光谱控制系统的制作方法
【专利说明】光谱控制系统
[0001]优先权
[0002]本申请案主张2012年12月17日由Amnon Manassen(阿蒙.玛纳森)等人申请的标题为SPECTRUM FLEXIBILITY OF OPTICAL METROLOGY (光学计量的光谱灵活性)的第61/738，322号美国临时专利申请案及2013年4月4日由阿蒙.玛纳森等人申请的标题为SPECTRUM FLEXIBILITY OF OPTICAL METROLOGY (光学计量的光谱灵活性)的第 61/808，555号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案是当前同在申请中的或是其申请日的权利由当前同在申请中的申请案享有的申请案。前述临时申请案特此以全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及光学系统的领域，且更特定地说，本发明涉及一种控制照明的光谱属性的光学系统。
【背景技术】
[0004]现代过程控制目标经历针对较小特征而设计的过程开发。例如，光学计量目标是使用较薄层及具有不同光学常数的材料制造。目标设计及其它因素方面的开发增加了对探测光束的光谱含量的测量灵敏度。因此，通常使用光谱受控照明以允许实现监测及控制波长对测量的影响。
[0005]在一些成像及角散射测量系统中，使用滤光器选择光谱带。然而，需要几十纳米的带宽以维持恰当精度*MAM性能。光谱散射计通常包含用于检测照明光谱的分光计。由于每个目标可用的波长结构的数目有限，因此成像及角散射测量的光谱结构的选择是有限的，从而限制了测量潜力。由于可选择的角结构的数目有限，类似限制也适用于光谱散射测量。所属领域中需要增加光谱控制系统中的可配置度。
【发明内容】
[0006]—方面，本发明涉及一种光谱控制系统及相关联方法，其中所述光谱控制系统包含:至少色散路径、光谱控制器及组合路径。沿色散路径安置的一或多个色散元件经配置以从至少一个照明源接收沿所述色散路径引导的照明的至少第一部分。色散元件进一步经配置以使所述照明的所述第一部分色散为照明的第一多个色散部分。至少一个光谱控制器经配置以从所述色散路径接收照明的所述第一多个色散部分。所述光谱控制器进一步经配置以阻断照明的所述第一多个色散部分的经排除选集且沿所述组合路径引导照明的所述第一多个色散部分的经传输选集。沿所述组合路径安置的一或多个组合元件经配置以组合照明的所述第一多个发散部分的所述经传输选集为沿照明路径引导的实质上同轴照明。
[0007]另一方面，本发明涉及一种光谱控制系统及相关联方法，其中所述光谱控制系统包含:多个光谱控制路径及至少一个光学开关。至少第一光学开关经配置以沿选定光谱路径引导发源于至少一个照明源的照明。可根据选定光谱属性配置每一光谱控制路径。例如，第一光谱控制路径可经配置以滤出照明光谱的第一选集，及第二光谱控制路径可经配置以滤出照明光谱的第二(不同)选集。所述光学开关可允许通过从一个预配置的光谱控制路径切换到另一路径进行快速光谱控制。沿照明路径引导来自选定路径的光谱受控照明。在一些实施例中，系统进一步包含与所述第一光学开关并联操作的第二光学开关以沿所述照明路径引导从所述选定光谱控制路径接收的光谱受控照明。
[0008]另一方面，本发明涉及一种光学计量系统及相关联方法，其中所述光学计量系统包含光谱控制系统，例如前述段落中的至少一者中描述或如下文进一步描述的光谱控制系统。所述光学计量系统可进一步包含:至少一个照明源、光学测量头、至少一个检测器及通信地耦合到所述检测器的至少一个计算系统。所述照明源经配置以提供沿光学路径到所述光学控制系统的照明。所述光学测量头经配置以利用从所述光谱控制系统的所述照明路径接收的(光谱受控)照明的至少部分照明安置在样品载物台上的样品。所述检测器经配置以接收从所述样品散射、反射或辐射的照明。所述计算系统经配置以基于从所述样品散射、反射或辐射的所述照明而确定所述样品的至少一个空间属性。
[0009]光谱控制系统可使得光学测量头能够以包含照明光谱的第一选集的照明的第一部分照明所述样品的第一部分，以包含照明光谱的第二选集的照明的第二部分照明所述样品的第二部分，以此类推。在一些实施例中，因此使用具有选定光谱属性的照明来分析样品的不同层以获得增强的测量能力。
[0010]应了解:前述一般描述及下文详细描述两者均只是示范性及解释性的，且不一定限制本发明。并入于所述说明书中及构成所述说明书的部分的【附图说明】本发明的主题。所述描述及图式一起用来解释本发明的原理。
【附图说明】
[0011]所属领域技术人员通过参考附图可更好地了解本发明的数种优点:
[0012]图1A是根据本发明的实施例的说明用于控制照明的光谱属性的系统的框图；
[0013]图1B是根据本发明的实施例的说明光谱控制系统的框图，其中所述系统的色散元件包含光学棱镜；
[0014]图1C是根据本发明的实施例的跨光谱控制系统的光谱控制器的表面色散的照明的视图；
[0015]图2A是根据本发明的实施例的说明用于控制照明的光谱属性的多路径系统的框图，其中所述系统包含多个二向色分光器及用于选定光谱带的多路径色散的多个色散元件；
[0016]图2B是根据本发明的实施例的来自跨多路径光谱控制系统的光谱控制器的表面色散的选定光谱带的照明的视图；
[0017]图3是根据本发明的实施例的说明用于控制照明的光谱属性的系统的框图；
[0018]图4是根据本发明的实施例的说明包含光谱控制系统的光学计量系统的框图；
[0019]图5是根据本发明的实施例的说明控制照明的光谱属性的方法的流程图；
[0020]图6是根据本发明的实施例的说明控制照明的光谱属性的方法的流程图；及
[0021]图7是根据本发明的实施例的说明执行光学计量的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]现在将详细参考所揭示的主题，其说明于附图中。
[0023]图1A到7大体上说明用于控制照明的光谱属性以改善光学计量结果的系统及方法。根据本发明的各种方面，可使用光谱控制系统选择或配置光谱结构以实现指定水平的对比度、性能及精度。由于角散射测量及光谱散射测量是布拉格(Bragg)衍射的两面，因此测量及控制角度及光谱对于改善性能是有利的。光谱散射测量结果表明:可实现在好几十纳米的范围内的灵敏度。因此，包含光谱的选定敏感部分的光谱结构将导致改善结果。此夕卜，可用选定光谱结构进行角散射测量，其一方面不具有激光相干效应，另一方面当使用简单滤光器时精度*MAM损失有限。在光谱散射测量中，选择光谱结构的能力可进一步使得能够通过集成来自预定义光谱的信号而使用简单检测器代替分光计。
[0024]图1A到IC说明光谱控制系统100的实施例，系统100包含具有一或多个色散元件104的色散路径及具有一或多个组合元件108的组合路径。系统100经配置以接收由至少一个照明源102 (例如激光驱动光源(LDLS)、激光维持等离子(LSP)或任何其它宽带照明器)沿色散路径引导的照明。一或多个色散元件104可包含衍射光栅或棱镜(图1B中所说明)，其经配置以使沿色散路径引导的照明的至少部分色散为照明的多个色散部分。例如，至少第一色散元件104可经配置以使由第一光谱带或范围所界定的照明的第一部分色散。
[0025]如图1C中所示，照明的所得经色散部分可呈现为光谱连续区。照明的经色散部分被从色散路径引导到至少一个光谱控制器106，例如所属领域中已知的镜阵列(例如DLP微镜阵列)、多个主动式快门、多个可选滤光器或掩模或任何其它空间光调制器(SLM)。光谱控制器106可经配置以阻断或停止照明的经色散部分的选集，借此排除对应照明光谱。光谱控制器106可进一步经配置以沿组合路径传输或引导经色散的照明的剩余部分。一或多个组合元件108可包含第二组衍射光栅或棱镜，其经配置以将经色散照明的经传输选集重组为实质上同轴(即未经色散)照明。接着，可沿照明路径将所述重组的光谱受控照明引导到输出源，例如光学计量系统的光学测量头，例如角或光谱散射测量计量系统。
[0026]本文中描述的各种光学“路径”可由多个光学元件勾勒，例如下列元件中的一或多者:聚焦透镜、耦合透镜、偏光器、光束分光器/组合器、光纤、色散元件、组合元件及类似物。例如，如图1A及IB中说明，照明路径可包含耦合透镜，其经配置以将光谱受控照明引导到光纤110(例如A500方芯光纤)中以传递到选定输出源。在一些实施例中，例如，光学计量系统的光学测量头可包含光纤110的输出端或可经配置以从光纤110的输出端接收光谱受控照明。
[0027]根据各种实施例，光谱控制器106可包含至少一个计算系统或可由至少一个计算系统驱动。此外，应了解到贯穿本发明所描述的各种步骤及功能可由单一计算系统或由多个计算系统实行。例如，所述一或多个计算系统可包含但并不限于个人计算系统、主机计算系统、工作站、图像计算机、并行处理器或所属领域中已知的任何其它装置。一般来说，术语“计算系统”可指至少一个单核或多核处理器，其经配置以执行来自通信耦合的载体媒体的程序指令。
[0028]此外，光谱控制器106可包含由计算系统驱动的一或多个致动器以配置镜阵列、打开及关闭主动式快门、旋转滤光器轮以选择适当光谱滤光器或执行任何其它光谱编程/控制活动。在