JP2009524064A - 物体をモニタする干渉計システム - Google Patents
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Abstract
Description
幾つかのタイプのセンサ、光センサ/検出器ユニット、及び光ファイバアーキテクチャを使用することができる。
各反射素子は、逆反射体又は鏡とすることができる。
各受動干渉計センサは、入力ビームの経路内に位置決めされた光インタフェースを含むことができ、光インタフェースは、入力ビームの第1の部分を反射して第1又は第2のビームを形成するように構成される。光インタフェースは、光ファイバの表面とすることができる。光インタフェースは、平面光インタフェースとすることができる。光インタフェースは、透明素子の表面とすることができる。表面は、入力ビームの第2の部分を透過して第2又は第1のビームを形成するように構成することができる。
本システムは、光ファイバから出現する光を成形するように構成された光学素子(例えば、1つ又は複数のレンズ)を含むことができる。光学素子は、光ファイバから出現する光を視準するように構成することができる。一部の実施形態においては、光学素子は、光ファイバから出現する光を集光するように構成される。
構成部品は、屈折構成部品(例えば、レンズ)、反射構成部品(例えば、鏡)、又は、回折構成部品(例えば、回折格子)とすることができる。部品は、更なる構成部品を含むことができ、本システムは、他の構成部品の位置をモニタするように構成される。
一般に、別の態様においては、本発明は、フレーム内に取り付けられた複数の光学素子と、各々が光学素子の1つとフレームとの間で光を方向づけるように配設された複数のセンサと、光学素子とフレームとの間でセンサにより方向づけられた後に光を検出するように構成される、投影レンズ部品から遠い場所にて位置決めされた複数の検出器を含む投影レンズ部品を含むシステムを特徴とする。
センサは、PO部品(例えば)で使用された場合には、PO部品に設置しやすいものとすることができる。
センサシステムの全ての能動的構成部品(例えば、電気回路を含む構成部品)は、PO部品から遠いところに位置することができ、その結果、電気回路加熱によるPO部品での熱変動が低減する。換言すると、本システムは、受動構成部品のみがPO部品内に埋設されるように構成することができる。
図1を参照すると、2つのセンサ110及び120を含むセンサシステムは、投影レンズ(PO)部品150内のレンズ140のフレーム素子130の位置をモニタするように配設されている。センサ110及び120は、PO部品150内に埋設され、それぞれ、フレーム素子112及び122に装着されている。センサシステムは、光源と、検出器と、信号処理電子品とを含む光源/検出器(SDユニット)ユニットSDユニット160も含む。SDユニット160は、それぞれ、光ファイバ111及び121を介してセンサ110及び120に、他の光ファイバを介して他のセンサに接続されている。動作中、SDユニット160は、ファイバ111及び121を介して、光源(例えば、レーザ又はLED)からの光をセンサ110及び120に方向づける。ファイバ111及び121は、また、それぞれ、センサ110及び120からの光をSDユニット160内の1つ又はそれ以上の検出器に送出する。
図2を参照すると、センサ110は、反射光学目標210及び出力結合器220を含む。光学目標210は、フレーム素子130に装着され、出力結合器220は、フレーム素子130に対する動きが可能であるフレーム素子112に装着されている。
目標逆反射体510を適当に取り付けると、逆反射体510を介して光路の熱依存を補正することができる。例えば、逆反射体510は、熱膨張率が、マウントの熱膨張が、例えば、センサ内の光学部品の屈折率の熱誘発変化及び/又はセンサの熱誘発物理的経路長変化からのセンサの熱誘発OPD変化を補償するようなものである材料から製造されたマウント512内に取り付けることができる。
取付け板1340から遠いところに取り付けられている。ウィンドウ1335の表面の半分は、非偏光ビーム分割器塗膜1334が被覆されており、他方の半分は、反射塗膜1332(例えば、可視光を対象とした銀又はアルミニウム)が被覆されている。ファイバ視準器1320から放出された光は、初めに、非偏光ビーム分割器塗膜1334が被覆されたウィンドウ表面の部分に当たる。この光の一部は、ウィンドウにより逆反射体1330に向かって透過され、一方、一部は、ファイバ視準器1220に向かって反射されて、試験波面が実現される。透過部分は、逆反射体1330により反射されて反射塗膜1332に当たる。被膜から反射して同じ経路に沿ってファイバ視準器1320に戻って、測定波面が実現される。
一般に、様々な異なるセンサシステムアーキテクチャが可能である。システムアーキテクチャは、通常、光学部品位置をモニタするために採用される測定技術など、様々な要因、ならびに、コストなどの他の要因に基づいて選択される。一部の実施形態においては、多重化構成を使用することができる。一般に、多重化構成とは、複数のセンサからの信号が共通の伝送路(例えば、光ファイバ)で搬送される構成を指す。例えば、図14Aを参照すると、SDユニット1410は、4つのセンサ1420の1つに直に、他の3つのセンサに間接的に接続されている。換言すると、センサは、SDユニット1410に直列に接続されている。光は、SDユニット1410からセンサ1420まで共通の光ファイバにより行き来する。センサ1420は、PO部品1410部品内に埋設されており、一方、SDユニット1410は、PO部品から遠いところにある。センサシステムは、波長計1430を含むこともでき、波長計1430は、SDユニット1410に接続されている。
コヒーレンス走査干渉分光法では、相対的に短いコヒーレンス長を有する光源(例えば、帯域幅光源)を利用する。したがって、干渉縞は、ゼロにて又はゼロ近傍にてOPDについてのみ検出される。従来のレーザ干渉分光法における周期的な曖昧さを排除するために干渉位置推定を利用して、絶対OPD測定にコヒーレンス走査干渉分光法を用いることができる。センサが受動式であることから、OPDは、結合空洞共振器構成部を介して間接的に走査される。
結合空洞共振器及びヘテロダイン干渉分光法を用いたコヒーレンス走査干渉分光法では、測定は、2つのモードに分割される。相対的に遅いコヒーレンス走査を用いて、全てのセンサについて同時に空洞共振器絶対OPDを見つけ(「絶対モード」という)、迅速なヘテロダイン法を用いて、その時点からOPDの変動を追跡する(「相対モード」という)。図17Aを参照すると、システム1700は、SDユニット1710及びセンサ1720を含む。SDユニット1710は、光ファイバ結合器1715と、検出器1718と、基準空洞共振器1740とを含む。更に、SDユニット1710は、低コヒーレンス光源1712と、準狭帯域光源1714と、OPD偏移器1718と、周波数変調器1716とを含む。OPD偏移器1718は、光源1712とセンサ1720に接続するネットワークとの間に位置決めされた結合空洞共振器の1つの脚部内に設置されている。周波数変調器は、光源1714と、センサ1720と接続するネットワークとの間に位置決めされた第2の結合空洞共振器の1つの脚部内に設置されている。
この技法では、2つ又はそれ以上の離散波長を使用し、3つ以上の波長が使用される場合、等価波長の概念又は厳密な有理数の方法(method of exact fractions)を用いて絶対空洞共振器OPDを計算する。図18を参照すると、この技法を実行するように構成されたシステム1800は、SDユニット1810及びセンサ1820を含む。SDユニット1810は、光源モジュール1801及び変調器モジュール1802を含み、変調器モジュール1802は、光源モジュールからの光を受光してセンサ1820及び検出器1818に接続する光ファイバ分配ネットワーク上に光を(ヘテロダイン信号を生成する変調の後で)方向づける。SDユニット1810は、基準空洞共振器1840も含む。
(D)多重波長干渉分光法
多重波長干渉分光法では、システムの物理モデルに干渉強度測定結果を適合させることにより絶対空洞共振器OPDを計算するために多数の離散波長を使用する。図21を参照すると、この技法を実行する例示的なシステム2100は、SDユニット2110及びセンサ2120を含む。SDユニット2110は、分散フィードバックレーザなど、N>2個の実質的に単色の光源2112を含む。各光源は、異なる波長λiにて光を供給するように構成されており、ここで、i=1...Nである。SDユニット2110は、また、WDM用途において使用される合波器など、合分波器2114も含む。動作中、合分波器2114は、光源2112からの信号の迅速な波長選択を行う。SDユニット2110は、また、WDM2110からセンサ2120と、検出器2118と、基準空洞共振器2140とに信号を送出する光ファイバ及び結合器2115を含む分配ネットワークを含む。
一部の実施形態においては、絶対OPDの計算、センサ内のOPD変動の迅速な追跡の両方に広く同調可能な光源放射を使用することができる。このようなシステムの例を図22Aに示す。システム2200は、SDユニット2210及びセンサ2220を含む。SDユニット2210は、同調可能なDFBレーザなど、同調可能な光源2212と、結合器2215と、検出器2218と、基準空洞共振器2240とを含む。幾つかの光ファイバと共に、結合器2215は、光源2212からセンサ2220と、検出器2218と、基準空洞共振器2240とに信号を送出する分配ネットワークを形成する。
主演算装置2259は、非揮発性メモリ2262、及び、上述した変調発生器2296に接続されている。主演算装置2259は、やはり上述した熱制御装置2294及び光源2212に制御信号を供給する。主演算装置2259から熱制御装置2294及び光源2212までの出力チャンネルは、デジタル/アナログ(DAC)変換器2265を含む。
上記した電子品モジュールは、センサシステム2200を参照して論じているが、一般に、電子品モジュールは、他のシステムでの使用に向けても適合させることができる。
先に論じた幾つかの実施形態は、更なる光学部品を含む。例えば、特定の実施形態は、基準空洞共振器又は波長モニタを含む。一般に、センサシステムは、例えば、システム環境及び/又は光源の安定性に関する更なる情報を供給するために様々な更なる構成部品を含むことができる。例えば、特定の実施形態においては、センサシステムは、センサの精度に影響を与える可能性がある雰囲気の屈折率の変化に関する情報を供給する屈折計を含むことができる。あるいは、又は、更に、センサシステムは、例えば、光源の強度の変化に関する情報を供給するために強度モニタを含むことができる。
一般に、論じたように、上述したセンサシステムは、投影レンズ部品における様々な異なる光学部品の位置をモニタするために使用される。光学部品としては、屈折光学部品、反射光学部品、及び/又は回折光学部品がある。例えば、反射光学PO部品においては、センサシステムは、部品における、屈折構成部品の例であるレンズの位置をモニタするために使用することができる。光屈折PO部品において、センサシステムは、PO部品における、反射構成部品の例である鏡の位置をモニタするために使用することができる。更に、センサシステムは、偏光器、回折格子など、他の構成部品の位置をモニタするために使用することができる。更に、センサシステムは、PO部品に加えて、光学システムにおける光学部品の位置をモニタするために使用することができる。例えば、フォトリソグラフィツールにおいては、センサシステムは、照射システム内の1つ又はそれ以上の構成部品の、あるいは、又は、更に、PO部品内の構成部品の位置をモニタするために使用することができる。
Claims (58)
- システムであって、
第2の物体に相対的に移動可能に取り付けられた第1の物体と、
複数の干渉計であって、各干渉計が、入力放射から第1の波面及び第2の波面を導出し、前記第1及び第2の波面を合成して前記第1及び第2の波面の経路間の光路長の差に関する情報を含む出力放射を供給するように構成され、各干渉計が、前記第1の波面の経路内に位置決めされた反射素子を含み、前記干渉計の少なくとも1つの反射素子が、前記第1の物体上に取り付けられる、複数の干渉計と、
複数のファイバ導波路であって、各ファイバ導波路が、前記入力放射を対応する干渉計に送出するか、又は、前記出力放射を前記対応する干渉計から対応する検出器に送出するように構成される、複数のファイバ導波路と、
前記干渉計の少なくとも1つからの前記情報に基づいて、前記第2の物体に対する前記第1の物体の自由度をモニタするように構成された電子制御装置と、
を備え、
前記自由度が、前記第1及び第2の物体間の絶対変位である、システム。 - 各ファイバ導波路が、前記入力放射を前記対応する干渉計に送出し、前記出力放射を前記対応する干渉計から前記対応する検出器に送出するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 各干渉計の前記入力放射が、約900nmから約1,600nmの範囲の波長を有する、請求項1に記載のシステム。
- 各干渉計用前記入力放射が、約1,500nmから約1,600nmの範囲の波長を有する、請求項1に記載のシステム。
- 各干渉計用前記入力放射が、異なる波長を有する、請求項1に記載のシステム。
- 各干渉計が、前記入力放射の経路内に位置決めされた光インタフェースを含み、前記光インタフェースが、前記入力放射の第1の部分を反射して前記第1又は第2の波面を形成するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記光インタフェースが、ファイバ導波路の表面である、請求項6に記載のシステム。
- 前記光インタフェースが、平面光インタフェースである、請求項6に記載のシステム。
- 前記光インタフェースが、透明素子の表面である、請求項6に記載のシステム。
- 前記表面が、前記入力放射の第2の部分を伝達して前記第2又は第1の波面を形成するように構成される、請求項6に記載のシステム。
- 各干渉計が、前記入力放射を測定波面及び基準波面に分割するように構成されたビーム分割器を含む、請求項6に記載のシステム。
- 各ビーム分割器が、偏光ビーム分割器である、請求項11に記載のシステム。
- 各干渉計が、前記第1の波面が前記物体から1回反射するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 各干渉計が、前記第1の波面が前記物体から2回以上反射するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 各反射素子が、逆反射体である、請求項1に記載のシステム。
- 各反射素子が、鏡である、請求項1に記載のシステム。
- 前記干渉計の少なくとも1つについて、前記第1の波面が、前記反射素子から反射し、前記反射素子が、前記第1の波面を受け取るように構成された表面を含み、前記表面が、前記反射素子から反射する前に前記第1の波面の断面積より小さい寸法を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記干渉計の少なくとも1つについて、前記第1の波面が、前記反射素子から反射し、前記反射素子が、前記第1の波面を受け取るように構成された表面を含み、前記表面が、前記反射素子から反射する前に前記第1の波面の断面積より大きい寸法を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記干渉計の少なくとも1つが、前記それぞれのファイバ導波路から出現する入力放射を成形するように構成された光学素子を更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記光学素子が、レンズである、請求項19に記載のシステム。
- 前記レンズが、前記それぞれの光ファイバから出現する入力放射を視準するように構成される、請求項20に記載のシステム。
- 前記レンズが、前記第1又は第2の波面を反射する表面を備える、請求項20に記載のシステム。
- 前記干渉計の少なくとも1つについて、前記第1又は第2の波面が、前記第1の物体にて約0.2mm以下の直径を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記レンズが、前記光ファイバから出現する光を集束するように構成される、請求項23に記載のシステム。
- 前記反射素子が、前記集束光の腰部に又は前記集束した光の腰部の近くに位置決めされる、請求項24に記載のシステム。
- 前記入力放射を生成するように構成された光源を更に備え、前記複数のファイバ導波路を介して前記干渉計に前記入力放射を送出するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記光源が、広帯域光源を備える、請求項26に記載のシステム。
- 異なる波長の入力放射を前記広帯域光源から前記干渉計に伝達するように構成された複数の光フィルタを更に備える、請求項27に記載のシステム。
- 各光フィルタが、前記複数の干渉計の1つに対応する、請求項28に記載のシステム。
- 前記広帯域光源が、発光ダイオード又は増幅した自然発光源である、請求項27に記載のシステム。
- 前記光源が、レーザを備える、請求項30に記載のシステム。
- 前記レーザが、分散フィードバックレーザである、請求項31に記載のシステム。
- 前記光源からの放射を増幅して前記増幅放射を前記干渉計に方向づけるように構成された増幅器を更に備える、請求項26に記載のシステム。
- 前記光源が、各々が異なる波長にて放射を生成するように構成される複数の光源素子を備える、請求項26に記載のシステム。
- 更なるファイバ導波路を更に備え、前記複数のファイバ導波路及び更なるファイバ導波路が、前記入力放射を前記干渉計に送出し、前記出力放射を前記干渉計から前記検出器に送出するように構成されたファイバネットワークを形成する、請求項1に記載のシステム。
- 前記干渉計に光学的に結合された遠隔光空洞共振器を更に備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記遠隔光空洞共振器が、第1の光路及び第2の光路を備え、第1及び第2の光路の間で異なる光路を変えるように構成された素子を更に備える、請求項36に記載のシステム。
- 前記第1の物体が、光学部品であり、前記第2の物体が、前記光学部品が取り付けられるフレームである、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の物体が、光学撮像システム内の光学部品である、請求項38に記載のシステム。
- 前記光学撮像システムが、マイクロリソグラフィツールの投影レンズ部品である、請求項39に記載のシステム。
- 前記光学撮像システムが、望遠鏡である、請求項39に記載のシステム。
- 前記第1の物体に結合されたアクチュエータを更に備え、前記アクチュエータが、前記電子制御装置と通信しており、かつ、前記電子制御装置により判断された前記情報に基づいて前記第1の物体の位置を調整するように構成される、請求項1に記載のシステム。
- 第2の物体に対する第1の物体の自由度をモニタする方法であって、
光源から複数の干渉計に放射を方向づけるステップであって、各干渉計が、ファイバ導波路から前記放射を受光し、前記放射から第1の波面及び第2の波面を導出し、かつ、前記第1及び第2の波面を合成して前記第1及び第2の波面の経路間の光路長の差に関する情報を含む出力放射を供給するように構成され、前記干渉計の少なくとも1つが、前記第1の物体上に位置決めされた素子から反射するように前記第1の波面を方向づけるように構成されるステップと、
各干渉計からそれぞれの検出器に前記出力放射を方向づけるステップと、
前記干渉計の少なくとも1つからの前記出力放射からの前記情報に基づいて、前記第2の物体に対する前記第1の物体の自由度に関する情報を判断するステップと、
を備え、
前記情報が、前記第1及び第2の物体間の絶対変位を含む、方法。 - 2つ又はそれ以上の干渉計からの前記出力放射からの情報に基づいて、前記第1の物体の2つまたはそれ以上の自由度に関する情報を判断するステップを更に備える、請求項43に記載の方法。
- 前記干渉計の少なくとも1つからの前記出力放射からの前記情報に基づいて、前記第1又は第2物体に対する第3の物体の自由度に関する情報を判断するステップを更に備える、請求項43に記載の方法。
- 各干渉計に方向づけられた前記放射が、共通のファイバ導波路を介して方向づけられる、請求項43に記載の方法。
- 前記情報が、前記第1の物体と第2の物体との間の変位の変動を含む、請求項43に記載の方法。
- 前記モニタされた自由度に基づいて、前記第1の物体の位置を調整するステップを更に備える、請求項43に記載の方法。
- 前記モニタされた自由度に基づいて、前記第1の物体の位置に関する情報を出力するステップを更に備える、請求項43に記載の方法。
- 約5kHz以上の速度で前記自由度に関する前記情報を更新するステップを更に備える、請求項43に記載の方法。
- 前記出力放射が、前記対応するファイバ導波路を介して前記それぞれの検出器に方向づけられる、請求項43に記載の方法。
- 前記絶対変位に関する前記情報が、1nm以上の精度まで判断される、請求項43に記載の方法。
- システムであって、
第2の物体に相対的に移動可能に取り付けられた第1の物体と、
複数の干渉計であって、各干渉計が、入力放射から第1の波面及び第2の波面を導出し、前記第1及び第2の波面を合成して前記第1及び第2の波面の経路間の光路長の差に関する情報を含む出力放射を供給するように構成され、各干渉計が、前記第1の波面の経路内に位置決めされた反射素子を含み、前記干渉計の少なくとも1つの反射素子が、前記第1の物体上に取り付けられる、複数の干渉計と、
複数のファイバ導波路であって、各ファイバ導波路が、前記入力放射を対応する干渉計に送出するか、又は、前記出力放射を前記対応する干渉計から対応する検出器に送出するように構成される複数のファイバ導波路と、
前記干渉計の少なくとも1つからの前記情報に基づいて、前記第2の物体に対する前記第1の物体の自由度をモニタするように構成された電子制御装置と、
を備え、
前記第1の物体が、光学撮像システムの屈折素子又は反射素子である、システム。 - 前記光学撮像システムが、望遠鏡である、請求項53に記載のシステム。
- 前記光学撮像システムが、マイクロリソグラフィツールの投影レンズである、請求項53に記載のシステム。
- システムであって、
第2の物体に相対的に移動可能取り付けられた第1の物体と、
入力放射を供給するように構成された光源と、
複数の干渉計であって、各干渉計が、入力放射から第1の波面及び第2の波面を導出し、前記第1及び第2の波面を合成して前記第1及び第2の波面の経路間の光路長の差に関する情報を含む出力放射を供給するように構成され、各干渉計が、前記第1の波面の経路内に位置決めされた反射素子を含み、前記干渉計の少なくとも1つの反射素子が、前記第1の物体上に取り付けられる、複数の干渉計と、
複数のファイバ導波路であって、各ファイバ導波路が、前記入力放射を対応する干渉計に送出するか、又は、前記出力放射を前記対応する干渉計から対応する検出器に送出するように構成される、複数のファイバ導波路と、
前記干渉計の少なくとも1つからの前記情報に基づいて、前記第2の物体に対する前記第1の物体の自由度をモニタするように構成された電子制御装置と、
を備え、
前記光源が、低コヒーレンス光源であるシステム。 - 前記光源が、約1メートル以下のコヒーレンス長を有する、請求項56に記載のシステム。
- 前記光源が、約1cm以下のコヒーレンス長を有する、請求項56に記載のシステム。
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