KR100785818B1

KR100785818B1 - 파면 검출장치

Info

Publication number: KR100785818B1
Application number: KR1020027010373A
Authority: KR
Inventors: 울리히 베크만; 클라우스 프라이쉬라트
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 아게
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2007-12-13
Also published as: EP1257882B1; DE10109929A1; KR20070087236A; WO2001063233A3; KR100829091B1; US20080144043A1; JP5420130B2; JP2003524175A; US7333216B2; EP1257882A2; TW550377B; WO2001063233A2; KR20020077433A; DE50112329D1; US20020001088A1

Abstract

본 발명은 파면 검출장치(1)를 개시한다. 파면(9)을 발생하는 파면원(7), 상기 파면(9)을 변형하는 광학 시스템(5), 상기 변형된 파면(10)에 의해 실현된 회절격자(11), 및 상기 회절격자(11) 후단에 배치된, 위치 해상력이 있는 검출기(19)를 구비한 파면 검출장치(1)에서 상기 파면원(7)은 2차원 구조를 가진다.

Description

파면 검출장치{Device for detecting wave fronts}

본 발명은 청구범위 1항의 상위개념에 따른 전자기적 방사, 특히 가시광선, 자외선 및 이들 광선의 뢴트겐선 방사의 파면 검출장치, 청구범위 44항의 상위개념에 따른 파면 검출방법, 및 이러한 종류의 파면 검출장치를 구비한 마이크로리소그래피 스테퍼 또는 스캐너에 관한 것이다.

이러한 파면 검출장치는 가쯔유끼 오무라(Katsuyuki Omura) 등에 의해 "Phase measuring Ronchi test" (1998년 2월 APPLIED OPTICS Vol.27, No.3, p. 523-528)라는 제목으로 개시되어 있다. 상기 개시된, 테스트 렌즈의 이미지 품질을 검사하기 위해 사용된 장치에서, He-Ne-레이저의 단색의 점광원은 파면을 발생하고, 상기 파면은 콜리메이터와 테스트 렌즈를 구현하고 나서 론치(Ronchi) 격자로 특징지워지는 회절격자 위에서 충돌한다. 상기 콜리메이터는 상기 점광원에서 발생하는 파면을 상기 테스트 렌즈 위에서 충돌하는 평면파로 변형하며, 이때 상기 회절격자는 상기 테스트 렌즈의 이미지 방향의 초점 평면에 위치한다. 상기 론치 격자에서 발생된 회절견본 또는 간섭그램(interference gram)은 TV 카메라를 포함한, 위치 해상력이 있는 검출기에 의해 해상(解像)되며, 상기 광학 시스템에 따른 파면을 검출하는 데에 상기 회절견본 또는 간섭그램이 평가된다.

또한, 이러한 종류의, 전단(剪斷) 간섭계로 특징지워지는, 대물렌즈의 간섭 측정 검사를 위한 파면 검출장치가 DD 0154 239에 개시되어 있다. 상기 파면 검출장치에서, 회절격자는 검사 대물렌즈의 초점 평면 외부에 위치한다.

DE 195 38 747 A1에는 이러한 종류의 파면 검출을 위한 격자 전단 간섭계가 개시되어 있는데, 상기 간섭계에서 검사할 평면파의 빛이 두 개의 직렬접속된 위상격자 위에서 낙하한 후 파면분석을 위해 CCD 카메라에 의해 검출된다.

청구범위 1항의 상위개념에 따른 또다른 파면 검출장치가 엠.피.리머(M.P. Rimmer) 등에 의해 "Evaluation of Large Aberrations Using a Lateral-Shear Interferometer Having Variable Shear"라는 제목의 논문에 개시되어 있다. 이 경우, 파면원과 회절격자 사이에 접속된 광학 시스템은 곡면 미러이다.

제이.이.피어슨(J.E. Pearson)은 1979년에 아카데믹 출판사(Academic Press. Inc.)에 의해 출간된 APPLIED OPTICS AND OPTICAL ENGINEERING, Vol.VII 제8장에서 "Adaptive Optical Techniques for Wave-Front Correction"라는 제목으로 전단 간섭계를 구비한 적응 대물렌즈를 파면 센서로 규정하고, 이에 대해 포토리소그래피를 가능한 적용분야로 설명하고 있다.

또한, 이러한 종류의 파면 검출장치는 케이.히비노(K. Hibino) 등에 의해 "Dynamic range of Ronchi test with a phase-shifted sinusoidal grating"(1997년 9월 APPLIED OPTICS Vol.36, No.25, p.6178-6189)라는 제목의 논문에 개시되어 있다. 상기 파면 검출장치에서, 테스트 렌즈는 단색의 평면파를 변형시키고 사인-투과격자로서 형성된 회절격자 위로 조정한다. 상기 회절격자에 의해 회절된 파면은 모사 렌즈에 의해 시준되고, 상기 모사 렌즈의 초점 평면에 배치되고 회전하는 초점 유리 위에 전단 간섭그램을 형성하며, 상기 전단 간섭그램은 CCD 검출기에 의해 검출되고 난 후 상기 테스트 렌즈를 검사하는 데에 평가된다.

본 발명은 향상된 파면 검출장치를 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적은 청구범위 1항에 따른 특징에 의해 달성된다. 이는 파면원의 2차원 구조에 의해 광선의 공간적 코히어런스가 조정될 수 있어 광학 시스템에 의해 변형된 파면이 매우 정확하게 측정될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따르면, 이는 상기 광학 시스템의 동작파장에서 동작광원에 의해 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 파면 검출장치는 원적외선에서 뢴트겐선 영역까지의 코히어런스 광선 및 인코히어런스 광선에 적합하다. 이미 종래의 CCD 카메라 장치 사용시, 위치 해상력이 있는 검출기에는 큰 스펙트럼 영역이 사용될 수 있다. 예를 들어, 매우 짧은 파장에서는 또한 광방출 전자 현미경(PEEM)이 위치 해상력이 있는 검출기로 삽입될 수 있다.

인용된 선행기술과는 달리, 본 발명에서는 테스트할 광학 시스템은, 예를 들어 콜리메이터(collimator)를 연결함으로써 평면파를 방사할 필요가 없다.

상기 뢴트겐선 영역까지의 매우 짧은 파장에서는 상기 파면원을 반사소자, 즉, 반사 마스크로 형성하는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 파면원이 홀 마스크를 포함함으로써 상기 파면원의 2차원 구조는 하이 콘트라스트를 가진다. 이러한 홀 마스크는 특히 다수 의 사각 또는 삼각의 대칭으로 배치된 개구부를 구비할 수 있다.

이때, 상기 홀 마스크는 광도파기의 유출면과 상기 광학 시스템 사이에 배치될 수 있다. 특히, 상기 홀 마스크가 상기 광도파기에 연결되면, 조밀한 파면원은 고휘도를 얻는다.

상기 홀 마스크가 물체 평면에 위치하고 상기 회절격자가 상기 물체 평면에 결합된 이미지 평면에 위치할 경우, 상기 광학 시스템의 유한-유한-모사시 상기 광학 시스템의 정확한 단면 넓이를 준수함으로써 상기 파면이 측정될 수 있다. 따라서, 상기 광학 시스템의 품질이 특정 삽입 영역에서 검사될 수 있다. 이와같이 상기 광학 시스템의 품질을 검사하는 것은 부가적인 부품, 예를 들어, 콜리메이터 렌즈를 삽입하지 않고 상기 광학 시스템의 물체와 이미지 사이의 광선 경로에서 수행될 수 있으므로, 본 발명에 의해 이러한 부가적인 부품의 구경 측정은 필요하지 않다.

또다른 바람직한 실시예에 따르면, 광도파기-홀 마스크 결합체에는 변위모듈이 배치되며, 상기 홀 마스크는 상기 광도파기의 유출면과 함께 상기 물체 평면에서 밀어 움직여진다. 상기 파면원을 밀어 움직임으로써, 상기 광학 시스템의 큰 이미지 필드에 대한 모사 품질이 측정될 수 있다.

상기 광도파기는 다중모드 광도파기이므로, 백광, 즉 파장혼합 사용시, 또는 짧은 코히어런스 길이(수 10 ㎛ )의 다중모드 레이저 사용시 상기 광학 시스템의 모사 품질을 감시할 수 있다. 광도파기중에서 상기 전자기적 광선의 가시가능한 스펙트럼 영역까지 적합한 광선체를 의미하는 것은 자명하다.

또다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회절격자는 상기 파면원의 구조에 따라 형성되어, 단지 소정의 회절차수만이 상기 회절격자에 대한 간섭에 기여한다.

한편, 상기 회절격자는 위상격자 또는 진폭격자 또는 각각 다른 적합한 회절격자 유형, 예를 들어, 디더링(Dithering)에 의해 제조된 회색광도 격자, 또는 특히 매우 짧은 파장에 제공되는 반사 격자일 수 있다.

또다른 실시예에 따르면, 상기 회절격자는 서로 다른 방향으로 각각 회절하는 주기적 구조를 가진다. 따라서, 상기 위치 해상력이 있는 검출기에 의해 해상된 하나의 간섭그램으로부터 위상경사를 하나 이상의 방향으로 정할 수 있다.

이때, 예를 들어, 바둑판 모양 격자 또는 십자격자로 형성된 회절격자에서와 같이 상기 방향이 서로 직각인 것이 특히 바람직하다. 이는 측면 전단 간섭계의 이론에서 볼 때 상기 회절격자에 의해 유발된 전단이 X 방향 및 Y 방향에서 동시에 발생되기 때문이다.

상기 회절격자는 예를 들어, 45˚, 60˚ 또는 120˚를 포함하는 주기성 방향을 가질 수 있다. 각각 한쌍씩 120˚를 포함하는 주기성 방향을 가진 삼각격자로 형성된 회절격자, 또는 45˚및 90˚, 즉, 이등변 및 직각 삼각형을 포함하는 삼각격자에서, 두 개 이상의 주기성 또는 변위 방향이 발생한다. 상기 결과로서 발생하는 여분(redundancy)은 평균계산에 의해 측정의 정확성을 향상시키는 데에 사용될 수 있다.

다수의 주기성 방향을 가진 회절격자, 즉, X 방향 및 Y 방향의 주기적 사인격자는 또한, 원하지 않은 회절차수 억제 및 제조를 고려하여 적절한 방식으로 위상격자로 구현될 수 있다.

동작단면 넓이에서 가능한한 정확하게 광학 시스템을 측정하기 위해서는, 상기 회절격자를 상기 물체 평면에 결합된 이미지 평면에서 가능한한 정확하게 조정하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 회절격자는 서로 다른 주기성 방향으로 각각 회절하는 주기적 구조를 가진 격자와, 상기 격자와 동일평면상에 있는 라인격자, 즉, 상기 회절격자의 평면에 배치되고 상기 회절격자에 연결된 라인격자를 포함한다. 이는 상기 물체 평면에서 또다른 라인격자와 결합시, 상기 라인격자는 상기 광학 시스템의 모사 크기에 따른 격자상수와 상기 회절격자에 연결된 라인격자의 격자상수에 따라 조정되며, 상기 두 개의 라인격자의 최적의 방향결정시 물결무늬 견본이 발생한다. 따라서, 상기 회절격자에 대한 최선의 조정 평면이 최대 물결무늬 콘트라스트에 의해 특징지워진다.

상기 간섭그램의 평가를 고려하여 상기 회절격자를 밀어 움직이는 이동모듈이 서로 직각인 방향으로 상기 회절격자에 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 회절격자를 각각의 격자주기의 배수로 이동함으로써 직각의 간섭계의 콘트라스트를 억제할 수 있다.

또한, 상기 회절격자는 라인격자일 수 있는데, 이때 상기 회절격자에는 상기 회절격자를 회전시키는 회전모듈이 대략 90˚로 배치되는 것이 바람직하며, 이로써 완전한 파면구성을 위해 두 개의 직각의 간섭계를 검출할 수 있다.

상기 회절격자 및 상기 검출기 사이에 배치된 모사 시스템에 의해 상기 검출기는 적절한 방식으로 상기 간섭그램으로 조정될 수 있다. 이때, 상기 라인격자에 배치된 변위모듈은 상기 라인격자의 유출면을 밀어 움직일 때 상기 모사 시스템도 상기 이미지 평면에 평행하게 밀어 움직이는 것이 바람직하다.

이러한 모사 시스템을 아베쉐(Abbesche) 사인조건으로 교정할 때 상기 회절격자에 의해 유발된, 상기 파면의 측면 전단은 모든 개구부 각도에 대해 지속적으로 상기 검출기로 이전된다.

광선원과 상기 파면원 사이에 배치된, 상기 파면원을 공급하는 광선의 일부를 릴리스하는 제1 광선 분할기와, 상기 광학 시스템과 회절격자의 우회중에 상기 제1 광선 분할기에 의해 릴리스된 광선의 일부를 상기 검출기 방향으로 조정하는 제2 광선 분할기에 의해, 상기 광선원 또는 파면원의 지속성이 감시될 수 있다. 이때, 기준 광도파기는 상기 제1 광선 분할기에 의해 릴리스된 광선의 일부를 상기 제2 광선 분할기로 운송할 수 있다. 또한, 상기 조명 광선의 일부가 상기 회절격자를 지나, 즉, 상기 회절격자를 제외함으로써 상기 검출기 방향으로 조정될 수 있다.

본 발명의 또다른 관점에 따르면, 상기 본 발명의 기본과제는 청구범위 35항에 따른 특징에 의해 달성된다. 이는 상기 회절격자로 굽어진 검출기가, 후속하는 상기 간섭그램의 평가에 있어 바람직한 방식으로 상기 회절격자에 의해 발생된 간섭그램을 검출할 수 있기 때문이다.

따라서, 일부 영역이 구면인 검출기에서, 상기 회절격자에 의해 발생된 상기 파면의 측면 전단이 회절각과 무관하게 지속적으로 또는 왜곡되지 않고 상기 검출기로 이전될 수 있다. 이는 매우 단순화된 파면지형의 재구성을 상기 전단 간섭그램으로 제한한다.

이는, 상기 전단 간섭그램이 상기 회절된 파면과 상기 회절되지 않은 파면 사이의 위상변위에 기초하며 상기 위상변위는 상기 회절되지 않은 파면의 근원까지 집중된 곡면 위에서 지속된다는 사실로부터 이해될 수 있다.

상기 검출기가 상기 회절격자와 광선에 민감한 센서면 사이에 배치된, 적어도 일부 영역이 구면인 2차 방사면을 포함하는 경우, 본 발명에 따른 장치에 사용되는 이미지 센서는 TV 카메라, CCD 센서, PEEM 등과 같은 광선에 민감한 편평한 센서면으로 사용될 수 있다. 적합한 2차 방사면은 예를 들어, 초점 유리 또는 형광면으로 형성될 수 있다.

적합한 주파수 변화하는 2차 방사면, 예를 들어, 형광면에 의해, 종래의 가시가능한 파장영역에 대해 최적화된 광선에 민감한 센서면을 사용할 때 상기 검출기는 큰 파장영역 내부에서 각각의 측정파장으로 조정될 수 있다.

또다른 실시예에서 상기 검출기는 회절격자 방향으로 다수의 광도파기를 포함하며, 상기 광도파기의 회절격자 방향의 광도파기 말단은 구형 덮개 위에 배치된다. 이는 예를 들어, 오목한 구면을 연마함으로써, 이미지를 제공하는 광도파기 섬유다발의 말단 또는 광도파기 섬유판으로 실현될 수 있다.

상기 회절격자와 상기 검출기 사이에 배치된 다수의 광도파기는 이미지를 고정하는 광도파기 다발로서 상기 간섭그램을 상대적으로 자유로운 위치설정가능한 센서면으로 운송할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 회절격자는 진공 내부에 배치될 수 있고, 예를 들어, TV 카메라와 같은, 열원으로서 작용하는 이미지 센서는 진공 외부에 배치될 수 있다.

상기 전단 간섭그램을 확실하게 검출하기 위해서, 상기 회절격자로부터 전향된 광도파기 말단은 상기 광선에 민감한 센서면에 바로 배치된다. 예를 들어, 섬유다발 말단은 카메라 칩 위에 바로 접촉된다.

또한, 상기 검출기는 텔레센트릭한 광학 모사 시스템을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 센서면을 측정하는 데에 적합한, 상기 광선에 민감한 센서면으로의 간섭그램의 모사가 가능하다.

본 발명에 따른 또다른 관점에 볼 때 본 발명의 기본과제는 청구범위 40항에 따른 특징에 의해 달성된다. 이는 상기 회절격자 및, 2차 방사면을 구비하는 회절격자 캐리어에 의해 상기 파면 검출장치가 특히 조밀해질 수 있기 때문이다. 따라서, 모사 품질을 동작에 따라 감시하기 위해 본 발명에 따른 파면 검출장치를 기존의 광학 모사장치에 일체화시킬 수 있다.

반구가 상기 회절격자와 상기 광선에 민감한 센서면 사이에 배치되고 상기 회절격자를 편평한 표면 영역으로 운반하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 이는 이미 언급된 구면 센서면의 장점을 조밀하고 거친 구조에서 실현될 수 있기 때문이다. 이때, 상기 반구의 구면 표면 영역은 2차 방사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 회절격자 캐리어의 반구-실시예에 따르면, 상기 회절격자 방향의 광도파기 말단이 주파수 변화하는 접합제에 의해 상기 반구의 구면 표면 영역에 연결될 경우, 제조기술상 효과적인 방식으로 상기 반구는 광도파기 섬유다발 및 2차 방사 면과 결합될 수 있다.

또다른 실시예에 따르면, 상기 회절격자 앞에 파면모듈이 배치되고, 상기 파면모듈과 상기 회절격자 사이에 광학 시스템이 배치된다.

따라서, 상기 광학 시스템은 상기 파면모듈로 조정된 회절격자-검출기 유닛에 의해 매우 정확하게 검사될 수 있다.

상기 파면모듈의 다수의 파면원에서 상기 광학 시스템은 물체 필드에 대해 다수의 필드 점에서 동시에, 즉, 평행하게 검사될 수 있다. 이러한 다수의 필드 점에서의 동시적인 파면측정을 통하여 광학 시스템의 검사에 대한 시간소비를 현저하게 감소시킬 수 있다.

모든 파면원이 홀 마스크를 구비하는 경우, 상기 파면원의 구조는 상기 광학 시스템의 모사크기 및 상기 회절격자로 조정될 수 있어, 단지 소정의 회절차수만이 상기 회절격자에 대한 간섭에 기여하며, 이로써 상기 간섭그램의 평가가 특히 효과적으로 이루어진다. 또한, 2차원 구조의 홀 마스크는 상기 파면원에 하이 콘트라스트를 제공한다. 매우 정확한 파면분석을 고려하여 상기 홀 마스크는 다수의 개구부를 구비할 수 있다.

또다른 실시예에서, 상기 각각의 파면원에는 굴절 또는 회절 초점 렌즈가 배치되는데, 상기 굴절 또는 회절 초점 렌즈는 입사되는 조명 빛을 상기 파면원에 집중시킨다. 따라서, 일반적으로 상대적으로 큰 물체 필드를 비추는 상기 광학 시스템의 표준 조명장치는 상기 파면모듈에 사용될 수 있다.

상기 각각의 파면원에는 다수의 광도파기가 배치되는 것이 바람직하다. 따라 서, 상기 개개의 파면원의 간섭그램은 상기 광선에 민감한 센서면의 각각 배치된 영역 위에서 모사될 수 있다.

상기 각각의 파면원에 구면의 2차 방사면을 배치함으로써 상기 검출기에 의해 상기 회절격자에 의해 발생된 전단이 왜곡되지 않고 검출될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 특히 조밀성과 평가 효율성 또는, 투사 렌즈의 검사정확성 측면에서 마이크로리소그래피에 적합하다.

본 발명은 또한 청구범위 48항에 따른 방법을 개시한다. 상기 파면원 또는 상기 회절격자를 주기성 방향에서 대략 해당하는 격자주기의 배수로 밀어 움직임으로써 직각 간섭계의 콘트라스트가 억제되고 상기 간섭그램의 평가가 매우 간단해질 수 있다.

이때, 일반적으로 30 밀리초에 해당하는 상기 검출기의 이미지 해상시간 동안 상기 파면원 또는 상기 회절격자를 밀어 움직일 수 있다. 일반적으로, 이때 상기 회절격자의 변위경로는 6 ㎛ 내지 18 ㎛다.

또한, 매우 빠른 검출기에 의해, 상기 파면원 또는 상기 회절격자가 밀어 움직여지는 동안, 다수의 간섭그램 이미지가 해상되고, 파면 검출을 위해 다수의 간섭그램 이미지가 사용된다. 이는 상기 회절격자가 완전하게 밀어 움직여지는 동안 상기 개개의 간섭그램 이미지의 중첩이 전술한 이미지 일체화에 해당하기 때문이다.

본 발명에 따라 상기 회절격자를 주기성 방향에서 대략 해당하는 격자주기의 배수로 밀어 움직임으로써, 예를 들어, DE 195 38 747 A1에 개시된 위상변조가 주 파수(ω)를 가진 회절격자의 이동 및, 연결된 협소한 대역필터에 의해 중첩될 수 있다.

또한, 본 발명은 청구범위 51항 내지 53항에 따른 방법을 개시한다. 청구범위 51항 내지 53항에 따른 방법은 파면원 또는 회절격자를 회절격자의 격자주기의 일부만큼 밀어 움직이고, 상기 밀어 움직이는 단계를 반복하고, 각 단계에서 검출된 간섭그램을 평균하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 관점은 하기와 같은 문제에 기초한 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 간섭그램에서 유효신호에 방해신호가 중첩된다. 이러한 방해신호로 인해, 제조상의 결함 또는 상기 회절격자 또는 상기 파면원의 불완전성, 부품의 최소 미조정, 상기 파면원의 불완전한 조명, 또는 상기 광학 시스템 및 상기 파면 검출장치(예를 들어, 검출기면, 격자후면 등의)으로부터의 미약한 후면반사에 의한 중복화면 또는 중복 간섭그램이 유발될 수 있다. 이러한 방해는 일반적으로 상기 유효신호에 주기적으로 중첩되는데, 다시 말해서, 이러한 방해는 대략 정확한 측정값을 주기적으로 변화시킨다. 상기 방해신호의 주파수, 위상위치 및 진폭은 시작위상의 변화(상기 파면원에 대한 격자의 위상위치)에 의해 검출될 수 있다.

특히, 상기 파면원의 위상위치 변화에서, 즉, 상기 조명 마스크를 위치고정된 회절격자 맞은 편에 밀어 움직임으로써, 명백한 진폭, 즉, 상기 방해신호의 큰 변화가 발생된다.

이러한 방해는 주기적으로 대략 중간값을 변화시키므로, 상기 파면원 또는 상기 회절격자의 위치를 불과 일부의 대략 정의된 각각의 주기로 밀어 움직이고 이어서 상기 측정값을 평균하여 계산함으로써 이러한 방해를 제거할 수 있다.

이러한 관계로부터 출원인은 상기 방해신호는 상기 유효신호의 제2 조화진동 의 우성값을 가지며, 또한 상기 시작위상이 대략 상기 격자 또는 상기 파면원의 주기로 변화할 때에도 두 개의 진동주기를 통과한다는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 전술한 파면 검출장치를 구비한 마이크로리소그래피 스테퍼 또는 스캐너에 관한 것이다.

상기 파면모듈이 동작에 따라 투사 렌즈의 물체 평면으로 운반되고 상기 투사 렌즈의 물체 평면에서 제거되거나 상기 회절격자가 동작에 따라 상기 투사 렌즈의 이미지 평면으로 운반되고 상기 투사 렌즈의 이미지 평면으로부터 제거될 수 있는 경우, 이러한 스테퍼/스캐너는 원위치에서 생산과정시 방해받지 않고, 즉, 생산위치에서 생산과정동안에 생산품질, 즉, 각각의 이미지 결함의 공차한계유지를 감시할 수 있다.

상기 스테퍼/스캐너가, 유효소자 또는 동작소자에 의해 상기 투사 렌즈를 작동할 수 있는 수차 자동제어계를 구비할 경우에 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 파면 검출장치가 마이크로리소그래피 스테퍼 또는 스캐너에특히 적합하다는 것은, 상기 파면 검출장치가 적외선에서 뢴트겐선 영역까지의

코히어런스 및 인코히어런스 광선에 적합할 뿐만 아니라, 특히 예를 들어 HBO 램프, 엑시머 레이저 또는 싱크로트론 광선 방사기와 같은 짧은 코히어런스 길이를 가진 광선원에도 적합하다는 것에 기초한다. 또한, 생산감시는 상기 마이크로리소그래피 투사 렌즈의 동작파장에서 동작광원에 의해 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 파면 검출장치를 도시하고,

도 2는 도 1에 도시된 파면원의 조명 마스크를 도시하며,

도 3은 대체 조명 마스크를 도시하며,

도 4는 도 1의 파면원에 적합한 또다른 조명 마스크를 도시하며,

도 5는 도 1의 파면원에 적합한 또다른 조명 마스크를 도시하며,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 조명 시스템과 조명 마스크를 도시하며,

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 조명 시스템과 조명 마스크를 도시하며,

도 8은 도 1에 도시된 장치의 회절격자를 도시하며,

도 9는 도 1의 장치에 사용될 수 있는 제2 회절격자를 도시하며,

도 10은 도 1의 장치에 사용될 수 있는 제3 회절격자를 도시하며,

도 11a는 도 1의 장치에 사용될 수 있는 제4 회절격자를 도시하며,

도 11b는 도 11a의 확대 단면도이며,

도 12는 본 발명에 따른 회절격자-검출기-유닛으로 형성된 또다른 파면 검출장치를 도시하며;

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 의한 회절격자-검출기-유닛을 도시하며,

도 14는 본 발명의 제4 실시예에 의한 회절격자-검출기-유닛을 도시하며,

도 15는 본 발명의 일실예에 의한 다수의 평행한 측정채널을 도시하며,

도 16은 도 15에 도시된 실시예에 의한 파면모듈의 확대 단면도이며,

도 17은 다수 채널을 갖는 파면 검출장치를 구비한 마이크로리소그래피 장치를 도시하며,

도 18은 수차 자동제어계를 구비한 도 17에 도시된 장치를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1에는 파면 검출장치(1)가 종단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 여기서, 광학 시스템(5)의 물체 평면(3)에 배치된 파면원(7)은 파면을 발생한다. 상기 파면원(7)에서 발생되고, 윤곽선으로 개략적으로 도시된 파면(9)은 상기 광학 시스템(5)을 통과하고, 발생될 파면(10)이 상기 광학 시스템(5)에 의해 변형되며, 상기 파면(10)은 회절격자(11) 위에서 부딪히게 된다.

광축(50)이 Z 방향에 평행한 상기 광학 시스템(5)은 두 개의 이중 화살표로 기호화된 광학소자, 즉, 렌즈(13 및 15)를 포함하며 상기 파면원(7)을 상기 회절격자(11) 위에서 모사하며, 이때 상기 회절격자(11)는 상기 물체 평면(3)에 결합된 이미지 평면에 위치한다. 상기 광학 시스템(5)의 구경 조리개(17)는 마찬가지로 도 1로부터 알 수 있다.

상기 회절격자(11) 후단에는 위치 해상력이 있는 검출기(19)가 배치된다. 상기 검출기(19)는 CCD 칩과 같은 광선에 민감한 센서면(20)과, 상기 회절격자(11)와 상기 센서면(20) 사이에 배치된 모사 시스템(22)을 포함하며, 상기 모사 시스템(22)은 상기 회절격자(11)에서 발생된 간섭그램 또는 전단그램을 상기 센서면(20)에서 모사한다. 상기 모사 시스템(22)은 현미경 렌즈(21)과 또다른 광학소자(23 및 25)를 구비하며, 개구판 광선경로(27)에 의해 도시된 바와 같이, 상기 광 학 소자(15)와 함께 상기 구경 조리개(17)를 상기 센서면(20) 위에서 모사한다. 상기 모사 시스템(22)은 사인 교정되어 상기 모사 시스템(22)이 상기 현미경 렌즈(21)의 사인교정 품질이 되며, 이러한 품질은 측정된 파면에 대한 전단거리를 유지하는 데에 있어 결정적인 영향을 미친다.

도 2는 도 1에 도시된 파면원(7)의 조명 마스크를 도시한다. 상기 파면원(7)은 조명마스크로 도 2에 상세히 도시된 홀 마스크(8)를 포함하는데, 상기 홀 마스크(8)는 광도파기(29)의 말단에 설치된다. 상기 광도파기(29)는 상기 광학 시스템(5)의 완전한 이미지 필드를 검사하기 위해서 변위모듈(31)을 사용하여 상기 물체 평면(3)에 평행하게 X 방향 및/또는 Y 방향으로 밀어 움직여질 수 있으며, 이것은 상기 이중 화살표(33) 및 일점쇄선으로 표시된 가상도(35)로부터 알 수 있다.

상기 장치(1)에서, 상기 광학 시스템(5)의 이미지 평면을 검출하기 위해 상기 검출기(19)도 상기 변위모듈(31)에 의해 상기 광도파기(29)와 동시에 X 방향 및/또는 Y 방향으로 밀어 움직여진다.

상기 회절격자(11)가 변위모듈(37)에 의해 상기 광학 시스템(5)의 이미지 평면에서 X 방향 및/또는 Y 방향으로 밀어 움직여짐으로써 상기 회절격자(11)의 직각의 간섭계의 콘트라스트를 억제할 수 있다.

광선원(43)과 상기 파면원(7) 사이에는 상기 파면원을 공급하는 광선의 일부를 릴리스하는 제1 광선 분할기(45)가 배치된다. 상기 광학 소자(23 및 25) 사이에서 상기 파면의 초점에 배치된 제2 광선 분할기(47)가 상기 제1 광선 분할기(45)에 의해 릴리스된 광선의 일부를 상기 광학 시스템(5)과 상기 회절격자(11)가 우회하는 동안에 상기 센서면(20) 방향으로 조정함으로써 상기 광선원(43)의 지속성이 감 시될 수 있다. 이때, 기준 광도파기(49)는 상기 제1 광선 분할기(45)에 의해 릴리스된 광선의 일부를 상기 제2 광선 분할기(47)로 운송한다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 파면원(7)의 홀 마스크(8)는 상기 광학 시스템(5)의 광축(50)에 대해 중심에 배치된 1개의 정방형 개구부(53)와, 상기 개구부(53) 주위에서 간격을 두고 상기 광축(50)에 대칭으로 배치된 4개의 개구부(51)를 구비한다.

도 3에는 또다른 실시예에 의한 파면원(7)에 적합한 조명 마스크로 홀 마스크(8')가 도시되어 있다. 마찬가지로, 상기 홀 마스크(8')는 상기 광축(50)에 대해 중심에 배치된 1개의 정방형 개구부(53')와, 상기 개구부(53')에 인접하고 상기 광축(50)에 대칭으로 배치된 4개의 개구부(51')를 구비한다.

적용예에 따라, 본 발명에 따른 상기 홀 마스크의 개구부 수는 도 2 및 도 3에서보다 클 수 있다.

상기 파면원(7)의 2차원 구조는 도 8 및 도 9에 도시된 회절격자 방향으로 조정되어 단지 소정의 회절차수만이 상기 회절격자에 대한 간섭에 기여한다.

도 4는 도 1의 파면원에 적합한 또다른 조명 마스크를 도시한다. 도 4를 참조하면, 조명마스크로 회전 대칭의 투과 분포를 가지는 홀 마스크(8'')가 도시되어 있다. 여기서, 중심 원면(54) 및 링면(56)은 투명하며, 보충 링면(52)은 불투명하다.

도 5는 도 1의 파면원에 적합한 또다른 조명 마스크를 도시한다. 도 5를 참조하면, 조명마스크로 개구부(57)를 구비한 홀 마스크(8''')가 도시되어 있으며, 상기 홀 마스크(8''')는 동일방향의 삼각형으로 형성된다. 따라서, 상기 홀 마스크(8''')는 삼각 대칭을 가지며 소정 회절차수의 해상을 고려하여 도 10의 회절격자에 함께 작용하는 것이 특히 바람직하다.

도 6 및 도 7은 또다른 실시예에 의한 조명 시스템-조명 마스크 장치를 도시한다.

도 6에는 확대 렌즈 또는 초점 렌즈(30)가 광도파기 섬유(29')와, 초점 유리(6) 위에 설치된 홀 마스크(8) 사이에 배치된다.

상기 초점 유리(6)에 의해 공간적 코히어런스가 조정될 수 있으며, 이때 상기 공간적 코히어런스 분할을 상기 홀 마스크 기하학에 의해 실현하기 위해서 상기 홀 마스크(8)의 조명이 인코히어런스한 것이 바람직하다.

상기 렌즈(30)에 의해 조명 구경을 상기 구경 조리개(17)에 맞출 수 있다. 따라서, 상기 구경 조리개(17)가 완전히 비춰진다. 다시 말해서, 조명 섬유(29')와 상기 광학 시스템의 개구수(NA)가 서로 일치하지 않을 경우, 상기 구경 조리개(17)가 차폐되는 것을 방지할 수 있다.

초점 유리(6')와 확대 렌즈 또는 초점 렌즈(30')가 사이에 배치되고 집광 렌즈(32)에 의해 비춰진 홀 마스크(8')가 도 7에 도시되어 있다.

상기 회절격자(11)가 도 8에 도시되어 있다. 상기 회절격자(11)는 간섭, 즉, 상기 파면의 측면 전단을 유발하는 바둑판 모양 격자(55)를 포함한다. 도 8에 도시된 X 방향 및 Y 방향은 도 1 내지 도 3의 X 방향 및 Y 방향에 해당하며, 상기 장치(1)에서 바둑판 모양 격자(55)는 상기 파면원(8 및 8')의 개구부(51 및 53 또는 51' 및 53')에 상응하게 대각선으로 배치되는 것을 나타낸다.

도 9는 또다른 실시예에 의한 도 1의 장치에 적합한 회절격자(11')를 도시하는데, 상기 회절격자(11')는 십자격자(11')로 형성된 진폭격자이다.

도 10에는 또다른 실시예에 의한 도 1의 장치에 적합한 회절격자(11''')가 도시되어 있는데, 상기 회절격자(11''')는 도 5의 홀 마스크(8''')와 함께 작용할 때 특히 바람직하다. 상기 회절격자(11''')는 삼각격자로 형성된 진폭격자이며 세 개의 회절방향을 가진다.

또다른 회절격자(11'')가 도 11a 및 도 11b에 도시되어 있다. 상기 회절격자(11'')는 바둑판 모양 격자(58)를 포함하는데, 상기 바둑판 모양 격자(58)는 도 11b에서 확대되어 있으며 간섭, 즉, 상기 파면의 측면 전단을 유발한다. 상기 바둑판 모양 격자(58)의 평면에는 상기 파면의 전단에 필요하지 않은 영역 내에서, 상기 바둑판 모양 격자(58)에 연결된 물결무늬 라인격자(59)가 배치된다.

도 12에는 또다른 파면 검출장치(101)가 축의 횡단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 9의 소자에 해당하는 도 12의 소자들에 대해서는 도 1 내지 도 9의 참조부호에 백의 자리 수를 1로 하여, 100번대의 참조부호를 사용하였다. 상기 소자들에 대한 설명은 도 1 내지 도 9에서와 동일하다.

파면원으로부터 발생하는 파면은 단지 광학 소자(115)만이 도시되어 있는 광학 시스템을 통과하며, 발생될 파면(110)은 상기 광학 시스템에 의해 변형되어 회절격자(111) 위에서 부딪히게 된다.

상기 회절격자(111)는 위치 해상력이 있는 검출기(119)에 의해 회절격자-검출기 유닛(111, 119)으로 합쳐진다.

이때, 이미지를 고정하는 광도파기 섬유다발(160)이 상기 검출기(119)의 광선에 민감한 센서면(120) 위에서 접촉된다. 회절격자 방향에서 상기 섬유다발(160)은 구면의 형광면(161)에서 끝나며, 상기 구면의 형광면(161)은 광축(150)과 회절격자(111)의 교점에 대해 동심이며, 상기 광축(150)은 다시 Z 방향에 평행하게 된다.

상기 섬유다발(160)의 오목면에서는, 상기 형광면(161)이 형성되는 동안 투명한 반구(163)가 형광 접착제에 의해 접합되며, 이때 상기 반구(163)는 상기 형광면(161)을 보호하는 데에 사용된다. 상기 반구(163)의 평면 위에는 상기 회절격자(111)가 배치된다.

모든 방향에서 상기 형광면(161)을 제어함으로써, 상기 형광면(161)에 의해 상기 센서면(120)의 스펙트럼 감광성에 대한 파장조정이 수행될 뿐만 아니라 상기 회절된 광선을 상기 각각의 광도파기로 릴리스하는 동작을 개선할 수 있다. 주파수변화 또는 파장변화가 필요하지 않을 경우, 상기 형광면(161) 대신에, 분산되는 2차 방사면에서 상기 섬유다발(160)의 오목면을 흐리게 할 수 있다.

상기 회절격자(111)는 바둑판 모양 격자 또는 십자격자로 형성되는데, 다시 말해서, 상기 회절격자(111)는 X 방향 및 X 방향에 직각인 Y 방향에 대해서 각각의 회절하는 주기적 구조를 가진다. 따라서, 상기 위치 해상력이 있는 검출기(119)에 의해 해상된 하나의 간섭그램으로부터 위상경사를 하나 이상의 방향에서 정할 수 있다. 상기 간섭그램의 평가를 고려하여, 상기 회절격자-검출기 유닛(111, 119)과, 동시에 상기 회절격자(111)를 각각 X 방향 또는 Y 방향으로 밀어 움직이는 이동모듈(137)이 상기 회절격자(111)에 배치된다. 또한, 상기 회절격자를 대략 완전한 각각의 격자주기의 배수로 이동함으로써, 상기 광선에 민감한 센서면(120)의 일체화시간 동안, 상기 회절격자(111)의 직각의 간섭그램의 콘트라스트를 억제할 수 있다.

도 12의 소자들에 해당하는 도 13의 소자들에 대해서는 도 12의 참조부호에 백의 자리 수를 2로 하여, 200번대의 참조부호를 사용하였다. 이들 소자들에 대한 설명은 도 12 또는 도 1 내지 도 9에서와 같다.

도 13에 도시된 회절격자-검출기 유닛(201)에서, 간섭그램은 2차 방사면(261)에서 이미지 센서(220)로, 상기 2차 방사면(261)과 상기 이미지 센서(220)에 바로 접촉되고 섬유판으로 형성된 광도파기 섬유다발(260)을 경유하여 모사된다. 본 실시예에서 회절격자(211)가 검출기(219)로부터 분리되어 움직일 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 상기 회절격자(211)는 주기성 방향중 한 방향으로 상기 광축(250)에 직각이 되게 밀어 움직여질 수 있다. 또한, 상기 센서면(220)에서 유출 개구판 크기를 조정하기 위해서 상기 회절격자(211)는 상기 광축(250)에 평행하게 밀어 움직여질 수 있다.

도 14에는 회절격자-검출기 유닛이 도시되어 있는데, 회절격자와 2차 방사면이 공통의 회절격자 캐리어 위에 배치된다. 도 12의 소자들에 해당하는 도 14의 소자들에 대해서는 도 12의 참조부호에 백의 자리 수를 3으로 하여, 300번대의 참조부호를 참조부호를 사용하였다. 이들 소자들에 대한 설명은 도 12 또는 도 1 내지 도 9에서와 같다.

도 14에 도시된 실시예(301)에서는 텔레센트릭한 광학 모사 시스템(322)이 구비되며, 상기 모사 시스템(322)은, 회절격자 캐리어(363)의 회절격자 방향의 측면에 위치하고 상기 회절격자(311)까지 굽어진 2차 방사면(361)의 간섭그램을 광선에 민감한 센서면(320) 위에서 모사한다.

편평한 2차 방사면은 상기 모사 시스템(322)을 제외할 경우 상기 센서면에 바로 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 상기 회절격자 캐리어는 또한 상기 센서면(320)에 대한 덮개 유리로 사용될 수 있다.

도 15 및 도 16에는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 파면 검출장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 9 또는 도 12의 소자들에 해당하는 도 15 및 도 16의 소자들에 대해서는 도 1 내지 도 9 또는 도 12의 참조부호에 백의 자리 수를 4로 하여, 400번대의 참조부호를 사용하였다. 이들 소자들에 대한 설명은 도 1 내지 도 9 또는 도 12에서와 같다.

상기 장치(401)는 도 15에서 단편적으로 상세히 도시된 파면모듈(465)과, 각각의 배치된 광도파기 섬유다발(460)을 구비한 다수의 구면의 2차 방사면(461)을 포함한다.

도 16은 도 15에 도시된 실시예에 의한 파면모듈(465)의 확대 단면도이다. 도 16에 단편적으로 도시된 파면모듈(465)은 광학 시스템(405)의 물체 평면에서 신장된 2차원, 즉, 육각형의 초점 렌즈(430)와 홀 마스크(408)의 배치를 포함하며, 이때 초점 렌즈(430)는 각각 상기 회절격자(411) 방향을 향해 입사될 조명 빛을 상기 배치된 홀 마스크(408)에 집중시킨다.

상기 파면 검출장치(401)에 의해, 파면이 상기 광학 시스템(405)의 전체 이미지 필드 내에서 다수의 필드 점에 대해 평행하게 검출될 수 있으며, 이것은 도 15에서 상기 파면원(407)으로부터 발생하는 세 개의 광선경로로 나타난다. 본 발명 에 따르면, 상기 광학 시스템(405)은 평행하게, 즉, 동시적으로, 모사 특성에 대한 상기 다수의 필드 점을 측정할 수 있다.

상기 장치(405)는 다수의 채널을 구비한 파면 검출장치인 반면에, 도 1 내지 도 14에 도시된 장치들은 단일 채널을 가진다. 그러나, 도 13의 상기 회절격자-검출기 유닛은 상기 장치(401)에 적합하다.

도 17에는 본 발명에 따른 다수의 채널을 구비한 파면 검출장치가 일체화되어 있는 마이크로리소그래피 장치(502)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 15의 소자들에 해당하는 도 17의 소자들에 대해서는 도 15에서와 같이 대략 100으로 증가된 동일한 참조부호를 사용하였다. 이들 소자들에 대한 설명은 도 15에서와 같다.

보다 상세하기로는, 상기 마이크로리소그래피 장치(502)는 스테퍼 또는 스캐너이며 마이크로리소그래피-투사 렌즈(505)를 포함하며, 상기 투사 렌즈(505)의 물체 평면에는 레티클과 교체하여 파면모듈(565)이 삽입되거나 방향이 전환될 수 있다. 조명필드 렌즈(569)를 경유하여 상기 파면모듈(565)에 조명광선이 공급된다. 웨이퍼 대신에, 동작에 따라 웨이퍼와 교체될 수 있는, 웨이퍼 스테이지(571) 위에 도 13에 도시된 유형으로 회절격자-검출기 유닛(511, 519)이 위치하며, 이때 상기 회절격자(511)는 상기 투사 렌즈(505)의 이미지 평면에 배치된다. 상기 전술한 회절격자(511)를 밀어 움직이는 것은 상기 투사 렌즈(505)의 광축에 직각으로 움직일 수 있는 웨이퍼 스테이지(571)에 의해 수행될 수 있으며, 이때 상기 전체 회절격자-검출기 유닛(511, 519)이 움직인다. 필요한 이동 라인의 크기가 일반적으로 10 ㎛이므로, 상기 밀어 움직임으로써 유발된 유출 개구판의 이동은 상기 센서 면을 무시할 수 있을 정도로 미약하다.

또한, 회절격자-검출기 유닛으로서, 마이크로리소그래피 스테퍼/스캐너에는 도 15에 도시된 회절격자-검출기 유닛이 영역별로 구면의 검출기에 의해 삽입되는 것이 바람직하다.

상기 마이크로리소그래피 스테퍼/스캐너(502)를 사용함으로써 상기 파면모듈(565)과 상기 회절격자-검출기 유닛(511, 519)의 다채널성에 기초하여 상기 투사 렌즈(505)의 기록상의 오류가 측정될 수 있다. 상기 측정채널간의 위상관계에 따라 상기 조밀하고 부품에 합쳐진 회절격자-검출기 유닛이 고정되고 인식되므로, 상대적인 위상측정에 의해 상대적인 파면경사와, 동시에 기록상의 오류가 정해질 수 있다.

도 18에는 수차 자동제어계를 구비한 마이크로리소그래피 장치(602)가 축의 종단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 도 17에 도시된 소자들에 해당하는 도 18의 소자들에 대해서는 대략 100으로 증가된 동일한 참조부호를 사용하였다. 이들 소자들에 대한 설명은 도 17 또는 도 1 내지 도 16에서와 같다.

상기 스테퍼/스캐너(502)와는 달리, 도 18에 도시된 상기 장치(602)는 조명 시스템으로, 각각의 홀 마스크(608)에 배치된 다수의 조명 광도파기 섬유(629)를 구비한다. 다시 말해서, 이러한 조명배치는 도 6에 도시된 장치의 2차원 배열에 해당한다.

상기 조명섬유의 매트릭스 배치에서 상기 조명의 광축은 주광선 방향으로 단단히 고정되어 배치되며, 각각의 물체 필드 점으로부터 상기 구경 조리개의 균질화 된 조명이 실현될 수 있다.

스테퍼 또는 스캐너로 형성된 마이크로리소그래피 장치(602)의 투사 렌즈(605)는 광학소자로, 예를 들어, 세 개의 렌즈(673, 675 및 677)를 포함한다. 상기 렌즈(673, 675 및 677)에는 각각 하나의 유효소자(679, 681 및 683)가 배치되며, 상기 각각의 유효소자(679, 681 및 683)에 의해 상기 해당하는 렌즈와 투사 렌즈(605)의 모사 특성이 조정될 수 있다. 상기 유효소자는 예를 들어, 상기 배치된 렌즈를 밀어 움직이거나 회전할 수 있는 조정대, 또는 상기 배치된 렌즈를 변형하거나 기계적 응력을 유보할 수 있는 액츄에이터일 수 있다.

파면 검출장치(601)는 평가부(604)를 포함하며, 상기 평가부(604)는 센서면(620)에 의해 해상된 간섭그램으로부터, 상기 투사 렌즈(605)의 모사 특성으로 특징지워지는 일시적인 파면지형을 정한다.

상기 평가부(604)에 의해 상기 검출된 일시적인 파면에 해당하는 신호(686)가 비교기(685)로 전달된다. 상기 비교기(685)는 상기 신호(686)를 상기 투사 렌즈(605)의 원하는 모사 특성에 해당하는 표준신호(687)와 비교한다. 상기 비교결과로부터 유효신호(689)가 상기 유효소자(679, 681 및 683)로 제공되어, 상기 유효 신호(689)는 상기 투사 렌즈(605)의 수차를 줄이기 위해 상기 광학소자(673, 675 및 677)에 작용한다.

자동 제어계, 즉, 폐쇄형 제어계에서는 상기 신호(689)가 상기 신호(687)와 일치할 때까지 상기 단계가 반복된다. 다시 말해서, 상기 투사 렌즈(605)는 상기 원하는 모사 특성을 가진다.

또한, 상기 장치(602)를 수차제어 측면에서, 즉, 개방형 제어계에서, 피드백 루프(feedback loop)를 무시하고 구동할 수 있다.

이를 위해, 상기 장치(601)가 상기 파면을 상기 투사 렌즈(605)의 전체 이미지 필드 내에서 다수의 필드 점에 대해 평행하게 검출하는 것이 바람직하다. 이로부터 상기 수차의 필드분할이 산출될 수 있다. 상기 수차의 필드분할로부터, 상기 유효소자로부터 영향받을 수 있는 수차성분이 정해지며 적절한 방식으로, 예를 들어, 상기 투사 렌즈의 광학 산출에 기초한 변화표에 의해 상기 유효소자에 대한 조정크기가 산출될 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 향상된 파면 검출장치를 제공할 수 있다.

Claims

파면 검출장치(1; 101; 301; 401)에 있어서,

테스트할 대상물을 향해 파면(9; 110)을 발생하는 파면원(7);

상기 파면원(7) 후단에 배치된 회절격자(11; 111; 311; 411); 및

상기 회절격자(11; 111; 311; 411) 후단에 배치된, 위치 해상력이 있는 검출기(19; 119; 319; 419)를 구비하고,

상기 파면원(7)은 2차원 구조를 가지며, 파면의 2차원 구조에 의하여 파면원으로부터 나오는 광선의 공간적 코히어런스가 조정되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항에 있어서, 상기 파면원(7)은 공간적으로 다른 투과성을 가진 조명 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제2항에 있어서, 상기 조명 마스크는 회전 대칭의 투과 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항에 있어서, 상기 파면원(7)은 홀 마스크(8; 8'; 8'';8''')를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제4항에 있어서, 상기 홀 마스크(8; 8';8''')는 주기적으로 배치된 다수의 개구부(51, 53; 51', 53'; 57)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제5항에 있어서, 상기 홀 마스크(8, 8')는 사각의 대칭으로 배치된 다수의 개구부(51, 53; 51', 53')를 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제5항에 있어서, 상기 홀 마스크(8''')는 삼각의 대칭으로 배치된 다수의 개구부(57)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제2항 또는 제3항에 있어서, 조명 시스템을 구비하며, 상기 조명 마스크로 홀 마스크(8; 8')를 구비하며, 상기 홀 마스크(8; 8')는 상기 조명 시스템과 상기 회절격자(11) 사이에 배치되고, 상기 조명 시스템과 상기 홀 마스크(8; 8') 사이에는 초점유리(6; 6')가 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제8항에 있어서, 상기 조명 시스템은 광도파기(29; 29')를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제9항에 있어서, 상기 광도파기(29; 29')는 다중모드 광도파기인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 조명 마스크는 상기 광도파기(29)에 연결되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 조명 마스크에는 초점렌즈(30; 30'; 430; 530; 630)가 배치되며, 상기 초점렌즈(30; 30'; 430; 530; 630)는 입사되는 조명 빛을 상기 조명 마스크에 집중시키는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(11)는 상기 파면원(7)의 구조에 따라 형성되어, 단지 소정의 회절차수만이 상기 회절격자(11)에 대한 간섭에 기여하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(11)는 서로 다른 주기성 방향으로 각각 회절하는 주기적 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제 14항에 있어서, 상기 회절격자(11)는 두 개의 서로 직각인 주기성 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제15항에 있어서, 상기 회절격자는 십자격자(11')인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제15항에 있어서, 상기 회절격자(11)는 바둑판 모양 격자(55)인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제14항에 있어서, 상기 회절격자(11''')는 세 개의 각각 한쌍씩 120˚를 포함하는 주기성 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제18항에 있어서, 상기 회절격자는 삼각격자(11''')인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자는 국부적으로 지속적으로 변하는 투과성을 가진 격자인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제20항에 있어서, 상기 회절격자는 사인격자인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(11)는 위상격자인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(11'')는 서로 다른 주기성 방향으로 각각 회절하는 주기적 구조를 가진 바둑판 모양의 격자(58)와, 상기 격자(58)와 동일평면상에 있는 물결무늬 라인격자(59)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파면원(7)와 상기 회절격자(11) 사이에는 상기 파면(9)을 변형하는 광학 시스템(5)이 배치되며, 상기 파면원(7)은 상기 광학 시스템(5)의 물체 평면(3)에 위치하고, 상기 회절격자(11)는 상기 물체 평면(3)에 결합된 상기 광학 시스템(5)의 이미지 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(11)에는 상기 회절격자(11)를 상기 서로 다른 주기성 방향으로 밀어 움직이는 변위모듈(37)이 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파면원(7)에는 변위모듈(31)이 배치되며 상기 변위모듈(31)은 상기 파면원(7)을 상기 물체 평면(3)에서 밀어 움직이는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제26항에 있어서, 상기 변위모듈(31)은 상기 파면원(7)을 상기 물체 평면(3)에서 밀어 움직일 때 상기 검출기(19)도 상기 이미지 평면에 평행하게 밀어 움직이 는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출기(19; 319)는 광선에 민감한 센서면(20; 320)과, 상기 회절격자(11; 311)와 상기 센서면(20; 320) 사이에 배치된 모사 시스템(22; 322)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1; 301).
제28항에 있어서, 상기 모사 시스템(22; 322)은 아베쉐(Abbesche) 사인조건을 고려하여 교정되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1; 301).
제28항에 있어서, 상기 모사 시스템(22; 322)은 텔레센트릭한 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1; 301).
제1항 또는 제2항에 있어서,

센서면(20);

상기 파면원(7)을 향해 광선을 공급하는 광선원(43);

상기 광선원(43)과 상기 파면원(7) 사이에 배치된 것으로 상기 파면원(7)으로 공급되는 광선의 일부를 릴리스하는 제1 광선 분할기(45);

상기 회절격자(11) 후단에 배치된 것으로, 상기 제1 광선 분할기(45)에 의해 릴리스된 광선의 일부를 상기 센서면(20) 방향으로 조정하는 제2 광선 분할기(47);를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제31항에 있어서, 기준 광도파기(49)는 상기 제1 광선 분할기(45)에 의해 릴 리스된 광선의 일부를 상기 제2 광선 분할기(47)로 운송하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출기(119; 219; 319; 419)는 2차 방사면(161; 261; 361; 461)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 201; 301; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출기는 다수의 광도파기(160; 260; 460)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 201; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출기(119; 319; 419)는 적어도 일부 영역이 상기 회절격자(111; 311; 411)를 향하여 굽어져 있는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 301; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출기(119; 319; 419)는 적어도 일부 영역이 구면인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 301; 401).
제35항에 있어서, 상기 검출기(119; 319; 419)는 상기 회절격자(111; 311; 411)와 상기 광선에 민감한 센서면(120; 320; 420) 사이에 배치된, 적어도 일부 영역이 굽어진 2차 방사면(161; 361; 461)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 301; 401).
제37항에 있어서, 상기 2차 방사면(161; 361; 461)은 주파수 변화하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 301; 401).
제35항에 있어서, 상기 검출기(119; 419)는 회절격자 방향으로 다수의 광도파기(160; 460)를 포함하며, 상기 광도파기(160; 460)의 회절격자 방향의 광도파기 말단은 구형 덮개 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(111; 311; 411)를 운반하는 회절격자 캐리어(163; 363; 463)는 2차 방사면(161; 361; 461)을 구비하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 301; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(111; 411)는 반구(163; 463)의 편평한 표면 영역 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 401).
제41항에 있어서, 상기 반구의 구면 표면 영역은 2차 방사면(161; 461)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 401).
제37항에 있어서, 상기 회절격자 방향의 광도파기 말단은 주파수 변화하는 접합제에 의해 상기 반구(163; 463)의 구면 표면 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(101; 401).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절격자(411) 앞에는 다수의 파면원(407)이 배치되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(401).
제44항에 있어서, 상기 검출기(419)는 상기 각각의 파면원(407)에 대해 다수의 광도파기(460)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(401).
제44항에 있어서, 상기 검출기(419)는 상기 각각의 파면원에 대해 구면의 2차 방사면(461)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(401).
제24항에 있어서, 상기 광학 시스템(405)은 마이크로리소그래피 투사 렌즈인 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(401).
테스트할 대상물을 향하여 2차원 구조를 가지는 파면원(7)에 의해 파면을 발생시키는 단계;

상기 파면과 서로 다른 주기성 방향으로 각각 회절되는 주기적 구조를 가진 회절격자(11)에 의해 간섭 그램(interference gram)을 발생시키는 단계;

광선에 민감한 검출기에 의해 상기 간섭 그램의 이미지를 해상하는 단계;

상기 파면원(7) 또는 상기 회절격자(11)을 상기 회절격자(11)의 격자주기의 배수만큼 밀어 움직이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
제48항에 있어서, 상기 파면원(7) 또는 상기 회절격자(11)는 상기 검출기가 이미지를 해상하는 동안 상기 회절격자(11)의 격자주기의 배수로 밀어 움직여지는 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
제48항에 있어서, 상기 파면원(7) 또는 상기 회절격자(11)가 상기 회절격자(11)의 격자주기의 배수로 움직여지는 동안, 다수의 간섭그램 이미지가 해상되고, 파면 검출을 위해 다수의 간섭그램 이미지가 사용되는 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
테스트할 대상물을 향하여 2차원 구조를 가지는 파면원(7)에 의해 파면을 발생시키는 단계;

상기 파면과 서로 다른 주기성 방향으로 각각 회절되는 주기적 구조를 가진 회절격자(11)에 의해 간섭 그램(interference gram)을 발생시키는 단계;

광선에 민감한 검출기에 의해 상기 간섭 그램의 이미지를 해상하는 단계;

상기 파면원(7) 또는 상기 회절격자(11)을 상기 회절격자(11)의 격자주기의 일부(fraction)만큼 밀어 움직이는 단계;

상기 밀어 움직이는 단계를 반복하고, 상기 반복된 단계에서 검출된 간섭그램을 평균하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
제51항에 있어서, 상기 파면원(8) 또는 상기 회절격자(11)는 서로 다른 주기성 방향의 벡터 중첩에 의해 정의된 방향으로 밀어 움직여지는 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
제51항 또는 제52항에 있어서, 상기 파면원(7) 또는 상기 회절격자(11)의 전체 변위값이 상기 격자주기의 절반보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 파면 검출방법.
투사 렌즈(505; 605) 및, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 장치를 구비한 마이크로리소그래피 장치(502; 602)에 있어서,

상기 파면원(507; 607)과 상기 회절격자(511; 611)의 각각 또는 모두는 동작에 따라 상기 투사 렌즈(505; 605)의 물체 또는 이미지평면으로 운반되거나 상기 투사 렌즈(505; 605)의 물체 또는 이미지평면에서 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 장치(502; 602).
삭제
제54항에 있어서, 상기 투사 렌즈(605)는 적어도 하나의 광학 소자(673, 675, 677)를 포함하고, 상기 투사 렌즈(605)의 적어도 하나의 광학 소자(673, 675, 677)에는 유효소자(679, 681, 683)가 배치되며, 상기 유효 소자(679, 681, 683)에 의해 상기 광학(673, 675, 677)의 모사 특성이 변할 수 있으며, 상기 광학소자(673, 675, 677)는 파면 검출장치(601)에 의해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 장치(602).
제54항에 있어서, 비교기(685)는 상기 파면 검출장치(601)에 의해 검출된 파면에 해당하는 전달된 신호(686)를, 상기 투사 렌즈(605)의 원하는 모사 특성에 해당하는 표준신호와 비교하고, 상기 비교기(685)는 상기 유효소자(679, 681, 683)를 조정하기 위해 신호(689)를 전달하는 것을 특징으로 하는 마이크로리소그래피 장치(602).
제1항에 있어서, 상기 파면원(7)은 2차원적으로 연장된 복수의 개구부를 구비한 2차원 구조를 가지므로, 파면의 2차원 구조에 의하여 파면원으로부터 나오는 광선의 공간적 코히어런스가 조정되는 것을 특징으로 하는 파면 검출장치(1).