JP2012198230A - 物体をモニタする干渉計システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々が入力放射から第1の波面及び第2の波面を導出し、かつ、第1及び第2の波面を合成して第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備える出力放射を供給するように構成された複数の干渉計110,120を含み、各々が第1の波面の経路内に位置決めされた反射素子を備え、干渉計の少なくとも1つの反射素子が、第1の物体上に取り付けられる。本システムは、また、複数のファイバ111,121及び電子制御装置170を含む。各ファイバ111,121は、対応する干渉計110,120へのに送光、又は、対応する干渉計110,120からの受光に用いる。電子制御装置170は、干渉計110,120の少なくとも1つからの情報に基づいて、第2の物体に関する第1の物体の絶対変位をモニタする。
【選択図】図1
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。
Optics)42:389ページから401ページ(1995年)で開示されており、この内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。一部の実施形態においては、単一4096点高速フーリエ変換(FFT)の計算を介してデータの線形走査を分析することができ、この演算は、高速デジタル信号プロセッサ及び/又はプログラマブル論理回路で、約0.25msで完了することができる。したがって、結果は、その後の測定の前に出力することができるが、データ経年変化は、分析時間及び空洞共振器OPDに左右されることになる。走査が非線形(ただし公知)である場合、より複雑な分析を行なうことができる。
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。
Fiber Optics社(カリフォルニア州リッチモンド)から取得することができる。特定の実施形態においては、商用電気通信フィルタを使用することができる。様々な商用電気通信フィルタの中心波長の温度依存は、約3pm/℃であり、フィルタがエポキシなしで製造されている場合には約1pm/℃に低減することができる。温度は、温度誘発波長変動により2π位相変化が波長モニタ内で生成されないように制御することができる。電気通信波長については、これは、約1.2nm、又は、3pm/℃当たりで約400℃の波長変動に相当する。したがって、特定の実施形態においては、フィルタ部は、温度制御しなくてもよいとすることができる。
(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 (25)
- 投影レンズ(PO)内の1以上の光学素子の位置をモニタするシステムであって、
入力光を受光して出力光を生成するようにそれぞれ構成される複数のセンサであって、各センサは、第1のセンサ光学部品と第2のセンサ光学部品とを備え、前記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサの前記第1のセンサ光学部品は、第1のPO光学素子に取り付けられ、前記複数のセンサのうちの少なくとも1つのセンサの前記第2のセンサ光学部品は、前記PO内に前記第1のPO光学素子を位置決めする支持要素に取り付けられ、前記第1および第2のセンサ光学部品は、前記入力光の2つの要素間の第1の光路長の差(OPD)を導出して出力光を生成するように構成され、前記第1のOPDは、前記支持要素に応じた第1のPO光学素子の位置に対応する、前記複数のセンサと、
前記複数のセンサからの前記出力光を検出するように構成される複数の検出器と、
前記入力光を前記複数のセンサにそれぞれ案内し、且つ前記出力光を前記複数のセンサから前記複数の検出器にそれぞれ案内するように構成される複数の光ファイバと、
前記複数の検出器と通信する電子制御装置であって、前記少なくとも1つのセンサからの前記検出された出力光に基づいて前記支持要素に対する前記第1のPO光学要素の位置に関する情報を判定するように構成される前記電子制御装置とを備える、システム。 - 前記複数のセンサに光を供給するように構成される光源モジュールを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記光源モジュールは、広帯域光源を備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記光源モジュールと前記複数のモジュールとの間の光路内に変調器を備え、
前記変調器は、前記光源モジュールから光を受け取り、受け取った光の第1の部分と第2の部分との間の第2のOPDを導出し、前記第1および第2の部分間の位相を変調し、第1および第2の部分を組み合わせて、前記入力光を供給するように構成され、前記第2のOPDは、前記光源モジュールのコヒーレンス長よりも大きい、請求項2又は3に記載のシステム。 - 前記第1のOPDと前記第2のOPDとの間の差は前記光源モジュールのコヒーレンス長よりも短い、請求項4に記載のシステム。
- 前記光源モジュールと前記複数のモジュールとの間の光路内に変調器を備え、
前記変調器は、前記光源モジュールから光を受け取り、受け取った光の第1の部分および第2の部分を第1の経路および第2の経路にそれぞれ案内し、前記第1および第2の部分間の位相を変調し、第1および第2の部分を組み合わせて、前記入力光を供給するように構成され、前記第1の経路は、前記第2の経路と異なる、請求項2又は3に記載のシステム。 - 前記入力光の前記2つの要素は、前記第1の経路に沿って案内される光と、前記第2の経路に沿って案内される光とを備え、出力光において、前記変調器によって前記第1の経路に沿って案内される入力光の前記2つの要素の第1の部分が、前記第2の経路に沿って案内される入力光の前記2つの要素の第2の部分と干渉するように前記変調器が構成される、請求項6に記載のシステム。
- 前記光源モジュールからの基準入力光を受け取り、対応する検出器に基準出力光を案内するように構成される基準空洞共振器を備える、請求項2又は3に記載のシステム。
- 前記電子制御装置は、前記基準出力光に基づいて前記基準空洞共振器における雰囲気の屈折率に関する情報を判定するように構成される、請求項8に記載のシステム。
- 前記電子制御装置は、前記基準出力光に基づいて前記入力光の波長に関する情報を判定するように構成される、請求項8に記載のシステム。
- 前記光源モジュールおよび前記複数の検出器は、前記POから遠隔配置されている、請求項2に記載のシステム。
- 前記入力光の前記2つの要素のうちの第1の要素は、前記第2のセンサ光学部品ではなく、前記第1のセンサ光学部品から反射される、請求項1〜11のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1のセンサ光学部品は、鏡又は逆反射体である、請求項1〜12のいずれか1項に記載のシステム。
- 各センサは、前記複数の光ファイバのうちの対応する1つの光ファイバから入力光を受け取るように構成されるレンズを備え、
前記レンズは、出力光を前記対応する光ファイバに案内するように構成される、請求項1〜13のいずれか1項に記載のシステム。 - 前記レンズは、勾配屈折率材料(GRIN)のレンズである、請求項14に記載のシステム。
- 前記複数のセンサの各々は、前記入力光を前記センサに送出し、且つ前記センサから前記出力光を回収するように構成される対応する光ファイバに結合される、請求項1〜15のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記POアセンブリは、前記第1のPO光学要素に結合された1以上のアクチュエータを備え、前記1以上のアクチュエータは、前記電子制御装置と通信し、前記電子制御装置は、動作中に、前記情報に基づいて前記第1のPO光学要素の位置を前記1以上のアクチュエータに調整させる、請求項1〜16のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記情報は、前記第1のPO光学要素と前記支持要素との間の絶対距離を含む、請求項1〜17のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記情報は、前記PO光学要素と前記支持要素との間の距離の変位を含む、請求項1〜18のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記PO光学要素は、前記PO光学要素に強固に取り付けられたフレームを用いて前記支持要素に取り付けられ、前記第1のセンサ光学部品は、前記フレームに取り付けられている、請求項1〜19のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数のセンサのうちの幾つかのセンサは、前記同じPO光学要素の対応する自由度に関する情報を含む出力光を供給する、請求項1〜20のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記複数のセンサは、1以上のPO光学要素の位置に関する情報を含む出力光を供給する、請求項1〜21のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記第1のOPDは、非ゼロOPDである、請求項1〜22のいずれか1項に記載のシステム。
- 投影レンズ(PO)内の1以上の光学素子の位置をモニタする方法であって、
複数の光ファイバを介して入力光を複数のセンサに案内することであって、各センサは、前記入力光の2つの要素間の第1の光路長(OPD)を導出して出力光を生成し、前記2つの要素のうちの少なくとも1つが第1のセンサ光学部品と接触し、前記2つの要素のうちの少なくとも1つが第2のセンサ光学部品と接触し、前記第1のセンサ光学部品が第1のPO光学要素に取り付けられ、前記第2のセンサ光学部品が前記PO内に前記第1のPO光学要素を位置決めする支持要素に取り付けられ、前記第1のOPDは、前記支持要素に応じて前記第1のPOの位置に関連する、前記案内すること、
前記複数のセンサからの前記出力光を検出すること、
前記複数の検出器のうちの少なくとも1つの検出器からの検出された出力光に基づいて前記支持要素に関連する第1のPO光学要素の位置に関する情報を判定することを備える、方法。 - リソグラフィツールの投影レンズ(PO)アセンブリであって、
動作中に基板上でのレジスト層上にパターンを撮像する前記POアセンブリ内に配置された複数のPO光学要素と、
検出器サブシステムであって、
入力光を受光し、該入力光から出力光を生成するようにそれぞれ構成される複数のセンサであって、前記各検出器からの前記出力光は、前記POアセンブリ内の対応するPO光学要素の位置に関連する干渉情報を含む、前記複数のセンサと、
対応するセンサからの前記出力光を検出するように構成される複数の検出器と、
前記入力光を前記複数のセンサに案内し、前記出力光を前記複数のセンサから前記複数の検出器に案内するように構成される複数の光ファイバと、
前記複数の検出器と通信する電子制御装置であって、前記複数の検出器からの前記検出された出力光に基づいて前記対応する光学要素の位置に関する情報を判定するように構成される前記電子制御装置とを含む、前記検出器サブシステムとを備える、システム。
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