JP6162137B2 - エンコーダシステムを使用する低コヒーレンス干渉法 - Google Patents
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Description
概して、第1の側面において、本開示は、エンコーダスケールの位置変化に関する情報を判定する方法を特徴とし、当該方法は、第1の干渉空洞において、低コヒーレンスビームを第1の干渉空洞の第1の経路に沿って伝播する第1のビームと第1の干渉空洞の第2の経路に沿って伝播する第2のビームとに分離すること、第1のビームと第2のビームとを結合して第1の出力ビームを形成すること、第2の干渉空洞において、第1の出力ビームを第2の干渉空洞の測定経路に沿って伝播する測定ビームと第2の干渉空洞の基準経路に沿って伝播する基準ビームとに分離すること、測定ビームと基準ビームとを結合して第2の出力ビームを形成すること、第2の出力ビームに基づき干渉信号を検出すること、及び干渉信号からの位相情報に基づきエンコーダスケールの位置変化に関する情報を判定することを含む。
図1を参照すると、干渉光学エンコーダシステム100は、光ソースモジュール120(たとえばレーザを含む)、光学アセンブリ110、測定対象101、検出器モジュール130(たとえば偏光子と検出器を含む)、及び電子プロセッサ150を含む。概して、光ソースモジュール120は光源を含み、ビーム成形光学素子(たとえば、光コリメーティング光学素子)、導光要素(たとえば、光ファイバ導波路)、及び/又は偏光管理光学素子(たとえば、偏光子及び/又は波長板)などのその他の要素を含むことができる。光学アセンブリ110の各種実施形態を以下に説明する。光学アセンブリは「エンコーダヘッド」とも称する。デカルト座標系を参考用に示す。図1の例では、Y軸は紙面に垂直な方向に延在する。
図3は、ゴーストビームの存在に関わる測定エラーを低減または排除することのできる光学干渉システム300の例示のビーム経路の概略図である。具体的には、システム300は所定コヒーレンス範囲を確立するように構成され、所定範囲外の光路を有するゴーストビームは測定ビームにコヒーレントに干渉しないため、システム300によって電子的に排除することができる。
たとえば、試験空洞808の格子干渉計は4格子(801、803、805、807)透過格子であって、各格子は同一の格子定数または目盛り周期を有する。「試験」または「測定」対象は格子801、807を含む。よって、格子801、807の移動が本実施態様において検出される。スケール格子801はヘテロダイン空洞806(たとえば図4に示すヘテロダイン空洞)から入射する光によって縦方向に照らされる。本例では、格子801の目盛り周期はX方向に沿って延在する。スケール格子801の回析によって発生された光ビームは、スケール格子801から距離D(たとえば、約150mm)の位置に配置される第1の走査格子803に伝播する。2つの光ビームは、第1の走査格子803で回折されることによって直線化され、第2の走査格子805に伝播する。この過程で、2つの光ビームの各々は、走査格子に装着される2つの偏光遅延素子820、822または824、826(たとえば、1/8波長板)を通過して、左円偏光ビームと右円偏光ビームを形成する。もしくは、1/4波長板を2つの1/8波長板の代わりに採用することができる。
リソグラフィツールは、コンピュータチップなどの大規模集積回路の製造に使用されるリソグラフィ用途に特に有効である。リソグラフィは半導体製造業界にとって主要な技術的促進要因である。オーバーレイの向上は、22nm線幅(設計規則)未満に至るまでの5つの最も困難な課題の1つである。たとえば「International Technology Roadmap for Semiconductors」の58〜59ページ(2009)を参照されたい。
Claims (29)
- エンコーダスケールの位置変化に関する情報を判定する方法であって、
第1の干渉空洞において、低コヒーレンスビームを前記第1の干渉空洞の第1の経路に沿って伝播する第1のビームと前記第1の干渉空洞の第2の経路に沿って伝播する第2のビームとに分離すること、
前記第1のビームと前記第2のビームとを結合して第1の出力ビームを形成すること、
第2の干渉空洞において、前記第1の出力ビームを前記第2の干渉空洞の測定経路に沿って伝播する測定ビームと前記第2の干渉空洞の基準経路に沿って伝播する基準ビームとに分離すること、ここで、前記第2の干渉空洞は、エンコーダ読取ヘッドを含み、前記測定経路の一部は、前記エンコーダ読取ヘッドと前記エンコーダスケールによって形成された面との間に存在し、
前記測定ビームと前記基準ビームとを結合して第2の出力ビームを形成すること、
前記第2の出力ビームに基づき干渉信号を検出すること、
前記干渉信号からの位相情報に基づき、前記エンコーダスケールによって形成された面に沿った前記エンコーダスケールの位置変化の情報を判定すること
を備える方法。 - 前記第2の干渉空洞と関連付けられる光路差(OPD)を調節することをさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDを調節することが、前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDを前記第1の干渉空洞と関連付けられるOPDと略等しく設定することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDと前記第1の干渉空洞と関連付けられるOPDとの差が前記低コヒーレンスビームのコヒーレンス長以下である、請求項3に記載の方法。
- 前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDを調節することが、前記測定経路及び前記基準経路のうちの少なくとも一方の光路長(OPL)を調節することを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記第1の干渉空洞と関連付けられるOPD及び前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDの各々が前記低コヒーレンスビームのコヒーレンス長よりも大きい、請求項4に記載の方法。
- 前記第1の干渉空洞のOPDが前記第1の経路の光路長(OPL)と前記第2の経路のOPLとの差に等しく、前記第2の経路のOPLが前記第1の経路のOPLと異なる、請求項3に記載の方法。
- 前記測定ビームと前記基準ビームとの結合前に、前記測定ビームを前記エンコーダスケールに向けて導くことをさらに備え、前記測定ビームが少なくとも1回前記エンコーダスケールから回析される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のビーム及び前記第2のビームのうちの少なくとも一方の周波数を前記第1の干渉空洞で偏移させることをさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記第2の出力ビームがヘテロダイン周波数を有し、前記第1のビーム及び前記第2のビームのうちの少なくとも一方の周波数を偏移させた後に前記ヘテロダイン周波数が前記第1のビームの周波数と前記第2のビームの周波数との差に等しくなる、請求項9に記載の方法。
- 干渉システムであって、
低コヒーレンス照明源と、
前記低コヒーレンス照明源に接続されて当該照明源の出力を受け取る第1の干渉空洞であって、第1の光路差(OPD)と関連付けられる第1の干渉空洞と、
前記第1の干渉空洞に接続されて前記第1の干渉空洞の出力を受け取る第2の干渉空洞であって、前記第2の干渉空洞は、第2のOPDと関連付けられ、かつ前記第1の干渉空洞からの出力を前記第2の干渉空洞の測定経路に沿って伝播する測定ビームと前記第2の干渉空洞の基準経路に沿って伝播する基準ビームとに分離するように構成されている、前記第2の干渉空洞と、
ここで、前記第2の干渉空洞は、エンコーダ読取ヘッドおよび回折エンコーダスケールを含み、前記測定経路の一部は、前記エンコーダ読取ヘッドと前記回折エンコーダスケールによって形成された面との間に存在し、
光検出器と
前記干渉システムの動作中に前記光検出器によって検出された信号からヘテロダイン位相情報を引き出すように構成されている電子プロセッサと
を備え、
前記電子プロセッサは、前記干渉システムの動作中に前記ヘテロダイン位相情報に基づいて前記回折エンコーダスケールによって形成された面に沿った前記回折エンコーダスケールの自由度に関する位置情報を取得するように構成されている、干渉システム。 - 前記第1のOPDが一定である、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第2のOPDが調節可能である、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1のOPDと前記第2のOPDとの差が前記低コヒーレンス照明源の出力のコヒーレンス長(CL)未満である、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1のOPD及び前記第2のOPDの各々が前記低コヒーレンス照明源の出力のコヒーレンス長(CL)よりも大きい、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1のOPDが前記第2のOPDと略等しい、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1の干渉空洞が、第1の光路長(OPL)を有する第1の区間と、前記第1のOPLとは異なる第2のOPLを有する第2の区間とを有し、前記第1の干渉空洞のOPDが前記第1のOPLと前記第2のOPLとの差に等しい、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1の干渉空洞が第1の区間に周波数偏移装置を備え、前記周波数偏移装置が前記干渉システムの動作中に前記第1の区間で光の周波数を偏移させるように構成されている、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記周波数偏移装置が音響光学変調器または電気光学位相変調器を含む、請求項18に記載の干渉システム。
- 前記第2の干渉空洞が、第1の光路長(OPL)を有する第1の区間と、第2のOPLを有する第2の区間とを有し、前記第2の干渉空洞のOPDが前記第1のOPLと前記第2のOPLとの差に等しい、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記第1のOPL及び前記第2のOPLのうちの少なくとも一方が調節可能である、請求項20に記載の干渉システム。
- 前記第1の区間が測定経路に対応し、前記第2の区間が基準経路に対応する、請求項20に記載の干渉システム。
- 前記第2の干渉空洞が回折エンコーダスケールを備え、前記第1のOPLと前記第2のOPLの各々が前記回折エンコーダスケールの位置に対して定義される、請求項20に記載の干渉システム。
- 前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDを調節することは、前記エンコーダ読取ヘッドの逆反射装置の位置を調節することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記エンコーダ読取ヘッドは、ビームスプリッタを含み、前記逆反射装置の位置を調節することは、前記ビームスプリッタの位置に対する前記逆反射装置の位置を調節することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記エンコーダスケールは、透過格子を含み、
方法は、前記測定ビームを前記透過格子を通過させて、回折された測定ビームを提供することを更に含み、
前記第2の出力ビームは、前記回折された測定ビームと前記基準ビームとを結合することにより形成され、
前記第2の干渉空洞と関連付けられるOPDを調節することは、前記測定経路に配置された逆反射装置の位置を調節することを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記エンコーダ読取ヘッドは、前記測定経路に配置された逆反射装置を含み、前記逆反射装置の位置は調節可能である、請求項11に記載の干渉システム。
- 前記エンコーダ読取ヘッドは、ビームスプリッタを含み、前記逆反射装置の位置は、前記ビームスプリッタの位置に対して調節可能である、請求項27に記載の干渉システム。
- 前記回折エンコーダスケールは、透過格子を含み、
前記エンコーダ読取ヘッドは、前記測定経路に配置された逆反射装置を含み、
前記逆反射装置の位置は、前記測定経路に沿って調節可能である、請求項11に記載の干渉システム。
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