发明名称 多轴干涉仪
摘要 一种多轴干涉仪,用以量测一量测件的位置变化。该干涉仪被设置为接收一原始输入光束,将从该原始输入光束所接收到的一第一角度量测光束引导经过该量测件上的一第一点,将从该原始输入光束所接收到的一第二角度量测光束引导经过该量测件上的一第二点,并结合该第一角度量测光束以及该第二角度量测光束以产生一角度量测输出光束,其中,该第一角度量测光束以及该第二角度量测光束于被结合成该角度量测输出光束前,仅经过该量测件一次,且该干涉仪更被设置为引导沿不同的路径从该原始输入光束接收的一另一组光束,并将其结合以产生一另一输出光束,其包括有关于该量测件位置变化的资讯。
申请公布号 TWI278599 申请公布日期 2007.04.11
申请号 TW092101677 申请日期 2003.01.27
申请人 赛格股份有限公司 发明人 亨利A. 希尔
分类号 G01B9/02(2006.01) 主分类号 G01B9/02(2006.01)
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种干涉仪装置,包括: 一多轴干涉仪,用以量测一量测件的位置变化,该 干涉仪被设置为接收一原始输入光束,将从该原始 输入光束所接收到的一第一角度量测光束引导经 过该量测件上的一第一点,将从该原始输入光束所 接收到的一第二角度量测光束引导经过该量测件 上的一第二点,并结合该第一角度量测光束以及该 第二角度量测光束以产生一角度量测输出光束,其 中,该第一角度量测光束以及该第二角度量测光束 于被结合成该角度量测输出光束前,仅经过该量测 件一次,且 该干涉仪更被设置为引导沿不同的路径从该原始 输入光束接收的一另一组光束,并将其结合以产生 一另一输出光束,其包括有关于该量测件位置变化 的资讯。 2.如申请专利范围第1项所述之干涉仪装置,其中, 该另一组光束包括一第一距离量测光束以及一第 二距离量测光束,而该另一输出光束为一距离量测 输出光束,而其中该干涉仪引导该第一距离量测光 束,使该第一距离量测光束第一次以及第二次经过 该量测件,并将该第一距离量测光束与该第二具离 量测光束结合,以产生该距离量测输出光束。 3.如申请专利范围第2项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括一非偏振光束分裂器,用于接收该原 始输入光束,并将该原始输入光束分离为一角度量 测输入光束以及一距离量测输入光束,其中,该第 一以及该第二角度量测光束从该角度量测输入光 束得到,而该第一以及第二距离量测光束从该距离 量测输入光束得到。 4.如申请专利范围第2项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪被设置为该第一角度量测光束与该第一 距离量测光束,于第一次经过该量测件时相互重叠 。 5.如申请专利范围第4项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括一非偏振光束分裂器,该非偏振光束 分裂器被设置用以当该第一距离量测光束第一次 经过该量测件后,将该第一角度量测光束从该第一 距离量测光束中分离出来。 6.如申请专利范围第2项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括一非偏振光束分裂器,该非偏振光束 分裂器被设置用以接收该角度量测输出光束,并将 该角度量测输出光束的一部份分离为一距离量测 输入光束,其中,该距离量测光束从该距离量测输 入光束中得到。 7.如申请专利范围第6项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一输出折叠光学仪,该输出折叠光 学仪被设置用以引导该距离量测输入光束,该输出 折叠光学仪包括一无聚焦系统,该无聚焦系统具有 一放大效果,使该第一距离量测光束,在该量测件 一定范围的角度方位,以垂直入射的方式接触该量 测件。 8.如申请专利范围第3项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括一角度量测光学组,用以将该等角度 量测光束引导至该量测件;以及一距离量测光学组 ,用以引导该等距离量测光束,其中,该角度量测光 学组以及该距离量测光学组均包括独立的偏振光 束分裂器。 9.如申请专利范围第8项所述之干涉仪装置,其中, 该距离量测光学组为一高稳定平面镜干涉仪。 10.如申请专利范围第2项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更被设置为,将该第一角度量测光束引导 ,在经过该量测件后,且在与该第二角度量测光束 结合之前,经过一反射参考件;并将该第二角度量 测光束,在经过该量测件之前,引导经过该参考件 。 11.如申请专利范围第10项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更被用以引导该第二距离量测光束第一 次以及第二次经过该量测件。 12.如申请专利范围第11项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括: 一偏振光束分裂器,用以传递该等角度量测光束, 并在该等角度量测光束经过该量测件以及该参考 件时,反射该等距离量测光束;或是用以传递该等 距离量测光束,并在该等距离量测光束经过该量测 件以及该参考件时,反射该等角度量测光束;并用 于在该第一次经过以及该第二次经过之后,重新结 合该等角度量测光束以形成该角度量测输出光束, 以及重新结合该等率离量测光束以形成该该距离 量测输出光束;以及 一返还光学组,用以从该偏振光束分裂器接收该等 角度量测光束以及该等光束,并于该第一次经过与 该第二次经过之间,将其导回该偏振光束分裂器。 13.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该参考件包括一平面镜。 14.如申请专利范围第13项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括该参考件。 15.如申请专利范围第13项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一1/4减波片,设于该偏振光束分裂 器以及该参考件之间。 16.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该量测件包括一平面镜。 17.如申请专利范围第16项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一1/4减波片,设于该偏振光束分裂 器以及该量测件之间。 18.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该返还光学组包括一半波片,用以于该第一次经过 与该第二次经过之间,旋转该等角度量测光束的偏 振。 19.如申请专利范围第18项所述之干涉仪装置,其中, 该返还光学组更包括奇数个反射表面,用以将该等 角度量测光束导回该偏振光束分裂器。 20.如申请专利范围第19项所述之干涉仪装置,其中, 该返还光学组更包括一倒反射器,用以将该等距离 量测光束导回该偏振光束分裂器。 21.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一非偏振光束分裂器,用以接收该 原始输入光束并将其分裂为一角度量测输入光束 以及一距离量测输入光束,其中,该偏振光束分裂 器用以将该角度量测输入光束分离为该第一角度 量测光束以及该第二角度量测光束,并将该距离量 测输入光束分离为该第一距离量测光束以及该第 二距离量测光束。 22.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪用以将该第一角度量测光束引导,而与该 第一距离量测光束重叠,当该第一角度量测光束以 及该第一距离量测光第一次经过该量测件时,并将 该第二角度量测光束引导,而与该第二距离量测光 束重叠,当该第二角度量测光束以及该第二距离量 测光第一次经过该参考件时。 23.如申请专利范围第22项所述之干涉仪装置,其中, 该偏振光束分裂器用以将该原始输入光束分离为 一对重叠的光束,包括该第一角度量测光束以及该 第一距离量测光束,以及另一对重叠的光束,包括 一第二角度量测光束以及一第二距离量测光束,其 中,该偏振光束分裂器更用于将该等成对光束,当 其第一次经过该量测件以及该参考件后,结合为一 中间光束。 24.如申请专利范围第23项所述之干涉仪装置,其中, 该返还光学组用以接收该中间光束,并包括一非偏 振光束分裂器,用以将该等角度量测光束从该等距 离量测光束中分离出来。 25.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪包括输出折叠光学仪,包括一非偏振光束 分裂器,用以接收该角度量测输出光束并将该该角 度量测输出光束的一部份分离为一距离量测输入 光束,其中,该输出折叠光学用于将该距离量测输 入光束引导至该偏振光束分裂器,其中,该偏振光 束分裂器用于将该距离量测输入光束分离为该等 距离量测光束。 26.如申请专利范围第25项所述之干涉仪装置,其中, 该输出折叠光学仪包括一无聚焦系统,其具有一放 大效果,使该第一距离量测光束,在该量测件一定 范围的角度方位,以垂直入射的方式接触该量测件 。 27.如申请专利范围第19项所述之干涉仪装置,其中, 该等奇数个反射表面均在一共同平面包括一法线 。 28.如申请专利范围第27项所述之干涉仪装置,其中, 该等奇数个反射表面反射该等角度量测光束,使入 射光束以及反射光束之间的角度总和在每个该反 射表面为零,或是360度的整数倍,该角度为该入射 光束至该反射光束的夹角,并具有一正値,当以一 逆时钟方向量测时,或具有一负値,当以一顺时钟 方向量测时。 29.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该返还光学组包括一组反射表面,用于将该角度量 测光束重新引导回该偏振光束分裂器,其中,该组 反射表面反射该等角度量测光束,使入射光束以及 反射光束之间的角度总和在每个该反射表面为零, 或是360度的整数倍,该角度为该入射光束至该反射 光束的夹角,并具有一正値,当以一逆时钟方向量 测时,或具有一负値,当以一顺时钟方向量测时。 30.如申请专利范围第1项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪装置更包括一光源,用于产生该原始输入 光束,并将其射入该多轴干涉仪,该原始输入光束 包括两个成分具有一外差频率分裂,其中,该等角 度量测光束的其中一束以及其他光束是从该输入 光束中的成分得到的。 31.如申请专利范围第30项所述之干涉仪装置,其中, 该输入光束的成分具有正交的偏振。 32.如申请专利范围第1项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪装置更包括复数个侦测器,用于接收该输 出光束并产生电子讯号,以显示该量测件的角度方 位变化以及距离的变化。 33.如申请专利范围第32项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪装置更包括一偏振分析仪,设置于每个侦 测器之前,并传递一中间偏振至该等输出光束的成 分。 34.如申请专利范围第33项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪装置更包括一光纤读取头用以将该输出 光束,在其经过该相应的偏振分析仪后,耦合至一 相应的侦测器。 35.如申请专利范围第12项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一光学延迟线用于降低该角度量 测输出光束的微分光学切变。 36.如申请专利范围第35项所述之干涉仪装置,其中, 该光学延迟线将该第二角度量测光束,于其从该量 测件返回时,增加其路径长度。 37.如申请专利范围第35项所述之干涉仪装置,其中, 光学延迟线用以于一射入光束的正交偏振成分之 间产生不同的路径长度。 38.如申请专利范围第37项所述之干涉仪装置,其中, 该光学延迟线用以接收该原始输入光束以及该等 输出光束。 39.如申请专利范围第37项所述之干涉仪装置,其中, 该光学延迟线用以接收该原始输入光束以及该距 离量测输出光束,而该干涉仪包括一第二光学延迟 线,用以于该第二角度量测光束经过该量测件时, 接收该第二角度量测光束。 40.如申请专利范围第1项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括一光学延迟玻璃,用于使该第二角 度量测光束,当其从该量测件返回时,增加其路径 长度。 41.如申请专利范围第2项所述之干涉仪装置,其中, 该第一角度量测输出光束包括有关于该量测件相 对于一第一旋转轴的角度方位资讯。 42.如申请专利范围第41项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更被用来将从该原始输入光束接收到的 一第三角度量测光束引导经过该量测件,将从该原 始输入光束接收到的一第四角度量测光束引导经 过该量测件,并结合该第三以及第四角度量测光束 以产生一第二角度量测输出光束,其包含有该量测 件从该第一旋转轴相对至一第二旋转轴的角度方 位资讯。 43.如申请专利范围第42项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪用于将该第一以及第三角度量测光束,于 其经过该量测件时进行重叠。 44.如申请专利范围第42项所述之干涉仪装置,其中, 该第二旋转轴正交于该第一旋转轴。 45.一种干涉仪装置,包括: 一多轴干涉仪,用以量测一重测件的角度方位变化 以及距离变化,该干涉仪被设置为接收一原始输入 光束,将从该原始输入光束所接收到的一第一角度 量测光束引导经过该量测件上的一第一点,将从该 原始输入光束所接收到的一第二角度量测光束引 导经过该量测件上的一第二点,并结合该第一角度 量测光束以及该第二角度量测光束以产生一角度 量测输出光束,其中,该第一角度量测光束以及该 第二角度量测光束于被结合成该角度量测输出光 束前,仅经过该量测件一次,且 该干涉仪更被设置为引导沿不同的路径从该原始 输入光束接收的一另一组光束,并将其结合以产生 一另一输出光束,其包括有关于该量测件位置变化 的资讯, 其中,该干涉仪包括一非偏振光束分裂器,用以接 受该原始输入光束,并将其分离为一角度量测输入 光束以及另一输入光束,其中,该第一以及第二角 度量测光束从该角度量测输入光束得到,而该另一 组光束从该另一另一输入光束得到。 46.一种干涉仪装置,包括: 一多轴干涉仪,用以量测一量测件的位置变化,该 干涉仪被设置为接收一原始输入光束,将从该原始 输入光束所接收到的一第一角度量测光束引导经 过该量测件上的一第一点,将从该原始输入光束所 接收到的一第二角度量测光束引导经过该量测件 上的一第二点,并结合该第一角度量测光束以及该 第二角度量测光束以产生一角度量测输出光束,且 该干涉仪更被设置为引导沿不同的路径从该原始 输入光束接收的一另一组光束,并将其结合以产生 一另一输出光束,其包括有关于该量测件位置变化 的资讯, 其中,在操作时,该第一角度量测光束与一第一另 一组光束中的一光束重叠,当其第一次经过该量测 件时。 47.一种干涉仪装置,包括: 一多轴干涉仪,用以量测一量测件的位置变化,该 干涉仪被设置为接收一原始输入光束,将从该原始 输入光束所接收到的一第一角度量测光束引导经 过该量测件上的一第一点,将从该原始输入光束所 接收到的一第二角度量测光束引导经过该量测件 上的一第二点,并结合该第一角度量测光束以及该 第二角度量测光束以产生一角度量测输出光束,且 该干涉仪更引导从该原始输入光束得到之一第一 距离量测光束,使其第一次以及第二次经过该量测 件,并将该原始输入光束得到之该第一距离量测光 束与,一第二距离量测光束结合以产生一距离量测 输出光束, 其中,该干涉仪包括一非偏振光束分裂器,用以接 收该角度量测输出光束,并将其一部份进行分离, 以得到一距离量测输入光束,其中,该等距离量测 光束从该距离量测输入光束得到。 48.如申请专利范围第47项所述之干涉仪装置,其中, 该干涉仪更包括复数个折叠光学仪用于引导该距 离量测输入光束,该折叠光学仪包括一无聚焦系统 ,具有放大效果,使该第一距离量测光束,在该量测 件一定范围的角度方位,以垂直入射的方式接触该 量测件。 49.一种干涉仪装置,包括: 一多轴干涉仪,用以量测一量测件的位置变化,该 干涉仪被设置为接收一原始输入光束,将从该原始 输入光束所接收到的一第一角度量测光束引导经 过该量测件上的一第一点,将从该原始输入光束所 接收到的一第二角度量测光束引导经过该量测件 上的一第二点,并结合该第一角度量测光束以及该 第二角度量测光束以产生一角度量测输出光束,且 该干涉仪更被设置为引导沿不同的路径从该原始 输入光束接收的一另一组光束,并将其结合以产生 一另一输出光束,其包括有关于该量测件位置变化 的资讯, 其中,该干涉仪包括一偏振光束分裂器,用于将该 第一角度量测光束,于该第一角度量测光束经过该 量测件后但该第二角度量测光束未经过该量测件 时,与该第二角度量测光束结合,该等混合光束为 一中间光束, 其中,该干涉仪更包括一返还光学组,用于接收该 中间光束并将其导回该偏振光束分裂器,该返还光 学组包括一组反射表面,用以于一由该角度量测光 束的入射于该量测件所定义的平面中,反射该中间 光束奇数次,其中,该返还光学组更包括一1/2波长 极化片,以将中间光束中的每一道角度量测光束的 偏振加以旋转。 50.一种用于量测一量测件之位置变化的方法,包括 : 将一第一角度量测光束引导至一量测件; 使从该原始输入光束得到之一第二角度量测光束 警过该量测件上的一第二点; 结合该等角度量测光束,当其经过该量测件后,以 产生一角度量测输出光束,其中每一角度量测光束 仅经过该量测件一次; 沿不同的路径,引导从该原始输入光束得到之另一 组光束;以及 结合该另一组光束以产生另一输出光束,其包含有 关于该量测件位置变化的资讯。 51.一种微影系统,用于在一晶圆上形成积体电路, 该系统包括: 一平台,用以置放该晶圆; 一照射系统,用于将图案照射于晶圆之上; 一定位系统,用于调整该平台以及该平台以及该照 射系统之间的相对位置;以及 如申请专利范围第1项之干涉仪装置,用以监控该 晶圆与该照射图案之间的位置。 52.一种微影系统,用于在一晶圆上形成积体电路, 该系统包括: 一平台,用以置放该晶圆; 一照射系统,包括一照射光源,一光罩,一定位系统, 一透镜组以及如申请专利范围第1项之干涉仪装置 , 其中,当该光源将光引导穿过该光罩以产生图案时 ,该定位系统调整该光罩与该光源之间的位置,该 透镜组将该图案映在该晶圆上,而该干涉系统监控 该光罩与该光源之间的相对位置。 53.一种光束直写系统,用于制造一微影光罩,该系 统包括: 一光源,提供一直写光束以在一基板上形成图案; 一平台,用以置放该基板; 一光束引导组,用以将该直写光束传递至该基板; 一定位系统,用以调整该平台以及该光束引导组织 间的距离;以及 如申请专利范围第1项之干涉仪装置,用以监控该 平台与该光束引导组之间的位置。 54.一种微影方法,用以在一晶圆上形成积体电路, 包括下述步骤: 以一可移动平台支撑该晶圆; 将一辐射图案照射至该晶圆; 调整该晶圆的位置;以及 以如申请专利范围第50项之方法,监控该平台的位 置。 55.一种微影方法,用以形成积体电路,包括下述步 骤: 使一输入辐射经过一光罩,以产生一辐射图案; 将该光罩放置于相应该输入辐射的位置; 以如申请专利范围第50项之方法,监控该光罩与该 输入辐射之间的位置;以及 将该辐射图案投影至一晶圆。 56.一种微影方法,以在一晶圆上以形成积体电路, 包括下述步骤: 相对一微影系统的一第二元件,设置一微影系统的 一第一元件,以使该晶圆在一辐射图案下进行曝光 ;以及 以如申请专利范围第50项之方法,监控该第一元件 与该第二元件之间的位置。 57.一种形成积体电路的方法,该方法包括如申请专 利范围第54项之微影方法。 58.一种形成积体电路的方法,该方法包括如申请专 利范围第55项之微影方法。 59.一种形成积体电路的方法,该方法包括如申请专 利范围第56项之微影方法。 60.一种形成积体电路的方法,该方法包括使用如申 请专利范围第51项之微影装置的步骤。 61.一种形成积体电路的方法,该方法包括使用如申 请专利范围第52项之微影装置的步骤。 62.一种制造微影光罩的方法,包括下述步骤: 引导一直写光束至一基板以在该基板上形成图案; 将该基板置于相应于该直写光束的位置;以及 以如申请专利范围第50项之方法,监控该基板与该 第直写光束之间的位置。 图式简单说明: 第1图系显示一干涉系统的示意图; 第2a图系显示本发明第一实施例之平面图; 第2b图系显示本发明第一实施例之部分平面图; 第2c图系显示本发明第一实施例之另一部分平面 图; 第2d-2f图系显示本发明第一实施例中之光点于该 平面镜量测件上之位置; 第2g图系显示本发明第一实施例之部分变化的平 面图; 第3图系显示本发明第二实施例之平面图; 第4a图系显示本发明第三实施例之平面图; 第4b图系显示本发明第三实施例之部分平面图; 第4c图系显示本发明第三实施例之另一部分平面 图; 第4d图系显示本发明第三实施例中之光点于该平 面镜量测件上之位置; 第4e图系显示可用于本发明之实施例的元件; 第5a图系显示本发明之第四实施例之第一平面图; 第5b图系显示本发明之第四实施例之第二平面图; 第5c图系显示本发明之第四实施例之侧视图; 第5d图系显示本发明第四实施例中之光点于该平 面镜量测件上之位置; 第6a图系显示本发明之另一实施例; 第6b图系显示第6a图之实施例之变形的平面图; 第6c-6e图系显示三个补偿元件之示意图; 第7a图系显示本发明之另一实施例之第一平面图; 第7b图系显示第7a图之实施例之侧视图; 第7c图系显示第7a图之实施例之另一侧视图; 第7d图系显示第7a-7c图实施例中之光点于该平面镜 量测件上之位置; 第8a图系显示本发明之另一实施例之平面图; 第8b图系显示第8a图实施例中之光点于该平面镜量 测件上之位置; 第9a图系显示本发明之另一实施例之第一平面图; 第9b图系显示第9a图之实施例之侧视图; 第9c图系显示第9a图之实施例之第二平面图; 第9d图系显示第9a-9c图实施例中之光点于该平面镜 量测件上之位置; 第10a图系显示本发明之另一实施例之平面图; 第10b-10e图系显示可用于第10a图实施例之无聚焦系 统; 第10e图系显示类似第10a图实施例之实施例的平面 图; 第11a图系显示可用于制造积体电路之微影系统之 示意图; 第11b-11c图系显示制造积体电路之流程图; 第12图系显示一光束直写系统之示意图; 第13图系显示一干涉系统包括一动态光束操控元 件以引导一输入光束至该干涉仪; 第14图系显示一干涉系统包括一动态光束操控元 件以引导一输入光束全该干步仪,并引导从该干步 仪射出之输出光束。
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