CN116097058A - 用于平面反射镜干涉仪的紧凑型双通干涉仪 - Google Patents

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CN116097058A CN202180052274.3A CN202180052274A CN116097058A CN 116097058 A CN116097058 A CN 116097058A CN 202180052274 A CN202180052274 A CN 202180052274A CN 116097058 A CN116097058 A CN 116097058A
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Abstract

一种用于平面反射镜干涉仪的紧凑型双通干涉仪，其被配置成接收来自光源的输入辐射束。光学部件具有部分反射性表面，所述部分反射性表面被布置成反射所述输入辐射束的第一部分以遵循被引向输出端子的第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，所述第二光路被引向反射性目标表面上的第一部位并且回到所述部分反射性表面，然后被引导至反射性目标表面上的第二部位并且回到所述部分反射性表面，第二光路因此被引导通过所述部分反射性表面以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路。所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。

Description

用于平面反射镜干涉仪的紧凑型双通干涉仪
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月27日递交的欧洲申请20193095.5的优先权，所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于平面反射镜干涉仪的干涉仪。
背景技术
光刻设备是一种被构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造过程持续进步，几十年来，在电路元件的尺寸已经不断地减小的同时每器件的功能元件(诸如晶体管)的量已经在稳定地增加，这遵循着通常称为“莫尔定律(Moore’s law)”的趋势。为了跟上莫尔定律，半导体行业正在寻求能够产生越来越小的特征的技术。为了将图案投影到衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定在所述衬底上图案化的特征的最小大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(具有在4-20mm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
在已知的紧凑型双通干涉仪探测器构思中，在单根光纤被用于探针辐射即探测器辐射的输入和输出的情况下，倾斜的目标反射镜被用于防止单次经过即单程干涉仪信号被发送回输入光纤。在这样的系统中，第一反射性表面和第二反射性表面不重合是至关重要的，因此目标的倾斜范围是有限的。分束器或光学环行器被用于分离输入和输出探测器辐射。
发明内容
在一些应用中，期望具有紧凑型双通干涉仪探测器构思，其具有对于目标的不受限制的倾斜范围。具体地，期望具有能够相对于入射辐射束倾斜并且也能够垂直于所述入射辐射束对准的目标表面。例如，在光刻设备中，可以设置冷却罩，可以使用干涉仪系统来测量所述冷却罩的位置。然而，几乎没有空间可用于安装反射性目标和干涉仪探测器头。
本发明的一方面的目的是提供一种用于紧凑型多通配置的改进的或至少替代的干涉仪，所述干涉仪可以被用于安装在所关注的物体上的各种目标上，而不损害倾斜范围。
根据本发明的第一方面的实施例，存在一种干涉仪，包括：
输入端子，所述输入端子被配置成接收来自光源的输入辐射束，
光学部件，
其中，所述光学部件的表面是部分反射性的，并且被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，
其中，所述第一光路被引向输出端子，并且所述第二光路被引向反射性目标表面上的第一部位并且回到所述部分反射性表面，然后被引导至所述反射性目标表面上的第二部位并且回到所述部分反射性表面，
所述第二光路因此通过所述部分反射性表面被引导以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分、以及所述输入辐射束的所述第二部分的分量，以及
其中所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
在所述第一方面的实施例中，所述部分反射性表面是弯曲的，以防止在所述检测器处的束走离(walk-off)。
在所述第一方面的实施例中，所述干涉仪还包括透镜，所述透镜被定位成使得所述部分反射性表面位于所述透镜的焦平面中。
在所述第一方面的实施例中，所述部分反射性表面与所述透镜之间的焦距等于所述透镜与所述反射性目标表面之间的距离，这消除了一定工作距离的束走离。
在所述第一方面的实施例中，所述输入辐射束的所述第一部分与所述输入辐射束的所述第二部分的所述分量在所述重组束中的强度比率近似相等，这提供了近似100％的条纹对比度。
在根据本发明的第二方面的实施例中，提供了一种干涉仪，包括：
输入端子，所述输入端子被配置成接收来自光源的偏振输入辐射束，
光学部件，所述光学部件包括：
线栅偏振器，所述线栅偏振器被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，其中所述第一光路被引向输出端子，
第一反射性表面和第二反射性表面，其中所述第二光路被引向反射性目标表面上的第一部位并且经由所述第一反射性表面回到所述线栅偏振器，并且所述第二光路还被引向所述反射性目标表面上的第二部位并且经由所述第二反射性表面回到所述线栅偏振器，
其中四分之一波片位于所述光学部件与所述反射性目标表面之间，并且所述第二光路还被引导通过所述线栅偏振器以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，
所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分和第二部分，以及
其中所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
在根据本发明的第三方面的实施例中，提供了一种干涉仪，包括：
端子，所述端子被配置成接收来自光源的偏振输入辐射束，
线栅偏振器，所述线栅偏振器位于所述输入辐射束的焦平面处，以及
透镜，
其中，所述线栅偏振器被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，
其中所述第一光路被引向所述端子，
并且所述第二光路被引向所述反射性目标表面上的部位并且回到所述线栅偏振器，然后再次被引导至所述反射性目标表面上的所述部位并且回到所述线栅偏振器，
其中四分之一波片位于所述线栅偏振器与所述反射性目标表面之间，并且
所述第二光路还被引导通过所述线栅偏振器以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，
所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分和第二部分，以及
其中所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
在实施例中，所述反射性目标表面与入射到所述反射性目标表面上的束正交。这具有避免信号丢失的优点，并且目标的倾斜范围不受损害。
在实施例中，提供了一种干涉仪，包括：
接收装置，所述接收装置被配置成接收来自光源的输入辐射束；
路径提供装置，所述路径提供装置用于提供第一光路和第二光路，其中所述输入辐射束的第一部分被布置成遵循所述第一光路，并且所述输入辐射束的第二部分被布置成遵循所述第二光路，其中所述第二光路被布置成在所述路径提供装置与反射性目标表面之间经过两次，所述路径提供装置还提供重组光路，其中所述重组光路遵循所述第一光路，所述重组光路提供输出辐射束，其中所述输出辐射束包括干涉信号，所述路径提供装置还被布置成防止遵循所述第二光路的束在所述路径提供装置与所述反射性目标表面之间的第一次经过之后被引导至所述重组光路；
引导装置，所述引导装置用于将所述第二光路引导至所述反射性目标表面；以及
用于将所述输出辐射束传输至检测器的装置。
在根据本发明的第一方面和第二方面的实施例中，所述引导装置将所述第二光路引导至所述反射性目标表面上的第一部位，并且还将所述第二光路引导至所述反射性目标表面上的第二部位，其中所述第一部位和第二部位在空间上是分离的。
本发明还涉及一种光刻设备，包括根据本发明的用于确定目标表面的位置的干涉仪系统。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；
-图2示意性地描绘了根据本发明的第一方面的第一实施例的干涉仪系统的实施例；
-图3A示意性地描绘了根据本发明的第一方面的干涉仪系统的第二实施例的透视图；
-图3B是在辐射束的平面中示出的图3A的干涉仪系统的实施例的截面图；
-图4是本发明的第一方面的第三实施例的截面图；
-图5是本发明的第二方面的实施例的截面图；
-图6示意性地描绘了根据本发明第三方面的干涉仪系统的实施例；-图7示意性地描绘了根据本发明第三方面的干涉仪系统的第二实施例。
具体实施方式
在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV辐射(极紫外辐射，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。
如本发明中采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广泛地解释为是指可以被用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于将要在衬底的目标部分中产生的图案。在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型、二元、相移、混合型等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯的部分)上。
在操作中，照射系统IL例如通过束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。所述照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。所述照射器IL可以被用于调节所述辐射束B以在其横截面中在图案形成装置MA的平面处具有期望的空间性强度分布和角强度分布。
本发明中使用的术语“投影系统”PS应被广泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统或其任何组合。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
光刻设备LA可以属于如下类型：衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的浸没液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间——这也被称为浸没式光刻术。以引用方式并入本发明中的US 6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤的同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在另一衬底W上曝光图案。
除了衬底支撑件WT以外，光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可以被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。所述测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或系统的提供浸没液体的一部分。所述测量平台可以在所述衬底支撑件WT远离所述投影系统PS时在所述投影系统PS下方移动。
在操作中，所述辐射束B入射到保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置MA上呈现的图案(设计布局)来图案化。在已横穿所述掩模MA的情况下，所述辐射束B穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动所述衬底支撑件WT，例如以便在聚焦且对准的位置处在所述辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一定位器PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以被用于相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。图案形成装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。虽然如所图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但所述标记可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于所述目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
为了阐述本发明，使用笛卡儿坐标系。所述笛卡儿坐标系具有三个轴，即x轴、y轴和z轴。所述三个轴中的每个轴与其它两个轴正交。围绕x轴的转动被称为Rx转动。围绕y轴的转动被称为Ry转动。围绕z轴的转动被称为Rz转动。x轴和y轴限定水平面，而z轴沿竖直方向。所述笛卡儿坐标系不限于本发明且仅用于阐述。作为替代，可以使用另一坐标系(诸如，柱面坐标系)来阐述本发明。所述笛卡儿坐标系的方向可以是不同的，例如，使得z轴具有沿水平面的分量。
根据本发明实施例的干涉仪可以被布置为系统的用以确定可移动物体(例如，光刻设备的投影系统PS的可动部分)的绝对位置的部件或一部分。所述可移动物体也可以是光刻设备的掩模支撑件或衬底支撑件。所述可移动物体包括反射测量表面或目标。所述目标可以是各种材料中的一种，例如它可以是回射器或平面反射镜。所述目标也可以在不损害其倾斜范围的情况下被定位，并且可以例如垂直于输入辐射束的入射到其表面上的部分来定位。这具有避免信号损失的优点。
干涉仪可以在使用替代相位测量方法的干涉仪系统中实现，例如在外差干涉仪系统中、在零差干涉仪系统中、或在合成外差干涉仪系统中实现。
图2示意性地图示了根据本发明的第一方面的第一实施例的干涉仪系统200。束经由干涉仪200的输入端子202传输至干涉仪200。输入端子202被配置成接收来自光源的输入辐射束，并且可以被连接到第一光纤204以传输所述输入辐射束。第一光纤204优选地是成角度物理接触(APC)光纤或斜面物理接触光纤，以防止背反射并且维持输入辐射的所需的传播方向。替代地，所述输入端子202可以接收来自自由空间光源(例如点光源)的束。光学部件(未示出)可以准直所述输入辐射束。此光学部件通常是准直透镜，其可以可选地位于第一光纤204的输出处，或者在使用自由空间光源的情况下位于所述光源的输出处。所述输入辐射可以是非偏振的或偏振的。为了获得最佳性能，典型地偏振稳定的输入束是优选的。
干涉仪包括具有参考表面208的光学部件206。所述光学部件206被布置成使得所述入射辐射束210的焦点被产生在所述光学部件206的参考表面208上。所述参考表面208是部分反射性的并且充当分束器。所述入射辐射束210在参考表面208处被拆分：所述入射辐射束210的第一部分被所述参考表面208反射以产生参考束，并且所述入射辐射束210的第二部分被透射通过所述参考表面218以产生测量束。所述入射辐射束的所述第一部分遵循被引向输出端子214的第一光路212。所述测量束遵循朝向目标222的反射表面220上的第一部位218的第二光路216。因此，所述测量束在第一束程(beam pass)中从反射性目标表面220反射，使得所述第二光路被往回引导至参考表面208。所述测量束的入射到所述参考表面208上的部分被再次朝向所述反射性目标表面220反射，使得第二光路216被引向所述反射性目标表面220上的第二部位224，并且随后在第二束程中被往回引导至参考表面208。所述第一部位218和所述第二部位224是在空间上被分离的。可选地，目标222可以包括位于第一部位218处以反射所述第一束程的第一回射器、和位于第二部位224处以反射所述第二束程的第二回射器。在参考表面208处，所述测量束的已经在所述反射性目标表面220处被反射两次的另外的部分被透射，使得第二光路216朝向所述输出端子214被引导通过所述参考表面208。因而，所述第二光路216与所述第一光路212被重组以提供重组光路。所述重组光路遵循所述第一光路212并且被配置成提供重组束，所述重组束包括所述测量束的一部分、和所述参考束，所述测量束的所述部分是所述输出辐射束并且包含干涉信号。所述束的遵循从目标表面反射的第一束程被透射通过部分反射性表面的部分不遵循所述重组光路，并且因而不包括所述输出辐射束的部分。所述输出端子214被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
所述输出端子214可以被布置成被连接到第二光纤226以传输所述重组束、并且因此传输所述输出辐射至检测器。所述第二光纤226优选地是成角度物理接触(APC)光纤，以防止背向反射并且维持所述输入辐射的所需的传播方向。替代地，所述输出端子214被布置或与光学器件组合，以传输经聚焦的重组束、并且因此传输输出辐射至自由空间中的检测器。在本发明中使用第一光纤204以传输输入辐射并且使用第二光纤226以接收输出辐射，有利地消除了在任何合成系统中对环行器的需要，否则将会需要环行器将干涉仪信号朝向光学检测器而不是光源引导。这减少了系统中所需的部件的数量，并且降低了总成本。
在第一实施例中，透镜228位于所述参考表面208与所述反射性目标表面220之间。在此实施例中，所述参考表面208位于所述透镜228的焦平面中。在这种布置中，所述参考表面208和所述透镜228的组合充当猫眼回射器。透镜228可以是例如准直透镜、梯度折射率透镜或中继透镜。
参考表面208可以是弯曲的，以防止在检测器处的束走离(walk-off)。替代地，焦距可以被选择为等于目标表面的距离，这消除了针对一定工作距离的束走离。
在第一方面的第二实施例中，所述光学部件206可以具有多个表面。例如，所述光学部件206可以是中空回射器，例如中空棱镜。所述棱镜可以是任何合适的形状，例如三棱柱棱镜即三棱镜。所述棱镜充当回射器，而不需要任何额外的透镜228。图3A示出了具有中空三棱镜的根据第二实施例的干涉仪300的透视图。图3B是在辐射束的平面中示出的图3A中所图示的干涉仪的截面图。在图3A和图3B中，经准直辐射束310被入射到所述棱镜的第一表面上。所述第一表面是部分反射性的所述参考表面308，使得所述入射辐射束310被拆分：所述入射辐射束310的第一部分被所述参考表面308反射以产生参考束，并且所述入射辐射束的第二部分被透射通过所述参考表面308以产生测量束。所述参考束遵循第一光路312，所述第一光路被引向输出端子(未示出)。所述测量束遵循第二光路316，所述第二光路在棱镜内从所述参考表面308朝向棱镜的第二表面314行进。所述棱镜的所述第二表面314优选地是100％反射性的，并且因而反射所述测量束。所述棱镜的所述第二表面314还被布置成使得第二光路316被引导至目标322的反射表面320上的第一部位318。因此，所述测量束在第一束程中从反射性目标表面320反射，使得所述第二光路316被往回引导至所述棱镜的所述第二表面314，在所述第二表面，所述测量束第二次从所述第二表面314反射，并且所述第二光路316在第一束程中朝向参考表面308被往回引导。在所述参考表面308处，所述测量束的一部分朝向所述棱镜的第三表面326反射。所述棱镜的所述第三表面326优选地是100％反射性的，并且因而反射所述测量束的入射部分。所述第三表面326还被布置成使得所述第二光路316从所述第三表面326被引导至所述反射性目标表面320上的第二部位324。所述第一部位218和所述第二部位224是在空间上被分离的。在所述反射性目标表面320的所述第二部位324处，所述测量束的入射部分被反射，使得所述第二光路316往回朝向所述棱镜的所述第三表面326行进。所述测量束的入射到所述棱镜的所述第三表面326上的部分在所述第二束程中第二次朝向所述参考表面308反射，并且所述束的分量被透射通过所述参考表面。可选地，目标222可以包括位于第一部位218处以反射所述第一束程的第一回射器、和位于第二部位224处以反射所述第二束程的第二回射器。第二光路316从所述棱镜的所述第三表面326被引向并且穿过所述棱镜的所述参考表面308，以与所述第一光路312重组以提供重组光路。所述重组光路遵循所述第一光路312并且被配置成提供重组束，所述重组束是输出辐射束。所述束的遵循从目标表面反射的第一束程被透射通过部分反射性表面和第二表面314的部分不遵循重组光路，并且因而不包括所述输出辐射束的部分。输出端子(未示出)被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
在图4中示出的替代实施例中，所述光学部件可以是具有折射率η1的实心回射器402，例如实体棱镜。在这样的实施例中，具有与实心回射器402的折射率不同的折射率η2的额外的实心体404(其也可以具有棱镜的形式)被附接到回射器，并且在实心回射器402与额外的本体404之间提供低反射率涂层406。额外的实心体404增大了临界角θc，在该临界角θc处，光可以被耦合到实心回射器402中并且因而确保入射辐射可以在适当角度的情况下被耦入所述回射器或从所述回射器耦出，从而避免全内反射。实心回射器402和额外的实心体404可以通过任何适当的方式或装置来附接。
在合并了所述所述部分反射性表面的所有实施例中，优选的是所述输入辐射束的所述第一部分与所述输入辐射束的所述第二部分的分量的强度比率是近似相等的。优选地，所述重组束中的束中的每个束的强度是在所述输入辐射束的3.5％至10.5％的范围内。因而，可以选择所述参考表面的反射率和透射率，以便能够使得所述重组束中的测量束的部分以及所述参考束的强度的量值大致相等。例如，所述参考表面的反射率可以被选择为4％，而所述参考表面的透射率可以被相对应地选择为96％。
上文描述的并且在图2至图4中图示的实施例的布置确保所述反射性目标表面可以按照相对于所述测量束的任何角度(包括以法向入射)被倾斜，而没有所述第一程辐射被引向所述输出的风险。提供了一种具有大距离范围和大倾斜范围的紧凑型平面反射镜双通干涉仪(也即双程干涉仪)。上文描述的实施例可以与随机偏振光一起使用，但优选地在稳定偏振角的情况下使用。当使用不稳定偏振光时，由一种偏振行进的光路可能略微不同于由另一种偏振行进的光路，在这种情况下，可以向所述棱镜添加校正波片以补偿可能的延迟效应。
图5中示出了根据第二方面的使用偏振光的实施例。在此实施例中，所述参考表面是偏振分束器，例如线栅偏振器502。线栅偏振器可用作塑料膜上的结构或玻璃上的铝线。四分之一波片504存在于所述反射性目标表面320与所述干涉仪之间。所述参考束和所述测量束是正交偏振的，并且需要检偏偏振器即分析偏振器来使所述参考束和所述测量束发生干涉。如果按照图5中示出的实施例使用偏振分束器，则输入偏振必须是稳定的并且应使用单独的输入和输出光纤。这允许使用传统的基于偏振的零差相位分析仪。非偏振分束器将相位检测限制为合成零差相位检测，这典型地需要施加到参考束或测量束的激光电流或相位调制器。电流感应频率调制允许合成外差相位检测。
在图5中，所述光学部件具有多个表面，并且类似于图3A和3B所示的实施例，被形成为中空棱镜。所述棱镜可以是任何合适的形状，例如三棱镜。所述棱镜充当回射器，而不需要任何额外的透镜。图5示出在辐射束的平面中所示的干涉仪的截面图，类似于图3B的截面图。经准直辐射束310被入射到线栅偏振器502上，线栅偏振器502可以被附接到所述棱镜的第一表面504。所述线栅偏振器502被布置成反射所述输入辐射束310的第一部分以产生参考束，并且所述入射辐射束的第二部分被透射通过所述线栅偏振器以产生测量束。所述入射辐射束的所述第一部分即所述参考束遵循第一光路312，所述第一光路被引向输出端子(未示出)。所述测量束遵循第二光路316通过所述线栅偏振器502，并且被引向所述棱镜的第二表面506。所述棱镜的第二表面506优选地是100％反射性的，并且因而反射所述测量束。所述第二表面506应具有对于反射束的偏振的尽可能小的影响。少量的偏振泄漏将不会具有对于干涉仪性能的显著影响，但可能会促成较小的循环误差贡献。所述棱镜的第二表面506还被布置成使得第二光路316被引导通过四分之一波片508并且进一步被引向目标322的反射表面320上的第一部位318。有利地，并且可选地，回射器可以用作目标。因此，所述测量束在第一程中从反射性目标表面320反射，使得第二光路被往回引导通过四分之一波片508并且回到所述棱镜的所述第二表面506，在所述第二表面，所述测量束第二次从所述第二表面506反射，这次朝向所述线栅偏振器502。由于所述测量束两次传递经过所述四分之一波片508，则其偏振被旋转180°。因此，第一程测量束不被传输至所述输出辐射束，并且在所述线栅偏振器502处，所述测量束被反射并且所述第二光路316被引向所述棱镜的第三表面510。所述第三表面510优选地是100％反射性的，并且因而反射所述测量束的入射部分。所述第三表面510应具有对于所述反射束的偏振的尽可能小的影响。少量的偏振泄漏将不会对干涉仪性能具有显著影响，但可能会促成较小的循环误差贡献。所述第三表面510还被布置成使得所述第二光路316被引导通过四分之一波片508至反射性目标表面320上的第二部位324。所述第一部位318和所述第二部位324是在空间上被分离的。可选地，所述目标322可以包括位于第一部位318处用以反射所述第一束程的第一回射器、和位于第二部位324处用以反射所述第二束程的第二回射器。在所述反射性目标表面320的所述第二部位324处，所述测量束的入射部分被反射，使得所述第二光路316往回行进通过所述四分之一波片508至所述棱镜的所述第三表面510。第二次入射到所述棱镜的所述第三表面510上的所述测量束被朝向所述线栅偏振器502反射。由于所述测量束的第二程两次通过所述四分之一波片508，则其偏振被再次旋转180°，并且所述测量束被透射通过所述线栅偏振器502。因此，所述第二光路316与所述第一光路312被重组以提供重组光路。所述重组光路遵循所述第一光路312。所述重组光路被配置成提供重组束，所述重组束是输出辐射束。所述输出辐射束包括所述输入辐射束的第一部分和第二部分。输出端子(未示出)被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
有利地，上文所描述的本发明的实施例可以提供100％的条纹对比度和低(0.1≤0.2％)发生率的重影反射即虚影反射。其中猫眼回射器在功能上被合并到干涉仪中的上文所描述布置有利地呈现了紧凑的干涉仪，从而避免了对于大体积分束光学器件的需要。此外，所述布置使得反射性目标能够与其入射辐射束正交地定位，这进一步减小了所得到的干涉仪的总占地面积即总覆盖区，以及避免了任何信号损失。更少的部件也导致系统的较低总成本。
根据本发明的第三方面，如图6中示出的，呈现了用于经偏振的辐射的干涉仪600。在第一实施例中，干涉仪的端子602被配置成接收来自光源的经偏振的输入辐射束。所述端子优选地被连接至光纤604以传输经偏振的输入辐射束。在此实施例中，端子602和光纤604也被用于接收所述输出辐射束。光纤604优选地是保偏光纤，并且充当清理和检偏偏振器。
干涉仪600包括光学系统，所述光学系统包括透镜610、和位于所述输入辐射束608的焦平面处的线栅偏振器606。所述线栅偏振器606和透镜610组合起到猫眼回射器的作用。透镜610可以是例如准直透镜、梯度折射率透镜或中继透镜。所述线栅偏振器606被布置成反射所述输入辐射束608的第一部分以产生参考束，并且所述入射辐射束的第二部分被透射通过所述线栅偏振器以产生测量束。所述入射辐射束的所述第一部分，即所述参考束，遵循第一光路612，所述第一光路被引向端子602。所述测量束遵循第二光路616通过所述线栅偏振器606和透镜610，并且进一步朝向目标624的反射表面622上的部位620通过四分之一波片618。有利地，并且可选地，回射器可以用作目标624。因此，所述测量束被从反射性目标表面622反射，使得所述第二光路在第一束程中被往回引导通过所述四分之一波片618并且回到所述线栅偏振器606。由于所述测量束两次传递经过所述四分之一波片618，则其偏振被旋转180°。因此，在所述线栅偏振器606处，所述测量束被反射并且所述第二光路616再次被引导通过所述四分之一波片618并且朝向目标624的所述反射表面622上的部位620被引导。虽然图6中示出的第一程和第二程位于不同部位，但这仅是为了帮助理解。目标624的所述反射表面622上的第一程和第二程在空间上为不分离的。因此，第一程测量束不被传递至所述输出辐射束。所述测量束在第二束程中第二次从所述反射性目标表面622被反射，使得所述第二光路616被往回引导通过所述四分之一波片618并且回到所述线栅偏振器606。由于所述测量束的所述第二程两次通过所述四分之一波片618，则其偏振被再次旋转180°，并且所述测量束被透射通过所述线栅偏振器606。因此，所述第二光路616朝向所述端子602被引导通过所述线栅偏振器606。因而，所述第二光路616与所述第一光路被重组以提供重组光路。仅出于例示目的，在图6中，当被引向端子602时，所述第一光路612和所述第二光路616被分离地即单独地示出；所述重组光路遵循所述第一光路612。所述重组光路被配置成提供重组束，所述重组束是所述输出辐射束。所述输出辐射束包括所述输入辐射束的第一部分和第二部分。在此实施例中，所述端子602被配置成经由光纤604传输所述输出辐射束至检测器。
在图7中所图示的另外的实施例中，端子602可以包括单独的输入端子704和输出端子728。所述输入端子702可以被连接到第一光纤704以接收所述输入辐射束，并且所述输出端子可以被连接到第二光纤728以传输所述重组束并且因此传输所述输出辐射至所述检测器。所述第一光纤704优选地是成角度物理接触(APC)光纤，以防止背反射并且维持所述输入辐射的所需的传播方向。替代地，所述输入端子702可以接收来自自由空间光源(例如点光源)的光束。光学部件(未示出)可以准直所述输入辐射束。此光学部件通常是准直透镜，其可以可选地位于所述光纤704的输出处，或者在使用自由空间光源的情况下位于所述光源的输出处。所述第二光纤728优选地是成角度物理接触(APC)光纤，以防止背向反射并且维持所述输入辐射的所需的传播方向。替代地，所述输出端子714被布置或与光学器件组合，以传输经聚焦的重组束并且因此传输所述输出辐射至自由空间中的检测器。
可选地，零差(homodyne)相位分析仪可以被用于将重组束中的参考束和测量束分离。在这样的实施例中，相位分析仪包括与偏振敏感相机组合的四分之一波片。
在图6和图7中图示的示例性实施例中，线栅偏振器606上的入射辐射被偏振45°，并且线栅偏振器606被布置成使得任何入射辐射的S分量被透射通过线栅偏振器606，而任何入射辐射的P分量从线栅偏振器606反射。以这种方式，提供了双通干涉仪。
在不存在充当用于输出辐射束的检偏偏振器的保偏光纤的情况下，可以在输出端子处设置检偏偏振器。
虽然在本文中可以对光刻设备在IC制造中的使用进行具体参考，但是应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
虽然在本文中在光刻设备的情境下对本发明的实施例进行具体的参考，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文已经在光学光刻术的情境下对本发明的实施例的使用进行了具体的参考，但是将理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术并且可以在其它应用中使用，例如压印光刻术。
在情境允许的情况下，可以在硬件、固件、软件或其任何组合中实施本发明的实施例。本发明的实施例也可以被实施为存储在机器可读介质上的可以由一个或更多个处理器读取和执行的指令。机器可读介质可以包括用于以能够由机器(例如，计算装置)读取的形式存储或传输信息的任何机构。例如，机器可读磁存储介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁存储介质；光存储介质；闪速存储装置；电学、光学、声学或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等等。另外，本文中，可以将固件、软件、例程、指令描述为执行某些动作。然而，应理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这些动作实际上是由计算装置，处理器，控制器，或执行固件、软件、例程、指令等的其它装置产生的，并且这样做可以使致动器或其它装置与实体世界相互作用。
虽然本发明的具体实施例已经在上文中描述过，但是应当理解，本发明可以用并非所描述的方式实践。上文的描述旨在是示例性的而非限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，可以对如所描述的本发明进行修改，而在不脱离下文阐述的权利要求的范围。

Claims (26)

1.一种干涉仪，包括：
输入端子，所述输入端子被配置成接收来自光源的输入辐射束，
光学部件，
其中，所述光学部件的表面是部分反射性的，并且被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，
其中，所述第一光路被引向输出端子，并且所述第二光路被引向反射性目标表面上的第一部位并且回到所述部分反射性表面，然后被引导至所述反射性目标表面上的第二部位并且回到所述部分反射性表面，
所述第二光路因此通过所述部分反射性表面被引导以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分、以及所述输入辐射束的所述第二部分的分量，以及
其中所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
2.根据权利要求1所述的干涉仪，其中，所述部分反射性表面是弯曲的。
3.根据任一前述权利要求所述的干涉仪，其中，所述光学部件还包括第二表面，并且所述第二光路被引向所述反射性目标表面上的所述第一部位并且经由所述第二表面回到所述部分反射性表面，并且其中所述光学部件还包括第三表面，并且所述第二光路被引向所述反射性目标表面上的所述第二部位并且经由所述第三表面回到所述部分反射性表面。
4.根据权利要求3所述的干涉仪，其中，所述光学部件是具有第一折射率的实心回射器，所述实心回射器还被附接至具有第二折射率的实心体，其中在所述实心回射器与所述实心体之间设置有低反射率涂层。
5.根据权利要求3或4所述的干涉仪，其中，所述第二表面是100％反射性的。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的干涉仪，其中，所述第三表面是100％反射性的。
7.根据权利要求1或2所述的干涉仪，还包括透镜，所述透镜被定位成使得所述部分反射性表面位于所述透镜的焦平面中。
8.根据权利要求7所述的干涉仪，其中，所述部分反射性表面与所述透镜之间的焦距等于所述透镜与所述反射性目标表面之间的距离。
9.根据权利要求7或8所述的干涉仪，其中，所述透镜是准直透镜。
10.根据权利要求7或8所述的干涉仪，其中，所述透镜是梯度折射率透镜。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的干涉仪，其中，所述部分反射性表面和所述透镜被配置为猫眼回射器。
12.根据任一前述权利要求所述的干涉仪，其中，所述输入辐射束的所述第一部分与所述输入辐射束的所述第二部分的所述分量在所述重组束中的强度比率近似相等。
13.根据权利要求12所述的干涉仪，其中，所述重组束中的每个束的强度在所述输入辐射束的3.5％至10.5％的范围内。
14.一种干涉仪，包括：
输入端子，所述输入端子被配置成接收来自光源的偏振输入辐射束，
光学部件，所述光学部件包括：
线栅偏振器，所述线栅偏振器被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，其中所述第一光路被引向输出端子，
第一反射性表面和第二反射性表面，其中所述第二光路被引向反射性目标表面上的第一部位并且经由所述第一反射性表面回到所述线栅偏振器，并且所述第二光路还被引向所述反射性目标表面上的第二部位并且经由所述第二反射性表面回到所述线栅偏振器，
其中四分之一波片位于所述光学部件与所述反射性目标表面之间，并且所述第二光路还被引导通过所述线栅偏振器以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，
所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分和第二部分，以及
其中所述输出端子被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
15.一种干涉仪，包括：
端子，所述端子被配置成接收来自光源的偏振输入辐射束，
线栅偏振器，所述线栅偏振器位于所述输入辐射束的焦平面处，以及
透镜，
其中，所述线栅偏振器被布置成将所述输入辐射束的第一部分反射成遵循第一光路，并且还被布置成将所述输入辐射束的第二部分透射成遵循第二光路，
其中所述第一光路被引向所述端子，
并且所述第二光路被引向所述反射性目标表面上的部位并且回到所述线栅偏振器，然后再次被引导至所述反射性目标表面上的所述部位并且回到所述线栅偏振器，
其中四分之一波片位于所述线栅偏振器与所述反射性目标表面之间，并且
所述第二光路还被引导通过所述线栅偏振器以与所述第一光路重组，以提供被配置成提供输出辐射束的重组光路，
所述输出辐射束包括所述输入辐射束的所述第一部分和第二部分，以及
其中所述端子还被配置成将所述输出辐射束传输至检测器。
16.根据权利要求14或15所述的干涉仪，其中，检偏偏振器被设置在被配置成传输所述输出辐射束的所述端子处。
17.根据权利要求15或16所述的干涉仪，其中，所述透镜是准直透镜。
18.根据权利要求15或16所述的干涉仪，其中，所述透镜是梯度折射率透镜。
19.根据权利要求14至17中任一项所述的干涉仪，其中，所述输入辐射束被偏振45度。
20.根据权利要求15至18中任一项所述的干涉仪，其中，所述端子被连接至单根光纤以接收所述输入辐射束并且传输所述输出辐射束。
21.根据权利要求15至18中任一项所述的干涉仪，其中，所述端子包括分离的输入端子和输出端子，所述输入端子被布置成接收所述输入辐射束，并且所述输出端子被布置成接收所述输出辐射束。
22.根据任一前述权利要求所述的干涉仪，其中，所述反射性目标表面与入射到所述反射性目标表面上的束正交。
23.根据任一前述权利要求所述的干涉仪，其中，所述干涉仪是外差干涉仪系统的一部分。
24.一种干涉仪，包括：
接收装置，所述接收装置被配置成接收来自光源的输入辐射束；
路径提供装置，所述路径提供装置用于提供第一光路和第二光路，其中所述输入辐射束的第一部分被布置成遵循所述第一光路，并且所述输入辐射束的第二部分被布置成遵循所述第二光路，其中所述第二光路被布置成在所述路径提供装置与反射性目标表面之间经过两次，所述路径提供装置还提供重组光路，其中所述重组光路遵循所述第一光路，所述重组光路提供输出辐射束，其中所述输出辐射束包括干涉信号，所述路径提供装置还被布置成防止遵循所述第二光路的束在所述路径提供装置与所述反射性目标表面之间的第一次经过之后被引导至所述重组光路；
引导装置，所述引导装置用于将所述第二光路引导至所述反射性目标表面；以及
用于将所述输出辐射束传输至检测器的装置。
25.根据权利要求21所述的干涉仪，其中，所述引导装置将所述第二光路引导至所述反射性目标表面上的第一部位，并且还将所述第二光路引导至所述反射性目标表面上的第二部位，其中所述第一部位和第二部位在空间上是分离的。
26.一种光刻设备，包括任一前述权利要求所述的干涉仪。
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