KR100995450B1 - 오염을 고려한 광학 소자 검사기구 및 검사방법 - Google Patents

오염을 고려한 광학 소자 검사기구 및 검사방법 Download PDF

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Abstract

광학 시스템(5) 내에 설치된 광학 소자(4) 상의 오염(2)을 찾아내기 위한 조사 시스템(1)이 제공되며, 이 조사 시스템(4)은 공간 분해 탐지기(6); 공간 분해 탐지기(6) 상의 광학 소자(4)의 표면 서브영역(3a)의 확대된 영상을 위해 특히 2배 내지 100배의 확대로 확대하기 위한 영상 광학기기(7); 및 표면(3)의 임의 바람직한 표면 서브영역이 확대 영상화될 수 있도록 광학 소자(4)의 표면(3)에 대하여 탐지기와 함께 영상 광학기기(7)를 변위하기 위한 이동 메커니즘, 특히 동력화된 이동 메커니즘(12)을 포함한다.
오염, 광학 소자, 조사 시스템, 영상, 확대, 탐지기, 이동 메커니즘, 광학 시스템

Description

오염을 고려한 광학 소자 검사기구 및 검사방법{DEVICES AND METHODS FOR INSPECTING OPTICAL ELEMENTS WITH A VIEW TO CONTAMINATION}
예시적인 양태들은 도식적인 도면으로 도시되어 하기에서 설명되며, 상이한 도면에서 동일하거나 유사한 요소를 위해 동일 참조 부호가 사용되었다.
도 1은 확대 영상 광학기기를 포함하는 광학 소자의 표면 위 오염을 찾아내기 위한 본 발명에 따른 조사 시스템의 한 양태에 대한 도식적인 측단면도이다.
도 2는 표면으로부터의 첫 번째 거리에서 도 1의 조사 시스템 일부(a)와 표면 서브영역의 이러한 방식으로 야기된 확대된 영상의 표상(b)을 도식적으로 보여준다.
도 3은 도 2의 것과 유사한, 표면으로부터 두 번째 거리에서의 도면이다.
도 4는 확대 광학기기를 지닌 조사 시스템을 포함하는 투영 조명 장치의 양태에 대한 측단면도이다.
도 5는 광학 소자의 표면으로 조사광을 복사하고, 표면에 의해 산란된 광을 공간 분해 탐지기 상에서 탐지하기 위한 본 발명에 따른 조사 기구의 양태이다.
도 6은 도 5의 탐지기의 표면을 보여준다.
도 7은 광학 소자의 표면으로 조사광을 복사하고 표면에 의해 반사된 광을 회귀하기 위한 섬유-광학 광 가이드를 지닌 본 발명에 따른 조사 기구의 양태이다.
도 8은 표면 위 오염 샘플을 취하기 위해 와이어 루프를 지닌 조종기(manipulator)를 갖는 본 발명에 따른 투영 조명 장치의 단면이다.
도 9는 샘플을 취하기 위해 직물을 지닌 조종기를 갖는, 도 8의 것과 유사한 도면이다.
도 10은 표면으로부터 샘플을 흡입하기 위해 모세관을 지닌 조종기를 갖는, 도 8 및 도 9의 것과 유사한 측단면도이다.
도 11은 오염 일부를 증발하기 위해 IR 레이저를 지닌 조종기를 갖는, 도 8 내지 도 10의 것과 유사한 측단면도이다.
도 12는 용매를 적용하기 위해 모세관을 지닌 조종기를 갖는, 도 8 내지 도 11의 것과 유사한 측단면도이다.
도 13은 채임버의 내부에 조사 시스템을 지닌 본 발명에 따른 EUV 투영 조명 장치의 한 양태의 진공 채임버를 보여준다.
도 14는 오염층이 존재하는 광학 소자의 파장-의존성 반사도와 오염층이 존재하지 않는 광학 소자의 파장-의존성 반사도를 보여준다.
도 15는 광학 소자의 표면으로부터 오염을 제거하기 위한 본 발명에 따른 방법의 한 변형예를 보여준다.
본 발명은 오염을 고려한 광학 소자 검사에 관한 것으로, 특히 조사 시스템, 조사 기구 및 조종기를 가지고 광학 소자의 표면상의 오염의 공간적 분포를 결정하고 오염 조성물을 결정하는 것에 관한 것이다. 조사되는 광학 소자는 광학 디바이스의 일부를 형성하는데, 특히 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치(projection illumination apparatus) 또는 레이저 기계 장치의 일부를 형성한다. 본 발명은 또한 그러한 조사 시스템 및 조사 기구 또는 조종기를 포함하는 광학 디바이스에도 관련된다. 더 나아가, 본 발명은 광학 소자의 표면으로부터 오염을 제거하는 방법과 광학 소자 위 오염 층의 두께를 측정하는 방법에도 관련된다.
광학 디바이스, 특히 리소그라피 광학기기용 투영 조명 장치와 같이 단파복사가 사용되는 시스템 또는 포토마스크 검사 시스템 및 웨이퍼 그리고 레이저 기계 장치와 같은 레이저 시스템, 특히 UV 레이저 시스템 및 이들 광선을 안내하기 위한 시스템은 이들 광학 소자의 일부 표면이 이를 둘러싸고 있는 대기로 인해 오염될 위험을 안고 있다.
본 특허출원명세서에서, "대기"라 함은 주변 공기(필터링되거나 컨디셔닝된 공기 포함), 퍼지 가스, 잠입 유체 및 그 안에 함유된 임의 불순물과 그리고 광학소자가 진공 채임버에 배열된 경우에는 그 안에 함유된 잔여 기체를 의미한다. "단파 복사"라 함은 400 nm 미만의 파장을 갖는 UV광, 특히, 대략 365 nm, 248 nm, 193 nm 및 157 nm의 파장과 그리고 연 X-레이 복사, 특히 13.5 nm의 영역내를 의미한다. "광학 소자(optical element)"라 함은 렌즈, 거울, 기저 플레이트, 그리드(grid) 또는 기타 다른 광학 소자를 가리킨다.
본 특허출원명세서에서, "레이저 기계 장치"란 용어는 물질 가공 장치, 특히, 평면 패널 장치 분야, 특히 액정장치 또는 발광장치 제조 공정과 그리고 박막 광기전소자의 제조에서 많은 기판을 어닐링함에 유용한 레이저 어닐링 장치에 관련된다. 그러한 장치는 엑시머 레이저 결정화(excimer laser crystallization, ELC), 순차 측면 고상화(sequential lateral solidification; SLS) 또는 씬 비임 결정화 절차 (thin beam crystallization procedure; TDX)과 같은 결정화 절차를 허용한다. 특히, 그러한 장치는 다중결정 실리콘(p-Si)을 형성하는 무정형 실리콘 (a-Si) 필름을 결정화하기 위해서 유용하다. 다중결정 실리콘 박막은 상기 언급된 미세전자기기 및 표시 기술에서 널리 이용된다. p-Si는 표시 기판상에 더 높은 등급의 드라이버 전자기기의 집적화 또는 더 높은 속도 스위칭의 제조에 유용한 a-Si에 비교하여 더 높은 하전 운반자 이동성을 갖는다. 더 나아가, p-Si는 백라이트가 투과되도록 허용하는 LCD-가전용 후방 전극으로 사용될 수 있게 하는 가시광 스펙트럼 범위의 광에서 더 낮은 흡수 계수를 갖는다. 마지막으로, p-Si의 결함 밀도는 고효율의 태양 전지의 제조를 위한 선결조건인 a-Si와 비교하여 더 낮다. a-Si의 p-Si로의 전환은 1000℃ 근처에서 열처리에 의해 수행될 수 있다. 그러한 절차는 카르쯔와 같은 열내성 기판 상에서 a-Si을 위해서만 이용될 수 있다. 그러한 물질들은 표시 목적용 보통 플로트 유리에 비해 비싸다. a-Si의 광 유도 결정화는 결정화 동안 열적 부하에 의해 기판을 파괴하지 않고 a-Si로부터 p-Si의 형성을 허용한다. 무정형 실리콘은 유리, 카르쯔 또는 합성화학물과 같은 기판 상에 화학 증기 침착(CVD) 또는 스퍼터링과 같은 저비용 공정에 의해 침착될 수 있다.
주변 대기에서 미량의 기체에 의한 광학기기의 오염은 다양한 원인을 가질 수 있어 오염은 이의 공간적 배치 및 이의 조성에서 상당히 다를 수 있다. 토포그f라피 및/또는 화학 조성과 관련하여 상이한 특성에도 불구하고, 오염은 사용자에게 의도된 목적으로 기능하도록 요구되는 광학 시스템의 광학 특성에 적어도 부분적으로 동일한 효과를 갖는다.
이 중 전형적인 예는 영상 광학기기 시스템에서 산란광에 관한 것이다. 영상화에 기여하지 않는 대신에 일정 다른 지점에서 영상면 상에 충돌하는 광을 일반적으로 산란광으로 일컫는다. 예컨대, 반도체 산업용 투영 조명 장치의 경우 산란광은 광학 시스템의 유용성에 대한 중요한 척도이다. 대개 산란광은 시스템 평면에서(즉, 웨이퍼의 위치에서) 투영 조명 장치에 의해 정기적으로 측정되고 모니터링되는데, 여기에서 산란광의 증가는 오염의 존재를 가리킨다.
그러나, 광학 시스템에서 산란광을 측정하는 공지된 방법은 산란광의 출처를 명백하게 찾아낼 수 없는데, 예컨대, 광학 시스템의 적어도 하나의 광학 표면 위에서 물질의 침착은 하나의 가능한 출처로 여겨진다. 오염의 종류에 의존하여(다시 말해 주변 대기에 의존한다) 이런 물질의 토포그라피 및 화학 조성은 상기 기술한 바와 같이 상당히 다를 수 있다.
광학 표면상에 침착하는 공지된 물질은 특히 염, 이 중에서도 반대 이온으로 암모늄- 또는 알칼리- 또는 알카라인 토금속을 지닌 염화물, 아질산염 및 질산염과 황산염 및 인산을 포함한다. 게다가, 탄화수소를 포함하는 박막과 탄화수소가 풍부한 중합체 물질을 포함하는 막의 침착은 실록산에 대한 광의 영향의 결과로 일어나 는 중합체성 Si 화합물의 층 침착으로 알려져 있다.
침착과 별개로, 산란광은 또한 광학 소자의 표면 변화, 예컨대, 광학 소자 및/또는 그 위의 층들의 에칭 또는 광학 소자 위 층들의 떨어져 나감에 의해 야기될 수도 있다. 게다가, 산란 중심은 예컨대, 균질성에서의 격렬한 변화의 결과로써 미세채널 또는 미세균열의 형성과 같이 광학 소자의 물질 안에서 형성할 수 있다.
US 2005/0094115 A1은 광학 소자의 오염을 조사하기 위한 조사 기구를 지닌 투영 조명 장치를 기술한다.이 조사 기구는 광학 소자로 광을 발산하는 광 생성 유닛, 광학 소자에 의해 반사되거나 투과된 광을 탐지하는 포토탐지기, 그리고 탐지기에 의해 측정된 데이터를 처리하기 위한 포토탐지기에 의해 연결된 처리 기구를 포함한다. 바람직하게, 조사 시스템에 의해 광학 소자의 반사도 또는 투과도는 측정되고 바람직한 값에 비교된다. 여기에 기술된 투영 조명 장치는 더 나아가 광학 소자로부터 오염을 제거하기 위한 기구를 포함한다.
더 나아가, 본 출원인의 DE 103 32 110 A1로부터, 광학 소자의 산란광 검사용 기구가 공지되어 있으며, 이 기구는 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치의 레티클(reticle) 홀더 또는 기판 홀더에 적어도 부분적으로 수용될 수 있으며, 이러한 취지로 적당한 하우징에 수용된다.
본 출원인에 의한 DE 102 10 209 A1로부터 투과형 광학 소자, 특히 광학 요소용 블랭크의 산란광 검사용 방법 및 기구가 공지되어 있으며, 이 방법 및 장치에서 조사 광선은 광학 소자를 따라 안내되고, 산란광은 광학 소자의 체적 영역으로부터 기원하여 기록되는데, 이 체적 영역을 통해 조사 광선은 이동한다. 이 배열에 서, 이동성 거울에 의해 조사 광선은 광학 소자의 전체 면적을 따라 스캐닝하는 방식으로 안내될 수 있으며, 조사될 시료는 x-y 변환표 상에 올려져서 조사될 시료의 이차원 산란광 지도를 생성할 수 있는 적절한 방식으로 이동한다.
본 발명의 첫 번째 일면에 따르면, 조사 시스템이 제공되는데 이에 의하여 광학 시스템 내에 설치된 광학 소자상의 오염을 찾아낼 수 있다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 광학 디바이스, 바람직하게는 리소그라피용 투영 조명 장치 또는 레이저 기계 장치가 제공되며, 이 광학 디바이스에서 광학 소자의 적어도 하나 위에서의 오염을 찾아낼 수 있다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 광학 시스템에 통합된 광학 소자를 오염에 대해 검사하기 위한 조사 기구가 제공되며, 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치 또는 레이저 기계 장치와 같은 광학 디바이스는 상기 조사 기구를 포함한다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 조종기 및 광학 디바이스, 특히 그러한 조종기를 지닌 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치 또는 레이저 기계 장치가 제공되며, 이에 의해 광학 소자상의 오염 조성을 결정할 수 있다.
본 발명의 추가 일면은 광학 시스템에 통합된 광학 소자의 표면상에서 오염을 찾아내는 방법을 제공함에 관한 것이다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 광학 시스템에 설치된 광학 소자의 표면상에서 오염을 제거하는 방법이 제공된다.
본 발명의 추가 일면에 따르면, 광학 시스템에 설치된 광학 소자의 표면상에서 오염층의 두께를 결정하는 방법이 기술된다.
본 발명의 첫 번째 일면에 따라, 이 목적은 광학 시스템에 설치된 광학 소자상의 오염을 찾아내기 위한 조사 시스템에 의해 충족되며, 이 조사 시스템은 공간 분해 탐지기(spatially resolving dectector); 공간 분해 탐지기 상에서 광학 소자의 표면 서브영역의 확대 영상을 위해 특히 2배 내지 100배의 확대로 확대하는 확대 영상 광학기기(magnifying imaging optics); 및 상기 표면의 임의 바람직한 표면 서브영역이 확대 영상화될 수 있도록 광학 소자의 표면에 대하여 탐지기와 함께 영상 광학기기를 변위하기 위한 이동 메커니즘, 특히 동력화된 이동 메커니즘을 포함한다.
본 발명에 따른 조사 시스템에 의해, 광학 시스템 내에 설치된 상태의 광학 소자들은 상기 광학 시스템으로부터 광학 소자를 제거할 필요없이 오염을 위해 조사될 수 있다. 확대된 영상은 표면상에서 오염을 정교하게 찾아내는 것을 가능케한다. 이동 메커니즘에 의하여, 표면의 서브영역의 확대 영상의 경우 조사 시스템은 표면을 따라 스캐닝하는 방식으로 이동할 수 있어서 전체 표면의 지도는 확대 영상 광학기기를 사용하여 전체 표면을 포함하여 영상화할 수 있다면 가능하였을 것보다 상당히 더 큰 분해능으로 달성될 수 있다. 광학 소자의 표면 특질이 공지되었을 때, 이의 산란 행동에 관한 결론을 작성하고 특히, 오염의 그러한 예들을 정교하게 찾을 수 있는데, 이러한 예들은 특히 강한 산란 광 분획을 야기한다. 적용가능한 경우, 그러한 오염은 표면으로부터 표적화된 방식으로 제거될 수 있거나, 또는 광학 소자를 교체하는 것이 언제 필요할지 또는 세정 방법이 오염을 제거하기에 언제 특히 적당한지에 관한 결론을 작성할 수 있다. 전형적으로, 광학 소자의 전체 표면의 개별 표면 서브영역의 백분율은 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 특히 1% 미만이다. 바람직하게, 이동 메커니즘은 동력화된 방식으로 작동하나 대안적으로, 수작업에 의한 변위도 또한 가능하다. 본 출원명세서에서, 렌즈 또는 기저 플레이트와 같은 투과형 광학 소자의 경우, "광학 소자의 표면 아래"라는 용어는 광학 소자의 전방 또는 후방을 가리킨다.
유리한 양태에서, 이동 메커니즘은 광학 소자에 대한 두 개의 병진(translatory) 드라이브, 보통 평면에 위치된 적어도 두 개의 변위 축을 따라 탐지기와 함께 영상 광학기기를 포함하는데, 여기에서 축들 각각을 따라 변위 이동로는 바람직하게 10 cm보다 크며, 특히 바람직하게는 20 cm보다 크며, 더 특히 바람직하게는 30 cm보다 크다. 두 개의 변위 축은 서로에 대하여 직각이 되도록 바람직하게 배열되며 이동 메커니즘은 x-y 전환표에 형성된다. 이 배열에서, 변위 이동로는 조사될 광학 소자의 직경과 부합됨으로써 영상 광학기기는 광학 소자의 각 표면 서브영역을 덮을 수 있으며 여기에서 상기 영상 광학기기는 표면에 대하여 본질적으로 평행하게 이동한다.
바람직한 개선예에서, 이동 메커니즘은 공유면에 위치하지 않은 세 번째 축을 따라 탐지기와 함께 영상 광학기기를 변위하기 위한 세 번째 병진 드라이브를 포함하며, 여기에서 세 번째 축을 따른 변위 이동로의 길이는 바람직하게 5 mm보다 크고 특히 2 cm보다 크다. 세 번째 변위 축은 확대 영상 광학기기의 물체면이 조사될 표면상에서 항상 정지되는 것을 보증할 수 있도록 광학기기와 조사될 표면 사이의 거리를 조정하기 위해 사용된다. 이것은 조사 시스템이 다양한 유형의 광학 시스템에 사용될 수 있기 때문에 유리한데, 이런 시스템에서 조사 시스템의 가능한 디자인 배열 및 특히 조사 시스템과 조사될 표면 사이의 간격은 다양할 수 있다. 더 나아가, 표면에 대하여 직각인 변위 가능성 때문에 심지어 곡선모양의 표면의 경우에도 물체면은 표면으로부터 동일한 거리만큼 본질적으로 이격될 수 있으며, 이는 표면의 이차원 지도의 제조를 용이케 한다. 더 나아가, 표면에 대하여 직각인 변위 이동에 의해, 곡선모양의 표면의 삼차원 지도를 제조하는 것도 가능하다. 세 개의 병진 드라이브는 바람직하게 NC 축으로서 고안되며, 이들은 특히 PC 또는 노트북에 의해 무선으로 구동될 수 있다. 일련의 테스트를 수행하기 위하여, 변위 축의 일정한 진행 이동은 조사 시스템의 메모리 내에 또는 외부적으로 저장될 수 있으며, 그 결과 표면 검사는 보다 단순화되며 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 이는 판독이 취해질 때 오랫동안 광학 시스템이 미작동하지 않게 하면서 거듭되는 신속 판독을 가능케 한다. 이 방식으로, 오염 축적물의 경향을 결정할 수 있으며, 이는 광학 소자의 세정 또는 교체가 필요하게 되기 전에 광학 소자의 잔여 수명을 어림하는 것을 가능케 한다.
바람직한 예시적 양태에서, 이동 메커니즘은 표면에 대하여 조사 시스템의 비제한적 공간 배향을 위해 틸팅 메커니즘(tilting mechanism), 바람직하게 선회가능한(swivellable) 아암(arm)을 포함한다. 조사 시스템을 틸팅함으로써, 심지어 곡선모양의 표면의 경우에도 그 시간에 영상화되고 있는 표면 서브영역의 법선 벡터가 물체면에 대해 직각이 되도록, 즉, 영상 광학기기의 광학 축과 나란하게 항상 놓일 수 있다. 이 방식으로 전체 표면 서브영역이 이미지 필드 상에 초점이 맞게 영상화되는 것을 보증할 수 있다. 이와 대조적으로, 영상 광학기기의 광학 축이 표면 법선에 대하여 어떠한 각도로 배열될 때는 대개 이미지 필드의 오직 한 부문만이 초점이 맞춰지게 영상화될 수 있다. 이러한 틸팅은 또한 평면 표면을 지닌 광학 소자의 경우, 특히 조사 시스템의 변위 축이 표면의 법선 벡터에 대하여 어떤 각도로 배열되는 방식으로만 조사 시스템이 광학 시스템 안에 놓일 수 있는 경우 유리할 수 있다. 이는 예컨대 폐쇄 광학 시스템 안에 배열된 유리 표면의 검사에서의 경우일 수 있다.
추가 바람직한 양태에서, 본 조사 시스템은 광 발산 지대(light emission area)를 지닌 광 생성 유닛을 포함하는데, 광 생성 유닛은 광학 소자로의 조명 광의 복사를 위해 영상 광학기기와 광학 소자 사이에 측면으로 바람직하게 배열된다. 일반적으로 가시광 스펙트럼 파장의 광이 조명 광으로 사용된다. 특히, UV 범위 파장으로 고안된 광학 소자의 경우, 다른 방도로써, 유용한 파장에 스펙트럼상 근접하거나 이 유용한 파장에 일치하는 파장을 지닌 조명 광을 사용하는 것도 가능한데, 이는 표면의 특성이 조명 복사의 파장이 유용한 파장에 더 근접하게 접근할수록 분명해지기 때문이다. 이러한 취지로 영상 광학기기와 탐지기는 이들이 유용한 파장의 복사를 영상화하거나 기록할 수 있도록 고안되어야 할지도 모른다. 광 생성 유닛의 광 발산 지대는, 투과형 광학 소자의 경우 조명 복사가 상기 광학 소자를 통해 광학 시스템으로 들어가서 광학 시스템 내에서 산란광을 야기하는 것을 막기 위해 광학 소자와 영상 광학기기 사이에 측면으로 바람직하게 배열되며, 여기에서 산란광은 영상에 부정적인 영향을 가질 수 있다. 이는 조명광이 스침 입사에서 표면을 치도록 광 생성 유닛이 배열된다면 특히 피해질 수 있다.
추가 특히 유리한 양태에서, 영상 광학기기의 물체면상의 초점거리는 3 cm보다 크거나 바람직하게는 5 cm보다 크다. 이 방식으로, 광학 소자 상에 물체면을 놓기 위한 목적으로 영상 광학기기가 광학 소자에 근접하게 이동하여 조사 시스템이 잘못 놓여질 때 후자가 표면과 접촉하는 상황을 피할 수 있는데, 이러한 상황은 광학 소자의 표면상에 스크래치 마크의 형성을 야기할 수 있다.
특히 유리한 양태에서, 영상 광학기기는 가변의, 특히 무한한 가변의, 확대 설정을 위한 줌(zoom) 광학기기를 포함한다. 이 방식으로, 예컨대 낮은 확대로 광학 소자의 표면을 일단 관측하는 것이 가능하며, 여기에서 특히 심하게 오염된 표면의 개별 서브영역은 조사 시스템을 변위하여 더 높은 확대로 관측함으로써 별개로 조사할 수 있다.
추가 유리한 양태에서, 탐지기는 CCD 배치이다. 이 배치는 조사될 표면이 고속으로 스캐닝될 수 있도록 측정 데이터의 신속을 판독을 가능케 한다. 물론, 다른 공간 분해 탐지기, 특히 CMOS 영상 센서, 다이오드 배치 또는 분리된 포토다이오드 유닛 또는 광자증배관(photomultiplier) 유닛도 가능하다.
추가 바람직한 양태에서, 조사 시스템은 탐지기의 측정 데이터를 평가하기 위해 탐지기에 연결된 데이터 처리 유닛을 포함한다. 특히 표면을 스캐닝하는 과정에서 데이터 처리 유닛은 측정된 하부영상을 합하여 이들이 균등한 이차원 또는 삼차원 표면 지도를 형성하도록 한다. 이 지도는 조작자에 의해 사정용으로 사용되거나, 또는 측정 데이터와 오염에 관한 공지된 데이터의 자동 비교가 데이터 처리 유닛에서 행해져서 오염의 유형에 관하여 결론을 도출할 수 있다. 더 나아가, 데이터 처리 유닛은 데이터를 저장하고 저장된 데이터를 표시하기 위한 기구와 전송 유닛(특히 측정 데이터의 PC로의 무선 전송을 위해)를 포함한다.
바람직한 양태에서, 조사 시스템은 오염을 제거하기 위한 유닛을 포함한다. 이 유닛은 특히 초음파 세정 유닛, 접촉 세정 유닛, 플라즈마 세정 유닛, 또는 세정 기체(활성 기체)를 적용하기 위한 유닛일 수 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 조사 시스템은 광학 디바이스의 홀더, 바람직하게 투영 조명 장치의 마스크 홀더 또는 기판 홀더에 수용될 수 있도록 치수가 정해진다. 이 배열에서, 조사 시스템은 특히 이동성이며, 즉, 조사 시스템의 중량과 고안은 상기 조사 시스템을 조사될 광학 시스템으로부터 다른 광학 시스템으로 쉽게 이동할 수 있게끔 한다. 조사 시스템을 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치에서 사용하기 위해, 조사 시스템은 마스크 또는 기판 대신에 장치 내로 놓일 수 있는 하우징 내에 통합된다면 특히 유리하다. 이 방식으로 예컨대, 장치 내 조명 시스템 또는 투영 렌즈의 폐쇄 소자를 특히 단순한 방식으로 조사하는 것이 가능하다.
본 발명의 두 번째 일면에 따라, 이 목적은 포토마스크 상의 구조를 광-민감 기판 위로 영상화하기 위한 광학 디바이스, 특히 레이저 기계 장치 또는 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치에 의해 달성되며, 이 광학 디바이스는 적어도 하나의 광학 소자와 이 광학 소자 상의 오염의 위치를 찾아내기 위한 조사 시스템을 포함하는데, 여기에서, 조사 시스템은 공간 분해 탐지기와 이 공간 분해 탐지기 상에서 광학 소자의 표면 서브영역 또는 전체 표면의 확대된 영상을 위해 특히 2배 내지 100배의 확대로 확대하는 영상 광학기기를 포함한다.
광학 디바이스, 예컨대, 투영 조명 장치는 정지상의 조사 시스템을 포함하는데, 즉, 조사 시스템은 투영 조명 장치 내에 영구적으로 위치하고 있으며, 여기에서 조사 시스템은 광학 소자 표면의 탐지기로의 확대 영상을 가능케 한다. 조사 시스템은 투영 조명 장치의 웨이퍼 스테이지(stage) 내에 또는 레티클(reticle) 스테이지 내에 특히 설치될 수 있다. 그러나, 조사 시스템은 또한 US 2005/0094115 A1에 상세히 설명된 바와 같이, 기판이 배열된 웨이퍼 스테이지와 교체될 수 있는 별개의 스테이지 위에도 배열될 수도 있다. 이 출판물에 도시된 조사 시스템과 대조적으로, 본 발명에 따른 투영 조명 장치로서 광학 소자의 표면의 확대 영상은 표면 상에서 증진된 오염 소재의 탐색이 일어날 수 있도록 수행될 수 있다.
특히 바람직한 양태에서, 광학 디바이스의 조사 시스템은 표면의 서브영역의 임의 바람직한 표면이 확대 영상화될 수 있도록 광학 소자의 표면에 대하여 탐지기와 함께 영상 광학 기기를 변위하기 위한 이동 메커니즘, 특히 동력화된 이동 메커니즘을 포함한다. 이 경우 조사 시스템은 본 경우의 조사 시스템이 투영 조명 장치 또는 레이저 기계 장치에 정지상이 되도록 설치되는 것을 제외하고는 앞서 기술된 조사 시스템과 본질적으로 동일하다. 본 발명에 따른 광학 디바이스에서 조사 시스템의 바람직한 양태에 관한 한, 앞서 기술한 조사 시스템의 문맥에서 상기 제공된 설명을 참조한다. 광학 디바이스는 앞서 기술한 바와 같이 오염을 제거하기 위한 유닛도 특히 포함할 수 있다.
광학 디바이스의 특히 유리한 양태에서, 광학 소자의 표면, 즉, 조사될 표면은 특히 투영 조명 장치의 투영렌즈 또는 조명 시스템의 폐쇄 광학 시스템의 폐쇄 소자이다. 이 배열에서, 조사 시스템은 투영 조명 장치의 기판 홀더 또는 마스크 홀더에 배열될 수 있도록 유리하게 고안된다.
특히 유리한 양태에서, 조사될 광학 소자는 투영 렌즈의 폐쇄 소자이며, 폐쇄 소자는 감광 기판과 마주보도록 배열된다. 이러한 폐쇄 소자들은 오염에 특히 영향을 받기 쉬운데, 이는 조명 모드 동안 오염 기체가 기판로부터 발산하여 기판과 마주보는 표면을 오염할 수 있기 때문이다.
추가 특히 바람직한 예시적 양태에서, 광학 소자는 특히 진공 채임버의 내부에 배열된 반사형 광학 소자로서, 여기에서 조사 시스템은 진공 채임버 바깥에 배열된다. 전형적으로, 창문(window)이 진공 채임버에 제공되는데, 이 창문에 의해 검사가 행해질 수 있다. 이 배열에서, 이동 메커니즘 및 적용가능한 경우, 틸팅 메커니즘에 의해 조사 시스템은 진공 채임버 내에서 개별 광학 소자에 정렬될 수 있으며, 창문을 통해 이들 소자의 표면이 심지어 실질적인 거리에 걸쳐서 영상화될 수 있다. 이 방식으로 진공 채임버 내 광학 소자의 원위치(in-situ) 검사가 검사를 위해 진공을 방출하지 않고 행해질 수 있다. 이는 반사형 광학 소자가 진공에서 작동되는 EUV 투영 조명 장치의 경우에 특히 유리하다. 특히, 이 배열에서 공간에서 자유롭게 배향될 수 있으며 줌 광학기기를 포함하는 조사 시스템이 사용될 수 있어서 진공 채임버 내에서 광학 소자가 검사를 위해 표적화된 방식으로 구동될 수 있다.
추가 바람직한 양태에서, 조사 시스템과 광학 소자는 진공 채임버의 내부에 배열되며, 여기에서 이동 메커니즘은 바람직하게, 선회가능한 아암을 포함한다. 선회가능한 아암에 의하여, 조사 시스템은 진공 채임버 내에 배열된 여러 개의 광학 소자를 검사하기 위해 사용될 수 있다. 이 배열에서 조사 시스템은 검사 목적을 위해 진공을 방출시킬 필요가 없도록 채임버의 바깥으로부터 구동될 수 있다.
본 발명의 추가 일면에 따라, 이 목적은 광학 소자의 오염 검사용 조사 기구에 충족되며, 이 조사 기구는 광학 소자로의 광의 직접 복사를 위한 광 발산 지대를 지닌 광 생성 유닛, 광학 소자에 의해 반사된 광을 기록하기 위한 탐지기, 그리고 광 생성 유닛의 광 발산 지대를 바람직하게 탐지기와 함께 광학 소자의 표면을 따라 미리 한정할 수 있는, 특히 일정한 광 발산 지대와 표면 사이의 거리가 유지될 수 있도록 변위시키기 위한 이동 메커니즘, 특히 동력화된 이동 메커니즘을 포함한다.
본 발명에 따른 조사 기구는 광학 소자의 표면을 따라 이동 메커니즘에 의해 이동될 수 있어서 복사된 광이 광학 소자의 표면에 의해 반사되는 위치를 변화시키는 것이 가능하다. 이는 광학 소자 자체를 이동시킬 필요없이 광학 소자의 표면 특성의 스캐닝 측정을 착수하는 것을 가능케 한다. 따라서 조사 기구는 광학 소자를 광학 시스템 내에 설치된 상태로 검사하기에 특히 적합하다. 조사 기구는 DE 103 32 110 A1에 기술된 바와 같이 이동 메커니즘을 포함하지 않는 기구의 문맥에서 산란광을 측정하기 위해서도 사용될 수 있다. 다른 방편으로, 또는 추가로 정반사(specular) 방식, 즉, 비-산란 (입사각=반사각)으로 광학 소자의 표면에 의해 반사되는 광 분획을 측정하기 위한 탐지기를 사용하는 것도 가능하다. 유리하게도 이 탐지기는 반사된 복사의 강도를 측정하기 위해 고안되며, 특히 산란광 측정의 경우, 여러 개의 산란 각도를 동시 측정하기 위한 공간적으로 분해된 편평(flat) 탐지기로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 탐지기는 또한 파장-민감 탐지기로서 고안될 수도 있으며, 이에 의해 표면이 스펙트럼 (파장-의존성) 반사도가 결정될 수 있다. 표면을 따른 변위 동안 표면과 광 발산 지대 사이의 거리는 바람직하게 두 가지 경우 모두 본질적으로 일정하게 유지된다. 이동 메커니즘은 특히 일정한 표면 형상을 위해 필요한 진행 이동로가 저장되는 메모리 유닛을 포함한다. 이 경우, 표면에 대하여 정해진 위치에서 조사 기구의 최초 위치 선정 후 표면의 측정은 완전히 자동화된 방식으로 일어날 수 있다.
바람직한 양태에서, 이동 메커니즘은 공유면에 위치한 두 개의 축을 따라 탐지기와 함께 영상 광학기기를 변위하기 위한 두 개의 병진 드라이브를 포함하며, 여기에서 축들 각각을 따라 변위 이동로는 10 cm보다 크거나 특히 바람직하게는 20 cm보다 크며, 더 특히 바람직하게는 30 cm보다 크다. 서로에 대해 특히 직교하는 두 개의 변위 축의 결과로써, 조사 기구는 광학 소자의 평면 표면에 대하여 본질적으로 평행이 되도록 변위될 수 있어서 이 경우 표면으로부터 미리 한정할 수 있는 거리가 유지될 수 있다.
본 양태의 바람직한 개선예에서, 이동 메커니즘은 공유면에 놓이지 않은 세 번째 축을 따라 탐지기와 함께 영상 광학기기를 변위시키기 위한 세 번째 병진 드라이브를 포함하며, 여기에서, 세 번째 축을 따라 변위 이동로는 바람직하게 5 mm보다 크거나 특히 2 cm보다 크다. 세 번째 변위 축은 조사될 표면과 영상 광학기기 사이의 거리를 조정하기 위해 사용된다. 이 방식으로 광 생성 유닛의 광 발산 지대와 표면 사이의 거리는 곡선모양의 표면을 스캐닝할 때조차도 본질적으로 일정할 수 있도록 유지될 수 있다.
바람직한 양태에서, 이동 메커니즘은 표면에 대하여 조사 기구 광 생성 유닛의 광 발산 지대의 비제한적 공간 배향을 위해 틸팅 메커니즘, 바람직하게는 선회가능한 아암을 포함한다. 광 생성 유닛을 틸팅함으로써, 특히 표면으로의 수직 광 입사가 바람직할 때, 심지어 곡선모양의 표면의 경우에도 그 시간에 영상화되고 있는 표면 서브영역의 법선 벡터가 광 발산 지대와 수직이게끔 항상 정렬될 수 있도록 보증할 수 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 광을 생성하기 위한 광 생성 유닛은 파장에 민감한 탐지기와 함께 적어도 두 개의 파장을 포함한다. 조사 광은 시간상 오프셋이거나 동시적으로 다양한 파장에서 광학 소자의 표면상으로 복사될 수 있다. 본 출원명세서에 참조 통합된 DE 103 32 110 A1에 더욱 상세히 기술된 바와 같이 적어도 두 개의 파장으로 산란광을 측정하는 것과 별개로 정반사적으로 반사된 광을 측정할 때 여러 개의 파장을 사용하는 것도 하기에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 반사-감소 또는 반사-증가 층 시스템으로 광학 소자 상의 본질적으로 균질한 표면층의 두께를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
특히 유리한 양태에서, 탐지기는 광학 소자에 의해 정반사적으로 반사된 광을 기록하기 위해 고안된다. 이러한 취지로 상기 탐지기는 본질적으로 정반사적으로 반사된 광이 탐지기 표면 위에 충돌하도록 광학 소자의 표면 및 광 생성 유닛의 광 발산 지대에 대하여 배열된다.
아주 바람직한 양태에서, 광 생성 유닛은 표면에 의해 반사된 광을 바람직하게 회귀하기 위하여 그리고 광학 소자로 광을 제공하기 위하여 섬유-광학 광 가이드(fibre-optical light guide)를 포함한다. 섬유-광학 광 가이드를 통해 광을 회귀하는 경우, 섬유-광학 광 가이드의 광 발산 지대가 표면의 표면 법선에 대하여 수직이도록 배열되는 것이 절대적으로 필요하지 않은데, 이는 섬유-광학 광 가이드에 의해 제공된 광이 구형 파장이기 때문이다. 섬유-광학 광 가이드의 발산 지대가 표면과 직근접하게 놓일 때, 충분히 다량의 반사된 광 분획은 섬유-광학 광 가이드로 들어가서 이 광은 예컨대, 섬유-광학 광 가이드의 말단에서 디커플링될 수 있으며, 이 말단은 광 발산 지대에 대해 정반대이고 이 광은 탐지기로 공급된다. 섬유-광학 광 가이드를 사용하여 측정하기 위해 광 발산 지대는 광학 소자의 표면에 직근접하게, 즉, 근처 필드에서 측정이 수행될 수 있도록 전형적으로 1 mm 미만의 거리에 배열될 필요가 있다. 이 경우 측정을 위해 사용되는 모든 파장들은 섬유-광학 광 가이드를 통해 동시적으로 공급되고 운반되며, 이 상황은 표면을 스캐닝하는 동안 시간에 있어서 실질적인 증대와 연관된다. 대안적으로, 섬유-광학 광 가이드는 표면으로 광을 공급하기 위해서만 사용될 수 있다.
바람직한 양태에서, 광 생성 유닛의 광 발산 지대는 공간 분해 탐지기 표면에서, 특히 원형 탐지기 표면의 중앙에서, 리세스(recess)에 의해 형성되며 여기에서 광 발산은 바람직하게 탐지기 표면에 대하여 평행하게 일어난다. 공간 분해 탐지기 표면으로 공간적으로 분해된 산란광 측정이 행해지고, 여기에서 표면까지의 주어진 거리에서 덮여진 각이 진 영역은 탐지기 직경에 의해 위쪽으로 그리고 리세스의 직경에 의해 아래쪽으로 한계가 정해진다. 표면으로 광의 수직 복사로 정반사적으로 반사된 광은, 거리가 둘러싸고 있는 탐지기 표면이 광에 의해 충돌되지 않도록 적절히 선택되었다면 리세스 내로 완전히 반사되며, 이 방식으로 탐지기의 포화가 예방될 수 있다. 탐지기 표면은 여러 개의 모듈을 포함할 수 있으며, 여기에서 바람직하게는 CCD 배치가 탐지기 표면으로 사용된다. 바람직하게, 광 생성 유닛은 광선을 표면상으로 초점 맞추기 위한 비임(beam) 형성 유닛을 포함한다.
추가 바람직한 양태에서, 조사 기구는 표면에 대하여 광 생성 유닛의 광 발산 지대의 거리를 측정하기 위한 거리 측정 기구를 포함한다. 이 방식으로 조사 기구가 표면을 건들지 않는 것을 보증할 수 있으며, 이 상황은 상기 조사 기구의 광 발산 지대가 표면으로부터 오직 단거리에 배열될 때 특히 유리하다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 조사 기구는 광학 소자의 표면에 대하여 광 생성 유닛의 광 발산 지대의 거리를 제어하기 위한 제어 기구를 포함한다. 이 방식으로, 스캐닝 동안 광 발산 지대와 광학 소자의 표면 사이에 본질적으로 일정한 거리가 유지될 수 있다. 대안적으로, 상기 기술된 바와 같이, 이는 특정 표면 형상을 위해 미리 정해진 진행 이동로를 규정함으로써 일어날 수도 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 광 생성 유닛은 180 nm 및 400 nm 사이의 자외선 스펙트럼 범위, 가시광 스펙트럼 범위, 또는 적외선 스펙트럼 범위에서의 파장으로 광을 생성하기 위해 고안된다. 기본적으로, 광 생성 유닛은 광학 시스템의 유용 파장에 근접한 파장을 지닌 광을 생성하는 것이 바람직한데, 이 경우 작동시 사용되는 파장에서 표면의 광학 특성이 결정될 수 있다. IR 범위내 파장의 사용으로 표면의 화학적 핑거프린트가 생성될 수 있다.
바람직한 양태에서, 조사 기구는 탐지기의 측정 데이터를 평가하기 위해 탐지기에 연결된 데이터 처리 유닛을 포함한다. 이 유닛은 바람직하게 측정 데이터를 저장하고 가시화하기 위한 기구, 및/또는 전송 유닛, 바람직하게는 공간적으로 분리된 유닛, 특히 PC로 측정 데이터를 무선 전송하기 위한 전송 유닛을 포함한다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 본 조사 기구는 오염을 제거하기 위한 유닛을 포함한다. 이 유닛은 특히 초음파 세정 유닛, 접촉 세정 유닛, 세정 용액을 적용하기 위한 유닛, 복사 유닛, 플라즈마 세정 유닛, 또는 세정 기체(활성 기체)를 적용하기 위한 유닛일 수 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 조사 기구는 광학 디바이스의 홀더, 특히 투영 조명 장치의 마스크 홀더 또는 기판 홀더에 수용될 수 있도록 치수가 정해진다. 이러한 취지로 조사 기구는 가능한한 편평하도록 고안되며 상응하는 적합한 하우징을 포함한다.
본 발명의 추가 일면에 따라, 이 목적은 포토마스크상의 구조를 광-민감 기판 상에 영상화하기 위한 광학 디바이스, 특히 레이저 기계 장치 또는 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치에 의해 충족되며, 이 광학 기기는 적어도 하나의 광학 소자와 상기 기술된 바와 같은 조사 기구를 포함한다. 조사 기구는 광학 디바이스 내에서 정지상이도록 배열되며, 상기 기구가 레티클 스테이지 또는 웨이퍼 스테이지에 통합된다면 장치 내 투영 렌즈 또는 조명 시스템의 폐쇄 소자들을 검사하기 위해 특히 사용될 수 있다.
바람직한 양태에서, 광학 디바이스는 본 발명의 첫 번째 일면에 따른 조사 시스템을 포함한다. 이 경우 표면의 확대 영상을 위한 조사 시스템과 산란되거나 정반사적으로 반사된 광을 측정하기 위한 조사 기구가 조합하여 사용됨으로써 오염의 특성이 두 개의 상이한 방법에 의해 결정될 수 있다. 조사 시스템과 조사 기구가 바람직하게 오직 하나의 공유된 이동 메커니즘을 포함함은 말할 것도 없다.
본 발명의 추가 일면에 따라, 이 목적은 광학 소자의 표면을 샘플링하기 위한 조종기에 의해 충족되는데, 이는 광학 소자의 표면으로부터 오염을 떼어내기 위한 분리 유닛, 및 오염이 표면 위 임의 바람직한 위치에서 떼어질 수 있도록 광학 소자의 표면에 대하여 분리 유닛을 변위하기 위한 이동 메커니즘, 바람직하게는 동력화된 이동 메커니즘을 포함한다.
조종기에 의해 오염 샘플을 광학 소자로부터 제거하여 후속적으로 화학 분해할 수 있다. 화학 분석기는 조종기의 일부일 수 있거나, 또는 샘플을 조종기로부터 제거하여 공간상 분리된 화학 분석 유닛에서 조사할 수 있다. 화학 분석에 의하여 오염의 화학 조성을 결정할 수 있다. 불순물의 유형이 공지되었다면, 예컨대, 황이라면, 황 기체를 제거할 수 있는 물질을 표적화된 방식으로 찾아보는 것이 가능하다. 불순물의 출처가 공지되었다면, 적당한 대항책을 개시할 수 있다. 더 나아가, 오염을 제거하기 위한 가장 유리한 방식을 결정할 수 있다.
분리 유닛은 이동 메커니즘, 예컨대, 이동가능한 아암, 바람직하게는 선회가능한 아암, 특히 텔레스코픽 아암을 포함할 수 있는 이동 메커니즘에 의해 가이드되며, 여기에서 이동 메커니즘은 세 개의 축 상에서 병진 이동용으로 바람직하게 고안되며 필요한 경우, 상기 조사 시스템과 조사 기구의 문맥에서 상세히 설명된 바와 같이 두 개의 추가 축 상에서 회전하기 위한 틸팅 메커니즘을 포함한다.
특히 바람직한 양태에서, 조종기는 표면으로부터 제거된 오염을 수용하기 위한 용기를 포함하며, 이 용기는 바람직하게 용매를 함유한다. 용기는 분리 유닛의 유형에 따라 고체, 액체 또는 기체 상태의 샘플을 수용하도록 고안되며, 여기에서 오염은 바람직하게 용매 내에서 용해된다.
유리한 양태에서, 분리 유닛은 표면과 기계적 접촉에 의해 샘플을 제거하기 위하여 용매가 바람직하게 함침된 와이어 루프(wire loop) 또는 직물(woven fabric)을 포함한다. 조종기는 또한 광학 소자의 표면을 손상시키지 않으면서 오염 물질 샘플이 제거될 수 있게 하는 소형 스크레퍼 또는 블레이드를 포함할 수도 있다.
추가 바람직한 양태에서, 분리 유닛은 표면으로 광의 직접 복사를 위해 광 생성 유닛, 특히 IR 레이저를 포함한다. 고강도의 복사에서 레이저광을 사용함으로써 오염의 일부가 떼어지거나(스퍼터링) 증발될 수 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 분리 유닛은 용매를 표면에 바람직하게 적용하기 위한 모세관을 포함한다. 작은 방울 형태의 액체 용매는 오염된 표면의 일부와 접촉한다. 오염의 일부는 용매 내에서 용해되고 액체 형태로 수집된다. 바람직하게 물 또는 메탄올과 같은 유기 용매가 표면의 특성(친수성 또는 소수성) 및 적용가능한 경우 오염의 특성에 따라 사용된다. 대안적으로, 모세관도 표면으로부터 오염을 흡입하기 위해 사용될 수 있다.
추가 특히 바람직한 양태에서, 조종기는 표면으로부터 오염을 흡입하기 위한 흡입 유닛을 포함한다. 흡입 유닛에 의하여 샘플은 저장을 위해 제공된 용기 내로 쉽게 놓일 수 있다.
본 발명은 또한 감광 기판로 구조를 영상화하기 위한 광학 디바이스, 특히 레이저 기계 장치 또는 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치에서 수행되며, 광학 디바이스는 적어도 하나의 광학 소자와 상기 기술된 바와 같은 조종기를 포함한다. 이러한 배열에서 조종기는 표면으로부터 샘플을 제거하기 위해 사용된다.
특히 유리한 양태에서, 광학 디바이스는 상기 기술된 바와 같은 조사 기구 또는 조사 시스템을 포함한다. 상기 조사 기구 또는 조사 시스템의 사용으로 샘플 추출을 위한 적당한 위치를 선택할 수 있다. 특히 두 개의 상이한 오염 물질이 직접 늘어서서 배열되었을 때, 토포그라피를 결정함으로써 샘플 추출을 위한 적당한 위치를 결정할 수 있으며, 더 나아가, 화학 분석을 위해 요구되는 샘플의 함량에 대한 어림을 행할 수 있다. 화학 분석에 의해 오염의 특성에 관한 정보를 조사 기구로 공급할 수 있고, 이 정보는 특히 얇은 오염막의 경우에 오염 층의 두께를 산출하기 위해 사용할 수 있다(하기 참조).
추가 특히 바람직한 양태에서, 광학 디바이스는 오염을 제거하기 위한 유닛을 포함한다. 이 유닛은 특히 초음파 세정 유닛, 접촉 세정 유닛, 세정 용액 적용 유닛, 복사 유닛, 플라즈마 세정 유닛, 또는 세정 기체(활성 기체) 적용 유닛일 수 있다. 그러한 유닛을 고안하기 위한 몇 가지 선택사항이 US 2005/0094115 A1 에 기술되어 있으며, 이는 참조로 본 명세서의 내용의 일부가 된다.
본 발명의 추가 일면에 따라, 이 목적은 본 발명의 첫 번째 일면에 따른 조사 시스템에 특히 의하여 광학 소자의 표면상에서 오염을 찾아내는 방법에 의해 충족되며, 이 방법은 (a) 광학 소자의 전체 표면 또는 표면 서브영역의 영상을 확대하고, (b) 전체 표면 또는 표면 서브영역의 확대된 영상을 탐지하는 것으로 이루어진다. 특히, 단계 (a) 및 (b)는 복수 개의 표면 서브영역, 특히 인접한 표면 서브영역 관련하여 수행되며, 방법은 (c) 복수 개의 확대된 영상으로부터 지도를 생성하는 단계를 추가로 포함한다. 지도를 형성하기 위해 데이터 처리 기구에 의해 특히 구성될 수 있는 표면 서브영역의 확대된 영상에 의해, 조사될 광학 소자 표면의 고 분해능 영상이 취해질 수 있으며, 이 영상은 조사 시스템의 이미지 필드를 꽤 초과한다. 이 방식으로 심지어 곡선모양의 광학 시스템 표면도 이차원 방식으로 얻어질 수 있다. 전체 표면이 한 번에 전부 영상화되어야 할 때, 통상적으로 사용된 영상 광학기기의 초점 심도는 표면의 초점내 영상을 야기하기에 충분하지 않다.
이 방법의 바람직한 변형에서, 각각의 표면 서브영역에 관하여 확대 영상 광학기기의 물체면은 표면에 수직으로 다양하며, 단계 (c)에서 표면의 삼차원 지도가 복수 개의 확대 영상으로부터 만들어진다. 물체면에서의 변형에 의하여 표면의 삼차원 측정 데이터가 수집될 수 있으며, 이는 단계 (c)에서 적당한 데이터 처리 유닛에서 중첩에 의해 표면의 삼차원 지도를 형성하도록 합쳐질 수 있다. 물론, 이 방법은 예컨대, 특히 심하게 오염된 단일 표면 서브영역에 관해서만도 수행될 수도 있다. 이 방법은 사용된 광학기기의 초점 심도가 표면 서브영역 상에서조차 전체 표면이 초점을 맞추기 위해 영상화될 수 없도록 표면 거칠기의 깊이보다 작다면 특히 유리하다.
바람직한 변형에서, 단계 (b)에서 탐지된 확대된 영상 또는 단계 (c)에서 생성된 지도는 오염을 찾아내기 위해 평가된다. 이리하여 오염을 찾아낼 목적으로 이 방식으로 생성된 지도를 사용하기 전에, 단계 (b)에서 야기된 영상들 각각을 오염을 위해 개별적으로 조사하거나 또는 전체 표면이 스캐닝될 때까지 기다리는 것이 선택적으로 가능하다.
본 발명의 추가 일면은 광학 시스템 내에 설치된 광학 소자의 표면으로부터 오염을 제거하는 방법에 관한 것으로, (a) 표면 위의 오염의 특성에 대하여 중요한 측정 데이터를 획득하고, (b) 측정 데이터를 평가하고 오염의 특성에 관하여 중요한 기존의 데이터와 평가된 데이터를 비교하고, (c) 단계 (b)에서 수행된 비교의 결과에 따라 오염을 제거하기 위해 일군의 세정 방법들로부터 세정 방법을 선택하고, 그리고 (d) 선택된 세정 방법을 적용함으로써 오염(2)을 제거하는 것으로 이루어진다. 오염의 특성에 대하여 관련된 측정 데이터를 결정하고 이어서 기존의 측정 데이터와 비교함으로써, 특성, 특히, 공간 배열, 오염의 공간 배열, 유형 또는 두께를 획득할 수 있으며, 적당한 세정 방법을 선택할 수 있다. 본 출원명세서에서, "적당한 세정 방법"이라 함은 또한 단계 (d)에서 적어도 일시적인 세정 누락도 포함한다. 더 나아가, "적당한 세정 방법"은 또한 광학 시스템에서 가능한 세정 절차 를 사용하여 오염의 완전한 제거가 가능하지 않거나, 또는 그러한 세정이 표면을 완전히 파괴하는 위험과 결부되어 있을 때, 특히 이미 부분적으로 얇은 층으로 쪼개진 표면을 지닌 경우일 때 광학 시스템으로부터 광학 소자를 제거하는 선택사항도 포함한다.
특히 바람직한 변형에서, 세정 공정은 초음파 세정, 접촉 세정, 세정 용액의 적용, 복사에의 노출, 세정 기체의 적용 및 플라즈마 세정을 포함하는 군으로부터 선택된다. 본 발명에 따른 방법에서, 이들 및 추가 적당한 세정 방법들은 예컨대, 제1 방법에 의한 전-세정이 제2 방법에 의한 세정을 개선하는 것으로 알려져 있다면, 조합하여 적용할 수 있다.
추가 특히 바람직한 변형에서, 선행하는 방법 단계에서 오염의 특성과 관련하여 중요한 기존 데이터와 세정 방법의 배분이 일어난다. 이 배분은 적당한 세정 방법이 오염의 두께, 위치 및 공지된 유형과 관련하여 저장된 표에서 일어날 수 있다. 평가된 데이터를 공지의 데이터와 비교하는 동안, 평가된 데이터는 가장 부합되는 기존의 데이터와 연관된다. 이러한 비교 동안 오염이 염과 관여된다면, 수성 세정 용액이 특히 유리하다. 실록산에 의한 오염의 경우, 플라즈마 세정이 가능한 방법으로 이는 탄화수소의 경우 예컨대 오존의 사용으로도 제거될 수 있기 때문이다.
추가 특히 바람직한 변형에서, 사용된 세정 방법이 성공적인지 보기 위한 목적으로 단계 (d) 다음에 적어도 단계 (a)를 반복한다. 세정이 불충분하다고 결정되면, 다음 방법 관련 단계에서, 성공의 정도에 따라 동일 세정 방법을 사용하여 다 시 새롭게 세정하거나 다른 세정 방법을 사용하여 세정할 수 있다.
추가 유리한 변형에서, 단계 (b)에서 측정 데이터의 평가는 표면의 2차원 또는 3차원 지도의 제조를 포함한다. 지도에 의해, 오염이 광학 소자의 표면 위에 놓여 있는 위치를 찾아낼 수 있어 표적화된 방식으로 오염을 제거할 수 있다.
유리한 변형에서, 단계 (a)에서 오염의 특성과 관련하여 중요한 데이터의 측정은 현미경에 의해 결정한다. 다양한 유형의 오염이 특징적인 현미경적 "시그니처(signiture)", 즉, 확대된 영상으로만 볼 수 있는 구조를 종종 갖는다. 이러한 전형적인 현미경적 구조의 사용으로 예컨대, 표면상에서 할퀴거나 얇은 층으로 갈라지는 것과 염 결정들을 구분하는 것이 가능하다. 이러한 변형의 특히 바람직한 개선예에서, 단계 (b)에서 측정 데이터의 평가 동안 단위 면적당 함량 및 산란 구조의 크기를 특히 결정함으로써 표면의 산란 행동을 산출한다. 이 배열에서 산란 행동은 예컨대, 표면의 토포그라피로부터 산출할 수 있으며, 토포그라피는 현미경을 사용하여 결정한다. 산출된 산란 행동을 바람직한 산란 행동과 비교할 수 있으며, 이 비교에 따라 적당한 세정 방법을 사용한 세정이 수행되어야 하는지에 대한 결정을 행할 수 있다. 오염 표면의 산란광은 비-오염된 표면의 산란광보다 크기의 차수만큼 더 클 수 있다.
유리한 양태에서, 표면의 산란 행동으로부터 광학 시스템의 산란광에서 오염 성분을 결정한다. 표면의 산란 행동은 산란 각도에 따라 산란광의 강도로서 정의된다. 산란 행동이 공지되었다면, 광학 시스템의 전체 산란광과 관련하여 광학 소자 위 오염 성분에 의해 야기된 산란광의 성분을 결정할 수 있다. 이러한 취지로 광학 시스템의 전체 산란광을 적당한 위치, 예컨대 영상면에서 결정할 수 있거나 또는 광학 시스템의 산란광을 자극에 의해 산출한다. 광학 소자에 의해 야기된 산란광 성분이 미리 정한 값보다 크면, 예컨대, 시스템에 의해 야기된 전체 산란광의 1%보다 크면, 적당한 세정 방법으로의 세정을 수행할 수 있다.
추가 바람직한 변형에서, 단계 (a)에서 오염의 특성과 관련하여 중요한 표면의 측정 데이터는 산란광 측정에 의해 결정된다. 이러한 산란광 측정은 광학 소자의 표면상에서 복수 개의 지점을 스캐닝함으로써 수행할 수 있으며, 이 방식으로 오염에 관한 결론을 도출하는 것도 가능하다.
추가 바람직한 변형에서, 단계 (a)에서 오염의 특성과 관련하여 중요한 표면의 측정 데이터는 표면으로부터 샘플을 취해 샘플을 화학 분석함으로써 결정된다.
특히 바람직한 변형에서, 선행 단계에서, 표면으로부터 샘플을 취하기에 적당한 위치가 현미경 또는 분광학에 의해 결정된다.
특히 유리한 변형에서, 반사-감소 또는 반사-증가 층 시스템이 표면에 적용되며, 단계 (a)에서 표면상의 오염층의 두께를 위하여, 중요한 측정 데이터가 복수 개의 파장에서 광학 소자의 반사도를 측정함으로써 결정된다. 투과형 또는 반사형 광학 소자에 반사-감소 또는 반사-증가 층 시스템을 적용하는 것은 잘 알려져 있으며, 층 시스템은 교대의 높고 낮은 굴절율의 유전체 개별 층을 전형적으로 포함한다. 이들 층 시스템 위의 오염층은 이의 효과를 상당하게 감소시킬 수 있다. 층의 두께로부터, 예컨대, 오염층을 제거하기 위한 목적으로 세정 방법을 수행하기 위해 요구되는 기간에 관한 결론을 도출하는 것이 가능하며, 층 두께의 결정은 하기에 기술된 바와 같이 일어난다.
본 발명의 추가 일면에 따라, 이 목적은 반사-감소 또는 반사-증가 층 시스템을 광학 시스템 내에 설치된 상태로 포함하는 광학 소자의 표면상의 오염의 두께를 결정하는 방법에 의해 충족되며, a) 광학 소자로 복수 개의 파장을 지닌 광을 복사하고, (b) 광학 소자의 파장-의존성 반사도를 결정하기 위한 목적으로 표면에 의해 반사된 광을 스펙트럼-분해(spectrally resolved) 탐지하고, 오염층이 존재할 때 최소 반사도의 제1 파장을 결정하고, (c) 제1 파장을 오염층 없이 결정된 최소 반사도의 제2 파장과 비교하고, 그리고 (d) 층 시스템의 개별 층의 굴절율 및 층 두께와 제1 및 제2 파장들 사이의 차이로부터 오염층의 두께를 결정하는 것으로 이루어진다.
오염층의 존재에서 파장-의존성 반사도는 그러한 층이 없는 반사도와 상당히 다른데, 즉 첫 번째 경우 반사도가 증가됨은 물론 최소 반사도 파장이 변위된다. 이러한 파장의 변위로부터, 오염층(전형적으로 실록산)의 공지된 굴절율의 경우 및 층 시스템의 개별 층의 공지된 굴절율 및 층 두께의 경우, 오염층의 두께에 관한 결론을 도출할 수 있다. 더욱 복잡한 층 시스템의 경우, 여러 개의 최소 반사가 일어날 수 있으며, 반사도 그래프의 모양을 비교평가해봄으로써 오직 연관된 최소 반사도만이 서로 비교됨을 보증할 수 있다.
본 발명의 추가 특질 및 이점은 뒤따르는 본 발명의 예시적 양태의 기술, 본 발명의문맥에서 중요한 상세사항을 보여주는 도면 및 청구범위에서 제공된다. 개별 특질들은 그 자체로 개별적으로 수행될 수 있거나 본 발명의 변형에서 몇 가지 특 질들을 형성하기 위해서 임의 조합하여 수행될 수 있다.
도 1은 광학 소자(4)의 표면(3) 위 오염(2)을 찾아내고 가능한 경우 동정하기 위해 사용되는 조사 시스템(1)을 도식적으로 보여준다. 이 배열에서, 광학 소자(4)는 193 nm 파장 복사를 투과하는 렌즈이며, 이 광학 소자(4)는 마이크로리소그라피용 투영 렌즈(5)의 폐쇄 소자로서, 이는 본질적으로 폐쇄된 광학 시스템을 형성하며 도 1은 이의 오직 일부만을 도시한다.
조사 시스템(1)은 조정가능한 영상 크기로 탐지기(6) 위 표면(3)의 표면 서브영역(3a)의 영상을 확대하기 위해 텔레스코프 배열을 형성하는 두 개의 렌즈(7a, 7b)에 의해 형성된 영상 광학기기(7)는 물론이고 공간 분해 탐지기(6)로서 CCD 배치를 포함한다. 이러한 취지로 제1 렌즈(7a)는 적당한 메커니즘(비도시)에 의해 영상 광학기기의 광학축(7c)을 따른 방향으로 제2 렌즈(7b)에 대하여 이동할 수 있다. 탐지기(6)와 함께 영상 광학기기(7)는 공통 하우징(8) 내에 배열되며 그 안에 고정된다.
하우징(8)은 서로에 대해 직각인 세 개의 축(x, y, z)을 따라 플레이트(10) 상에 세 개의 선형 모터(비도시)에 의해 변위가능하게 배열된 전환 테이블(9) 상에 배열된다. 플레이트(10)에 대해 테이블(9)을 미끄러지게 하는 대안으로서, 테이블은 또한 세 개의 축을 따라 수작업으로 변위될 수도 있다. 테이블(9) 상에 추가의 선형 모터가 배열되는데, 이는 도시된 면에 위치한 각 위의 플레이트(10) 또는 테이블(9)에 대해 하우징(8)을 기울이기 위한 틸팅 메커니즘(11)으로 텔레스코픽 아암을 구동한다. 텔레스코픽 아암을 지닌 추가 선형 모터(비도시)는 도시된 면에 대하여 직각 방향으로 하우징(8)을 기울이기 위해 사용된다.
테이블(9) 및 플레이트(10)와 더불어 틸팅 메커니즘(11)은 탐지기(6)와 함께 영상 광학기기(7)의 비제한적 공간 배향을 위한 이동 메커니즘(12)을 형성한다. 이 방식으로 조사 시스템의 물체면(13)이 광학 소자(4)의 표면(3) 상에 항상 위치할 수 있는 상황이 달성되어, 영상화된 표면 서브영역의 중심 내 곡선모양의 표면(3)의 표면 법선(14)이 영상 광학기기(7)의 광학축(7c)을 따라 항상 배열되어 그 시간에 관측되는 표면 서브영역(3a)이 아무런 일그러짐없이 전체로써 영상화될 수 있다. 주어진 시간에 관측되는 표면(3)의 서브영역을 조명하기 위하여, 광원(15)이 사용되며, 이의 광 발산 지대(44)는 광학 소자(4)와 영상 광학기기(7) 사이에 배열되며 영상 광학기기(7)의 광학축(7c)에 대한 각도에서 광선 이동로로 측면으로 광을 복사한다. 더 나아가, 조사 시스템(1)은 탐지기(6)의 측정 데이터를 평가하기 위한 데이터 처리 유닛(16)을 포함한다. 어쩌면, 데이터 처리 유닛(16)는 그 자체로 측정 데이터를 평가할 수 없을지 모르나, 대신에 적외선 인터페이스, 케이블 또는 일부 다른 적당한 장치를 통해 외부 데이터 처리 장치(PC 등)로 데이터를 전송한다.
광학 소자(4)의 전체 표면(3)의 지도를 제조할 목적으로, 탐지기(6)와 영상 광학기기(7)를 지닌 하우징(8)은 표면(3)을 따라 스캐닝 이동을 수행하며, 여기에서 표면의 표면 법선(14)은 조사 시스템(1)의 물체면(13)에 항상 수직이도록 정렬된다. 표면(3)을 스캐닝하기에 필요한 진행 이동로는 예컨대, 광학 소자의 각각의 유형을 위해 데이터 처리 유닛(16)에 저장될 수 있다. 더 나아가, 조사 시스템(1)을 항상 광학 시스템(5) 내 동일 위치에 설치하는 것을 보증한다면, 이 방식에서 조사 시스템(1)과 표면(3) 사이의 거리를 결정하기 위한 측정 기구를 사용하지 않는 것이 가능하다. 대안적으로, 물론 그러한 측정도 또한 가능하다. 광학 소자(4)를 따라 진행 이동로는 x-방향 및 y-방향 각각으로 대략 20 cm이고 z-방향으로 5 cm이다. 영상 광학기기(7)의 물체면상의 초점 길이는 영상 광학기기(7)가 표면(3)으로부터 충분한 간격에 위치하는 것을 보증할 수 있도록 대략 5 cm이다.
표면을 스캐닝함에 의해 표면의 이차원 영상을 만들 수 있다. 특히 표면(3)의 표면 거칠기가 영상 광학기기(7)의 초점 심도를 초과할 때, 표면(3)의 각각의 확대된 서브영역을 위해 하우징(8)은 표면(3)에 대해 수직으로 변위될 수 있으며, 그 결과 물체면(13)의 위치는 도 2 및 도 3의 문맥에서 하기에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 표면(3)의 삼차원 지도가 만들어질 수 있도록 표면(3)에 수직으로 다양하다.
도 2a 및 도 3a는 각각 도 1의 단면을 도시하는데, 조사 시스템(1) 도면을 단순화시킬 목적으로 탐지기(6)와 영상 광학기기(7)를 지닌 하우징(8)만이 도시되며, 영상 광학기기(7)는 확대된 크기로 탐지기(6) 위의 표면(3) 단면을 영상화한다. 도 2a 및 도 3a의 도해는 표면(3)으로부터 수직인 하우징(8)의 상이한 거리에 의해 다르며, 이의 표면 거칠기는 크게 확대되어 도시되어 있다. 표면(3)을 다양한 거리에서 영상화함으로써 도 2b 및 도 3 b에 도시된 바와 같이 표면(3)의 삼차원 프로파일을 만들 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 고안으로 생산된 확대된 표면 서브영역(17a)을 보여준다. 이 거리에서, 영상 광학기기(7)의 물체면(13)은 보다 더 큰 거리에서 영상화된 표면 서브영역(17b)보다 더 넓은 영역에서 표면(3)과 교차한다. 표면(3)에 평행인 하우징(8)의 변위를 스캐닝함으로써, 두 개의 거리 각각에 대해 표면의 이차원 지도(18a, 18b)를 초래할 수 있으며, 이는 일정 높이에서 표면 단면에 상응한다. 이차원 지도로부터 도 1의 데이터 처리 유닛(16) 내 중첩에 의해 표면(3)의 삼차원 높이 프로파일을 만들 수 있다.
도 1에 도시된 조사 시스템(1)은 이동성이며 예컨대, 투영 조명 장치의 마스크 홀더(레티클 스테이지) 내에 또는 기판 홀더(웨이퍼 스테이지) 내에 배열될 수 있도록 치수가 정해지며, 이리하여 조사 시스템의 최대 고안 높이는 50 cm 미만이다. 물론 조사 시스템(1)은 웨이퍼 검사 장치와 같이 다른 광학 시스템에서 광학 소자를 검사하기 위해서도 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 조사 시스템(1)의 이동성 고안과 별개로 조사 시스템(1)은 또한 대규모 집적 반도체 성분을 생산하기 위한 웨이퍼 스텝퍼(wafer stepper)의 형태로, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로리소그라피용 투영 조명 장치(20) 내에 영구적으로 설치될 수도 있다.
투영 조명 장치(20)는 광원으로 193 nm의 작동 파장을 지닌 엑시머 레이저(21)를 포함하며, 여기에서, 예컨대, 248 nm와 같은 다른 작동 파장도 또한 가능하다. 발산면 내 하부에 배열된 조명 시스템(22)은 하부에 배열된 투영 렌즈(5)의 텔레스코픽 렌즈 요건과 부합하는 크고 예리하게 한계가 정해져 있으며 매우 균질한 조명 이미지 필드를 초래한다.
조명 시스템(22) 뒤에 포토마스크(32)를 지지하고 조작하기 위한 기구(31)가 투영 렌즈(5)의 물체면(23)에 위치하며, 여기에서 물체면은 화살표에 의해 나타낸 진행 방향으로 스캐닝 작업을 위해 이동될 수 있다. 마스크면으로도 알려진 물체면(23) 뒤에 투영 렌즈(5)가 뒤따르며, 이 투영 렌즈(5)는 축소된 크기, 예컨대 4:1 또는 5:1 또는 10:1의 크기로 포토마스크의 영상을 포토레지스트 층을 포함하는 웨이퍼(25)로 영상화한다. 감광 기판로 작용하는 웨이퍼(25)는 포토레지스트 층을 지닌 평면 기판 표면이 투영 렌즈(5)의 영상면(27)과 합치되도록 배열된다. 웨이퍼는 웨이퍼(25)를 포토마스크(23)에 평행하게 포토마스크(23)와 동시적으로 이동시키기 위해 스캐너 드라이브(28)를 포함하는 기구(26)에 의해 지지된다. 이 기구(26)는 또한 웨이퍼를 투영 렌즈의 광학 축(29)에 평행한 z-방향 및 이 축에 수직인 x- 및 y- 방향 모두로 이동시키기 위해 조종기도 포함하며, 여기에서 z-방향으로의 진행 이동로는 전형적으로 수㎛이다.
투영 렌즈(5)는 폐쇄 소자로서 기저 플레이트를 포함하며, 이 기저 플레이트는 영상면(27)에 근접한 광학 소자(4)이다. 광학 소자(4)의 표면은 조사 시스템(1)에 의해 탐지기(6)로 영상화되는데, 여기 조사 시스템(1)은 조사 시스템(1)의 이동 메커니즘으로 작용하는 기구(26)에 영구적으로 통합되어 조사 시스템(1)이 표면(3)에 대해 축 x, y, z를 따라 변위될 수 있다는 점에서 도 1에 도시된 조사 시스템(1)과는 본질적으로 다르며, 드라이브(28)는 통상적인 투영 조명 장치와 비교할 때 z-방향으로 수 센티미터 이동이 가능하도록 변형된다. 이 경우, 틸팅 메커니즘은 광학 소자(4)의 표면이 평탄하기 때문에 필요하지 않다. 광 생성 유닛(15)로서 사용되는 섬유-광학 케이블은 광 발산 지대(44)가 광학 소자(4)의 표면과 기구(26) 사이에 측면으로 위치하도록 배열된다.
도 4에 도시된 고안에 대한 대안으로, 투영 조명 장치(20)가 조명 모드인지 검사 모드인지에 따라 적당한 제어 장치에 의해 교체되는 분리 유닛에서 웨이퍼(25) 및 조사 시스템(1)을 배열하는 것도 물론 가능하다. 조사 시스템이 드라이브(28)를 사용하여 진행할 수 있는 도 4에 도시된 바와 같은 조사 시스템의 고안 대신에 변위 목적으로 조사 시스템(1)은 또한 도 1에 도시된 바와 같이 자기 자신의 전환 테이블을 포함할 수도 있으며, 여기에서 유닛(26)는 측정 동안 변위되지 않는다.
물론 조사 시스템(1)을 실어나르는 유닛(26)에서 광학 소자(4)를 세정하기 위한 추가 유닛(비도시)를 제공하는 것도 가능하며, 여기에서 그러한 세정 유닛에 대한 가능한 양태는 예컨대, US 2004/0094115 A1에 도시되어 있다. 이 방식으로 먼저, 도 4의 조사 시스템에 의해 표면(3)의 확대된 영상에 의해 표면(3) 위에 위치한 오염의 정확한 소재 탐색이 행해질 수 있으며, 이어서 오염은 표면(3)을 세정하기 위한 유닛에 의해 표적화된 방식으로 제거될 수 있다.
특히, 영상을 확대함으로써, 오염의 미세구조가 분명해져서 오염은 염, 중합체 등으로 동정되며 적당한 세정 공정으로 제거될 수 있다. 더 나아가, 통상의 세정 방법에 의해 제거할 수 없거나 제거하기 어려운 표면(3) 위의 임의 하자(예컨대, 스크래치)를 탐지하는 것도 가능하다. 이 경우, 세정 대신 예컨대, 광학 소자(4)를 교체하는 것이 필요할 수 있다.
상기 기술된 바와 같이 현미경에 의해 광학 표면을 검사하는 것과 별개로, 표면에 의해 반사된 산란광의 공간 분해 반사의 측정도 오염의 특성 및 배열에 관한 정보를 제공할 수 있다. 이 목적에 적합한 조사 기구(40)는 도 5에 도시되어 있다. 적당한 이동 메커니즘(비도시)에 의하여 조사 기구(40)는 세 개의 축을 따라 변위가능하며, 화살표에 의해 나타내었듯이 두 개의 추가 축 상에 회전가능하며, 이 조사 기구(40)는 거리(A)에 의해 표면(3)으로부터 이격된다. 조사 기구는 광 생성 유닛(15)로써 IR 레이저를 포함하며 이는 광선 유도 및 포커싱 광학기기(focussing optics)에 의해 레이저 광선을 초래하며, 표면에 대한 수직인 방향으로 초점이 맞춰진 광학 소자(4) 위로 유향된 거울(42) 및 렌즈(41)에 의해 단순화된 방식으로 도시되어 있다. 표면(3)에 의해 산란된 광은 직경(D)의 원형 탐지기 지대(6a) (도 6에 비도시)를 지닌 공간 분해 탐지기(6; CCD 배열) 상에 충돌한다. 탐지기(6a)는 직경(L)을 지닌 중앙 리세스(48)를 포함하며, 이 중앙 리세스(48)를 통해 표면 상으로 유향된 일차 광선이 통과하여 광 발산 지대(43)로 작용할 수 있다. 리세스(48)는 표면에 의해 직접 반사된 광선을 수용하기 위해 동시에 사용되며, 광선은 탐지기 표면(6a) 상에 충돌하지 않아 탐지기(6)의 임의 포화를 예방한다. 비-산란 광선의 그러한 회귀를 가능하게 하기 위해, 일차 광선은 표면(3)에 대하여 본질적으로 수직인 광학 소자(4) 상에 충돌하여야 하며, 이러한 취지로 조사 시스템(40)은 이동 메커니즘에 의해 적절하게 위치한다. 더 나아가, 표면(3)으로부터 거리(A)는 가능한한 전체 반사된 광선이 리세스(43)로 들어가서 탐지기 지대(6a) 상에 충돌하지 않도록 선택되어야 한다.
표면(3)으로부터의 거리(A)는 산란광의 관심있는 각도 범위가 탐지기 지대(6a) 상에 충돌하도록 선택된다. 이 각도 범위는 식 tan(amax)=D/(2A)으로부터 산출된 최대 탐지가능한 각 αmax에 의해 상부로 한정된다. 마찬가지로, 산란광 측정이 일어날 수 있는 최소 각 αmin에 대해서는 tan(αmin)=L/(2A)가 적용되어 거리(A)의 적절한 선택에 의해 산란광 측정을 위한 각도 범위를 이들 두 값 사이에서 즉, αmin < α <αmax에서 정할 수 있다. 이 각도 범위 내 탐지기(6)에 의해 기록된 산란광은 표면(3) 상에 오염을 찾아내기 위한 탐지기(6)에 의해 연결된 데이터 처리 유닛(16)에 의해 평가된다. 표면(3)과 관련하여 조사 기구(40)를 평행하게 변위시킴으로써, 일차 광선이 표면과 충돌하는 지점이 변위될 수 있으며, 이 방식으로 이차원 산란광 지도를 생성할 수 있다.
대안적으로 또는 산란광의 공간 분해 측정에 부가적으로, 표면(3)에 의해 반사된 광의 스펙트럼 특성의 측정은 또한 도 7에 도시된 조사 기구(40)의 고안에 의해 수행될 수 있는데, 여기에서 조사 기구(40)는 광 생성 유닛(15)로부터 표면(3)으로 광의 공급이 광선 유도 광학기기(41, 42)에 의해 일어나지 않고 대신 섬유-광학 광 가이드(46) (광학 섬유 케이블)에 의해 일어난다는 점에서 도 5에 도시된 조사 기구(40)로부터 구별된다. 이 배열에서 광학기기(4)의 표면(3)은 다중코팅 반사방지 시스템을 포함한다. 표면(3)으로의 광의 공급과 별개로, 섬유-광학 광 가이드(46)는 또한 표면(3)에 의해 반사된 광을 회귀하는데도 사용되며, 광은 광 생성 유닛(15)로부터 디커플링되어 탐지기(6)로 공급된다. 섬유-광학 광 가이드(46)의 광 발산 지대(44)는 필드 근처, 즉, 표면으로부터 1 mm 미만의 거리(A)에 놓인다. 이 거리(A)를 표면(3)을 스캐닝하는 동안 가능한 한 일정하게 유지하기 위해서, 조사 기구(40) 내 광학 거리를 측정하기 위한 거리 측정 기구(45)가 제공되며, 거리 측정 기구(45)는 거리를 정하기 위한 제어 기구(47)에 커플링된다. 이 경우, 광 생성 유닛(15) 및 탐지기(6)는 여러 파장에서 광을 생성하거나 탐지하도록 고안되며, 그 결과 표면(3)의 반사도를 스펙트럼-분해 측정할 수 있다. 이는 특히 표면(3) 상에 놓인 얇은 오염 층(막)의 특성에 관한 결론을 도출하는 것을 가능케 한다. 이런 층을 만드는 물질은 대개 공지되어 있으며(예컨대, 실록산); 예컨대, 투영 조명 장치의 투영 렌즈의 폐쇄 소자의 경우, 상기 물질은 포토레지스트로서 사용되는 물질에 의존한다. 오염의 유형이 공지된 경우, 오염 물질의 굴절율을 결정할 수 있다. 굴절율과 파장-의존성 반사도가 공지된 경우에는 오염층의 두께에 관한 결론을 도출할 수 있다.
도 14는 오염층을 갖지 않거나(첫 번째, 아래 그래프 81) 그러한 오염층을 갖는(두 번째, 위 그래프 80) 도 7에 도시된 광학 소자(4)용 파장(λ; nm의 단위)에 의존하는 파장-의존성 반사도(R)를 보여준다. 오염층의 두께는 이들 두 그래프(80, 81)의 최소 파장 λmin ,　1 및 λmin ,　2의 차이 Δλ에 의해 산출될 수 있다. 이러한 취지로, 오염층의 굴절율은 다중층 시스템의 특성, 즉, 시스템의 개별 층의 굴절율 및 두께처럼 알려져 있어야 한다. 모든 이들 값이 알려진 경우, 적절한 방식으로 오염층의 두께를 시뮬레이션에 의해 산출하거나 결정할 수 있다. 오염층의 두께가 공지되지 않은 경우에는 어림짐작할 수 있다. 이 방식으로 오염층의 두께는 수 nm 내로 결정될 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 조사 기구는 도 1 및 도 4의 문맥에서 조사 시스템(1)과 연관시켜 더욱 상세히 기술되었듯이 고안상 이동성이거나 또는 영구적으로 설치될 수 있다.
오염을 위해 광학 소자의 표면을 광학적으로 조사하는 것과 별개로, 샘플을 취함으로써 투영 조명 장치 내에 배열된 광학 소자의 오염 특성에 관해 정보를 입수하는 것도 가능하다. 이는 도 8 내지 도 12를 참조하여 더욱 상세히 설명되는데, 도 8 및 도 9 각 경우에는 투영 조명 장치의 광학 폐쇄 소자(4)의 투영 렌즈(5)의 광학 폐쇄 소자(4)가 오염(2)을 위해 검사됨에 반해, 도 10 내지 도 12에서는 조명 시스템(22)의 폐쇄 소자의 검사가 행해진다.
이러한 취지로 샘플은 소자(4)의 표면(3)으로부터 조종기(50)에 의해 취해져서 샘플 용기(53)에 놓인다. 그리고나서 취해진 샘플은 수작업에 의해 또는 자동화된 방식으로 샘플 용기로부터 제거되어 화학 분석 기구로 전달될 수 있다. 대안적으로, 그러한 기구는 조종기(50) 자체 내에 통합될 수 있다. 이 배열에서 조종기는 테이블(9) 위에 지지되며, 이 테이블은 플레이트(비도시)와 더불어 도 1의 문맥에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이 이동 메커니즘을 구성한다.
도 8에 도시된 바와 같이 조종기(50)의 고안에서, 조종기(50)는 와이어 루프(52)에 의해 기계적으로 접촉하여 표면(3)으로부터 샘플을 취하기 위한 분리 유닛(51)를 포함하며, 이 루프(52)의 직경은 와이어 루프(52)를 단단히 함으로써 샘플을 취할 수 있도록 다양하다. 와이어 루프(51)가 고정되는 분리 유닛의 아암은 샘플 용기(53) 내에 샘플을 놓을 수 있도록 짧아질 수 있다.
도 9에 도시된 조종기(50)의 고안에서, 와이어 루프(52)는 용매로 함침된 직물(54)에 의해 형성되며, 이 직물(54)은 샘플링 유닛(51)의 아암의 축소에 의해 추가 검사를 위해 샘플 용기(53) 내에 놓인다. 이 배열에서, 바람직하게 물이 용매로 사용된다.
도 10에 도시된 조종기(50)의 추가 고안에서, 조종기(50)는 샘플 용기(53)와 연결될 수 있는 모세관(55)을 포함한다. 모세관(55)의 끝은 오염 아래에 놓이며 오염은 샘플 용기(53)로부터 흡입되며, 여기에서 샘플 용기(53)와 연결되는 흡입 파이프(58) 내에 배열된 진공 펌프(57)에 의해 음압이 초래된다. 샘플은 샘플 용기(53)에 배열된 용매(56) 내에 용해되어 출구(비도시)에 의해 거기로부터 제거될 수 있다. 추가 샘플을 취하기 전에 용매는 물론 완전히 교체될 수 있다. 대안적으로, 샘플이 샘플 용기(53)로부터 고형 물질로서 제거될 수 있도록 샘플 용기(53)에 아무런 제공하지 않는 것도 물론 가능하다.
도 11에 도시된 조종기(50)의 대안적인 고안에서, 복사 출처(15)로서 IR 레이저가 표면으로부터 샘플을 제거하기 위한 분리 유닛로서 사용된다. 거울(42)에 의해 빛은 표면상에서 오염된 위치로 복사된다. 광 충돌의 결과로써, 오염의 일부가 증발되어, 진공 펌프(57)와 연결되는 흡입 파이프(58)에 의해 샘플 용기(53)로서 작용하는 흡수관 내로 놓인다.
도 12에 도시된 조종기의 추가 고안에서, 펌프(60)의 피스톤은 모세관(55)으로부터 용매 소적(59)이 나오도록 하기 위해 변위되며, 용매 소적(59)은 오염을 축 축하게 한다. 오염 물질을 용매 소적(59)으로 축축하게 함으로써, 이들 물질들 일부는 용해되며, 모세관(55) 내로 피스톤을 다시 미끄지게 함으로써 용매(56)를 함유하는 샘플 용기에 흡입되어 놓일 수 있다.
도 8 내지 도 12의 문맥에서 설명된 조종기(50)의 고안은 광학 소자(4)의 표면을 손상시키지 않으면서 오염(2) 샘플을 취할 수 있다는 점에 이점을 제공한다. 바람직하게, 조종기(50)는 샘플 수집의 위치가 표적화된 방식으로 결정될 수 있도록 조사 기구(40) 또는 조사 시스템(1)과 함께 사용된다. 이러한 취지로, 조사 시스템(1), 조사 기구(40) 및 조종기(40)는 공유된 이동 메커니즘(비도시) 상에 바람직하게 배열된다.
상기 설명이 투과형 광학 소자의 검사에 대해 다루고 있음에도 불구하고, 상기 기술된 바와 같은 검사 선택사항이 EUV (극자외선) 범위, 특히 대략 13.5 nm 파장의 투영 조명 장치에서 사용되는 반사형 광학 소자의 경우에도 적용될 수 있는 것으로 이해되며, 여기에서 투영 조명 장치에는 충분한 광학 전송을 제공하는 가능한 물질이 없다. 이러한 EUV 투영 조명 장치(70)의 상세한 사항은 도 13에 도시되어 있으며, 이 EUV 투영 조명 장치의 성분들은 진공 채임버(71) 내에 배열되어 있다. 진공 채임버(71)는 조명 모드에서 마스크(비도시)로부터 광선(72)을 기판(25) 상으로 일탈시키는 4개의 거울(4, 4a-c)을 포함하며, 여기에서 거울(4, 4a-c)은 마스크 상에 놓인 구조의 크기-감소 영상을 기판(25) 상으로 동시에 야기한다.
거울(4, 4a-c)을 검사할 목적으로 진공 채임버(71) 내에 진공을 방출할 필요가 없는 것이 유리하다. 이를 피하기 위해서, 포트(75)에 부착된 조사 시스템(1)은 진공 채임버(71)에 완전히 통합되다. 포트(75)는 텔레스코픽 아암에 의해 조인트(74)에 연결되며, 조인트(74)는 추가의 선회가능한 텔레스코픽 아암(73)에 연결되며, 그 위에는 도 1에 도시된 조사 시스템(1)의 성분들을 지닌 하우징(8)이 배열되는데, 여기에서, 선회가능한 아암(73)을 지닌 하우징의 베어링 배열은 이동 메커니즘(12)으로 작용한다. 조인트(74) 및 선회가능한 텔레스코픽 아암(73)에 의해 진공 채임버(71) 내에서 모두 4 개의 거울(4, 4a-c)은 검사를 위해 놓일 수 있다. 조명 모드에서, 선회가능한 텔레스코픽 아암(73)은 기판(25)의 조명이 수행될 수 있도록 광선 이동로의 바깥으로 안내될 수 있다. 더 나아가 또는 대안적으로, 오염을 제거하기 위한 조사 기구(40) 또는 어떤 적당한 유닛이 텔레스코픽 아암에 부착되는 것도 물론 가능하다.
조사 시스템, 조사 기구 또는 조종기의 오염 제거 유닛와의 조합으로, 광학 시스템 내에 설치된 광학 소자의 표면으로부터 오염을 제거하기 위한 방법이 유리하게 수행될 수 있으며, 이의 순서는 도 15에 도시된 플로우 차트를 참조하여 더욱 상세히 하기에서 설명된다.
방법은 단계(100)로부터 시작한다. 후속 단계(102)에서, 광학 소자의 표면 위 오염의 특성과 관련하여 중요한 측정 데이터를 획득한다. 측정 데이터는 상기 제시한 검사 방법들 중의 하나, 즉, 현미경에 의해, 광학 소자에 의해 반사된 복사의 스펙트럼 또는 공간 분해 측정에 의해 또는 표면으로부터 샘플을 취함에 의해 바람직하게 얻을 수 있다.
후속 단계(104)에서, 측정 데이터를 오염의 특성과 관련하여 중요한 기존의 데이터와 평가 및 비교한다. 이는 기존의 데이터와 비교함으로써 오염의 유형을 결정하는 것이 가능하도록 어떤 유형의 오염이 특징적인 현미경적 구조를 갖는 이점을 취한다. 이들 유형에 대해 특징적인 데이터와 오염의 유형에 대한 표를 단계(102)에 선행하는 방법 관련 단계에서 만들 수 있다.
단계(104)에서의 비교 결과에 따라, 후속 단계(106)에서 오염을 제거하기 위한 세정 방법이 일군의 세정 방법으로부터 선택된다. 이 절차에 사용되는 세정 방법은 초음파 세정, 접촉 세정, 세정 용액의 적용, 복사에의 노출, 세정 기체의 적용 및 플라즈마 세정을 바람직하게 포함할 수 있다. 다음 단계(108)에서, 오염은 선택된 세정 방법을 적용함으로써 제거된다. 단계(102)에 상응하는 추가 방법 관련 단계(110)에서, 광학 소자의 표면 위 오염의 특성과 관련하여 중요한 측정 데이터를 다시 획득한다. 이 방식으로 선택된 세정 방법의 성공 여부를 알 수 있다. 후속 단계(112)에서 세정의 성공 여부에 따라, 방법을 단계(114)에서 종결시키거나 결정된 데이터를 기존의 데이터와 비교하는 단계(104)를 반복한다. 이 단계에서, 적용가능한 경우, 선택된 세정 방법이 오염을 오직 일부만 용해시킬 수 있었는지 고려하고 적용가능한 경우, 이 판단에 의존하여 다른 세정 방법을 선택할 수 있다. 그러나, 예컨대, 첫 번째 세정 공정 동안 필요한 시간이 불충분한 것으로 판단되는 경우에는 동일 세정 방법을 다시 한 번 수행하는 것도 가능하다.
요약하면, 본 발명은 광학 시스템 내에 설치된 상태의 광학 소자 위의 오염 의 특성, 특히 이의 토포그라피와 조성과 관련된 특성을 결정하는 것을 가능케 하며, 이 방식으로 얻은 정보는 예컨대, 광학 소자의 세정 동안 참작될 수 있다.

Claims (71)

  1. 광학 시스템 내에 설치된 광학 소자상의 오염을 찾아내기 위한 조사 시스템으로서,
    조사될 상기 광학 소자의 표면을 스캐닝하기 위한 공간 분해 탐지기,
    공간 분해 탐지기 상의 상기 광학 소자의 표면 서브영역의 확대 영상을 위한 확대 영상 광학기기, 및
    상기 표면의 임의의 요구되는 표면 서브영역이 확대 영상될 수 있도록, 상기 광학 소자가 설치된, 상기 광학 시스템에 대하여 상기 조사 시스템의 탐지기와 함께 상기 조사 시스템의 영상 광학기기를 변위시키기 위한 이동 메커니즘을 포함하며,
    상기 이동 메커니즘은, 확대 영상되는 표면의 서브영역의 법선 벡터가 상기 영상 광학기기의, 상기 광학 소자 상에 위치하는, 물체면에 수직하도록, 상기 광학 소자의 표면에 대하여 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 틸팅하기 위한 틸팅 메커니즘(tilting mechanism)을 포함하는, 조사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은 동력화된 이동 메커니즘인, 조사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은, 공유면에 위치한 2개의 축을 따라 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 변위시키기 위한 2개의 병진 드라이브를 포함하는, 조사 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은, 상기 공유면에 위치하지 않은 제3 축을 따라 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 변위시키기 위한 제3 병진 드라이브를 포함하는, 조사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 광학 소자상으로의 조명 광의 방사를 위한 발광 영역을 가진 광 생성 유닛을 더 포함하는, 조사 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 광학기기의, 물체측상에 있는, 초점 거리는, 3 cm보다 큰 치수인, 조사 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 광학기기는, 확대의 가변 설정을 위한 줌 광학기기를 포함하는, 조사 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탐지기는 CCD 어레이인, 조사 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 탐지기의 측정 데이터를 평가하기 위한, 상기 탐지기에 연결된 데이터 처리 유닛을 더 포함하는, 조사 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    오염을 제거하기 위한 유닛을 더 포함하는, 조사 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사 시스템은 광학 디바이스의 홀더(holder)에 수용될 수 있도록 치수가 정해지는, 조사 시스템.
  12. 청구항 1에 따른 조사 시스템을 사용하여 광학 소자의 표면상에 오염을 찾아내기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 광학 소자의 전체 표면의 또는 상기 광학 소자의 표면 서브영역의 영상을 확대하는 단계, 및
    (b) 상기 전체 표면의 또는 상기 표면 서브영역의 확대 영상을 탐지하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 단계들 (a) 및 (b)은 복수의 표면 서브영역에 관하여 실행되며,
    (c) 상기 복수의 확대 영상으로부터 상기 표면의 지도(map)를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은, 각각의 표면 서브영역에 대해서, 확대 영상 광학기기의 물체면과 상기 표면 사이의 거리가 상기 표면에 수직한 방향으로 변화되며, 상기 단계(c)에서 상기 표면의 3차원 지도는 상기 복수의 확대 영상으로부터 생성되는, 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 탐지된 확대된 영상, 또는 상기 단계 (c)에서 생성된 지도가 평가되어 오염을 찾아내는, 방법.
  16. 광학 시스템,
    상기 광학 시스템내에 설치된 적어도 하나의 광학 소자, 및
    상기 광학 소자상의 오염을 찾아내기 위한 조사 시스템을 포함하는 광학 디바이스로서,
    상기 조사 시스템은,
    조사될 상기 광학 소자의 표면을 스캐닝하기 위한 공간 분해 탐지기, 및 상기 공간 분해 탐지기 상에서의 상기 광학 소자의 전체 표면의 또는 상기 광학 소자의 표면 서브영역의 확대 영상을 위한 확대 영상 광학기기, 및
    임의의 요구되는 표면 서브영역이 확대 영상될 수 있도록, 상기 광학 소자가 설치된, 상기 광학 시스템에 대하여 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 변위시키기 위한 이동 메커니즘을 포함하며,
    상기 이동 메커니즘은, 확대 영상되는 표면의 서브영역의 법선 벡터가 상기 영상 광학기기의, 상기 광학 소자 상에 위치하는, 물체면에 수직하도록, 상기 표면에 대하여 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 틸팅하기 위한 틸팅 메커니즘을 포함하는, 광학 디바이스.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은 동력화된 이동 메커니즘인, 광학 디바이스.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은, 상기 광학 소자에 관하여, 공유면에 위치한 2개의 축을 따라 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 변위시키기 위한 2개의 병진 드라이브를 포함하는, 광학 디바이스.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 이동 메커니즘은, 공유면에 위치하지 않은 제3 축을 따라 상기 탐지기와 함께 상기 영상 광학기기를 변위시키기 위한 제3 병진 드라이브를 포함하는, 광학 디바이스.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 조사 시스템은 상기 광학 소자상으로의 조명 광의 방사를 위한 발광 영역을 가진 광 생성 유닛을 포함하는, 광학 디바이스.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 영상 광학기기의, 물체측상에 있는, 초점 거리는, 3 cm보다 큰 치수인, 광학 디바이스.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 영상 광학기기는, 확대의 가변 설정을 위한 줌 광학기기를 포함하는, 광학 디바이스.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 탐지기는 CCD 어레이인, 광학 디바이스.
  24. 청구항 16에 있어서,
    상기 조사 시스템은 상기 탐지기의 측정 데이터를 평가하기 위한, 상기 탐지기에 연결된 데이터 처리 유닛을 포함하는, 광학 디바이스.
  25. 청구항 16에 있어서,
    오염을 제거하기 위한 유닛을 포함하는, 광학 디바이스.
  26. 청구항 16에 있어서,
    조사될 상기 광학 소자는, 상기 광학 소자가 설치된, 폐쇄 광학 시스템의 폐쇄 소자인, 광학 디바이스.
  27. 청구항 26에 있어서,
    조사될 광학 소자는, 투영 렌즈의 감광 기판에 면하도록 배열된 상기 투영 렌즈의 폐쇄 소자인, 광학 디바이스.
  28. 청구항 16에 있어서,
    상기 광학 소자는 진공 채임버의 내부에 배열되고, 상기 조사 시스템은 상기 진공 채임버의 외부에 배열되는, 광학 디바이스.
  29. 청구항 16에 있어서,
    상기 조사 시스템 및 상기 광학 소자는 진공 채임버의 내부에 배열되는, 광학 디바이스.
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KR1020060123676A 2005-12-12 2006-12-07 오염을 고려한 광학 소자 검사기구 및 검사방법 KR100995450B1 (ko)

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