Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2007504444A - Transmission and reflection type spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurement - Google Patents

Transmission and reflection type spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurement Download PDF

Info

Publication number
JP2007504444A
JP2007504444A JP2006524853A JP2006524853A JP2007504444A JP 2007504444 A JP2007504444 A JP 2007504444A JP 2006524853 A JP2006524853 A JP 2006524853A JP 2006524853 A JP2006524853 A JP 2006524853A JP 2007504444 A JP2007504444 A JP 2007504444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
target
optically coupled
beam splitter
transmitted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006524853A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
グレゴリー アール. ハンソン,
フィリップ アール. ビンガム,
ケン ダブリュー. トビン,
Original Assignee
ユーティー−バテル, エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/649,474 external-priority patent/US6999178B2/en
Priority claimed from US10/649,251 external-priority patent/US7119905B2/en
Application filed by ユーティー−バテル, エルエルシー filed Critical ユーティー−バテル, エルエルシー
Publication of JP2007504444A publication Critical patent/JP2007504444A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0866Digital holographic imaging, i.e. synthesizing holobjects from holograms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0675Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating using interferometry
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84Inspecting
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0443Digital holography, i.e. recording holograms with digital recording means
    • G03H2001/0454Arrangement for recovering hologram complex amplitude
    • G03H2001/0456Spatial heterodyne, i.e. filtering a Fourier transform of the off-axis record
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0465Particular recording light; Beam shape or geometry
    • G03H2001/0469Object light being reflected by the object
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/0465Particular recording light; Beam shape or geometry
    • G03H2001/0471Object light being transmitted through the object, e.g. illumination through living cells
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00Object characteristics
    • G03H2210/10Modulation characteristics, e.g. amplitude, phase, polarisation
    • G03H2210/12Phase modulating object, e.g. living cell

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

透過および反射型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)測定のシステムおよび方法が記載される。方法は、第1の基準ビームおよび対象ビームを用いて、第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録し、第2の基準ビームおよび対象ビームを用いて、第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録する。また方法は、第1の解析されるイメージを規定するために、デジタル記録された第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析し、第2の解析されるイメージを規定するために、デジタル記録された第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析し、第1の結果を規定するために第1の解析されたイメージをデジタルフィルターし、第2の結果を規定するために第2の解析されたイメージをデジタルフィルターし、そして第1の結果に第1の逆フーリエ変換を施し、第2の結果に第2の逆フーリエ変換を施す。Systems and methods for transmission and reflection spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurements are described. The method digitally records a first spatially heterodyne hologram using a first reference beam and a target beam and uses a second reference beam and target beam to perform a second spatial heterodyne. Digitally record the converted hologram. The method also Fourier analyzes the digitally recorded first spatially heterodyne hologram to define a first analyzed image and to define a second analyzed image. Fourier-analyzing a second spatially heterodyned hologram recorded digitally, digitally filtering the first analyzed image to define a first result, and defining a second result The second analyzed image is digitally filtered and a first inverse Fourier transform is applied to the first result and a second inverse Fourier transform is applied to the second result.

Description

(連邦政府の後援による研究または開発の下の発明の権利についての記載)
本発明は、エネルギー部門によってUT−Battelle,L.L.C.へ与えられたプライムコントラクト番号第DE−AC05−00OR22725の下においてアメリカ合衆国政府の後援とともに行われた。
(Statement of the right of invention under federal sponsored research or development)
The present invention is based on UT-Battelle, L. L. C. With the support of the United States government under the prime contract number DE-AC05-00OR22725.

(技術分野)
本発明は、一般的に空間ヘテロダイン干渉法(spatial−heterodyne interferometry)(SHI)の分野に関する。特に、本発明は、透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)測定、および、反射と透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)測定を提供する方法および装置(machinery)に関する。
(Technical field)
The present invention relates generally to the field of spatial-heterodyne interferometry (SHI). In particular, the invention relates to a method and apparatus for providing transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIFT) measurements and reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurements.

米国特許第6,078,392号、および同第6,525,821号は、ディレクト・ツー・ディレクトホログラフィ(DDH)に関する。DDHにおいて、反射された対象波面は、デジタル映像化装置の表面上にて小さな角度において基準波面と組み合わされる。小さな角度は、反射された対象波面を空間的にヘテロダイン化する線形干渉縞のセットを形成する。そして、フーリエ解析がヘテロダイン周波数においてイメージを隔離するために用いられ、複合波面を再生する、Voelkl(1999年)。   US Pat. Nos. 6,078,392 and 6,525,821 relate to direct-to-direct holography (DDH). In DDH, the reflected target wavefront is combined with a reference wavefront at a small angle on the surface of the digital imaging device. The small angle forms a set of linear fringes that spatially heterodynize the reflected wavefront of interest. Then, Fourier analysis is used to isolate the image at the heterodyne frequency to reproduce the composite wavefront, Voelkl (1999).

DDHは、対象物の表面において反射した複合波面を捕獲するためのフーリエ再構成を用いた空間ヘテロダイン干渉法の実施である。波面が対象物の表面に当たるとき、表面の形は波面の位相の中に組み込まれ、表面の反射率は、反射波の強度に含まれる。この反射波は、基準波と干渉し、線形干渉縞セットを形成するように、デジタル映像化装置において組み合わせられる。そして、これらの線形干渉縞は、対象波の位相および振幅の情報を含む。フーリエ空間において、この対象波情報は、干渉縞の空間周波数の中心部あたりに現れる。ゼロでない周波数における波の位相および振幅の情報の記録は、「ヘテロダイン化(heterodyning)」として知られる。しかし、DDHは、対象物の内部に関する情報を提供せず、対象物の表面に関する情報のみを提供する。   DDH is an implementation of spatial heterodyne interferometry using Fourier reconstruction to capture a complex wavefront reflected at the surface of an object. When the wavefront hits the surface of the object, the shape of the surface is incorporated into the phase of the wavefront, and the reflectivity of the surface is included in the intensity of the reflected wave. This reflected wave is combined in the digital imaging device to interfere with the reference wave and form a linear fringe set. These linear interference fringes include information on the phase and amplitude of the target wave. In Fourier space, this target wave information appears around the center of the spatial frequency of the interference fringes. The recording of wave phase and amplitude information at non-zero frequencies is known as “heterodyning”. However, DDH does not provide information about the interior of the object, but only provides information about the surface of the object.

一方、位相差顕微鏡(PCM)は、生物学的試料を映像化するために通常用いられる周知の技術である。PCMは、生物学的サンプルが同様の透過率を有する位相差別可能特徴を含む場合に特に有用である。しかしながら、PCMの限界は、複合波面情報が提供されないこと、すなわち、振幅のみによって表されるPCMからの位相情報の提供にある。   Phase contrast microscopy (PCM), on the other hand, is a well-known technique that is commonly used to image biological samples. PCM is particularly useful when the biological sample contains phase distinguishable features with similar transmittance. However, the limitation of PCM is that no composite wavefront information is provided, i.e. the provision of phase information from the PCM represented only by amplitude.

先ごろ、Jacob(2002年)は、透過型位相シフト干渉法がフォトリソグラフィマスク上の2点間の位相差を測定するために用いられる技術を報告した。この技術は位相変化を測定可能である一方、それぞれの高さの測定毎に30秒が必要であり、従って、低速の走査が対象物の内部を介す位相変化を測定するために必要になり得、非常に長い走査が全マスクの位相変化を測定するために必要になり得る。従って、必要とされるものは、対象物の内部に関する複合波面情報を素早く提供することができるアプローチである。   Recently, Jacob (2002) reported a technique in which transmission phase shift interferometry is used to measure the phase difference between two points on a photolithographic mask. While this technique can measure phase changes, it requires 30 seconds for each height measurement, and thus a slow scan is needed to measure phase changes through the interior of the object. In particular, very long scans may be required to measure the phase change of the entire mask. Therefore, what is needed is an approach that can quickly provide complex wavefront information about the interior of an object.

以前は、対象物の内部に関する複合波面情報を提供し、且つ、その情報を素早く提供する両方の要求が満たされていなかった。必要な事は、これら両方の問題点を同時に解決する解決法である。   Previously, both requirements of providing complex wavefront information about the interior of an object and providing that information quickly have not been met. What is needed is a solution that solves both of these problems simultaneously.

本発明の後述の局面の必要が存在する。勿論、本発明はこれらの局面に限定されない。   There is a need for the following aspects of the invention. Of course, the present invention is not limited to these aspects.

本発明の一局面に従うと、処理は、基準ビームおよび対象ビームを用いたフーリエ解析のために、空間ヘテロダイン干渉縞を含む空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録すること、解析されるイメージを規定するために、基準ビームと対象ビームとの間の角度によって規定される空間テロダインキャリア周波数の上にデジタル記録された空間的にヘテロダイン化されたホログラムの元の原点を重ねるためにホログラムの元の原点を移動することによって、デジタル記録された空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析すること、元の原点周辺の信号を切り離し、結果を規定するために、解析されたイメージをデジタルフィルターすること、および、結果に逆フーリエ変換を施すこととを含み、対象ビームが、少なくとも部分的に半透明である対象物を透過する。本発明の他の局面に従うと、装置(machine)は、コヒーレント光エネルギー供給源と、該コヒーレント光供給源と光学的に結合される基準ビームサブアセンブリと、コヒーレント光供給源と光学的に結合される対象ビームサブアセンブリと、基準ビームサブアセンブリと対象ビームサブアセンブリとの両方と光学的に結合されるビームスプリッタと、および、ビームスプリッタと光学的に結合する画素化検出装置とを備え、対象ビームサブアセンブリが、少なくとも部分的に半透明である対象物を含み、透過的に対象物が、コヒーレント光エネルギー供給源とビームスプリッタとの間において光学的に結合される。   In accordance with one aspect of the present invention, the process digitally records a spatially heterodyne hologram including spatial heterodyne fringes for Fourier analysis using the reference beam and the object beam, and the image to be analyzed. To define the original origin of the hologram to overlay the original origin of the spatially heterodyned hologram digitally recorded on the spatial telodyne carrier frequency defined by the angle between the reference beam and the target beam Fourier-analyze digitally recorded spatially heterodyned holograms by moving the origin, isolate the signal around the original origin, and digitally filter the analyzed image to define the result And applying an inverse Fourier transform to the result, the beam of interest is Without even passing through the object is a partially translucent. According to another aspect of the invention, a machine is optically coupled to a coherent light energy source, a reference beam subassembly optically coupled to the coherent light source, and a coherent light source. A target beam subassembly, a beam splitter optically coupled to both the reference beam subassembly and the target beam subassembly, and a pixelated detection device optically coupled to the beam splitter. The subassembly includes an object that is at least partially translucent, and transparently the object is optically coupled between the coherent light energy source and the beam splitter.

本発明の他の局面に従うと、処理は、第1の基準ビームおよび第1の対象ビームを用いてフーリエ解析のために、空間ヘテロダイン干渉縞を含む第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録すること、第2の基準ビームおよび第2の対象ビームを用いてフーリエ解析のために、空間ヘテロダイン干渉縞を含む第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録すること、第1の解析されるイメージを規定するために、第1の基準ビームと第1の対象ビームとの間の第1の角度によって規定される第1の空間テロダインキャリア周波数の上にデジタル記録された第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの第1の元の原点を重ねるために第1のホログラムの第1の元の原点を移動することによって、デジタル記録された第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析すること、第2の解析されるイメージを規定するために、第2の基準ビームと第2の対象ビームとの間の第2の角度によって規定される第2の空間テロダインキャリア周波数の上にデジタル記録された第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの第2の元の原点を重ねるために第2のホログラムの第2の元の原点を移動することによって、デジタル記録された第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析すること、第1の元の原点周辺の信号を切り離し、第1の結果を規定するために、第1の解析されたイメージをデジタルフィルターすること、第2の元の原点周辺の信号を切り離し、第2の結果を規定するために、第2の解析されたイメージをデジタルフィルターすること、第1の結果に第1の逆フーリエ変換を施すこと、および、第2の結果に第2の逆フーリエ変換を施すことを含み、第1の対象ビームが少なくとも部分的に半透明である対象物を透過し、第2の対象ビームが対象物において反射される。本発明の他の局面に従うと、装置は、コヒーレント光エネルギー供給源と、コヒーレント光供給源と光学的に結合される透過基準ビームサブアセンブリと、コヒーレント光供給源と光学的に結合される反射透過基準ビームサブアセンブリと、コヒーレント光供給源と光学的に結合される対象ビームサブアセンブリであって、対象ビームサブアセンブリが透過対象ビーム路および反射対象ビーム路を含み、対象ビームサブアセンブリと、透過基準ビームサブアセンブリと対象ビームサブアセンブリとの両方と光学的に結合される透過ビームスプリッタと、反射基準ビームサブアセンブリと対象ビームサブアセンブリとの両方と光学的に結合される反射ビームスプリッタと、透過ビームスプリッタおよび反射ビームスプリッタから構成されるグループから選択される少なくとも一要素と光学的に結合する画素化検出装置とを備え、対象ビームサブアセンブリが、少なくとも部分的に半透明である対象物を含み、対象物が、i)透過的に、コヒーレント光エネルギー供給源と透過ビームスプリッタとの間において光学的に結合され、ii)反射的に、コヒーレント光エネルギー供給源と反射ビームスプリッタとの間において光学的に結合される。   According to another aspect of the present invention, the process uses a first reference beam and a first object beam to process a first spatially heterodyne hologram that includes spatial heterodyne fringes for Fourier analysis. Digitally recording, digitally recording a second spatially heterodyne hologram including a spatial heterodyne fringe for Fourier analysis using a second reference beam and a second target beam; To digitally record a first digitally recorded first frequency on a first spatial telodyne carrier frequency defined by a first angle between a first reference beam and a first target beam. By moving the first original origin of the first hologram to overlap the first original origin of the spatially heterodyned hologram of Fourier-analyze the first spatially heterodyned hologram recorded and a second reference beam and a second object beam to define a second analyzed image. The second hologram second to superimpose the second original origin of the second spatially heterodyned hologram digitally recorded on the second spatial telodyne carrier frequency defined by the angle of two. Fourier-analyze the digitally recorded second spatially heterodyned hologram by moving the original origin of the signal, decouple the signal around the first original origin, and define the first result In order to digitally filter the first analyzed image, to separate the signal around the second original origin and to define the second result, the second analyzed Digitally filtering the image, subjecting the first result to a first inverse Fourier transform, and subjecting the second result to a second inverse Fourier transform, wherein the first target beam is at least partially And the second object beam is reflected at the object. According to another aspect of the invention, an apparatus includes a coherent light energy source, a transmission reference beam subassembly optically coupled to the coherent light source, and a reflective transmission optically coupled to the coherent light source. A reference beam subassembly and a target beam subassembly optically coupled to a coherent light source, the target beam subassembly including a transmission target beam path and a reflection target beam path, the target beam subassembly, and a transmission reference A transmitted beam splitter optically coupled to both the beam subassembly and the target beam subassembly; a reflected beam splitter optically coupled to both the reflected reference beam subassembly and the target beam subassembly; and a transmitted beam A group consisting of a splitter and a reflective beam splitter A pixelated detection device optically coupled to at least one element selected from the group, wherein the object beam subassembly includes an object that is at least partially translucent, the object being i) transparently , Optically coupled between the coherent optical energy source and the transmission beam splitter, and ii) optically coupled reflectively between the coherent optical energy source and the reflective beam splitter.

本発明のこれら、または他の局面は、後述の記載および添付の図面とともに、より理解され認識されるであろう。本発明の多様な実施形態およびそれらの多数の特定の詳細が示される中、後述の記載は例示的に提供されるのであって、限定はしない。多数の代替、修正、追加および/または再配置が、本発明の精神を逸脱することなく、本発明の範囲において行われ得、本発明は、そのような全ての代替、修正、追加および/または再配置を含む。   These and other aspects of the invention will be better understood and appreciated in conjunction with the following description and the accompanying drawings. While various embodiments of the present invention and numerous specific details thereof are set forth, the following description is provided by way of illustration and not limitation. Numerous alternatives, modifications, additions and / or rearrangements may be made within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention, and the present invention may include all such alternatives, modifications, additions and / or Includes relocation.

本明細書の一部を形成し、添付される図面は、本発明の特定の局面を描写するために含まれる。本発明の明確な概念、構成要素の明確な概念、および本発明とともに提供されるシステムのオペレーションは、図面に示される例示的な、従って非限定的な実施形態の参照によって、容易により明確になるであろう。図面において、(1つ以上の図においてあるならば)同じ参照番号は同等の構成要素を示す。本発明は、ここにおいて提供される記載とそれら1つ以上の図面の組み合わせの参照とともにより理解され得る。図面に示される特徴は、正しい縮尺において縮小された必要がないことを留意されたい。   The drawings, which form a part of the specification and are included, are included to depict certain aspects of the present invention. The clear concept of the present invention, the clear concept of the components, and the operation of the system provided with the present invention will be more readily clarified by reference to the exemplary and thus non-limiting embodiments shown in the drawings. Will. In the drawings, the same reference number (if present in more than one figure) indicates equivalent components. The invention may be better understood with reference to the combination of the description provided herein and one or more of the drawings. Note that the features shown in the drawings do not have to be reduced to scale.

本発明および本発明の多様な特徴、有利な点の詳細は、添付の図面において示される、後述の記載において詳細に示される非限定的な実施形態の参照をもってより完全に説明される。本発明が不必要に不明瞭にならないために周知のスタート材料、処理技術、構成要素、および機器の記載は省略される。しかし、本発明の最良の形態を示す間において与えられる詳細な記載または特定な実施例は、例証的なものであり、それらに限定されないということは、理解される。根本的な本発明のコンセプトの精神、および/または範囲内における多様な置換、修正、追加および/または再配列は、本開示から当業者には明確である。   The invention and the details of the various features and advantages of the invention are more fully described with reference to the non-limiting embodiments that are illustrated in detail in the following description, which is illustrated in the accompanying drawings. Description of well-known starting materials, processing techniques, components, and equipment is omitted so as not to unnecessarily obscure the present invention. However, it is understood that the detailed description or specific examples given while demonstrating the best mode of the present invention are illustrative and not limiting. Various substitutions, modifications, additions and / or rearrangements within the spirit and / or scope of the underlying inventive concept will be apparent to those skilled in the art from this disclosure.

本出願において、複数の刊行物を参照しており、それらの参照は括弧内において主な著者の名前およびそれに続き発行年によって示される。それらの全記載、および他の発行物は、特許請求の範囲の直前かつ参考文献の下に本発明を実施するための最良の形態の最後に示される。全てそれら発行物の全体の開示は、本発明の背景および現在の技術水準を示す目的のためにここにおいて援用される。   In this application, references are made to multiple publications, which are indicated in parentheses by the name of the main author followed by the year of publication. Their full description, as well as other publications, are presented immediately before the claims and at the end of the best mode for carrying out the invention under the references. The entire disclosures of all these publications are incorporated herein for the purpose of illustrating the background of the invention and the state of the art.

以下の米国特許および米国特許出願は、意図される目的のために使用される実施形態を開示する。2000年6月20日に公布された米国特許番号第6,078,392号、Clarence E.Thomas,Larry R.Baylor,Gregory R.Hanson,David A.Rasmussen,Edgar Voelkl,James Castracane,Michele SumkuletおよびLawrence Clowによる「Direct−to−Digital Holography,Holographic Interferometry,and Holovision」の全容は、実際上、援用される。2003年2月25日に公布された米国特許番号第6,525,821号、Clarence E.ThomasおよびGregory R.Hansonによる「Acquisition and Replay Systems for Direct−to−Digital Holography and Holovision」の全容は、実際上、援用される。米国出願番号第10/234,042号、同第10/234,043号、同第10/234,044号、同第10/349,579号、同第10/421,444号、同第10/607,824号、および同第10/607,840号の全容は、実際上、援用される。本出願は、本出願と同日に出願された同時係属の米国出願番号第10/649,474号(代理人整理番号UBAT1520)にも含まれる開示を含み、その全容は、実際上、援用される。   The following US patents and US patent applications disclose embodiments that are used for the intended purpose. U.S. Pat. No. 6,078,392, issued on June 20, 2000, Clearance E.I. Thomas, Larry R .; Baylor, Gregory R .; Hanson, David A.M. Rassen, Edgar Voelkl, James Castracane, Michele Sumkulet and Lawrence Clow, "Direct-to-Digital Holography, Holographic Interferometry, and Holyon". U.S. Pat. No. 6,525,821, issued on Feb. 25, 2003; Thomas and Gregory R.M. The entire content of “Acquisition and Replay Systems for Direct-to-Digital Holography and Holography” by Hanson is practically incorporated. U.S. Application Nos. 10 / 234,042, 10 / 234,043, 10 / 234,044, 10 / 349,579, 10 / 421,444, 10 The entire contents of / 607,824 and 10 / 607,840 are incorporated by reference. This application includes disclosure contained in co-pending US application Ser. No. 10 / 649,474 (Attorney Docket No. UBAT 1520) filed on the same day as this application, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. .

(概要)
空間ヘテロダインホログラムイメージ形成処理は、スカラー回析論理を用いて十分に説明することが可能である。スカラー回析論理において、基準波面U(x,y)および対象波面U(x,y)は、以下のように表される。
(Overview)
Spatial heterodyne hologram image formation processing can be fully described using scalar diffraction logic. In scalar times析論sense, the reference wavefront U R (x, y) and the target wave front U o (x, y) is expressed as follows.

単純化するために、基準波面は位相が0の平面状にあり、光強度は一定である。従ってU(x,y)=Aになる。空間ヘテロダインホログラフィー(SHH)の生成において、基準波面は対象波面に対してx(θ)とy(θ)の角度に傾けられる。2つの波面が強度測定装置(例えば、フィルム画素化検出装置、電荷結合素子(CCD)カメラ、相補型金属酸化シリコン(CMOS)撮像装置等)の表面において組み合わされる場合、結果的な強度は、 For simplification, the reference wavefront is in a planar shape with a phase of 0 and the light intensity is constant. Thus U R (x, y) = become A R. In generating spatial heterodyne holography (SHH), the reference wavefront is tilted at an angle of x (θ x ) and y (θ y ) with respect to the target wavefront. When two wavefronts are combined at the surface of an intensity measuring device (eg, film pixelated detector, charge coupled device (CCD) camera, complementary metal oxide silicon (CMOS) imager, etc.), the resulting intensity is

となり、λは照射波長を表す。従って、記録されるイメージは2つの波の強度のみを含むのではなく、2つの波の間の相対位相をも含む。2つの波の間の角度は、システムのキャリア周波数を設定(規定)し、以下に記載されるフーリエ周波数解析方法を用いて振幅A(x,y)と位相φ(x,y)の回復を助ける。 Where λ represents the irradiation wavelength. Thus, the recorded image includes not only the intensity of the two waves but also the relative phase between the two waves. The angle between the two waves sets (defines) the carrier frequency of the system and recovers the amplitude A O (x, y) and phase φ (x, y) using the Fourier frequency analysis method described below. Help.

図1Aおよび図1Bは、クロム・オン・ガラス(chrome−on−glass)ターゲットに記録された空間ヘテロダインホログラムの一実施例を示す。挿入図である図1Bは、(θ/λ,θ/λ)で表される線形サイン波状パターンの干渉縞を示す。その干渉縞は、位相φ(x,y)の関数であり、表面構造によって変化する。 1A and 1B show an example of a spatial heterodyne hologram recorded on a chrome-on-glass target. FIG. 1B, which is an inset, shows an interference fringe of a linear sine wave pattern represented by (θ x / λ, θ y / λ). The interference fringes are a function of the phase φ (x, y) and vary depending on the surface structure.

一旦、空間ヘテロダインホログラムがCCDの表面上に形成され、スカラー値のデータマトリクスとしてコンピュータに転送されると、スカラー値のこのデータマトリクスから対象波の振幅および位相を回復することがゴールになる。これは、ホログラムにフーリエ変換を施し、複合スペクトラムのサイドバンド構造の一つを分離することによってコンピュータ計算により達成され得る。局在するサイドバンド構造は、イメージの大半の線形干渉縞およびホログラムのコサイン関数の結果によるものである。ホログラムの変換は、フーリエ領域における周波数位置(θ/λ,θ/λ)の離散点についての複合波面情報の位置づけ(positioning of the complex wavefront information)と結果的になる。この位置は周波数領域の原点へシフトされ、下に表される関数U(u,ν)を与えるために低域フィルタを用いて選択される。 Once the spatial heterodyne hologram is formed on the surface of the CCD and transferred to the computer as a scalar value data matrix, the goal is to recover the amplitude and phase of the object wave from this scalar value data matrix. This can be accomplished by computer computation by subjecting the hologram to a Fourier transform and separating one of the sideband structures of the composite spectrum. The localized sideband structure is the result of the linear fringes of most of the image and the cosine function of the hologram. The transformation of the hologram results in positioning of the complex wavefront information about discrete points at frequency positions (θ x / λ, θ y / λ) in the Fourier domain. This position is shifted to the origin in the frequency domain and selected using a low pass filter to give the function U F (u, ν) represented below.

(u,ν)は低域フィルタであり、(u,ν)は周波数変数であり、指数関数は(θ/λ,θ/λ)からのサイドバンド構造の原点(0,0)へのシフトを行う。 W B (u, v) is a low-pass filter, (u, v) is a frequency variable, and the exponential function is the origin (0, 0) of the sideband structure from (θ x / λ, θ y / λ). ).

これは図2Aおよび図2Bにおいて示される。図2Aはホログラムの全周波数スペクトラムの大きさを表し、図2BはA(x,y)とφ(x,y)を決定するために必要な複合波面推測を含み、中央に位置する低域フィルタされたサイドバンド構造を示す。 This is shown in FIGS. 2A and 2B. FIG. 2A represents the magnitude of the full frequency spectrum of the hologram, and FIG. 2B includes a composite wavefront guess required to determine A O (x, y) and φ (x, y), with a low frequency centered Fig. 4 shows a filtered sideband structure.

シフトおよびフィルタリング作業の結果は、本来の複合波面の近似決定である。つまり、   The result of the shift and filtering operation is an approximate determination of the original composite wavefront. That means

である。 It is.

一旦、本来の複合波面U(x,y)の推測が決定すると、振幅および位相は、 Once the original composite wavefront U F (x, y) guess is determined, the amplitude and phase are

として決定される。Re{・}はU(x,y)の実数要素であり、Im{・}はU(x,y)の虚数要素である。 As determined. Re {•} is a real element of U F (x, y), and Im {•} is an imaginary element of U F (x, y).

図3Aは結果的な振幅A(x,y)を示し、図3Bは、図1Aおよび1Bを得るために用いられたクロム・オン・グラスターゲットのSHHからの位相φ(x,y)を示す。 FIG. 3A shows the resulting amplitude A R (x, y) and FIG. 3B shows the phase φ (x, y) from the SHH of the chrome-on-glass target used to obtain FIGS. 1A and 1B. Show.

ここまでの記載の概要として、2つの波面である基準波面および対象波面は、撮像装置の表面上に空間ヘテロダインホログラムを生成するために組合わせられ、記録され、記憶され、そして対象波面の振幅および位相を回復するためにフーリエ解析された。対象波面は、単に対象物の表面において反射された波面だけではなく、対象物を介して透過した波面の結果でもあり得ることを留意することは大切である。これら2つの各ケースにおいて、回復された対象波面の振幅および位相に含まれる情報は、有用な、そしてそれぞれ異なった、対象物の情報を提供する。   As an overview of the description so far, two wavefronts, a reference wavefront and a target wavefront, are combined, recorded, stored, and generated to generate a spatial heterodyne hologram on the surface of the imaging device and the amplitude of the target wavefront and Fourier analysis was performed to recover the phase. It is important to note that the wavefront of interest can be not only the wavefront reflected at the surface of the object, but also the result of the wavefront transmitted through the object. In each of these two cases, the information contained in the amplitude and phase of the recovered object wavefront provides useful and different object information.

後述の記載は、透過した対象波面を強調する。対象物を通過した波は、通過した全ての表面の反射率および物質の吸収によって変化する振幅を有する。この記載において、吸収が無視できるような透明の物質を仮定する。フレネル等式を用いて、一媒体から他へ通過する際の通常の照射における反射率は、   The following description emphasizes the transmitted target wavefront. A wave that passes through an object has an amplitude that varies with the reflectivity of all the surfaces that pass through and the absorption of the material. In this description, a transparent material is assumed such that the absorption is negligible. Using the Fresnel equation, the reflectance in normal illumination when passing from one medium to another is

として計算され得、Rは反射率、NとNは物質の各サイドの表面の屈折率である。角度を有する照射の場合は、 Where R is the reflectivity and N 1 and N 2 are the refractive indices of the surface of each side of the material. For irradiation with an angle,

θ=垂直入射からの角度、θ´=第2の媒体における垂直入射からの角度、そして、μ、μは物質の各サイドの透磁率である。反射率から透過率が、T=1−Rとして計算され得る。 θ = angle from normal incidence, θ ′ = angle from normal incidence in the second medium, and μ 1 and μ 2 are the magnetic permeability of each side of the material. From the reflectance, the transmittance can be calculated as T = 1−R.

このように透過した対象波面の振幅が対象物の情報を提供し得る一方、振幅は干渉法を利用せずに決定され得る。さらに重要に、(対応するSHHの解析を介して)このように透過した対象波面によって提供され得る興味深い情報は、対象波面の位相である。透過した対象波面の位相が、対象物が有する物質および透過した対象波面が通過した物質の厚みと屈折率の情報を含むことを留意することは重要である。屈折率は、N=c/νに与えられるように、真空中における光の速度(c)と物質中における光の速度(ν)の比率である。対象物の幅(d)を波が通過するのに必要な時間(t)は、t=d/νである。従って、波面が物質に入射する時と出射する時との位相差(Δθ)は、   While the amplitude of the transmitted wavefront of the object can provide information about the object, the amplitude can be determined without using interferometry. More importantly, an interesting information that can be provided by the target wavefront transmitted in this way (via analysis of the corresponding SHH) is the phase of the target wavefront. It is important to note that the phase of the transmitted object wavefront includes information about the material that the object has and the thickness and refractive index of the material that the transmitted object wavefront has passed. The refractive index is the ratio of the speed of light (c) in a vacuum to the speed of light (ν) in a material, as given by N = c / ν. The time (t) required for the wave to pass through the width (d) of the object is t = d / ν. Therefore, the phase difference (Δθ) between when the wavefront enters and exits the material is

として計算され得、λは照射波面の波長である。よって、対象波面の位相部分は、対象物の厚さおよび屈折率の情報を含むことは理解され得る。 Where λ is the wavelength of the irradiated wavefront. Thus, it can be appreciated that the phase portion of the target wavefront includes information about the thickness and refractive index of the target.

図4A〜4Cは、透過SHHから再構成された位相情報を用いて得られる3つの特定の測定を示す。勿論、本発明は図4A〜4Cにおいて描写される例示的な測定に限られるものではない。   4A-4C show three specific measurements obtained using phase information reconstructed from transmission SHH. Of course, the present invention is not limited to the exemplary measurements depicted in FIGS.

図4Aは、2つの異なった厚みの位置において対象物を通過する波面を示す。図4Aの下にある等式は、対象物および周辺物質の屈折率が既知の場合、この厚みの差を位相差から計算できることを示す。周辺物質は、物質層、または、少なくとも部分的に半透明(例えば重合フォトレジスト)、部分真空(例えば、超高真空)または空気である周囲の物質(母体物質)であり得る。特に、本発明は、対象物の第1の通過するセクションと対象物の第2の通過するセクションとの間の厚みの差(δ)を計算することを含み得、その計算は、   FIG. 4A shows a wavefront passing through an object at two different thickness positions. The equation at the bottom of FIG. 4A shows that this thickness difference can be calculated from the phase difference if the refractive indices of the object and the surrounding material are known. The surrounding material can be a material layer or a surrounding material (matrix material) that is at least partially translucent (eg, polymerized photoresist), partial vacuum (eg, ultra-high vacuum) or air. In particular, the present invention may include calculating a thickness difference (δ) between a first passing section of the object and a second passing section of the object, the calculation comprising:

である。Δθは位相差であり、λはコヒーレント光エネルギーの供給源の波長であり、Nは周辺の屈折率であり、Nは対象物の屈折率である。 It is. Δθ is the phase difference, lambda is the wavelength of the source of coherent light energy, N 1 is the refractive index of the peripheral, N 2 is the refractive index of the object.

図4Bは、位相の変化が同じ厚みの2つの物質を区別するために用いられ得る一実施例を示す。図4Bの下にある等式は、位相イメージにおける2つの物質の予測される対照を決定するのに役立つために、2つの物質の予測される位相差を計算することを可能にする。特に、本発明は、対象物の第1の部分と対象物の第2の部分との位相差(Δθ)を計算することを含み得、その計算は、   FIG. 4B shows one example that can be used to distinguish between two materials with the same thickness of phase change. The equation at the bottom of FIG. 4B makes it possible to calculate the expected phase difference of the two substances to help determine the expected contrast of the two substances in the phase image. In particular, the present invention may include calculating a phase difference (Δθ) between a first portion of the object and a second portion of the object, the calculation comprising:

である。dは対象物の第1の部分と対象物の第2の部分の両方の厚みであり、λはコヒーレント光エネルギーの供給源の波長であり、Nは対象物の第1の部分の屈折率であり、Nは対象物の第2の部分の屈折率である。 It is. d is the thickness of both the first part of the object and the second part of the object, λ is the wavelength of the source of coherent light energy, and N 2 is the refractive index of the first part of the object. N 3 is the refractive index of the second part of the object.

図4Cは、既知の厚さのサンプルを用いて物質の屈折率を決定することが可能なことをグラフィックに示す。図4Cの下にある等式は、屈折率を計算することを可能にする。特に、本発明は、対象物の一部を特徴付ける屈折率(N)を計算することを含み得、その計算は、 FIG. 4C graphically shows that a sample of known thickness can be used to determine the refractive index of a material. The equation below FIG. 4C allows the refractive index to be calculated. In particular, the present invention may include calculating a refractive index (N 2 ) that characterizes a portion of the object, the calculation comprising:

である。Δθは位相差であり、λはコヒーレント光エネルギーの供給源の波長であり、Nは周辺の屈折率である。 It is. Δθ is the phase difference, λ is the wavelength of the source of coherent light energy, and N 1 is the peripheral refractive index.

本発明は、対象物の高速な透過型の空間ヘテロダイン干渉測定を得る方法を含み得る。その対象物は、平面断面に対して少なくとも部分的に半透明である。本発明は、平面断面に対して少なくとも部分的に半透明である対象物の高速な透過型の空間ヘテロダイン干渉測定をもたらす装置を含み得る。本発明のこの実施形態は、以下の実施例セット1として詳細に記載される。   The present invention may include a method for obtaining a fast transmission spatial heterodyne interferometry measurement of an object. The object is at least partially translucent with respect to the planar cross section. The present invention may include an apparatus that provides for fast transmission spatial heterodyne interferometry of an object that is at least partially translucent to a planar cross section. This embodiment of the invention is described in detail as Example Set 1 below.

本発明は、平面断面に対して少なくとも部分的に半透明である対象物の完全な検査/計測のために、空間ヘテロダイン干渉法を用いて、高速透過測定を得る方法および高速反射測定を得る方法の組み合わされた方法を含み得る。本発明は、平面断面に対して少なくとも部分的に半透明である対象物の検査/計測を完了するために、空間ヘテロダイン干渉法を用いて、高速透過測定および高速反射測定をもたらす装置を含む。それら測定は任意的に同時である。本発明のこの実施形態は、以下の実施例セット2として詳細に記載される。   The present invention relates to a method for obtaining a high-speed transmission measurement and a method for obtaining a high-speed reflection measurement using spatial heterodyne interferometry for the complete inspection / measurement of an object that is at least partially translucent to a planar cross section Can be combined. The present invention includes an apparatus that provides high-speed transmission and high-speed reflection measurements using spatial heterodyne interferometry to complete inspection / measurement of objects that are at least partially translucent to a planar cross-section. These measurements are optionally simultaneous. This embodiment of the invention is described in detail as Example Set 2 below.

本発明の具体的な実施形態が、後述のいくつかの詳細で多様な特徴を示す限定されない実施例によってこれよりさらに記載される。後述の実施例は、本発明が実践され得る方法の理解を促すために含められる。続く実施例は、本発明の実践において適切に機能することが発見された実施形態を表し、従って、本発明の実践において最良のモードを構成すると考慮され得ることは理解されるべきである。しかしながら、多数の変化が開示される例示的な実施形態において用いられ得、それによって本発明の精神および範囲から逸脱することなく均等または同等な結果を得られることは理解されるべきである。従って、実施例は、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。   Specific embodiments of the present invention will now be further described by way of non-limiting examples showing various features in some detail below. The following examples are included to facilitate an understanding of how the invention can be practiced. It should be understood that the examples that follow represent embodiments that have been found to function properly in the practice of the present invention, and therefore can be considered to constitute the best mode in the practice of the present invention. However, it should be understood that numerous variations may be used in the disclosed exemplary embodiments, thereby achieving equivalent or equivalent results without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the examples should not be construed as limiting the scope of the invention.

(実施例セット1)
本発明は、電磁波の複合波面が少なくとも部分的に不透明な物質を通過した後に、その波面を(単一高速デジタルイメージキャプチャにおいて)空間ヘテロダイン干渉法(SHI)を用いて測定する方法を含む。複合波面を測定することは、対象物質を通過する際に電磁波が受けた吸収および位相シフトを提供する。透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)測定は、透過した波面に空間ヘテロダイン効果を起こす線形干渉縞のセットを発生するために、対象ビームと基準との間の小さな角度を使用する。発明者は、半透明の物質、リソグラフィマスクおよび生物学的サンプルのような対象物を透過した複合波面の測定の重要性を理解している。従来の位相シフト干渉法とは対照的に、透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)測定は、単一デジタルイメージの全複合波面をキャプチャすることによって測定された波面の再構成の高速化を可能にする。SHIFTは、単一高速デジタルイメージキャプチャにおいて何百万もの位相測定(一領域を画素に分解する)および再構成を可能にする。また、SHIFTは、位相データのみではなく振幅データを提供する全複合波面を測定する。この再構成は、瞬時にデスクトップ型コンピュータ上において実施可能であり、ハードウェアアルゴリズム実施として組み入れられる場合よりも随分早い可能性がある。生物学上のミクロな世界において、多数の生物学的試料は低反射率を有するが、それらの屈折率は、試料の主な要素間において著しく変化する。これらの試料を介して透過する場合、多数の屈折率が、透過した波面に異なった位相変化をもたらす。SHIFTによる位相の直接測定の故に、生物学的サンプルに最適である。対象物を備える物質が、照射波長にとって半透明または透過性である場合、その物質の透過率は透過した波の強度に含まれ、物質の厚みと屈折率の組み合わせは、透過した波の位相に含まれる。透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)は、透過した複合波面を捕獲するために発展してきた。基準および対象波は、複合波の空間ヘテロダインホログラム(SHH)イメージを形成するために撮像機器の表面において小さな角度にて組み合わされる。この単一イメージは、複合波面の位相と強度を再構成するためにフーリエ解析 Voelkl(1999)を用いて処理される。
(Example set 1)
The present invention includes a method of measuring a wavefront using spatial heterodyne interferometry (SHI) (in a single high-speed digital image capture) after the composite wavefront of electromagnetic waves has passed through at least partially opaque material. Measuring the composite wavefront provides the absorption and phase shift received by the electromagnetic wave as it passes through the target material. Transmitted spatial heterodyne interferometry (SHIFT) measurements use a small angle between the beam of interest and a reference to generate a set of linear fringes that cause a spatial heterodyne effect in the transmitted wavefront. The inventor understands the importance of measuring complex wavefronts transmitted through objects such as translucent materials, lithographic masks and biological samples. In contrast to traditional phase-shifting interferometry, transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIFT) measurements enable faster reconstruction of the measured wavefront by capturing the entire composite wavefront of a single digital image To. SHIFT allows millions of phase measurements (decomposes a region into pixels) and reconstruction in a single high-speed digital image capture. SHIFT also measures the total composite wavefront that provides amplitude data as well as phase data. This reconfiguration can be done instantaneously on a desktop computer and may be much faster than if it were incorporated as a hardware algorithm implementation. In the biological microworld, many biological samples have low reflectivity, but their refractive index varies significantly between the main elements of the sample. When transmitted through these samples, multiple refractive indices cause different phase changes in the transmitted wavefront. Ideal for biological samples because of direct phase measurement by SHIFT. If the material with the object is translucent or transparent to the irradiation wavelength, the transmittance of the material is included in the transmitted wave intensity, and the combination of the thickness and refractive index of the material depends on the phase of the transmitted wave. included. Transmission-type spatial heterodyne interferometry (SHIFT) has been developed to capture the transmitted composite wavefront. The reference and object waves are combined at a small angle on the surface of the imaging device to form a complex wave spatial heterodyne hologram (SHH) image. This single image is processed using Fourier analysis Voelkl (1999) to reconstruct the phase and intensity of the composite wavefront.

図5A〜5Dは、透過した対象物波面に対する物質の厚みと屈折率の影響の幾つかの実施例を描写し、従って、一部の特性はSHIFTによって検査され、または測定され得る。明確性のため、全物質は、透過されたイメージの強度が照射強度と同じであるように完全に透過性である。   5A-5D depict some examples of the effect of material thickness and refractive index on the transmitted object wavefront, and thus some properties can be examined or measured by SHIFT. For clarity, the entire material is completely transparent so that the intensity of the transmitted image is the same as the irradiation intensity.

図5Aは、表面のトポロジー516を有する単一屈折率Nの対象物514を介しての照射波510から透過波512への変形を示す。図5Aは、透過波面が厚みの変化の大きさを提供することを示す。図5Bは、層になった対象物524を介しての照射波520から透過波522への変形を示す。層になった対象物524は同一の幅を有する2つの層526、528を備え、それら2つの層は異なった2つの屈折率N、Nを有する。図5Bは、任意の表面スキャン測定にはアクセスすることが可能でない2つの物質の境界が、透過した波面を用いて測定および/または検査可能であることを示す。図5Cは、区分された対象物534を介しての(照射波の一般的な形式を表す等式とともに)照射波530から(透過波の一般的な形式を表す等式とともに)透過波532への変形を示す。その区分された対象物534は、屈折率Nを有する2つの領域536、538および屈折率Nを有する1つの領域539を含む。図5Cは、異なった屈折率を有する2つの物質が位相イメージにおいて明らかであることを示す。図5Dは、混合対象物544を介しての照射波540から透過波542への変形を示す。その混合対象物544は、第2の屈折率Nを有する母体538に埋め込まれた第1の屈折率Nを有する部分546を含む。図5Dは、イメージされた対象物の内部の物質変化が単一透過位相イメージにおいて明らかであることを示す。この内部の物質変化が純位相物体(pure phase object)である場合では、その物質変化は、強度イメージには現れない。このことは、顕微鏡用生物学的サンプルでは多く見られる。 FIG. 5A shows a transformation from an irradiated wave 510 to a transmitted wave 512 through a single refractive index N 1 object 514 having a surface topology 516. FIG. 5A shows that the transmitted wavefront provides a magnitude of thickness change. FIG. 5B shows a transformation from an irradiation wave 520 to a transmitted wave 522 through the layered object 524. The layered object 524 comprises two layers 526, 528 having the same width, the two layers having two different refractive indices N 1 , N 2 . FIG. 5B shows that a boundary between two materials that is not accessible to any surface scan measurement can be measured and / or inspected using the transmitted wavefront. FIG. 5C shows from the irradiated wave 530 (with an equation representing the general form of the transmitted wave) through the segmented object 534 to the transmitted wave 532 (with an equation representing the general form of the transmitted wave). The deformation of is shown. Its segmented object 534 includes one region 539 having two regions 536 and 538 and the refractive index N 2 having a refractive index N 1. FIG. 5C shows that two materials with different refractive indices are evident in the phase image. FIG. 5D shows a deformation from the irradiation wave 540 to the transmitted wave 542 via the mixed object 544. The mixed object 544 includes a portion 546 having a first refractive index N 1 embedded in a matrix 538 having a second refractive index N 2 . FIG. 5D shows that the material change inside the imaged object is evident in a single transmission phase image. If this internal material change is a pure phase object, the material change does not appear in the intensity image. This is often seen in microscopic biological samples.

図6および7は、透過型の空間ヘテロダイン干渉法の基本的な2つの光学的設計を示す。勿論、本発明はこれら2つの実施形態に限定されない。図6を参照し、空間ヘテロダイン干渉法を用いた透過測定システムの第1の実施が示される。レーザ610は、第1のビームスプリッタ620と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ620は第1の照射レンズ625と光学的に結合される。第1の照射レンズ625は検査下にある対象物630と光学的に結合される。検査下にある対象物630は第1のイメージングレンズ635と光学的に結合される。第1のイメージングレンズ635は第1の鏡640と光学的に結合される。第1の鏡640は第2のビームスプリッタ650と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ620は、第2の照射レンズ626とも光学的に結合される。第2の照射レンズ626は第2のイメージングレンズ636と光学的に結合される。第2のイメージングレンズ636は第2の鏡641と光学的に結合される。第2の鏡641は第2のビームスプリッタ650と光学的に結合される。電荷結合素子カメラ660は、第2のビームスプリッタ650と光学的に結合される。対象辺と基準辺の波面がCCDにおいて一致するように、対象辺光学は、基準辺において再現されることを留意されたい。   6 and 7 show two basic optical designs for transmissive spatial heterodyne interferometry. Of course, the present invention is not limited to these two embodiments. Referring to FIG. 6, a first implementation of a transmission measurement system using spatial heterodyne interferometry is shown. Laser 610 is optically coupled to first beam splitter 620. The first beam splitter 620 is optically coupled to the first irradiation lens 625. The first illumination lens 625 is optically coupled to the object 630 under examination. The object 630 under examination is optically coupled to the first imaging lens 635. First imaging lens 635 is optically coupled to first mirror 640. First mirror 640 is optically coupled to second beam splitter 650. The first beam splitter 620 is also optically coupled to the second irradiation lens 626. Second illumination lens 626 is optically coupled to second imaging lens 636. Second imaging lens 636 is optically coupled to second mirror 641. Second mirror 641 is optically coupled to second beam splitter 650. The charge coupled device camera 660 is optically coupled to the second beam splitter 650. Note that the target side optics are reproduced at the reference side so that the wavefronts of the target side and the reference side match in the CCD.

図6は、対象ビームと基準ビームが一致する総称的なSHIFTの配置を示す。レーザビームは、第1のビームスプリッタによって2つに分けられる。どちらのビームも照射レンズを通過する。対象ビームは検査下にある対象物を通過する一方、基準ビームは対象物に遭遇することなく進み続ける。この状況において、検査下にある対象物は、自由空間と比較されるが、基準は、検査下にある対象物と比較される任意の対象物または物質であり得る。イメージングレンズは対象および基準ビームを収集し、そして、CCDカメラに向かってそれらレンズを通過する。CCDの正面に位置するビームスプリッタは、対象および基準ビームを組み合わせ、空間ヘテロダイン干渉縞を形成するためにそれら2つのビーム間に小さな角度差を与える。   FIG. 6 shows a generic SHIFT arrangement in which the target beam and the reference beam match. The laser beam is divided into two by the first beam splitter. Both beams pass through the illumination lens. The object beam passes through the object under examination, while the reference beam continues to travel without encountering the object. In this situation, the object under examination is compared to free space, but the reference can be any object or substance that is compared to the object under examination. The imaging lens collects the object and reference beams and passes through them towards the CCD camera. A beam splitter located in front of the CCD combines the object and reference beams and gives a small angular difference between the two beams to form a spatial heterodyne fringe.

図7を参照し、空間ヘテロダイン干渉法を用いる透過測定システムの第2の実施が示される。レーザ710は第1のビームスプリッタ720と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ720は検査下にある対象物730と光学的に結合される。検査下にある対象物730はイメージングレンズ735と光学的に結合される。イメージングレンズ735は第1の鏡740と光学的に結合される。第1の鏡740はリレーレンズ745と光学的に結合される。リレーレンズ745は第2のビームスプリッタ750と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ720は、第2の鏡741とも光学的に結合される。第2の鏡741は照射レンズ746と光学的に結合される。照射レンズ746は第2のビームスプリッタ750と光学的に結合される。電荷結合素子カメラ760は第2のビームスプリッタ750と光学的に結合される。この実施において、単純化された光学路が使用されることを留意したい。基準辺における対象辺の光学を一致させるのではなく、基準辺において照射レンズが、CCDにおいて波面を対象辺と一致させるように選択される。   With reference to FIG. 7, a second implementation of a transmission measurement system using spatial heterodyne interferometry is shown. Laser 710 is optically coupled to first beam splitter 720. The first beam splitter 720 is optically coupled to the object 730 under inspection. The object 730 under examination is optically coupled to the imaging lens 735. Imaging lens 735 is optically coupled to first mirror 740. First mirror 740 is optically coupled to relay lens 745. Relay lens 745 is optically coupled to second beam splitter 750. First beam splitter 720 is also optically coupled to second mirror 741. Second mirror 741 is optically coupled to illumination lens 746. The illumination lens 746 is optically coupled to the second beam splitter 750. The charge coupled device camera 760 is optically coupled to the second beam splitter 750. Note that in this implementation, a simplified optical path is used. Rather than matching the optics of the target side at the reference side, the illumination lens at the reference side is selected to match the wavefront with the target side at the CCD.

図7は、単純化された透過の配置を示す。その配置において、対象および基準ビームは一致する光学路を有さないが、基準辺における照射レンズが、CCDにおいての対象ビームと基準ビームを一致するために用いられる。これら2つの波面におけるいかなる不一致は一定である。この不一致が、イメージを周波数域の要求される領域に含むことが可能なように、小さく維持される限り、その不一致はイメージ処理を介して除去され得る。   FIG. 7 shows a simplified transmission arrangement. In that arrangement, the target and reference beams do not have matching optical paths, but an illumination lens at the reference side is used to match the target and reference beams in the CCD. Any discrepancy in these two wavefronts is constant. As long as this discrepancy is kept small so that the image can be included in the required region of the frequency domain, the discrepancy can be removed through image processing.

(実施例セット2)
本発明は、空間ヘテロダイン干渉法(SHI)を用いて完全な物質の検査/計測のために、半透明の物質に入射する電磁波の反射複合波面および透過複合波面の両方を獲得する方法と装置を含む。透過した複合波面と反射した複合波面を同時に測定し、組み合わせる方法と装置をも含む。(レーザからの)電磁波が半透明の対象表面に入射する場合、波エネルギーの一部は物質に移行され、一部は物質表面において反射される。透過波と反射波の両方の複合波面を獲得可能なシステムが、両方の複合波面を解析し、検査するために使用され得る。
(Example set 2)
The present invention provides a method and apparatus for obtaining both reflected and transmitted composite wavefronts of electromagnetic waves incident on a translucent material for full material inspection / measurement using spatial heterodyne interferometry (SHI). Including. Also included is a method and apparatus for simultaneously measuring and combining a transmitted composite wavefront and a reflected composite wavefront. When electromagnetic waves (from a laser) are incident on a translucent target surface, some of the wave energy is transferred to the material and some is reflected at the material surface. A system capable of acquiring a composite wavefront of both transmitted and reflected waves can be used to analyze and inspect both composite wavefronts.

反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)測定は、干渉パターンを形成するために小さな角度の干渉を用いるが、その方法および装置は、イメージ化される対象物を通過した後の透過波面と反射波面との両方を捕獲するために修正されている。2つ同時のデジタルイメージにおける(または、たとえ1つのイメージですらも、それにおける)両方の波面の捕獲は、半透明の対象物の表面および容積検査の高速化を可能にする。半透明対象物を完全に特徴付けるための透過と反射との両方の組み合わせと測定は、(不透明の)表面特徴と厚みまたは物質バリエーションとの両方が存在するリソグラフィマスクの検査にとって、非常に価値のあるものである。他のアプリケーションは、波面に提供される情報が屈折率のバリエーションに起因するもののみである生物学的サンプルの検査である。透過波の位相シフトと反射波の位相シフト(反射は、異なった屈折率を有する2つの物質間の表面毎に起こる)との両方の測定は、そのサンプルの特徴をイメージ化および特徴付けをするアビリティを強化する。   Reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurements use small angle interference to form an interference pattern, but the method and apparatus uses a transmitted wavefront after passing through the object being imaged. The reflection wavefront has been modified to capture both. Capturing both wavefronts in two simultaneous digital images (or even one image) allows for faster surface and volumetric inspection of translucent objects. The combination and measurement of both transmission and reflection to fully characterize a translucent object is very valuable for inspection of lithographic masks where both (opaque) surface features and thickness or material variations are present Is. Another application is the inspection of biological samples where the information provided to the wavefront is only due to refractive index variations. Measurement of both the phase shift of the transmitted wave and the phase shift of the reflected wave (reflection occurs at each surface between two materials having different refractive indices) images and characterizes the characteristics of the sample Strengthen abilities.

波の情報をヘテロダイン化するために空間周波数の干渉縞を利用している故、これを「空間ヘテロダイン化(spatial−heterodyning)」と呼ぶ。イメージ化された複合波面は「ホログラム」と呼ばれ、従って記録された波面は「空間的にヘテロダイン化されたホログラム」すなわちSHHである。イメージ化された物質が照射する波長にとって不透明または透過性である場合、物質の透過率は透過波の強度に含まれ、物質の厚さと屈折率の組み合わせは透過波の位相に含まれる。反射波は、物質内にて(異なった屈折率の物質間の境界において)起こった反射からの情報のみではなく、物質の表面トポロジーの情報をも含む。従って、反射された複合波と透過した複合波との両方を捕獲することは、検査される対象物のより完全な特徴を提供し、反射波と透過波との両方の複合波面を捕獲する方法と装置が必要である。反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)は、反射された複合波面と透過した複合波面との両方を同時に捕獲し得る。   Since spatial frequency interference fringes are used to heterodyne the wave information, this is called “spatial-heterodyning”. The imaged composite wavefront is called a “hologram”, so the recorded wavefront is a “spatial heterodyne hologram” or SHH. If the imaged material is opaque or transmissive for the wavelengths it irradiates, the material transmission is included in the transmitted wave intensity, and the combination of material thickness and refractive index is included in the transmitted wave phase. The reflected wave contains not only information from reflections that occur in the material (at the boundary between materials of different refractive indices) but also information on the surface topology of the material. Thus, capturing both reflected and transmitted composite waves provides a more complete feature of the object being inspected and a method for capturing the composite wavefront of both reflected and transmitted waves And equipment is required. Reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIRT) can simultaneously capture both reflected and transmitted composite wavefronts.

図8Aおよび8Bは、透過した対象物からの透過波面および反射波面に対する物質の表面特徴、厚みおよび屈折率の影響の幾つかの実施例を描写し、従って、一部の特性はSHIRTによって検査され、または測定され得る。図8Aは、表面のトポロジー818を有する単一屈折率Nの対象物816を介しての照射波810から透過波512への変形、および照射波810から反射波814への変形を示す。図8Bは、層になった対象物825を介しての照射波520から透過波822への変形、および照射波520から反射波824への変形を示す。層になった対象物825は、2つの不透明な表面特徴826、827、および、同一の幅を有する2つの層828、829を備え、それら2つの層は異なった2つの屈折率N、Nを有する。 FIGS. 8A and 8B depict some examples of the effect of material surface characteristics, thickness and refractive index on the transmitted and reflected wavefronts from a transmitted object, and therefore some properties have been examined by SHIRT. Or can be measured. FIG. 8A shows the deformation from the irradiated wave 810 to the transmitted wave 512 and the deformation from the irradiated wave 810 to the reflected wave 814 through a single refractive index N 1 object 816 having a surface topology 818. FIG. 8B shows the deformation from the irradiation wave 520 to the transmitted wave 822 and the deformation from the irradiation wave 520 to the reflected wave 824 through the layered object 825. Layered object 825 comprises two opaque surface features 826, 827 and two layers 828, 829 having the same width, the two layers having two different refractive indices N 1 , N having two.

一旦、透過した信号および反射した信号が半透明の対象物に対して得られると、対象物のより完全な表示を用いるこの方法は、アプリケーションにより変化する。例えば、生物学的サンプルにおいて、試料のいくつかの部分はよく反射し得、反射された波面の強度において見え易くなり得、また、他の部分は、屈折率のバリエーション故に透過された波面の位相においてよく見え得る。これら2つのイメージを規格化し、それらを合わせる(足し算、掛算等)ことによって、試料のより詳細なイメージが作られ得る。フォトリソグラフィマスクの計測にとって、反射した波面は表面の特徴、特に不透明(クロム)の領域の高さ情報を提供する一方、透過イメージは、高解像度マスクにとってきわめて重要なマスクを介しての位相シフトの直接測定を提供する。マスク上の位相シフトが表面のエッチングによって発生し、マスクの材料が既知の場合、反射は、マスクによって発生した位相シフトの間接的な測定も提供する。この場合、透過と反射との両方は、位相シフトの測定を提供し、この冗長性は測定ノイズを減らし、改善された信頼性を提供する。透明なフィルムの計測にとって、反射波面は物質の表面のバリエーションおよびたわみを測定するために用いられ得る一方、透過は物質の厚みおよび/または屈折率の測定を提供する。測定シナリオに関らず、反射と透過の組み合わされた方法は、テスト下にある対象物の表面および内部の特徴の一連の描写を保証する連続方法を保証する。   Once the transmitted and reflected signals are obtained for a translucent object, this method of using a more complete display of the object will vary from application to application. For example, in a biological sample, some parts of the sample may be well reflected, easy to see in the intensity of the reflected wavefront, and other parts may be the phase of the transmitted wavefront due to refractive index variations. Can look good on. By normalizing these two images and adding them together (addition, multiplication, etc.), a more detailed image of the sample can be made. For metrology of photolithographic masks, the reflected wavefront provides surface features, particularly height information for opaque (chrome) areas, while the transmitted image is a phase shift through the mask that is critical for high resolution masks. Provides direct measurement. If the phase shift on the mask is caused by surface etching and the mask material is known, the reflection also provides an indirect measurement of the phase shift produced by the mask. In this case, both transmission and reflection provide a measurement of phase shift, and this redundancy reduces measurement noise and provides improved reliability. For transparent film metrology, the reflected wavefront can be used to measure surface variation and deflection of the material, while transmission provides a measure of the thickness and / or refractive index of the material. Regardless of the measurement scenario, the combined method of reflection and transmission ensures a continuous method that ensures a series of depictions of the surface and interior features of the object under test.

図9および10は、反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法の基本的な2つの光学的設計を示す。勿論、本発明はこれらの実施形態に限定されない。   Figures 9 and 10 show two basic optical designs of reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry. Of course, the present invention is not limited to these embodiments.

図9を参照し、空間ヘテロダイン干渉法を用いての透過/反射型測定システムの第1の実施が示される。レーザ910は第1のビームスプリッタ915と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ915は第2のビームスプリッタ920と光学的に結合される。第2のビームスプリッタ920は第1の照射レンズ925と光学的に結合される。第1の照射レンズ925は第3のビームスプリッタ930と光学的に結合される。第3のビームスプリッタ930は第1のイメージングレンズ935と光学的に結合される。第1のイメージングレンズ935は検査下にある対象物940と光学的に結合される。第2のビームスプリッタ920は、第2の照射レンズ926とも光学的に結合される。第2の照射レンズ926は第4のビームスプリッタ950と光学的に結合される。第4のビームスプリッタ950は第2のイメージングレンズ955と光学的に結合される。第2のイメージングレンズ955は基準鏡960と光学的に結合される。第4のビームスプリッタ950は、第5のビームスプリッタ970とも光学的に結合される。電荷結合素子カメラ980は第5のビームスプリッタ970と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ915は、第3の照射レンズ927とも光学的に結合される。第3の照射レンズ927は鏡945と光学的に結合される。鏡945は第4の照射レンズ928と光学的に結合される。第4の照射レンズ928は第5の照射レンズ929と光学的に結合される。第5の照射レンズ929は第6のビームスプリッタ975と光学的に結合される。検査下にある対象物940は第2のイメージングレンズ936と光学的に結合される。第2のイメージングレンズ936は第6のビームスプリッタ975と光学的に結合される。もう1つの電荷結合素子カメラ990は第6のビームスプリッタ975と光学的に結合される。対象辺および基準辺の波面がCCDにおいて一致するように、対象辺の光学は基準辺において形成されるということに留意されたい。   Referring to FIG. 9, a first implementation of a transmission / reflection measurement system using spatial heterodyne interferometry is shown. Laser 910 is optically coupled to first beam splitter 915. The first beam splitter 915 is optically coupled with the second beam splitter 920. The second beam splitter 920 is optically coupled to the first irradiation lens 925. The first irradiation lens 925 is optically coupled to the third beam splitter 930. The third beam splitter 930 is optically coupled with the first imaging lens 935. The first imaging lens 935 is optically coupled to the object 940 under examination. Second beam splitter 920 is also optically coupled to second illumination lens 926. Second illumination lens 926 is optically coupled to fourth beam splitter 950. The fourth beam splitter 950 is optically coupled with the second imaging lens 955. Second imaging lens 955 is optically coupled to reference mirror 960. Fourth beam splitter 950 is also optically coupled to fifth beam splitter 970. The charge coupled device camera 980 is optically coupled to the fifth beam splitter 970. The first beam splitter 915 is also optically coupled to the third irradiation lens 927. Third illumination lens 927 is optically coupled to mirror 945. Mirror 945 is optically coupled to fourth illumination lens 928. The fourth irradiation lens 928 is optically coupled to the fifth irradiation lens 929. The fifth irradiation lens 929 is optically coupled to the sixth beam splitter 975. The object 940 under examination is optically coupled to the second imaging lens 936. Second imaging lens 936 is optically coupled to sixth beam splitter 975. Another charge coupled device camera 990 is optically coupled to the sixth beam splitter 975. Note that the optics of the target side are formed at the reference side so that the wavefronts of the target side and the reference side match in the CCD.

図9は、対象および基準ビームが一致する一般的なSHIRTの配置を示す。第1のビームスプリッタ915は、透過波基準ビームを生成するためにレーザビームの一部を分割する。第2のビームスプリッタ920は、反射波基準ビームを生成するためにレーザビームの一部を分割する。第3のビームスプリッタ930は、イメージングレンズを介して対象物に向かって対象照射ビームを向ける。照射波の反射した部分は、反射された対象ビームになり、第3のビームスプリッタ930および第5のビームスプリッタ970を介してCCDカメラ980に伝わる。反射波基準ビームは、第4のビームスプリッタ950を介して基準鏡に入射し、そして、第5のビームスプリッタ970によって、小さな角度差をつけて、反射された対象ビームと組み合わされる。この小さな角度差は、第5のビームスプリッタ970の配置によって形成される。反射された対象ビームと基準ビームは、反射波SHHを形成するためにCCDカメラ980において干渉する。対象物を通過する照射波の一部は、透過した対象ビームになり、第2のイメージングレンズによって収集され、第6のビームスプリッタ975によってCCDカメラ990に伝わる。第1のビームスプリッタ915によって生成された基準ビームは、透過した対象ビームと同様の光学路を介して、第6のビームスプリッタ975によって、透過した対象波と組み合わされる。これら2つのビームがCCDカメラ990において干渉するときにおいてSHHが生成されるように、第6のビームスプリッタ975の配置によってこれら2つのビームに小さな角度さが提供される。基準対象物が空気、または「真空」でない場合、基準対象物が基準辺における2つの照射レンズ間に挿入され得る。   FIG. 9 shows a typical SHIRT arrangement in which the target and reference beams are coincident. The first beam splitter 915 splits a part of the laser beam to generate a transmitted wave reference beam. The second beam splitter 920 splits a part of the laser beam to generate a reflected wave reference beam. The third beam splitter 930 directs the target irradiation beam toward the target through the imaging lens. The reflected portion of the irradiation wave becomes a reflected target beam and is transmitted to the CCD camera 980 via the third beam splitter 930 and the fifth beam splitter 970. The reflected wave reference beam is incident on the reference mirror via the fourth beam splitter 950 and is combined with the reflected target beam by the fifth beam splitter 970 with a small angular difference. This small angular difference is formed by the arrangement of the fifth beam splitter 970. The reflected object beam and reference beam interfere at the CCD camera 980 to form a reflected wave SHH. Part of the irradiation wave that passes through the object becomes a transmitted object beam, is collected by the second imaging lens, and is transmitted to the CCD camera 990 by the sixth beam splitter 975. The reference beam generated by the first beam splitter 915 is combined with the transmitted target wave by the sixth beam splitter 975 via the same optical path as the transmitted target beam. The arrangement of the sixth beam splitter 975 provides a small angle for these two beams so that SHH is generated when these two beams interfere at the CCD camera 990. If the reference object is not air or “vacuum”, the reference object can be inserted between two illumination lenses at the reference side.

図10は、空間ヘテロダイン干渉法を用いての透過/反射型測定システムの第2の実施を示す。レーザ1010は第1のビームスプリッタ1020と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ1020は第2のビームスプリッタ1025と光学的に結合される。第2のビームスプリッタ1025は第1の照射レンズ1030と光学的に結合される。第1の照射レンズ1030は第3のビームスプリッタ1035と光学的に結合される。第3のビームスプリッタ1035は第1のイメージングレンズ1040と光学的に結合される。第1のイメージングレンズ1040は検査下にある対象物1045と光学的に結合される。検査下にある対象物1045は第2のイメージングレンズ1050と光学的に結合される。第2のビームスプリッタ1025は第1の鏡1055と光学的に結合される。第1の鏡1055は第2の照射レンズ1060と光学的に結合される。第2の照射レンズ1060は第4のビームスプリッタ1065と光学的に結合される。第4のビームスプリッタ1065は第1の電荷結合素子カメラ1070と光学的に結合される。第1のビームスプリッタ1020は、第3の照射レンズ1031とも光学的に結合される。第3の照射レンズ1031は第2の鏡1056と光学的に結合される。第2の鏡1056は第4の照射レンズ1058と光学的に結合される。第4の照射レンズ1058および第2のイメージングレンズ1050は、ともに第5のビームスプリッタ1080と光学的に結合される。第5のビームスプリッタ1080は第2の電荷結合素子カメラ1090と光学的に結合される。この実施において、単純化された光学路が使用されることを留意したい。光学路を一致させるのではない。基準辺における対象辺の光学を一致させるのではなく、基準辺において照射レンズが、CCDにおいて波面を対象辺と一致させるように選択される。   FIG. 10 shows a second implementation of a transmission / reflection measurement system using spatial heterodyne interferometry. Laser 1010 is optically coupled to first beam splitter 1020. First beam splitter 1020 is optically coupled to second beam splitter 1025. Second beam splitter 1025 is optically coupled to first illumination lens 1030. First irradiation lens 1030 is optically coupled to third beam splitter 1035. Third beam splitter 1035 is optically coupled to first imaging lens 1040. The first imaging lens 1040 is optically coupled to the object 1045 under examination. The object 1045 under examination is optically coupled to the second imaging lens 1050. Second beam splitter 1025 is optically coupled to first mirror 1055. First mirror 1055 is optically coupled to second illumination lens 1060. Second illumination lens 1060 is optically coupled to fourth beam splitter 1065. Fourth beam splitter 1065 is optically coupled to first charge coupled device camera 1070. The first beam splitter 1020 is also optically coupled to the third irradiation lens 1031. Third illumination lens 1031 is optically coupled to second mirror 1056. Second mirror 1056 is optically coupled to fourth illumination lens 1058. Fourth illumination lens 1058 and second imaging lens 1050 are both optically coupled to fifth beam splitter 1080. The fifth beam splitter 1080 is optically coupled to the second charge coupled device camera 1090. Note that in this implementation, a simplified optical path is used. The optical paths are not matched. Rather than matching the optics of the target side at the reference side, the illumination lens at the reference side is selected to match the wavefront with the target side at the CCD.

図10は、対象および基準ビームが一致しない光学路を有するが、CCDカメラ1070および1090においてビーム波面を一致させるために基準辺において照射レンズ1031、1058および1060が使用される単純化された透過配置を示す。2つの波面におけるいかなる不一致は一定である。この不一致が、イメージを周波数域の要求される領域に含むことが可能なように、小さく維持される限り、その不一致はイメージ処理を介して除去され得る。   FIG. 10 shows a simplified transmission arrangement in which illumination lenses 1031, 1058 and 1060 are used at the reference edge to match the beam wavefronts in CCD cameras 1070 and 1090, although the object and reference beams do not coincide. Indicates. Any discrepancy in the two wavefronts is constant. As long as this discrepancy is kept small so that the image can be included in the required region of the frequency domain, the discrepancy can be removed through image processing.

上記に記載の方法および装置の可能性のある代替は、反射波面および透過波面ホログラムのそれぞれを対象および基準ビームの2つの対応するセット間の2つの異なった小さな角度によって規定される異なった空間ヘテロダイン周波数において記録することによって、1つのCCDイメージ上に反射波面および透過波面ホログラムの両方を記録することである。光学システムは、反射波面および透過波面を同じCCDに運ぶことを可能にするように設計され得る。さらに、これら各自の基準ビームは、それぞれの対象ビームとその基準ビームとの間にできる入射角を変化できるようにCCDへ運ばれ得る。例えば、組み合わせ器として機能する2つのビームスプリッタは、それら2つのビームの組が同じCCDにルート作りするもう1つの追加的なビームスプリッタに結合されてもよい。そして、2つの空間ヘテロダインホログラムは、異なった空間ヘテロダイン周波数において同じCCDにて同時に記録されてもよい。反射基準ビームと反射対象ビームとの間の角度を規定する反射基準ビームおよび反射対象ビームが、透過基準ビームと透過対象ビームとの間の角度を規定する透過基準ビームおよび透過対象ビームとコヒーレントでないことは有用である。いずれにせよ、この単一CCD代替法は、2つのホログラムを解析するためのコンピュータによる必要事項の大幅な削減という有利性を有する。1つのデジタルイメージにおける複数の空間ヘテロダインホログラムの記録技術は、より詳細に米国出願番号第10/421,444号、同第10/607,824号および/または同第10/607,840号において記載される。   Possible alternatives to the method and apparatus described above are different spatial heterodynes for each of the reflected and transmitted wavefront holograms defined by two different small angles between two corresponding sets of object and reference beams. Recording at frequency is to record both reflected wavefront and transmitted wavefront holograms on one CCD image. The optical system can be designed to allow the reflected wavefront and transmitted wavefront to be carried to the same CCD. Furthermore, each of these reference beams can be carried to the CCD so that the angle of incidence that can be made between the respective target beam and the reference beam can be varied. For example, two beam splitters that function as a combiner may be coupled to another additional beam splitter that routes the two beam sets to the same CCD. The two spatial heterodyne holograms may then be recorded simultaneously on the same CCD at different spatial heterodyne frequencies. The reflected reference beam and the reflected beam defining the angle between the reflected reference beam and the reflected beam are not coherent with the transmitted reference beam and the transmitted beam defining the angle between the transmitted and transmitted beam. Is useful. In any case, this single CCD alternative has the advantage of greatly reducing the computational requirements for analyzing two holograms. Techniques for recording multiple spatial heterodyne holograms in one digital image are described in more detail in US application Ser. Nos. 10 / 421,444, 10 / 607,824 and / or 10 / 607,840. Is done.

(本発明の実用的なアプリケーション)
透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)の実用的なアプリケーションは、フォトリソグラフィマスクの計測および検査、生物学上の顕微鏡による検査、屈折率の測定、および透過された対象物の厚み測定を含む。反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)の実用的なアプリケーションは、フォトリソグラフィマスクの計測および検査、生物学上の顕微鏡による検査、および透過された対象物の屈折率と厚みと表面特徴の同時測定を含む。実質的には多数の本発明の使用が存在し、その全てをここにおいて詳細する必要はない。
(Practical application of the present invention)
Practical applications of transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIFT) include photolithographic mask metrology and inspection, biological microscopy inspection, refractive index measurement, and transmitted object thickness measurement. Practical applications of reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIRT) include metrology and inspection of photolithographic masks, biological microscopic inspection, and refractive index, thickness and surface characteristics of transmitted objects. Includes simultaneous measurements. There are substantially many uses of the present invention, all of which need not be detailed here.

(本発明の有用性)
本発明の実施形態を表わす透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIFT)は、少なくとも後述の理由により有用性があり、経済的であり得る。透過型の空間ヘテロダイン干渉法は、対象物を透過した複合波面の捕獲を可能にする。透過型の空間ヘテロダイン干渉法は、単一のイメージのみが必要であるという事実故に、複合透過波面の収集の高速化を可能にする。透過型の空間ヘテロダイン干渉法は、物質を介した位相変化(不均一性、混合物、物質変化等)の測定を可能にする。
(Usefulness of the present invention)
Transmission-type spatial heterodyne interferometry (SHIFT) representing embodiments of the present invention can be useful and economical for at least the reasons described below. Transmission-type spatial heterodyne interferometry enables the capture of a composite wavefront that has passed through an object. Transmission-type spatial heterodyne interferometry allows for faster acquisition of composite transmitted wavefronts due to the fact that only a single image is required. Transmission-type spatial heterodyne interferometry enables measurement of phase changes (inhomogeneities, mixtures, material changes, etc.) through the material.

本発明の実施形態を表わす反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法(SHIRT)には、少なくとも後述の理由により有用性があり、経済的であり得る。反射および透過型の空間ヘテロダイン干渉法は、対象物を透過した複合波面とその対象物の表面において反射された複合波面との同時捕獲を可能にする。本発明は以前のアプローチと比較して、質の上で改善され、および/または費用を削減する。   Reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry (SHIRT) representing embodiments of the present invention can be useful and economical for at least the reasons described below. Reflective and transmissive spatial heterodyne interferometry allows simultaneous capture of a composite wavefront transmitted through an object and a composite wavefront reflected at the surface of the object. The present invention improves quality and / or reduces costs compared to previous approaches.

ここにおいて用いられる用語「a」または「an」は、1つ以上のものとして規定される。ここにおいて用いられる用語「複数の」は、2つ以上のものとして規定される。ここにおいて用いられる用語「他の」は、少なくとも第2の、またはそれ以上のものとして規定される。ここにおいて用いられる用語「備えている(comprising)」(備える、備えられる)、「含んでいる(including)」(含む、含まれる)、および/または、「有している(having)」(有する、有される)は、オープンランゲージ(つまり、その言葉の後に挙げられるものを必要とするが、特定されない手順、構成、および/または構成要素の包含、たとえそれが主要部分であっても、それらの包含に対して規制がない(open))として規定される。ここにおいて用いられる「構成している(consisting)」(構成する、構成される)、および/または、「組み立てている(composing)」(組み立つ、組み立てられる)は、説明される方法、装置または構成を、一般的に説明した手順、構成、および/または構成要素に関連する付随物、付属品および/または不純物を除いた手順、構成、および/または構成要素の包括に対して閉じる。用語「構成している」または「組み立てている」と共に用いられる用語「本質的には(essentially)」は、説明される方法、装置、および/または構成要素が、構成の基本的な新しい特徴に大きくは影響しない不特定の手順、構成、および/または構成要素にのみ規制されないことをさす。ここにおいて用いられる結合されるという用語は、接続されるというように規定されるが、直接的または機械的に接続されるという必要はない。ここにおいて用いられる用語の約は、所定の値に少なくとも近い(例えば、好ましくは10%内、より好ましくは1%内、さらに好ましくは0.1%内)ものとして規定される。ここにおいて用いられる用語の実質的に(substantially)は、それが特定されている全てという必要性はないが、大部分(largely)として規定される。ここにおいて用いられる用語の一般的に(generally)は、所定の状態に少なくとも近づいているものとして規定される。ここにおいて用いられる用語の配置している(deploying)は、設計している、建てている、発送している、インストールしている、および/または作業しているとして規定される。ここにおいて用いられる用語の手段(means)は、結果を達成するためのハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアとして規定される。ここにおいて用いられる用語のプログラムまたはコンピュータプログラムは、コンピュータシステムにおける施行のために設計される一連の命令として規定される。プログラムまたはコンピュータプログラムは、コンピュータまたはコンピュータシステムにおける施行のために設計されるサブルーチン、ファンクション、手順、目的方法、目的実施、施行可能アプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、目的コード、共有ライブラリー/ダイナミックロードライブラリー、および/または他の一連の命令として規定される。   The term “a” or “an” as used herein is defined as one or more. As used herein, the term “plurality” is defined as two or more. The term “other” as used herein is defined as at least a second or more. As used herein, the terms “comprising” (comprising), “including” (including), and / or “having” (having Open language (i.e., those that require what is listed after the word, but are not specified, include procedures, configurations, and / or components, even if it is a major part) ) Is defined as having no restriction on the inclusion of. As used herein, “consisting” (constructing) and / or “composing” (assembling, assembling) is a method, apparatus or The configuration is closed to the generally described procedures, configurations, and / or inclusions of procedures, configurations, and / or components excluding appendages, accessories, and / or impurities associated with the components. The term “essentially” used in conjunction with the terms “constructing” or “assembling” means that the described method, apparatus, and / or component is a fundamental new feature of the configuration. It is not restricted to unspecified procedures, configurations, and / or components that do not significantly affect. The term coupled as used herein is defined as being connected, but need not be directly or mechanically connected. The term about as used herein is defined as being at least close to a predetermined value (eg, preferably within 10%, more preferably within 1%, even more preferably within 0.1%). The term substantially used herein is defined as large but not necessarily all that it has been specified. The term generally used herein is defined as being at least close to a predetermined state. The term deploying as used herein is defined as designing, building, shipping, installing, and / or working. The term means used herein is defined as hardware, firmware, and / or software for achieving the results. The term program or computer program as used herein is defined as a series of instructions designed for enforcement in a computer system. A program or computer program is a subroutine, function, procedure, purpose method, purpose implementation, enforceable application, applet, servlet, source code, purpose code, shared library / dynamic load designed for enforcement in a computer or computer system Defined as a library and / or other series of instructions.

ここにおいて開示される本発明の開示した全ての実施形態は、本開示を考慮して不適当な実験なしに製作され、使用され得る。本発明は、ここにおいて説明された論理的なステートメントによって限定されない。発明者によって意図された本発明の最良のモードの実行が開示されるが、本発明の実用はそれに限定されない。従って、当業者は、本発明がここにおいて特に記載されたものだけではなく、それ以外において実用されることを理解する。   All disclosed embodiments of the invention disclosed herein can be made and used without undue experimentation in light of the present disclosure. The present invention is not limited by the logical statements described herein. Although performing the best mode of the present invention contemplated by the inventor is disclosed, the utility of the present invention is not so limited. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to what has been specifically described herein, but is otherwise practical.

本発明の特徴の多様な変化、修正、追加、および/または再配置は、基本的な本発明の発想の精神および/または範囲から逸脱することなくなされ得ることは明らかである。添付の特許請求の範囲およびその均等物によって規定される基本的な本発明の発想の精神、および/または範囲は、全てのそのような代替、修正、追加および/または再配置をカバーするものと判断される。それぞれの開示された実施形態の全開示要素および特徴は、他の全ての開示された実施形態における開示された要素または特徴が互いに矛盾する場合を除き、それらを組み合わせてもよく、またはそれらの代わりとして用いてもよい。変化は、ここに記載の方法を構成するステップ、または一連のステップにおいて作成され得る。   It will be apparent that various changes, modifications, additions and / or rearrangements of the features of the present invention may be made without departing from the spirit and / or scope of the basic inventive idea. The spirit and / or scope of the basic inventive idea defined by the appended claims and their equivalents shall cover all such alternatives, modifications, additions and / or rearrangements. To be judged. All disclosed elements and features of each disclosed embodiment may be combined or substituted for, unless the disclosed elements or features in all other disclosed embodiments conflict with each other. It may be used as Changes can be made in the steps or series of steps that make up the methods described herein.

ここに記載の干渉計は独立したモジュールであってもよいが、干渉計が関連するシステム(フォトリソグラフィック検査器等)に一体化されてもよいことは明らかである。それぞれの構成要素は、開示される形を形成する必要はなく、または開示される構成において組み合わされる必要はなく、実質上、任意の形において提供され得、および/または実質上全ての構成において組み合わされ得る。   The interferometer described herein may be a separate module, but it will be apparent that the interferometer may be integrated into the associated system (such as a photolithographic inspector). Each component need not form the disclosed form or be combined in the disclosed configuration, and can be provided in virtually any form, and / or combined in substantially all configurations. Can be done.

添付の特許請求の範囲は、所定の請求項において「のための手段」および/または「のためのステップ」という表現と共に明確に説明されない限り、ミーンズ・プラス・ファンクションの規制を含むものとして解釈されない。本発明のある程度一般的な実施形態は、添付の独立請求項およびその均等物によって叙述される。本発明の特定の実施形態は、添付の従属請求項およびその均等物によって区別される。   The appended claims are not to be construed as including means plus function regulation, unless expressly recited in a given claim with the expression “means for” and / or “step for” . Somewhat general embodiments of the invention are set out in the accompanying independent claims and their equivalents. Particular embodiments of the present invention are distinguished by the appended dependent claims and their equivalents.

(参考文献)
E.Voelklら、「Introduction to Electron Holography」Kluwer Academics/Plenum出版社 1999年、133ff
J.Jacob,T.LitvinとA.Merriam High−Resolution Photomask Transmission and Phase Measurement Tool, Inspection,and Process Control for Microlithography XVI,SPIEカンファレンスにて、Santa Clara,California,March 4,2002,Session2(SPIE会報 Vol.#4689−10)
C.E.Thomasら、「Direct to Digital Holography for Semiconductor Wafer Defect Detection and Review」 SPIE会報 Vol.4692,ページ180〜194,2002年
2000年6月20日公布、米国特許番号第6,078,392号、Clarence E.Thomas,Larry R.Baylor,Gregory R.Hanson,David A.Rasmussen,Edgar Voelkl,James Castracane,Michele SumkuletおよびLawrence Clow、「Direct−to−Digital Holography,Holographic Interferometry,and Holovision」
2003年2月25日公布、米国特許番号第6,525,821号、Clarence E.ThomasとGregory R.Hansonによる「Acquisition and Replay Systems for Direct−to−Digital Holography and Holovision」
(References)
E. Voelkl et al., "Introduction to Electron Holography", Kluwer Academics / Plenum Publishers 1999, 133ff.
J. et al. Jacob, T .; Litvin and A.M. Merria High-Resolution Phototransmission Transmission and Phase Measurement Tool, Inspection, and Process Control for MicroLithography XVI, SPIR Conference, and Ms.
C. E. Thomas et al., "Direct to Digital Holography for Semiconductor Wafer Detect Detection and Review", SPIE Bulletin Vol. 4692, pages 180-194, 2002, promulgated on June 20, 2000, US Pat. No. 6,078,392, Clearance E., et al. Thomas, Larry R .; Baylor, Gregory R .; Hanson, David A.M. Rasmussen, Edgar Voelkl, James Castracane, Michele Sumkulet and Lawrence Clow, "Direct-to-Digital Holography, Holographic Interferometry, and Holovis"
February 25, 2003, U.S. Pat. No. 6,525,821, Clarence E. et al. Thomas and Gregory R.M. “Acquisition and Replay Systems for Direct-to-Digital Holography and Holography” by Hanson

図1A〜1Bは、本発明の一実施形態を示し、クロム・オン・ガラスターゲットからCCD(電荷結合素子)センサにおいて形成された強度ホログラムの一実施例であり、図1Bは表面トポロジーおよび物質の特性によって変化された線形サイン干渉縞パターンを表す拡大領域である。1A-1B illustrate one embodiment of the present invention, which is an example of an intensity hologram formed in a CCD (Charge Coupled Device) sensor from a chrome-on-glass target, and FIG. It is an expansion area | region showing the linear sine interference fringe pattern changed with the characteristic. 図2A〜2Bは本発明の一実施形態を示し、図2Aはホログラムの全周波数スペクトラムの大きさを示し、図2Bはホログラムの中央に位置する低域フィルタされたサイドバンドを示す。2A-2B illustrate one embodiment of the present invention, FIG. 2A illustrates the magnitude of the full frequency spectrum of the hologram, and FIG. 2B illustrates a low-pass filtered sideband located in the center of the hologram. 図3Aおよび3Bは本発明の一実施形態を示し、図3Aはクロム・オン・グラスターゲットの一部分の結果的な振幅を示し、図3Bはクロム・オン・グラスターゲットの一部分の位相再構成を示す。3A and 3B illustrate one embodiment of the present invention, FIG. 3A illustrates the resulting amplitude of a portion of the chrome-on-glass target, and FIG. 3B illustrates the phase reconstruction of a portion of the chrome-on-glass target. . 図4A〜4Cは本発明の一実施形態を示す3つの透過型の実施例の概略図を示し、図4Aは屈折率を与えられる場合の厚みの計算を示し、図4Bは同じ厚みの異なった物質間の位相差を示し、図4Cは既知の厚みの物質の屈折率を計算する術を示す。4A-4C show schematics of three transmissive examples illustrating one embodiment of the present invention, FIG. 4A shows thickness calculations when given refractive index, and FIG. 4B shows different thicknesses of the same thickness. The phase difference between materials is shown, and FIG. 4C shows the technique for calculating the refractive index of a material of known thickness. 図5A〜5Dは、本発明の実施形態を示す、照射波から4つの異なった対象物によって影響を受けた透過した波への変形の概略図を示す。5A-5D show schematic diagrams of transformations from an illuminating wave to a transmitted wave affected by four different objects, illustrating an embodiment of the present invention. 図6は、本発明の一実施形態を示す、透過型の空間ヘテロダイン干渉法の第1の基本的な光学設計の概略図を示す。FIG. 6 shows a schematic diagram of a first basic optical design of transmissive spatial heterodyne interferometry, illustrating one embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施形態を示す、透過型の空間ヘテロダイン干渉法の第2の基本的な光学設計の概略図を示す。FIG. 7 shows a schematic diagram of a second basic optical design of transmissive spatial heterodyne interferometry, illustrating one embodiment of the present invention. 図8A〜8Bは本発明の実施形態を示し、照射波から2つの異なった対象物の透過波と反射波の両方への変形の概略図である。8A-8B illustrate an embodiment of the present invention and are schematic diagrams of transformations from an illuminating wave to both transmitted and reflected waves of two different objects. 図9は、本発明の一実施形態を示す、透過および反射型の空間ヘテロダイン干渉法の第1の基本的な光学設計の概略図を示す。FIG. 9 shows a schematic diagram of a first basic optical design of transmissive and reflective spatial heterodyne interferometry, illustrating an embodiment of the present invention. 図10は、本発明の一実施形態を示す、透過および反射型の空間ヘテロダイン干渉法の第2の基本的な光学設計の概略図を示す。FIG. 10 shows a schematic diagram of a second basic optical design of transmissive and reflective spatial heterodyne interferometry illustrating an embodiment of the present invention.

Claims (26)

第1の基準ビームおよび第1の対象ビームを用いたフーリエ解析のために、空間ヘテロダイン干渉縞を含む第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録することと、
第2の基準ビームおよび第2の対象ビームを用いたフーリエ解析のために、空間ヘテロダイン干渉縞を含む第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録することと、
第1の解析されるイメージを規定するために、該第1の基準ビームと該第1の対象ビームとの間の第1の角度によって規定される第1の空間テロダインキャリア周波数の上に該デジタル記録された第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの元の原点を重ねるために該ホログラムの第1の元の原点を移動することによって、該デジタル記録された第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析することと、
第2の解析されるイメージを規定するために、該第2の基準ビームと該第2の対象ビームとの間の第2の角度によって規定される第2の空間テロダインキャリア周波数の上に該デジタル記録された第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの元の原点を重ねるために該ホログラムの第2の元の原点を移動することによって、該デジタル記録された第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをフーリエ解析することと、
該第1の元の原点周辺の信号を切り離し、第1の結果を規定するために、該第1の解析されたイメージをデジタルフィルターすることと、
該第2の元の原点周辺の信号を切り離し、第2の結果を規定するために、該第2の解析されたイメージをデジタルフィルターすることと、
該第1の結果に第1の逆フーリエ変換を施すことと、
該第2の結果に第2の逆フーリエ変換を施すこととを包含する方法であって、
該第1の対象ビームが、少なくとも部分的に半透明である対象物(940,1045)を透過し、該第2の対象ビームが該対象物において反射する、方法。
Digitally recording a first spatially heterodyne hologram including spatial heterodyne fringes for Fourier analysis using a first reference beam and a first target beam;
Digitally recording a second spatially heterodyned hologram including spatial heterodyne interference fringes for Fourier analysis using a second reference beam and a second target beam;
The digital over the first spatial telodyne carrier frequency defined by a first angle between the first reference beam and the first target beam to define a first analyzed image. The digitally recorded first spatially heterodyned by moving the first original origin of the hologram to overlap the original origin of the recorded first spatially heterodyned hologram Fourier analysis of the generated hologram,
In order to define a second analyzed image, the digital above the second spatial telodyne carrier frequency defined by a second angle between the second reference beam and the second target beam The digitally recorded second spatially heterodyned by moving the second original origin of the hologram to overlap the original origin of the recorded second spatially heterodyned hologram Fourier analysis of the generated hologram,
Digitally filtering the first analyzed image to decouple the signal around the first original origin and define a first result;
Digitally filtering the second analyzed image to decouple the signal around the second original origin and define a second result;
Subjecting the first result to a first inverse Fourier transform;
Applying a second inverse Fourier transform to the second result, comprising:
The method wherein the first object beam is transmitted through an object (940, 1045) that is at least partially translucent and the second object beam is reflected at the object.
第1のデジタルイメージが前記第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムを含み、第2のデジタルイメージが前記第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein a first digital image comprises the first spatially heterodyned hologram and a second digital image comprises the second spatially heterodyned hologram. 前記第1のデジタルイメージが第1の画素化検出デバイスによって生成され、前記第2のデジタルイメージが第2の画素化検出デバイスによって生成される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first digital image is generated by a first pixelated detection device and the second digital image is generated by a second pixelated detection device. 前記第1の角度が前記第2の角度と同等ではなく、単一のデジタルイメージが、前記第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムおよび前記第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの両方を含む、請求項1に記載の方法。   The first angle is not equal to the second angle, and a single digital image is both the first spatially heterodyned hologram and the second spatially heterodyned hologram The method of claim 1 comprising: 前記第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムおよび前記第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの両方が、単一の画素化検出デバイスによってデジタル記録され、前記単一のデジタルイメージが該単一の画素化検出デバイスによって生成される、請求項4に記載の方法。   Both the first spatially heterodyned hologram and the second spatially heterodyned hologram are digitally recorded by a single pixelated detection device, and the single digital image is The method of claim 4, wherein the method is generated by a pixelated detection device. 前記第1の基準ビームおよび前記第2の対象ビームが、前記第2の基準ビームおよび該第2の対象ビームに対してコヒーレントではない、請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the first reference beam and the second target beam are not coherent with respect to the second reference beam and the second target beam. 前記第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの前記空間ヘテロダイン干渉縞が、前記第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの前記空間ヘテロダイン干渉縞に対して実質的に直交する、請求項6に記載の方法。   7. The spatial heterodyne interference pattern of the first spatially heterodyne hologram is substantially orthogonal to the spatial heterodyne interference pattern of the second spatially heterodyne hologram. The method described in 1. 前記対象物の第1の通過するセクションと該対象物の第2の通過するセクションとの間の厚みの差(δ)を
(ここで、Δθは位相差であり、λはコヒーレント光エネルギー供給源の波長であり、Nは周辺の屈折率であり、Nは該対象物の屈折率である)として計算することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
The thickness difference (δ) between the first passing section of the object and the second passing section of the object is
Where Δθ is the phase difference, λ is the wavelength of the coherent light energy source, N 1 is the refractive index of the periphery, and N 2 is the refractive index of the object. The method of claim 1 further comprising.
前記対象物の第1の部分と該対象物の第2の部分との位相差(Δθ)を
(ここで、dは該対象物の該第1の部分と該対象物の該第2の部分の両方の厚みであり、λはコヒーレント光エネルギー供給源の波長であり、Nは該対象物の該第1の部分の屈折率であり、Nは該対象物の該第2の部分の屈折率である)として計算することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
The phase difference (Δθ) between the first part of the object and the second part of the object
(Where d is the thickness of both the first portion of the object and the second portion of the object, λ is the wavelength of the coherent optical energy source, and N 2 is the object. 2. The method of claim 1, further comprising: calculating the refractive index of the first portion of the object and N 3 is the refractive index of the second portion of the object.
前記対象物の一部を特徴付ける屈折率(N)を
(ここで、Δθは位相差であり、λはコヒーレント光エネルギー供給源の波長であり、Nは周辺の屈折率である)として計算することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
Refractive index (N 2 ) characterizing a part of the object
The method of claim 1, further comprising calculating as: where Δθ is the phase difference, λ is the wavelength of the coherent optical energy source, and N 1 is the peripheral refractive index.
前記第1の空間的にヘテロダイン化されたホログラム、および前記第2の空間的にヘテロダイン化されたホログラムをデジタル記録した後、前記第1の対象ビームによって規定される軸、および前記第2の対象ビームによって規定される軸の両軸に対して実質的に垂直である平面内において前記対象物を移動することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。   An axis defined by the first target beam after digitally recording the first spatially heterodyned hologram and the second spatially heterodyned hologram; and the second target The method of claim 1, further comprising moving the object in a plane that is substantially perpendicular to both axes defined by the beam. 前記平面内において前記対象物を移動した後、第3の空間的にヘテロダイン化されたホログラム、および第4の空間的にヘテロダイン化されたホログラムの両方をデジタル記録することをさらに包含する、請求項11に記載の方法。   The method further comprises digitally recording both a third spatially heterodyned hologram and a fourth spatially heterodyned hologram after moving the object in the plane. 11. The method according to 11. 前記基準ビームおよび前記対象ビームが、パルスモードにおいて動作するレーザによって生成される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the reference beam and the target beam are generated by a laser operating in a pulsed mode. 請求項1に記載の方法を備える、フォトリソグラフィックマスク検査処理。   A photolithographic mask inspection process comprising the method of claim 1. 請求項1に記載の方法を備える、計測処理。   A measurement process comprising the method according to claim 1. コヒーレント光エネルギー供給源(910,1010)と、
該コヒーレント光供給源と光学的に結合される透過基準ビームサブアセンブリと、
該コヒーレント光供給源と光学的に結合される反射基準ビームサブアセンブリと、
該コヒーレント光供給源と光学的に結合される対象ビームサブアセンブリであって、該対象ビームサブアセンブリが、透過対象ビーム路および反射対象ビーム路を含む、対象ビームサブアセンブリと、
該透過基準ビームサブアセンブリと該対象ビームサブアセンブリとの両方と光学的に結合される透過ビームスプリッタ(975,1080)と、
該反射基準ビームサブアセンブリと該対象ビームサブアセンブリとの両方と光学的に結合される反射ビームスプリッタ(970,1065)と、
該透過ビームスプリッタおよび該反射ビームスプリッタから構成される群から選択される少なくとも1つの要素と光学的に結合する画素化検出装置(980,990,1070,1090)とを備える装置であって、
該対象ビームサブアセンブリが、少なくとも部分的に半透明である対象物(940,1045)を含み、i)該対象物が透過的に、該コヒーレント光エネルギー供給源と該透過ビームスプリッタとの間において光学的に結合され、かつ、ii)該対象物が反射的に、該コヒーレント光エネルギー供給源と該反射ビームスプリッタとの間において光学的に結合される、装置。
A coherent light energy source (910, 1010);
A transmitted reference beam subassembly optically coupled to the coherent light source;
A reflected reference beam subassembly optically coupled to the coherent light source;
A target beam subassembly optically coupled to the coherent light source, the target beam subassembly including a transmitted target beam path and a reflected target beam path;
A transmitted beam splitter (975, 1080) optically coupled to both the transmitted reference beam subassembly and the target beam subassembly;
A reflective beam splitter (970, 1065) optically coupled to both the reflected reference beam subassembly and the target beam subassembly;
A pixelated detection device (980, 990, 1070, 1090) optically coupled to at least one element selected from the group consisting of the transmission beam splitter and the reflection beam splitter,
The object beam subassembly includes an object (940, 1045) that is at least partially translucent; i) the object is transparently transmitted between the coherent optical energy source and the transmitted beam splitter; An apparatus that is optically coupled and ii) the object is reflectively coupled optically between the coherent light energy source and the reflective beam splitter.
i)前記コヒーレント光エネルギー供給源と前記透過基準ビームサブアセンブリとの間に結合され、ii)該コヒーレント光エネルギー供給源と前記対象ビームサブアセンブリとの間に結合される他の透過ビームスプリッタと、
ii)前記コヒーレント光エネルギー供給源と前記反射基準ビームサブアセンブリとの間に結合され、ii)該コヒーレント光エネルギー供給源と前記対象ビームサブアセンブリとの間に結合される他の反射ビームスプリッタとをさらに含む、請求項16に記載の装置。
i) another transmission beam splitter coupled between the coherent optical energy source and the transmitted reference beam subassembly; ii) another transmission beam splitter coupled between the coherent optical energy source and the target beam subassembly;
ii) another reflective beam splitter coupled between the coherent optical energy source and the reflected reference beam subassembly, and ii) another reflective beam splitter coupled between the coherent optical energy source and the target beam subassembly. The apparatus of claim 16 further comprising:
前記透過基準ビームサブアセンブリが照射レンズを含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the transmitted reference beam subassembly includes an illumination lens. 前記反射基準ビームサブアセンブリが照射レンズを含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the reflected reference beam subassembly includes an illumination lens. 前記反射基準ビームサブアセンブリが基準鏡を含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the reflected reference beam subassembly includes a reference mirror. 前記対象ビームサブアセンブリがイメージングレンズを含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the target beam subassembly includes an imaging lens. 前記対象ビームサブアセンブリが照射レンズを含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the target beam subassembly includes an illumination lens. 前記透過ビームスプリッタおよび前記反射ビームスプリッタから構成される群から選択される少なくとも1つの要素と光学的に結合する他の画素化検出装置をさらに含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, further comprising another pixelated detection device optically coupled to at least one element selected from the group consisting of the transmission beam splitter and the reflection beam splitter. 前記コヒーレント光エネルギー供給源が、パルスモードにおいて動作するレーザを含む、請求項16に記載の装置。   The apparatus of claim 16, wherein the coherent optical energy source comprises a laser operating in a pulsed mode. 請求項16に記載の装置を備える、フォトリソグラフィックマスク検査機器。   A photolithographic mask inspection apparatus comprising the apparatus according to claim 16. 請求項16に記載の装置を備える、計測機器。   A measuring instrument comprising the apparatus according to claim 16.
JP2006524853A 2003-08-26 2004-08-26 Transmission and reflection type spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurement Pending JP2007504444A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/649,474 US6999178B2 (en) 2003-08-26 2003-08-26 Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (SHIRT) measurements
US10/649,251 US7119905B2 (en) 2003-08-26 2003-08-26 Spatial-heterodyne interferometry for transmission (SHIFT) measurements
PCT/US2004/027766 WO2005019945A1 (en) 2003-08-26 2004-08-26 Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (shirt) measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007504444A true JP2007504444A (en) 2007-03-01

Family

ID=36204478

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006524853A Pending JP2007504444A (en) 2003-08-26 2004-08-26 Transmission and reflection type spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurement
JP2006524850A Pending JP2007504494A (en) 2003-08-26 2004-08-26 Transmission-type spatial heterodyne interferometry (SHIFT) measurement

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006524850A Pending JP2007504494A (en) 2003-08-26 2004-08-26 Transmission-type spatial heterodyne interferometry (SHIFT) measurement

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP1660950A1 (en)
JP (2) JP2007504444A (en)
KR (2) KR20060033045A (en)
IL (2) IL173848A0 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007508540A (en) * 2003-10-09 2007-04-05 フェイズ ホログラフィック イメージング ピーエイチアイ エービー Method and apparatus for holographic refractive index measurement
JP2008304456A (en) * 2007-05-07 2008-12-18 Kashiko Kodate Measuring system and measuring method
WO2010087337A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 株式会社神戸製鋼所 Shape determining device
JP2010175499A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Kobe Steel Ltd Shape determining device
JP2011053176A (en) * 2009-09-04 2011-03-17 Sony Corp Inspection device and inspection method
JP2011145194A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Kobe Steel Ltd Shape determining apparatus and method therefor
JP2013096918A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Hamamatsu Photonics Kk Observation device
US9134109B2 (en) 2010-04-30 2015-09-15 Hamamatsu Photonics K.K. Phase image acquisition device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101233350B1 (en) * 2011-04-19 2013-02-14 전자부품연구원 hologram transcoding apparatus and the method thereof
KR101990009B1 (en) 2017-08-25 2019-09-30 주식회사 내일해 An Improved Holographic Reconstruction Apparatus and Method

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007508540A (en) * 2003-10-09 2007-04-05 フェイズ ホログラフィック イメージング ピーエイチアイ エービー Method and apparatus for holographic refractive index measurement
JP4739214B2 (en) * 2003-10-09 2011-08-03 フェイズ ホログラフィック イメージング ピーエイチアイ エービー Method and apparatus for holographic refractive index measurement
JP2008304456A (en) * 2007-05-07 2008-12-18 Kashiko Kodate Measuring system and measuring method
WO2010087337A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 株式会社神戸製鋼所 Shape determining device
JP2010175499A (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Kobe Steel Ltd Shape determining device
KR101235384B1 (en) 2009-02-02 2013-02-20 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Shape determining device
US8670128B2 (en) 2009-02-02 2014-03-11 Kobe Steel, Ltd. Profile measuring apparatus
JP2011053176A (en) * 2009-09-04 2011-03-17 Sony Corp Inspection device and inspection method
JP2011145194A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Kobe Steel Ltd Shape determining apparatus and method therefor
US9134109B2 (en) 2010-04-30 2015-09-15 Hamamatsu Photonics K.K. Phase image acquisition device
US9134110B2 (en) 2010-04-30 2015-09-15 Hamamatsu Photonics K.K. Phase image acquisition device
JP2013096918A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Hamamatsu Photonics Kk Observation device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060037456A (en) 2006-05-03
EP1660951A1 (en) 2006-05-31
IL173848A0 (en) 2006-07-05
JP2007504494A (en) 2007-03-01
KR20060033045A (en) 2006-04-18
IL173849A0 (en) 2006-07-05
EP1660950A1 (en) 2006-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7119905B2 (en) Spatial-heterodyne interferometry for transmission (SHIFT) measurements
US6999178B2 (en) Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (SHIRT) measurements
US7808648B2 (en) Method and device for optical determination of physical properties of features, not much larger than the optical wavelength used, on a test sample
US11644791B2 (en) Holographic imaging device and data processing method therefor
US7127109B1 (en) Digital interference holographic microscope and methods
US20080265130A1 (en) Wave Front Sensing Method and Apparatus
US10635049B2 (en) Ellipsometry device and ellipsometry method
TWI797377B (en) Surface shape measuring device and surface shape measuring method
JP2007504444A (en) Transmission and reflection type spatial heterodyne interferometry (SHIRT) measurement
Almoro et al. Object wave reconstruction by speckle illumination and phase retrieval
JP7432227B2 (en) Phase imaging device, phase imaging method
Pavillon et al. Artifact-free reconstruction from off-axis digital holograms through nonlinear filtering
CN116685828A (en) Optical measurement system and optical measurement method
JPH11258057A (en) Complex signal detecting method, complex microscope and complex diffraction device
US20230104022A1 (en) Optical metrology with incoherent holography
WO2023042339A1 (en) Optical measurement system and optical measurement method
WO2001023965A1 (en) Digital interference holographic microscope and methods
Shanmugavel High Resolution Phase Imaging using Transport of Intensity Equation
WO2020085402A1 (en) Microscope and microscopy method
Miccio et al. Quantitative phase contrast in holographic microscopy through the numerical manipulation of the retrieved wavefronts
Tang et al. Double-grating quadri-wave lateral shearing interferometry for large dynamic range wavefront measurements
Zuo et al. Digital holography to light field
Schnars et al. Speckle Metrology
JP2019179233A (en) Light wave measurement device and light wave measurement method
Almoro et al. THE EUROPEAN OPTI CAL SOCI ETY

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090227

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090716