(57)【要約】対象物の干渉計測定を実行する干渉計システムにおいて、動作時、第1周波数を持つ第1ビームと、前記第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームを発射し、出力ビーム内の前記第1および第2ビームは共存し、前記ビーム生成モジュールは、動作時、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータにおいて異なるシフトの配列を導入するビーム調整器を含み、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれることを特徴とするビーム生成モジュール、と、検出要素を有する検出器アッセンブリ、および、出力ビームを受光するように構築される干渉計において、少なくともその一部は、第1周波数を持つ第1測定ビームと第2周波数を持つ第2測定ビームを表し、さらに、第1および第2両測定ビームを対象物上の選択されたスポットに結像するように構築され、それらのビームから対応する第1および第2帰還測定ビームを生成し、次に、第1および第2帰還測定ビームを前記検出要素に対して同時に結像することを特徴とする干渉計、と、を含む干渉計システム。
2006516763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の干渉計測定を実行する干渉計システムにおいて、
ビーム生成モジュールであって、動作時、第1周波数を持つ第1ビームと、前記第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームを発射し、出力ビーム内の前記第1および第2ビームは共存し、前記ビーム生成モジュールは、動作時、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータにおいて異なるシフトの配列を導入するビーム調整器を含み、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれることを特徴とするビーム生成モジュール、と、
検出要素を有する検出器アッセンブリ、および、
出力ビームを受光するように構築され、少なくともその一部は、第1周波数を持つ第1測定ビームと第2周波数を持つ第2測定ビームを表し、さらに、第1および第2両測定ビームを対象物上の選択されたスポットに結像するように構築され、それらのビームから対応する第1および第2帰還測定ビームを生成し、次に、第1および第2帰還測定ビームを前記検出要素に対して同時に結像することを特徴とする干渉計、と、
を含む干渉計システム。
【請求項２】
前記ビーム生成モジュールは、動作時、指定の周波数を有する単一入力ビームを生成するビーム光源をさらに含み、ビーム調整器は、単一入力ビームから第1および第2ビームを得る光学要素を含むことを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項３】
前記光学要素は聴視変調器であることを特徴とする、請求項2の干渉計システム。
【請求項４】
前記第1および第2ビームはそれぞれ、第1成分および、第1成分に直交する第2成分を含み、ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第１配列を導入するように構築され、それと同時に、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第2配列を導入するように構築されることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項５】
前記ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第1配列を導入するための第1位相移行器、および、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入するための第2位相移行器を含むことを特徴とする、請求項4の干渉計システム。
【請求項６】
前記干渉計は、測定ビーム光学経路長と参照ビーム光学経路長によって特徴づけられ、前記二つの光学経路長の間の差は名目上ゼロであることを特徴とする、請求項4の干渉計システム。
【請求項７】
前記干渉計は、第1ビームの第1成分から第1測定ビームを、第2ビームの第1成分から第2測定ビームを生成するように構築されることを特徴とする、請求項4の干渉計システム。
【請求項８】
前記干渉計は、第1ビームの第2成分から第1参照ビームを、第2ビームの第2成分から第2参照ビームをさらに生成するように構築されることを特徴とする、請求項7の干渉計システム。
【請求項９】
前記第1位相移行器は、第1ビームの第2成分に異なる不連続な位相シフトの第1配列を導入し、第2位相移行器は、第2ビームの第2成分に異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入することを特徴とする、請求項8の干渉計システム。
【請求項１０】
前記ビーム調整器は、第1ビームの周波数に異なる不連続な位相シフトの第1配列を導入し、それと同時に、第2ビームの周波数に異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入することを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項１１】
前記ビーム調整器は、第1ビームの周波数に異なる位相シフトの第1配列を導入する第一聴視変調器と、第二ビームの周波数に異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入する第二聴視変調器を含むことを特徴とする、請求項10の干渉計システム。
【請求項１２】
前記干渉計は、測定ビーム光学経路長と参照ビーム光学経路長によって特徴づけられ、前記二つの光学経路長の間の差は名目上非ゼロ値であることを特徴とする、請求項10の干渉計システム。
【請求項１３】
前記調整器を制御し、前記ビーム調整器に指令して、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータに、異なるシフトから成る第１および第2配列を導入させるコントローラーをさらに含むことを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項１４】
前記コントローラーは、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータに、異なるシフトから成る第１および第2配列を導入することによって生ずる1組の干渉信号を、検出器アッセンブリから獲得するようにプログラムされ、さらに、前記選択されたスポットからのビームについてその共役四半分視野の第1および第2成分を計算するようにプログラムされていることを特徴とする、請求項13の干渉計システム。
【請求項１５】
前記検出要素は、周波数帯域幅によって特徴づけられ、前記第1および第2周波数は、検出器の周波数帯域幅よりも大きな量で隔てられていることを特徴とする、請求項11の干渉計システム。
【請求項１６】
前記干渉計は、走査干渉型遠視野共焦点顕微鏡であることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項１７】
前記干渉計は、走査干渉型遠視野非共焦点顕微鏡であることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項１８】
前記干渉計は、走査干渉型近視野共焦点顕微鏡であることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項１９】
前記干渉計は、走査干渉型近視野非共焦点顕微鏡であることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項２０】
前記干渉計は、直線移動干渉計であることを特徴とする、請求項1の干渉計システム。
【請求項２１】
対象物の干渉計測定を実行する干渉計システムにおいて、
動作時、第1周波数を持つ第1ビームと、前記第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームを含む出力ビームを発射し、出力ビーム内の前記第1および第2ビームは共存するビーム生成モジュール、と、
周波数帯域幅によって特徴づけられる検出器要素を含み、第1および第2周波数は、検出器の周波数帯域幅よりも大きな量で隔てられていることを特徴とする検出器アッセンブリ、と、
出力ビームを受光するように構築され、少なくともその一部は、干渉計において、第1周波数を持つ第1測定ビームと第2周波数を持つ第2測定ビームを表し、さらに、第1および第2両測定ビームを対象物上の、または対象物中の選択されたスポットに同時に結像するように構築され、それらのビームから対応する第1および第2帰還測定ビームを生成し、次に、第1および第2帰還測定ビームを前記検出器要素に対して同時に結像することを特徴とする干渉計、と、
を含む干渉計システム。
【請求項２２】
前記第1ビームは、第1成分と、第1成分に対して直交する第2成分とを含み、前記第2ビームもまた、第1成分と、第1成分に対して直交する第2成分とを含み、ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第１配列を導入し、それと同時に、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第2配列を導入するように構築されることを特徴とする、請求項21の干渉計システム。
【請求項２３】
前記ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第1配列を導入するための第1位相移行器、および、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入するための第2位相移行器を含むことを特徴とする、請求項22の干渉計システム。
【請求項２４】
前記ビーム調整器は、第1ビームの周波数に、異なる周波数シフトの第1配列を導入し、それと同時に、第2ビームの周波数に、異なる周波数シフトの第2配列を導入するように構築されることを特徴とする、請求項21の干渉計システム。
【請求項２５】
動作時、第1周波数を持つ第1ビーム、および、前記第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームを含み、出力ビーム内の前記第1および第2ビームは共存し、動作時、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータに異なるシフトの配列を導入し、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれることを特徴とするビーム生成モジュールを含む前記光源ビームアッセンブリ。
【請求項２６】
前記第1ビームは、第1成分と、第1成分に対して直交する第2成分とを含み、前記第2ビームもまた、第1成分と、第1成分に対して直交する第2成分とを含み、ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第１配列を導入し、それと同時に、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトから成る第2配列を導入するように構築されることを特徴とする、請求項25の光源ビームアッセンブリ。
【請求項２７】
前記ビーム調整器は、第1ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第1配列を導入するための第1位相移行器、および、第2ビームの第1成分と第2成分の間の相対的位相差に、異なる不連続な位相シフトの第2配列を導入するための第2位相移行器を含むことを特徴とする、請求項26の光源ビームアッセンブリ。
【請求項２８】
前記ビーム調整器は、第1ビームの周波数に、異なる周波数シフトから成る第１配列を導入し、それと同時に、第2ビームの周波数に、異なる周波数シフトから成る第2配列を導入するように構築されることを特徴とする、請求項25の光源ビームアッセンブリ。
【請求項２９】
干渉計を用いて対象物の測定を実行する方法において、
第1周波数を持つ第1ビームと、第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームとを含み、前記第1および第2ビームは共存し、同じ時間的ウィンドウを共有する入力ビームを干渉計のために生成すること、および、
干渉計と、干渉計に供給される入力ビームとを用いて、対象物中の、および／または、対象物上の選択されたスポットによって反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分を共時的に測定すること、
を含む前記方法。
【請求項３０】
前記共時的測定は、
第1ビームから第1測定ビームを得ること、
第1および第2測定ビームが干渉計内で共存するように、第2ビームから第2測定ビームを得ること、および、
第1および第2測定ビームを、前記選択されたスポットに結像すること、
を含むことを特徴とする、請求項29の方法。
【請求項３１】
前記第1および第2両測定ビームを前記選択されたスポットに結像することは、第1周波数を持つ第1帰還測定ビーム、および第2周波数を持つ第2帰還測定ビームを生成し、前記共時的測定は、第1帰還測定ビームを、第1周波数を持つ第1参照ビームによって干渉し、および、第2帰還測定ビームを、第2周波数を持つ第2参照ビームによって干渉することによって結合干渉信号を生成することをさらに含むことを特徴とする、請求項30の方法。
【請求項３２】
前記共時的測定は、複数の連続時間間隔のそれぞれにおいて、第1ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入し、第2ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入することをさらに含み、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれることを特徴とする、請求項29の方法。
【請求項３３】
前記共時的測定は、
複数の連続時間間隔のそれぞれにおいて、結合干渉信号の値を測定すること、
複数の連続時間間隔のそれぞれにおける結合干渉信号の測定値から、共役四半分の二つの直交成分を計算すること、
をさらに含むことを特徴とする、請求項32の方法。
【請求項３４】
前記第1および第2ビームのそれぞれが、第1成分と、第1成分に直交する第2成分とを含み、第1ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であることを特徴とする、請求項32の方法。
【請求項３５】
第1ビームの選択されたパラメータは第1ビームの周波数であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2ビームの周波数であることを特徴とする、請求項32の方法。
【請求項３６】
干渉計を用いて対象物の測定を実行する方法において、
第1周波数を持つ第1入力ビームと、第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2入力ビームとを含み、前記第1および第2入力ビームは共存し、同じ時間的ウィンドウ関数を共有する光源ビームを干渉計のために生成すること、
干渉計に供給される光源ビームを用いて、対象物上の、および／または、対象物中の選択されたスポットに関する干渉信号について一連の測定を実行することであって、前記一連の測定における各測定において、第1入力ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入し、第2入力ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入し、選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれ、前記一連の測定における各測定は、選択されたスポットによって反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の両成分に関する情報を捕捉することを特徴とする、一連の測定を実行すること、
を含む前記方法。
【請求項３７】
前記一連の測定の実行は、
第1入力ビームから第1測定ビームを得ること、
第2入力ビームから第2測定ビームを得ること、
第1および第2測定ビームを、対象物上の、または中の選択されたスポットに結像し、対応する第1および第2帰還測定ビームを生成すること、
第1および第2帰還測定ビームを、それぞれの第1および第2参照ビームによって干渉し、結合干渉信号を生成すること、および、
結合干渉信号について一連の測定を実行すること、
を含むことを特徴とする、請求項36の方法。
【請求項３８】
光源ビームを生成する方法において、
第1周波数を持つ第1ビームと、第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームとを、その内部で前記第1および第2入力ビームが共存するように含む出力ビームを生成すること、および、
第1および第2ビームそれぞれについて、位相と周波数から成るグループから選ばれたパラメータに異なるシフトの配列を導入すること、
を含む前記方法。
【請求項３９】
ピンホールアレイを備える走査共焦点干渉計を用いて対象物の測定を実行する方法において、
第1周波数を持つ第1ビームと、第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームとを含み、前記第1および第2入力ビームは共存し、同じ時間的ウィンドウ関数を共有する入力ビームを走査干渉計のために生成すること、
ピンホールアレイの像を、対象物を横切って走査させることであって、走査は、ピンホールアレイ中のピンホール共役セットの各ピンホールが、走査の連続時点において、対象物上の、または対象物中の選択されたスポットに対して共役的となるように行われ、
ピンホール共役セットの各ピンホールについて、対象物上または対象物中の選択されたスポットに関する干渉信号値であって、選択されたスポットによって反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分に関する情報を同時に捕捉する干渉信号値を測定すること、
を含む前記方法。
【請求項４０】
前記ピンホール共役セット全ての干渉信号測定値から、共役四半分視野の二つの直交成分のそれぞれを計算することをさらに含むことを特徴とする、請求項39の方法。
【請求項４１】
前記入力ビームを生成する工程はさらに、複数の連続時間間隔のそれぞれにおいて、第1ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入し、第2ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入することを含み、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれ、前記一連の時間間隔は、それぞれ、前記ピンホール共役セットの異なる対応ピンホールが前記スポットに対して共役的となる時点に対応することを特徴とする、請求項39の方法。
【請求項４２】
前記第1および第2ビームは、それぞれ、第1成分と、第1成分と直交する第2成分とを含み、第1ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であることを特徴とする、請求項41の方法。
【請求項４３】
前記第1ビームの選択されたパラメータは第1ビームの周波数であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2ビームの周波数であることを特徴とする、請求項41の方法。
【請求項４４】
ピンホールアレイを備える走査共焦点干渉計を用いて対象物の測定を実行する方法において、
第1周波数を持つ第1ビームと、第1周波数と異なる第2周波数を持つ第2ビームとを含み、前記第1および第2入力ビームは共存し、同じ時間的ウィンドウ関数を共有する入力ビームを走査干渉計のために生成すること、
ピンホールアレイの像を、対象物を横切って走査させることであって、走査は、検出要素アレイ中の検出要素共役セットの各検出要素が、走査の連続時点において、対象物上の、または対象物中の選択されたスポットに対して共役的となるように行われ、
検出器共役セットの各検出器について、対象物上または対象物中の選択されたスポットに関する干渉信号値であって、選択されたスポットによって反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分に関する情報を同時に捕捉する干渉信号値を測定すること、
を含む前記方法。
【請求項４５】
前記検出器共役セット全ての干渉信号測定値から、共役四半分視野の二つの直交成分のそれぞれを計算することをさらに含むことを特徴とする、請求項44の方法。
【請求項４６】
前記入力ビームを生成する工程はさらに、複数の連続時間間隔のそれぞれにおいて、第1ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入し、第2ビームの選択されたパラメータに異なる対応シフトを導入することを含み、前記選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれ、前記一連の時間間隔は、それぞれ、前記検出器共役セットの異なる対応検出器が前記スポットに対して共役的となる時点に対応することを特徴とする、請求項44の方法。
【請求項４７】
前記第1および第2ビームは、それぞれ、第1成分と、第1成分と直交する第2成分とを含み、第1ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2成分の位相であることを特徴とする、請求項46の方法。
【請求項４８】
前記第1ビームの選択されたパラメータは第1ビームの周波数であり、第2ビームの選択されたパラメータは第2ビームの周波数であることを特徴とする、請求項46の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計測対象物によって反射、散乱、および透過されたビームの共役四半分角視野の測定に関する。
【０００２】
関連出願に関する相互参照
本出願は、2003年1月27日出願の、米国特許仮出願第60/442,858号（ZI-47）、および、2003年1月28日出願の、米国特許仮出願第60/442,892号（ZI-45）の利益を主張する。なお、両方とも、引用することにより本出願に含める。
【０００３】
本出願はさらに、2004年1月27日出願、名称「ピンホールアレイ・ビームスプリッターを組み込んだ干渉型共焦点顕微鏡観察法」の米国特許出願（ZI-45）も引用することにより本出願に含める。
【背景技術】
【０００４】
過去数年に渡って、人々は、各種の高度に発達した共焦点干渉計測技術を開発してきた。現在利用が可能な様々な技術の実例を挙げると下記の通りである。
【０００５】
ヘテロダイン技術を用い、単一検出要素、または比較的少数の検出要素を有する検出器を備えた干渉型共焦点遠視野および近視野顕微観察法がある。
【０００６】
また、下記の干渉型共焦点遠視野および近視野顕微計測法もある。すなわち、多数の検出要素を含む検出器を用いて、反射および／または散乱ビームの共役四半分角視野を獲得するためにステップ観測法とシングル-ホモダイン検出法を用いる顕微鏡観測法である。視野の個々の共役四半分視野は、視野の四半分角ｘ（φ）を|a| cos φで表した場合、|a|sin φとなる。このステップ観測法とシングル-ホモダイン検出法は、各検出要素について、ステップ観察法の観察部分において、それぞれの干渉顕微鏡に対して静止する基板に対して少なくとも4個の電気干渉信号値から成る一組を獲得するために用いられている。この少なくとも4個の電気干渉信号値から成る一組は、各検出要素と関連する基板中の、または、基板上のスポットから反射および／または散乱された遠視野または近視野を含む、測定ビーム視野の共役四半分を獲得するのに必要とされる。
【０００７】
直線的および角度移動干渉計測において位相情報を獲得するためにはヘテロダイン法および単一ホモダイン法がある。
【０００８】
さらに、4個の検出器の使用によるダブルホモダイン検出法がある。この検出器では、各検出器は、G.M. D’ariano and M.G.A. Parisによって書かれた、表題「理想的および実行可能測定における位相感度の下限（”Lower Bounds On Phase Sensitivity In Ideal And Feasible Measurements”）」なる論文、Phys. Rev. A49, 3022-3036 (1994)のIV節に記述されるように、共役四半分視野の対応成分を決めるのに使用される、電気干渉信号値を生成する。上記4個の検出器は、4個の電気干渉信号値を同時に生成し、各電器干渉信号値は、一つの共役四半分成分に関する情報を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高い信号対雑音比を持つ、高速・高解像度の画像法が、微細リソグラフィーにおけるマスクおよびウェーファーの検査において求められている。高い信号対雑音比を持つ、高速・高解像度の画像法を実現するために従来から用いられている二つの技術は、前述したタイプの干渉型遠視野および近視野共焦点顕微鏡観察法である。しかしながら、高解像度結像を維持しながら高い信号対雑音比を実現することは、一般に、一部には、視像化される基板中の、および／または、基板上の各スポットにおいて反射および／または散乱されるビームの共役四半分視野を獲得しなければならない必要のためにデータ捕捉率を制限する。共役四半分の確定は、視像化される基板中および／または上の各スポットについて少なくとも4個の電気干渉信号値の測定を必要とする。各スポットについて少なくとも4個の干渉信号値を獲得しなければらないことは、大きさ100 nmの桁、またはそれ以下というほど小さい人工物を搭載する基板の一次元、二次元、または三次元像を生成するのに、どれほど高い走査速度を用いることが可能なのかという要求に対して厳しい制限を突きつける。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書に記載されるバイ-ホモダインおよびクォード-ホモダイン検出法は、前記厳しい制限を緩和し、視像化される各スポットについて高い信号対雑音比を持つ高解像度画像法において著明な処理能力の上昇を可能にする。厳しい制限は、視像化される各スポットについて、4ピクセルから成る共役セットを用いて共役四半分視野の共時測定を実現することによって緩和される。この測定では、共役四半分視野の一つの成分の確定に使用される、測定された4個の電気干渉信号値の時間ウィンドウ関数は、共役四半分視野の第2成分の確定に使用される測定された4個の電気干渉信号値の時間ウィンドウ関数と同じである、すなわち、二組の4個干渉信号値は同じである。
【００１１】
バイ-ホモダイン検出法では、共役四半分視野の1成分の確定のために入力ビームの1周波数成分を用い、共役四半分視野の第2周波数成分確定のために入力ビームの第2周波数成分を用いることによって、二個の時間ウィンドウ関数を同じにしている。入力ビームのこの2個の周波数成分は、空間・時間座標軸において共存している、すなわち、空間的に共存し、かつ、干渉計システムにおいて同じ時間ウィンドウ関数を有する。
【００１２】
クォード-ホモダイン検出法では、共役四半分視野の1成分の確定のために入力ビームの2周波数成分を用い、共役四半分視野の第2成分確定のために入力ビームの、他の2周波数成分を用いることによって、二個の時間ウィンドウ関数を同じにしている。入力ビームの4個の周波数成分が、空間・時間座標軸において共存している、すなわち、空間的に共存し、かつ、干渉計システムにおいて同じ時間ウィンドウ関数を有する。
【００１３】
本明細書に記載されるバイ-、およびクォード-ホモダイン検出法の内少なくともいくつかは、4個の電気干渉信号値を入手するが、電気干渉信号の各測定値は、共役四半分の2個の直交成分に関する情報を同時に含む。
【００１４】
バイ-ホモダイン検出法では、共役四半分の共時測定のために、得られた各電気干渉信号値について単一検出要素が用いられ、干渉計システムへ向けられる入力ビームは、その周波数差が、検出器の周波数帯域に比べて大きい2周波数成分を含む入力ビームが用いられる。一つの周波数成分は、共役四半分視野の第1成分に対応する電気干渉信号成分、すなわち、検出要素に対して共役的な、測定対象物中の、または、対象物上のスポットから、反射および／または散乱、または透過された遠視野または近視野のどちらかを含む対応測定ビームを生成するために使用される。第2周波数成分は、共役四半分視野の第2成分に相当する第2電気干渉信号成分を生成するために使用される。共役四半分の第1および第2成分に関する情報は、この二つの周波数成分が空間的に共存し、干渉計システムにおいて同じ時間ウィンドウ関数を持つがために、共時的に得られる。走査モードで動作する場合の時間ウィンドウ関数は、干渉計システムに送られる入力ビームの各パルスセットのウィンドウ関数に一致する。
【００１５】
走査モードで動作し、本明細書に記載するバイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法が用いられる場合、検出要素の共役セットが定義され、使用される。検出要素の1共役セットは、4電気干渉信号値から成る対応セットについて測定が行われる時点において、基板上の、または、基板中のスポットに対して共役的な、検出器のピクセルを含む。
【００１６】
バイ-ホモダイン検出法では、入力ビームの二つの周波数成分のそれぞれについて、参照および測定ビームが生成される。バイ-ホモダイン検出法を用いる実施態様の内のあるものでは、視像化される測定対象物の中、または、上の各スポットについて4電気干渉信号値から成る1セットを獲得するために、二つの周波数成分の内の一方、または両方の周波数を移行することによって、それぞれの参照および測定ビーム成分の間に異なる位相シフト組み合わせを導入する。バイ-ホモダイン検出法を用いる実施態様の内の別のものでは、視像化される測定対象物または基板の中、および／または、上の各スポットについて4電気干渉信号値から成る1セットを獲得するために、二つの周波数成分のそれぞれについて移送シフトを実行することによって、それぞれの参照および測定ビーム成分の間に異なる位相シフト組み合わせを導入する。実施態様のあるものでは、参照および測定ビームの、光学経路の差は非ゼロ値である。
【００１７】
クォード-ホモダイン検出法では、2個の検出器と、同時に4個の電気干渉信号を得るために、4個の共存測定ビームと対応する参照ビームを含む、干渉計システム向け入力ビームが用いられる。電気干渉信号の各測定値は、基板上の、または、基板中のスポットによって反射および／または散乱、または透過されるビームの共役四半分視野の共時測定のために、共役四半分の二つの直交成分に関する情報を同時に含む。一つの検出要素は、4個の電気干渉信号値の内、二つの電気干渉信号値を得るのに用いられ、第2の検出要素は、別の二つ電気干渉信号値を得るのに用いられる。四つの共存測定ビームおよび対応参照ビームは、4周波数成分を含む入力ビームによって、干渉計システムにおいて同時に生成される。ここに、各周波数成分は一つの測定および対応する参照ビームに一致する。四つの周波数成分の周波数差は、その四つの周波数成分が、分析器によって、二つの異なる検出要素に入射する二つのビームに分解され、その際、二つのビームはそれぞれ二つの異なる周波数成分を含み、その周波数差は、検出器の周波数帯域に比べて大きくなるように選ばれる。第1検出要素に入射する二つの周波数成分の内の一方を用いて、検出要素に対して共役的な、測定対象物の中の、または上のスポットの、反射および／または散乱、または透過遠視野または近視野を含む対応測定ビームの共役四半分の第1成分に対応する電気干渉信号成分を生成する。第1検出要素に入射する、二周波数成分の第2番目を用いて、共役四半分視野の第2成分に対応する第2電気干渉信号成分を生成する。周波数成分および共役四半分成分に関する第2検出要素の記述は、第1検出要素に関する対応記述と同じである。従って、共役四半分の第1および第2成分に関する情報は、四つの周波数成分が、空間的に共存し、かつ、干渉計システムにおいて同じ時間ウィンドウ関数を持つために、共時的に得られる。走査モードで動作する場合の時間ウィンドウ関数は、干渉計システム向けの入力ビームの2パルスセット、またはパルス列のウィンドウ関数に一致する。
【００１８】
一般に、本発明の一つの局面によれば、干渉型遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察法では、比較的速い走査モードで動作する場合、少なくとも4個の電気干渉信号値が得られる。この少なくとも4個の電気干渉信号値のそれぞれは、基板上の、または基板中の同じスポットに対応し、空間と時間の両方の座標軸において共役四半分視野の共時測定の確定のために使用される情報を含む。
【００１９】
一般に、本発明の別の局面によれば、単一または複数波長の直線および角度移行干渉計において測定対象物から反射されたビームの共役四半分視野について共時測定が実行される。
【００２０】
一般に、本発明の別の局面によれば、基板によって反射および／または散乱、または透過されるビームの共役四半分視野の共時測定を、多数の検出要素を備える検出器によって実行するために、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法による干渉型遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察法が採用される。視像化される基板中の、および／または、基板上の各スポットについて、4個の電気干渉信号値から成る対応セットが得られる。4個の電気干渉信号値から成る各セットは、それぞれの共役四半分視野の共時測定決定のための情報を含む。
【００２１】
一般に、本発明のさらに別の局面によれば、直線的および角度移行干渉計測において、測定対象物によって反射されたビームの共役四半分視野について共時測定が行われる。
【００２２】
一般に、一つの局面において、本発明は、対象物の干渉型測定を実施するための干渉計システムをその特徴とする。このシステムは、動作時、第1周波数を持つ第1ビーム、および、前記第1周波数とは異なる第2周波数を持つ第2ビームを含む出力ビームを発するビーム生成モジュールを含む。第1および第2ビームは出力ビーム内で共存し、ビーム生成モジュールは、動作時、第1および第2ビームそれぞれの選択されたパラメータにおいて一連の別々のシフトを導入するビーム調整器を含む。システムはさらに、検出要素を持つ検出集合体、および、出力ビームを受光するように構成される干渉計を含む。出力ビームの少なくとも一部は、第1周波数を持つ第1測定ビームおよび第2周波数を持つ第2測定ビームを有する。前記干渉計はさらに、第1および第2測定ビームを、対象物の選択されたスポットに対して結像し、そのスポットから対応する第1および第2帰還測定ビームを生成し、次に、第1および第2帰還測定ビームを同時に前記検出要素に対して結像するように構築される。
【００２３】
他の実施態様は、下記の特質の内の1個以上を含む。ビーム生成モジュレーションはさらに、動作時、所定の周波数を持つ単一入力ビームを生成するビーム光源を含み、ビーム調整器は、この単一入力ビームから、第1および第2ビームを誘導する光学要素を含む。この光学要素は聴視変調器である。第1および第2ビームはそれぞれ、第1成分と、第1成分と直交する第2成分とを含み、ビーム調整器は、第1ビームの第1および第2成分の間の相対的位相差の中に、異なる不連続な位相シフトから成る第1配列を導入し、同時に、第2ビームの第1および第2成分の間の相対的位相差の中に、異なる不連続な位相シフトからなる第2配列を導入するように構築される。
【００２４】
ある実施態様では、ビーム調整器は、第一ビームの第一および第二成分の間の相対的位相差の中に、異なる不連続な位相シフトから成る第1配列を導入するための第一位相移行器、および、第二ビームの第一および第二成分の間の相対的位相差の中に、異なる不連続な位相シフトからなる第二配列を導入するための第二位相移行器を含む。これらの場合の少なくともいくつかにおいては、干渉計は、測定ビーム光学経路長と、参照ビーム光学経路長との間の差が名目上ゼロであることによって特徴付けられる。さらに、干渉計は、第一ビームの第一成分から第一測定ビームを、第二ビームの第一成分から第二測定ビームを生成するように構築される。干渉計はさらに、第一ビームの第二成分から第一参照ビームを、第二ビームの第二成分から第二参照ビームを生成するように構築される。第一位相移行器は、第一ビームの第二成分の中に、第一配列の異なる不連続な位相シフトを導入し、第二位相移行器は、第二ビームの第二成分の中に、第二配列の異なる不連続な位相シフトを導入する。
【００２５】
他の実施態様では、ビーム調整器は、第1ビームの周波数の中に、異なる周波数シフトから成る第1配列を導入し、同時に、第二ビームの周波数の中に、異なる周波数シフトからなる第2配列を導入するように構築される。ビーム調整器は、第一ビームの周波数の中に、異なる周波数シフトから成る第一配列を導入する第一聴視変調器、と第二ビームの周波数の中に、異なる周波数シフトからなる第二配列を導入する第二聴視変調器で構築される。これらの内の少なくともいくつかの場合において、干渉計は、測定ビーム光学経路長、および、参照ビーム光学経路長を測定し、この二つの光学経路長の差が名目的に非ゼロ値であることを特徴とする。
【００２６】
さらに、別の実施態様では、干渉計システムはさらに、ビーム調整器を調節し、ビーム調整器に指令して、第一および第二ビームそれぞれの選択されたパラメータの中に異なるシフトから成る第一および第二配列を導入させる。コントローラーは、第一および第二ビームそれぞれの選択されたパラメータの中に、異なるシフトから成る第一および第二配列を導入することから得られる一組の干渉信号に関する測定値を、検出器集合体から獲得するようにプログラムされ、さらに、前記選択されたスポットからのビームの共役四半分視野の第一および第二成分を計算するようにプログラムされる。検出要素は、周波数帯域によって特徴付けられ、第一および第二周波数は、検出器の周波数帯域よりも大きな量において隔てられる。
【００２７】
干渉計は、広範なタイプの干渉計、例えば、それらに限定されないが、走査干渉遠視野共焦点顕微鏡、走査干渉遠視野非共焦点顕微鏡、走査干渉近視野共焦点顕微鏡、走査干渉近視野非共焦点顕微鏡、および直線移行干渉計を含む干渉計の内から任意に選ばれるものであってよい。
【００２８】
一般に、別の局面では、本発明は、対象物の干渉測定を実行するための干渉計システムを特徴とする。このシステムは、動作時、第一周波数を持つ第一ビーム、および、前記第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二ビームを含む出力ビームを発するビーム生成モジュールを含む。第一および第二ビームは出力ビーム内で共存する。システムはさらに、周波数帯域によって特徴づけられる、検出要素を持つ検出集合体、すなわち、第一および第二周波数は、検出器の周波数帯域よりも大きな量において隔てられることを特徴とする検出集合体、および、出力ビームを受光するように構築された干渉計、すなわち、出力ビームの少なくとも一部は、干渉計内部において、第一周波数を持つ第一ビームおよび第二周波数を持つ第二ビームを表すことを特徴とする干渉計を含む。干渉計はさらに、第一および第二測定ビームを、対象物上の、または、中の選択されたスポットに対して同時に結像し、スポットから対応する第一および第二帰還測定ビームを生成し、次に、第一および第二帰還測定ビームを検出要素に同時に結像するように構築される。
【００２９】
一般に、さらに別の局面では、本発明は、ビーム生成モジュールを含むビーム光源集合体を特徴とする。このモジュールは、動作時、第一周波数を持つ第一ビーム、および、第一周波数と異なる第二周波数を持つ第二ビームを含み、第一ビームと第二ビームとは出力ビームにおいて共存する。ビーム生成モジュールは、ビーム調整器を含み、この調整器は、動作時、第一および第二ビームそれぞれの選択されたパラメータ中に一連の別々のシフトを導入し、選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれる。
【００３０】
一般に、さらに別の局面では、本発明は、干渉計を用いて対象物の計測を実行する方法を特徴とする。この方法は、干渉計に対して光源ビームを生成することを含み、光源ビームは、第一周波数を持つ第一入力ビーム、および、第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二入力ビームを含み、第一と第二ビームは共存し、同じ時間ウィンドウを共有する。方法はさらに、干渉計、および干渉計に供給される光源ビームを用いて、対象物の中、および／または、対象物の上の選択されたスポットから反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分を共時的に測定することを含む。
【００３１】
一般に、別の局面では、本発明は、干渉計を用いて対象物の計測を実行する方法を特徴とする。この方法は、干渉計に対して入力ビームを生成することを含み、入力ビームは、第一周波数を持つ第一ビーム、および、第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二ビームを含み、干渉計に供給される入力ビームを用いて、対象物の上、または中の選択されたスポットにおける干渉信号について一連の測定を実行することを含む。第一と第二ビームは共存し、同じ時間ウィンドウを共有する。一連の測定の実行とは、その一連の測定の各測定において、第一入力ビームの選択されたパラメータに対応する別シフト、第二入力ビームの選択されたパラメータに対応する別シフトを導入することを含み、選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれる。一連の測定における各測定は、選択されたスポットから反射、散乱、または透過されたビームの、共役四半分視野の両方について同時に情報を捕捉する。
【００３２】
一般に、さらに別の局面では、本発明は、光源ビームを生成する方法を特徴とする。この方法は、第一周波数を持つ第一ビーム、および、第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二ビームを含む出力ビームを生成すること、第一ビームと第二ビームとは出力ビームにおいて共存しており、および、第一および第二ビームそれぞれの選択されたパラメータ中に一連の別々のシフトを導入することを含む。ただし、選択されたパラメータは、位相と周波数から成るグループから選ばれる。
【００３３】
一般に、別の局面では、本発明は、ピンホールアレイのある走査共焦点干渉計を用いて対象物の計測を実行する方法を特徴とする。この方法は、走査干渉計に対して入力ビームを生成することを含み、入力ビームは、第一周波数を持つ第一ビーム、および、第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二ビームを含み、第一ビームと第二ビームとは共存し、同じ時間ウィンドウを共有する。本法はさらに、ピンホールアレイの像を対象物の上を横切って走査させること、走査は、ピンホールアレイ中の、共役ピンホールセットの各ピンホールが、走査時において順次、対象物の上の、または中の選択されたスポットに対して共役的となるように行われ、および、共役ピンホールセットの各ピンホールについて、対象物の上、または中の選択されたスポットについて干渉信号値を測定することを含み、共役ピンホールセットの各ピンホールにおける干渉信号測定値は、選択されたスポットから反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分に関する情報を同時に捕捉する。
【００３４】
一般に、さらに別の局面では、本発明は、ピンホールアレイのある走査共焦点干渉計を用いて対象物の計測を実行する方法を特徴とする。この場合、方法は、走査干渉計のために入力ビームを生成することを含み、入力ビームは、第一周波数を持つ第一ビーム、および、第一周波数とは異なる第二周波数を持つ第二ビームを含み、第一ビームと第二ビームとは共存し、同じ時間ウィンドウを共有する。本法はさらに、ピンホールアレイの像を対象物の上を横切って走査させること、走査は、検出要素アレイ中の、共役検出要素セットの各検出要素が、走査時において順次、対象物の上の、または中の選択されたスポットに対して共役的となるように行われ、および、共役検出要素セットの各検出要素において、対象物の上、または中の選択されたスポットについて干渉信号値を測定することを含み、共役検出要素セットの各検出要素における干渉信号測定値は、選択されたスポットから反射、散乱、または透過されたビームの共役四半分視野の二つの直交成分に関する情報を同時に捕捉する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一つの実施態様の利点は、比較的速い走査速度の走査モードで操作した場合、基板の、一次元、二次元、または三次元像が、干渉型共焦点または非共焦点遠視野および近視野顕微鏡観察において得られることである。像は、反射および／または散乱、または透過された視野の共役四半分から成る、一次元アレイ、二次元アレイ、または三次元アレイを含む。
【００３６】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、基板によって反射および／または散乱、または透過された視野の共役四半分の確定のために使用される情報は、共時的に、すなわち、同時に得られることである。
【００３７】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、走査モードで操作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いた場合に共時的に得られる、共役四半分視野は、共焦点顕微鏡システムで使用され、視像化される基板中の、または上のスポットに対して共役的なピンホール共役セットの特性においてピンホール相互の間に、走査時の様々な時点で現れる変動作用に対する感受性を下げる。
【００３８】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、走査モードで操作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いた場合に共時的に得られる、共役四半分視野は、視像化される基板中の、または上のスポットに対して共役的なピクセル共役セットの特性においてピクセル相互の間に、走査時の様々な時点で現れる変動作用に対する感受性を下げる。
【００３９】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、走査モードで操作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いた場合に共時的に得られる、共役四半分視野は、干渉計システムに向けられる入力ビームのパルスまたはパルス列のそれぞれのセットにおけるパルス相互の間の変動作用に対する感受性を下げる。
【００４０】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、単位時間当たりの、視像化される基板中、および／または、上のスポット数で見た場合、干渉遠視野または近視野共焦点または非共焦点顕微鏡の処理能力の増大である。
【００４１】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、干渉遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察で得られた基板の一次元、二次元、または三次元像における系統誤差の減少である。
【００４２】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、干渉遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察による基板の一次元、二次元、または三次元像生成における変動に対する感受性の低下である。
【００４３】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、干渉遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察法を用いて、視像化される基板中の、および／または上の各スポットについて4個の電気干渉値を獲得する際に、視像化される基板中の、および／または上のスポットと、複数ピクセル検出器の共役ピクセルの共役像との重複誤差に対する感受性が低下されることである。重複誤差とは、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法において視像化されたスポットと比較した場合の、それぞれの、共役検出器ピクセルセットの、4個の共役像セットの相対的誤差である。
【００４４】
本発明の少なくとも一つの実施態様の別の利点は、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法の周波数シフトモードで操作した場合、入力ビーム成分の位相が、測定される共役四半分の値に影響を及ぼさないことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
干渉計、例えば、走査干渉遠視野および近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察において、干渉による計測法、例えば、直線移行干渉計において、反射および／または散乱および／または透過ビームの共役四半分視野の共時測定をするための装置および方法が、本明細書において記述される。その後に共役四半分視野の共時測定値確定のために使用される量の測定を実行するために、バイ-ホモダイン検出法およびクォード-ホモダイン検出法が用いられる。接頭語バイおよびクォードは、異なる共存測定値の数、および干渉計システムに存在する対応参照ビームの数、すなわち、それぞれ、2および4を指す。
【００４６】
情報内容および信号対雑音比に関しては、走査モードで動作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いる顕微鏡システムにおいて共時的に得られる共役四半分視野は、ステップ観測モード、すなわち、非走査モードで顕微鏡システムを操作した場合に得られる共役四半分視野と実質的に等価である。走査モードで動作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いて共時的に得られる共役四半分視野では、共焦点顕微鏡システムで使用されるピンホールの共役セットの特性におけるピンホール相互間の変動に対する感受性が低下し、共焦点および非共焦点顕微鏡システムにおける複数ピクセル検出器の共役ピクセルセットにおけるピクセル相互間の変動に対する感受性が低下する。
【００４７】
走査モードで動作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いて共時的に得られる共役四半分視野では、共役四半分視野の生成に用いられる入力ビームのパルス毎の変動に対する感受性が低下し、共役四半分視野の共時測定値の獲得時において視像化される基板の相対的動きに対する感受性が低下する。この感受性低下は、シングル-ホモダイン検出法を用い、走査モードまたは非走査モードのいずれかで操作した場合に得られる共役四半分視野と比べたものである。顕微鏡観察用途では、共役四半分視野は、視像化される基板上および／または中の各スポットについて得られる。
【００４８】
走査モードで動作し、バイ-ホモダインまたはクォード-ホモダイン検出法を用いる、単一または複数波長直線移行干渉計において共時的に得られる共役四半分視野では、走査モードで動作し、単一ホモダイン検出法を用いる、単一または複数波長直線または角度移行干渉計と比べて、位相冗長問題は緩和され、変動に対する感受性は低減される。
【００４９】
干渉型共焦点および非共焦点遠視野および近視野顕微鏡システム、および、直線移行干渉計、例えば、波長モニター、気体屈折率モニター、気体の相互分散力Γのモニターに使用されるもの、および、分散干渉計を含むいくつかの実施態様が記載される。第1実施態様では、干渉型遠視野共焦点顕微鏡における参照ビームと測定ビームの光学的経路長の差が比較的大きな非ゼロ値、例えば、0.2mであり、第2実施態様では、干渉型遠視野共焦点顕微鏡における参照ビームと測定ビームの光学的経路長の差が名目上ゼロである。干渉測定における参照および測定ビームの光学的経路長の差は名目的には最小値に留められる。しかしながら、ある干渉型遠視野共焦点顕微鏡では、参照および測定ビームの光学的経路長の差は、Henry A. Hillによる、名称「ピンホールアレイ・ビームスプリッターを組み込んだ干渉型共焦点顕微鏡観察法」なる米国特許仮出願第60/442,982[ZI-45]に記載されるように比較的大きな値である。なお、この内容全体を引用することにより本明細書に含める。
【００５０】
本発明の様々な局面を取り込んだ実施態様の一般的記述は、先ず、基板によって反射および／または散乱されるビーム、または透過されるビームの共役四半分視野を測定するための干渉計システムに、バイ-ホモダインおよびクォード-ホモダイン検出法が用いられる場合を取り扱う。図1aを参照すると、干渉計システムが模式的に示され、このシステムは、全体として数字10で示される干渉計であって、測定対象物60によって、反射および／または散乱されるビーム、および透過されるビームを測定する干渉計、光源18、ビーム調整器22、検出器70、および、電子プロセッサーとコントローラー80を含む。光源18は、1、2、または4周波数成分を含む入力ビーム20を生成するパルス駆動光源である。ビーム20は、ビーム調整器22に入射し、2、または4周波数成分を有する入力ビーム24としてビーム調整器を脱け出す。入力ビーム24の2または4周波数成分の測定ビーム成分は空間的に共存し、同じ時間ウィンドウ関数を持ち、対応する参照ビーム成分も空間的に共存し、同じ時間ウィンドウ関数を持つ。
【００５１】
参照および測定ビームは、ビーム調整器22においてビームセットから、または、干渉計10において、入力ビーム24の2または4周波数成分のそれぞれについて生成されてもよい。ビーム調整器22または干渉計10のいずれかにおいて生成された測定ビーム30Aは、基板60に入射する。測定ビーム30Bは、基板60によって反射および／または散乱された、測定ビーム30Aの一部か、または、基板60によって透過された、測定ビーム30Aの一部として生成された帰還測定ビームである。帰還測定ビーム30Bは、干渉計10において参照ビームと結合されて、出力ビーム32を形成する。
【００５２】
出力ビーム32は、検出器70によって検出されて、バイ-ホモダインまたはクォードホモダイン検出法において、光源パルスまたはパルス列当たり、それぞれ、1個または2個の電気干渉信号を生成し、信号72として送信される。検出器70は、ビーム32の参照および帰還測定ビーム成分の共通偏光状態を選択し、混合ビームを形成する分析器を含んでもよい。別態様として、干渉計10は、ビーム32の参照および帰還測定ビーム成分の共通偏光状態を、ビーム32が混合ビームとなるように選択する分析器を含んでもよい。
【００５３】
実際には、二つの異なる技術によって、出力ビーム32の参照および測定ビーム成分の間に既知の位相シフトが導入される。一つの技術では、電子プロセッサーとコントローラー80からの信号74による調節に従って、ビーム調整器22によって、入力ビーム24の2または4周波数成分のそれぞれについて参照および測定ビーム成分の間に位相シフトが導入される。第二の技術では、干渉計10における参照および測定ビーム経路の間の光学的経路差が非ゼロであるために、出力ビーム32の2または4周波数成分のそれぞれについて参照および測定ビーム成分の間に位相シフトが導入され、かつ、対応する周波数シフトが、電子プロセッサーとコントローラー80からの信号74による調節に従って、ビーム調整器22および／または光源18によって、2または4周波数成分に導入される。
【００５４】
本明細書で記述される各種実施態様の入力ビーム要求を満たすために、光源18とビーム調整器22の取る構成については様々のやり方がある。図1bを参照すると、ビーム調整器22は、2周波数発信器および位相移行器として構成され、光源18は、1周波数成分を持つビーム20を生成するように構成される。この2周波数発信器および位相移行器構成体は、聴視変調器1020、1026、1064および1068；偏光ビームスプリッター1030、1042、1044および1056；位相移行器1040および1052；半波位相遅延プレート1072および1074；非偏光ビームスプリッター1070；および、ミラー1036、1038、1050および1054を含む。
【００５５】
入力ビーム20は、図1bの紙面に対して平行な偏光面を持つ聴視変調器1020に入射する。ビーム20の第1部分は、聴視変調器1020によって回折されてビーム1022となり、次に、聴視変調器1026によって回折されて、図1bの紙面に対して平行な偏光を持つビーム1028となる。ビーム20の第2部分は透過されて、図1bの紙面に対して平行な偏光面を有する、非回折ビーム1024となる。聴視変調器1020に対する聴覚電力は、ビーム1022と1024とが名目上同じ強度を持つように調節される。
【００５６】
聴視変調器1020と1026は、非等方性ブラッグ回折タイプ、または、等方性ブラッグ回折タイプのいずれかであってもよい。聴視変調器1020および1026によって導入される周波数シフトは、同じ符号を持ち、かつ、入力ビーム24の2周波数成分間の所望の周波数の1/4に等しい。ビーム1028の伝播方向も、ビーム1024の伝播方向に対して平行的である。
【００５７】
ビーム1024は、聴視変調器1064および1068によって回折され、図1bの紙面に平行な偏光を有するビーム1082になる。聴視変調器1064と1068は、非等方性ブラッグ回折タイプ、または、等方性ブラッグ回折タイプのいずれかであってもよい。聴視変調器10640および1068によって導入される周波数シフトは、同じ符号を持ち、かつ、入力ビーム24の2周波数成分間の所望の周波数の1/4に等しい。ビーム1082の伝播方向も、ビーム1024の伝播方向に対して平行的である。
【００５８】
ビーム1028および1082は、それぞれ、半波位相遅延プレート1072および1074に入射し、それぞれ、ビーム1076および1078として伝達される。半波位相遅延プレート1072および1074は、ビーム1076および1078の偏光面が、図1bの紙面に対して45度となるような方向性を持つ。ビーム1076および1078の、図1bの紙面に対して平行に偏光される成分は、干渉計10における測定ビーム成分として使用され、ビーム1076および1078の、図1bの紙面に対して直角に偏光される成分は、干渉計10における参照ビーム成分として使用される。
【００５９】
図1bを参照しながら続けると、ビーム1076は、偏光ビームスプリッター1044に入射し、その測定および参照ビーム成分は、それぞれ、ビーム1046および1048として透過、反射される。測定ビーム成分1046は、ミラー1054によって反射された後、偏光ビームスプリッター1056によって透過されて、ビーム1058の測定ビーム成分となる。参照ビーム成分1048は、ミラー1050によって反射され、位相移行器1052によって透過された後、偏光ビームスプリッター1056によって反射されて、ビーム1058の参照ビーム成分となる。ビーム1058は、ビームスプリッター1070に入射し、その一部は反射されて、ビーム24の成分となる。
【００６０】
ビーム1078は、偏光ビームスプリッター1030に入射し、その測定および参照ビーム成分は、それぞれ、透過および反射され、それぞれ、ビーム1032および1034となる。測定ビーム成分1032は、ミラー1036によって反射された後、偏光ビームスプリッター1042によって透過されて、ビーム1060の測定ビーム成分となる。参照ビーム成分1034は、ミラー1038によって反射され、位相移行器1040によって透過された後、偏光ビームスプリッター1042によって反射されて、ビーム1060の参照ビーム成分となる。ビーム1060は、ミラー1056による反射の後、ビームスプリッター1070に入射し、その一部は透過されて、ビーム24の成分となる。
【００６１】
位相移行器1052および1040は、電子プロセッサーとコントローラー80（図1a参照）からの信号74に従って、それぞれの参照および測定ビームの間に位相シフトを導入する。それぞれの位相シフトのスケジュールは、式(1)に続く考察に記述される。位相移行器1052および1040は、例えば、プリズムまたはミラーと圧電移行器を含む光学・機械タイプのものであってもよいし、あるいは、電気・光学変調器タイプのものであってもよい。
【００６２】
ビーム調整器22を脱け出すビーム24は、ある周波数を持つ一つの参照ビームと測定ビーム、および、第2周波数を持つ第2参照ビームと測定ビームを含み、参照ビームと測定ビームの相対的位相は、電子プロセッサーとコントローラー80によって、制御信号74を介して調節される。
【００６３】
本明細書に記載される様々の実施態様の入力ビーム要求に応えるために光源18およびビーム調整器22を構成するには様々のやり方があるが、その説明を続けることとして図1cを参照すると、そこでは、ビーム調整器22は、2周波数発振器および周波数移行器として構成される。この2周波数発振器および周波数移行器構成体は、聴視変調器1120、1126、1130、1132、1142、1146、1150、1154、1058、および1062；ビームスプリッター1168；および、ミラー1166を含む。
【００６４】
光源18は、単一周波数成分を持つビーム20を生成するように構成される。ビーム20は、図1c面に対して平行な偏光面を持つ聴視変調器1120に入射する。ビーム20の第1部分は、聴視変調器1120によって回折されてビーム1122となり、次に、聴視変調器1126によって屈折されて、図1c面に対して平行な偏光を持つビーム1128となる。ビーム20の第二部分は透過されて、図1c面に対して平行な偏光面を持つ非回折ビーム1124となる。聴視変調器1120に対する聴覚パワーは、ビーム1122および1124が名目上同じ強度を持つように調節される。
【００６５】
聴視変調器1120と1126は、非等方性ブラッグ回折タイプ、または、等方性ブラッグ回折タイプのいずれかであってもよい。聴視変調器1120および1126によって導入される周波数シフトは、干渉計10において生成される周波数シフトΔｆに対し、その周波数シフトに等しい周波数差を持つ参照ビームと測定ビームの間にπ/2位相シフトを生ずる周波数シフトΔｆと同じ符号を持ち、かつ、その1/2に等しい。ビーム1128の伝播方向は、ビーム1124の伝播方向に対して平行的である。
【００６６】
図1cについて続けると、ビーム1128は、聴視変調器1132に入射して、電子プロセッサーとコントローラー80からの制御信号74に従って（図1a参照）、聴視変調器1132によって回折されてビーム1134になるか、または、聴視変調器1132によって透過されてビーム1136となる。ビーム1134が生成されると、ビーム1134は、聴視変調器1142、1146および1150によって回折されて、ビーム1152の周波数シフトビーム成分となる。聴視変調器1132、1142、1146および1150によって導入される周波数シフトは、皆同じ方向で、その大きさはΔf/2に等しい。従って、聴視変調器1132、1142、1146および1150によって導入される差し引き合計の周波数シフトは±2Δfであり、干渉計10においてそれぞれの参照および測定ビームの間に相対的π位相を生成する。聴視変調器1120、1126、1132、1142、1146および1150によって導入される差し引き合計周波数シフトは、Δf±2Δfであり、干渉計10においてそれぞれの参照および測定ビームの間に、それぞれの相対的位相シフトπ/2±πを生成する。
【００６７】
ビーム1136が生成された場合、ビーム1136は、電子プロセッサーとコントローラー80からの制御信号74に従って、聴視変調器1150によって透過されて、ビーム1128に関してビーム1152の非周波数変動ビーム成分となる。聴視変調器1120、1126、1132および1150によって導入される差し引き合計周波数シフトはΔfであり、これは、干渉計10のそれぞれの参照および測定ビームの間にπ/2の、それぞれの相対的位相シフトを生成する。
【００６８】
ビーム1124は聴視変調器1130に入射し、電子プロセッサーとコントローラー80からの制御信号74に従って、聴視変調器1130によって回折されてビーム1140となるか、または、聴視変調器1130によって透過されてビーム1138になる。ビーム1140が生成された場合、ビーム1140は、聴視変調器1154、1158、および1162によって回折されて、ビーム1164の周波数シフトビーム成分となる。聴視変調器1130、1154、1158および1162によって導入される周波数シフトは、皆同じ方向で、±Δf/2に等しい。従って、聴視変調器1130、1154、1158および1162によって導入される差し引き合計の周波数シフトは±2Δfであり、干渉計10の通過時に、それぞれの参照および測定ビームの間に相対的位相シフトπを生成する。聴視変調器1120、1130、1154、1158、および1162によって導入される差し引き合計周波数シフトは、±2Δfであり、干渉計10通過時に、それぞれの参照および測定ビームの間に、それぞれの相対的位相シフト±πを生成する。
【００６９】
ビーム1138が生成された場合、ビーム1138は、電子プロセッサーとコントローラー80からの制御信号74に従って、聴視変調器1162によって透過されて、ビーム1164の非周波数変動ビーム成分となる。聴視変調器1120、1130、および1162によって導入される周波数シフトは0であり、これは、干渉計10の通過時、それぞれの参照および測定ビームの間に0の、それぞれの相対的位相シフトを生成する。
【００７０】
ビーム1152および1164は、実施態様が入力ビームとして空間的に隔てられた参照および測定ビームを必要としている場合、直接入力ビーム24として使用してもよい。実施態様が、入力ビームとして共存的な参照および測定ビームを必要としている場合、ビーム1152および1164は、ビームスプリッター1168によって結合されてビーム24を形成する。聴視変調器1120、1126、1130、1132、1142、1146、1150、1154、1058、および1062は、非等方性ブラッグ回折タイプ、または、等方性ブラッグ回折タイプのいずれかであってもよい。ビーム1152および1164は、非等方性ブラッグ回折タイプ、または等方性ブラッグ回折タイプのいずれにおいても、図1cの面において共に偏光されており、ビームスプリッター1168は非偏光タイプのものである。
【００７１】
様々の実施態様の入力ビーム要求に合致するように光源18およびビーム調整器22を様々なやり方で構成する、その方法の記載の続きとして、光源18は、パルス型光源であることが好ましい。パルス駆動光源を生産するにはいくつかの異なるやり方がある（W. Silfvast, 「光学教科書（”Handbook of Optics”）」、1, 1995, 第11章「レーザー」、McGraw-Hill、ニューヨーク参照）。光源18の各パルスは、モードロック型QスイッチNd:YAGレーザーによって生成されるもののような単発パルスまたはパルス列を含んでもよい。単発パルス列は、本明細書では、パルス列と参照され、パルスおよびパルス列という表現は本明細書では相互交換的に使用される。
【００７２】
光源18は、ある実施態様では、B.P. Stoicheff, J.R. Banic, P. Herman, W. Jamroz, P.E. LaRocque, and R.H. Lipsonによって書かれた、表題「高解像度VUVおよびXUV分光光度観測のための、変調可能なコヒーレント光源（”Tunable, Coherent Sources For High-Resolution VUV and XUV Spectroscopy”）」なる、T.J. McIlrath and R.R. Freeman編（米国物理研究所）の「限外紫外線分光光度観察のためのレーザー技術（”Laser Techniques for Extreme Ultraviolet Spectroscopy”）」、19ページ(1982)所載の総覧、および、その中の引用文献に記載される技術を用いて、2種または4種の周波数を生成するように構成することが可能である。技術としては、例えば、S.E. Harris, J.F. Young, A.H. Kung, D.M. Bloom, and G.C. Bjorklundによって書かれた、表題「紫外線および真空紫外線放射の生成（”Generation of Ultraviolet and Vacuum Ultraviolet Radiation”）」なる、R.G. Brewer and A. Mooradi編（Plenum Press、ニューヨーク）、「レーザー分光光度観察I（”Laser Spectroscopy I”）59ページ(1974)所載の論文、および、A.H. Kungによって書かれた、表題「変調可能なピコ秒VUV放射の生成（”Generation of Tunable Picosecond VUV Radiation”）」、Appl. Phys. Lett. 25, p653 (1974)の論文に記載された、二次および三次ハーモニック（高調波）生成、およびパラメトリック生成が挙げられる。上に引用した3編の論文の内容全体を、参照することにより本明細書に含める。
【００７３】
2種または4種の周波数成分を含む光源18からの出力ビームは、ビーム調整器22においてビームスプリッターによって結合されて、各種実施態様の要求に応じて空間的に隔てられた、または、共存的な、共存的測定および参照ビームを形成する。光源18が、2種、または4種周波数成分を供給するように構成される場合、ある実施態様で要求される各種成分の周波数シフトは、光源18において、例えば、入力ビームのパラメトリック発信器に対する周波数変調によって導入されてもよく、ビーム調整器22における測定ビームに対する参照ビームの相対的位相シフトは、例えば、プリズムまたはミラーと圧電移行器を含む光学・機械タイプのもの、あるいは、電気・光学変調器タイプのもので実現されてもよい。
【００７４】
図1aを参照しながら一般的記述を続ける。入力ビーム24は、その中に参照ビームと測定ビームとを存在させたまま干渉計10に入射する、あるいは、入力ビームは干渉計10に入射し、そこで、入力ビーム24から、参照ビームと測定ビームが生成される。参照ビームと測定ビームとは、2アレイの参照ビームと2アレイの測定ビームを含み、これらのアレイは1要素から成るアレイを含む。測定ビームアレイは、基板60上および／または中に入射または結像し、帰還測定ビームアレイが、基板による反射および／または散乱、または透過によって生成される。参照ビームと測定ビームの単一要素アレイの場合、測定ビームは一般に基板60によって反射または透過される。参照ビームと帰還測定ビームの両アレイはビームスプリッターによって結合されて、2アレイの出力ビーム成分を形成する。出力ビーム成分のアレイ同士は、干渉計10と検出器70のいずれかにおいて、偏光状態に関して混合される。次に、出力ビームアレイは、必要に応じて、複数ピクセルまたは単数ピクセル検出器のピクセル上のスポットに結像され、検出されて、電気干渉信号72を生成する。
【００７５】
帰還測定ビームの共役四半分視野は、電気干渉信号72から成る4測定値一組を生成することによって得られる。シングルホモダイン検出では、電気干渉信号72の四つの測定値のそれぞれに対して、既知の位相シフト配列が、出力ビーム32の参照ビーム成分と帰還測定ビーム成分の間に導入される。ある位相シフト配列は、0、π/4、π/2、および3π/2を含む。参考のために、単一周波数成分を含む入力ビームについて反射／散乱視野の共役四半分を抽出するために使用されるその後のデータ処理工程は、例えば、Henry A. Hillによる、名称「走査干渉型近視野共焦点顕微鏡観察法」なる米国特許第6,445,453号（ZI-14）に記載されている。なお、この特許の内容全体を引用することにより本明細書に含める。
【００７６】
各種実施態様で使用されるバイ-ホモダイン検出法を参照すると、4個の電気干渉信号値から成る1セットが、視像化される基板60上の、および／または、中の各スポットについて得られる。視像化される基板の上の、および／または、中の単一スポットについて共役四半分視野を得るために用いられる4個の電気干渉信号値から成るセットSj, j=1, 2, 3, 4は、バイ-ホモダイン検出では、ある換算率において、下式で表される、すなわち、
【００７７】
【数１】
2006516763.tif 000003
式中、係数A1およびA2は、入力ビームの第1および第2周波数成分に対応する参照ビームの振幅を表し、係数B1およびB2は、それぞれ、参照ビームA1およびA2に対応する背景ビームの振幅を表し、係数C1およびC2は、それぞれ、参照ビームA1およびA2に対応する帰還測定ビームの振幅を表し、Pjは、パルス列のパルスjにおける入力ビームの第1周波数成分の積分強度を表し、εjおよびγjの値は表1に掲げる通りである。1から-1、または、-1から1へのεjおよびγjの数値の変化は、それぞれの参照および測定ビームにおける相対的位相変化に対応する。係数ξj、ζj、およびηjは、それぞれ、参照ビーム、背景ビーム、および帰還測定ビームにおける、基板60の上、および／または中にスポットを生成する際に使用される、4ピンホールの共役セットの性質、例えば、サイズおよび形における変化の作用、および、基板60上の、および／または、中のスポットに対応する4個の検出ピクセルの共役セットの感度を表す。
【００７８】
【表１】
2006516763.tif 000004
式(1)において、|A2|／|A1|の比は、ｊにも、Pjの値にも依存しないことが仮定される。さらに、本発明の範囲や精神から逸脱すること無しに、Sjの表現を簡単化して重要な性質を突出させるために、式(1)において、A2およびA1に相当する帰還測定ビームの振幅の比も、j、または、Pjの値に依存しないことが仮定される。一方、|C2|／|C1|比は、A2およびA1に相当する測定ビーム成分の振幅の比が|A2|／|A1|比と異なる場合、|A2|／|A1|比と異なる。
【００７９】
ビーム32における、対応する参照および帰還測定ビーム成分間の相対的位相シフトの制御によってcos ψA2C2 = ±sin ψA1C1に注意すると、式(1)は下記のように書き直される、すなわち、
【００８０】
【数２】
2006516763.tif 000005
この式を得るには、本発明の範囲からも、精神からも逸脱すること無しに、関係式cos ψA2C2 = ±sin ψA1C1を用いた。
【００８１】
実施態様においては、背景ビームの生成される場所およびやり方によっては、εjの変化に対する位相ψA1B1εjの変化、および、γjの変化に対するψA2B2γjの変化はπとは異なることがある。位相差（ψB1C1εj − ψA1C1）が位相ψA1B1εと同じである場合、すなわち、cosψB1C1εj = cos(ψA1C1 + ψA1B1εj)である場合、係数cos ψB1C1εjはcos[ψA1C1 + (ψB1C1εj - ψA1C1)]と書けることは、背景ビームの作用を評価する際に役立つことがある。
【００８２】
式(2)を精査するならば、共役四半分成分|C1|cosψA1C1に対応する式(2)の項は、平均値0を有し、εjがj=2.5の周囲で対称的なのであるからj=2.5の周囲で対称的な直交関数であることが明らかである。さらに、式(2)の共役四半分成分|C1|sinψA1C1に対応する式(2)の項は、平均値0を有し、γjがj=2.5の周囲で非対称的なのであるからj=2.5の周囲で非対称的な直交関数である。バイ-ホモダイン検出法の設計にとって重要なもう一つの性質は、共役四半分|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1に対応する項は、j = 1, 2, 3, 4の範囲において直交的である、なぜならεjとγjは、j = 1, 2, 3, 4の範囲において直交的である、すなわち、
2006516763.tif 000006
【００８３】
であるから、ということである。
【００８４】
共役四半分成分|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1に関する情報は、信号値Sjに適用される下記のディジタルフィルターによって表される、式(2)の共役四半分項の、対称的・非対称的性質、および、直交性を用いて得られる。
【００８５】
【数３】
2006516763.tif 000007
【００８６】
【数４】
2006516763.tif 000008
式中、ξ'jおよびP'jは、ξjおよびPjを表すためにディジタルフィルターで用いられる値である。
【００８７】
式(3)および(4)におけるパラメータ、
【００８８】
【数５】
2006516763.tif 000009
は、共役四半分の決定を完了するために決めなければならない。式(5)に示されるパラメータは、例えば、参照ビームと測定ビームの相対的位相の中にπ/2位相シフトを導入し、その共役四半分に対して測定を繰り返すことによって測定することが可能である。第一回測定による(sinψA1C1／cosψA1C1)に相当する共役四半分の振幅比を、第二回目測定による(sinψA1C1／cosψA1C1)に相当する共役四半分の振幅比で割った値は、
【００８９】
【数６】
2006516763.tif 000010
に等しい。
【００９０】
式(3)および(4)の係数の内のあるものは、ある換算率において指定値4を有する、例えば、
【００９１】
【数７】
2006516763.tif 000011
換算率とは、
2006516763.tif 000012
と仮定した場合の、それぞれ、ξ'j／ηjおよびξ'j／ζj比の平均値に相当する。式(3)および(4)の係数の内の他のあるものは指定値ゼロを持つ、例えば、
【００９２】
【数８】
2006516763.tif 000013
残りの係数は、
【００９３】
【数９】
2006516763.tif 000014
約ゼロからコサイン係数の約4倍の範囲の指定の大きさ、および、それぞれの相の性質に応じて、係数(Pj/P'j)(ξjζj／ξ'j2)または(Pj/P'j)(ξjηj／ξ'j2)のどちらかの平均値を持つ。それぞれの測定ビームの位相に第一近似で接近しない位相を持つ背景部分については、式(9)に挙げられる項の大きさは全て約ゼロとなる。それぞれの測定ビームの位相に第一近似で接近する位相を持つ背景部分については、式(9)に挙げられる項の大きさは、コサイン係数の約4倍で、係数(Pj/P'j)(ξjζj／ξ'j2)および／または(Pj/P'j)(ξjηj／ξ'j2)のどちらかの平均値となる。
【００９４】
式(3)および(4)において最大の二つの項は、一般に、係数（|A1|2＋|A2|2）および（|B1|2＋|B2|2）を持つ項である。しかしながら、式(8)に示すように、（|A1|2＋|A2|2）を係数として持つ項に対してξ'jを選択し、（|B1|2＋|B2|2）を係数として持つ項に対してζj値を設計することによって対応する項は実質的に除去される。
【００９５】
背景作用からの最大の寄与は、参照ビームと、測定ビーム30Aによって生成された背景ビーム部分との間の干渉項に対する寄与によって表される。この背景作用部分は、ゼロに設定したビーム32の帰還測定ビーム成分によって、背景部分の対応する共役四半分を測定すること、すなわち、基板60を除き、|A2|=0または|A1|=0、またはその逆とした場合の、それぞれの電気干渉信号Sjを測定することによって測定することが可能である。次に、この背景作用部分の共役四半分測定値を用いて、必要なら、最終使用用途に有利となるようにそれぞれの背景作用を補償することが可能である。
【００９６】
背景振幅2ξjζj|A1||B1|および位相ψA1B1εjの作用による最大寄与、すなわち、参照ビームと、測定ビーム30Aによって生成された背景ビーム部分の間の干渉項に関する情報は、基板60を除き、|A2|=0または|A1|=0、およびその逆とした場合の、参照ビームと測定ビーム30Aとの間の相対的位相シフトの関数としてj=1, 2, 3, 4についてSjを測定し、Sjの測定値をフーリエ分析することによって得られる。この情報は、それぞれの背景の起源を特定するのに役立てるために使用される。
【００９７】
実施態様において、背景ビームの作用を低減および／または補償するために、本発明の範囲からも、精神からも逸脱することなく、その他の技術、例えば、共にHenry A. Hillによる、名称「背景振幅を低減・補償した共焦点干渉顕微鏡観察のための方法および装置」の米国特許第5,760,901号、名称「背景および前景光源において外焦点光信号から合焦点像を識別するための方法および装置」の米国特許第5,915,048号、および、第6,480,285 B1号に記載される技術を取り込んでもよい。これら三つの引用特許文献それぞれの内容全体を参照することにより本明細書に含める。
【００９８】
ξ'jの値の選択は、j=1, 2, 3, 4の場合の係数ξjに関する情報に基づく。この情報は、干渉システム中にただ参照ビームのみを存在させた場合のj=1, 2, 3, 4に対するSjを測定することによって得られる。ある実施態様では、これは、単に、入力ビーム24の測定ビーム成分をブロックすることに相当し、別の実施態様では、単に基板60を取り除いてj=1, 2, 3, 4に対するSjを測定することに相当する。1組のξ'jの値の正しさをテストするには、式(3)と(4)の（|A1|2＋|A2|2）項がゼロとなる角度を見ることである。
【００９９】
j=1, 2, 3, 4における係数ξjηjに関する情報は、|A2|=0または|A1|=0の場合の、それぞれ4個の共役検出器ピクセルに対応するスポットの上をアーチファクトを通過走査し、それぞれ、共役四半分成分2|A1||C1|cosψA1C1、または2|A1||C1|sinψA1C1を測定することによって得られる。2|A1||C1|cosψA1C1、または2|A1||C1|sinψA1C1項の振幅変化は、jの関数としてのξjηjの変動に対応する。j=1, 2, 3, 4における係数ξjηjに関する情報は、例えば、干渉システム10の1個以上の要素の安定性を監視するのに用いることが可能である。
【０１００】
本明細書に記載されるバイ-ホモダイン検出法は、共役四半分視野を確定するための有力な技術である。先ず、共役四半分振幅|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1は、それぞれ、式(3)および(4)における、それぞれ、ディジタルフィルター値F1(S)およびF2(S)における一次項である。なぜなら、式(8)に関する考察で述べたように、係数（|A1|2＋|A2|2）および（|B1|2＋|B2|2）を持つ項は実質的にゼロだからである。
【０１０１】
第二に、式(3)および(4)における|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1項の係数は同じである。従って、帰還測定ビームと参照ビームの間の干渉項の振幅および位相に関して極めて正確な測定が、すなわち、共役四半分視野の極めて正確な測定が、ξjの一次変動、および、正規化の一次誤差、例えば、(Pj/P'j)および(ξj2/ξ'j2)が二次以上でしか関わらない正確な測定が実現される。この性質は重大な利点に転ずる。さらに、4個の電気干渉信号値それぞれのセットから為される共役四半分|C1|cosψA1C1および|C2|sinψA1C1の各成分への寄与は、同じウィンドウ関数を持つので、共時決定値として得られる。
【０１０２】
本明細書に記載されるバイ-ホモダイン技術のその他の際立った特徴に関しては、式(3)および(4)から明白である。すなわち、式(7)の第1方程式に相当する、それぞれ、式(3)および(4)の共役四半分成分|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1の係数は、ξ'jについて仮定される値における誤差と独立して同一である；式(8)の第4方程式に相当する、それぞれ、式(3)および(4)の共役四半分成分|C1|sinψA1C1および|C1|cosψA1C1の係数は、ξ'jについて仮定される値における誤差と独立して同一である。従って、共役四半分に対応する位相の極めて正確な値を、ξjの一次変動、および、正規化、例えば、(Pj/P'j)および(ξj2/ξ'j2) の一次誤差が何らかの高次作用を通じてしか関わらない状態下で測定することが可能である。
【０１０３】
さらに、バイ-ホモダイン検出法を用いると、共役四半分視野が共時的に得られるのであるから、共役四半分視野のシングル-ホモダイン検出で予想される状況と違って、位相冗長度のために位相追跡において生じる誤差の可能性が著明に低下することが明らかである。
【０１０４】
共役四半分視野が共時的に得られる量であることで生ずる、バイ-ホモダイン検出法のいくつかの利点が本明細書に記載される。一つの利点は、干渉型遠視野および／または近視野共焦点および非共焦点顕微鏡観察で、視像化される基板中および／または上の各スポットについて、四つの電気干渉信号値を獲得する際に、視像化される基板中または上の各スポットと、複数ピクセル検出器の共役ピクセルの共役画像との重複誤差に対する感度が低下することである。重複誤差とは、共役検出器ピクセルのそれぞれのセットの、4共役画像セットの、視像化されるスポットに対する相対的誤差である。
【０１０５】
もう一つの利点は、走査モードで操作した場合、走査時の様々な時点で視像化される基板中または上のスポットに対して共役的な、共焦点顕微鏡システムで使用されるピンホールの共役セットの性質が、ピンホール相互間の変動作用に対する感受性を下げることである。
【０１０６】
もう一つの利点は、走査モードで操作した場合、走査時の様々な時点で視像化される基板中または上のスポットに対して共役的な、共役ピクセルセット内の性質が、ピクセル相互間の変動作用に対する感受性を下げることである。
【０１０７】
もう一つの利点は、走査モードで操作した場合、干渉計システムに送られる入力ビーム24のパルス列のそれぞれの共役セットにおいて、パルス列相互間の変動作用に対する感受性を下げることである。
【０１０８】
一組の共役ピンホールから成る複数ピクセル検出器のピンホールとピクセル、および複数ピクセル検出器の共役ピクセルは、ピンホールアレイの隣接ピンホール、および／または、複数ピクセル検出器の隣接ピクセルを含んでもよく、あるいは、下記のピンホールアレイから選ばれたピンホール、または、下記のピクセルアレイから選ばれたピクセルを含んでもよい。すなわち、左右方向および／または長軸方向解像度および信号対雑音比において損失を被ることなく、選択されたピンホール間距離は、ピンホール間隔の整数倍、それぞれのピクセルアレイ間距離は、ピクセル間隔の整数倍とされるピンホールアレイまたはピクセルアレイである。対応走査速度は、共役ピンホールセットおよび／または共役ピクセルセットに対して共役的な、測定対象物60上のスポットの間隔を、複数ピクセル検出器の読み取り速度で割ったものの整数倍に等しいものとされる。この性質によって、単位時間当たりに視像化される基板中および／または上のスポット数に関して、遠視野または近視野共焦点または非共焦点顕微鏡の処理能力に著明な増加が得られる。
【０１０９】
本明細書で記載される各種実施態様で用いられるクォード-ホモダイン検出法を参照すると、4個の電気干渉信号値から成る1セットは、光源18とビーム調整器22から発せられる2個のパルス列毎に、視像化される基板60の上の、および／または、中の各スポットについて得られる。視像化される基板上の、および／または、中の単一スポットについて共役四半分視野を得るために用いられる4電気干渉信号値Sj、j=1,2,3,4のセットは、クォード-ホモダイン検出では、ある換算率において、下式によって表される、すなわち、
【０１１０】
【数１０】
2006516763.tif 000015
【０１１１】
【数１１】
2006516763.tif 000016
【０１１２】
【数１２】
2006516763.tif 000017
【０１１３】
【数１３】
2006516763.tif 000018
式中、係数A1、A2、A3およびA4は、それぞれ、入力ビーム24の第1、2、3および4周波数成分に対応する参照ビームの振幅を表し、B1、B2、B3およびB4は、それぞれ、参照ビームA1、A2、A3およびA4に対応する背景ビームの振幅を表し、C1、C2、C3およびC4は、それぞれ、参照ビームA1、A2、A3およびA4に対応する帰還測定ビームの振幅を表し、P1およびP2は、それぞれ、入力ビーム24の第1および第2パルス列の積分強度を表し、εjおよびγjの値は表1に掲げられる。クォードホモダイン検出法におけるξj、ζj、およびηjに関する記述は、バイ-ホモダイン検出法のξj、ζj、およびηjに関する記述の対応部分と同じである。
【０１１４】
式(10)、(11)、(12)および(13)において、比|A2|／|A1|および|A4|／|A3|は、j、またはPjの値に依存しないと仮定される。さらに、本発明の範囲や精神から逸脱すること無しに、Sjの表現を簡単化して重要な性質を突出させるために、式(10)、(11)、(12)、および(13)において、|A2|／|A1|および|A4|／|A3|に相当する帰還測定ビームの振幅比も、j、または、Pjの値に依存しないことが仮定される。一方、|C2|／|C1|および|C4|／|C3|比は、|A2|／|A1|および|A4|／|A3|比に相当する測定ビーム成分の振幅比が、それぞれ、|A2|／|A1|および|A4|／|A3|比と異なる場合、それぞれ、|A2|／|A1|および|A4|／|A3|比と異なる。
【０１１５】
ビーム32の、対応する参照および測定ビーム成分間の相対的位相シフトの制御によってcos ψA2C2 = ±sin ψA1C1に注意すると、式(10)、(11)、(12)、および(13)は下記のように書き直される、すなわち、
【０１１６】
【数１４】
2006516763.tif 000019
【０１１７】
【数１５】
2006516763.tif 000020
【０１１８】
【数１６】
2006516763.tif 000021
【０１１９】
【数１７】
2006516763.tif 000022
上式において、本発明の範囲や精神から逸脱すること無しに、関係式cos ψA2C2 = sin ψA1C1を用いた。
【０１２０】
共役四半分|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1に関する情報は、信号値Sjに適用される下記のディジタルフィルターによって表される、共役四半分の、対称的および非対称的性質および直交性を用いることによって得られる、すなわち、
【０１２１】
【数１８】
2006516763.tif 000023
【０１２２】
【数１９】
2006516763.tif 000024
クォードホモダイン検出法におけるξ'jおよびP'jに関する記述は、バイ-ホモダイン検出法のξ'jおよびP'jに関する対応記述と同じである。式(14)、(15)、(16)、(17)、(18)、および(19)を用いて、下記の式が、共役四半分|C1|cosψA1C1および|C1|sinψA1C1の成分を含むフィルター量について得られる、すなわち、
【０１２３】
【数２０】
2006516763.tif 000025
2006516763.tif 000026
最終使用用途のために共役四半分の確定を完了するためには、下記のパラメータを決定する必要がある、すなわち、
【０１２４】
【数２１】
2006516763.tif 000027
【０１２５】
【数２２】
2006516763.tif 000028
【０１２６】
【数２３】
2006516763.tif 000029
式(21)、(22)および(23)で示されるパラメータは、例えば、バイ-ホモダイン検出法において式(5)によって指定される量の測定に関して記載された工程と同様の工程によって測定することが可能である。
【０１２７】
クォード-ホモダイン検出法の残りの記述は、バイ-ホモダイン検出法のの記述の対応部分と同じである。
【０１２８】
さらに、クォード-ホモダイン検出法を用いると、共役四半分視野が共時的に得られるのであるから、共役四半分視野のシングル-ホモダイン検出で予想される状況と違って、位相冗長度のために位相追跡において生じる誤差の可能性が著明に低下することが明らかである。
【０１２９】
共役四半分視野が共時的に得られる量であることで生ずる、クォード-ホモダイン検出法のいくつかの利点が本明細書に記載される。
【０１３０】
バイ-ホモダイン検出法と比較した場合のクォード-検出法の一つの利点は、処理能力における2倍の増加である。
【０１３１】
もう一つの利点は、干渉型遠視野および／または近視野共焦点顕微鏡観察で、視像化される基板中および／または上の各スポットについて、四つの電気干渉信号値を獲得する際に、視像化される基板中または上の各スポットと、複数ピクセル検出器の共役ピクセルの共役画像との重複誤差の作用に対する感度が低下することである。重複誤差とは、共役検出器ピクセルのそれぞれのセットの、4共役画像セットの、視像化されるスポットに対する相対的誤差である。
【０１３２】
もう一つの利点は、走査モードで操作した場合、干渉計システムに送られる入力ビーム24のパルス列のそれぞれの共役セットにおいて、パルス列相互間の変動作用に対する感受性が低下することである。
【０１３３】
もう一つの利点は、走査モードで操作した場合、4個の電気干渉値を生成するのに光源からただ1発のパルスが要求されるだけなので、処理能力に上昇が見られることである。
【０１３４】
第1実施態様が、図2aに模式的に示される。第1実施態様は、全体として数字110で示される第一結像システム、ピンホールビームスプリッター112、検出器170、および、全体として数字210で表示される第二結像システムを含む。第二結像システム210は、大きな動作距離を持つ低倍顕微鏡、例えば、ニコンELWDおよびSLWD対物レンズ、およびオリンパスLWD、ULWD、およびELWD対物レンズである。第一結像システム110は、先に引用した共通著者になる米国特許仮出願第60/442,982号（ZI-45）に記載される、干渉型共焦点顕微鏡システムを含む。
【０１３５】
第一結像システム110は、図2bに模式的に示される。結像システム110は、二つとも、Henry A. Hillという共通著者による、名称「反射光学および反射屈折光学画像化システム」なる米国特許第6,552,852B1号（ZI-38）、および同様に名称「反射光学および反射屈折光学画像化システム」なる、2003年2月3日出願の米国出願第10/366,651号（ZI-43）に記載されるものと同じ反射屈折光学系である。なお、この引用した米国特許と米国出願の内容全体を、参照することによって本明細書に含める。
【０１３６】
反射屈折結像システム110は、反射屈折要素140と144、ビームスプリッター148、および、凸レンズ150を含む。表面142Aおよび146Aは凸型球面であり、名目上は同じ曲率半径を有し、表面142Aおよび146Aそれぞれの曲率半径中心は、ビームスプリッター148に関して共役点である。表面142Bおよび146Bは凹型球面であり、名目上は同じ曲率半径を有する。表面142Bおよび146Bの曲率半径の中心は、それぞれ、表面146Aおよび142Aの曲率半径の中心と同じである。凸レンズ150の曲率半径の中心は、表面142Bおよび146Aの曲率半径の中心と同じである。表面146Bの曲率半径は、結像システム110の効率損失を最小にするように、最終用途のために受容可能な、結像システム110の動作距離を実現するように選ばれる。凸レンズ150の曲率半径は、反射屈折光学系110の偏軸収差が補償されるように選ばれる。要素140および144の媒体は、例えば、石英ガラス、または、市販のガラス、例えば、SF11である。凸レンズ150の媒体は、例えば、石英ガラス、YAG、または、市販のガラス、例えば、SF11である。要素140と144、および凸レンズ150の選択に当たって考慮すべき重要点は、ビーム124の周波数に対する透過性である。
【０１３７】
凸レンズ152は、凸レンズ150の曲率中心と同じ曲率中心を持つ。凸レンズ150と152は、ピンホール・ビームスプリッター112を間にして互いに接着される。ピンホールアレイ・ビームスプリッター112は図2cに示される。ピンホールアレイ・ビームスプリッターのピンホールのパターンは、最終使用用途の要求に合致するように選ばれる。パターンの一つの例として、二つの直交方向に等間隔で隔てられたピンホールから成る二次元アレイがある。ピンホールは、同一著者Henry A. Hill and Kyle Ferrioによって2001年7月27日出願の、名称「共焦点近視野顕微鏡観察のための複数光源アレイ」なる米国特許出願第09/917,402号（ZI-15）に記載されているように、円開口、矩形開口、または、それらの組み合わせを含んでもよい。なお、前記特許出願の全内容を引用することにより本明細書に含める。ピンホールアレイ・ビームスプリッター１12のピンホールアレイのピンホール間の間隔は、図2cにおいてbで示され、開口径はaである。
【０１３８】
入力ビーム124は、ミラー154によって、ピンホール・ビームスプリッター112に向けて反射され、そこにおいて、その第1部分は、出力ビーム成分130Aおよび130Bの参照ビーム成分として透過され、その第2部分は、ビーム成分126Aおよび126Bの測定ビーム成分として散乱される。測定ビーム成分126Aおよび126Bは、基板160近傍の結像平面の結像スポットアレイに対して、ビーム128Aおよび128Bの成分として結像される。基板160に入射したビーム成分128Aおよび128Bの一部は、ビーム成分128Aおよび128Bの帰還測定ビーム成分として反射および／または散乱される。ビーム成分128Aおよび128Bの帰還測定ビーム成分は、反射屈折光学系110によって、ピンホール・ビームスプリッター112のピンホールと一致するスポットに結像され、その一部は、出力ビーム成分130Aおよび130Bの帰還測定ビーム成分として透過される。
【０１３９】
反射屈折光学系110の結像特性に関する記述は、先に引用した米国特許仮出願第60/442,982号、および、2004年1月27日出願、名称「ピンホールアレイ・ビームスプリッターを組み込んだ干渉型共焦点顕微鏡観察法」の米国特許出願（ZI-45）の記述の対応部分と同じである。
【０１４０】
次の工程は、結像システム210によって、出力ビーム成分130Aおよび130Bを、複数ピクセル検出器、例えば、CCDのピクセルに一致するスポットアレイに対して結像させて、電気干渉信号172のアレイを生成することである。電気干渉信号アレイは、信号プロセッサーおよびコントローラー180に送信されてさらに加工処理される。
【０１４１】
入力ビーム124の記述は、図1cに示した2周波数発振器および周波数移行器として構成されるビーム調整器122に関連して図1aの入力ビーム24について行った記載の対応部分と同じである。入力ビーム124は、異なる周波数を持つが、同じ平面偏光状態を持つ二つの成分を含む。入力ビーム124の各成分の周波数は、電子プロセッサーとコントローラー180によって生成される制御信号174に従って、ビーム調整器122によって、異なる二つの、あらかじめ選択された周波数値の間を移動させられる。ビーム調整器122に向けられるビーム120の光源118は、各種単一周波数レーザーから任意に選ばれるものであってよい。
【０１４２】
帰還測定ビームの共役四半分視野は、図1a-1cの説明に述べられていた、電気干渉信号172の4個の測定値セットが生成されるバイ-ホモダイン検出を用いて獲得される。電気干渉信号172の4個の測定値セットのそれぞれについて、出力ビーム130Aおよび130Bの参照ビーム成分と帰還ビーム成分の間に、既知の位相シフト列が導入される。
【０１４３】
位相シフト列は、第1実施態様では、ビーム調整器122によって、入力ビーム124の成分の周波数を移行させることによって形成する。出力ビーム130Aおよび130Bの参照ビーム成分と帰還ビーム成分の間には、光学経路長に差があり、そのために、入力ビーム124の成分の周波数変化は、出力ビーム130Aおよび130Bの参照ビーム成分と帰還ビーム成分の間に対応位相シフトを生成する。出力ビーム130Aおよび130Bの参照ビーム成分と帰還ビーム成分の間に光学的経路差Lがある時、周波数シフトΔｆにたいして、下式で表される対応位相シフトψがある、すなわち、
【０１４４】
【数２４】
2006516763.tif 000030
式中、ｃは、光の自由空間速度である。Lは、物理的経路長の差ではなく、例えば、測定ビーム経路と帰還測定ビーム経路の、屈折率の平均値に依存する。位相シフトψ=π/2、およびL=0.25 mの例では、対応する周波数シフトはΔf = 300 MHzである。
【０１４５】
各種実施態様で用いられるクォード-ホモダイン検出法を参照すると、4個の電気干渉信号から成る1セットが、視像化される基板60上および／または中の各スポットについて得られる。
【０１４６】
電気干渉信号172の獲得のために2種類の異なる動作モードが記載される。最初に記載されるモードは、ステップ観測モードで、この場合、基板160は、画像情報が望まれる位置に相当する固定位置の間をステップ移動させられる。第二モードは走査モードである。ステップ観測モードでは、基板160の一次元、二次元、または三次元画像を生成するためには、ウェーファーチャック184/ステージ190に取り付けられた基板160は、ステージ190によって移動させられる。ステージ190の位置は、電子プロセッサーとコントローラー180からのサーボコントロール信号178に従ってトランスジューサー182によって制御される。ステージ190の位置は、計測システム188によって測定され、計測システム188によって得られた位置情報は、電子プロセッサーとコントローラー180に送信されてステージ190の位置制御に使用されるエラー信号を生成する。計測システム188は、例えば、直線移動干渉計と角度移動干渉計、およびキャップゲージを含んでいてもよい。
【０１４７】
電子プロセッサーとコントローラー180は、ウェーファーステージ190を所望の位置に動かし、次に、対応する電気干渉信号値のセットを獲得する。4個の電気干渉信号列を獲得した後、電子プロセッサーとコントローラー180は手順を繰り返して、ステージ190の次の所望の位置を求める。基板160の上昇および角度方向は、トランスジューサー186Aおよび186Bによって調節される。
【０１４８】
電気干渉信号値獲得のための第2番目モードを次に記載する。この場合、電気干渉信号値は、ステージ190の位置を一つ以上の方向に走査することによって獲得される。走査モードでは、光源118が、信号プロセッサーとコントローラー180からの信号192によって定期的にパルス制御される。光源118は、ピンホールアレイ・ビームスプリッター112のピンホールの共役画像が、画像情報が望まれる基板160上の、および／または、基板中の位置に登録されたのと一致して定期的にパルス駆動される。
【０１４９】
第1実施形態の第三変種で使用される連続走査モードのために、光源120によって生成されるビームパルスの持続時間または「パルス幅」τplには制限がある。パルス幅τplは、走査方向における空間解像度の限界値を、下式で表される低域限界まで部分的に制御するパラメータである。すなわち、
【０１５０】
【数２５】
2006516763.tif 000031
式中、Vは走査速度である。例えば、τpl=50 nsecで、走査速度v=0.20 m/秒の場合、走査方向における空間解像度τplVの限界値は
【０１５１】
【数２６】
2006516763.tif 000032
τplを持つパルス幅はまた、バイ-ホモダイン検出で使用が可能な最少周波数差を決める。電気干渉信号に対して共役四半分視野間の干渉による寄与が無いようにするための、最小周波数間隔Δｆminは下記のように表される、すなわち、
【０１５２】
【数２７】
2006516763.tif 000033
τpl=50 nsecの例では、1/τpl=20 MHzである。
【０１５３】
入力ビーム124の成分の周波数は、信号プロセッサーとコントローラー180からの信号174によって、出力ビーム130Aおよび130Bの参照および帰還測定ビーム成分の間に所望の位相シフトを与える周波数に一致するように制御される。電子干渉信号172獲得のための第1モードでは、1セット4電気干渉値に対応する4電気干渉信号セットが、検出器170の共通ピクセルによって生成される。電気干渉信号172獲得のための第2モードでは、4電気干渉信号値セットは、検出器170の共通ピクセルによって生成されない。従って、第2獲得モードでは、ピクセル効率の差、および、ピンホールアレイ・ビームスプリッター112のピンホールサイズの差は、図1a-1cに関連して上に示したバイ-ホモダイン検出法の記述に見られるように、信号プロセッサーとコントローラー180による信号処理において補償される。共役四半分視野の共時測定は、上のバイ-ホモダイン検出法の記述に見られるように、信号プロセッサーとコントローラー180によって実行される。
【０１５４】
第2実施態様は、前述の米国特許第5,760,901号に記載されるような干渉型遠視野共焦点顕微鏡を備えた図1a-1cの干渉計システムを含む。前述の米国特許第5,760,901号の実施態様は、反射または透過モードで動作するように構成される。第2実施態様では、ビーム調整器22は、図1bに示す2周波数発振器および位相移行器として構成される。第2実施態様では、前述の米国特許第5,760,901号の背景低減特性によって背景低減作用が見られる。
【０１５５】
第3実施態様は、前述の米国特許第5,760,901号に記載されるような干渉型遠視野共焦点顕微鏡を含む干渉計10で、位相マスクを除いたものを備えた図1a-1cの干渉計システムを含む。第3実施態様では、ビーム調整器22は、図1bに示す2周波数発振器および位相移行器として構成される。前述の米国特許第5,760,901号の実施態様は、反射または透過モードで動作するように構成される。前述の米国特許第5,760,901号の実施態様で位相マスクを除いた第3実施態様は、共焦点技術の基本形を表す。
【０１５６】
第4実施態様は、前述の米国特許第6,480,285B1号に記載されるような干渉型遠視野共焦点顕微鏡を含む干渉計10を備えた、図1a-1cの干渉計システムを含む。第4実施態様では、ビーム調整器22は、図1bに示す2周波数発振器および位相移行器として構成される。前述の米国特許第6,480,285B1号の実施態様は、反射または透過モードで動作するように構成される。第4実施態様では、前述の米国特許第6,480,285B1号の背景低減特性のために、背景の作用が低減される。
【０１５７】
第5実施態様は、前述の米国特許第6,480,285B1号に記載されるような、ただし位相マスクを取り除いた干渉型遠視野共焦点顕微鏡を含む干渉計10を備えた、図1a-1cの干渉計システムを含む。第5実施態様では、ビーム調整器22は、図1bに示す2周波数発振器および位相移行器として構成される。前述の米国特許第6,480,285B1号の実施態様は、反射または透過モードで動作するように構成される。前述の米国特許第6,480,285B1号の実施態様で位相マスクを除いた第5実施態様は、共焦点技術の基本形を表す。
【０１５８】
第6実施態様は、Henry A. Hillによる、名称「走査干渉型近視野共焦点顕微鏡観察法」なる米国特許第6,445,453号に記載されるような干渉型近視野共焦点顕微鏡を含む干渉計10を備えた、図1a-1cの干渉計システムを含む。第6実施態様では、ビーム調整器22は、図1bに示す2周波数発振器および位相移行器として構成される。前述の米国特許第6,445,453号の実施態様は、反射または透過モードで動作するように構成される。特に、前述の米国特許第6,445,453号の第5実施態様は、透過モードで動作し、そのモードでは、測定ビームは参照ビームから隔てられ、非共焦点顕微鏡によって視像化される基板に入射し、すなわち、基板における測定ビームはピンホールアレイの像ではなく、延長スポットであるように構成される。従って、第6実施態様の対応実施態様は、測定ビームの非共焦点構成におけるバイ-ホモダイン検出法の応用を表す。
【０１５９】
干渉計10は、バイ-ホモダイン検出のために構成される、名称「気体屈折率測定のための方法および装置」なる米国特許第4,685,803号、または、名称「気体屈折率測定のための方法および装置」なる米国特許第4,733,967号に記載されるような干渉装置を含んでもよい。前述の特許はいずれもGary E. Sommargrenによるもので、二つの引用特許の内容全体を参照することにより本明細書に含める。前述の二つの米国特許に記載される干渉計装置を含む実施態様は、非共焦点タイプの構成を表す。
【０１６０】
干渉計10は、Henry A. Hillによる、名称「気体の内在的光学的性質を測定するための装置および方法」なる米国特許第6,124,931号に記載されるΓモニターを含んでもよい。なお、引用特許の内容全体を参照することにより本明細書に含める。前述の米国特許に記載されるような干渉計装置を含む実施態様では、前述のΓモニターは、バイ-ホモダイン検出用に構成され、実施態様は非共焦点タイプの構成を表す。
【０１６１】
干渉計10は、Henry A. Hillによる、名称「単一波長および複数波長拡散干渉計側における非等方性気体混合物作用に対する補償法」[Z-384,Z-339]なる米国特許仮出願第60/337,459号に記載されるような波長モニターを含んでもよい。なお、この内容全体を参照することにより本明細書に含める。前述の米国特許に記載されるような干渉計装置を含む実施態様では、波長モニターは、バイ-ホモダイン検出用に構成され、実施態様は非共焦点タイプの構成を表す。
【０１６２】
干渉計10はさらに、任意のタイプの干渉計、例えば、微分平板ミラー干渉計、二重通過干渉計、マイケルソンタイプ干渉計、および／または、バイ-ホモダイン検出用に構成される、C. Zanoniによる、表題「距離および角度測定用微分干渉計設定−原理、利点および応用（”Differential Interferometer Arrangements For Distance And Angle Measurements:  Principles, Advantages And Applications”）」、VDI Berichte Nr. 749, 93-106 (1989)の論文に記載されるものと同様のデバイスを含んでもよい。干渉計10はさらに、ゼロせん断力受動平板ミラー干渉計、例えば、名称「ゼロせん断力受動干渉計」なる米国特許出願第10/207,314号に記載されるようなもの、ダイナミックビーム操縦要素を備えた干渉計、例えば、名称「平板ミラー対象物に対する角度方向および距離の干渉計測定用装置および方法」なる米国特許仮出願第09/852,369号に記載されるようなもの、および、名称「角度および距離測定用ダイナミックビーム操縦集合体を有する干渉計システム」なる米国特許第6,271,923号に記載されるようなものを含んでもよい。これらは全てHenry H. Hillによるものである。前述の米国特許およびZanioniによる論文に記載されているような干渉計装置を含む実施態様では、記載の干渉計は、バイ-ホモダイン検出用に構成されており、その実施態様は、非共焦点タイプの構成を表す。Zanioniによる論文およびHillによる前述の三つの特許の内容の全体を参照することにより本明細書に含める。干渉計は、例えば、光学的経路長の変化、物理的経路長の変化、ビームの波長の変化、ビーム伝播方向の変化を監視するように設計することが可能である。
【０１６３】
干渉計10はさらに、Henry A. Hill, Peter de Groot, and Frank C. Demarestによる、名称「複数パス干渉計による空気の屈折率および光学的経路長効果を測定する装置および方法」なる米国特許第6,219,144B1号、および、Henry A. Hill and Frank C. Demarestによる、名称「空気の屈折率および光学的経路長効果を測定する干渉計および方法」なる米国特許第6,407,816号に記載されるような分散干渉計であってもよい。前述の特許両方の内容全体を参照することにより本明細書に含める。前述の米国特許に記載されるような干渉計装置を含む実施態様では、記述の干渉計は、バイ-ホモダイン検出用に構成され、実施態様は非共焦点タイプの構成を表す。
【０１６４】
他の実施態様は、前記実施態様の変種として、バイ-ホモダイン検出法ではなくクォード検出法を用いてもよい。図1a-1cに示す装置に基づく実施態様では、クォードホモダイン検出法を用いる実施態様の対応変種は、図1a-1cに示す装置の変種を用いる。第1実施態様で用いる装置の変種では、顕微鏡220は、直視プリズムのような分散要素、および／または、ダイクロイック・ビームスプリッターを含むように修飾される。ダイクロイック・ビームスプリッターを備えるように構成された場合、システムにさらに第2検出器が加えられてもよい。装置の変種に関する記述は、前述の米国特許仮出願第60/442,982号[ZI-45]の対応システムに関する記述の対応部分と同じである。装置の対応変種は、直線移動干渉計のような干渉計を含む実施態様に使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１ａ】図1aは、バイ-ホモダインおよびクォード-ホモダイン検出法を用いる干渉計システムの概略図である。
【図１ｂ】図1bは、2周波数発振器および位相移行器として動作するように構成されたビーム調整器の模式図である。
【図１ｃ】図1cは、2周波数発振器および位相移行器として動作するように構成されたビーム調整器の模式図である。
【図２ａ】図2aは、共焦点顕微鏡システムの模式図である。
【図２ｂ】図2bは、反射屈折結像システムの模式図である。
【図２ｃ】図2cは、共焦点顕微鏡システムで使用されるピンホールアレイの模式図である。
2006516763.tif 000034
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【国際調査報告】
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