(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
深紫外線レンジ内の波長を有するパルスで構成される光ビームを生成することであって、各パルスは第１の時間的コヒーレンス長さによって定義される第１の時間的コヒーレンスを有し、各パルスはパルス長によって定義される、光ビームを生成すること、
１つ以上のパルスの場合、前記パルスの前記第１の時間的コヒーレンス長さよりも短い第２の時間的コヒーレンス長さによって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルスを生成するために、前記光位相を、前記パルスの前記パルス長にわたって変調すること、
少なくとも前記修正パルスからパルスの光ビームを形成すること、及び、
前記形成されたパルスの光ビームを、リソグラフィ露光装置内の基板に向けて誘導すること、
を含む、方法。
【請求項２】
パルスで構成される前記光ビームを生成することは、
パルスで構成されるシード光ビームを生成すること、及び、
前記シード光ビームの前記パルスが共振器を介して繰り返し通過することによって、前記シード光ビームの前記パルスを光学的に増幅させることにより、増幅パルスで構成される光ビームを生成すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することは、前記修正パルスを生成するために増幅パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記修正パルスを生成するために、そのパルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調する前に、前記光ビームのパルスの帯域幅を減少させることを更に含み、
パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することで、前記パルスの前記帯域幅を増加させるが、依然としてターゲット帯域幅のレンジ内にあるようにする、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記修正パルスを生成するために、パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することは、それによって、前記基板に向けて誘導されるパルスの前記光ビームの動的スペックルコントラストを低減させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板に向けて誘導される前記光ビームにおける前記パルス長を増大させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
パルスの前記パルス長にわたって前記光位相が変調される周波数のレンジを選択することを更に含み、前記周波数レンジを選択することは、
前記修正パルスのターゲット帯域幅を生成することになるターゲット周波数レンジを決定すること、及び、
前記修正パルスの前記帯域幅を前記ターゲット帯域幅のレンジ内に維持するために、前記周波数レンジを、前記決定されたターゲット周波数レンジ内に維持すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記修正パルスを生成するために、パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することは、前記パルスが誘導される際に介する材料の屈折率を変調することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記光位相が変調される率を調節することによって、前記基板に向けて誘導される前記パルスの帯域幅を調節することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調することは、前記パルスの前記パルス長にわたって前記光位相をランダム化することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
光源、位相変調器システム、測定装置、及び制御システムを備える装置であって、
前記光源は、深紫外線レンジ内の波長を有するパルスで構成される光ビームを生成するように構成され、各パルスは第１の時間的コヒーレンス長さによって定義される第１の時間的コヒーレンスを有し、各パルスはパルス長によって定義され、
前記位相変調器システムは、パルスの前記光ビームのパス内にあり、少なくとも１つのパルスについて、前記第１の時間的コヒーレンス長さより短い第２の時間的コヒーレンス長さによって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルスを生成するために、前記パルスの前記パルス長にわたって前記光位相を変調するように構成され、
前記測定装置は、テストパルスの特性を測定するように構成され、テストパルスは、前記第１の時間的コヒーレンスを有するパルス、又は前記第２の時間的コヒーレンスを有する前記修正パルスの、いずれかであり、
前記制御システムは、前記測定装置及び前記位相変調器システムと通信状態であり、前記制御システムは、
前記テストパルスの前記測定された特性を前記測定装置から受信するように、
前記修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ内にあるかどうかを、前記受信した測定された特性に基づいて判定するように、及び、
前記修正パルスの前記帯域幅が前記ターゲット帯域幅の前記レンジ外にあるものと判定された場合、前記修正パルスを生成する前記パルスの前記パルス長にわたって前記光位相が変調される周波数を調節するように、
構成される、
装置。
【請求項１２】
前記修正パルスから形成されるパルスの光ビームの前記パス内にビーム誘導装置を更に備え、前記ビーム誘導装置は、前記修正パルスから形成されるパルスの前記光ビームを、リソグラフィ露光装置内の基板に向けて誘導するように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記位相変調器システムは前記リソグラフィ露光装置内にある、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記位相変調器システムは位相変調器の２次元アレイを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光源は、
パルスで構成されるシード光ビームを生成するように構成され、前記シード光ビームの１つ以上のスペクトル特徴を調整するためのスペクトル調整装置を含む、第１ステージ光源と、
利得媒体を伴う共振器を有する第２ステージ光増幅器であって、前記光増幅器は、前記シード光ビームの前記パルスを受信し、増幅されたパルスで構成される光ビームを生成するように構成される、第２ステージ光増幅器と、
を備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記修正パルスのパルス長を増加させるように構成された、光時間的パルスストレッチャを更に備える、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１７年１月１６日出願の米国出願第１５／４０７，１５３号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
開示する主題は、エキシマ光源、例えば半導体リソグラフィのための深紫外線（ＤＵＶ）光源において、スペックルを低減させるための装置及び方法に関する。
【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）において、集積回路（ＩＣ）の製造は、半導体（例えば、シリコン）基板（ウェーハとも呼ばれる）上で様々な物理的及び化学的プロセスを実行することを含む。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上に所望のパターンを付与する機械である。ウェーハは、軸方向に沿って延在する光ビームによって照射され、ウェーハはステージに固定されるため、ウェーハは一般に、軸方向に対して実質的に直交する横平面に沿って延在することになる。光ビームは、深紫外線（ＤＵＶ）レンジ内、例えば約１０ナノメートル（ｎｍ）から約４００ｎｍ内の、波長を有する。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの一般的な態様において、方法は、深紫外線レンジ内の波長を有するパルスで構成される光ビームを生成することを含み、各パルスは第１の時間的コヒーレンス長さによって定義される第１の時間的コヒーレンスを有し、各パルスはパルス長によって定義される。１つ以上のパルスの場合、光位相は、パルスのパルス長にわたって変調され、パルスの第１の時間的コヒーレンス長さよりも短い第２の時間的コヒーレンス長さによって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する、修正パルスを生成する。方法は、少なくとも修正パルスからパルスの光ビームを形成すること、及び、形成されたパルスの光ビームを、リソグラフィ露光装置内の基板に向けて誘導することを含む。
【０００５】
実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。例えば、パルスで構成されるシード光ビームを生成すること、及び、シード光ビームのパルスが繰り返し共振器を通過することによってシード光ビームのパルスを光学的に増幅させることにより、増幅パルスで構成される光ビームを生成することによって、パルスで構成される光ビームを生成することができる。光位相は、修正パルスを生成するために増幅パルスのパルス長にわたって光位相を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。光位相は、修正パルスを生成するために、シード光ビームのパルスのパルス長にわたって光位相を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調することが可能であり、増幅パルスで構成される光ビームは、修正パルスを光学的に増幅することによって生成することができる。修正パルスから形成されるパルスの光ビームは、増幅パルスで構成される光ビームを基板に向けて誘導することによって、基板に向けて誘導することができる。
【０００６】
方法は、修正パルスを生成するために、そのパルスのパルス長にわたって光位相を変調する前に、光ビームのパルスの帯域幅を減少させることも含み得る。光位相は、パルスの帯域幅を増加させるが、依然としてターゲット帯域幅のレンジ内にあるようにするために、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【０００７】
パルスのパルス長にわたって光位相を変調することに関するフーリエ変換によって、パルスの電界のスペクトルを畳み込むことによって、光位相を、パルスのパルス長にわたって変調することができる。光位相は、パルスのパルス長にわたって変調することが可能であり、それによって、基板に向けて誘導されるパルスの光ビームの動的スペックルコントラストが低減される。
【０００８】
方法は、基板に向けて誘導される光ビームにおけるパルス長を増大させることを含むこともできる。光ビームにおけるパルス長は、光ビームの各パルスの振幅を分割部分に分割すること、パルスの時間的に遅延した部分を生成するために、これらの分割部分間に時間的遅延を導入すること、及び、光ビームの時間的に伸長されたパルスを提供するために、パルスのこれらの時間的に遅延した部分を再結合することによって、増大される。光位相は、パルスの１つ以上の分割部分のパルス長にわたって、光位相を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【０００９】
光位相は、光ビームのパルスの帯域幅を増大させるために、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【００１０】
方法は、パルスのパルス長にわたって光位相が変調される周波数のレンジを選択することもできる。
【００１１】
周波数レンジは、修正パルスのターゲット帯域幅を生成することになるターゲット周波数レンジを決定すること、及び、修正パルスの帯域幅をターゲット帯域幅のレンジ内に維持するために、周波数レンジを、決定されたターゲット帯域幅レンジ内に維持することによって、選択することができる。方法は、修正パルスが、ターゲット帯域幅のレンジ内にある帯域幅を有することになるかどうかを判定するために、パルスのパルス長にわたって光位相を変調することに先立って、パルスの帯域幅を測定することを含み得る。方法は、修正パルスが、ターゲット帯域幅のレンジ内にある帯域幅を有するかどうかを判定するために、次のパルスのパルス長にわたって光位相を変調することに先立って、修正パルスの帯域幅を測定することを含み得る。方法は、複数の事前修正パルスの測定された帯域幅に基づいて、特定の次のパルスについてターゲット帯域幅を計算することを含み得る。
【００１２】
周波数レンジは、光ビーム内の各パルスについてパルスのパルス長にわたる光位相が変調される周波数レンジを選択することによって、選択することができる。
【００１３】
光位相は、パルスが誘導される際に介する材料の屈折率を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【００１４】
方法は、光位相が変調される率を調節することによって、基板に向けて誘導されるパルスの帯域幅を調節することを含み得る。
【００１５】
方法は、修正パルスの帯域幅を推定すること、推定された帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ内にあるかどうかを判定すること、及び、推定された帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ外にあるものと判定された場合、次の修正パルスの帯域幅を調節するために、光位相が変調される周波数レンジを調節することを、含み得る。
【００１６】
光位相は、パルスのパルス長にわたって光位相をランダム化することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【００１７】
光パルスは波形に関連付けることが可能であり、波形は時点によって表され、光位相は、異なる時間的遅延を波形の異なる時点に適用することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。光パルスに媒体を通過させ、パルスが媒体を通過する際に媒体の屈折率を変動させることによって、異なる時間的遅延を波形の異なる時点に適用することが可能である。
【００１８】
変調の振幅は、パルスのパルス長にわたってランダムに変動可能である。変調の振幅は、基板に向けて誘導されるパルスの光ビームの動的スペックル及び帯域幅のうちの１つ以上を減少させるように、変動可能である。
【００１９】
各パルスは、第１の空間的コヒーレンス長さによって定義される第１の空間的コヒーレンスを有し得、方法は、修正パルスが、パルスの第１の空間的コヒーレンス長さより短い第２の空間的コヒーレンス長さによって定義される第２の空間的コヒーレンスを有するように、パルスが変調されるにつれてパルスの空間的コヒーレンスを減少させることを含み得る。
【００２０】
他の一般的な態様において、装置は、光源、位相変調器システム、測定装置、及び制御システムを含む。光源は、深紫外線レンジ内の波長を有するパルスで構成される光ビームを生成するように構成され、各パルスは第１の時間的コヒーレンス長さによって定義される第１の時間的コヒーレンスを有し、各パルスはパルス長によって定義される。位相変調器システムは、パルスの光ビームのパス内にあり、少なくとも１つのパルスについて、第１の時間的コヒーレンス長さより短い第２の時間的コヒーレンス長さによって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルスを生成するために、パルスのパルス長にわたって光位相を変調するように構成される。測定装置は、テストパルスの特性を測定するように構成される。テストパルスは、第１の時間的コヒーレンスを有するパルス、又は第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルスの、いずれかである。制御システムは、測定装置及び位相変調器システムと通信状態である。制御システムは、テストパルスの測定された特性を測定装置から受信するように、修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ内にあるかどうかを、受信した測定された特性に基づいて判定するように、及び、修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ外にあるものと判定された場合、修正パルスを生成するパルスのパルス長にわたって光位相が変調される周波数を調節するように、構成される。
【００２１】
実装形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含むことができる。例えば、装置は、修正パルスから形成されるパルスの光ビームのパス内にビーム誘導装置を含むことができる。ビーム誘導装置は、修正パルスから形成されるパルスの光ビームを、リソグラフィ露光装置内の基板に向けて誘導するように構成可能である。位相変調器システムは、リソグラフィ露光装置内にあるものとすることができる。位相変調器システムは、位相変調器の２次元アレイを含むことができる。位相変調器の２次元アレイは、ビームホモジナイザ内に位置決めすることができる。位相変調器の２次元アレイは、各パルスについて、修正パルスがパルスの空間的コヒーレンスよりも小さい第２の空間的コヒーレンスを有するように、パルスの空間的コヒーレンスを減少させるように構成することも可能である。
【００２２】
光源は、パルスで構成されるシード光ビームを生成するように構成され、シード光ビームの１つ以上のスペクトル特徴を調整するためのスペクトル調整装置を含む、第１ステージ光源と、利得媒体を伴う共振器を有する第２ステージ光増幅器であって、光増幅器は、シード光ビームのパルスを受信し、増幅されたパルスで構成される光ビームを生成するように構成される、第２ステージ光増幅器とを、含むことが可能である。パルスで構成されるシード光ビームを生成するように構成可能な第１ステージ光源は、固体利得媒体を含む。位相変調器システムは、第１ステージ光源と第２ステージ光増幅器との間にあり得る。
【００２３】
テストパルスは、修正パルスであり得る。
【００２４】
制御システムは光源と通信することが可能であり、制御システムは、修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ外にあるものと決定された場合、パルスの帯域幅を調節するための信号を光源に送信するように構成可能である。
【００２５】
測定装置によって測定されるテストパルスの特性は、テストパルスの帯域幅であり得る。
【００２６】
装置は、修正パルスのパルス長を増加させるように構成された、光時間的パルスストレッチャを含むことができる。光時間的パルスストレッチャは、パッシブ光学要素であり得る。
【００２７】
位相変調器システムは、パルスの光ビームが通過する媒体を含むポッケルセルを含むことができる。光位相は、ポッケルセルの媒体の屈折率を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調することができる。
【００２８】
位相変調器システムは、単一の位相変調器又は複数の位相変調器を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】フォトリソグラフィ露光装置へと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を示すブロック図である。
【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るパルス光ビームの、例示的光学スペクトルを示すグラフである。
【図３】光学スペクトルが不要な構造を含む、パルス光ビームの例示的な光学スペクトルを示すグラフである。
【図４】図３の光学スペクトルについての例示的な干渉可視性を示すグラフである。
【図５】図１の例示的な位相変調器を示すブロック図である。
【図６】図５の位相変調器システムから出力される修正パルス光ビームの、例示的な光学スペクトルを示すグラフである。
【図７】図６の光学スペクトルについての例示的な干渉可視性を示すグラフである。
【図８Ａ】時間の関数としてパルス光ビームのパルスに適用される例示的な位相変調を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ａの例示的な位相変調の周波数コンテンツを示すグラフである。
【図９】１つ以上の位相変調器を含む、例示的な位相変調器システムを示すブロック図である。
【図１０】１つ以上の位相変調器が光学的に直列に配置された、例示的な位相変調器システムを示すブロック図である。
【図１１】１つ以上の位相変調器が光学的に並列に配置された、例示的な位相変調器システムを示すブロック図である。
【図１２】例示的な位相変調器がポッケルセルとして設計される、位相変調器システムの例示的な位相変調器を示すブロック図である。
【図１３Ａ】位相変調器システムが光学源内に配置される、例示的なフォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。
【図１３Ｂ】位相変調器システムが配置される例示的な光学源を示すブロック図である。
【図１４】位相変調器システムが、光学源とフォトリソグラフィ露光装置との間のビーム準備システム内に配置される、例示的なフォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。
【図１５Ａ】位相変調器システムが、光学源とフォトリソグラフィ露光装置との間のビーム準備システムの光時間的パルスストレッチャ内に配置される、例示的なフォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。
【図１５Ｂ】位相変調器システムが配置される例示的な光時間的パルスストレッチャを示すブロック図である。
【図１６Ａ】位相変調器システムがフォトリソグラフィ露光装置の光学配置内に配置される、例示的なフォトリソグラフィシステムを示すブロック図である。
【図１６Ｂ】位相変調器システムが配置される、例示的な光学配置を示すブロック図である。
【図１７Ａ】例示的なフォトリソグラフィ露光装置を示すブロック図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａのフォトリソグラフィ露光装置内の例示的な照明モジュールを示すブロック図である。
【図１８】図１のフォトリソグラフィシステム内の、例示的なスペクトル特徴測定システムを示すブロック図である。
【図１９】図１のフォトリソグラフィシステム内の、例示的な光学源を示すブロック図である。
【図２０】図１のフォトリソグラフィシステム内の、例示的なスペクトル特徴選択システムを示すブロック図である。
【図２１】図１のフォトリソグラフィシステム内の、例示的な制御システムを示すブロック図である。
【図２２】光ビームのパルスの時間的コヒーレンスを減少させるために、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を示すフローチャートである。
【図２３】パルスのパルス長にわたって光位相が変調され、それによってパルスの時間的コヒーレンスが減少する、周波数レンジを選択するために、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を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１を参照すると、フォトリソグラフィシステム１００は、制御システム１８５の制御の下で、パルスの光ビーム１１０を生成する光学源１０５（エキシマ光源など）を含む。光ビーム１１０のパルスは、名目上、深紫外線（ＤＵＶ）レンジ内の中心波長、例えば、約１０ナノメートル（ｎｍ）から約４００ｎｍにある波長を有する。いくつかの実装形態において、パルスの波長は約２４８ｎｍであるが、他の実装形態において、パルスの波長は約１９３ｎｍである。光学源１０５は、連続波ではなく光パルスの形で光を放出する。したがって、光学源１０５は、短い持続時間を有するエネルギーのパルスを放出する。これらの周期パルスは、パルス列と見なされ、光ビーム１１０を形成することができる。パルス長（パルス幅又は長さとも呼ばれる）は、パルスのパワーがその最大値の或るパーセンテージ（例えば、半分）を連続して超え続けている間の時間として定義することができる。
【００３１】
光ビーム１１０は、ビーム誘導及びビーム修正光学系を含み得る、ビーム準備システム１１２を用いて、フォトリソグラフィ露光装置（又はスキャナ）１１５へと誘導される。具体的に言えば、フォトリソグラフィ露光装置１１５内で、パルス光ビーム１１０は、ウェーハステージ１２１上の半導体基板（ウェーハ）１２０に向けて光ビーム１１０を誘導する前に、必要に応じて光ビーム１１０を準備及び修正するように構成された光学配置１１３を介して誘導される。光ビーム１１０及びウェーハ１２０は、リソグラフィコントローラ１４０の制御の下で互いに関連してスキャン（移動）され、それによってウェーハ１２０上にマイクロ電子フィーチャをパターン形成する。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は、光ビーム１１０の波長に依存し、波長が低いほど、結果としてマイクロ電子フィーチャの最小サイズはより小さくなる。光ビーム１１０の波長が２４８ｎｍ又は１９３ｎｍのとき、マイクロ電子フィーチャの最小サイズは、例えば５０ｎｍ以下となり得る。ウェーハ１２０における光ビーム１１０のパルスの焦点位置は、光ビーム１１０の波長と相関する。更に、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）に影響を与える可能性がある。
【００３２】
様々な擾乱（例えば、温度傾度、圧力傾度、光歪みなど）が光学源１０５及び光ビーム１１０に対して作用し、スペクトルプロパティ又は特徴（帯域幅及び波長など）あるいは光ビーム１１０のエネルギーなどの特性を修正する。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の帯域幅の増加を生じさせる可能性がある。したがって、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（光ビーム１１０の１つ以上のスペクトル特徴を調節するように構成される）及びメトロロジシステム１７０（光ビーム１１０の１つ以上の特性を測定するように構成される）などの、他のコンポーネントを含む。制御システム１８５と共に、これらのコンポーネントは、光ビーム１１０に対する擾乱の影響を決定するため、及び、光ビーム１１０に対するこうした擾乱の効果を補正するために、組み合わせて使用される。
【００３３】
光学源１０５の設計に起因して、光ビーム１１０のパルスは、時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスの両方のコヒーレンスを有し、このコヒーレンス（時間的及び空間的のいずれか又は両方）が、ウェーハ１２０におけるスペックルパターンにつながる可能性がある。スペックルパターンは、光ビーム１１０の波面のセットの相互干渉によって生成される強度パターンであり、時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスの両方で、コヒーレンスのレベルが高くなるほど干渉も高くなる。ウェーハ１２０において生成されるスペックルパターンは、ＣＤ均一性（ＣＤＵ）の低減につながる可能性があり、したがって、ウェーハ１２０上で生成されるマイクロ電子フィーチャのボケにつながる可能性があるため、不要である。
【００３４】
静的スペックルは光ビーム１１０内の空間的コヒーレンスによって発生し、動的スペックルは光ビーム１１０内の時間的コヒーレンスによって発生する。フォトリソグラフィシステム１００は、パルスの光ビームのパス内に配置される位相変調器システム１４５を含む。位相変調器システム１４５は、各パルスについて、位相変調器システム１４５に入るパルスの時間的コヒーレンスよりも小さい時間的コヒーレンスを有する修正パルスを生成し、それによってウェーハ１２０において生じる動的スペックルを減少させるように構成される。位相変調器システム１４５は、光学源１０５から出力される光ビーム１１０のパス内に配置することが可能であるか、又は、以下で考察するように、光学源１０５内で生成されるシード光ビームなどの光ビームのパス内に配置することが可能である。パルスの光ビーム１１０はこれらの修正パルス（減少した時間的コヒーレンスを有する）から形成され、この形成されたパルスの光ビーム１１０は、フォトリソグラフィ露光装置１１５内のウェーハ１２０に向かって誘導される。
【００３５】
図２を参照すると、光ビーム１１０の各パルスは光学スペクトル２００を呈する。光学スペクトル２００は、スペクトル形状又は光ビーム１１０のスペクトルと呼ぶことができる。光学スペクトル２００は、光ビーム１１０の光エネルギー又はパワーが異なる波長（又は、周波数）２０２にわたってどのように分布されるかに関する情報を含む。光ビーム１１０の光学スペクトル２００は、スペクトル強度２０１が波長又は光周波数２０２の関数としてプロットされた、図表の形で示されている。光ビーム１１０のスペクトルプロパティ又は特徴は、この光学スペクトル２００の任意の態様又は表現を含む。例えば、帯域幅はスペクトル特徴である。光ビーム１１０の帯域幅は、この光学スペクトル２００の幅Ｗの測度であり、この幅Ｗは、レーザ光の波長又は周波数に関して与えられ得る。光学スペクトル２００の細部に関する任意の好適な数学的構造（例えば、メトリック）を使用して、光ビームの帯域幅を特徴付ける値を推定することができる。例えば、スペクトル形状の或る割合（Ｘ）の最大ピーク強度における光学スペクトル２００の全幅（ＦＷＸＭと呼ばれる）を使用して、光ビーム帯域幅を特徴付けることができる。一例として、一般的に用いられるスペクトル形状特徴付けにおいて、割合Ｘは５０％であり、それぞれのメトリックは半値全幅（ＦＷＨＭ）と呼ばれる。別の例として、或る割合（Ｙ）の積分スペクトル強度（ＥＹと呼ばれる）を含む光学スペクトル２００の幅を使用して、光ビーム帯域幅を特徴付けることができる。光ビーム１１０の光学プロパティを特徴付けるために一般的に用いられる一例において、割合Ｙは９５％である。
【００３６】
縦方向キャビティモードが光学源１０５内の共振器のジオメトリ及び構成によって生成されることから、光ビーム１１０のパルスは時間的コヒーレンスを有し、これらの縦方向キャビティモードは互いに干渉し、各パルスの光学スペクトルにおいて不要な構造を生成する。図３に、不要な構造を有する例示的な光学スペクトル３００が概略的に示されている。更に、光ビーム１１０の各パルスは、異なる不要な構造を生成する可能性がある。光ビーム１１０のパルスの帯域幅は、ウェーハ１２０上の単一の位置を照明するためにフォトリソグラフィ露光装置１１５が使用するパルス数を平均化することにより、（例えば、メトロロジシステム１７０を用いて）測定可能である。帯域幅の平均値は有効帯域幅であり、波長の平滑関数であり得る。
【００３７】
パルスの時間的コヒーレンスの量は、任意の時点ペアにおけるパルスの電界波形の値と量τだけ遅延したそれ自体との間の、平均相関の測度である。電界波形の位相が大幅に外れる（及び、したがって相関が大幅に減少する）遅延は、コヒーレンス時間ＴＣとして定義される。０の遅延τにおいてコヒーレンス度は完全であるが、遅延τがＴＣに近づくにつれてコヒーレンス度は大幅に低下する。時間的コヒーレンスは、マイケルソン干渉計などの干渉計において測定可能であり、ここでパルスの電界波形は、時間τだけ遅延されるそれ自体のコピーと組み合わされる。ディテクタは、干渉計を出る光の時間平均強度を測定し、結果として生じる干渉可視性によって遅延τにおける時間的コヒーレンスが与えられる。図３の光学スペクトル３００についての例示的干渉可視性４００が、図４に示されている。干渉可視性は、パルスの規格化パワースペクトル密度のフーリエ変換として計算され、これを元にコヒーレンス長さを計算することが可能である）は下記のように計算される。
【００３８】
【数１】
0006874137.tif 000002

【００３９】
コヒーレンス長さＬＣはコヒーレンス時間ＴＣから計算可能であり、具体的に言えば、コヒーレンス長さＬＣはコヒーレンス時間ＴＣ内にパルス波が進行する距離である。図３及び図４の例において、コヒーレンス長さＬＣは容認できないほど高い。光ビーム１１０の各パルスの光学スペクトル３００（図３）における構造は、可視性において側波帯を発生させ（図４）、したがって、スリット平均帯域幅に基づいて予測されるよりも大きな時間的コヒーレンス長さＬＣを引き起こす。パルスがパルス変調器システム１４５を通過することによって、図５から図７を参照しながら考察するように、パルスのコヒーレンス長さＬＣは容認できるレベルまで減少する。
【００４０】
図５を参照すると、特に、位相変調器システム１４５に入るパルス５０５は、第１の時間的コヒーレンス長さＬＣ１によって定義される第１の時間的コヒーレンスを有する。例えば、位相変調器システム１４５に入るパルス５０５は、光学スペクトル３００において不要な構造を呈する（更にまた、図４に示されるような、所望より大きな時間的コヒーレンス長さＬＣも有する）パルスであり得る。位相変調器システム１４５は、第１の時間的コヒーレンスＬＣ１よりも短い第２の時間的コヒーレンス長さＬＣ２によって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルス５１０を生成するために、パルスのパルス長５０５にわたって光位相を変調することによって、パルス５０５の時間的コヒーレンスを減少させる。修正パルス５１０の電界は、進入パルス５０５の電界と、位相変調器システム１４５によって導入される位相回転又は遅延との乗算として、説明することができる。修正パルス５１０の電界の光学スペクトルは、位相変調器システム１４５によって提供される位相変調のフーリエ変換によって、畳み込み又は平均化される。
【００４１】
第２の時間的コヒーレンス長さＬＣ２は、第１の時間的コヒーレンス長さＬＣ１の或る割合又はパーセンテージであり得る。例えば、第２の時間的コヒーレンス長さＬＣ２は、第１の時間的コヒーレンス長さＬＣ１の５０％〜９５％の間であり得る。こうした時間的コヒーレンス長さの減少は、ウェーハ１２０でのスペックルにおける、５％〜３０％の間、例えば約１８％の全体減少につながり得る。下記でより詳細に考察するように、時間的コヒーレンスが減少する量は、位相変調を実行することによってパルスに影響を与える（パルスの帯域幅などの）他の特性によって制限される。
【００４２】
修正パルス５１０の例示的な修正光学スペクトル６００が図６に示され、修正光学スペクトル６００の干渉可視性７００は図７に示される。光学スペクトル３００内に存在する構造はほとんど除去されているか、又は、修正光学スペクトル６００内では大幅に減少している。更に、修正光学スペクトル６００（及び修正パルス５１０）の時間的コヒーレンス長さＬＣは、進入パルス５０５のコヒーレンス長さＬＣに関して減少する。具体的に言えば、修正光学スペクトル６００の時間的コヒーレンス長さＬＣは、図７に示される干渉可視性７００から計算される時間的コヒーレンス時間ＴＣに基づいて計算される。
【００４３】
一般に、パルスの時間的コヒーレンス長さは、パルスの瞬時帯域幅に反比例する。したがって一般に、時間的コヒーレンス長さが（本明細書において考察する位相変調を実行することによって）減少する場合、位相変調器システム１４５の出力におけるパルス５１０の瞬時帯域幅は、位相変調器システム１４５の入力におけるパルス５０５の瞬時帯域幅に対して増加する。しかしながら、本明細書において考察するように、全スリット平均化帯域幅（ウェーハ１２０によって見られる帯域幅）は、２つの理由から、一定であるか又は容認できる帯域幅のレンジ内のままである。第１に、進入パルス５０５の帯域幅は、送出パルス５１０の瞬時帯域幅へのシフトの一部を相殺するように減少される。第２に、ウェーハ１２０はスリット平均化帯域幅を経験し、スリット平均化帯域幅は、シフトの値がスリット全体にわたって平均化されるため、パルス対パルスベースで瞬時帯域幅におけるシフトによって影響されない。
【００４４】
図８Ａを参照すると、例示的な位相変調８００が示されている。図８Ａにおいて、位相変調は、時間の関数としてパルス５０５に適用される位相の振幅を示す。位相変調の周波数は、パルスの光位相が修正又は遅延される率である。したがって、周波数ｆは１／Δｔと見なすことが可能であり、Δｔは位相変調のピーク間の時間である。実際には、周波数のレンジが位相変調器システム１４５に適用される。図８Ｂは、パルス５０５に適用される位相変調８００の周波数コンテンツを示す。具体的に言えば、図８Ｂは位相変調８００のフーリエ変換と見なすことができる。この例では、図に示されるように、多くの周波数が適用され、周波数の制限値は任意の単位（例えば、１ＧＨｚ）で１である。周波数の制限値（許可される最大許容周波数である）は、位相変調８００の周波数コンテンツを変化させるようにフィルタリングすることによって変更可能である。位相変調の最大許容周波数が増大されるため、したがって、より大きな周波数レンジが適用され、修正パルス５１０の帯域幅が増加する。したがって、修正パルス５１０の帯域幅がターゲット帯域幅を超えて増大しないように、位相変調の最大許容周波数が（例えば、信号フィルタリングによって）選択される。
【００４５】
図９を参照すると、例示的な位相変調器システム９４５が、１つ以上の位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどを含む。位相変調器システム９４５が、複数の位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどを含む実装形態において、位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどは、各パルスが位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどの各々を直列に（又は、順次）通過するように、光学的に直列に配置可能である。こうした配置が図１０に示されている。この配置において、他の光学要素を位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどのうちの２つ以上の間に配置させることが可能である。
【００４６】
他方で、位相変調器システム９４５が複数の位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどを含む実装形態において、位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどは、各パルスの一部が位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどのうちの１つを通過し、各部分が位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃなどを同時に通過するように、光学的に並列に配置可能である。こうした配置が図１１に示され、並列に配置された６つの位相変調器９４５Ａ、９４５Ｂ、９４５Ｃ、９４５Ｄ、９４５Ｅ、９４５Ｆを示す。こうした配置は、位相変調器の２次元アレイであり得、アレイはパルス５０５の方向に対して横方向に沿って延在する。
【００４７】
図１２を参照すると、例示的な位相変調器１２４５ｉがポッケルセル１２４６として設計され得る。ポッケルセル１２４６は、パルス１２０５（パルス５０５など）が伝搬する際に介する電気光学結晶１２４７を含む。結晶１２４７に接続された電極１２４８、１２４９に可変電気電圧を印加することによって、結晶１２４７内の位相遅延を変調することができる。電極１２４８、１２４９は、制御システム１８５によって制御される電源１２５７に接続される。結晶１２４７に印加される例示的な電圧は、１キロボルトから数キロボルト又は数十キロボルトの範囲である。電気光学結晶１２４７の屈折率は、電極１２４８、１２４９によって印加される電界に比例して変化し、屈折率は屈折率と共に変化する。したがって、結晶１２４７における屈折率を変更又は変調することによって、位相遅延が変調される。
【００４８】
ポッケルセル１２４６内の電極１２４８、１２４９の幾何学的配置は、パルス５０５が進行する方向に関してどのように電界が配置されるかを左右する。例えば、ポッケルセル１２４６は、電極１２４８、１２４９が結晶１２４７の入力面１２５１及び出力面１２５２に配置される縦方向デバイスであり得、この場合、生成される電界は、パルス５０５の方向と平行な縦方向に沿っている。別の例として、ポッケルセル１２４６は、電極１２４８、１２４９が結晶１２４７の１つ以上の側面１２５３、１２５４に配置される横方向デバイスであり得、この場合、生成される電界は、パルス５０５の方向に対して垂直な横方向に沿っている。
【００４９】
結晶１２４７は、電極１２４８、１２４９を使用して結晶１２４７を介する電界を制御することによって、その屈折率を変化させる材料で構成される。結晶１２４７の材料は、パルス１２０５の波長において透過性なはずであり、したがって、ＤＵＶ光に対して透過性なはずである。更に、結晶１２４７を通過するパルス１２０５が高い光学的パワーを有するため、結晶１２４７の材料は、光学的損傷について高い閾値を有する材料で構成されるはずである。例えば、図１９を参照すると、主発振器（ＭＯ）１９００によって出力されるシード光ビーム１９１０Ａ内のパルスは、約１〜６ワット（Ｗ）（例えば、６０００Ｈｚのパルス繰り返し率において、各パルスは１ミリジュール（ｍＪ）の瞬時エネルギーを有する）であり得るが、パワー増幅器１９２５の出力における光ビーム１１０内のパルスは、約１０〜２００Ｗであり得る。例えば、結晶１２４７は、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、重水素化ＫＤＰ（ＤＫＤＰ）、リン酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ベータバリウムボラート（ＢＢＯ）、又は石英で作ることができる。
【００５０】
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、いくつかの実装形態において、位相変調器システム１４５は光学源１０５内部に配置される。具体的に言えば、光学源１０５は、デュアルステージ光学源１３０５として設計され得、この場合には、位相変調器システム１４５を第１ステージ光源１３００と第２ステージ光増幅器１３１０との間に、及び、第１ステージ光源１３００によって生成されるパルスのシード光ビーム１３１０Ａのパス内に、配置することが有益であり得る。こうしたデュアルステージ設計は、パワージェネレータ（第２ステージ光増幅器１３１０）を、帯域幅及び波長制御ジェネレータ（第１ステージ光源１３００）から分離する。シード光ビーム１３１０Ａのパワーは、第２ステージ光増幅器１３１０から出力される光ビーム１１０のパワーよりもかなり低い。したがって、位相変調器システム１４５をシード光ビーム１３１０Ａのパス内に配置することによって、変調器システム１４５に入るパルスのフルエンス及びパワーのレベルは、（出力される光ビーム１１０のそれらに対して）低くなり、位相変調器システム１４５内の材料に損傷を与える機会を減少させる。
【００５１】
図１４を参照すると、他の実装形態において、位相変調器システム１４５はビーム準備システム１１２の内部に、及び、ビーム準備システム１１２を介して進行するパルスの光ビーム１１０のパス内に、配置される。
【００５２】
例えば、図１５Ａ及び図１５Ｂを参照すると、位相変調器システム１４５は、ビーム準備システム１１２内の光時間的パルスストレッチャ１１４内部に配置される。時間的パルスストレッチャ１１４は、通過するパルスのパルス長を増加させるように構成される。時間的パルスストレッチャ１１４は、大幅な損失を導入することなくパルス長を増加させるように、光ビーム１１０のパルスに光学的に作用するため、光ビーム１１０の平均パワーを減少させることなく、そのピークパワーが減少することになる。時間的パルスストレッチャ１１４は、１つ以上のビームセパレータ１５０１を用いて光ビーム１１０のパルスの振幅を分割部分１５０３に分割し、これらの分割部分の間に光学遅延１５０２を導入し、その後、出力において光ビーム１１０の時間的に伸長されたパルスを提供するために、これらのパルスの時間的遅延部分を（例えば、ビームセパレータ１５０１を使用して）再結合する、光学要素の光学的パッシブ構成である。したがって、時間的パルスストレッチャ１１４は、ビームスプリッタ（ビームセパレータ１５０１の場合）及び（光学遅延１５０２を形成する）反射光学系などの、光学コンポーネントを含むことができる。反射光学系は、共焦点であり得る、平坦ミラー又は湾曲（例えば、凹面又は凸面）ミラーであり得る。時間的パルスストレッチャ１１４によって生成されるパルスの分割部分に導入される遅延は、光ビーム１１０の高速時間コンポーネントに等しいか又はこれよりも長い。位相変調器システム１４５は、光ビーム１１０のパルスの分割部分内に配置可能である。光位相変調を分割部分内の光ビーム１１０のパルスに適用することによって、位相変調器システム１４５上のフルエンスレベルを、（例えば、分割されていない光ビーム１１０のフルエンスレベルの５０％まで）低下させることができる。更に、位相変調器システム１４５を光ビーム１１０のパルスの分割部分内に配置することによって、時間的パルスストレッチャ１１４内のパルスの再結合部分を互いに独立させ、それによってパルスの時間的コヒーレンスを減少させることができる。具体的に言えば、位相変調器システム１４５は、パルスの分割及び遅延部分に作用し、これらの分割部分が再結合前の未遅延部分とインコヒーレントであることを保証する。
【００５３】
図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、他の実装形態において、位相変調器システム１４５はフォトリソグラフィ露光装置１１５内の光学配置１１３の内側に配置される。次に、フォトリソグラフィ露光装置１１５に関する詳細を、光学配置１１３内での位相変調器システム１４５の配置及び構成を考察する前に提供する。
【００５４】
図１７Ａを参照すると、光学配置１１３は、いくつかの特徴の中で特に、照明モジュール１７０２、レチクル又はマスク１７３４を含むレチクルステージ、いくつかの光学系の中で特に１つ以上の投影レンズ１７３０を含む投影ステージ１７０４を含む。マスク１７３４は、パルス光ビーム１１０の光軸１７３８に沿うか、又は光軸１７３８に垂直な平面内などの、１つ以上の方向に沿って移動可能である。投影ステージ１７０４は、投影レンズ１７３０を含み、マスク１７３４からウェーハ１２０上のフォトレジストへのイメージ転写を実行可能にする。
【００５５】
照明モジュール１７０２は、マスク１７３４と相互作用する前に、瞳形状、すなわち光ビーム１１０の状態及び形状を作成する。例えば照明モジュール１７０２は、マスク上に衝突する光ビーム１１０についての角度レンジを調節する。照明モジュール１７０２は、光ビーム１１０を条件付けし、マスク１７３４と相互作用する前に光ビーム１１０を所定の形状にする、デバイス１７３２を含む。例えばデバイス１７３２は、急速に（例えば、数秒又は数分以内に）瞳形状を作成することが可能な、個別調節可能なマイクロミラーのアレイを含み得る。アレイは、数百又は数千のマイクロミラーを含み得、プログラム可能であり得る。更に、デバイス１７３２は、フィールド定義要素（ＦＤＥ）を含み得る。アレイのマイクロミラーを使用して、ＦＤＥの入口面の一定の位置を照明することができる。ＦＤＥは、均一な照明スポットを作成すると同時に、その入口面内のそれぞれ個々の位置をレチクルレベル上の角度に変換する。したがって、マイクロミラーを変化させることによって、レチクルレベルでの任意の角度分布（又は瞳）が均一な強度分布を有するようにすることができる。
【００５６】
照明モジュール１７０２は、マスク１７３４全体にわたってパルス光ビーム１１０の強度分布を均質にする（均一にする）ビームホモジナイザ１７３６も含む。図１７Ｂを参照すると、ビームホモジナイザ１７３６は、（デバイス１７３２における、又はその内部であり得る）照明面１７４８において、均一な放射照度を提供するために、２次元レンズレットアレイ１７４２、１７４４のペアと、コンデンサレンズ１７４６を含み得る。光ビーム１１０と相互作用する第１のレンズレットアレイ１７４２は対物アレイと見なし得、光ビーム１１０と相互和洋する第２のレンズレットアレイ１７４４はフィールドアレイと見なし得る。対物アレイはフィールドアレイでソースを結像し、フィールドアレイはコンデンサレンズを用いてフィールドのすべてを再結像するため、それらは照明面で重複し、均一な放射照度を作ることになる。２次元レンズレットアレイ１７４２、１７４４は、光軸１７３８に対して直角に延在する平面内に配置される複数のレンズレット（小型レンズ）を含む。
【００５７】
リソグラフィ装置１１５は、いくつかの特徴の中で特に、リソグラフィコントローラ１４０、空気調節デバイス、及び様々な電気コンポーネント用の電源を含み得る。リソグラフィコントローラ１４０は、ウェーハ１２０上にどのように層がプリントされるかを制御する。
【００５８】
ウェーハ１２０は、光ビーム１１０によって照射される。プロセスプログラム又はレシピは、ウェーハ１２０上の露光の長さ、使用されるマスク１７３４、並びに露光に影響を与える他の要因を決定する。リソグラフィの間、光ビーム１１０の複数のパルスは、照明ドーズを形成するためにウェーハ１２０の同じエリアを照明する。同じエリアを照明する光ビーム１１０のパルス数Ｎは、露光ウィンドウ又はスリットと呼ばれ得、このスリットのサイズは、マスク１７３４の前に配置される露光スリット（図示せず）によって制御され得る。スリットはシャッタのように設計され得、開閉可能な複数のブレードを含み得、露光エリアのサイズは、非スキャン方向におけるブレード間の距離によって、また、スキャン方向におけるスキャンの長さ（距離）によっても、決定される。いくつかの実装形態において、Ｎの値は数十、例えば、１０〜１００パルスである。他の実装形態において、Ｎの値は１００パルスよりも大きく、例えば１００〜５００パルスである。マスク１７３４、投影ステージ１７０４、及びウェーハ１２０のうちの１つ以上は、露光フィールド全体にわたって露光ウィンドウをスキャンするために、露光の間、互いに関連して移動させることができる。露光フィールドは、露光スリット又はウィンドウの１スキャンにおいて露光されるウェーハ１２０のエリアである。
【００５９】
前述のように、位相変調器システム１４５は、フォトリソグラフィ露光装置１１５内の光学配置１１３内部に配置可能である。位相変調器システム１４５は、照明モジュール１７０２内に配置可能である。例えば、図１６Ｂに示されるように、位相変調器システム１４５はビームホモジナイザ１７３６内部に配置される。
【００６０】
いくつかの実装形態において、位相変調器システム１４５は、２次元レンズレットアレイ１７４２、１７４４のうちの１つの近く、又は２次元レンズレットアレイ１７４２、１７４４の間に、配置される。この例において、位相変調器システム１４５は、互いに光学的に平行に配置された位相変調器１７４５（明瞭にするために、図１６Ｂではそのうちの一方のみがラベル表示されている）の２次元アレイであり得る。こうした設計は図１１の設計と同様である。位相変調器１７４５は、光軸１７３８に直角な方向に沿って延在する平面内に配置され、光ビーム１１０のパルスは、光軸１７３８の方向に沿って位相変調器１７４５を介して進行する。更に、位相変調器システム１４５のアレイ内の位相変調器の数は、アレイ１７４２、１７４４内のレンズレットの数に対応し得、各位相変調器１７４５は、それぞれのアレイ１７４２、１７４４からのレンズレットのペアと整合する。位相変調器システム１４５をビームホモジナイザ１７３６内に配置することによって、アレイ１７４２、１７４４のレンズレット間に存在する相関を減少又は除去することができるため、スペックルを更に一層減少させることができる。
【００６１】
他の実装形態において、位相変調器システム１４５は、レンズレットアレイ１７４４とコンデンサレンズ１７４６との間に、又はレンズレットアレイ１７４２の前に、配置可能である。他の実装形態において、位相変調器システム１４５は、デバイス１７３２内に、又は個別調節可能なマイクロミラーのアレイ近くに、配置される。位相変調器システム１４５は、光がマイクロミラーから漏れないことを保証するために、ビームホモジナイザ１７３６からの光をデバイス１７３２の各々の個別のマイクロミラー上に合焦させる、レンズの合焦アレイ（図示せず）の上部に又はごく接近して配置可能である。例えば、位相変調器システム１４５は、ビームホモジナイザ１７３６とデバイス１７３２内のレンズの合焦アレイとの間に配置可能である。
【００６２】
擾乱により、ウェーハ１２０における光ビーム１１０のパルス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に対応しないか又は合致しない場合がある。したがって、メトロロジシステム１７０は、測定された光学スペクトル２００（図２に図示）からメトリックの値を推定することによって、光学源１０５の動作中に、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）を測定又は感知する。オペレータ又は自動化システム（例えば、制御システム１８５）は、光ビーム１１０の測定又は感知された帯域幅を使用して、光学源１０５のプロパティを（例えば、スペクトル特徴選択システム１３０に信号を送信することによって）調節し、またそれによって、光ビーム１１０の光学スペクトル（及び、スペクトル特徴）を調節することができる。制御システム１８５は、メトロロジシステム１７０の出力を受信して、感知されたスペクトルプロファイルを分析し、この分析に基づいて光ビーム１１０の１つ以上のスペクトル特徴を推定する。
【００６３】
図１８を参照すると、メトロロジシステム１７０は、ビームセパレータ１８６０及び診断装置１８６５を有するスペクトル特徴測定システム１８０１を含む。診断装置１８６５は、ビームセパレータ１８６０によって光ビーム１１０から分離されたパルス光ビーム１１０’を受信する。ビームセパレータ１８６０は、光学源１０５とフォトリソグラフィ露光装置１１５との間のパス内に配置される。ビームセパレータ１８６０は、パルス光ビーム１１０’（パルス光ビーム１１０の第１の部分又はパーセンテージである）を診断装置１８６５内へと誘導し、パルス光ビーム１１０の第２の部分又はパーセンテージをフォトリソグラフィ露光装置１１５に向けて誘導する。いくつかの実装形態において、大部分のパルス光ビーム１１０は、第２の部分においてフォトリソグラフィ露光装置１１５に向けて誘導される。例えば、ビームセパレータ１８６０は、或る割合（例えば、１〜２％）のパルス光ビーム１１０を診断装置１８６５内に導入し、したがってパルス光ビーム１１０’は、パルス光ビーム１１０のパワーの約１〜２％を有する。ビームセパレータ１８６０は、例えばビームスプリッタであり得る。
【００６４】
診断装置１８６５は、パルス光ビーム１１０’の光学スペクトル２００に関する情報に基づいてパルス光ビーム１１０のスペクトル特徴（帯域幅及び／又は波長など）を測定する、スペクトル検出システム１８１０を含む。本明細書で考察するように、スペクトル検出システム１８１０は、パルス光ビーム１１０’と相互作用し、光ビーム１１０’のスペクトルコンポーネントに対応する空間コンポーネントを出力する、スペクトロメータ１８４８（エタロンスペクトロメータなど）と、出力された空間コンポーネントに基づいてスペクトル特徴を推定するセンサ１８５０とを、含む。
【００６５】
センサ１８５０において光ビーム１１０’のスペクトルコンテンツを均一にサンプリングするため、センサ１８５０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１８５０からのスペクトル特徴のより正確な測定を提供するために、診断装置１８６５は、いくつかの特徴の中で特にビームホモジナイザ１８０５を含む、ビーム準備システム１８００を含む。ビームホモジナイザ１８０５は、スペックルノイズを低減させ、スペクトル検出システム１０１０のセンサ１８５０に衝突するパルス光ビーム１１０’のビーム均質化を向上させる。
【００６６】
ビーム準備システム１８００は、パルス光ビーム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、ビーム準備システム１８００は、１つ以上のパルスストレッチャシステム、１つ以上のディフューザシステム、及び１つ以上の空間調節システムも含み得る。パルスストレッチャシステムは、大幅な損失を導入することなく、パルス光ビーム１１０’内のパルス長を増加させるために、光ビーム１１０’がその平均パワーを減少させることなくピークパワーを減少させるように、パルス光ビーム１１０’に光学的に作用するパルスストレッチャである。ディフューザシステムは、パルス光ビーム１１０’を均等に放散させるように構成された、１つ以上の光学要素を含む。ディフューザシステムは、光ビーム１１０’が進行する方向に対して横方向の平面全体にわたって光ビーム１１０’を均等に拡散させ、したがって、高輝度の輝点を最小限にするか又は除去する。ディフューザシステムは、パルス光ビーム１１０’の角度ダイバージェンスを変更することができる。ディフューザシステムは、ビームホモジナイザ内で時折生成される可能性のある回折スパイクを平滑化するか、又はそうでなければ軽減する。ディフューザシステムは、マイクロレンズアレイ又は回折光学系（透過性又は反射性であり得る）であり得る。空間調節システムは、ビームホモジナイザ内に作成される可能性がある回折スパイク間の間隔を広げるために、パルス光ビーム１１０’を屈折させるように働く。空間調節システムは、その焦点面が、ビームホモジナイザによって生成されるビーム均質化面と重複するように位置決めされる、レンズであり得る。
【００６７】
スペクトル検出システム１８１０は、パルス光ビーム１１０’が誘導される際に介するアパーチャ１８４９、並びに、入力レンズ１８６２、光学周波数分離装置（エタロンなど）１８６３、及び出力レンズ１８６４を含む。アパーチャ１８４９は、焦点面からの各ポイントがポイント源として作用するように、入力レンズ１８６２の焦点面に配置可能であり、したがって、入力レンズ１８６２がパルス光ビーム１１０’をエタロン１８６３に入る前にコリメートするように作用する。出力レンズ１８６４は、出力レンズ１８６４の焦点面がセンサ１８５０のアクティブエリアと重複するように、エタロン１８６３の出口に位置決めされる。
【００６８】
いくつかの実装形態において、エタロン１８６３は、反射表面が互いに向かい合い、短距離（例えば、ミリメートルからセンチメートル）の間隔を空けることが可能な、部分的反射ガラス又は光学平坦面のペア１８６３Ａ、１８６３Ｂを含む。他の実装形態において、エタロン１８６３は、２つの平行な反射表面を備える単一プレートを含む。平坦面１８６３Ａ、１８６３Ｂは、後面が干渉縞を生成しないようにくさび形に作ることが可能であり、後面はしばしば反射防止膜も有する。パルス光ビーム１１０’はペアの平坦面１８６３Ａ、１８６３Ｂを通過する際に複合的に反射し、複数の透過光線を生成し、この透過光線は出力レンズ１８６４によって集光され、センサ１８５０のアクティブ領域へと運ばれる。スペクトル検出システム１８１０は、センサ１８５０が出力レンズ１８６４の焦点面にあることを保証するために、必要に応じて、出力レンズ１８６４とセンサ１８５０との間に光学リレーを含むことも可能である。
【００６９】
エタロン１８６３は、光ビーム１１０’と相互作用し、パルス光ビーム１１０’のスペクトルコンポーネントに対応する、（図１８内に概略形式で示される）複数の空間コンポーネント１８７４を出力する。光ビーム１１０’のスペクトルコンポーネントは、パルス光ビーム１１０’の光学スペクトル１８７２内にあり、したがって、パルス光ビーム１１０’の光エネルギー又はパワーの値（スペクトル強度）が異なる波長にわたってどのように分布されるかに対応する。空間コンポーネント１８７４は、２次元空間内にマッピングされたこれらの強度に対応する。したがって、エタロン１８６３は、パルス光ビーム１１０’のスペクトル情報（波長など）を、センサ１８５０によって感知又は検出可能な空間情報に変換する。変換は、スペクトル情報がセンサ１８５０によって観察され得るように、スペクトル情報（波長など）を異なる位置にマッピングする。
【００７０】
エタロン１８６３は、同心リングのセットの外観を呈する干渉パターンを、空間コンポーネント１８７４として生成する。アパーチャ１８４９上のパルス光ビーム１１０’の強度分布がより均一である場合、干渉パターンはより均一な強度分布の外観を呈する。特に、リングの鮮明さは、エタロン１８６３の平坦面１８６３Ａ、１８６３Ｂの反射性に依存する。平坦面１８６３Ａ、１８６３Ｂの反射性が高い（エタロンが高品質（Ｑ）係数を有するなど）場合、パルスビーム１１０’が単色光ビームであるとき、エタロン１８６３は暗い背景に対して狭く明るいリングのセットを生成する。波長の関数としてのエタロン１８６３の透過は、結果として生じるフリンジパターン１８７１で示され、制御システム１８５へと誘導される光学スペクトル１８７２を生成する。完全干渉パターンは、計算又は推定を実行する必要がなく、代替として、センサ１８５０のアクティブエリアよりもわずかに大きい領域内にフリンジを生成することのみが可能である。センサ１８５０は、出力空間コンポーネント１８７４を受信及び感知する。センサ１８５０は、一般にその感知領域内のアクティブエリアを示す面によってのみ定義可能である。感知領域の面は、空間コンポーネント１８７４の伝搬方向に対して垂直であり得る。
【００７１】
センサ１８５０は、出力空間コンポーネント１８７４を受信及び感知するディテクタであり得る。例えば、１つの方向に沿って測定するために使用可能な好適なディテクタのタイプの１つが、線形フォトダイオードアレイである。線形フォトダイオードアレイは、１パッケージ内に等間隔の線形配置で形成された、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’の波長に敏感であり、光ビーム１１０’が深紫外線レンジ内の波長を有する場合、フォトダイオードアレイは深紫外線レンジ内の波長を有する光に敏感である。別の例として、センサ１８５０は、２次元電荷結合デバイス（ＣＣＤ）又は２次元相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサなどの、２次元センサであり得る。センサ１８５０は、十分高速で、例えば約６ｋＨｚで、データを読み出すことが可能なはずである。
【００７２】
制御システム１８５は、センサ１８５０の出力、並びに、光学源１０５、及びパルス光ビーム１１０に光学的に結合されたスペクトル特徴選択システム１３０に、接続される。制御システム１８５は、空間コンポーネント１８７４のプロパティを測定し、これらの測定されたプロパティを分析して、パルス光ビーム１１０のスペクトル特徴の推定値を計算する。制御システム１８５は、光ビーム１１０の各パルスについて、又は、光ビーム１１０のパルスのセットについて、測定、分析、及び計算を実行し得る。
【００７３】
測定される空間コンポーネント１８７４のプロパティは、スカラー量（大きさ又は数値によって完全に記述される）のみ、又はベクトル量（大きさ及び方向の両方によって完全に記述される）であり得る。スカラープロパティの例は、光学スペクトル１８７２の幅Ｗなどのメトリックである。この例において、光学スペクトル１８７２の全体形状は知られていないがメトリックは知られており、これを使用して光学スペクトル１８７２の形状を推定することが可能である。ベクトルプロパティの一例は、光学スペクトル１８７２を記述する全体波形である。この例において、全体スペクトルから任意のメトリックを計算することが可能であり、全体スペクトルを有することによって、より正確な計算を行うことが可能である。感知される空間コンポーネントは、パルス光ビーム１１０’の１つ以上のパルスのレンジについて測定可能である。
【００７４】
制御システム１８５は、プロパティとして光学スペクトル１８７２の幅Ｗを測定することができる。光学スペクトル１８７２の幅Ｗは、光ビーム１１０’の帯域幅（スペクトル特徴）の推定値を提供し得る。いくつかの実装形態において、光学スペクトル１８７２の幅Ｗは、ＦＷＸＭ（割合Ｘの最大ピーク強度におけるスペクトル１８７２の全幅）などのメトリックを使用して決定される。他の実装形態において、光学スペクトル１８７２の幅Ｗは、ＥＹ（割合Ｙの積分スペクトル強度を含むスペクトルの幅）などのメトリックを使用して決定される。他のメトリクスは、光学スペクトル１８７２のプロパティの測定に好適である。
【００７５】
図１９を参照すると、いくつかの実装形態において、光学源１０５は例示的な光学源１９０５である。光学源１９０５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。光学源１９０５は、シード光ビーム１９１０Ａをパワー増幅器（ＰＡ）１９１０に提供する、主発振器（ＭＯ）１９００を含む、２ステージレーザシステムである。主発振器１９００は、典型的には、増幅が発生する利得媒体、及び、光学共振器などの光学フィードバック機構を含む。パワー増幅器１９１０は、典型的には、主発振器１９００からのシードレーザビームによってシードされるときに増幅が発生する利得媒体を含む。パワー増幅器１９１０は、再生リング共振器として設計される、パワーリング増幅器（ＰＲＡ）であり得る。この場合、リング設計から十分な光学フィードバックが提供され得る。スペクトル特徴選択装置１３０は、相対的に低い出力パルスエネルギーにおける光ビーム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整を実行可能にするために、主発振器１９００から光ビーム１１０Ａを受け取る。パワー増幅器１９１０は、主発振器１９００から光ビーム１９１０Ａを受け取り、この出力を増幅して、フォトリソグラフィ内で使用するための出力に必要なパワーを獲得する。
【００７６】
いくつかの実装形態において、主発振器１９００は、２本の細長い電極を有する放電チャンバ、利得媒体として働くレーザガス、及び、電極間でガスを循環させるファンを含む。レーザ共振器が、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、シード光ビーム１９１０Ａをパワー増幅器１９１０に出力するための放電チャンバの第２の側の出力カップラ１９１５との間に形成される。
【００７７】
他の実装形態において、主発振器１９００は、利得媒体として固体材料を含む。使用可能な固体媒体は、レアアース又は遷移金属イオンあるいは半導体レーザでドープされた結晶又はガラスを含む。固体利得媒体を使用する主発振器１９００は、シード光ビーム１９１０Ａを生成する。固体利得媒体は、閃光ランプ又はアークランプを用いて、あるいはレーザダイオード又はチタン（Ｔｉ）サファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）レーザを使用して、光学的にポンピングされ得る。
【００７８】
例示的固体利得媒体は、ネオジムドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）、ネオジムドープされたイットリウムリチウムフッ化物（Ｎｄ：ＹＬＦ）、又はＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅであり得る。固体利得媒体は、高度に時間的（及び空間的）コヒーレントであり、狭帯域幅も有する、単一モード出力を生成することが可能である。主発振器１９００の固体利得媒体から出力されるシード光ビーム１９１０Ａは、所望の波長ではない波長であり得る（例えば、ＤＵＶ波長レンジ外であり得る）。この場合、シード光ビーム１９１０Ａは、パワー増幅器１９１０へと誘導されるシード光ビーム１９１０Ａの波長が所望のＤＵＶ波長であることを保証するために、１つ以上の波長変換要素を介して誘導され得る。例えば、主発振器１９００内の固体利得媒体から出力されるシード光ビーム１９１０Ａが、約７７３．６ｎｍの波長である場合（例えば、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ利得媒体の場合など）、シード光ビーム１９１０Ａは、波長を約１９３．４ｎｍに変換するために、２つの波長変換要素を介して誘導され得る。波長変換要素は、波長を所望の波長に変換するために、和周波数発生などの非線形光学技法を使用することができる。
【００７９】
主発振器１９００の固体利得媒体の高コヒーレンスプロパティには、位相変調器システム１４５を使用して対処することが可能であり、こうした主発振器１９００によって生成されるシード光ビーム１９１０Ａの（時間的及び空間的の両方の）コヒーレンスを減少させるために使用可能である。更に、位相変調器システム１４５は、シード光ビーム１９１０Ａの帯域幅の増加の効果も有し、シード光ビーム１９１０Ａの時間的コヒーレンスが減少すると、シード光ビーム１９１０Ａの帯域幅は増加する。したがって、位相変調器システム１４５を使用して、シード光ビーム１９１０Ａの帯域幅を増加させること、及び、シード光ビーム１９１０Ａの時間的コヒーレンスを減少させることの、両方が可能である。
【００８０】
光学源１９０５は、出力カップラ１９１５からの出力を受信する別のスペクトル特徴メトロロジモジュール（線中心分析モジュール又はＬＡＭなど）１９２０、及び、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つ以上のビーム修正光学システム１９２５も含み得る。スペクトル特徴メトロロジモジュール１９２０は、メトロロジシステム１７０の一部であり、シード光ビームの波長（例えば、中心波長）を測定するために使用可能な、１つのタイプの測定システムの一例である。
【００８１】
パワー増幅器１９１０はパワー増幅器放電チャンバを含み、再生リング増幅器である場合、パワー増幅器は、循環パス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１９３０も含む。パワー増幅器放電チャンバは、細長い電極のペア、利得媒体として働くレーザガス、及び、電極間でガスを循環させるためのファンを含む。シード光ビーム１９１０Ａは、パワー増幅器１９１０を繰り返し通過させることによって増幅される。ビーム修正光学システム１９２５は、シード光ビーム１９１０Ａをイン結合するため、及び、出力光ビーム１１０を形成するためにパワー増幅器からの増幅された放射の一部をアウト結合するための、手法（例えば、部分反射ミラー）を提供する。
【００８２】
主発振器１９００及びパワー増幅器１９１０の放電チャンバ内で使用されるレーザガスは、必要な波長及び帯域幅周辺にレーザビームを生成するための、任意の好適なガスであり得る。例えば、レーザガスは、約１９３ｎｍの波長で光を放出するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）、又は、約２４８ｎｍの波長で光を放出するフッ化クリプトンであり得る。
【００８３】
スペクトル特徴メトロロジモジュール１９２０は、主発振器１９００の出力（光ビーム１９１０Ａ）の波長を監視する。スペクトル特徴メトロロジモジュール１９２０は、光学源１９０５内の他のロケーションに配置可能であるか、又は、光学源１９０５の出力に配置可能である。
【００８４】
パワー増幅器１９１０によって生成されるパルスの繰り返し率は、主発振器１９００が、フォトリソグラフィ露光装置１１５内のコントローラ１４０からの命令の下で、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１９１０から出力されるパルスの繰り返し率は、フォトリソグラフィ露光装置１１５によって見られる繰り返し率である。
【００８５】
前述のように、光学要素のみを粗及び微細の両方に使用して、帯域幅を制御することが可能である。他方で、
主発振器１９００及びパワー増幅器１９１０内の電極の活動化間の差動タイミングを制御することによって、微細及び狭いレンジ内で迅速に帯域幅を制御することが可能である一方、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節することによって、粗及び広いレンジ内で帯域幅を制御することが可能である。
【００８６】
図２０を参照すると、いくつかの実装形態において、スペクトル特徴選択装置１３０は、光学的にパルス光ビーム１１０Ａと相互作用するように配置された、光学特徴又はコンポーネント２０００、２００５、２０１０、２０１５、２０２０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み合わせの形の電子回路を含む制御モジュール２０５０とを、含む。光学コンポーネント２０００、２００５、２０１０、２０１５、２０２０は、疎なスペクトル特徴調節システムを提供するように構成可能であり、こうしたコンポーネントの調節が十分迅速である場合、微細なスペクトル特徴調節システムを提供するように構成可能である。図２０には示されていないが、スペクトル特徴選択装置１３０にとって、微細なスペクトル特徴制御を提供するための他の光学特徴又は他の非光学特徴を含むことが可能である。
【００８７】
制御モジュール２０５０は、光学コンポーネント２０００、２００５、２０１０、２０１５、２０２０それぞれに物理的に結合された、１つ以上の作動システム２０００Ａ、２００５Ａ、２０１０Ａ、２０１５Ａ、２０２０Ａ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２０００と、プリズムであり得る屈折光学素子２００５、２０１０、２０１５、２０２０のセットで作られるビームエキスパンダ２００１とを含む。格子２０００は、光ビーム１１０Ａを分散及び反射するように設計された反射格子であり得、したがって、格子２０００は、ＤＵＶレンジ内の波長を有するパルス光ビーム１１０Ａと相互作用するのに好適な材料で作られる。プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０の各々は、光ビーム１１０Ａがプリズムの本体を通過する際にこれを分散及び方向転換させるように作用する、透過性プリズムである。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２００５、２０１０、２０１５、２０２０が示されているが、ビームエキスパンダ２００１内で４つより少ないか又は４つより多い屈折光学素子を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２０５５を介して装置１３０に入り、その後、格子２０００の回折面２００２上に衝突する前に、プリズム２０２０、プリズム２０１０、及びプリズム２００５の順序でこれらを介して進行する。ビーム１１０Ａが連続プリズム２０２０、２０１５、２０１０、２００５を各々通過することで、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（或る角度で屈折）される。光ビーム１１０Ａは、光ビーム１１０Ａが装置１３０を出る際にアパーチャ２０５５を通過する前に、格子２０００からプリズム２００５、プリズム２０１０、プリズム２０１５、及びプリズム２０２０の順序で、これらを介して逆に回折及び反射される。格子２０００から連続プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０を各々通過することで、光ビーム１１０Ａは、アパーチャ２０５５に向けて進行する際に光学的に圧縮される。
【００８９】
ビームエキスパンダ２００１のプリズム（プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０のうちのいずれか１つであり得る）の回転が、光ビーム１１０Ａがその回転したプリズムの入口表面上に衝突する入射角度を変化させる。更に、その回転したプリズムを介する光ビーム１１０Ａの２つの局所光学品質、すなわち光学倍率及びビーム屈折角は、その回転したプリズムの入口表面上に衝突する光ビーム１１０Ａの入射角の関数である。プリズムを介する光ビーム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、そのプリズムを出る光ビーム１１０Ａの横幅の比率である。
【００９０】
ビームエキスパンダ２００１内のプリズムのうちの１つ以上での、光ビーム１１０Ａの局所光学倍率における変化によって、ビームエキスパンダ２００１を介する光ビーム１１０Ａの光学倍率ＯＭ２０６５における全体的な変化を生じさせる。ビームエキスパンダ２００１を介する光ビーム１１０Ａの光学倍率ＯＭ２０６５は、ビームエキスパンダ２００１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２００１を出る光ビーム１１０Ａの横幅Ｗｏの比率である。追加として、ビームエキスパンダ２００１内のプリズムのうちの１つ以上を介する局所ビーム屈折角における変化によって、格子２０００の表面２００２における光ビーム１１０Ａの入射角２０６２における全体的な変化を生じさせる。
【００９１】
光ビーム１１０Ａの波長は、光ビーム１１０Ａが格子２０００の回折面２００２上に衝突する入射角２０６２を変更することによって調節可能である。光ビーム１１０Ａの帯域幅は、光ビーム１１０の光学倍率２０６５を変更することによって調節可能である。
【００９２】
装置１３０は、光ビーム１１０Ａが格子２０００の回折面２００２上に衝突する入射角２０６２を調節することによって、光学源１０５の共振器内で生成される光ビーム１１０Ａの波長を調節するように設計される。具体的に言えば、これは、プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０及び格子２０００のうちの１つ以上を回転させ、それによって、光ビーム１１０Ａの入射角２０６２を調節することによって実行可能である。
【００９３】
更に、光学源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ＯＭ２０６５を調節することによって調節される。したがって、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０のうちの１つ以上を回転させ、光ビーム１１０Ａの光学倍率２０６５を変化させることによって調節可能である。特定のプリズムの回転が、局所ビーム屈折角とそのプリズムにおける局所光学倍率との両方において変化を生じさせるため、この設計では、波長及び帯域幅の制御が結合される。
【００９４】
追加として、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、プリズム２０２０の回転に対して相対的に敏感であり、プリズム２００５の回転に対しては相対的に敏感でない。これは、それらのプリズムが回転したプリズム２０２０と格子２０００との間にあり、光ビーム１１０Ａはプリズム２０２０を通過した後、これらの他のプリズム２０１５、２０１０、２００５を介して進行しなければならないため、プリズム２０２０の回転に起因した光ビーム１１０Ａの局所光学倍率における任意の変化が、他のプリズム２０１５、２０１０、及び２００５における光学倍率における変化の積によって乗じられるためである。他方で、光ビーム１１０Ａの波長は、プリズム２００５の回転に対して相対的に敏感であり、プリズム２０２０の回転に対しては相対的に敏感でない。
【００９５】
例えば、波長を変更することなく帯域幅を変化させるために、入射角２０６２を変更することなく光学倍率２０６５を変化させるべきであり、これは、プリズム２０２０を大きく回転させること、及びプリズム２００５を小さく回転させることによって達成可能である。
【００９６】
制御モジュール２０５０は、光学コンポーネント２０００、２００５、２０１０、２０１５、２０２０それぞれに物理的に結合された１つ以上の作動システム２０００Ａ、２００５Ａ、２０１０Ａ、２０１５Ａ、２０２０Ａに接続される。光学コンポーネントの各々について作動システムが示されているが、装置１３０内の光学コンポーネントのうちのいくつかを、定常に維持するか、又は作動システムに物理的に結合しないことが可能である。例えば、いくつかの実装形態において、格子２０００を定常に維持することが可能であり、プリズム２０１５を定常に維持し、作動システムに物理的に結合しないことが可能である。
【００９７】
作動システム２０００Ａ、２００５Ａ、２０１０Ａ、２０１５Ａ、２０２０Ａ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た１つ以上のアクチュエータを含む。光学コンポーネントの調節により、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）における調節を生じさせる。制御モジュール２０５０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つ以上を動作又は制御するための特有のコマンドを含む。作動システムは協働するように選択及び設計可能である。
【００９８】
作動システム２０００Ａ、２００５Ａ、２０１０Ａ、２０１５Ａ、２０２０Ａ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２０５０からエネルギーを受け取り、そのエネルギーを、それぞれの光学コンポーネントに付与される何らかの種類の動きに変換する。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つ以上を回転させるための力デバイス及び回転ステージのうちのいずれか１つであり得る。作動システムは、例えば、ステッパモータなどのモータ、弁、圧力制御デバイス、ピエゾデバイス、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むことができる。
【００９９】
格子２０００は、高ブレーズ角エシェル格子であり得、格子方程式を満たす任意の入射角２０６２で格子２０００に入射する光ビーム１１０Ａは、反射（回折）することになる。格子方程式は、格子２０００のスペクトル次数、回折波長（回折ビームの波長）、格子２０００上への光ビーム１１０Ａの入射角２０６２、格子２０００から回折される光ビーム１１０Ａの出口角、格子２０００上に入射する光ビーム１１０Ａの垂直ダイバージェンス、及び、格子２０００の回折面の溝間隔の間の、関係を提供する。更に、格子２０００上への光ビーム１１０Ａの入射角２０６２が格子２０００からの光ビーム１１０Ａの出口角と等しいように、格子２０００が使用される場合、格子２０００及びビームエキスパンダ（プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０）は、リトロー配置で配置され、格子２０００から反射する光ビーム１１０Ａの波長はリトロー波長である。格子２０００上に入射する光ビーム１１０Ａの垂直ダイバージェンスは、近ゼロであることが想定され得る。公称波長を反射するために、格子２０００は、格子２０００上に入射する光ビーム１１０Ａに関して位置合わせされるため、公称波長は光学源１０５内で増幅されるように、ビームエキスパンダ（プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０）を介して後方反射されることになる。その後、リトロー波長は、格子２０００上への光ビーム１１０Ａの入射角２０６２を変動させることによって、光学源１０５内の共振器の全利得帯域幅にわたって調整可能である。
【０１００】
プリズム２００５、２０１０、２０１５、２０２０の各々は、光ビーム１１０Ａの横方向に沿って十分広いため、光ビーム１１０Ａは、通過する表面内に含まれることになる。各プリズムは、アパーチャ２０５５から格子２０００に向かうパス上で光ビーム１１０Ａを光学的に拡大し、したがって、各プリズムはプリズム２０２０からプリズム２００５へと、連続的にサイズが大きくなる。したがって、プリズム２００５はプリズム２０１０よりも大きく、プリズム２０１０はプリズム２０１５より大きく、プリズム２０２０は最も小さいプリズムである。
【０１０１】
前述のように、光ビーム１１０Ａの帯域幅は、プリズム２０２０の回転に対して相対的に敏感であり、プリズム２００５の回転に対しては相対的に敏感でない。これは、それらのプリズムが回転したプリズム２０２０と格子２０００との間にあり、光ビーム１１０Ａはプリズム２０２０を通過した後、これらの他のプリズム２０１５、２０１０、２００５を介して進行しなければならないため、プリズム２０２０の回転に起因した光ビーム１１０Ａの局所光学倍率における任意の変化が、他のプリズム２０１５、２０１０、及び２００５における光学倍率における変化の積によって乗じられるためである。他方で、光ビーム１１０Ａの波長は、プリズム２００５の回転に対して相対的に敏感であり、プリズム２０２０の回転に対しては相対的に敏感でない。したがって、波長は、プリズム２００５を回転させることによって粗に変更可能であり、プリズム２０２０は（粗な様式で）回転可能である。光ビーム１１０Ａの入射角２０６２は、プリズム２００５の回転に起因して変更され、プリズム２０２０の回転は、プリズム２００５の回転によって生じる拡大における変化をオフセットする。プリズム２０２０は、粗な大きいレンジの低速な帯域幅制御に使用可能である。これに対して帯域幅は、微細な狭いレンジ内でプリズム２０１０を制御することによって、更に尚迅速に制御可能である。
【０１０２】
図２１を参照すると、本明細書で説明するシステム及び方法の態様に関連する制御システム１８５に関する詳細が与えられている。制御システム１８５は、図２１に示されていない他の特徴を含むことができる。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つ以上を含む。
【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２１００を含む。コンピュータプログラム命令及びデータを有形に具体化するのに好適なストレージデバイスは、例として、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取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクを含む、すべての形の不揮発性メモリを含む。制御システム１８５は、１つ以上の入力デバイス２１０５（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つ以上の出力デバイス２１１０（スピーカ又はモニタなど）も含むことができる。
【０１０４】
制御システム１８５は、１つ以上のプログラマブルプロセッサ２１１５、及び、プログラマブルプロセッサ（プロセッサ２１１５など）によって実行するための機械可読ストレージデバイス内に有形に具体化される１つ以上のコンピュータプログラム製品２１２０を含む。１つ以上のプログラマブルプロセッサ２１１５は、各々、入力データ上での動作及び適切な出力の生成によって所望の機能を実行するために、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２１１５は、メモリ２１００から命令及びデータを受信する。前述のいずれかは、特別に設計されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって捕捉されるか、又はこれに組み込まれ得る。
【０１０５】
制御システム１８５は、いくつかの他のコンポーネントの中で特に、スペクトル特徴分析モジュール２１２５、リソグラフィ分析モジュール２１３０、意思決定モジュール２１３５、位相変調モジュール２１４０、光源作動モジュール２１５０、リソグラフィ作動モジュール２１５５、及びビーム準備作動モジュール２１６０を含む。これらのモジュールの各々は、プロセッサ２１１５などの１つ以上のプロセッサによって実行される、コンピュータプログラム製品のセットであり得る。更に、モジュール２１２５、２１３０、２１３５、２１４０、２１５０、２１５５、２１６０のうちのいずれかは、メモリ２１００内に記憶されたデータにアクセス可能である。
【０１０６】
スペクトル特徴分析モジュール２１２５は、メトロロジシステム１７０からの出力を受信する。位相変調モジュール２１４０は、位相変調器システム１４５の電極１２４８、１２４９を制御するために電圧源１２５７に提供される信号を制御するために、位相変調器システム１４５とインターフェースする。リソグラフィ分析モジュール２１３０は、フォトリソグラフィ露光装置１１５のリソグラフィコントローラ１４０から情報を受信する。意思決定モジュール２１３５は、分析モジュール（モジュール２１２５及び２１３０など）からの出力を受信し、分析モジュールからの出力に基づいていずれの作動モジュール（位相変調モジュール２１４０又は光源作動モジュール２１５０など）を活動化させる必要があるかを決定する。
【０１０７】
光源作動モジュール２１５０は、光学源１０５及びスペクトル特徴選択装置１３０のうちの１つ以上に接続される。リソグラフィ作動モジュール２１５５は、フォトリソグラフィ露光装置１１５に、及び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２１６０は、ビーム準備システム１１２の１つ以上のコンポーネントに接続される。制御システム１８５内のモジュール間、及び、制御システム１８５内のモジュールとフォトリソグラフィシステム１００の他のコンポーネントとの間の接続は、ワイヤード又はワイヤレスであり得る。
【０１０８】
図２１には数個のモジュールのみが示されているが、制御システム１８５は他のモジュールを含むことが可能である。追加として、制御システム１８５はボックスとして表され、ボックス内ではすべてのコンポーネントが共設されるように表されているが、制御システム１８５では、互いに物理的にリモートなコンポーネントで構成されることが可能である。例えば、光源作動モジュール２１５０は、光学源１０５又はスペクトル特徴選択装置１３０と物理的に共設され得る。
【０１０９】
一般に、制御システム１８５は、光ビーム１１０に関する少なくとも何らかの情報をメトロロジシステム１７０から受信し、スペクトル特徴分析モジュール２１２５は、フォトリソグラフィ露光装置１１５に供給される光ビーム１１０の１つ以上のスペクトル特徴（例えば、帯域幅）をどのように調節するかを決定するために、情報に関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２０５０を介して光学源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／又は光学源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２１２５は、光ビーム１１０の１つ以上のスペクトル特徴（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２１２５の出力は、意思決定モジュール２１３５に送信されるスペクトル特徴の推定値である。
【０１１０】
スペクトル特徴分析モジュール２１２５は、推定されるスペクトル特徴を受信するため、及び、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、比較ブロックを含む。一般に、比較ブロック波、スペクトル特徴ターゲット値と推定値との間の差を表す、スペクトル特徴誤差値を出力する。意思決定モジュール２１３５は、スペクトル特徴誤差値を受信し、スペクトル特徴を調節するために、システム１００に対する補正をどのように最良に実行するかを決定する。したがって、意思決定モジュール２１３５は、スペクトル特徴誤差値に基づいて、光源作動モジュール２１５０に信号を送信し、スペクトル特徴選択装置１３０（又は、光学源１０５）をどのように調節するかを決定する。光源作動モジュール２１５０の出力は、スペクトル特徴選択装置１３０に送信されるアクチュエータコマンドのセットを含む。例えば、光源作動モジュール２１５０は、図２０に示される例示的装置１３０内の作動システムに接続される制御モジュール２０５０に、コマンドを送信する。
【０１１１】
追加として、リソグラフィ分析モジュール２１３０は、例えば、パルス光ビーム１１０の１つ以上のスペクトル特徴を変更するために、又は、光ビーム１１０のパルス繰り返し率を変更するために、フォトリソグラフィ露光装置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２１３０は、スペクトル特徴をどのように調節するかを決定するためにこれらの命令に関する分析を実行し、分析の結果を意思決定モジュール２１３５に送信する。制御システム１８５は、パルスが生成される率である、所与の繰り返し率で、光学源１０５を動作させる。より具体的に言えば、フォトリソグラフィ露光装置１１５は、（制御システムを用いて（リソグラフィ分析モジュール２１３０を介して）あらゆるパルスについて（すなわち、パルス対パルスベースで）光学源１０５にトリガ信号を送信し、それらのトリガ信号間の時間間隔は任意であり得るが、フォトリソグラフィ露光装置１１５が一定間隔でトリガ信号を送信するとき、それらの信号の率が繰り返し率である。繰り返し率は、フォトリソグラフィ露光装置１１５によって要求される率であり得る。
【０１１２】
位相変調モジュール２１４０は、位相変調器システム１４５の電極１２４８、１２４９を制御するために電圧源１２５７に提供される信号をどのように修正するかに関する命令を（例えば、意思決定モジュール２１３５から）受信することが可能である。電圧源１２５７に提供される信号を調節することによって、パルスの光位相の変調周波数が調節される。
【０１１３】
図２２を参照すると、フォトリソグラフィシステム１００によって手順２２００が実行される。パルスで構成される光ビーム１１０が生成される（２２０５）。各パルスは深紫外線レンジ内の波長を有し、各パルスは、第１の時間的コヒーレンス長さによって定義される第１の時間的コヒーレンスを有する。各パルスは、パルス長によって定義される。パルス長は、パルスのパワーがその最大値の或るパーセンテージ（例えば、半分）を連続して超え続けている間の時間として定義することができる。
【０１１４】
これらのパルスのうちの１つ以上について、パルスの光位相は、修正パルスを生成するためにパルスのパルス長にわたって変調される（２２１０）。修正パルスは、パルス（すなわち、未修正パルス）の第１の時間的コヒーレンス長さより短い第２の時間的コヒーレンス長さによって定義される第２の時間的コヒーレンスを有する。例えば、光位相は、パルスのパルス長にわたる光位相の変調に関する、フーリエ変換によるパルスの電界のスペクトルを畳み込むことによって、修正パルスを生成するためにパルスのパルス長にわたって変調される（２２１０）。
【０１１５】
パルスの光位相は、パルスが誘導される際に介する材料の屈折率を変調することによって変調可能である（２２１０）。例えば、パルス１２０５の光位相は、パルス１２０５が伝搬される際に介する電気光学結晶１２４７の屈折率を変調することによって変調される。光位相は、周波数レンジ内にある周波数において変調可能である。
【０１１６】
パルスの光位相は、パルスのパルス長にわたって光位相をランダム化することによって変調可能である（２２１０）。パルスの光位相は、パルスの電気波形上の時間点の位置を変更することによって、変調可能である（２２１０）。
【０１１７】
光パルスは波形に関連付けられ、波形は時間点によって表され、パルスの光位相は、波形の異なる点に異なる時間的遅延を適用することによって、変調可能である（２２１０）。異なる時間的遅延は、媒体（又は、電気光学結晶１２４７などの材料）を介して光パルスを通過させること、及び、パルスが媒体を通過する際に媒体の屈折率を変動させることによって、波形の異なる点に適用される。光位相の変調の振幅は、パルスのパルス長にわたってランダムに変動可能である。
【０１１８】
パルスの光ビームは、修正パルスのうちの１つ以上から形成され（２２１５）、形成されたパルスの光ビームは、フォトリソグラフィ露光装置１１５内のウェーハ１２０に向かって誘導される（２２２０）。
【０１１９】
光位相は、修正パルスを生成するためにパルスのパルス長にわたって変調され（２２１０）、それによって、基板に向けて誘導されるパルスの光ビームの動的スペックル（動的スペックルコントラストとも呼ばれる）を減少させる。
【０１２０】
パルスで構成される光ビームは、パルスで構成されるシード光ビーム１９１０Ａを生成することによって生成可能である。増幅パルスで構成される光ビーム１１０は、共振器（例えば、パワー増幅器１９１０内）を介してシード光ビームのパルスを繰り返し通過させることによって、シード光ビーム１９１０Ａのパルスを光学的に増幅させることによって生成可能である。光位相は、修正パルスを生成するために、増幅パルスのパルス長にわたって光位相を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調可能である。光位相は、修正パルスを生成するために、シード光ビーム１９１０Ａのパルスのパルス長にわたって光位相を変調することによって、パルスのパルス長にわたって変調可能である。増幅パルスで構成される光ビーム１１０は、修正パルスを光学的に増幅することによって生成可能である。
【０１２１】
手順２２００は、修正パルスを生成するために各パルスのパルス長にわたって光位相を変調する前に、光ビームのパルスの帯域幅を減少させることを含むこともできる。パルスのパルス長にわたって光位相を変調することで、パルスの帯域幅を増加させるが、ターゲット帯域幅は下回り続ける。この現象（光位相変調の周波数が増加するにつれて、修正パルスの帯域幅が増加する）を使用して、そのパルスの光位相が変調される率又は周波数を調節することによって、ウェーハ１２０に向けて誘導されるパルスの帯域幅を調節することが可能である。
【０１２２】
手順２２００は、ウェーハ１２０に向かって誘導される光ビーム内のパルス長を増加させることを含むこともできる。ウェーハ１２０に向かって誘導される光ビーム内のパルス長は、光ビームの各パルスの振幅を分割部分に分割すること、パルスの時間的に遅延した部分を生成するために、これらの分割部分間に時間的遅延を導入すること、及びその後、光ビームの時間的に伸長されたパルスを提供するために、パルスのこれらの時間的に遅延した部分を再結合することによって、増大させることができる。更に、光位相は、パルスの１つ以上の分割部分のパルス長にわたって光位相を変調することによって、修正パルスを生成するためにパルスのパルス長にわたって変調可能である（２２１０）。
【０１２３】
光ビームの修正パルスの帯域幅は、変調前の光ビームのパルスの帯域幅よりも大きい可能性がある。図２３も参照すると、手順２２００は、パルスのパルス長にわたって光位相が変調される周波数レンジを選択するための、追加の手順２３００を含むことも可能である。基本的に、手順２３００は、変調周波数（又は、最大許容変調周波数）が、修正パルスのターゲット帯域幅のレンジ内にある帯域幅を生成することになるターゲット変調周波数を決定すること、及びその後、最大許容変調周波数を決定されたターゲット変調周波数未満で維持し、それによって、変調周波数がターゲット変調周波数内にあることを保証し、またそれによって、修正パルスの帯域幅をターゲット帯域幅のレンジ内に維持することによって、選択可能であるという原理で動作する。手順２３００は、テストパルスの特性を測定すること（２３０５）を含む。テストパルスは、（変調される前に）第１の時間的コヒーレンスを有するパルス、又は、第２の時間的コヒーレンスを有する修正パルスの、いずれかである。測定されるテストパルスの特性は、テストパルスの帯域幅であり得る。測定された特性は受信され（２３１０）、制御システム１８５は、受信した特性に基づいて、修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ内にあるかどうかを決定する（２３１５）。制御システム１８５が、修正パルスの帯域幅がターゲット帯域幅のレンジ外にあるものと決定した場合、光位相が変調される最大許容周波数が調節される（２３２０）。光位相が変調される最大許容周波数を調節することによって、修正パルスの帯域幅を調節することが可能である。例えば、位相変調モジュール２１４０は、変調の最大許容周波数を調節するために、位相変調器システム１４５の電圧源１２５７に提供される制御信号を調節することができる。また、制御信号は、制御信号が誘導される際に介する信号フィルタを調節することによって、調節可能である。
【０１２４】
手順２３００は、光ビーム１１０の各パルスについて実行可能である。
【０１２５】
他の実装形態は、下記の特許請求の範囲の範囲内にある。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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