用于在光学计量中提供照明的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及光学计量领域，且更特定来说涉及针对光学计量提供照明的系统。
【背景技术】
[0002]基于散射计量技术的光学计量系统通常用于表征半导体中的关键装置层。光学计量系统的实例包含但不限于一维光束轮廓反射计量(ID-BPR)系统、二维光束轮廓反射计量(2D-BPR)系统、光谱反射计量系统及光谱椭圆偏振计量系统。前述光学计量系统及为此项技术所习知的其它系统照明样本以执行测量。当前采用各种照明系统来向光学计量系统的测量头提供照明。
[0003]数个当前所采用照明系统遭受结构或性能缺点。一些当前系统不紧密且需要大数目个光学表面来导引或管理递送到测量头的照明。一些当前系统限于一或多个特定激光波长或不能够向测量头提供处于特定波长范围中的照明。一些当前系统极易受噪声影响，使得驱动光电调制器(例如，普克尔盒(Pockels cell))的电压中的甚至较小量的噪声可导致影响递送到测量头的照明的强度的不可接受量的噪声。一些当前系统缺少从自由空间耦合到光纤的稳定性，因此导致影响递送到测量头的照明的强度的大量噪声。一些当前系统易受由激光点源及/或单模光纤产生的高度空间相干性的激光斑点影响。前述实例图解说明当前为此项技术所习知的照明系统中的一些系统的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明针对于用于向光学计量系统的至少一个测量头提供照明的系统。
[0005]本发明的实施例包含一种用于向测量头提供照明的系统。所述系统可包含多个照明源，所述多个照明源包含但不限于第一照明源、第二照明源、第三照明源、第四照明源、第五照明源及第六照明源。第一折叠镜可经配置以沿着导引路径反射来自所述第一照明源的照明。第二折叠镜可经配置以沿着导引路径反射来自第二照明源的照明。第一二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第一照明源的照明。所述第一二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导引路径反射来自所述第三照明源的照明。第二二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第二照明源的照明。所述第二二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导引路径反射来着所述第四照明源的照明。第三二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第一照明源的照明及来自所述第三照明源的照明。所述第三二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导弓I路径反射来自所述第五照明源的照明。第四二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第六照明源的照明。第四二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导引路径反射来自所述第二照明源的照明及来自所述第四照明源的照明。第五二向色组合器可经配置以沿着照明路径将来自所述第二照明源的照明、来自所述第四照明源的照明及来自所述第六照明源的照明透射到所述测量头。所述第五二向色组合器可进一步经配置以沿着所述照明路径将来自所述第一照明源的照明、来自所述第三照明源的照明及来自所述第五照明源的照明反射到所述测量头。
[0006]本发明的另一实施例包含一种用于向测量头提供照明的系统。所述系统可包含多个照明源，所述多个照明源包含但不限于第一照明源、第二照明源、第三照明源、第四照明源、第五照明源及第六照明源。第一二向色组合器可经配置以沿着导引路径透射来自所述第一照明源的照明。所述第一二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导引路径反射来自所述第二照明源的照明。第二二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第三照明源的照明。所述第二二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导引路径反射来自所述第一照明源的照明及来自所述第二照明源的照明。第三二向色组合器可经配置以沿着所述导引路径透射来自所述第四照明源的照明。所述第三二向色组合器可进一步经配置以沿着所述导弓I路径反射来自所述第五照明源的照明。第四二向色组合器可经配置以沿着照明路径将来自所述第四照明源的照明及来自所述第五照明源的照明透射到所述测量头。所述第四二向色组合器可进一步经配置以沿着所述照明路径将来自所述第一照明源的照明、来自所述第二照明源的照明及来自所述第三照明源的照明反射到所述测量头。分束器可经配置以沿着所述照明路径将来自所述第六照明源的照明引导到所述测量头。
[0007]本发明的另一实施例包含一种用于向测量头提供照明的系统。所述系统可包含多个照明源，所述多个照明源经配置以沿着多个光纤提供处于多个波长的照明。每一光纤可经配置以接收处于不同波长的照明。耦合透镜可经配置以接收来自所述多个光纤的选定光纤的处于选定波长的照明。所述耦合透镜可进一步经配置以沿着递送光纤引导处于选定波长的照明。套圈可经配置以固持所述多个光纤。致动器可机械耦合到所述套圈，所述耦合透镜及/或所述递送光纤。所述致动器可经配置以使所述套圈的所述选定光纤与所述耦合透镜及/或所述递送光纤对准。准直透镜可经配置以接收来自所述递送光纤的处于所述选定波长的照明。所述准直透镜可进一步经配置以沿着照明路径将处于所述选定波长的照明引导到所述测量头。
[0008]本发明的另一实施例包含一种用于向测量头提供照明的系统。所述系统可包含多个照明源，所述多个照明源经配置以沿着多个光纤提供处于多个波长的照明。每一光纤可经配置以接收处于不同波长的照明。波导结构可经配置以沿着照明路径将来自所述多个光纤的照明引导到所述测量头。安置在所述多个照明源与所述波导结构的光学路径之间的多个快门及/或波导调制器可经配置以允许沿着照明路径递送处于选定波长的照明。
[0009]本发明的另一实施例包含一种利用激光持续等离子源来向测量头提供照明的系统。一或多个多模光纤可经配置以沿着照明路径将来自所述激光持续等离子源的照明递送到所述测量头。滤波器机构可安置在所述激光持续等离子源与所述一或多个多模光纤之间以允许沿着所述照明路径递送处于选定波长的照明。
[0010]应理解，前述一般说明及以下详细说明两者均仅为示范性及阐释性的且未必限制本发明。并入说明书中且构成说明书的一部分的附图图解说明本发明的标的物。说明与图式一起用于阐释本发明的原理。
【附图说明】
[0011]所属领域的技术人员可通过参考附图而更好地理解本发明的众多优点，在附图中:
[0012]图1是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0013]图2是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0014]图3是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0015]图4A是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0016]图4B是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0017]图5A是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0018]图5B是根据本发明的实施例图解说明用于向测量头提供照明的照明系统的框图；
[0019]图5C是根据本发明的实施例图解说明激光产生等离子源的框图；
[0020]图f5D是根据本发明的实施例图解说明激光产生等离子源的框图；
[0021]图5E是根据本发明的实施例图解说明激光产生等离子源的框图；且
[0022]图5F是根据本发明的实施例用于向测量头提供照明的照明系统的框图。
[0023]图5G是根据本发明的实施例用于向测量头提供照明的照明系统的框图。
【具体实施方式】
[0024]现在将详细参考附图中所图解说明的所揭示的标的物。
[0025]图1到5F大体图解说明用于向光学计量系统的测量头提供照明的系统。光学计量系统可包含但不限于一维光束轮廓反射计量(ID-BPR)系统、二维光束轮廓反射计量(2D-BPR)系统、光谱反射计量系统、光谱椭圆偏振计量系统、角分辨反射计量系统或散射计量系统，或以下美国专利中所论述的任何计量系统:美国专利第6，429，943号、第 6，654，131 号、第 6，297，880 号、第 7，567，351 号、美国公开案第 2011/0310388 号、第2011/0069312号及美国专利申请案第61/545，965号，所有美国专利以全文引用方式并入本文中。
[0026]在本发明的一些实施例中，来自多个照明源的照明光束经组合以将处于一或多个选定波长的照明递送到所述测量头。在本发明的一些实施例中，递送到所述测量头的照明的强度及/或空间相干性被控制。在本发明的一些实施例中，处于一或多个选定波长的照明是从经配置用于提供处于连续波长范围的照明的宽带照明源递送的。以下实施例中描述用于完成前述功能及其它功能中的一些或全部功能的系统或方法。
[0027]图1图解说明用于利用多个照明源102向光学计量系统的测量头提供照明的系统100的实施例。从照明源102发出的照明可利用多个二向色组合器110组合以沿着共同照明路径传播。在实施例中，二向色组合器110经配置以沿着自由空间照明路径弓I导照明。在一些实施例中，照明路径的至少一部分可由一或多个光学元件(例如聚焦透镜、分束器、组合器、镜、耦合透镜、光纤、衰减器、偏振器、准直透镜等等)划界。
[0028]在实施例中，系统100包含但不限于第一照明源102A、第二照明源102B、第三照明源102C、第四照明源102D、第五照明源102E及第六照明源102F。每一照明源102可经配置以提供处于选定波长或选定波长范围的照明。在示范性实施例中，第一照明源102A、第二照明源102B、第三照明源102C、第四照明源102D、第五照明源102E及第六照明源102F可经配置以分别提供处于488nm、685nm、443nm、638nm、405nm及532nm波长的照明。在本文中应注意，仅出于说明性目的而包含前述示范性实施例且不应将其理解为对本发明的限制。在其它实施例中，可选择经配置以提供处于替代波长组的照明的照明源102。
[0029]照明源102可经配置以经由相应准直透镜104将照明透射到由光学元件划界的导引路径(包含但不限于折叠镜108及二向色组合器110)。系统100可进一步包含安置在照明源102与导引路径之间的快门106。快门106可经配置以允许来自至少一个选定照明源102的照明透射到导引路径，同时阻挡来自其它照明源102的照明。在实施例中，对应于发出处于选定波长的照明的照明源102的快门106可敞开以使处于选定波长的照明通过，同时所有其它快门106保持关闭以阻挡从其它照明源102发出的处于其它波长的照明。
[0030]在实施例中，导引路径可包含但不限于呈图1中所图解说明及本文中所描述的紧密布置的两个折叠镜及五个二向色组合器。第一折叠镜108A可经配置以将来自第一照明源102A的照明反射朝向第一二向色组合器110A。第二折叠镜108B可经配置以将来自第二照明源102B的照明反射朝向第二二向色组合器110B。
[0031]二向色组合器110可经配置以透射处于高于或低于选定阈值的波长的照明，同时反射处于其它波长的照明。或者，二向色组合器110可经配置以透射处于选定范围内或外的波长的照明，同时反射处于其它波长的照明。第一二向色组合器IlOA可经配置以将来自第一照明源102A的照明透射朝向第三二向色组合器110C。第一二向色组合器IlOA可进一步经配置以将来自第三照明源102C的照明反射朝向第三二向色组合器110C。
[0032]第二二向色组合器IlOB可经配置以将来自第二照明源102B的照明透射朝向第四二向色组合器110D。第二二向色组合器IlOB可进一步经配置以将来自第四照明源102D的照明反射朝向第四二向色组合器110D。
[0033]第三二向色组合器IlOC