光譜控制系統的制作方法
【專利說明】光譜控制系統
[0001]優先權
[0002]本申請案主張2012年12月17日由Amnon Manassen(阿蒙.瑪納森)等人申請的標題為SPECTRUM FLEXIBILITY OF OPTICAL METROLOGY (光學計量的光譜靈活性)的第61/738，322號美國臨時專利申請案及2013年4月4日由阿蒙.瑪納森等人申請的標題為SPECTRUM FLEXIBILITY OF OPTICAL METROLOGY (光學計量的光譜靈活性)的第 61/808，555號美國臨時專利申請案的優先權，所述申請案是當前同在申請中的或是其申請日的權利由當前同在申請中的申請案享有的申請案。前述臨時申請案特此以全文引用方式并入本文中。
技術領域
[0003]本發明大體上涉及光學系統的領域，且更特定地說，本發明涉及一種控制照明的光譜屬性的光學系統。
【背景技術】
[0004]現代過程控制目標經歷針對較小特征而設計的過程開發。例如，光學計量目標是使用較薄層及具有不同光學常數的材料制造。目標設計及其它因素方面的開發增加了對探測光束的光譜含量的測量靈敏度。因此，通常使用光譜受控照明以允許實現監測及控制波長對測量的影響。
[0005]在一些成像及角散射測量系統中，使用濾光器選擇光譜帶。然而，需要幾十納米的帶寬以維持恰當精度*MAM性能。光譜散射計通常包含用于檢測照明光譜的分光計。由于每個目標可用的波長結構的數目有限，因此成像及角散射測量的光譜結構的選擇是有限的，從而限制了測量潛力。由于可選擇的角結構的數目有限，類似限制也適用于光譜散射測量。所屬領域中需要增加光譜控制系統中的可配置度。
【發明內容】
[0006]—方面，本發明涉及一種光譜控制系統及相關聯方法，其中所述光譜控制系統包含:至少色散路徑、光譜控制器及組合路徑。沿色散路徑安置的一或多個色散元件經配置以從至少一個照明源接收沿所述色散路徑引導的照明的至少第一部分。色散元件進一步經配置以使所述照明的所述第一部分色散為照明的第一多個色散部分。至少一個光譜控制器經配置以從所述色散路徑接收照明的所述第一多個色散部分。所述光譜控制器進一步經配置以阻斷照明的所述第一多個色散部分的經排除選集且沿所述組合路徑引導照明的所述第一多個色散部分的經傳輸選集。沿所述組合路徑安置的一或多個組合元件經配置以組合照明的所述第一多個發散部分的所述經傳輸選集為沿照明路徑引導的實質上同軸照明。
[0007]另一方面，本發明涉及一種光譜控制系統及相關聯方法，其中所述光譜控制系統包含:多個光譜控制路徑及至少一個光學開關。至少第一光學開關經配置以沿選定光譜路徑引導發源于至少一個照明源的照明。可根據選定光譜屬性配置每一光譜控制路徑。例如，第一光譜控制路徑可經配置以濾出照明光譜的第一選集，及第二光譜控制路徑可經配置以濾出照明光譜的第二(不同)選集。所述光學開關可允許通過從一個預配置的光譜控制路徑切換到另一路徑進行快速光譜控制。沿照明路徑引導來自選定路徑的光譜受控照明。在一些實施例中，系統進一步包含與所述第一光學開關并聯操作的第二光學開關以沿所述照明路徑引導從所述選定光譜控制路徑接收的光譜受控照明。
[0008]另一方面，本發明涉及一種光學計量系統及相關聯方法，其中所述光學計量系統包含光譜控制系統，例如前述段落中的至少一者中描述或如下文進一步描述的光譜控制系統。所述光學計量系統可進一步包含:至少一個照明源、光學測量頭、至少一個檢測器及通信地耦合到所述檢測器的至少一個計算系統。所述照明源經配置以提供沿光學路徑到所述光學控制系統的照明。所述光學測量頭經配置以利用從所述光譜控制系統的所述照明路徑接收的(光譜受控)照明的至少部分照明安置在樣品載物臺上的樣品。所述檢測器經配置以接收從所述樣品散射、反射或輻射的照明。所述計算系統經配置以基于從所述樣品散射、反射或輻射的所述照明而確定所述樣品的至少一個空間屬性。
[0009]光譜控制系統可使得光學測量頭能夠以包含照明光譜的第一選集的照明的第一部分照明所述樣品的第一部分，以包含照明光譜的第二選集的照明的第二部分照明所述樣品的第二部分，以此類推。在一些實施例中，因此使用具有選定光譜屬性的照明來分析樣品的不同層以獲得增強的測量能力。
[0010]應了解:前述一般描述及下文詳細描述兩者均只是示范性及解釋性的，且不一定限制本發明。并入于所述說明書中及構成所述說明書的部分的【附圖說明】本發明的主題。所述描述及圖式一起用來解釋本發明的原理。
【附圖說明】
[0011]所屬領域技術人員通過參考附圖可更好地了解本發明的數種優點:
[0012]圖1A是根據本發明的實施例的說明用于控制照明的光譜屬性的系統的框圖；
[0013]圖1B是根據本發明的實施例的說明光譜控制系統的框圖，其中所述系統的色散元件包含光學棱鏡；
[0014]圖1C是根據本發明的實施例的跨光譜控制系統的光譜控制器的表面色散的照明的視圖；
[0015]圖2A是根據本發明的實施例的說明用于控制照明的光譜屬性的多路徑系統的框圖，其中所述系統包含多個二向色分光器及用于選定光譜帶的多路徑色散的多個色散元件；
[0016]圖2B是根據本發明的實施例的來自跨多路徑光譜控制系統的光譜控制器的表面色散的選定光譜帶的照明的視圖；
[0017]圖3是根據本發明的實施例的說明用于控制照明的光譜屬性的系統的框圖；
[0018]圖4是根據本發明的實施例的說明包含光譜控制系統的光學計量系統的框圖；
[0019]圖5是根據本發明的實施例的說明控制照明的光譜屬性的方法的流程圖；
[0020]圖6是根據本發明的實施例的說明控制照明的光譜屬性的方法的流程圖；及
[0021]圖7是根據本發明的實施例的說明執行光學計量的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]現在將詳細參考所揭示的主題，其說明于附圖中。
[0023]圖1A到7大體上說明用于控制照明的光譜屬性以改善光學計量結果的系統及方法。根據本發明的各種方面，可使用光譜控制系統選擇或配置光譜結構以實現指定水平的對比度、性能及精度。由于角散射測量及光譜散射測量是布拉格(Bragg)衍射的兩面，因此測量及控制角度及光譜對于改善性能是有利的。光譜散射測量結果表明:可實現在好幾十納米的范圍內的靈敏度。因此，包含光譜的選定敏感部分的光譜結構將導致改善結果。此夕卜，可用選定光譜結構進行角散射測量，其一方面不具有激光相干效應，另一方面當使用簡單濾光器時精度*MAM損失有限。在光譜散射測量中，選擇光譜結構的能力可進一步使得能夠通過集成來自預定義光譜的信號而使用簡單檢測器代替分光計。
[0024]圖1A到IC說明光譜控制系統100的實施例，系統100包含具有一或多個色散元件104的色散路徑及具有一或多個組合元件108的組合路徑。系統100經配置以接收由至少一個照明源102 (例如激光驅動光源(LDLS)、激光維持等離子(LSP)或任何其它寬帶照明器)沿色散路徑引導的照明。一或多個色散元件104可包含衍射光柵或棱鏡(圖1B中所說明)，其經配置以使沿色散路徑引導的照明的至少部分色散為照明的多個色散部分。例如，至少第一色散元件104可經配置以使由第一光譜帶或范圍所界定的照明的第一部分色散。
[0025]如圖1C中所示，照明的所得經色散部分可呈現為光譜連續區。照明的經色散部分被從色散路徑引導到至少一個光譜控制器106，例如所屬領域中已知的鏡陣列(例如DLP微鏡陣列)、多個主動式快門、多個可選濾光器或掩模或任何其它空間光調制器(SLM)。光譜控制器106可經配置以阻斷或停止照明的經色散部分的選集，借此排除對應照明光譜。光譜控制器106可進一步經配置以沿組合路徑傳輸或引導經色散的照明的剩余部分。一或多個組合元件108可包含第二組衍射光柵或棱鏡，其經配置以將經色散照明的經傳輸選集重組為實質上同軸(即未經色散)照明。接著，可沿照明路徑將所述重組的光譜受控照明引導到輸出源，例如光學計量系統的光學測量頭，例如角或光譜散射測量計量系統。
[0026]本文中描述的各種光學“路徑”可由多個光學元件勾勒，例如下列元件中的一或多者:聚焦透鏡、耦合透鏡、偏光器、光束分光器/組合器、光纖、色散元件、組合元件及類似物。例如，如圖1A及IB中說明，照明路徑可包含耦合透鏡，其經配置以將光譜受控照明引導到光纖110(例如A500方芯光纖)中以傳遞到選定輸出源。在一些實施例中，例如，光學計量系統的光學測量頭可包含光纖110的輸出端或可經配置以從光纖110的輸出端接收光譜受控照明。
[0027]根據各種實施例，光譜控制器106可包含至少一個計算系統或可由至少一個計算系統驅動。此外，應了解到貫穿本發明所描述的各種步驟及功能可由單一計算系統或由多個計算系統實行。例如，所述一或多個計算系統可包含但并不限于個人計算系統、主機計算系統、工作站、圖像計算機、并行處理器或所屬領域中已知的任何其它裝置。一般來說，術語“計算系統”可指至少一個單核或多核處理器，其經配置以執行來自通信耦合的載體媒體的程序指令。
[0028]此外，光譜控制器106可包含由計算系統驅動的一或多個致動器以配置鏡陣列、打開及關閉主動式快門、旋轉濾光器輪以選擇適當光譜濾光器或執行任何其它光譜編程/控制活動。在