(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光ビームのスペクトル特徴を測定するための計測システムであって、
前記パルス光ビームの経路にあるビームホモジナイザであって、波面修正セルのアレイを有するビームホモジナイザであり、各セルが、前記光ビームの空間モードのうちの少なくとも１つのサイズと整合する表面積を有する、ビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザを出た前記パルス光ビームの経路にある光周波数分離装置であって、前記パルス光ビームと相互作用し、前記パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成された光周波数分離装置と、
前記出力された空間成分を受信及び検知する少なくとも１つのセンサと
を含む、計測システム。
【請求項２】
前記光ビームの生成源とフォトリソグラフィ露光装置との間の経路にあるビーム分離デバイスであって、
前記光ビームの第１のパーセンテージを前記ビームホモジナイザに向けて誘導し、
前記光ビームの第２のパーセンテージを前記経路に沿って前記フォトリソグラフィ露光装置に向けて誘導する
ビーム分離デバイスをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ビーム分離デバイスと前記ビームホモジナイザとの間の光学時間パルスストレッチャをさらに含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光周波数分離装置が、１つ又は複数のエタロンを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
パルス光ビームのスペクトル特徴を測定するための計測システムであって、
前記パルス光ビームの経路にあるビームホモジナイザであって、
１対のアレイであって、各アレイが多数の波面修正セルを有する、アレイと、
レンズと
を含むビームホモジナイザであり、
前記１対のアレイの前記セルが、前記ビームホモジナイザを通過する前記パルス光ビームの各空間モードが前記レンズの焦点面の同じ面積に投影されるように、離間され、サイズ指定され、各セルが、前記光ビームの空間モードのサイズと整合する表面積を有する、ビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザを出た前記パルス光ビームを受信する光周波数分離装置であって、前記パルス光ビームと相互作用し、前記パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成された光周波数分離装置と、
前記出力された空間成分を受信及び検知する少なくとも１つのセンサと
を含む、計測システム。
【請求項６】
波面修正セルの表面積が、前記空間モードの前記面積の０．５倍〜１．５倍である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記光ビームの前記空間モードの前記サイズが、前記光ビームの横方向面積に相当し、前記横方向面積内のすべてのポイントが、固定位相関係を有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセンサの出力に接続された制御システムであって、
前記光ビームの１つ又は複数のパルスに対する前記出力された空間成分のプロパティを測定することと、
前記パルス光ビームの前記スペクトル特徴の推定を計算するために、前記測定されたプロパティを分析することと、
前記推定されたスペクトル特徴が前記スペクトル特徴の値の許容範囲内にあるかどうかを判断することと
を行うように構成された制御システムをさらに含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記光ビームの前記経路にある光ディフューザをさらに含む、請求項５に記載のシステムであって、前記ビームホモジナイザが、前記光ディフューザから出力された前記光ビームを受信する、システム。
【請求項１０】
前記レンズの前記焦点面にある回転ディフューザをさらに含む、請求項５に記載のシステムであって、前記光周波数分離装置が、１つ又は複数のエタロンを含む、システム。
【請求項１１】
パルス光ビームを生成する少なくとも１つの利得媒体を含む光源と、
計測経路に沿って前記パルス光ビームの第１の部分を誘導し、リソグラフィ経路に沿って前記パルス光ビームの第２の部分を誘導するビーム分離デバイスと、
計測経路にある計測システムであって、
前記パルス光ビームの前記経路にあるビームホモジナイザであって、少なくとも１対のアレイを有するビームホモジナイザであり、各アレイが多数の波面修正セルを有し、各セルが、前記光ビームの空間モードのうちの少なくとも１つのサイズと整合する表面積を有する、ビームホモジナイザと、
前記１対のアレイの前記セルが、前記ビームホモジナイザを通過する前記パルス光ビームの各空間モードがレンズの焦点面の同じ面積に投影されるように、離間され、サイズ指定される、レンズと、
前記ビームホモジナイザを出た前記パルス光ビームを受信する光周波数分離装置であって、前記パルス光ビームと相互作用し、前記パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成された光周波数分離装置と、
前記出力された空間成分を受信及び検知する少なくとも１つのセンサと
を含む、計測システムと、
前記リソグラフィ経路にあるビームデリバリシステムであって、前記光源から前記パルス光ビームを受信し、フォトリソグラフィ露光装置の方に前記パルス光ビームを誘導する、ビームデリバリシステムと
を含む、深紫外線光源。
【請求項１２】
前記ビーム分離デバイスと前記ビームホモジナイザとの間の光学時間パルスストレッチャをさらに含む、請求項１１に記載の光源。
【請求項１３】
前記光源が、
パルスシード光ビームを生成するマスタ発振器の一部である第１の利得媒体と、
パワー増幅器の一部である第２の利得媒体であって、パワー増幅器が、前記マスタ発振器から前記パルスシード光ビームを受信し、前記パルス光ビームを出力する、第２の利得媒体と
を含む、請求項１１に記載の光源。
【請求項１４】
前記ビームホモジナイザが、前記パルスシード光ビームの経路にあるか、又は、前記ビームホモジナイザが、前記パワー増幅器から出力された前記パルス光ビームの経路にある、請求項１３に記載の光源。
【請求項１５】
第１のビームホモジナイザが、前記パルスシード光ビームの前記経路にあり、第２のビームホモジナイザが、前記パワー増幅器から出力された前記パルス光ビームの前記経路にある、請求項１３に記載の光源。
【請求項１６】
光ビームのスペクトル特徴を測定するための方法であって、
前記光ビームの経路にあるビームホモジナイザによって、前記光ビームの各横方向空間モードをビーム均質化平面の同じ横方向面積に投影することを含む前記光ビームを均質化することであって、前記ビームホモジナイザは、波面修正セルのアレイを有し、各セルが、前記光ビームの空間モードのうちの少なくとも１つのサイズと整合する表面積を有することと、
前記均質化された光ビームを光周波数分離装置と相互作用させることであって、光周波数分離装置が、前記光ビームのスペクトル成分に対応する空間成分を出力する、相互作用させることと、
前記空間成分を検知することと、
前記検知された空間成分のプロパティを測定することと、
前記パルス光ビームのスペクトル特徴を推定するために、前記測定されたプロパティを分析することと、
前記パルス光ビームの前記推定されたスペクトル特徴がスペクトル特徴の許容範囲内にあるかどうかを判断することと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記パルス光ビームの前記推定されたスペクトル特徴が前記許容範囲外にあると判断された場合は、前記パルス光ビームの前記スペクトル特徴を修正するために、スペクトル特徴選択システムに調整信号を送信することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ビームホモジナイザは、前記波面修正セルのアレイとともに１対のアレイを形成する、別の波面修正セルのアレイを有し、
前記１対のアレイの前記セルの曲面は、互いに面するように配向されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１対のアレイの前記セルの曲面は、互いに面するように配向されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記１対のアレイの前記セルの曲面は、互いに面するように配向されている、請求項１１に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１６年１１月２９日に出願された米国特許出願第１５／３６４，００６号への優先権を主張し、同特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
開示される対象物は、例えば、光ビームの帯域幅又は波長などのスペクトル特徴を測定して分析するために光ビームを均質化するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体リソグラフィ（又はフォトリソグラフィ）では、集積回路（ＩＣ）の製作には、半導体（例えば、シリコン）基板（ウェーハとも呼ばれる）に対して様々な物理的及び化学的プロセスを実行することが含まれる。フォトリソグラフィ露光装置又はスキャナは、基板のターゲット部分に所望のパターンを焼き付ける機械である。ウェーハは、光ビームによる照射を受け、光ビームは、軸方向に沿って延在し、ウェーハは、ウェーハが一般に軸方向の横方向の（軸方向に直交する）平面に沿って延在するように、ステージに固定される。光ビームは、深紫外線（ＤＵＶ）範囲（例えば、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約４００ｎｍ）の波長を有する。
【０００４】
光ビームは、光源によって生成される。光ビームのスペクトル特徴又はプロパティ（例えば、帯域幅及び波長）の正確な知識は、例えば、ウェーハにおける最小フィーチャサイズ又はクリティカルディメンション（ＣＤ）の制御を可能にするために使用することができる。ＣＤは、ウェーハ上にプリントされるフィーチャサイズに関連する。
【発明の概要】
【０００５】
いくつかの一般的な態様では、計測システムは、パルス光ビームのスペクトル特徴を測定するように構成される。計測システムは、パルス光ビームの経路にあるビームホモジナイザと、ビームホモジナイザを出たパルス光ビームの経路にある光周波数分離装置と、少なくとも１つのセンサとを含む。ビームホモジナイザは、波面修正セルのアレイを含み、各波面修正セルは、光ビームの空間モードのうちの少なくとも１つのサイズと整合する表面積を含む。光周波数分離装置は、パルス光ビームと相互作用し、パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成される。センサは、出力された空間成分を受信及び検知する。
【０００６】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。例えば、計測システムは、少なくとも１つのセンサの出力に接続された制御システムも含み得、制御システムは、１つ又は複数のパルスに対する光周波数分離装置から出力された空間成分のプロパティを測定することと、パルス光ビームのスペクトル特徴の推定を計算するために、測定されたプロパティを分析することと、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴がスペクトル特徴の値の許容範囲内にあるかどうかを判断することとを行うように構成される。スペクトル特徴は、パルス光ビームの帯域幅であり得る。また、計測システムは、パルス光ビームに光学的に接続されたスペクトル特徴選択システムも含み得る。制御システムは、スペクトル特徴選択システムに接続することができ、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴が許容範囲外にあると制御システムが判断した場合は、制御システムは、パルス光ビームのスペクトル特徴を修正するためにスペクトル特徴選択システムに調整信号を送信するように構成することができる。
【０００７】
セル表面積が空間モードの面積の０．５倍〜１．５倍である場合は、セルの表面積は、光ビームのモードサイズと整合し得る。セル表面積が空間モードの面積の０．９倍〜１．１倍である場合は、セルの表面積は、光ビームのモードサイズと整合し得る。
【０００８】
計測システムは、光ビームの経路にある光ディフューザも含み得、ビームホモジナイザは、光ディフューザから出力された光ビームを受信する。光ディフューザは、マイクロレンズアレイを含み得る。
【０００９】
計測システムは、光ビームの生成源とフォトリソグラフィ露光装置との間の経路にあるビーム分離デバイスを含み得る。ビーム分離デバイスは、光ビームの第１のパーセンテージをビームホモジナイザに向けて誘導し、光ビームの第２のパーセンテージを経路に沿ってフォトリソグラフィ露光装置に向けて誘導することができる。また、計測システムは、ビーム分離デバイスとビームホモジナイザとの間の光学時間パルスストレッチャも含み得る。光学時間パルスストレッチャは、パッシブ光学素子であり得る。
【００１０】
ビームホモジナイザは、多数の波面修正セルを有するアレイを含み得る。ビームホモジナイザは、アレイの光ビーム出力を受信するレンズを含み得る。
【００１１】
ビームホモジナイザは、少なくとも２つのアレイを含み得、各アレイは、多数の波面修正セルを有する。ビームホモジナイザは、少なくとも２つのアレイの光ビーム出力を受信するレンズを含み得る。計測システムは、アクチュエータを含み得、アクチュエータは、少なくとも２つのアレイのうちの１つ又は複数に接続され、少なくとも２つのアレイ間の距離を調整するように構成される。
【００１２】
均質化されたビーム平面は、レンズの焦点面にあり得る。計測システムは、均質化されたビーム平面にある回転ディフューザを含み得る。
【００１３】
レンズは、アレイ又は少なくとも２つのアレイからの出力光ビームの回折スパイク間の間隔が、ビームホモジナイザから出力光ビームを受信する少なくとも１つのセンサの面積より大きくなるほど十分に大きい焦点距離を有し得る。
【００１４】
波面修正セルアレイは、フッ化カルシウム、石英ガラス、フッ化アルミニウム、カプセル化フッ化マグネシウム、フッ化ガドリニウム又はフッ化ナトリウムアルミニウムから作ることができる。
【００１５】
波面修正セルアレイは、レンズ又はレンズレットのアレイを含み得る。
【００１６】
波面修正セルアレイは、透過型セルアレイであり得る。
【００１７】
光周波数分離装置は、１つ又は複数のエタロンを含み得る。
【００１８】
光ビームは、多数の波長を有し得、多数の波長の少なくともいくつかは、深紫外線範囲のものである。光ビームの空間モードのサイズは、光ビームの横方向面積に相当し得、横方向面積内のすべてのポイントは、固定位相関係を有する。
【００１９】
ビームホモジナイザは、光源のパワー増幅器から出力されたパルス光ビームの経路にあり得る。ビームホモジナイザは、光源のマスタ発振器から出力されたパルスシード光ビームの経路にあり得る。
【００２０】
他の一般的な態様では、計測システムは、パルス光ビームのスペクトル特徴を測定するように構成される。計測システムは、パルス光ビームの経路にあるビームホモジナイザと、ビームホモジナイザを出たパルス光ビームを受信する光周波数分離装置と、出力された空間成分を受信及び検知する少なくとも１つのセンサとを含む。ビームホモジナイザは、１対のアレイであって、各アレイが多数の波面修正セルを有する、アレイと、レンズとを含む。１対のアレイのセルは、ビームホモジナイザを通過するパルス光ビームの各空間モードがレンズの焦点面の同じ面積に投影されるように、離間され、サイズ指定される。光周波数分離装置は、パルス光ビームと相互作用し、パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成される。
【００２１】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。例えば、各セルは、光ビームの空間モードのサイズと整合する表面積を有し得る。波面修正セルの表面積は、空間モードの面積の０．５倍〜１．５倍であり得る。光ビームの空間モードのサイズは、光ビームの横方向面積に相当し得、横方向面積内のすべてのポイントは、固定位相関係を有する。
【００２２】
計測システムは、少なくとも１つのセンサの出力に接続された制御システムを含み得、制御システムは、光ビームの１つ又は複数のパルスに対する出力された空間成分のプロパティを測定することと、パルス光ビームのスペクトル特徴の推定を計算するために、測定されたプロパティを分析することと、推定されたスペクトル特徴がスペクトル特徴の値の許容範囲内にあるかどうかを判断することとを行うように構成することができる。
【００２３】
計測システムは、光ビームの経路にある光ディフューザを含み得、ビームホモジナイザは、光ディフューザから出力された光ビームを受信することができる。
【００２４】
計測システムは、レンズの焦点面にある回転ディフューザを含み得る。
【００２５】
光周波数分離装置は、１つ又は複数のエタロンを含み得る。
【００２６】
他の一般的な態様では、深紫外線光源は、パルス光ビームを生成する少なくとも１つの利得媒体を含む光源と、計測経路に沿ってパルス光ビームの第１の部分を誘導し、リソグラフィ経路に沿ってパルス光ビームの第２の部分を誘導するビーム分離デバイスと、計測経路にある計測システムと、リソグラフィ経路にあるビームデリバリシステムであって、光源からパルス光ビームを受信し、フォトリソグラフィ露光装置の方にパルス光ビームを誘導する、ビームデリバリシステムとを含む。計測システムは、パルス光ビームの経路にあるビームホモジナイザであって、少なくとも１対のアレイを有するビームホモジナイザであり、各アレイが多数の波面修正セルを有する、ビームホモジナイザと、１対のアレイのセルが、ビームホモジナイザを通過するパルス光ビームの各空間モードがレンズの焦点面の同じ面積に投影されるように、離間され、サイズ指定される、レンズと、ビームホモジナイザを出たパルス光ビームを受信する光周波数分離装置であって、パルス光ビームと相互作用し、パルス光ビームのスペクトル成分に対応する多数の空間成分を出力するように構成された光周波数分離装置と、出力された空間成分を受信及び検知する少なくとも１つのセンサとを含む。
【００２７】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。例えば、光源は、ビーム分離デバイスとビームホモジナイザとの間の光学時間パルスストレッチャを含み得る。
【００２８】
光源は、パルスシード光ビームを生成するマスタ発振器の一部である第１の利得媒体と、パワー増幅器の一部である第２の利得媒体であって、パワー増幅器が、マスタ発振器からパルスシード光ビームを受信し、パルス光ビームを出力する、第２の利得媒体とを含み得る。ビームホモジナイザは、パルスシード光ビームの経路にあり得るか、又は、ビームホモジナイザは、パワー増幅器から出力されたパルス光ビームの経路にあり得る。第１のビームホモジナイザは、パルスシード光ビームの経路にあり得、第２のビームホモジナイザは、パワー増幅器から出力されたパルス光ビームの経路にあり得る。
【００２９】
他の一般的な態様では、光ビームのスペクトル特徴を測定するための方法は、光ビームの各横方向空間モードをビーム均質化平面の同じ横方向面積に投影することを含む光ビームを均質化することと、均質化された光ビームを光周波数分離装置と相互作用させることであって、光周波数分離装置が、光ビームのスペクトル成分に対応する空間成分を出力する、相互作用させることと、空間成分を検知することと、検知された空間成分のプロパティを測定することと、パルス光ビームのスペクトル特徴を推定するために、測定されたプロパティを分析することと、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴がスペクトル特徴の許容範囲内にあるかどうかを判断することとを含む。
【００３０】
実装は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。例えば、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴が許容範囲外にあると判断された場合は、パルス光ビームのスペクトル特徴を修正するために、スペクトル特徴選択システムに調整信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】フォトリソグラフィ露光装置の方に誘導されるパルス光ビームを生成するフォトリソグラフィシステムのブロック図である。
【図２】図１のフォトリソグラフィシステムによって生成されたパルス光ビームの例示的な光スペクトルのグラフである。
【図３】図１のフォトリソグラフィシステムによって生成されたパルス光ビームの１つ又は複数のスペクトル特徴を測定する例示的な計測システムのブロック図である。
【図４Ａ】図３の計測システムの例示的な診断装置のブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ａの診断装置の例示的なコヒーレンスエリア整合装置のブロック図である。
【図５】図４Ｂに示されるものなどのコヒーレンスエリア整合装置を使用する図３の計測システムの例示的な診断装置のブロック図である。
【図６】図４Ａ、４Ｂ又は５の何れかのコヒーレンスエリア整合装置において使用される例示的な波面修正デバイスの概略的な垂直断面図及び横方向平面図である。
【図７】図３、４Ａ、４Ｂ又は５の何れかの計測システムの例示的な診断装置及びビーム均質化平面の場所を示す概略的な光学図である。
【図８】図５の計測システムにおいて使用することができる例示的なスペクトル検出システムのブロック図である。
【図９】図１のフォトリソグラフィシステムにおいて使用することができる例示的な光源のブロック図である。
【図１０】図１のフォトリソグラフィシステムにおいて使用することができる例示的なスペクトル特徴選択装置のブロック図である。
【図１１】図１のフォトリソグラフィシステムにおいて使用することができる例示的な制御システムのブロック図である。
【図１２】パルス光ビームの１つ又は複数のスペクトル特徴を測定するために図１のフォトリソグラフィシステムによって実行される例示的な手順のフローチャートである。
【図１３】図のうちの何れかのコヒーレンスエリア整合装置において使用することができる例示的な波面修正デバイスのブロック図である。
【図１４】ビームホモジナイザを含む光源の別の実装のブロック図であり、ビームホモジナイザは、コヒーレンスエリア整合装置を含み、図１のフォトリソグラフィシステムにおいて使用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１を参照すると、フォトリソグラフィシステム１００は、ウェーハ１２０上にマイクロ電子フィーチャをパターン形成するためにリソグラフィ露光装置１１５の方に誘導されるパルス光ビーム１１０を生成する光源１０５を含む。フォトリソグラフィシステム１００は、深紫外線（ＤＵＶ）範囲の波長（例えば、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約４００ｎｍの波長）を有する光ビーム１１０を使用する。波長は、例えば、２４８ｎｍ又は１９３ｎｍであり得る。ウェーハ１２０上にパターン形成されるマイクロ電子フィーチャのサイズは、光ビーム１１０の波長に依存し、波長が低いほど、マイクロ電子フィーチャの最小サイズは小さくなる。光ビーム１１０の波長が２４８ｎｍ又は１９３ｎｍである際、マイクロ電子フィーチャの最小サイズは、例えば、５０ｎｍ以下であり得る。ウェーハ１２０におけるパルス光ビーム１１０の集光場所は、光ビーム１１０の波長と相関する。その上、光ビーム１１０の帯域幅は、これらのフィーチャのクリティカルディメンション（ＣＤ）に影響を及ぼし得る。
【００３３】
パルス光ビーム１１０の分析及び制御のために測定又は決定されて使用される帯域幅は、図２に示されるように、その光スペクトル２００の実際の瞬時帯域幅であり得る。光スペクトル２００は、光ビーム１１０の光エネルギー又は出力が異なる波長（又は周波数）にわたってどのように分布しているかについての情報を内包する。光ビーム１１０の光スペクトル２００は、波長又は光周波数の関数としてスペクトル強度（絶対校正のものである必要はない）がプロットされる図の形態で描写される。光スペクトル２００は、光ビーム１１０のスペクトル形状又はスペクトルと呼ぶことができる。光ビーム１１０のスペクトルプロパティ又は特徴は、光スペクトルのいかなる態様又は表現も含む。例えば、帯域幅は、スペクトル特徴である。光ビームの帯域幅は、スペクトル形状の幅の尺度であり、この幅は、レーザ光の波長又は周波数の観点から得ることができる。光ビームの帯域幅を特徴付ける値を推定するため、光スペクトル２００の詳細に関連する適切ないかなる数学的構成（すなわち、計量）も使用することができる。例えば、光ビーム帯域幅を特徴付けるため、スペクトル形状の最大ピーク強度のある割合（Ｘ）のスペクトルの全幅（ＦＷＸＭと呼ばれる）を使用することができる。一例として、一般的に使用されるスペクトル形状特徴付けでは、割合Ｘは５０％であり、それぞれの計量は、一般的には、半値全幅（ＦＷＨＭ）と呼ばれる。別の例として、光ビーム帯域幅を特徴付けるため、積分スペクトル強度のある割合（Ｙ）を含むスペクトルの幅（ＥＹと呼ばれる）を使用することができる。光ビーム１１０のスペクトルプロパティを特徴付けるための一般的な使用の一例では、割合Ｙは９５％である。
【００３４】
光ビーム１１０のスペクトルプロパティ又は特徴を修正するため、光源１０５及び光ビーム１１０には、様々な外乱（例えば、光源１０５における１つ又は複数の利得媒体の密度又は圧力、光学コンポーネントの温度勾配、圧力勾配、光学的歪みなど）が作用する。例えば、光ビーム１１０と相互作用する光学コンポーネントによって生じる色収差は、光ビーム１１０の帯域幅の増加をもたらし得る。従って、フォトリソグラフィシステム１００は、例えば、スペクトル特徴選択システム１３０、少なくとも１つの測定（又は計測）システム１７０及び制御システム１８５などの他のコンポーネントを含み、それらの他のコンポーネントは、光ビーム１１０への外乱の影響を決定し、光ビーム１１０へのそのような外乱の影響を補正するために使用される。
【００３５】
外乱が原因で、ウェーハ１２０における光ビーム１１０の実際のスペクトル特徴（帯域幅又は波長など）は、所望のスペクトル特徴とは一致又は整合しない場合がある。従って、光ビーム１１０の実際のスペクトル特徴（帯域幅など）は、動作の間に、光スペクトル２００から計量の値を推定することによって測定又は推定され、その結果、オペレータ又は自動システム（例えば、フィードバックコントローラ）は、光ビーム１１０の測定又は推定された帯域幅を使用して、光源１０５のプロパティを調整すること及び光ビーム１１０の光スペクトルを調整することができる。
【００３６】
図３を参照すると、この目的のため、計測システム１７０は、ビームセパレータ１６０及び診断装置１６５を含む。診断装置１６５は、ビームセパレータ１６０によって光ビーム１１０から分離された光ビーム１１０’を受信する。ビームセパレータ１６０は、光源１０５とフォトリソグラフィ露光装置１１５との間の経路に配置される。ビームセパレータ１６０は、光ビーム１１０’（光ビーム１１０の第１の部分又はパーセンテージである）を診断装置１６５の方に誘導し、光ビーム１１０の第２の部分又はパーセンテージを露光装置１１５に向けて誘導する。いくつかの実装では、光ビーム１００の大部分は、第２の部分で、露光装置１１５に向けて誘導される。例えば、ビームセパレータ１６０は、光ビーム１１０のある割合（例えば、１〜２％）を診断装置１６５の方に誘導し、従って、光ビーム１１０’は、光ビーム１１０の出力の約１〜２％を有する。ビームセパレータ１６０は、例えば、ビームスプリッタであり得る。
【００３７】
診断装置１６５は、スペクトル検出システム３１０を含み、スペクトル検出システム３１０は、光ビーム１１０’の光スペクトル２００についての情報に基づいて、光ビーム１１０の１つ又は複数のスペクトル特徴（帯域幅及び／又は波長など）を測定する。本明細書で論じられるように、スペクトル検出システム３１０は、光ビーム１１０’と相互作用して光ビーム１１０’のスペクトル成分に対応する空間成分を出力するスペクトロメータ（エタロンスペクトロメータなど）と、出力された空間成分に基づいて１つ又は複数のスペクトル特徴を推定するセンサとを含む。
【００３８】
センサにおいて光ビーム１１０’のスペクトル成分を均一にサンプリングするため、センサにおいて光ビーム１１０’の強度を均等に分布させるため、及び、センサからスペクトル特徴のより正確な測定を提供するため、診断装置１６５は、ビーム準備システム３００の一部であるビームホモジナイザ３０５を含む。ビームホモジナイザ３０５は、コヒーレンスエリア整合装置３１５を含み、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、スペックル雑音を低減し、スペクトル検出システム３１０のセンサに衝突する光ビーム１１０’のビーム均質化を改善するように構成される。コヒーレンスエリア整合装置３１５は、光ビーム１１０’の異なる空間成分を混ぜ合わせ、光ビーム１１０’がエタロンスペクトロメータに入る前に光ビーム１１０’の強度プロファイルを平滑化する。その上、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、スペクトル検出システム３１０に入る前に光ビーム１１０’の空間モード（その横方向電磁モードである）がビーム均質化平面（ＢＨＰ）において重複するように、光ビーム１１０’を修正する。コヒーレンスエリア整合装置３１５は、光ビーム１１０’がスペクトル検出システム３１０に入る前に光ビーム１１０’の空間コヒーレンスを低減する。
【００３９】
図４Ａ及び４Ｂに示されるように、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、波面修正セル４１８の少なくとも１つのアレイ４１６を含む。アレイ４１６は、ビーム経路の方向に垂直になるように配列され、この例では、ビーム経路は、Ｚ方向と指定される。各セル４１８は、光ビーム１１０’の波面を修正する光学素子である。例えば、各セル４１８は、凸面を有するレンズなどの屈折光学素子であり得、従って、アレイ４１６は、マイクロレンズアレイであり得る。
【００４０】
いくつかの実装では、アレイ４１６のマイクロレンズ４１８は、アレイを形成するために周期的な二次元グリッド状に配列され、マイクロレンズ４１８の隣接する中心間の距離（Ｚ方向に垂直なＸ−Ｙ平面に沿って取られる）は、ピッチＰと呼ばれる標準距離だけ分離される。
【００４１】
その上、各セル４１８は、Ｘ−Ｙ平面に沿って取られた面積（Ａ（Ｃ））を有する。セル４１８の面積Ａ（Ｃ）は、アレイ４１６のピッチＰに数学的に関連し、アレイ４１６のピッチＰは、Ｘ−Ｙ平面における隣接するセルの中心間の最も短い距離である。各セル４１８の面積Ａ（Ｃ）は、光ビーム１１０’の横方向空間モード４１７のうちの１つ又は複数のサイズ（例えば、面積Ａ（ＳＭ））と整合する。横方向空間モード４１７のサイズ又は面積Ａ（ＳＭ）は、ビーム経路（Ｚ方向）に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に沿って取られた面積である。
【００４２】
いくつかの実装では、アレイ４１６のセル４１８に対する面積Ａ（Ｃ）のランダム又は擬似ランダム分布を使用することが可能である。例えば、各セル４１８の面積Ａ（Ｃ）は、光ビーム１１０’のコヒーレンスプロパティと整合し得、従って、アレイ４１６の特定のセル４１８の面積は、アレイ４１６の他のセル４１８の面積とは全く異なり得る。
【００４３】
横方向空間モードは、光源１０５の１つ又は複数の共振器内で一往復した後にそれ自体を再現する電磁界分布である。光源１０５内の共振器のジオメトリ及び構成が原因で、横方向空間モードは、複雑な強度分布を有し得、うまく定義できない場合がある。各横方向空間モードは、全く異なる波長を有し、光ビーム１１０’は、光源１０５のジオメトリ及び構成に応じて、１０００〜２０００程度の横方向空間モードを有し得る。例えば、光ビーム１１０’の横方向空間モードの推定サイズ又は面積は、ビームセパレータ１６０の出力において、直交横方向で０．７ｍｍ×０．１ｍｍである。光ビーム１１０’の全横方向サイズが１２．５ｍｍ×１２．５ｍｍである場合は、ビームセパレータ１６０の出力において、光ビーム１１０’に約１８００のコヒーレンスセルが存在することになる。図４Ｂに示される光ビーム１１０’の例示的な横方向空間モード４１７は、Ｚ方向に沿って取られたビューであり、純粋に、単なる例示の目的で示されるむしろ簡単な横方向モードの概略表現であり、光ビーム１１０’のモードの何れかにおいて生成された実際の強度分布ではない場合がある。それに加えて、アレイ４１６及びセル４１８は、原寸に比例しない。
【００４４】
セル面積Ａ（Ｃ）が空間モードサイズＡ（ＳＭ）の０．５〜１．５倍内（例えば、０．９〜１．１倍内）である場合は、セルの面積Ａ（Ｃ）は、横方向空間モードサイズＡ（ＳＭ）と「整合する」と見なすことができる。セル面積Ａ（Ｃ）を空間モードサイズＡ（ＳＭ）と整合させることにより、光ビーム１１０’の空間モードのすべてを、コヒーレンスエリア整合装置３１５の下流のビーム均質化平面の同じ面積に投影することが可能になる。セル面積Ａ（Ｃ）と横方向空間モードサイズＡ（ＳＭ）との間でより厳密に整合するほど（例えば、０．９〜１．１倍内）、例えば、横方向空間モードがより明確に定義されている状況及び／又は互いに重複しない状況などのいくつかの状況では、有益であり得る。
【００４５】
単一の空間モード４１７内にはコヒーレンスが存在し、従って、空間モード４１７の面積内のすべてのポイントは互いに固定位相関係を有するため、空間モードサイズＡ（ＳＭ）は、光ビーム１１０’の空間コヒーレンス面積又はサイズを推定することによって決定することができる。空間コヒーレンス面積は、２つのピンホール間の干渉縞を測定することによって決定することができ、２つのピンホールは、距離を変更することによって分離され、光ビーム１１０’の経路に配置される。
【００４６】
また、図４Ａにも示されるように、ビームホモジナイザ３０５は、光ビーム１１０’の態様を修正するための他の要素又はコンポーネントを含み得る。例えば、ビームホモジナイザは、パルスストレッチャシステム４２０、ディフューザシステム４２５及び空間調整システム４３０も含み得る。
【００４７】
パルスストレッチャシステム４２０は、パルスストレッチャを含み、パルスストレッチャは、光ビーム１１０’のピーク出力がその平均出力を低減することなく低減されるように、著しい損失を導入することなく、光ビーム１１０’のパルスの各々の持続時間を増加するために、光ビーム１１０’に光学的に作用する。パルスストレッチャシステム４２０は、均質化されたビーム平面で見られる光スペックル雑音をさらに低減するために、光ビーム１１０’がコヒーレンスエリア整合装置３１５に入る前に、光ビーム１１０’に作用する。パルスストレッチャシステム４２０は、光学素子の光学的なパッシブ構成であり、光ビーム１１０’のパルスの振幅を分割部分に分割し、これらの分割部分間の光遅延を導入し、次いで、パルスのこれらの時間遅延部分を再結合し、出力において光ビーム１１０’の時間伸長パルスを提供する。このように、コヒーレントではないパルスの異なる時間部分が結合され、光ビーム１１０’のスペックル雑音がさらに低減され、従って、光ビーム１１０’の空間均一性が改善される。
【００４８】
従って、以下でさらに詳細に論じられるように、パルスストレッチャシステム４２０は、ビームスプリッタ及び反射光学系などの光学コンポーネントを含み得る。反射光学系は、焦点を共有し得る平面鏡又は曲面（例えば、凹面若しくは凸面）鏡であり得る。パルスストレッチャシステム４２０によって生成されたパルスの分割部分に導入される遅延は、光ビーム１１０’の高速時間成分と等しいか又はそれより長い。例えば、光源からの光ビーム１１０’のパルス持続時間は、約４０ｎｓであり得る。その上、いくつかの実装では、任意の所定の瞬間において、パルスが、パルスの他の瞬間と時間的にコヒーレントである（その所定の瞬間の２．５ｎｓ内に収まる）が、パルスが、２．５ｎｓを超えて遅延されたパルスの瞬間との著しく低減されたコヒーレンスを有することをテストデータは示している。従って、コヒーレンス時間（パルスの位相又は振幅が著しい量で動き回る遅延である）は、この例では、約２．５ｎｓである。この例では、分割部分に導入される遅延は、約２．５ｎｓであり得、１回の通過においてパルスストレッチャシステム４２０を通じて分割部分が要する経路の全長は、数十センチメートル（ｃｍ）又は約７０〜８０ｃｍ程度であり得る。パルスストレッチャシステム４２０の例は、以下で図５を参照して論じる。
【００４９】
ディフューザシステム４２５は、光ビーム１１０’がコヒーレンスエリア整合装置３１５に入る前に光ビーム１１０’を均等に拡散するように構成された１つ又は複数の光学素子を含む。ディフューザシステム４２５は、光ビーム１１０’がコヒーレンスエリア整合装置３１５にわたって均等に広がるようにし、従って、高強度の輝点を最小化又は除去する。ディフューザシステム４２５は、ディフューザシステム４２５から出力された光ビーム１１０’の角度発散がコヒーレンスエリア整合装置３１５内のアレイ４１６の許容角度より少ないことを保証するように、光ビーム１１０’の角度発散を変更する。例えば、ディフューザシステム４２５は、角度発散がアレイ４１６の許容角度よりはるかに小さくなる（例えば、それより２０〜４０％少ない）ように、光ビーム１１０’の角度発散を修正することができる。ディフューザシステム４２５は、コヒーレンスエリア整合装置３１５によって生成される場合がある回折スパイクを平滑化するか又は別の方法で軽減する。ディフューザシステム４２５は、回折スパイクの横方向に（すなわち、空間的に光ビーム１１０’の方向に垂直な方向に沿って）シフトされた複数のコピーを生み出し、次いで、像面（スペクトル検出システム３１０における）において光ビーム１１０’の強度プロファイルを平滑化する。ディフューザシステム４２５は、マイクロレンズアレイ又は回折光学系（透過型又は反射型であり得る）であり得る。ディフューザシステム４２５は、静止又は固定マイクロレンズアレイ又は回折光学系であり得る。ディフューザシステム４２５の例は、以下で図５を参照して論じる。
【００５０】
空間調整システム４３０は、コヒーレンスエリア整合装置３１５の出力に配置され、コヒーレンスエリア整合装置３１５の周期的な性質が原因で生じる回折スパイク間の間隔を広げるために光ビーム１１０’を屈折させるように機能する。このように、回折スパイク間の間隔は、その間隔がスペクトル検出システム３１０内のセンサの対象の領域より大きくなるように、空間調整システム４３０によって増大することができる。空間調整システム４３０は、その焦点面がコヒーレンスエリア整合装置３１５のビーム均質化平面と重複するように位置付けられたレンズであり得る。空間調整システム４３０の例は、以下で図５を参照して論じる。
【００５１】
図５を参照すると、例示的な計測システム５７０が示されている。図５の計測システム５７０では、診断装置５６５は、ビームセパレータ５６０によって一次光ビーム１１０から分離された光ビーム１１０’を受信する。診断装置５６５は、ビーム準備システム５００を含み、ビーム準備システム５００は、ビームホモジナイザ５０５を有し、ビームホモジナイザ５０５は、パルスストレッチャシステム５２０、ディフューザシステム５２５、コヒーレンスエリア整合装置５１５及び空間調整システム５３０を含む。計測システム５７０内のすべての光学コンポーネントは、光ビーム１１０’の波長（例えば、ＤＵＶ波長範囲）に相当する波長範囲で動作するように構成された材料及びコーティングから作られている。
【００５２】
パルスストレッチャシステム５２０は、光ビーム１１０’のパルスの振幅を振幅部分に分割するビームスプリッタ５２１を含み、１組のミラー５２２Ａ、５２２Ｂ、５２２Ｃ、５２２Ｄを使用してリングの周りで分割部分を循環させる。リングの周りで循環させた後、分割部分の時間遅延部分は、パルスストレッチャシステム５２０を出て、ビームスプリッタ５２１を通じて透過した分割部分と再結合する。ミラー５２２Ａ、５２２Ｂ、５２２Ｃ、５２２Ｄは、平面鏡でも曲面鏡でもよい。
【００５３】
ディフューザシステム５２５は、マイクロレンズアレイであり、パルスストレッチャシステム５２０の出力に配置され、コヒーレンスエリア整合装置５１５の前に配置される。以前に論じられるように、ディフューザシステム５２５は、光ビーム１１０’を拡散させ、また、光ビーム１１０’の角度発散がコヒーレンスエリア整合装置５１５内のアレイの許容角度より少ないことを保証するように、光ビーム１１０’の角度発散の変更も行う。
【００５４】
いくつかの実装では、コヒーレンスエリア整合装置５１５は、１対の波面修正デバイス５１６Ａ、５１６Ｂを含む。各デバイス５１６Ａ、５１６Ｂは、波面修正セルの二次元アレイ（図４に示されるものなど）を含む。例えば、図６に示されるように、コヒーレンスエリア整合装置６１５は、波面修正デバイス５１６Ａ、５１６Ｂとして、マイクロレンズアレイ６１６Ａ、６１６Ｂを含む。各アレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、波面修正セルとして、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂのそれぞれのセットを含み、各マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂは、光ビーム１１０’の光を屈折させる。図６では、３つのマイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂしか言及されていないが、より多くの又はより少ないマイクロレンズがアレイに存在し得る。アレイ６１６Ａのマイクロレンズ６１８Ａは、アレイを形成するために周期的な二次元グリッド状に配列され、マイクロレンズ６１８Ａの隣接する中心間の距離は、ピッチＰと呼ばれる標準距離だけ分離される。
【００５５】
以前に論じられるように、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、ビーム経路の方向に垂直になるように配列され、この例では、ビーム経路は、Ｚ方向と指定され、従って、アレイは、Ｘ−Ｙ平面に沿って延在する。その上、アレイ６１６Ａのマイクロレンズ６１８Ａは、Ｘ−Ｙ平面に沿って、アレイ６１６Ｂのマイクロレンズ６１８Ｂと位置合わせされる。各マイクロレンズは、小型レンズであり、１ミリメートル（ｍｍ）未満（１０マイクロメートル（μｍ）ほどの大きさしかない場合が多い）の直径又は長さを有する。単一のマイクロレンズは、光を屈折させるために１つの平面及び１つの球状凸面を有する単一の要素である。アレイ６１６Ａ、６１６Ｂのマイクロレンズは、それぞれの基板６１９Ａ、６１９Ｂなどのサポートに付着させる。マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂ及び基板６１９Ａ、６１９Ｂは、光ビーム１１０’の波長範囲を透過させる材料から作られている。いくつかの実装では、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂ及びそれぞれの基板６１９Ａ、６１９Ｂは、フッ化カルシウムから作られている。
【００５６】
他の実装では、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、単一の波面修正デバイス（デバイス５１６Ａなど）を含み、単一の波面修正デバイス３１６は、センサにおいて光ビーム１１０’のスペクトル成分を均一にサンプリングするため、センサにおいて光ビーム１１０’の強度を均等に分布させるため、及び、センサからスペクトル特徴のより正確な測定を提供するためにビーム１１０’を均質化するように、診断装置１６５の他の態様と共に機能する。そのような実装では、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、依然として、スペックル雑音を低減し、スペクトル検出システム３１０のセンサに衝突する光ビーム１１０’のビーム均質化を改善するように構成されることになる。単一の波面修正デバイス５１６Ａを使用する場合でさえ、コヒーレンスエリア整合装置３１５は、光ビーム１１０’のスペクトル成分を混ぜ合わせ、光ビーム１１０’がエタロンスペクトロメータに入る前に光ビーム１１０’の強度プロファイルを平滑化することができる。それに加えて、単一の波面修正デバイス５１６Ａを使用するコヒーレンスエリア整合装置３１５は、スペクトル検出システム３１０に入る前にその空間モード（その横方向電磁モードである）がビーム均質化平面（ＢＨＰ）において重複するように、光ビーム１１０’を修正することができる。
【００５７】
この例では、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂは、六角形の形状（Ｘ−Ｙ平面に沿った）を有し、高いフィルファクタ用に配列される（各マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂ間の露光基板がほとんどないことを意味する）。フィルファクタは、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂ間の露光基板６１９Ａ、６１９Ｂの面積に対するマイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂによってカバーされた面積のパーセンテージの観点から測定され、フィルファクタは、少なくとも９０％であり得る。マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂは、平凸形状であり得、平面側は、それぞれの基板６１９Ａ、６１９Ｂに面する。アレイ６１６Ａ、６１６Ｂの寸法は、光ビーム１１０’の横方向サイズ及び光ビーム１１０’の横方向空間モードのサイズによって決定される。
【００５８】
その上、上記で論じられるように、各マイクロレンズ６１８Ａ、６１９Ｂの面積Ａ（Ｃ）は、光ビーム１１０’の各空間モード４１７のサイズＡ（ＳＭ）と整合させる。マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの面積Ａ（Ｃ）は、ピッチＰに直接関連する。光ビーム１１０’の空間モード４１７は、光源１０５の１つ又は複数の共振器内の設計及び境界条件によって形成される。光ビーム１１０’の空間モードは、光ビーム１１０’の伝播方向に垂直な（すなわち、横方向の）平面において測定される放射の特定の電磁界パターンである。空間モード（横方向モードである）は、空間強度分布として現れ、各空間モードは、全く異なる波長と関連付けられる。各空間モードは、空間的に相関した電磁界パターンを定義し、コヒーレンスセルと見なすことができる。この文脈におけるコヒーレンスは、空間コヒーレンスを指し、横方向（光ビーム１１０’の方向に垂直）又は縦方向（光ビーム１１０’の方向に平行）の空間の異なるポイントにおける波間の相互関係（又は予測可能な関係）を説明する。従って、空間コヒーレンスは、一定時間内で平均した際の、波（光ビーム１１０’の）の程度において空間の２つのポイントが干渉する能力を説明する。空間コヒーレンスは、光ビーム１１０’の伝播方向に対して横方向の波面における位相関係の尺度と見なすことができる。コヒーレンスセルの面積は、すべてのポイントが固定位相関係を有する波面の領域である。
【００５９】
いくつかの実装では、約０．１５ｍｍの空間モード長とより厳密に整合するように、ピッチＰは、約０．１〜約０．２ｍｍの値である。一例では、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、Ｘ−Ｙ平面に沿って取られた約１０．８ｍｍ×１０．８ｍｍの寸法を有し、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、Ｘ及びＹ方向の各々に沿って約８０〜９０のマイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂのグリッドで配列することができる。六角形のマイクロレンズ６１８Ａに対する０．１５ｍｍのピッチＰは、一般に、約０．０１７ｍｍ２の面積Ａ（Ｃ）に相当する。マイクロレンズアレイ６１６Ａの平面における光ビーム１１０’に対する横方向空間モードの推定サイズは、約０．３ｍｍ×０．１ｍｍである。この例では、横方向空間モードのサイズは、約０．０１６ｍｍ２の面積に相当する。上記で論じられるように、ビームセパレータ１６０の出力における光ビーム１１０’の横方向空間モードのサイズは、直交横方向で約０．７ｍｍ×０．１ｍｍであるが、光ビーム１１０’の横方向空間モードのこのサイズは、マイクロレンズアレイ６１６Ａに照射する前に波面修正光学系と相互作用させることによって、直交横方向のうちの１つに沿って約２．３倍低減することができる。
【００６０】
その上、グリッドにおいて、Ｙ方向に沿って存在する数とは異なる数のマイクロレンズ６１８Ａ、６１８ＢがＸ方向に沿って存在すること、又は、マイクロレンズ６１８Ａ、６１９Ｂの形状が様々なピッチＰを有することが可能である。
【００６１】
その上、アレイ６１６Ａとアレイ６１６Ｂとの間の間隔又は距離Ｄは、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂのうちのより多くの１つ又は複数に物理的に接続されたアクチュエータで調整可能であり得る。示される例では、距離Ｄは、Ｚ方向に沿ったものである。アクチュエータは、制御システム１８５に接続することができる。
【００６２】
再び図５を参照すると、空間調整システム５３０は、その焦点面がコヒーレンスエリア整合装置６１５のビーム均質化平面ＢＨＰと重複するように位置付けられたレンズである。この例では、移動（例えば、回転）ディフューザ５３５は、ビーム均質化平面ＢＨＰに配置される。回転ディフューザ５３５については、以下で論じる。
【００６３】
また図７を参照すると、各マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの焦点距離及び各マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂのアパーチャサイズは、各マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂによってサンプリングされる光ビーム１１０’の発散を決定する。この発散は、レンズ６３０の焦点距離と共に、アレイ６１６Ｂがアレイ６１６Ａの焦点面に位置する場合（従って、距離Ｄはアレイ６１６Ａの焦点距離に等しい）、ビーム均質化平面ＢＨＰにおける光ビーム１１０’のサイズ又は面積（光ビーム１１０’の方向に対して横方向に沿って取られたもの）を決定する。アレイ６１６Ａとアレイ６１６Ｂとの間の距離Ｄが変化した場合、ビーム均質化平面ＢＨＰにおける横方向の光ビーム１１０’のサイズが変化する。ビーム均質化平面ＢＨＰにおける光ビーム１１０’の横方向サイズを変化させることにより、スペクトル検出システム５１０（図５）内のセンサ５５０におけるフルエンスレベルを変更する（例えば、減衰する）ことが可能である。アレイ６１６Ｂは、コヒーレンスエリア整合装置５１５の視野又は許容角度を増大するように機能する。
【００６４】
この例では、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの曲面又は凸面は、互いに面しているものであり得る（図６に示されるように）。具体的には、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂが平凸レンズである場合は、マイクロレンズアレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、アレイ６１６Ａのマイクロレンズ６１８Ａの凸面がアレイ６１６Ｂのマイクロレンズ６１８Ｂの凸面に最も近くなるように配向させることができる。そのような設計は、各マイクロレンズの焦点距離がそれぞれの基板６１９Ａ、６１９Ｂの厚さＴと比べて比較的短い場合に有益であり得る。一例では、基板６１９Ａ又は６１９Ｂの厚さＴは、約２〜３ｍｍであり、マイクロレンズ６１８Ａ又は６１８Ｂの焦点距離は、約６ｍｍである。マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの曲面を互いに面するように配向させることにより、アレイ６１６Ａの焦点面が他のアレイ６１６Ｂの基板６１９Ｂの外部にとどまることを保証することが可能である。そのような構成は、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂの２つのマイクロレンズ表面が触れるほど近いため、スペクトル検出システム５１０のセンサ５５０においてより大きな範囲のフルエンス減衰を提供することができる。
【００６５】
各マイクロレンズの焦点距離が厚さＴ程度である例では、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの凸面が互いに面しないように、アレイ６１６Ａ、６１６Ｂを配向させることが可能である。この配向は、マイクロレンズ６１６Ａの焦点距離が基板６１９Ａの厚さＴよりはるかに大きい状況において有益であり得る。その上、マイクロレンズ６１６Ａの焦点距離が基板６１９Ａの厚さＴ程度である状況では、２つのマイクロレンズアレイ６１６Ａ、６１６Ｂは、図１３に関して論じられるように、単一の基板から作ることができる。
【００６６】
図７に示されるように、１対のアレイ６１６Ａ、６１６Ｂのマイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂは、コヒーレンスエリア整合装置６１５を通過するパルス光ビーム１１０’の各空間モードがレンズ５３０の焦点面の同じ面積に投影されるように、Ｘ−Ｙ平面に沿って離間され（Ｄの値だけ）、サイズ指定され、焦点面は、ビーム均質化平面ＢＨＰと重複する。ビーム均質化平面ＢＨＰにおける光ビーム１１０’（均質化されたもの）の形状は、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂの形状と同じであり、従って、六角形の形状である。アレイ６１６Ｂがアレイ６１６Ａの焦点面に位置する場合（その事例では、Ｄは、アレイ６１６Ａの焦点距離に等しい）は、ビーム均質化平面ＢＨＰにおける六角形の形状の一辺は、約２〜４ｍｍの長さを有する。
【００６７】
再び図５を参照すると、回転ディフューザ５３５は、ビーム均質化平面ＢＨＰに配置され、ビーム均質化平面ＢＨＰは、光ビーム１１０’が均質化されている平面である。回転ディフューザ５３５は、光ビーム１１０’の経路の方向の周りを回転するディフューザである。ディフューザ５３５は、スペクトル検出システム５１０のアパーチャ５６１を満たすように、円錐状に光ビーム１１０’を拡散させる。また、回転ディフューザ５３５は、コヒーレンスエリア整合装置５１５内でサンプリングされた空間モードのコピーの干渉から生じ得る光ビーム１１０’内の強度におけるいかなるスパイクの低減も行う。その上、アパーチャ５６１は、スペクトル検出システム５１０内の入力レンズ５６２の焦点面ＦＰ（５６２）に配置される。スペクトル検出システム５１０のアパーチャ５６１を入力レンズ５６２の焦点面ＦＰ（５６２）に配置することにより、焦点面ＦＰ（５６２）からの各ポイントは、点源の役割を果たし、それに従って、入力レンズ５６２は、エタロン５６３に入る前に光ビーム１１０’をコリメートするように動作する。出力レンズ５６４は、その焦点面ＦＰ（５６４）がセンサ５５０のアクティブエリアと重複するように、エタロン５６３の出口に位置付けられる。
【００６８】
いくつかの実装では、エタロン５６３は、１対の部分反射ガラス又は光学平面５６３Ａ、５６３Ｂを含み、１対の部分反射ガラス又は光学平面５６３Ａ、５６３Ｂは、短い距離（例えば、数ミリメートル〜数センチメートル）だけ離間することができ、反射面は、互いに面している。他の実装では、エタロン５６３は、２つの平行な反射面を有する単一のプレートを含む。平面５６３Ａ、５６３Ｂは、後面が干渉縞を生成することを防ぐために、ウェッジ形状に作ることができる。後面は、反射防止コーティングを有する場合も多い。光ビーム１１０’は、１対の平面５６３Ａ、５６３Ｂを通過する際、多重反射し、多数の透過光線が生成され、多数の透過光線は、出力レンズ５６４によって収集され、センサ５５０のアクティブ領域に導かれる。干渉効果は、透過光線の方向に応じて、光ビーム１１０’の異なるスペクトル成分の建設的及び相殺的干渉を生成し、その結果、所定の光線の方向に沿って選択したスペクトル成分のみが透過する。このように、光ビーム１１０’のスペクトル成分は、透過光線の空間方向にマッピングされる。また、スペクトル検出システム５１０は、センサ５５０が出力レンズ５６４の焦点面に位置することを保証するために、必要に応じて、光遅延５８０も含む。
【００６９】
また図８を参照すると、スペクトル検出システム５１０のさらなる詳細が提供されている。
【００７０】
エタロン５６３は、光ビーム１１０’と相互作用し、光ビーム１１０’のスペクトル成分に相当する多数の空間成分５７４を出力する。光ビーム１１０’のスペクトル成分は、光ビーム１１０’の光スペクトル５７２内のものであり、従って、光ビーム１１０’の光エネルギー又は出力が異なる波長にわたってどのように分布しているかに相当する。空間成分５７４は、二次元空間にマッピングされたこれらの強度に相当する。従って、エタロン５６３は、光ビーム１１０’のスペクトル情報（波長など）を、センサ５５０によって検知又は検出することができる空間情報に変換する。変換により、スペクトル情報（波長など）が空間の異なる位置にマッピングされ、その結果、センサ５５０によって観察することができるスペクトル情報。
【００７１】
エタロン５６３は、空間成分５７４として、１組の同心円状のリングの外観を取る干渉パターンを生成する。干渉パターンは、アパーチャ５６１における光ビーム１１０’の強度分布がより均一である場合は、より均一な強度分布の外観を取る。具体的には、リングの鋭さは、エタロン５６３の平面５６３Ａ、５６３Ｂの反射率に依存する。従って、平面５６３Ａ、５６３Ｂの反射率が高い場合（その結果、エタロンは高い線質（Ｑ）係数を有する）、ビーム１１０’が単色光ビームである際は、エタロン５６３は、暗い背景に対して１組の狭く明るいリングを生成する。別の言い方をすれば、光スペクトルにおいて光ビーム１１０’の２つのスペクトル成分５７４が等しく表されている場合であっても、対応する光線方向の両方においてエタロン５６３への入力光ビームが均一に照射されない限り、それぞれの干渉パターンリングのピーク強度は等しくはならない。波長の関数としてのエタロン５６３の透過は、結果として得られた干渉縞パターン５７１に示されており、干渉縞パターン５７１は、制御システム１８５の方に誘導される光スペクトル５７２を生み出す。
【００７２】
完全な干渉パターンが示されているが、計算又は推定を実行する必要はない。代替として、センサ５５０のアクティブエリアよりわずかに大きな領域内の干渉縞のみを生成することが可能である。
【００７３】
センサ５５０は、出力された空間成分５７４を受信及び検知する。センサ５５０は、一般にその検知領域のアクティブエリアを示す直線軸によって定義することができる。検知領域の直線軸は、空間成分５７４の伝播の方向に垂直なものであり得る。
【００７４】
センサ５５０は、出力された空間成分５７４を受信及び検知する検出器であり得る。例えば、一次元に沿って測定するために使用することができる適切な検出器のタイプの１つは、リニアフォトダイオードアレイである。リニアフォトダイオードアレイは、１つのパッケージにおいて等間隔で直線配列に形成された同じサイズの複数の要素からなる。フォトダイオードアレイは、光ビーム１１０’に含まれる波長に対する感度が高く、従って、光ビーム１１０’が深紫外線範囲の波長のみを含む光スペクトルを有する場合は、フォトダイオードアレイは、深紫外線範囲の波長を有する光に対する感度が高い。別の例として、センサ５５０は、二次元電荷結合素子（ＣＣＤ）又は二次元相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサなどの二次元センサであり得る。この場合もやはり、光ビーム１１０’が深紫外線範囲の波長のみを含む光スペクトルを有する場合は、二次元センサ５５０は、深紫外線範囲の波長を有する光に対する感度が高い。センサ５５０は、十分に速いレートで（例えば、約６ｋＨｚで）データを読み出すことができるべきである。
【００７５】
制御システム１８５は、光源１０５や、光ビーム１１０に光学的に結合されるスペクトル特徴選択システム１３０ばかりでなく、センサ５５０の出力にも接続される。制御システム１８５は、空間成分５７４のプロパティを測定し、光ビーム１１０のスペクトル特徴の推定を計算するためにこれらの測定されたプロパティを分析する。制御システム１８５は、光ビーム１１０の各パルスに対する又は光ビーム１１０の１組のパルスに対する測定、分析及び計算を実行することができる。
【００７６】
測定されるプロパティＰは、スカラ量（大きさ又は数値によって完全に説明される）単独でも、ベクトル量（大きさと方向の両方によって完全に説明される）でもあり得る。スカラプロパティＰの例は、光スペクトル５７２の幅などの計量である。この例では、光スペクトル５７２の全体的な形状は知られていないが、計量は知られている可能性があり、この計量は、光スペクトル５７２の形状を推定するために使用される。ベクトルプロパティＰの例は、光スペクトル５７２を説明する全体的な波形である。この例では、全体的なスペクトルからいかなる計量も計算することができ、全体的なスペクトルを有することにより、より正確な計算を行うことができる。検知される空間成分は、パルス光ビーム１１０’の１つ又は複数のパルスの範囲に対して測定することができる。
【００７７】
制御システム１８５は、プロパティＰとして、光スペクトル５７２の幅Ｗを測定することができる。光スペクトル５７２の幅Ｗは、光ビーム１１０’の帯域幅（スペクトル特徴）の推定を提供することができる。いくつかの実装では、光スペクトル５７２の幅Ｗは、ＦＷＸＭ（最大ピーク強度のある割合Ｘのスペクトル５７２の全幅）などの計量を使用して決定される。他の実装では、光スペクトル５７２の幅Ｗは、ＥＹ（積分スペクトル強度のある割合Ｙを含むスペクトルの幅）などの計量を使用して決定される。他の計量は、光スペクトル５７２のプロパティの測定に適切である。
【００７８】
図９を参照すると、いくつかの実装では、光源１０５は、例示的な光源９０５である。光源９０５は、光ビーム１１０としてパルスレーザビームを生成するパルスレーザ源である。光源９０５は、パワー増幅器（ＰＡ）９１０にシード光ビーム９１０Ａを提供するマスタ発振器（ＭＯ）９００を含む２ステージレーザシステムである。マスタ発振器９００は、典型的には、増幅が起こる利得媒体と、光共振器などの光フィードバック機構とを含む。パワー増幅器９１０は、典型的には、マスタ発振器９００からシードレーザビームがシードされる際に増幅が起こる利得媒体を含む。パワー増幅器９１０が再生リング共振器として設計されている場合は、パワー増幅器９１０は、パワーリング増幅器（ＰＲＡ）として説明され、この事例では、リング設計から十分な光フィードバックを提供することができる。スペクトル特徴選択装置１３０は、比較的低い出力パルスエネルギーで光ビーム１１０Ａの中心波長及び帯域幅などのスペクトルパラメータの微調節を可能にするために、マスタ発振器９００から光ビーム１１０Ａを受信する。パワー増幅器９１０は、マスタ発振器９００からシード光ビーム９１０Ａを受信し、フォトリソグラフィにおいて使用するための出力に必要な電力を得るために、この出力を増幅する。
【００７９】
マスタ発振器９００は、２つの細長い電極と、利得媒体として機能するレーザガスと、電極間でガスを循環させるファンとを有する放電チャンバを含む。レーザ共振器は、パワー増幅器９１０にシード光ビーム９１０Ａを出力するために、放電チャンバの一方の側のスペクトル特徴選択装置１３０と放電チャンバの第２の側の出力カプラ９１５との間に形成される。
【００８０】
また、光源９０５は、出力カプラ９１５から出力を受信する別のスペクトル測定モジュール９２０、必要に応じてビームのサイズ及び／又は形状を修正する１つ又は複数のビーム修正光学システム９２５も含み得る。スペクトル測定モジュール９２０は、シード光ビーム９１０Ａの波長（例えば、中心波長）を測定するために使用することができる別のタイプの計測システム（計測システム１７０など）の例である。
【００８１】
パワー増幅器９１０は、パワー増幅器放電チャンバを含み、パワー増幅器９１０が再生リング増幅器である場合は、パワー増幅器は、循環経路を形成するために、光ビームを反射して放電チャンバに戻すビームリフレクタ又はビーム反転デバイス９３０も含む。パワー増幅器放電チャンバは、１対の細長い電極と、利得媒体として機能するレーザガスと、電極間でガスを循環させるためのファンとを含む。シード光ビーム９１０Ａは、パワー増幅器９１０を繰り返し通過することによって増幅される。ビーム修正光学システム９２５は、出力光ビーム１１０を形成するために、シード光ビーム９１０Ａを捕らえ、パワー増幅器からの増幅放射の一部分を逃がす方法（例えば、部分反射ミラー）を提供する。
【００８２】
マスタ発振器９００及びパワー増幅器９１０の放電チャンバにおいて使用されるレーザガスは、必要な波長及び帯域幅周辺のレーザビームを生成するための適切ないかなるガスでもあり得る。例えば、レーザガスは、約１９３ｎｍの波長の光を放出するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）又は約２４８ｎｍの波長の光を放出するフッ化クリプトン（ＫｒＦ）であり得る。
【００８３】
スペクトル測定モジュール９２０は、マスタ発振器９００の出力（シード光ビーム９１０Ａ）の波長をモニタする。スペクトル測定モジュール９２０は、光源９０５内の他の場所に配置することも、光源９０５の出力に配置することもできる。
【００８４】
パワー増幅器９１０によって生成されたパルスの繰り返し率は、スキャナ１１５のコントローラ１４０からの命令の下で、マスタ発振器９００が制御システム１８５によって制御される繰り返し率によって決定される。パワー増幅器９１０から出力されたパルスの繰り返し率は、スキャナ１１５によって見られる繰り返し率である。
【００８５】
上記で論じられるように、光学素子のみを使用して、帯域幅を粗制御及び微制御することが両方とも可能である。他方では、ＭＯ  ９００内の電極の起動とＰＲＡ  ９１０内の電極の起動との間の差動タイミングを制御することによって、細かく狭い範囲において急速に帯域幅を制御する一方で、スペクトル特徴選択システム１３０内のプリズムの角度を調整することによって、粗く広い範囲において帯域幅を制御することが可能である。
【００８６】
図１０を参照すると、いくつかの実装では、スペクトル特徴選択装置１３０は、パルス光ビーム１１０Ａと光学的に相互作用するように配列された光学フィーチャ又はコンポーネント１０００、１００５、１０１０、１０１５、１０２０のセットと、ファームウェア及びソフトウェアの任意の組合せの形態の電子機器を含む制御モジュール１０５０とを含む。光学コンポーネント１０００、１００５、１０１０、１０１５、１０２０は、スペクトル特徴粗調整システムを提供するように構成することができ、そのようなコンポーネントの調整が十分に急速である場合は、スペクトル特徴微調整システムを提供するように構成することができる。図１０には示されていないが、スペクトル特徴選択装置１３０がスペクトル特徴微制御を提供するための他の光学フィーチャ又は他の非光学フィーチャを含むことは可能である。
【００８７】
制御モジュール１０５０は、それぞれの光学コンポーネント１０００、１００５、１０１０、１０１５、１０２０に物理的に結合された１つ又は複数の作動システム１０００Ａ、１００５Ａ、１０１０Ａ、１０１５Ａ、１０２０Ａに接続される。装置１３０の光学コンポーネントは、格子であり得る分散光学素子１０００と、プリズムであり得る１組の屈折光学素子１００５、１０１０、１０１５、１０２０で作られたビームエキスパンダ１００１とを含む。格子１０００は、光ビーム１１０Ａを分散及び反射させるように設計された反射格子であり得、それに従って、格子１０００は、ＤＵＶ範囲の波長を有するパルス光ビーム１１０Ａとの相互作用に適した材料で作られる。プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０の各々は、光ビーム１１０Ａがプリズムのボディを通過する際に光ビーム１１０Ａを分散及び方向転換させるように動作する透過プリズムである。プリズムの各々は、光ビーム１１０Ａの波長の透過を可能にする材料（例えば、フッ化カルシウムなど）で作ることができる。４つの屈折光学素子１００５、１０１０、１０１５、１０２０が示されているが、４つより少ない又は４つより多い屈折光学素子をビームエキスパンダ１００１において使用することが可能である。
【００８８】
パルス光ビーム１１０Ａは、アパーチャ１０５５を通じて装置１３０に入り、次いで、プリズム１０２０、プリズム１０１０及びプリズム１００５の順に通過して移動し、その後、格子１０００の回折面１００２に衝突する。ビーム１１０Ａが連続プリズム１０２０、１０１５、１０１０、１００５の各々を通過する度に、光ビーム１１０Ａは、光学的に拡大され、次の光学コンポーネントに向けて方向転換される（ある角度で屈折する）。光ビーム１１０Ａは、格子１０００から回折及び反射して、プリズム１００５、プリズム１０１０、プリズム１０１５及びプリズム１０２０の順に通過して戻り、その後、光ビーム１１０Ａが装置１３０を出るためにアパーチャ１０５５を通過する。格子１０００から連続プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０の各々を通過する度に、光ビーム１１０Ａは、アパーチャ１０５５に向けて移動するにつれて光学的に圧縮される。
【００８９】
ビームエキスパンダ１００１のプリズム（プリズム１００５、１０１０、１０１５又は１０２０の何れか１つであり得る）の回転は、その回転させたプリズムの入口表面に光ビーム１１０Ａが衝突する入射角を変化させる。その上、その回転させたプリズムを通過する光ビーム１１０Ａの２つの局所的な光学的品質（すなわち、光学倍率及びビーム屈折角）は、その回転させたプリズムの入口表面に衝突する光ビーム１１０Ａの入射角の関数である。プリズムを通過する光ビーム１１０Ａの光学倍率は、そのプリズムに入る光ビーム１１０Ａの横幅に対するそのプリズム出る光ビーム１１０Ａの横幅の比率である。
【００９０】
ビームエキスパンダ１００１内の１つ又は複数のプリズムにおける光ビーム１１０Ａの局所的な光学倍率の変化は、ビームエキスパンダ１００１を通過する光ビーム１１０Ａの光学倍率ＯＭ  １０６５の全体的な変化を引き起こす。ビームエキスパンダ１００１を通過する光ビーム１１０Ａの光学倍率ＯＭ  １０６５は、ビームエキスパンダ１００１に入る光ビーム１１０Ａの横幅Ｗｉに対するビームエキスパンダ１００１を出る光ビーム１１０Ａの横幅Ｗｏの比率である。それに加えて、ビームエキスパンダ１００１内の１つ又は複数のプリズムを通じる局所的なビーム屈折角の変化は、格子１０００の表面１００２における光ビーム１１０Ａの入射角１０６２の全体的な変化を引き起こす。
【００９１】
光ビーム１１０Ａの波長は、光ビーム１１０Ａが格子１０００の回折面１００２に衝突する入射角１０６２を変更することによって調整することができる。光ビーム１１０Ａの帯域幅は、光ビーム１１０の光学倍率１０６５を変更することによって調整することができる。
【００９２】
装置１３０は、光ビーム１１０Ａが格子１０００の回折面１００２に衝突する入射角１０６２を調整することによって、光源１０５の１つ又は複数の共振器内で生成される光ビーム１１０Ａの波長を調整するように設計される。具体的には、この調整は、プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０及び格子１０００のうちの１つ又は複数を回転させ、それにより、光ビーム１１０Ａの入射角１０６２を調整することによって行うことができる。
【００９３】
その上、光源１０５によって生成される光ビーム１１０Ａの帯域幅は、光ビーム１１０Ａの光学倍率ＯＭ  １０６５を調整することによって調整される。従って、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、光ビーム１１０Ａの光学倍率１０６５の変化をもたらすプリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０のうちの１つ又は複数の回転を起こすことによって調整することができる。特定のプリズムの回転はそのプリズムにおける局所的なビーム屈折角及び局所的な光学倍率の両方の変化を引き起こすため、波長及び帯域幅の制御は、この設計において結び付いている。
【００９４】
それに加えて、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、プリズム１０２０の回転に対する感度が比較的高く、プリズム１００５の回転に対する感度が比較的低い。この理由は、それらのプリズム１０１５、１０１０、１００５は回転させたプリズム１０２０と格子１０００との間にあり、光ビーム１１０Ａはプリズム１０２０を通過した後にこれらの他のプリズム１０１５、１０１０、１００５を通じて移動しなければならないため、プリズム１０２０の回転に起因する光ビーム１１０Ａの局所的な光学倍率のいかなる変化にも、他のプリズム１０１５、１０１０、１００５における光学倍率のそれぞれの変化の積が乗じられるためである。他方では、光ビーム１１０Ａの波長は、プリズム１００５の回転に対する感度が比較的高く、プリズム１０２０の回転に対する感度が比較的低い。
【００９５】
例えば、波長を変更することなく帯域幅を変更するには、光学倍率１０６５は、入射角１０６２を変更することなく変更すべきであり、この変更は、プリズム１０２０を大量回転させ、プリズム１００５を少量回転させることによって達成することができる。
【００９６】
制御モジュール１０５０は、それぞれの光学コンポーネント１０００、１００５、１０１０、１０１５、１０２０に物理的に結合された１つ又は複数の作動システム１０００Ａ、１００５Ａ、１０１０Ａ、１０１５Ａ、１０２０Ａに接続される。作動システムは光学コンポーネントの各々に対して示されているが、装置１３０の光学コンポーネントのいくつかは、静止状態で維持されるか又は作動システムに物理的に結合されない。例えば、いくつかの実装では、格子１０００を静止状態で維持し、プリズム１０１５を静止状態で維持し、作動システムに物理的に結合しなくともよい。
【００９７】
作動システム１０００Ａ、１００５Ａ、１０１０Ａ、１０１５Ａ、１０２０Ａの各々は、そのそれぞれの光学コンポーネントに接続される１つ又は複数のアクチュエータを含む。光学コンポーネントの調整により、光ビーム１１０Ａの特定のスペクトル特徴（波長及び／又は帯域幅）が調整される。制御モジュール１０５０は、制御システム１８５から制御信号を受信し、制御信号は、作動システムのうちの１つ又は複数を動作又は制御するための特定のコマンドを含む。作動システムは、連携して作動するように選択及び設計することができる。
【００９８】
作動システム１０００Ａ、１００５Ａ、１０１０Ａ、１０１５Ａ、１０２０Ａのアクチュエータの各々は、それぞれの光学コンポーネントを移動させるか又は制御するための機械デバイスである。アクチュエータは、モジュール１０５０からエネルギーを受信し、そのエネルギーをそれぞれの光学コンポーネントに与えられる何らかの種類の運動に変換する。例えば、作動システムは、ビームエキスパンダのプリズムのうちの１つ又は複数を回転させるための加力デバイス及び回転ステージの何れか１つであり得る。作動システムは、例えば、ステッピングモータなどのモータ、バルブ、圧力制御デバイス、圧電デバイス、リニアモータ、油圧アクチュエータ、ボイスコイルなどを含み得る。
【００９９】
格子１０００は、高ブレーズ角エシェル格子であり得、回折格子の方程式を満たす任意の入射角１０６２で格子１０００に入射した光ビーム１１０Ａが反射（回折）する。回折格子の方程式は、格子１０００のスペクトル次数、回折波長（回折ビームの波長）、格子１０００への光ビーム１１０Ａの入射角１０６２、格子１０００から回折した光ビーム１１０Ａの出射角、格子１０００に入射する光ビーム１１０Ａの垂直発散、格子１０００の回折面の溝間隔間の関係を提供する。その上、格子１０００への光ビーム１１０Ａの入射角１０６２が格子１０００からの光ビーム１１０Ａの出射角と等しくなるように格子１０００が使用される場合は、格子１０００及びビームエキスパンダ（プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０）は、リトロー構成で配列され、格子１０００から反射した光ビーム１１０Ａの波長は、リトロー波長である。格子１０００に入射する光ビーム１１０Ａの垂直発散はゼロに近いと想定することができる。公称波長を反射させるため、格子１０００は、光源１０５で増幅するために公称波長が反射してビームエキスパンダ（プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０）を通じて戻って来るように、格子１０００に入射する光ビーム１１０Ａに対して位置合わせされる。次いで、格子１０００への光ビーム１１０Ａの入射角１０６２を変更することによって、光源１０５内の共振器の全利得帯域幅にわたってリトロー波長を調節することができる。
【０１００】
プリズム１００５、１０１０、１０１５、１０２０の各々は、光ビーム１１０Ａが通過する表面内に含まれるように、光ビーム１１０Ａの横方向に沿って十分に広いものである。各プリズムは、アパーチャ１０５５から格子１０００に向かう経路上で光ビーム１１０Ａを光学的に拡大し、従って、各プリズムは、そのサイズがプリズム１０２０からプリズム１００５に向けて逐次的に大きくなる。従って、プリズム１００５はプリズム１０１０より大きく、プリズム１０１０はプリズム１０１５より大きく、プリズム１０２０が最も小さいプリズムである。
【０１０１】
上記で論じられるように、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、プリズム１０２０の回転に対する感度が比較的高く、プリズム１００５の回転に対する感度が比較的低い。この理由は、それらのプリズム１０１５、１０１０、１００５は回転させたプリズム１０２０と格子１０００との間にあり、光ビーム１１０Ａはプリズム１０２０を通過した後にこれらの他のプリズム１０１５、１０１０、１００５を通じて移動しなければならないため、プリズム１０２０の回転に起因する光ビーム１１０Ａの局所的な光学倍率のいかなる変化にも、他のプリズム１０１５、１０１０、１００５における光学倍率のそれぞれの変化の積が乗じられるためである。他方では、光ビーム１１０Ａの波長は、プリズム１００５の回転に対する感度が比較的高く、プリズム１０２０の回転に対する感度が比較的低い。従って、波長は、プリズム１００５を回転させることによって粗く変化させることができ、プリズム１０２０は、回転させることができる（粗く）。光ビーム１１０Ａの入射角１０６２は、プリズム１００５の回転が原因で変化し、プリズム１０２０の回転は、プリズム１００５の回転によって生じる倍率の変化を相殺する。プリズム１０２０は、粗い、広範囲の及び低速帯域幅制御のために使用することができる。対照的には、帯域幅は、プリズム１０１０を制御することによって、細かい狭範囲で、さらに一層急速に制御することができる。
【０１０２】
図１１を参照すると、本明細書で説明されるシステム及び方法の態様に関連する制御システム１８５についての詳細が提供されている。制御システム１８５は、図１１には示されていない他のフィーチャを含み得る。一般に、制御システム１８５は、デジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちの１つ又は複数を含む。
【０１０３】
制御システム１８５は、読み取り専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリであり得るメモリ１１００を含む。コンピュータプログラム命令及びデータを明確に具体化するのに適した記憶装置は、不揮発性メモリのすべての形態を含み、例示として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、内部ハードディスク及びリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスクを含む。また、制御システム１８５は、１つ又は複数の入力デバイス１１０５（キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォン、マウス、ハンドヘルド入力デバイスなど）及び１つ又は複数の出力デバイス１１１０（スピーカ又はモニタなど）も含み得る。
【０１０４】
制御システム１８５は、１つ又は複数のプログラマブルプロセッサ１１１５と、プログラマブルプロセッサ（プロセッサ１１１５など）による実行のために機械可読記憶装置において明確に具体化された１つ又は複数のコンピュータプログラム製品１１２０とを含む。１つ又は複数のプログラマブルプロセッサ１１１５の各々は、入力データに基づいて動作して適切な出力を生成することによって、所望の機能を実行するための命令のプログラムを実行することができる。一般に、プロセッサ１１１５は、メモリ１１００から命令及びデータを受信する。前述の何れも、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって捕捉すること、又は、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）に組み込むことができる。
【０１０５】
制御システム１８５は、数ある他のコンポーネントの中でも特に、スペクトル特徴分析モジュール１１２５、リソグラフィ分析モジュール１１３０、決定モジュール１１３５、光源作動モジュール１１５０、リソグラフィ作動モジュール１１５５、ビーム準備作動モジュール１１６０を含む。これらのモジュールの各々は、プロセッサ１１１５などの１つ又は複数のプロセッサによって実行される１組のコンピュータプログラム製品であり得る。その上、モジュール１１２５、１１３０、１１３５、１１５０、１１５５、１１６０の何れも、メモリ１１００内に格納されたデータにアクセスすることができる。
【０１０６】
スペクトル特徴分析モジュール１１２５は、測定システム１７０及びスペクトル測定モジュール９２０から出力を受信する。リソグラフィ分析モジュール１１３０は、スキャナ１１５のリソグラフィコントローラ１４０から情報を受信する。決定モジュール１１３５は、分析モジュール（モジュール１１２５、１１３０など）から出力を受信し、分析モジュールからの出力に基づいて、１つ又は複数のどの作動モジュールを起動する必要があるかを決定する。光源作動モジュール１１５０は、光源１０５及びスペクトル特徴選択装置１３０のうちの１つ又は複数に接続される。リソグラフィ作動モジュール１１５５は、スキャナ１１５に接続され、具体的には、リソグラフィコントローラ１４０に接続される。ビーム準備作動モジュール１１６０は、ビーム準備システム１１２の１つ又は複数のコンポーネントに接続される。
【０１０７】
図１１にはほんのわずかなモジュールしか示されていないが、制御システム１８５は、他のモジュールを含むことができる。それに加えて、制御システム１８５は、すべてのコンポーネントが同一場所に配置されているように見えるボックスとして表現されているが、制御システム１８５は、互いに物理的にリモート設置されたコンポーネントで構成することができる。例えば、光源作動モジュール１１５０は、光源１０５又はスペクトル特徴選択装置１３０と物理的に同一場所に配置することができる。
【０１０８】
一般に、制御システム１８５は、測定システム１７０及び／又はスペクトル測定モジュール９２０から光ビーム１１０についての少なくとも何らかの情報を受信し、スペクトル特徴分析モジュール１１２５は、スキャナ１１５に供給される光ビーム１１０の１つ又は複数のスペクトル特徴（例えば、帯域幅）をどのように調整するかを決定するために、情報に対する分析を実行する。この決定に基づいて、制御システム１８５は、制御モジュール１０５０を介して光源１０５の動作を制御するために、スペクトル特徴選択装置１３０及び／又は光源１０５に信号を送信する。一般に、スペクトル特徴分析モジュール１１２５は、光ビーム１１０の１つ又は複数のスペクトル特徴（例えば、波長及び／又は帯域幅）を推定するために必要な分析を実行する。スペクトル特徴分析モジュール１１２５の出力は、決定モジュール１１３５に送信されるスペクトル特徴の推定値である。
【０１０９】
スペクトル特徴分析モジュール１１２５は、比較ブロックを含み、比較ブロックは、推定スペクトル特徴を受信するために接続され、また、スペクトル特徴ターゲット値を受信するためにも接続される。一般に、比較ブロックは、スペクトル特徴ターゲット値と推定値との差を表すスペクトル特徴エラー値を出力する。決定モジュール１１３５は、スペクトル特徴を調整するために、スペクトル特徴エラー値を受信し、システム１００に対する補正をどう達成するのが一番良いかを決定する。従って、決定モジュール１１３５は、光源作動モジュール１１５０に信号を送信し、光源作動モジュール１１５０は、スペクトル特徴エラー値に基づいて、スペクトル特徴選択装置１３０（又は光源１０５）をどのように調整するかを決定する。光源作動モジュール１１５０の出力は、スペクトル特徴選択装置１３０に送信される１組のアクチュエータコマンドを含む。例えば、光源作動モジュール１１５０は、装置１０３０内の作動システムに接続された制御モジュール１０５０にコマンドを送信する。
【０１１０】
それに加えて、リソグラフィ分析モジュール１１３０は、例えば、パルス光ビーム１１０の１つ若しくは複数のスペクトル特徴を変更するか又は光ビーム１１０のパルス繰り返し率を変更するために、スキャナ１１５のリソグラフィコントローラ１４０から命令を受信することができる。リソグラフィ分析モジュール１１３０は、スペクトル特徴をどのように調整するかを決定するために、これらの命令に対する分析を実行し、分析の結果を決定モジュール１１３５に送信する。制御システム１８５は、所定の繰り返し率での動作を光源１０５に行わせる。より具体的には、スキャナ１１５は、トリガ信号を光源１０５に送信し（あらゆるパルスに対して（すなわち、パルスごとに）制御システムによって（リソグラフィ分析モジュール１１３０を通じて）、それらのトリガ信号間の時間間隔は、任意のものであり得るが、スキャナ１１５が一定の間隔でトリガ信号を送信する際は、それらの信号のレートが繰り返し率である。繰り返し率は、スキャナ１１５によって要求されるレートであり得る。
【０１１１】
図１２を参照すると、手順１２００は、フォトリソグラフィシステム１００によって、光ビーム１１０’のスペクトル特徴を推定するために実行される。光ビーム１１０’が均質化される（１２０５）。上記で論じられるように、光ビーム１１０’は、光ビーム１１０’を波面修正セルの１対のアレイに通すことによって均質化され、各セルは、光ビーム１１０’の空間モードのサイズと整合する表面積を有する。このように、光ビーム１１０’の各横方向空間モードは、ビーム均質化平面の同じ横方向面積に投影される。
【０１１２】
均質化された光ビームを、光ビームのスペクトル成分に対応する空間成分を出力する光周波数分離装置（計測システム１７０内のエタロン５６３又はスペクトル分析モジュール９２０のスペクトル検出システム１４１０内の光学コンポーネントなど）と相互作用させる（１２１０）。例えば、均質化された光ビームは、エタロン５６３を通じて誘導され、エタロン５６３は、光ビーム１１０’のスペクトルの情報（波長など）を空間情報に変換する。例えば、センサ５５０によって、出力された空間成分が検知される（１２１５）。制御システム１８５は、センサ５５０の出力を受信し、検知された空間成分のプロパティを測定する（１２２０）。制御システム１８５は、パルス光ビームのスペクトル特徴を推定するために、測定されたプロパティを分析し（１２２５）、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴がスペクトル特徴の許容範囲内にあるかどうかを判断する（１２３０）。
【０１１３】
その上、パルス光ビームの推定されたスペクトル特徴が許容範囲外にあると制御システム１８５が判断した場合（１２３０）は、制御システム１８５は、パルス光ビーム１１０のスペクトル特徴を修正するために、スペクトル特徴選択システム１３０に調整信号を送信する。
【０１１４】
他の実装は、以下の請求項の範囲内にある。例えば、他の実装では、計測システム１７０は、光ビーム１１０の他の態様を測定するために、示されても論じられてもいない他のフィーチャを含む。他の実装では、マイクロレンズ６１８Ａ、６１８Ｂ及びそれぞれの基板６１９Ａ、６１９Ｂは、石英ガラス、フッ化アルミニウム、カプセル化フッ化マグネシウム、フッ化ガドリニウム又はフッ化ナトリウムアルミニウムから作られる。
【０１１５】
図１３を参照すると、別の実装では、コヒーレンスエリア整合装置５１５は、波面修正デバイス５１６Ａ、５１６Ｂとして、２つのマイクロレンズアレイ１３１６Ａ、１３１６Ｂを含み、各アレイ１３１６Ａ、１３１６Ｂは、単一のサポート基板１３１９に付着させる。このように、各アレイのマイクロレンズの曲面又は凸面は、互いに対して外側を向くものであり得る（図１３に示されるように）。具体的には、マイクロレンズが平凸レンズである場合は、マイクロレンズアレイ１３１６Ａ、１３１６Ｂは、アレイ１３１６Ａのマイクロレンズの平面がアレイ１３１６Ｂのマイクロレンズの平面に最も近くなるように配向させることができる。
【０１１６】
図１４を参照すると、他の実装では、フォトリソグラフィシステム１００の他の領域における光ビーム１１０の空間コヒーレンスを低減するために、コヒーレンスエリア整合装置３１５又はビームホモジナイザ３０５全体を使用することが可能である。例えば、ビームホモジナイザ３０５又はコヒーレンスエリア整合装置３１５のみは、マスタ発振器９００から出力されたシード光ビーム９１０Ａの部分９１０Ａ’の経路に配置することができる。この実装では、ビームホモジナイザ３０５は、スペクトル分析モジュール９２０内のスペクトル検出システム１４１０に誘導されるシード光ビーム部分９１０Ａ’の空間コヒーレンスを低減するように構成される。シード光ビーム部分９１０Ａ’は、ビームセパレータ１４６０によってシード光ビーム部分９１０Ａから分割され、ビームセパレータ１４６０は、スペクトル検出システム１４１０及びビームホモジナイザ３０５を含む診断装置１４６５に向けてシード光ビーム部分９１０Ａ’を誘導する。この例では、スペクトル検出システム１４１０は、制御システム１８５によるさらなる診断のために、シード光ビーム部分９１０Ａ’の波長などのスペクトル特徴を測定又は検出するために使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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