JP5714780B2 - ダブルパス干渉方式エンコーダシステム - Google Patents
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Description
本発明の各種の態様を以下にまとめる。
いくつかの実装形態において、第一の入射ビームと第一の回帰ビームは非共線状であり、非平行であり、第二の入射ビームと第二の回帰ビームは非共線状であり、非平行である。
いくつかの実装形態において、1つまたは複数の光学部品は第一の反射部品を含み、第一の反射部品は、第二の回帰ビームを受け取り、第二の回帰ビームをビーム分離部品へと方向転換させるように配置される。1つまたは複数の光学部品はまた、第二の反射部品を含むことができ、第一の反射部品は、第一の回帰ビームを第二の反射部品へと方向転換させるように配置され、第二の反射部品は、第一の反射部品から第一の回帰ビームを受け取り、この第一の回帰ビームを第二の入射ビームとして、第二の入射角でエンコーダスケールへと方向転換させるように配置される。第一の反射部品は格子を含むことができ、この格子は、第一の回帰ビームと第二の回帰ビームの両方を回折するように構成される。
いくつかの実装形態において、エンコーダシステムは照明システムに連結することができ、この照明システムは、放射源であって、リソグラフィシステムの動作中に放射をエンコーダシステムに向けるような放射源と、リソグラフィシステムの動作中にエンコーダシステムからの出力ビームを検出する検出器と、検出器から干渉信号を受け取るように構成され、この干渉信号が光路差に関係する位相を含み、また、この位相に基づいてエンコーダスケールの変位に関する情報を判定するように構成された電子プロセッサと、電子プロセッサに連結され、エンコーダスケールの変位に関する情報に基づいてステージの位置を調節するように構成された位置決めシステムとを含む。
1つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面と以下の説明に示される。その他の特徴と利点は、説明と図面から、また特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
図1を参照すると、干渉方式エンコーダシステム100は、光源モジュール120(例えば、レーザを含む)と、光学アセンブリ110と、被測定物101と、検出器モジュール130(例えば、偏光子と検出器)と、電子プロセッサ150とを含む。一般に、光源モジュール120は光源を含み、また、ビーム成形光学系(例えば、光コリメート光学系)、導光部品(例えば、光ファイバ導波路)、および/または偏光制御光学系(例えば、偏光子および/または波長板)等の他の部品も含むことができる。光学アセンブリ110の各種の実施形態を以下に説明する。いくつかの実装形態において、光学アセンブリはまた、「エンコーダヘッド」と呼ばれることがある。デカルト座標系が参照のために示されており、Y軸(図示せず)はページの中に向かって延びる。
Sin(θ11)+sin(θ12)=mλ/D (1)
Sin(θ21)+sin(θ22)=mλ/D (2)
式中、mは回折次数としての既知の整数、Dは格子ピッチ、すなわちエンコーダスケール105の線または反復的特徴物間の間隔である。図から明らかなように、以下のようなまた別の不等号が当てはまる。第一の回帰ビーム12は、第一の入射ビーム11と共線状でも平行でもない。
θ12≠θ11 (3)
第二の回帰ビーム22は、第二の入射ビーム21と共線状でも平行でもない。
θ22≠θ21 (4)
図2に示される構成の別の基本的特徴は、第一の入射ビーム11の伝播角度と第二の入射ビーム21の伝播角度の差が、第一の入射ビーム11と第一の回帰ビーム12の伝播角度の差より小さく、
|θ11−θ21|<|θ11−θ12| (5)
第一の入射ビーム11の伝播角度と第二の入射ビーム21の伝播角度の差が、第二の入射ビーム21の伝播角度と第二の回帰ビーム22の伝播角度の差より小さいことである。
|θ11−θ21|<|θ21−θ22| (6)
同様に、第一の回帰ビーム12の伝播角度と第二の回帰ビーム22の伝播角度の差は、第一の入射ビーム11と第一の回帰ビーム12の伝播角度の差よりも小さい。
|θ12−θ22|<|θ11−θ12| (7)
第一の回帰ビーム12の伝播角度と第二の回帰ビーム22の伝播角度の差は、第二の入射ビーム21と第二の回帰ビーム22の伝播角度の差より小さい。
|θ12−θ22|<|θ21−θ22| (8)
式(3)〜(8)における差は十分に大きく、ビームが光学部品により妨害されない。例えば、図2に示されるビーム11は、再帰性反射プリズム206によってブロックされない。この例では、2つの入射ビーム11と21は略平行であり、それに対して、2つの反射ビーム12と22は略平行である。
θ11≒θ21 (9)
θ12≒θ22 (10)
反対に、この例では、式(3)と(4)により示されるように、何れの入射ビームも対応する反射ビームと平行ではない。
リソグラフィツールへの応用
リソグラフィツールは、コンピュータチップおよびその他をはじめとする大規模集積回路の製造に使用されるリソグラフィ用途で特に有益である。リソグラフィは、半導体製造業にとって鍵となるテクノロジーの牽引役である。オーバレイの改善は、22nm未満のライン幅(デザインルール)の実現に向けた5大難題の1つであり、例えば、国際半導体技術ロードマップ(International Technology Roadmap for Semiconductors)p.58−59(2009年)を参照のこと。
Claims (32)
- エンコーダシステムであって、
回折エンコーダスケールと共に使用するためのエンコーダヘッドを備え、
前記エンコーダヘッドは、
1つまたは複数の光学部品であって、
i)第一の入射ビームを、前記回折エンコーダスケールの法線に対して第一の入射角で前記回折エンコーダスケールへと向かわせ、
ii)前記回折エンコーダスケールから第一の回帰ビームを、前記回折エンコーダスケールの前記法線に対して第一の回帰角で受け取り、前記第一の回帰角は前記第一の入射角とは異なり、
iii)前記第一の回帰ビームを、第二の入射ビームとして、前記回折エンコーダスケールの前記法線に対して第二の入射角で前記回折エンコーダスケールに向かうように方向転換させ、
iv)前記回折エンコーダスケールから戻る第二の回帰ビームを、前記回折エンコーダスケールの前記法線に対して第二の回帰角で受け取り、前記第二の回帰角は前記第二の入射角とは異なるように構成された前記1つまたは複数の光学部品を含み、
前記第一の入射角と第二の入射角との差が、前記第一の入射角と前記第一の回帰角との差よりも小さく、前記第二の入射角と前記第二の回帰角との差よりも小さい、エンコーダシステム。 - 前記1つまたは複数の光学部品が、前記第二の回帰ビームを参照ビームと合成して出力ビームを形成するように構成され、
前記エンコーダシステムが、前記出力ビームを検出するように位置付けられた検出器を備える、請求項1に記載のエンコーダシステム。 - 前記検出器から干渉信号を受け取り、前記干渉信号が前記参照ビームと前記第二の回帰ビームとの間の光路差に応じた位相を含み、前記位相に基づいて、前記回折エンコーダスケールの位置の変化に関する情報を判定するように構成された電子プロセッサをさらに備える、請求項2に記載のエンコーダシステム。
- 前記位相がヘテロダイン位相である、請求項3に記載のエンコーダシステム。
- 回折エンコーダスケールをさらに備える、請求項1に記載のエンコーダシステム。
- 前記回折エンコーダスケールが、一次元または二次元格子を含む、請求項5に記載のエンコーダシステム。
- 前記第一の回帰ビームと前記第二の回帰ビームの各々が回折ビームである、請求項1に記載のエンコーダシステム。
- 各回折ビームが1次回折ビームである、請求項7に記載のエンコーダシステム。
- 前記第一の入射ビームと前記第一の回帰ビームが非共線状で、非平行であり、
前記第二の入射ビームと前記第二の回帰ビームが非共線状で、非平行である、請求項1に記載のエンコーダシステム。 - 前記エンコーダヘッドは、複数の光学部品を含み、
前記複数の光学部品が、光源からソースビームを受け取るように構成されたビーム分離部品を含み、
前記ビーム分離部品が、前記ソースビームから前記第一の入射ビームと前記参照ビームを所得するように動作可能である、請求項3に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、
前記第二の回帰ビームを受け取り、
前記第二の回帰ビームを前記ビーム分離部品へと方向転換させるように構成された第一の光学部品を含む、請求項10に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、第二の光学部品を含み、
前記第一の光学部品が、前記第一の回帰ビームを前記第二の光学部品へと方向転換させるように構成され、
前記第二の光学部品が、
前記第一の光学部品から前記第一の回帰ビームを受け取り、前記第一の回帰ビームを第二の入射ビームとして、前記第二の入射角で前記回折エンコーダスケールへと方向転換させるように構成される、請求項11に記載のエンコーダシステム。 - 前記第一の光学部品が、格子を含み、
前記格子が、前記第一の回帰ビームと前記第二の回帰ビームとの両方を回折させるように動作可能である、請求項11に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、
第一の再帰性反射体と、
第一の光学部品とを含み、
前記第一の光学部品が、前記回折エンコーダスケールから前記第一の回帰ビームと前記第二の回帰ビームとの両方を受け取り、前記第一の回帰ビームと前記第二の回帰ビームを前記第一の再帰性反射体へと方向転換させるように構成され、
前記第一の再帰性反射体が、前記第一の光学部品から前記第二の回帰ビームを受け取り、前記第二の回帰ビームを前記ビーム分離部品へと方向転換させるように構成される、請求項10に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、第二の光学部品を含み、
前記第一の再帰性反射体が、前記第一の光学部品から前記第一の回帰ビームを受け取り、前記第一の回帰ビームを前記第二の光学部品へと方向転換させるように構成される、請求項14に記載のエンコーダシステム。 - 前記第二の光学部品が、前記第一の再帰性反射体から前記第一の回帰ビームを受け取り、前記第一の回帰ビームを前記第二の入射ビームとして、第二の角度で被測定物へと方向転換させるように構成される、請求項15に記載のエンコーダシステム。
- 前記複数の光学部品が、第一の再帰性反射体を含み、
前記ビーム分離部品と前記第一の再帰性反射体が、
協働して、前記第一の回帰ビームを受け取り、前記第一の回帰ビームを前記第二の入射ビームとして被測定物へと方向転換させるように構成される、請求項10に記載のエンコーダシステム。 - 前記第一の再帰性反射体が、
前記ビーム分離部品から前記参照ビームを受け取り、
前記参照ビームを前記ビーム分離部品へと方向転換させるように構成される、請求項17に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、前記ビーム分離部品と前記第一の再帰性反射体との間に複数のプリズム部品を含み、
前記複数のプリズム部品が、前記第一の回帰ビームと前記参照ビームとの間の偏差を増大させるように構成される、請求項18に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数のプリズム部品が、前記参照ビームのビーム経路と前記第一の回帰ビームのビーム経路とに配置される、請求項19に記載のエンコーダシステム。
- 前記複数のプリズム部品が、ウェッジプリズムまたは複屈折プリズムを含む、請求項19に記載のエンコーダシステム。
- 前記ビーム分離部品から、第一の位置と第二の位置において前記参照ビームを受け取るように配置された参照反射体をさらに備える、請求項17に記載のエンコーダシステム。
- 前記参照反射体が、ミラーを含む、請求項22に記載のエンコーダシステム。
- 前記参照反射体が、エンコーダ格子の表面を含む、請求項22に記載のエンコーダシステム。
- 前記エンコーダシステムは、
第一の四分の一波長板をさらに備え、
前記第一の四分の一波長板が、前記参照反射体と前記ビーム分離部品との間に配置される、請求項22に記載のエンコーダシステム。 - 前記エンコーダシステムは、
第二の四分の一波長板をさらに備え、
前記第二の四分の一波長板が、エンコーダ格子と前記ビーム分離部品との間に配置される、請求項25に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品が、
前記回折エンコーダスケールから前記第二の回帰ビームを受け取り、前記ビーム分離部品から前記参照ビームを受け取り、前記第二の回帰ビームを前記参照ビームと合成して、前記出力ビームを形成するように構成されたビームコンバイナを含む、請求項10に記載のエンコーダシステム。 - 前記複数の光学部品がプリズムペアと再帰性反射体とを備える、請求項27に記載のエンコーダシステム。
- 前記プリズムペアと前記再帰性反射体が、
協働して、前記第一の回帰ビームを前記第二の入射ビームとして被測定物へと方向転換させるように構成される、請求項28に記載のエンコーダシステム。 - 前記1つまたは複数の光学部品が単独の光学部品を含む、請求項3に記載のエンコーダシステム。
- システムであって、
移動可能ステージと、
請求項1に記載のエンコーダシステムとを備え、
前記エンコーダシステムまたは被測定物が、前記移動可能ステージに取り付けられる、
システム。 - リソグラフィシステムであって、
請求項1に記載のエンコーダシステムと、
移動可能ステージであって、前記エンコーダシステムまたは被測定物の何れかが取り付けられる前記移動可能ステージと、
前記エンコーダシステムに連結された照明システムであって、前記照明システムは、放射源を含み、前記リソグラフィシステムの動作中に前記放射源が放射を前記エンコーダシステムに向ける、前記照明システムと、
前記リソグラフィシステムの動作中に前記エンコーダシステムからの出力ビームを検出する検出器と、
電子プロセッサであって、前記検出器から干渉信号を受け取り、前記干渉信号が光路差に関係する位相を含み、前記位相に基づいて前記回折エンコーダスケールの変位に関する情報を判定するように構成された前記電子プロセッサと、
前記電子プロセッサに連結され、前記回折エンコーダスケールの前記変位に関する前記情報に基づいて前記移動可能ステージの位置を調節するように構成された位置決めシステムとを備える、リソグラフィシステム。
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