用于在光學(xué)計量中提供照明的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般來說涉及光學(xué)計量領(lǐng)域，且更特定來說涉及針對光學(xué)計量提供照明的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于散射計量技術(shù)的光學(xué)計量系統(tǒng)通常用于表征半導(dǎo)體中的關(guān)鍵裝置層。光學(xué)計量系統(tǒng)的實例包含但不限于一維光束輪廓反射計量(ID-BPR)系統(tǒng)、二維光束輪廓反射計量(2D-BPR)系統(tǒng)、光譜反射計量系統(tǒng)及光譜橢圓偏振計量系統(tǒng)。前述光學(xué)計量系統(tǒng)及為此項技術(shù)所習(xí)知的其它系統(tǒng)照明樣本以執(zhí)行測量。當前采用各種照明系統(tǒng)來向光學(xué)計量系統(tǒng)的測量頭提供照明。
[0003]數(shù)個當前所采用照明系統(tǒng)遭受結(jié)構(gòu)或性能缺點。一些當前系統(tǒng)不緊密且需要大數(shù)目個光學(xué)表面來導(dǎo)引或管理遞送到測量頭的照明。一些當前系統(tǒng)限于一或多個特定激光波長或不能夠向測量頭提供處于特定波長范圍中的照明。一些當前系統(tǒng)極易受噪聲影響，使得驅(qū)動光電調(diào)制器(例如，普克爾盒(Pockels cell))的電壓中的甚至較小量的噪聲可導(dǎo)致影響遞送到測量頭的照明的強度的不可接受量的噪聲。一些當前系統(tǒng)缺少從自由空間耦合到光纖的穩(wěn)定性，因此導(dǎo)致影響遞送到測量頭的照明的強度的大量噪聲。一些當前系統(tǒng)易受由激光點源及/或單模光纖產(chǎn)生的高度空間相干性的激光斑點影響。前述實例圖解說明當前為此項技術(shù)所習(xí)知的照明系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對于用于向光學(xué)計量系統(tǒng)的至少一個測量頭提供照明的系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的實施例包含一種用于向測量頭提供照明的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含多個照明源，所述多個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。第一折疊鏡可經(jīng)配置以沿著導(dǎo)引路徑反射來自所述第一照明源的照明。第二折疊鏡可經(jīng)配置以沿著導(dǎo)引路徑反射來自第二照明源的照明。第一二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第一照明源的照明。所述第一二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑反射來自所述第三照明源的照明。第二二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第二照明源的照明。所述第二二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑反射來著所述第四照明源的照明。第三二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第一照明源的照明及來自所述第三照明源的照明。所述第三二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)弓I路徑反射來自所述第五照明源的照明。第四二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第六照明源的照明。第四二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑反射來自所述第二照明源的照明及來自所述第四照明源的照明。第五二向色組合器可經(jīng)配置以沿著照明路徑將來自所述第二照明源的照明、來自所述第四照明源的照明及來自所述第六照明源的照明透射到所述測量頭。所述第五二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述照明路徑將來自所述第一照明源的照明、來自所述第三照明源的照明及來自所述第五照明源的照明反射到所述測量頭。
[0006]本發(fā)明的另一實施例包含一種用于向測量頭提供照明的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含多個照明源，所述多個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。第一二向色組合器可經(jīng)配置以沿著導(dǎo)引路徑透射來自所述第一照明源的照明。所述第一二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑反射來自所述第二照明源的照明。第二二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第三照明源的照明。所述第二二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑反射來自所述第一照明源的照明及來自所述第二照明源的照明。第三二向色組合器可經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)引路徑透射來自所述第四照明源的照明。所述第三二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述導(dǎo)弓I路徑反射來自所述第五照明源的照明。第四二向色組合器可經(jīng)配置以沿著照明路徑將來自所述第四照明源的照明及來自所述第五照明源的照明透射到所述測量頭。所述第四二向色組合器可進一步經(jīng)配置以沿著所述照明路徑將來自所述第一照明源的照明、來自所述第二照明源的照明及來自所述第三照明源的照明反射到所述測量頭。分束器可經(jīng)配置以沿著所述照明路徑將來自所述第六照明源的照明引導(dǎo)到所述測量頭。
[0007]本發(fā)明的另一實施例包含一種用于向測量頭提供照明的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含多個照明源，所述多個照明源經(jīng)配置以沿著多個光纖提供處于多個波長的照明。每一光纖可經(jīng)配置以接收處于不同波長的照明。耦合透鏡可經(jīng)配置以接收來自所述多個光纖的選定光纖的處于選定波長的照明。所述耦合透鏡可進一步經(jīng)配置以沿著遞送光纖引導(dǎo)處于選定波長的照明。套圈可經(jīng)配置以固持所述多個光纖。致動器可機械耦合到所述套圈，所述耦合透鏡及/或所述遞送光纖。所述致動器可經(jīng)配置以使所述套圈的所述選定光纖與所述耦合透鏡及/或所述遞送光纖對準。準直透鏡可經(jīng)配置以接收來自所述遞送光纖的處于所述選定波長的照明。所述準直透鏡可進一步經(jīng)配置以沿著照明路徑將處于所述選定波長的照明引導(dǎo)到所述測量頭。
[0008]本發(fā)明的另一實施例包含一種用于向測量頭提供照明的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含多個照明源，所述多個照明源經(jīng)配置以沿著多個光纖提供處于多個波長的照明。每一光纖可經(jīng)配置以接收處于不同波長的照明。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可經(jīng)配置以沿著照明路徑將來自所述多個光纖的照明引導(dǎo)到所述測量頭。安置在所述多個照明源與所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光學(xué)路徑之間的多個快門及/或波導(dǎo)調(diào)制器可經(jīng)配置以允許沿著照明路徑遞送處于選定波長的照明。
[0009]本發(fā)明的另一實施例包含一種利用激光持續(xù)等離子源來向測量頭提供照明的系統(tǒng)。一或多個多模光纖可經(jīng)配置以沿著照明路徑將來自所述激光持續(xù)等離子源的照明遞送到所述測量頭。濾波器機構(gòu)可安置在所述激光持續(xù)等離子源與所述一或多個多模光纖之間以允許沿著所述照明路徑遞送處于選定波長的照明。
[0010]應(yīng)理解，前述一般說明及以下詳細說明兩者均僅為示范性及闡釋性的且未必限制本發(fā)明。并入說明書中且構(gòu)成說明書的一部分的附圖圖解說明本發(fā)明的標的物。說明與圖式一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0011]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可通過參考附圖而更好地理解本發(fā)明的眾多優(yōu)點，在附圖中:
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0015]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0016]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0017]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0018]圖5B是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖；
[0019]圖5C是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明激光產(chǎn)生等離子源的框圖；
[0020]圖f5D是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明激光產(chǎn)生等離子源的框圖；
[0021]圖5E是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明激光產(chǎn)生等離子源的框圖；且
[0022]圖5F是根據(jù)本發(fā)明的實施例用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖。
[0023]圖5G是根據(jù)本發(fā)明的實施例用于向測量頭提供照明的照明系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在將詳細參考附圖中所圖解說明的所揭示的標的物。
[0025]圖1到5F大體圖解說明用于向光學(xué)計量系統(tǒng)的測量頭提供照明的系統(tǒng)。光學(xué)計量系統(tǒng)可包含但不限于一維光束輪廓反射計量(ID-BPR)系統(tǒng)、二維光束輪廓反射計量(2D-BPR)系統(tǒng)、光譜反射計量系統(tǒng)、光譜橢圓偏振計量系統(tǒng)、角分辨反射計量系統(tǒng)或散射計量系統(tǒng)，或以下美國專利中所論述的任何計量系統(tǒng):美國專利第6，429，943號、第 6，654，131 號、第 6，297，880 號、第 7，567，351 號、美國公開案第 2011/0310388 號、第2011/0069312號及美國專利申請案第61/545，965號，所有美國專利以全文引用方式并入本文中。
[0026]在本發(fā)明的一些實施例中，來自多個照明源的照明光束經(jīng)組合以將處于一或多個選定波長的照明遞送到所述測量頭。在本發(fā)明的一些實施例中，遞送到所述測量頭的照明的強度及/或空間相干性被控制。在本發(fā)明的一些實施例中，處于一或多個選定波長的照明是從經(jīng)配置用于提供處于連續(xù)波長范圍的照明的寬帶照明源遞送的。以下實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統(tǒng)或方法。
[0027]圖1圖解說明用于利用多個照明源102向光學(xué)計量系統(tǒng)的測量頭提供照明的系統(tǒng)100的實施例。從照明源102發(fā)出的照明可利用多個二向色組合器110組合以沿著共同照明路徑傳播。在實施例中，二向色組合器110經(jīng)配置以沿著自由空間照明路徑弓I導(dǎo)照明。在一些實施例中，照明路徑的至少一部分可由一或多個光學(xué)元件(例如聚焦透鏡、分束器、組合器、鏡、耦合透鏡、光纖、衰減器、偏振器、準直透鏡等等)劃界。
[0028]在實施例中，系統(tǒng)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可經(jīng)配置以提供處于選定波長或選定波長范圍的照明。在示范性實施例中，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可經(jīng)配置以分別提供處于488nm、685nm、443nm、638nm、405nm及532nm波長的照明。在本文中應(yīng)注意，僅出于說明性目的而包含前述示范性實施例且不應(yīng)將其理解為對本發(fā)明的限制。在其它實施例中，可選擇經(jīng)配置以提供處于替代波長組的照明的照明源102。
[0029]照明源102可經(jīng)配置以經(jīng)由相應(yīng)準直透鏡104將照明透射到由光學(xué)元件劃界的導(dǎo)引路徑(包含但不限于折疊鏡108及二向色組合器110)。系統(tǒng)100可進一步包含安置在照明源102與導(dǎo)引路徑之間的快門106?？扉T106可經(jīng)配置以允許來自至少一個選定照明源102的照明透射到導(dǎo)引路徑，同時阻擋來自其它照明源102的照明。在實施例中，對應(yīng)于發(fā)出處于選定波長的照明的照明源102的快門106可敞開以使處于選定波長的照明通過，同時所有其它快門106保持關(guān)閉以阻擋從其它照明源102發(fā)出的處于其它波長的照明。
[0030]在實施例中，導(dǎo)引路徑可包含但不限于呈圖1中所圖解說明及本文中所描述的緊密布置的兩個折疊鏡及五個二向色組合器。第一折疊鏡108A可經(jīng)配置以將來自第一照明源102A的照明反射朝向第一二向色組合器110A。第二折疊鏡108B可經(jīng)配置以將來自第二照明源102B的照明反射朝向第二二向色組合器110B。
[0031]二向色組合器110可經(jīng)配置以透射處于高于或低于選定閾值的波長的照明，同時反射處于其它波長的照明。或者，二向色組合器110可經(jīng)配置以透射處于選定范圍內(nèi)或外的波長的照明，同時反射處于其它波長的照明。第一二向色組合器IlOA可經(jīng)配置以將來自第一照明源102A的照明透射朝向第三二向色組合器110C。第一二向色組合器IlOA可進一步經(jīng)配置以將來自第三照明源102C的照明反射朝向第三二向色組合器110C。
[0032]第二二向色組合器IlOB可經(jīng)配置以將來自第二照明源102B的照明透射朝向第四二向色組合器110D。第二二向色組合器IlOB可進一步經(jīng)配置以將來自第四照明源102D的照明反射朝向第四二向色組合器110D。
[0033]第三二向色組合器IlOC