２０は、ファイバの有効長にわたって強力な非線形相互作用を可能とする色分散特性を有する。スーパーコンティニュームレーザー放射システムは、高い空間コヒーレンスと時間コヒーレンスを提供する照明源として用いることができる。
【００７６】
システム７００は、波長可変フィルタ７３０（例えば音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ））を備える又はそれに接続されてもよい。システム７００は、リレーおよびメカニカルインタフェース７４０を備える又はそれに接続されてもよい。波長可変フィルタ７３０は、通常は数ナノメートル幅までから例えば所望の波長セットポイントのみを選択できる。フィルタ７３０は、下流の光学モジュール（例えばアライメントシステム）に影響がないレベルに帯域外の波長を遮断するよう構成されてもよい。リレーおよびメカニカルインタフェース７４０は、放出される放射ビームのプロファイルを調整するよう構成される。
【００７７】
ある実施形態によれば、放出された放射を、連続的で、フラット且つ広いスペクトル領域にわたって特定の狭帯域波長に調整することができる。この波長可変性により、それまでの離散的な波長セットポイントの間にある、またはその範囲外にあるスペクトルギャップにある波長の選択が可能となる。ある実施形態では、波長可変フィルタの所望の波長セットポイントを、所望の波長セットポイントが例えばアライメントマークまたは他の計測マークの比較的狭い帯域幅に適合するように、動的に設定することができる。このようにして、例えばフライチューニングに、アライメントシステムによる速く微細なチューニングを提供することができる。
【００７８】
図７の実施形態のさらなる説明は、米国特許第８，５０８，７３６から入手でき、その全体が本明細書に組み込まれる。
【００７９】
したがって、公称波長周辺に相対的に広域のスペクトル幅を伴う放射システムが提供される。放射システムは、電磁スペクトルの可視領域内で放射を出力する可視レーザを光ファイバの入力端に結合すること、及び、光ファイバの出力端での出力放射が、レーザからの可視出力放射の公称波長周辺に少なくとも０．５ｎｍのスペクトル幅を有するように、光ファイバ内の放射をスペクトル的に広げることによって、提供される。公称波長周辺に少なくとも０．５ｎｍのスペクトル幅を達成するために、レーザのパラメータ及び／又は光ファイバのパラメータを変調することができる。例えば、光ファイバの長さ及び／又はコアサイズを、出力放射のスペクトル幅を提供するように調整することができる。加えてまたは代えて、平均パワー、ピークパワー、パルス幅、パルス分離、パルス反復率、又はそれらから選択した任意の組み合わせなどのレーザのパラメータを、出力放射のスペクトル幅を提供するように調整することができる。ある実施形態において、スペクトル幅は、公称波長周辺で少なくとも約４００ｎｍである。
【００８０】
図８を参照すると、放射システムを別の光学モジュールに光学的に結合する方法が概略的に説明されている。例えば、放射システム８００（図５の放射システム１０４、図６の放射システム５００、または図７の放射システム７００など）は、光ファイバ８１０により別の光ファイバ８１５に、結合部８２５（これはファイバ入力カプラ、ファイバ出力カプラ、ファイバスプライスなどであってよい）によって光学的に結合されている。さらに、光ファイバ８２０は、結合部８２５によりさらなる光学素子８２５に光学的に結合されている。さらなる光学素子８２５は、光ファイバであってよい。同様に、光ファイバ８１０および８１５は、光ファイバである必要はない。したがって、光結合部８２５の２つ以上の側は、光ファイバである必要はない。ある実施形態では、光結合部８２５の２つ以上の側は、光ファイバである。ある実施形態では、光結合部８２５の全ての側が光ファイバである。ある実施形態では、光結合部８２５は、光ファイバと光ファイバではない光学部品の組み合わせを備えてもよい。そして、便宜上、光結合部８２５が放射システム８００の下流且つ光モジュール８３０の上流に図示されているが、２つ以上の光結合部８２５が放射システム８００内および／または光モジュール８３０内に設けられてもよい。さらに、放射システム８００と光モジュール８３０の間にただ１つの光結合部８２５が設けられてもよい。
【００８１】
光ファイバの一部を互いに少なくとも光学的に結合する、または、光ファイバを別の部品に少なくとも光学的に結合する結合部８２５を提供することが望ましい。特に、高い結合効率、安定性を提供する、および／または特別なアライメントを必要としない結合部を提供することが望ましい。
【００８２】
ある実施形態では、例えばファイバ８１０および８１５がＰＣＦである場合に、このようなＰＣＦをＰＣＦに光学的に結合するための結合部を可能とすることが望ましい。フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）は、放射システム８００から光モジュール８３０（例えば本明細書に記載されるようなアライメントシステム）へのシングルモード照明の伝送を可能とする。
【００８３】
例えば、高い結合効率、安定性を有する、および／または、特別なアライメントを必要としない結合を可能とするために、光学部品間の、特に、ある実施形態では、ＰＣＦの部分間のエバネセント結合を採用する結合が提供される。ある実施形態では、４００〜９００ｎｍの範囲から選択された２つ以上の波長で高い結合効率（＞９０％）を達成するために、テーパファセットを有するＰＣＦとエバネセント結合されたレンズファセットを有するＰＣＦが提供される。エバネセント結合を採用することにより、各ＰＣＦインタフェース間で、このＰＣＦ対ＰＣＦの結合において、物理的接触が必要なくなり、それ故に、ＰＣＦ間の物理的接触に関連する汚染損害および／または接触損傷のリスクが低減される。さらに、この結合は、例えばＰＣＦ間の２つ以上のレンズにより光学的に結合された光ファイバよりも、アライメントに対して実質的に敏感ではない。
【００８４】
図９を参照すると、ＰＣＦ９００一部とＰＣＦ９１０の一部の間の結合の実施形態の概略図が示されている。ＰＣＦ９００およびＰＣＦ９１０は同じ種類として図示されているが、ＰＣＦ９００またはＰＣＦ９１０は、他方とは異なる種類のフォトニック結晶ファイバであってよい。
【００８５】
ＰＣＦ９００は、レンズファセット９２０を備える。この実施形態では、レンズファセット９２０はＰＣＦ９００のコアである。ある実施形態では、コアは円筒状であるが、プリズム（例えば直角プリズム）などの他の形状であってもよい。この実施形態では、ＰＣＦ９００のコアは、「クラッド」層９３０により取り囲まれており、これは説明されているように、例えば、コアを形成する、配列中の欠損オープンホールなどの「欠陥」の周りのホール（それらが形成された材料とは異なる屈折率の材料で満たされた、例えば空気で満たされたオープンホール）の規則的配列であってよい。ある実施形態では、層９３０は、図９に示すように、レンズファセットからその外面に向かって延びる傾斜したファセット面を有してもよい。図１１に示すように、層９３０は、フラットなファセット面、すなわち、ＰＣＦ９００の光軸に対して約９０度のファセット面を有してもよい。
【００８６】
レンズファセット９２０は、レンズファセット９２０の外面を規定する１つ以上の半径Ｒを有してよい。ある実施形態では、半径Ｒは０より大きく且つ約５０ミクロン以下である。レンズファセットは、エッチング（例えば化学エッチング）、サーマルプロセス、研磨プロセス、リソグラフィ（例えばレジストおよびレジストの放射露光を用いる）、またはそれらから選択された組み合わせにより作ることができる。ある実施形態では、コアは、例えばマスクを用いてレンズファセットを形成するために「クラッド」層と分離して選択的に処理されてもよい。ある実施形態では、レンズファセット９２０は、横方向寸法Ｄ（例えばベースが円形の場合、幅または直径）を有するベースを有する。ある実施形態では、ベースは、特に例えば、レンズファセット９２０がＰＣＦ９００のコアと一体になっている場合、ＰＣＦ９００のコアと同じ横方向寸法を有する。ある実施形態では、横方向寸法Ｄ（例えば直径）は、２〜２０ミクロンの範囲を有し、これはＰＣＦ９００のコアの横方向寸法と同じであってよい。
【００８７】
ＰＣＦ９１０は、テーパファセット９４０を備える。この実施形態では、テーパファセット９４０は、ＰＣＦ９１０のコアである。この実施形態では、ＰＣＦ９１０のコアは、「クラッド」層９５０により取り囲まれている。これは説明されているように、例えば、コアを形成する、配列中の欠損オープンホールなどの「欠陥」の周りのホール（それらが形成された材料とは異なる屈折率の材料で満たされた、例えば空気で満たされたオープンホール）の規則的配列であってよい。図９に示すように、層９５０は、フラットなファセット面、すなわち、ＰＣＦ９１０の光軸に対して約９０度のファセット面を有してもよい。ある実施形態では、層９５０は、図９の層９３０に示すのと同様にレンズファセットからその外面に向かって延びる傾斜したファセット面を有してもよい。
【００８８】
テーパファセット９４０は長さＬを有してよい。ある実施形態では、長さＬは０より大きく１００ミクロン以下である。テーパファセット９４０は、レンズファセット９２０側の端部にファセット９６０を有する。ファセット９６０は、フラットまたは曲線状であってよい。ある実施形態では、テーパファセット９４０は、円形の外周を有し、従って円錐型構造を形成してよい。その場合、ファセット９６０は、円形の外周を有してよい（しかし、異なる外周に形成することも可能である）。ある実施形態では、テーパファセット９４０は、長方形の外周を有し、従ってピラミッド型構造を形成してもよい。その場合、ファセット９６０は、長方形の外周を有してよい（しかし、異なる外周に形成することも可能である）。ある実施形態では、テーパファセット９４０は、一端部から他端部の間で変化する（例えば連続的に）外周形状を含む異なる外周形状を有してもよい。上述したように、テーパファセット９４０およびファセット９６０は、異なる外周形状を有してよい。テーパファセットは、エッチング（例えば化学エッチング）、サーマルプロセス、研磨プロセス、リソグラフィ（例えばレジストおよびレジストの放射露光を用いる）、またはそれらから選択された組み合わせにより作ることができる。ある実施形態では、コアは、例えばマスクを用いてレンズファセットを形成するために「クラッド」層と分離して選択的に処理されてもよい。
【００８９】
レンズファセット９２０とテーパファセット９４０のファセット９６０との間のオープンギャップ（例えばエアーギャップ）は、距離Ｚであってよい。ある実施形態では、距離Ｚは、０より大きく且つ約１００ミクロン以下である。従って、この実施形態では、放射は、ＰＣＦ９００のレンズファセット９３０からギャップ距離Ｚを横断してＰＣＦ９１０のテーパファセット９４０に伝播する。レンズファセット９２０からの集束光学フィールドは、テーパファセット９６０により生じる局所的なエバネセント波の形状に適合する。従って、放射フィールドは、エバネセント結合によりテーパファセット９４０のファセット９６０中にそれを通過して伝わる。テーパファセット９４０の構造の内部の波動伝搬は、全反射によりテーパ内に閉じ込められる。
【００９０】
高結合効率を達成するために、テーパファセット９４０のファセット９６０は、レンズファセット９３０の焦点位置またはその近くに位置していなければならない。ある実施形態では、高結合効率を得るために、テーパファセット９４０のファセット９６０の横方向寸法Ｓ（例えばファセット９６０が円形の場合は幅または直径）は、０以上且つ約１００ｎｍ以下である。ある実施形態では、ファセット９６０は、０以上且つ約１０，０００ｎｍ２以下の領域を有する。ある実施形態では、ファセット９６０は、０以上且つ約４００ｎｍの周囲の長さを有する。テーパファセット９４０の外面のテーパ形状は、双曲線状テーパ、指数関数的テーパ、放物線状テーパおよび／または線形テーパとすることができる。テーパ形状は、結合効率に大きく影響を及ぼさなくてもよい。
【００９１】
ある実施形態では、テーパファセット９４０は、横方向寸法Ｄ（例えばベースが円形の場合は幅または直径）を有する。ある実施形態では、特に例えば、テーパファセット９４０がＰＣＦ９１０のコアと一体になっている場合、ＰＣＦ９１０のコアと同じ横方向寸法を有する。ある実施形態では、横方向寸法Ｄ（例えば直径）は、２〜２０ミクロンの範囲を有し、これはＰＣＦ９１０のコアの横方向寸法と同じであってよい。ある実施形態では、テーパファセットは、５〜１０の範囲のアスペクト比Ｌ／Ｄを有する。ある実施形態では、テーパファセットは、５００〜１０００の範囲のアスペクト比Ｌ／Ｓを有する。
【００９２】
レンズファセット９２０とファセット９６０の間のギャップを設けて維持するために、レンズファセット９２０とファセット９６０を互いに間隔を空けた状態を維持するための構造９７０が設けられる。構造９７０は、例えば、スリーブ、別の「クラッド」層、ＰＣＦ９００，９１０を別々に保持する１つ以上のフレームなどであってよい。
【００９３】
もちろん、ＰＣＦ９００およびＰＣＦ９１０は縮尺通りに図示されておらず、一部は描写を明確にするために省略されている。例えば、「クラッド」層９３０および９５０は、通常は、図示されているよりも大きく比例的に厚い。別の例としては、ＰＣＦ９００およびＰＣＦ９１０は、図示されているよりもずっと長い長さを有する。
【００９４】
図１０を参照すると、レンズファセット９２０は異なる構成を有してもよい。図１０（Ａ）を参照すると、最大レンズ半径Ｒは、ＰＣＦ９００のコアの横方向寸法（例えば半径）により制限される。例えば、レンズ半径Ｒは、その光軸からのＰＣＦ９００のコアの半径以下である。このレンズファセット９２０の構成は、図９に示されるものと同じである。図１０（ｂ）では、レンズはＰＣＦ９００のコアの横方向寸法（例えば半径）よりも大きい。すなわち、レンズ半径Ｒは、ＰＣＦ９００のコアの半径よりも大きい。これは、例えば、端部においてコアの一部を成長、拡大または平坦化することにより達成されてよく（すなわち端部を「拡げる」）、それは次に、上述のようにレンズファセット９２０が提供される。随意に、ＰＣＦ９００のコアは、より広い部分を有するよう初期に構成されてよく、それは次に、上述のような処理によりレンズファセット９２０を作るために用いられる。両方の構成は、適切なテーパファセット９４０で高結合効率を達成できる。
【００９５】
図１１を参照すると、セパレートレンズファセット９２０とセパレートテーパファセット９４０の実施例が図示されている。構造９７０は便宜上省略されている。ある実施形態では、セパレートレンズファセット９２０またはセパレートテーパファセット９４０が設けられてもよい。ファセット９２０または９４０の他方は、上述し、例えば図９で図示したように一体的に形成されてもよい。ある実施形態では、セパレートレンズファセット９２０およびセパレートテーパファセット９４０は、それが取り付けられる各光学部品（例えばＰＣＦのコア）と同じまたは似た屈折率を有する（例えば同じ材料から作られる）。ある実施形態では、結合材料は、各セパレートレンズファセット９２０およびセパレートテーパファセット９４０並びにレンズファセット９２０およびテーパファセット９４０が取り付けられる各光学部品と同じまたは似た屈折率を有する。ある実施形態では、セパレートレンズファセット９２０は、ＰＣＦ９００のコアよりも大きい横方向寸法を有してよく、これにより例えば製造が容易となる。
【００９６】
したがって、ある実施形態では、例えば放射源からのシングルモード照明センサの１つ以上の光モジュールに伝送することを可能とする本明細書に記載された１つ以上の結合部を備えるアライメント（または他の計測）センサが提供される。ある実施形態では、センサは、約４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲から選択された１つ以上の照明波長を用いて動作してよく、従って、結合部は、同じ範囲から選択された１つ以上の波長を伝送してよい。ある実施形態では、アライメント（または他の計測）センサの１つ以上の結合部は、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）を備え、したがって、ある実施形態では、結合部はＰＣＦ対ＰＣＦの結合である。ある実施形態では、結合部は、アナログまたはデジタルデータが結合部を介して伝送される放射に符号化される通信システムまたは装置の一部であってよい。結合部は、光通信用送信器の一部であってもよいし、光通信用送信器を光通信システムの別の部分に結合してもよいし、光通信用受信器の一部であってもよいし、光通信用受信器を光通信システムの別の部分に結合してもよいし、光通信用チャンネルの一部であってもよいし、光通信用チャンネルを光通信システムの別の部分に結合してもよいし、光通信用アンプ、リピータまたはルータの一部であってもよいし、光通信用アンプ、リピータまたはルータを光通信システムの別の部分に結合してもよい。光通信システムに関して、システムは、約７００ｎｍ〜２３００ｎｍ、例えば８００ｎｍ〜１８００ｎｍ、例えば１２００ｎｍから１６００ｎｍの範囲から選択された１つ以上の波長を用いて動作してよく、従って、結合器は、それらの範囲内の１つ以上の波長を伝送してもよい。
【００９７】
本明細書で使用される「可視」又は「緑色」は、レーザによって放出される放射の波長に対応する電磁スペクトルの色又は色領域を指す。したがって緑色レーザは、約４９５ｎｍから約５７０ｎｍの範囲から選択される公称波長を有するレーザを指すことができる。ある実施形態では、図６に示されるように、緑色レーザは約５３２ｎｍの波長を有することができる。他の実施形態では、緑色レーザは約５１５ｎｍ又は約５２０ｎｍの波長を有することができる。可視レーザは、約３９０ｎｍから約７００ｎｍの範囲から選択された公称波長を有するレーザを指すことができる。
【００９８】
ある実施形態では、光学的に結合される第１部品および第２部品を備えるシステムが提供される。第１部品はレンズファセットを有し、第２部品はテーパファセットを有する。レンズファセットおよびテーパファセットは、互いに間隔を空けている。レンズファセットおよびテーパファセットは、第１部品と第２部品間でエバネセント波結合を確立するよう動作する。
【００９９】
ある実施形態では、光学部品の結合器が提供される。この結合器は、レンズファセットを備える第１部品と、テーパ構造を備える第２部品を備え、レンズファセットから距離を空けて配置されたテーパ構造は、エバネセント結合を可能とする。
【０１００】
本発明のある実施形態は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形式をとってもよいし、そのコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）であってもよい。機械で読み取り可能な命令は２以上のコンピュータプログラムにより実現されてもよい。それら２以上のコンピュータプログラムは１つまたは複数の異なるメモリ及び／またはデータ記録媒体に記録されていてもよい。
【０１０１】
本明細書に記載の任意のコントローラは各々がまたは組み合わされて、リソグラフィ装置の少なくとも１つの構成要素内部に設けられた１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって１つまたは複数のコンピュータプログラムが読み取られたときに動作可能であってもよい。コントローラは信号を受信し処理し送信するのに適切ないかなる構成であってもよい。１つまたは複数のプロセッサは少なくとも１つのコントローラに通信可能に構成されていてもよい。例えば、複数のコントローラの各々が上述の方法のための機械読み取り可能命令を含むコンピュータプログラムを実行するための１つまたは複数のプロセッサを含んでもよい。各コントローラはコンピュータプログラムを記録する記録媒体及び／またはそのような媒体を受けるハードウェアを含んでもよい。コントローラは１つまたは複数のコンピュータプログラムの機械読み取り可能命令に従って動作してもよい。
【０１０２】
光リソグラフィの関連での実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明の実施形態は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、又はそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【０１０３】
さらに、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について本文書において特に言及をしてきたが、本明細書で述べたリソグラフィ装置は、他の応用形態も有していることを理解すべきである。例えば、集積された光学システム、磁気領域メモリ用の誘導及び検出パターン（guidance and detection pattern）、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製造といった応用である。当業者は、このような代替的な応用形態の文脈において、本明細書における「ウェハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用も、それぞれより一般的な用語である「基板」または「目標部分」と同義とみなすことができることを認められよう。本明細書で参照された基板は、例えばトラック（通常、レジスト層を基板に付加し、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／または検査ツールで露光の前後に加工されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示は、そのような基板処理工具または他の工具に対しても適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために二回以上基板が加工されてもよく、その結果、本明細書で使用された基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板のことも指してもよい。
【０１０４】
本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、赤外線放射（例えば約７００ｎｍから約１４００ｎｍの範囲の波長を有する放射）、可視光放射（例えば約６３３ｎｍなどの約３９０ｎｍから７００ｎｍの範囲、または例えば約５１５ｎｍ、約５２０ｎｍまたは約５３２ｎｍなどの約４９５ｎｍから約５７０ｎｍの範囲の波長を有する放射、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長を有する）および極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【０１０５】
「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか、またはその組合せを指してもよい。
【０１０６】
上述の説明は例示であり限定することを意図していない。よって、当業者であれば以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく本発明の変形例を実施することが可能であろう。例えば、１つ以上の実施形態の１つ以上の態様が、１つ以上の他の実施形態の１つ以上の態様と組み合わされる又は置き換えられてもよい。したがって、そのような適応および修正は、本明細書に提示された教示および助言に基づき、開示された実施形態の意義および等価物の範囲内であると意図されている。本明細書の表現または専門用語は例示による説明を目的としており限定のためではなく、本明細書の専門用語または表現は教示および助言を考慮して当業者によって解釈されるべきものであることを理解されたい。発明の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物にしたがってのみ規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（Ａ）】
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【図１０（Ｂ）】
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【図１１】
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