KR102061632B1 - 격자 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

격자 측정 디바이스는 다음을 포함한다: 다른 주파수들을 가지는 두 개의 광 빔들을 생성하기 위한 광원 모듈(300), 그 중 하나는 측정 빔으로 기능하고 다른 하나는 기준 빔으로 기능함; 격자(200); 및 이중-주파수 광 수신 모듈, 수직 측정 모듈, 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈을 포함하는 격자 측정 프로브(100). 이중-주파수 광 수신 모듈은 측정 및 기준 빔들을 수신하도록 구성되고, 수직 측정 모듈은 측정 빔을 격자(200) 상으로 투사하고, 격자에서 생기는 두 번의 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔을 수집하며, 수직 탐지 모듈에 영-차 회절된 빔을 공급한다. 영-차 회절된 빔은 수직 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하고, 수직 간섭 신호를 야기한다. 게다가, 측정 및 기준 빔들은 또한 기준 탐지 모듈 내 서로 간섭하여서 기준 간섭 신호를 야기한다. 수직 및 기준 간섭 신호들은 신호 처리 모듈에 의해 수신되고 격자(200)의 수직 변위를 계산하기 위한 기초로서 기능한다. 이러한 격자 측정 디바이스는 어떠한 작업 거리에서도 큰 수직 변위 측정 범위를 허용한다.

Description

격자 측정 장치
본 발명은 집적 회로(ICs) 제조에 관한 것으로, 특히 격자 측정 디바이스에 관한 것이다.
나노메트릭(nanometric) 측량학은 나노제조, 나노조종 및 나노재료와 같은 많은 적용들의 기초이다. IC, 정밀 기계, 마이크로-전자화학 시스템(MEMS) 및 많은 다른 산업들은 모두 나노위치화(nanopositioning)을 위해 고-해상도, 고-정밀 변위 센서들을 필요로 한다. 큰-스케일과 고-집중을 향한 IC들의 빠른 발전으로, 포토리쏘그래피(photolithograph) 도구들의 오버레이(overlay) 정확도의 필요성 및 그에 따른 웨이퍼 및 마스크 스테이지들의 육-자유도(6-DOF) 위치 정보의 정확도 필요성이 점점 더 요구된다.
간섭계(interferometer)들이 포토리쏘그래피 시스템들에 이용되어서 그것들의 나노스케일의 높은 측정 정밀성으로 인해 웨이퍼 및 마스크 스테이지들의 위치들을 측정한다. 그러나, 현존하는 간섭계들은 대부분 그것들의 정밀도 제한을 가지고 주변환경에 대한 그것들의 정밀도의 민감성, 낮은 측정 반복성 및 좋은 주변 조건들에서도 일반적으로 1nm를 초과하는 오차들로 고생을 한다. 그러므로, 종래 간섭계-기반 측정 시스템이 계속-높아지는 오버레이 정밀도 요구들을 만족시키기 어렵고, 높은 일관성을 가진 피코미터(picometer) 차수의 측정을 허용하는 고-정밀도 해상도에 대한 긴급한 필요성이 존재한다.
격자-기반 측정 시스템들은 양호한 반복성으로 작동하고 주변에 크게 영향을 받지 않는다. 그것들은 가장 최근의 포토리쏘그래피 시스템들에서 간섭계를 계속적으로 대체하여 피코미터 차수로 정밀하고, 안정적인 측정을 수행한다. 미국 공개 특허 출원 번호 US7389595호는 광원으로부터 광의 섬유 광학 전달에 기초하고 탐지 신호들을 운반하는 이-차원 격자-기반 측정을 제안한다. 이러한 해결에서, 광원은 반도체 레이저이고, 판독 헤드에 대한 격자의 변위는 호모다인(homodyne) 방식으로 측정된다. 그러나, 그러한 호모다인 탐지는 간섭에 취약하고, 수집된 위치 데이터는 외부 미광(stray light), 전자기 필드들 및 진동에 민감하다. 중국 특허출원 번호 CN201210449244.9호는 효과적으로 증대된 측정 정밀도를 제공하는 이중-밴드 헤테로다인(heterodyne) 격자-기반 측정 시스템을 제안한다. 그러나, 탐지 신호들만이 섬유 전달에 의해 옮겨지고, 레이저 광원 및 격자 판독 헤드는 통합되어서 부피가 큰 구조를 야기하고, 긴밀한 공간 적용들에서 사용을 부적절하게 만든다. 게다가, 격자 및 판독 헤드 사이의 Rx/Ry 각 오프셋이 있을 때, 측정 시스템의 간섭 측정 성능은 떨어질 것이고, 시스템의 고장을 야기한다. 또한, 격자 및 판독 헤드의 커미셔닝(commissioning) 및 조립의 매우 높은 복잡성으로 인해, 이러한 시스템은 설치와 사용의 편의성을 허용하지 못한다.
미국 공개 특허 번호 US8300233B2는 격자-기반 측정 시스템을 제안하며 여기서 광 빔은 격자 상에 수직하게 입사하고 코너 반사기는 수평 및 수직 방향으로 이-차원 위치 데이터의 결정을 위해 다시 결과적인 회절 빔들을 반사한다. 코너 반사기의 구조에 제한된, 격자 및 프로브 사이의 수직하는 상대적 변위는 수신기 상에 형성된 측정 및 기준 스폿(spot) 사이에서의 편차를 야기할 것이고, 기준 및 측정 스폿들 사이가 완전히 분리된 경우, 광 간섭이 불가능할 것이다. 그러므로, 스폿 사이즈에 의해 제한된, 이러한 측정 시스템은 격자 및 프로브 사이의 작은 수직 측정 범위로 어려움을 겪는다.
본 발명의 목적은 어떠한 작업 거리에서도 큰 수직 변위 측정 범위를 허용하는 격자 측정 디바이스를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 다음을 포함하는 격자의 변위를 측정하기 위한 격자 측정 다비이스를 제공한다:
다른 주파수들을 가지는 두 개의 광 빔들을 생성하기 위한 광원 모듈, 두 개의 광 빔들 중 하나는 측정 빔으로 기능하고 다른 하나는 기준 빔으로서 기능함;
이중-주파수 광 수신 모듈, 수직 측정 모듈, 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈을 포함하는 격자 측정 프로브, 이중-주파수 광 수신 모듈은 측정 빔 및 기준 빔을 수신하도록 구성되고, 수직 측정 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 측정 빔을 투사하고, 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 기준 빔을 투사하며, 수직 측정 모듈은 격자 상으로 측정 빔을 투사하고, 격자에서 두번 회절(double diffraction)로 기인하는 영-차(zeroth-order) 회절된 빔을 수집하며, 수직 탐지 모듈로 영-차 회절된 빔을 투사하고, 영-차 회절된 빔은 수직 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하고, 그에 의해 수직 간섭 신호를 형성하며, 측정 빔은 기준 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하여서, 기준 간섭 신호를 형성함; 및
수직 간섭 신호 및 기준 간섭 신호를 수신하고 격자의 수직 변위를 계산하도록 구성된 신호 처리 모듈.
바람직하게, 광원 모듈은 레이저, 아이솔레이터(isolator), 빔-스플리터, 주파수 시프터(frequency shifter)들, 제1 커플러 및 제2 커플러를 포함할 수 있고, 레이저로부터의 레이저 빔은 아이솔레이터를 통과하고 두 개의 빔들로 빔-스플리터에 의해 쪼개져서 이들은 이어서 다른 주파수들을 가지도록 주파수 시프터들에 의해 변조되고, 각각 제1 및 제2 커플러들에 의해 결합되고 격자 측정 프로브로 공급된다.
바람직하게, 레이저로부터의 레이저 빔은 400-1500nm의 파장 길이를 가질 수 있다.
바람직하게, 각각의 주파수 시프터들은 지먼(Zeeman) 주파수 스플리팅 요소, 복굴절 요소 또는 두 개의 음향-광학 주파수 시프터들일 수 있다.
바람직하게, 격자는 일-차원 격자 또는 이-차원 격자일 수 있다.
바람직하게, 수직 측정 모듈은 극성(polarization) 빔 스플리터, 코너 반사기 및 극성 제어기를 포함할 수 있고, 극성 빔 스플리터를 통해 전달한 후에, 측정 빔은 극성 제어기에 의해 극성 내 회전되고 격자에서 회절되며, 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔은 극성 제어기에 의해 다시 극성 내 회전되고, 극성 빔 스플리터에 의해 반사되며, 극성 빔 스플리터로 다시 코너 반사기에 의해 반사되고 격자 상으로 방사되어서(irradiate) 제2 회절이 일어나고, 제2 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔은 극성 빔 스플리터를 통과하고 마지막으로 수직 탐지 모듈에 도달한다.
바람직하게, 극성 제어기는 패러데이 회전자(Faraday rotator) 또는 반 파장 플레이트일 수 있다.
바람직하게, 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 빔-스플리팅 프리즘 및 제2 빔-스플리팅 프리즘을 포함할 수 있고, 수직 탐지 모듈은 수직 측정 커플러를 포함하며, 측정 빔은 제1 측정 구성요소 및 제2 측정 구성요소 안으로 제1 빔-스플리팅 프리즘에 의해 쪼개지고, 제1 측정 구성요소는 수직 측정 모듈을 통해 격자 상으로 투사되며, 제2 측정 구성요소는 기준 탐지 모듈로 투사되고, 기준 빔은 제1 기준 구성요소 및 제2 기준 구성요소 안으로 제2 빔-스플리팅 프리즘에 의해 쪼개지고, 제1 기준 구성요소는 수직 측정 커플러에 의해 수직 측정 모듈을 통과한 제1 측정 구성요소로부터 기인하는 광 빔과 결합되고, 제2 기준 구성요소는 기준 탐지 모듈로 투사된다.
바람직하게, 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 빔-스플리팅 프리즘 및 제2 빔-스플리팅 프리즘을 포함할 수 있고, 수직 탐지 모듈은 수직 측정 커플러 및 제3 빔-스플리팅 프리즘을 포함하며, 측정 빔은 제1 빔-스플리팅 프리즘에 의해 제1 측정 구성요소 및 제2 측정 구성요소 안으로 쪼개지고, 제1 측정 구성요소는 수직 측정 모듈에 의해 격자로 투사되며, 제2 측정 구성요소는 기준 탐지 모듈로 투사되며, 기준 빔은 제2 빔-스플리팅 프리즘에 의해 제1 기준 구성요소 및 제2 기준 구성요소 안으로 쪼개지고, 제1 기준 구성요소는 제3 빔-스플리팅 프리즘을 통과하고 이어서 수직 측정 모듈을 통과한 제1 측정 구성요소로부터 기인하는 광 빔과 수직 측정 커플러에 의해 결합되며, 제2 기준 구성요소는 기준 탐지 모듈로 투사된다.
바람직하게 격자 측정 디바이스는 광 빔들의 방향을 변경하고(deflecting) 중계하기(relaying) 위한 복수의 반사 구성요소들을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 시준기(collimator), 제2 시준기 및 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들을 더 포함할 수 있고, 측정 빔은 제1 시준기 및 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들에 의해 각 제어되고 시준되며, 기준 빔은 제1 시준기에 의해 시준된다.
바람직하게, 광원 모듈(300)은 극성-유지 광섬유(fiber optics)에 의해 격자 측정 프로브에 연결될 수 있다.
바람직하게, 측정 빔의 극성은 기준 빔에 비해 제1 각도로 향해질 수 있고, 따라서, 극성 빔 스플리터는 제1 각도로 비스듬하게 위치되고 극성 제어기는 제1 각도에 의해 광 빔들의 극성을 회전시킨다.
바람직하게, 제1 각도는 45도일 수 있다.
바람직하게, 격자의 표면 상에 입사한 광 빔의 극성은 격자의 주기의 방향에 대해 제2 각도로 향할 수 있다.
바람직하게, 제2 각도는 (45+k*90)도 일 수 있고, 여기서 k는 자연수이다.
바람직하게, 수직 탐지 모듈은 다중-모드 광섬유에 의해 신호 처리 모듈에 연결될 수 있다.
바람직하게, 기준 탐지 모듈은 다중-모드 광섬유에 의해 신호 처리 모듈에 연결될 수 있다.
종래 기술에 비해, 본 발명은 다음의 이점을 제공한다.
1. 그것은 모든-광섬유 전달, 간섭에 높은 탄력성, 높은 측정 정밀도, 높은 측정 반복성, 비선형 오차의 부존재, 구조적 간소화 및 사용과 설치의 편의성을 특징으로 하고 피코미터 차원의 높은 안정성의 다중차원 측정을 요구하는 적용들에 이상적이다.
2. 본 발명의 격자 측정 디바이스 내 수평 측정 모듈은 두 개의 광 빔들에 기초한 수평한 변위를 측정할 수 있고 수평 변위를 나타내는 광 신호 및 기준 광 신호를 탐지할 수 있다. 게다가, 그것은 단일 시스템으로 X 및 Y 방향 모두에서 이-차원 수평 측정들을 수행할 수 있어서, 측정 오차를 효과적으로 감소시키고, 격자의 크기와 비용을 낮추며 격자 측정 프로브가 더 작은 공간(footprint)을 가지도록 더 컴팩트(complact)하게 한다.
3. 격자로부터의 영-차 회절된 빔을 이용하는 것은 본 발명의 디바이스가 광 스폿 크기에 의해 제한되지 않고 수직 변위를 측정할 수 있게 한다.
4. 그것은 다중-축 접근을 수반하도록 수평(X/Y) 및 수직(Z) 방향 내 측정을 합친다. 게다가, 수직(Z) 측정은 수평 측정 내 포함되지 않은 영-차 회절된 빔에 의존한다. 이는 격자 측정 시스템의 에너지 이용을 향상시키며, 즉 더 높은 입사 광 동력을 요구하지 않으면서 더 많은 방향들에서의 측정을 허용한다.
5. 본 발명에 따르면, 높이 통합된 삼-축 또는 다중-축 판독 헤드가 매우 높은 측정 정밀도 및 반복성을 요구하고 공간- 및 크기-민감한 움직임 스테이지들을 위한 제어 시스템들 및 다중-축 측정에 사용하기에 적절하게 얻어질 수 있다.
6. 그것은 모든-섬유 전달에 기초한 이중-밴드 헤테로다인 격자 측정들을 허용한다.
7. 광원으로 이용되는 가스 레이저는 긴 간섭길이(coherence length)를 허용하여서 격자 측정 프로브에 대해 격자의 상당한 기울어짐 또는 경사에서도 효과적인 간섭을 보증한다.
8. 본 발명에 따르면, 레이저 광원은 격자 측정 프로브와 분리된다. 이는 격자 측정 프로브가 긴밀한 공간에서 적용시 사용을 위해 컴팩트하고 적절하게 만들어질 수 있게 허용한다.
9. 다른 주파수들에서 빔들을 이용하는 것은 더 높은 안정성, 더 높은 간섭 탄력성 및 향상된 측정 정밀도와 반복성을 초래한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 격자 측정 디바이스의 구조적 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 격자 측정 디바이스의 구조적 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 격자 측정 다바이스의 구조적 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 수직 측정 모듈을 통한 전파 동안 광 빔의 극성이 어떻게 변하는지를 도시한다.
본 발명의 특정 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이어서 그것의 상기 목적들, 특징들 및 이점들은 더 명백해지고 쉽게 이해될 것이다. 첨부 도면들은 축척이 필수적이지 않은 매우 단순한 형태로 제공되고, 실시예들을 설명하는데 편의성과 명확화를 증대시킬 의도임에 주목해야 한다.
실시예 1
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 격자 측정 디바이스는 격자(200)의 변위를 측정할 의도이며 다음을 포함한다:
다른 주파수들의 두 개의 광 빔들을 생성하기 위한 광원 모듈(300), 각각은, 그 사이의 차별화의 목적을 위해, 이하에서 측정 빔 및 기준 빔으로 언급됨;
제1 탐지기;
제2 탐지기; 및
이중-주파수 광 수신 모듈, 수직 탐지 모듈, 수직 측정 모듈 및 기준 탐지 모듈을 포함하는, 격자 측정 프로브(100). 이중-주파수 광 수신 모듈은 측정 및 기준 빔들을 수신하도록 구성되고, 측정 빔을 수직 측정 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 향하게 하고, 기준 빔을 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 향하게 한다. 수직 측정 모듈은 측정 빔을 격자(200) 상으로 투사하고, 격자(200)에서 발생한 두 번의 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔을 수집하고 영-차 회절된 빔을 수직 탐지 모듈 상으로 투사한다. 영-차 회절된 빔은 수직 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하고, 이어서 제1 탐지기에 의해 탐지되는 수직 간섭 신호를 초래한다. 한편, 기준 탐지 모듈 내에서 일어나는 측정 및 기준 빔들 사이의 간섭으로부터 기인하는 기준 간섭 신호는 제2 탐지기에 의해 탐지된다. 상기 디바이스는 수직 및 기준 간섭 신호들을 수신하고, 그에 기초하여 격자(200)의 수직 변위를 계산하는 신호 처리기를 더 포함한다.
도 1을 계속 참조하여, 광원 모듈(300)은 레이저(301), 아이솔레이터(302), 빔-스플리터, 주파수 시프터들 및 커플러들을 포함한다. 빔-스플리터는 빔-스플리팅 프리즘(303) 및 미러(304)를 포함한다.
레이저(301)는 400nm 내지 1500nm 사이의, 예를 들어 633nm, 780nm 또는 980nm와 같은 범위 내의 파장길이의 레이저 광을 방출하도록 된다. 게다가, 레이저(301)에는 레이저(301) 내 변화를 모니터링하고 그러한 변화들에 대응하기 위한 파장길이 모니터링 시스템이 제공된다. 게다가, 레이저(301)는 헬륨-네온(HeNe)과 같은 가스 레이저로 구현될 수 있고, 극도로 좁은 선폭과 양호한 주파수 안정성을 특성으로 한다. 레이저(301)로부터의 레이저 광은 선형 극성 빔(polarized beam)이다. 상기 극성 빔은 P- 또는 S- 극성 빔일 수 있다.
아이솔레이터(302)는 레이저(301)의 출구에 배치되어서 복귀 반사를 막는다. 아이솔레이터(302)는 또한 복귀 반사들의 영향을 감소시킬 수 있는 기울어진 섬유 단부 면에 의해 대체될 수 있다. 레이저(301)에 배치된 아이솔레이터(302) 또는 기울어진 섬유 단부 면은 레이저(301)가 더 안정적인 방법으로 작동하도록 허용한다.
주파수 시프터들은 음향-광학 주파수 시프터들, 전자-광학 주파수 시프터들, 지먼 주파수 스플리팅 요소들 또는 복굴절 요소들로 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 음향-광학 주파수 시프터들이 바람직하고, 두 개의 주파수 시프터들 및 두 개의 커플러들이 포함되며, 개별적으로, 그 사이 구별의 목적을 위해, 이하에서는 제1 및 제2 주파수 시프터들(305, 306) 및 제1 및 제2 커플러(307, 308)로 언급된다. 레이저(301)로부터의 광은 빔-스플리팅 프리즘(303)에 의해 두 개의 빔들로 쪼개지고, 그 중 하나는 제1 주파수 시프터(305)에 의해 원하는 양으로 주파수-이동되고 이어서 측정 빔으로 제1 커플러(307)에 의해 출력되며, 다른 하나는 미러(304)에 의해 제2 주파수 시프터(306) 안으로 반사되고, 다른 양으로 그에 의해 주파수-이동되며 기준 빔으로서 제2 커플러(308)에 의해 출력된다.
게다가, 그 사이 다른 주파수를 가진 광 빔들, 즉 측정 및 기준 빔들은 극성-유지 광섬유들(401, 402)를 거쳐 격자 측정 프로브(100)로 원격 전달될 수 있다.
도 1을 계속 참조하여, 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 시준기(111), 제2 시준기(112) 및 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113)을 포함한다. 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113)은 제1 시준기(111)와 대응 위치에 배치된다. 측정 빔은 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113) 및 제1 시준기(111) 모두에 의해 각 제어되고 시준된다. 기준 빔은 제2 시준기(112)에 의해 시준된다. 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113)은 측정 및 기준 빔들 사이의 상대 평행성(parallelism)을 제어한다. 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131) 및 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)을 더 포함한다. 수직 탐지 모듈은 제1 원격 커플러(135)를 포함하고, 기준 탐지 모듈은 제2 원격 커플러(136) 및 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)을 포함한다.
측정 빔은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 두 개의 측정 구성요소들로 쪼개지며, 이 중 하나의 측정 구성요소(501)는 격자(200) 상으로 수직 측정 모듈에 의해 안내되고, 다른 측정 구성요소(502)는 기준 탐지 모듈로 공급된다.
기준 빔은 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 두 개의 기준 구성요소들로 쪼개지고 이 중 하나의 기준 구성요소(503)는 수직 탐지 모듈(더 구체적으로, 제1 원격 커플러(135)에 의해 두 번의 회절로부터 기인하는 전술한 영-차 회절된 빔인) 수직 측정 모듈을 나가는 측정 구성요소에 결합되며, 다른 기준 구성요소(504)는 기준 탐지 모듈 안으로 향한다. 구체적으로, 그것은 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)에 의해 제2 원격 커플러(136) 상으로 반사된다.
도 1을 계속 참조하여, 수직 측정 모듈은 극성 빔 스플리터(121), 코너 반사기(122) 및 극성 제어기(123)를 포함한다. 극성 빔 스플리터(121)는 도면에 도시된 바와 같이 X-방향을 따라 나란히 배열된 빔-스플리팅 프리즘들로 구성된다. 도면들에 도시된 광 경로들이 정확히 도시되지 않을 수 있고 그것들은 광 빔들이 어떻게 전파하고 재방향설정되는지를 설명할 목적만을 위해 실제하고 존재함이 주목되어야 한다. 예를 들어, 두 개의 실제의 일치하는 광 경로들은 본 발명의 더 명확한 이해가 얻어지도록 하기 위해 도면에서 별개의 선들로 고의로 도시된다. 그러므로, 첨부 도면들 내 광 경로들의 개략적 표현은 어떠한 경우에도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 측정 빔의 쪼갬으로부터 기인하는 측정 구성요소(501)는 +Z 방향을 따라 극성 빔 스플리터(121) 상에 입사하고 극성 빔 스플리터(121)를 통해 전달된다. 그것의 극성이 극성 제어기(123)에 의해 회전된 후에, 상기 구성요소는 격자(200) 상에 입사하고 그 위에서 회절을 경험한다. 회절로부터 영-차 회절된 빔(505)은 -Z 방향을 따라 극성 제어기(123)로 다시 전파하고 그것의 극성은 또한 회전된다. 극성-변경된 광 빔은 코너 반사기(122) 상으로 극성 빔 스플리터(121)에 의해 반사되고, 이어서, 이는 극성 빔 스플리터(121)로 다시 빔을 반사하여서 빔은 다시 격자(200) 상으로 +Z 방향을 따라 전파하고(점선에 의해 지시된 광 경로 참조) 다른 시간 동안 그에 의해 회절된다. 제2 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔(506)은 Z-방향을 따라 다시 이동하고, 극성 빔 스플리터(121)를 통과하며 마지막으로 수직 탐지 모듈에 도달한다.
극성 제어기(123)는 패러데이 회전자 또는 반 파장 플레이트로 구현될 수 있다. 격자(200)는 일-차원 격자 또는 이-차원 격자로 구현될 수 있다. 격자(200)는 사인파, 직사각형 또는 지그재그 패턴으로 구현될 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하여, 수직 탐지 모듈은 제1 미러(137) 및 제2 미러(138)를 더 포함하고, 양자는 수직 측정 모듈 및 제1 원격 커플러(135) 사이에 배치되며 수직 측정 모듈을 나오는 영-차 회절된 광 빔을 제1 원격 커플러(135), 기준 구성요소(503) 방향을 변경하기 위한 제3 미러(139), 및 측정 구성요소(502) 방향을 변경하기 위한 제4 미러(13a) 상으로 안내하도록 구성된다. 게다가, 제4 빔-스플리팅 프리즘(134)은 제2 미러(138) 및 제1 원격 커플러(135) 사이에 더 배치되어서 광 빔들(503 및 506)을 합치고 합쳐진 빔들을 제1 원격 커플러(135) 상으로 투사한다.
광원 모듈(300)은 극성-유지 광섬유(401, 402)에 의해 격자 측정 프로브(100)에 연결되고, 격자 측정 프로브(100)는 다중-모드 광섬유(403, 404)에 의해 제1 탐지기 및 제2 탐지기(미도시)에 연결된다.
특히, 광원 모듈(300) 내 HeNe 레이저는 주파수 f0으로 HeNe 레이저 빔을 방출하고, 아이솔레이터(302)를 통과하고 빔-스플리팅 프리즘(303)에 의해 제1 주파수 시프터(305) 및 제2 주파수 시프터(306)로 각각 향하는 두 개의 빔들로 나눠진다. 제1 주파수 시프터(305)는 △f1의 양으로 개별적으로 들어오는 빔의 주파수를 이동시켜서 그것은 f0+△f1의 주파수로 나간다. 제2 주파수 시프터(306)는 △f2의 양으로 개별적으로 들어오는 빔의 주파수를 이동시켜서 그것은 f0+△f2의 주파수로 떠나간다. 이러한 두 개의 빔들은 격자 측정 프로브(100)로 원격 전달을 위해 극성-유지 광섬유(401, 402)로 제1 커플러(307) 및 제2 커플러(308)에 의해 개별적으로 결합된다.
f0+△f1 및 f0+△f2의 주파수들에서 두 개의 빔들은 격자 측정 프로브(100) 상에 입사한다. 이후에, 구별의 목적을 위해, f0+△f1의 주파수는 측정 빔으로 언급되고, f0+△f2의 주파수에서의 빔은 기준 빔으로 언급된다. 측정 빔은 제1 시준기(111)에 의해 시준되고 쐐기-형상 플레이트들(113)의 쌍에 의해 각지게(angularly) 제어된다. 그 후에, 그것은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 두 개의 측정 구성요소들(501, 502)로 쪼개진다. 측정 구성요소(501)는 극성 빔 스플리터(121)를 통해 전달되고 이어서 그것의 극성은 극성 제어기(123)에서 45도로 회전된다. 극성-변경된 빔이 격자(200) 상에 입사되면, 회절이 일어나고, 결과적인 영-차 회절된 광 빔(505)은 극성 제어기(123)에 도달하며, 여기서 그것의 극성은 45도 회전된다. 결과적으로, 원래 측정 구성요소(505)에 앞선 빔과 비교하여, 그것의 극성은 90도 오프셋된다. 그러므로, 회절된 광 빔(505)은 극성 빔 스플리터(121)에 의해 코너 반사기(122)로 반사되고 이어서 코너 반사기(122)에 의해 다시 극성 빔 스플리터(121)로 반사된다. 그 후에, 그것은 다시 격자(200) 상에 입사하고 그에 의해 회절되어서, 영-차 회절된 광 빔(506)을 야기한다. 영-차 회절된 광 빔(506)은 이어서 제1 및 제2 미러(137, 138)에 의해 방향이 바뀌고, 제4 빔-스플리팅 프리즘(134)을 통해 전파하고 마지막으로 제1 원격 커플러(135)에 도달한다. 다른 측정 구성요소(502)는 제4 미러(13a)에 의해 반사되고, 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)을 통해 전달되고 제2 원격 커플러(136)에 도달한다.
기준 빔은 제2 시준기(112)에 의해 시준되고 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 두 개의 기준 구성요소(503, 504)로 쪼개진다. 기준 구성요소(503)는 제3 미러(139)에서 방향이 바뀌고 제4 빔-스플리팅 프리즘(134)을 통과한다. 그것은 이어서 전술한 영-차 회절된 광 빔(506)과 합쳐지고, 협쳐진 빔들은 제1 원격 커플러(135) 상으로 향해진다. 다른 기준 구성요소(504)는 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)에 의해 다른 측정 구성요소(502)와 합쳐지고, 협쳐진 빔들은 제2 원격 커플러(136)에 공급된다.
격자 측정 프로브(100)에 대한 격자(200)의 변위가 Z(수직) 방향에서 생길 때, 수직 측정 모듈을 나오는 영-차 회절된 광 빔(506)은 f0+△f1+△Z(변위)에 대한 정보를 운반할 것이다. 그것이 기준 구성요소(503)와 협쳐진 후에, 제1 원격 커플러(135)는 그것들을 함께 결합하고 그에 의해 (△f2-△f1-△Z)를 나타내는 간섭 신호를 생성하며, 이는 이어서 다중-모드 광섬유(403)를 거쳐 제1 탐지기에 보내진다. 유사하게, 다른 측정 구성요소(502)가 다른 기준 구성요소(504)와 합쳐진 후에, 제2 원격 커플러(136)는 그것들을 함께 합치고, 그에 의해 (△f2-△f1)을 나타내는 간섭 신호를 생성하며, 이는 이어서 다중-모드 광섬유(404)를 거쳐 제2 탐지기로 보내진다. 제1 및 제2 탐지기들에 의해 개별적으로 수신된 이러한 신호들에 기초하여, 변위를 포함하는, 제1 원격 커플러(135)로부터 간섭 신호에 의해 나타내지는 (△f2-△f1-△Z) 및, 변위를 포함하지 않는, 제2 원격 커플러(136)로부터 간섭 신호에 의해 나타내지는 (△f2-△f1) 사이의 차이를 간단히 결정함으로써, 신호 처리 모듈은 격자 측정 프로브(100)에 대해 격자(200)의 Z-방향 변위(△Z)를 유도할 수 있다.
실시예 2
본 실시예는 기준 빔이 다른 경로를 따른다는 점에서 실시예 1과 다르다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 수직 탐지 모듈의 상류에 배치된 제4 빔-스플리팅 프리즘(134) 및 제1 및 제2 미러들(137, 138)이 생략된다. 특히, 기준 빔은 제2 시준기(112)에 의해 시준되고 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 두 개의 기준 구성요소들로 쪼개진다. 기준 구성요소(503)는 수직 측정 모듈 내 극성 빔 스플리터(121) 상으로 제3 미러(139)에 의해 반사되고, 여기서 그것은 격자(200)에서 측정 구성요소(501)의 제2 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔(506)과 합쳐지고, 제1 원격 커플러(135)에서 합쳐진 빔들의 수신이 뒤따른다. 다른 기준 구성요소(503)는 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)을 통해 전달되고 이어서 다른 측정 구성요소(502)와 합쳐지며, 협쳐진 빔들은 제2 원격 커플러(136) 상에 입사한다. 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)으로부터 그것이 회절되는 격자(200)로 측정 구성요소(501)의 전파의 상세한 설명은 도 1을 참조할 수 있다. 본 실시예의 나머지 및 그것의 작동 원리는 그러한 실시예와 동일하여서 반복을 피하기 위해 여기서는 설명하지 않는다.
실시예 3
본 실시예는 수직 변위에 추가로 수평 변위의 측정을 허용한다는 점에서 실시예 1 및 2와 다르다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 격자 측정 디바이스는 광원 모듈(300), 격자 측정 프로브(100), 격자(200) 및 각각 격자 측정 프로브(100)에 결합된 복수의 탐지기들(미도시)을 포함한다. 광원 모듈(300)은 다른 주파수들의 두 개의 광 빔들을 극성-유지 광섬유(401, 402)를 거쳐 격자 측정 프로브(100)로 입력하고, 격자 측정 프로브(100)는 다중-모드 광섬유들(403-406)을 거쳐 탐지기들로, 격자(200)와 함께 빔들의 상호작용으로부터 유도된, 기준 신호들 및 X-, Y- 및 Z- 방향 위치 정보를 출력한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 실시예 1과 다르게, 수평 탐지 모듈 및 수평 측정 모듈이 본 실시예에 따라 추가로 포함된다. 수평 측정 모듈은 두 개의 제1 코너 반사기들(141a, 141b)을 포함하고, 이들은 서로 대칭되게 배치된다. 제1 코너 반사기들(141a, 141b)은 각각 격자(200)에서 회절된 광 빔으로부터 기인하는 마이너스-일-차(minus-first-order) 회절된 빔 및 플러스-일-차(plus-first-order) 회절된 빔을 수집한다. (본 발명은 플러스- 및 마이너스-일-차 광 빔들을 이용하는 것에 한정되지 않는데, 플러스- 및 마이너스-이(second)-차 광 빔들 또는 일- 및 이 차 광 빔들의 조합이 또한 이용될 수 있기 때문이다) 플러스- 및 마이너스-일-차 회절된 빔들은 반사되고 이어서 제2 회절을 위해 격자(200) 상으로 다시 향한다. 격자(200)의 제2 회절로부터 기인하는 광 빔들은 또한 수평 탐지 모듈에 의해 수집된다.
수평 탐지 모듈은 제1 극성 빔 스플리터(153), 제3 원격 커플러(154) 및 제4 원격 커플러(155)를 포함한다.
특히, 측정 빔은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 두 개의 측정 구성요소들로 쪼개진다. 측정 구성요소(501)는 격자(200)의 표면 상으로 수직 측정 모듈에 의해 안내되고, 여기서 그것은 반사되고 회절된다. 결과적인 회절된 광 빔들은 제1 극성 빔 스플리터(153)를 통과하고 개별적으로 제3 및 제4 원격 커플러들(154, 155)에 도달한다. 다른 측정 구성요소(502)는 기준 신호로서 제2 원격 커플러(136)에 공급된다.
기준 빔은 두 개의 기준 구성요소들 안으로 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 쪼개진다. 기준 구성요소(503)는 격자(200) 상으로 투사되고 격자(200)에 의해 회절되며, 결과적인 회절된 광 빔들은 제1 극성 빔 스플리터(153)에 의해 제3 및 제4 원격 커플러(154, 155) 상으로 향해진다. 다른 기준 구성요소(504)는 기준 신호로서 제2 원격 커플러(136)에 공급된다.
특히, 광원 모듈(300)은 △f0+△f1 및 △f0+△f2의 주파수들에서 각각 두 개의 빔들을 방출한다. 이후에서, 구별의 목적을 위해, △f0+△f1의 주파수에서의 빔은 측정 빔으로 언급되고, △f0+△f2의 주파수에서의 것은 기준 빔으로 언급된다. 도 4는 측정 빔의 극성이 수직 측정 모듈을 통한 그것의 전파 동안 어떻게 변하는지를 보여준다. 측정 빔의 극성은 기준 빔에 비해 각도 α로 지향된다. 따라서, 극성 빔 스플리터(121)는 각도 α로 기울어지게 위치된다. 이러한 방식으로, 측정 빔은 극성 변화 경험 없이 극성 빔 스플리터(121)를 통과하고, 극성 제어기(123)는 이어서 각도 α에 의해 그것의 극성을 회전한다. 이 점에서, 측정 빔의 극성은 기준 빔의 극성과 동일하다. 즉, 그것들의 극성들은 모두 격자(200)의 주기의 방향에 대해 θ의 각도로 오프셋된다. 물론, 측정 및 기준 빔들은 모두 격자(200)의 표면 상에 수직하게 입사한다. 본 실시예에서, 각도 α는 45도이다.
특히, 측정 빔은 이중-주파수 광 수신 모듈에 의해 조절되고 이어서 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 두 개의 측정 구성요소들로 쪼개된다. 측정 구성요소(501)는 회절을 위해 격자(200)의 표면 상으로 수직 측정 모듈에 의해 안내된다. 회절로부터 기인하는 마이너스-일-차 광 빔은 제1 극성 빔 스플리터(153)에 의해 각각 제3 및 제4 원격 커플러들(154, 155)로 공급되는 구성요소 빔들로 쪼개진다. 다른 측정 구성요소(502)는 제2 원격 커플러(136)로 향한다. 격자(200)에서 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 광 빔은 극성 제어기(123)에 의해 극성 내 회전되고, 코너 반사기(122) 상으로 극성 빔 스플리터(121)에 의해 반사되고, 극성 빔 스플리터(121)로 다시 코너 반사기(122)에 의해 반사되고 격자(200) 상으로 다시 조사되며, 제1 원격 커플러(135) 상으로 빔-스플리팅 프리즘(13b)에 의해 반사되는 영-차 회절된 빔(506)을 야기한다.
기준 빔은 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 두 개의 기준 구성요소들로 쪼개진다. 기준 구성요소(503)는 이어서 제4 빔-스플리팅 프리즘(134)에 의해 두 개의 기준 서브-구성요소(503a, 503b)로 더 쪼개진다. 기준 서브-구성요소(503a)는 회절을 위해 격자(200)의 표면 상으로 안내된다. 회절로부터 기인하는 플러스-일-차 광 빔은 제1 극성 빔 스플리터(153)에 의해 각각 제3 및 제4 원격 커플러(154 및 155)로 공급된다. 기준 서브-구성요소(503b)는 빔-스플리팅 프리즘(13b)에 의해 제1 원격 커플러(135) 상으로 향한다. 다른 기준 구성요소(504)는 제3 빔-스플리팅 프리즘(133)에 의해 제2 원격 커플러(136) 상으로 향한다. 또한, 제1 극성 빔 스플리터(153)의 빔 스플리팅 방향은 격자(200)의 주기의 방향과 동일하다.
격자(200)는 X-방향에서 △X에 의해 이동되고, 제3 원격 커플러(154)는 변위 △X를 포함하고 간섭 프린지(fringe) 수(N1)에 대응하는 양을 나타내는 간섭 신호를 생성할 것이다:
N1=[(f0+f2)T1+2△X/d]-[(f0+△f1)T1-2△X/d]=(△f2-△f1)T1+4△X/d (1)
여기서 T1은 변위 △X를 위한 시간의 길이를 나타내고, d는 격자(200)의 피치를 나타낸다. 격자(200)에서 두번 회절된, f0+△f1의 주파수에서의 광 빔은 마지막 마이너스-일-차 회절된 빔에 대해 -2△X/d에 의해 주파수 내 이동된다. 마찬가지로, 또한 격자(200)에서 두번 회절된, f0+△f2의 주파수에서의 광 빔은 그것의 마지막 플러스-일-차 회절된 빔에 대해 +2△X/d에 의해 주파수 내 이동된다.
제2 원격 커플러(136)는 변위 △X를 포함하지 않고 간섭 프린지 수(N2)에 대응하는 양을 나타내는 간섭 신호를 생성한다:
N2=(f0+*△f2)T1-(f0+△f1)T1=(△f2-△f1)T1 (2)
그러므로, X-방향 내 격자 측정 프로브(100)에 대한 격자(200)의 변위 △X는 상기 두 개의 간섭 프린지 수들 사이의 차이로서 얻어질 수 있다:
△X=d(N1-N2)/4 (3)
격자(200)가 Y-방향 내 △Y에 의해 이동될 때, 제4 원격 커플러(155)는 변위 △Y를 포함하고 간섭 프린지 수(N3)에 대응하는 양을 나타내는 간섭 신호를 생성할 것이다:
N3=[(f0+*△f2)T2+2△Y/d]-[(f0+△f1)T2-2△Y/d] =(△f2-△f1)T2+4△Y/d (4)
여기서 T2가 변위 △Y를 위한 시간의 길이를 나타내고, d는 격자(200)의 피치를 나타낸다. 격자(200)에서 두번 회절된, f0+△f1의 주파수에서의 광 빔은 마지막 마이너스-일-차 회절된 빔에 대해 -2△Y/d에 의해 주파수 내 이동된다. 마찬가지로, 또한 격자(200)에서 두 번 회절된, f0+△f2의 주파수에서의 광 빔은 그것의 마지막 플러스-일-차 회절된 빔에 대해 +2△Y/d에 의해 주파수 내 이동된다.
간섭 프린지 수들(N2 및 N3)에 기초한 Y-방향 내 격자 측정 프로브(100)에 대한 격자(200)의 변위 △Y는 다음과 같다:
△Y=d(N3-N2)/4
광 스폿 형태가 격자(200)의 주기의 방향에 대해 θ의 각도로 경사진 방향 내 격자 측정 프로브(100)에서 생기고, 여기서 θ는 X- 및/또는 Y-방향(들) 내 위치 측정을 허용하기 위해 0 내지 360° 또는 0 내지 360°의 배수 내의 값일 수 있다. 각도가 0°, 90°, 180°, 360° 또는 90°의 배수와 동일할 때, X- 또는 Y-방향 내 격자(200)의 일-차원 수평 위치 측정이 가능하다. 그렇지 않다면, 각도가 0°, 90°, 180°, 360° 또는 90°의 배수와 동일하지 않을 때, X 및/또는 Y-방향(들) 내 격자(200)의 이-차원 수평 위치 측정이 가능하다. 특히, 각도가 45°, 135° 또는 (45+k*90)°(k는 자연수)와 동일할 때, 격자 측정 프로브(100)의 X- 및 Y-방향들은 격자(200)의 주기의 방향에 대해 서로 대칭일 수 있다. 이러한 경우, 광 신호의 에너지는 X- 및 Y-방향들 모두에서 고르게 분산될 것이고, 이는 향상된 이-차원 수평 위치 측정 결과들을 야기할 것이다.
본 발명에 따르면, 다른 주파수들에서의 두 개 이상의 광 빔들이 이용될 수 있어서 X- 및/또는 Y- 및/또는 Z-방향(들) 내 격자의 변위(들)를 측정할 수 있다. 게다가, 더 높은 측정 감도 및 감소된 측정 오차를 구비한 Rx 및/또는 Ry 및/또는 Rz와 같은 추가적인 방향(들) 내 측정을 가능하게 하는 다중-축 구조(scheme)가 포함하는 보조 또는 다른 교정 수단들에 의해 얻어질 수 있다. 본 발명은 스텝-및-노출(step-and-expose) 또는 스텝-및-스캔 리쏘그래피 설비 내 웨이퍼 및 마스크 스테이지들의 초-고-정밀도 다중-DOF 움직임 제어를 위한 피드백 시스템들 내에서 사용될 수 있거나 레이저, X-레이 또는 이온 빔들을 이용한 측정 장치들 내 움직임 구성요소들의 측정 및 피드백 제어와 같은 다른 고-정밀도 측정 적용들에서 사용될 수 있다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 다양한 변경들 및 변화들을 가할 수 있음이 당업자에게 명백하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위들 및 그것의 등가물들의 범위 내에 있다면 모든 그러한 변경들 및 변화들을 포괄하도록 의도된다.
100: 격자 측정 프로브
111: 제1 시준기
112: 제2 시준기
113: 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트
121: 극성 빔 스플리터
122: 코너 반사기
123: 극성 제어기
131: 제1 빔-스플리팅 프리즘
132: 제2 빔-스플리팅 프리즘
133: 제3 빔-스플리팅 프리즘
134: 제4 빔-스플리팅 프리즘
135: 제1 원격 커플러
136: 제2 원격 커플러
137: 제1 미러
138: 제2 미러
139: 제3 미러
13a: 제 미러
13b: 제 빔-스플리팅 프리즘
141a, 141b: 제 코너 반사기
153: 제1 극성 빔 스플리터
154: 제3 원격 커플러
155: 제4 원격 커플러
200: 격자
300: 광원 모듈
301: 레이저
302: 아이솔레이터
303: 빔-스플리팅 프리즘
304: 미러
305: 제1 주파수 시프터
306: 제2 주파수 시프터
307: 제1 커플러
308: 제2 커플러
401, 402: 극성-유지 광섬유
403, 404, 405, 406: 다중-모드 광섬유
501, 502, 503a, 503b, 504, 505, 506: 광 빔

Claims (18)

  1. 다른 주파수들을 가지는 두 개의 광 빔들을 생성하기 위한 광원 모듈(300), 상기 두 개의 광 빔들 중 하나는 측정 빔으로 기능하고 다른 하나는 기준 빔으로서 기능함;
    이중-주파수 광 수신 모듈, 수직 측정 모듈, 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈을 포함하는 격자 측정 프로브(100); 및
    수직 간섭 신호 및 기준 간섭 신호를 수신하고 격자(200)의 수직 변위를 계산하도록 형성된 신호 처리 모듈;
    을 포함하고,
    상기 이중-주파수 광 수신 모듈은 측정 빔 및 기준 빔을 수신하고, 측정 빔을 수직 측정 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 투사하고, 기준 빔을 수직 탐지 모듈 및 기준 탐지 모듈 상으로 투사하도록 구성되고, 상기 수직 측정 모듈은 측정 빔을 격자(200) 상으로 투사하고, 격자에서 두 번의 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔(506)을 수집하고, 영-차 회절된 빔을 수직 탐지 모듈로 투사하며, 영-차 회절된 빔(506)은 수직 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하여서, 수직 간섭 신호를 형성하고, 측정 빔은 기준 탐지 모듈 내 기준 빔과 간섭하여서, 기준 간섭 신호를 형성하는,
    격자(200)의 변위를 측정하기 위한 격자 측정 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원 모듈(300)은 레이저(301), 아이솔레이터(302), 빔-스플리터(303, 304), 주파수 시프터들(305, 306), 제1 커플러(307) 및 제2 커플러(308)를 포함하고, 상기 레이저로부터 방출된 레이저 빔은 아이솔레이터를 통과하고 빔-스플리터에 의해 다른 주파수들을 가지도록 주파수 시프터들에 의해 변조되는 두 개의 빔들로 쪼개지고, 상기 두 개의 빔들은 제1 및 제2 커플러들에 의해 결합되고 격자 측정 프로브(100)로 공급되는,
    격자 측정 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저(301)로부터 방출된 레이저 빔은 400-1500nm의 파장길이를 가지는,
    격자 측정 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    각각의 주파수 시프터들(305, 306)은 지먼 주파수 스플리팅 요소, 복굴절 요소 또는 두 개의 음향-광학 주파수 시프터들인,
    격자 측정 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 격자(200)는 일-차원 격자 또는 이-차원 격자인,
    격자 측정 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수직 측정 모듈은 극성 빔 스플리터(121), 코너 반사기(122) 및 극성 제어기(123)를 포함하고, 극성 빔 스플리터(121)를 통해 전달된 후에, 측정 빔은 극성 제어기(123)에 의해 극성 내 회전되고 격자(200)에서 회절되며, 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔은 극성 제어기(123)에 의해 다시 극성 내 회전되고, 극성 빔 스플리터(1210에 의해 반사되고, 극성 빔 스플리터로 다시 코너 반사기(122)에 의해 반사되고 격자 상으로 조사되어서 제2 회절이 일어나고, 제2 회절로부터 기인하는 영-차 회절된 빔(506)은 극성 빔 스플리터(121)를 통과하고 마지막으로 수직 탐지 모듈에 도달하는,
    격자 측정 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    극성 제어기(123)는 패러데이 회전자 또는 반 파장 플레이트인,
    격자 측정 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131) 및 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)을 포함하고, 수직 탐지 모듈은 수직 측정 커플러(135)를 포함하고, 측정 빔은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 제1 측정 구성요소 및 제2 측정 구성요소로 쪼개지고, 제1 측정 구성요소(501)는 수직 측정 모듈에 의해 격자(200) 상으로 투사되고, 제2 측정 구성요소(502)는 기준 탐지 모듈로 투사되며, 기준 빔은 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 제1 기준 구성요소 및 제2 기준 구성요소로 쪼개지고, 제1 기준 구성요소(503)는 수직 측정 모듈을 통과한 제1 측정 구성요소로부터 기인하는 광 빔(506)과 함께 수직 측정 커플러(135)에 의해 결합되고, 제2 기준 구성요소(504)는 기준 탐지 모듈에 투사되는,
    격자 측정 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131) 및 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)을 포함하고, 수직 탐지 모듈은 수직 측정 커플러(135) 및 제3 빔-스플리팅 프리즘(13b)을 포함하고, 측정 빔은 제1 빔-스플리팅 프리즘(131)에 의해 제1 측정 구성요소 및 제2 측정 구성요소로 쪼개지고, 제1 측정 구성요소(501)는 수직 측정 모듈에 의해 격자(200)로 투사되고, 제2 측정 구성요소(502)는 기준 탐지 모듈로 투사되고, 기준 빔은 제2 빔-스플리팅 프리즘(132)에 의해 제1 기준 구성요소 및 제2 기준 구성요소로 쪼개지고, 제1 기준 구성요소(503)는 제3 빔-스플리팅 프리즘(13b)을 통과하고 이어서 수직 측정 커플러(135)에 의해 수직 측정 모듈을 통과한 제1 측정 구성요소로부터 기인하는 광 빔(506)과 결합되고, 제2 기준 구성요소(504)는 기준 탐지 모듈에 투사되는,
    격자 측정 디바이스.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    광 빔들의 방향을 변경하고 중계하기 위한 복수의 반사 구성요소들을 더 포함하는,
    격자 측정 디바이스.
  11. 제1항, 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이중-주파수 광 수신 모듈은 제1 시준기(111), 제2 시준기(112) 및 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113)을 더 포함하고, 측정 빔은 제1 시준기(11) 및 한 쌍의 쐐기-형상 플레이트들(113)에 의해 각으로 제어되고 시준되며, 기준 빔은 제2 시준기(112)에 의해 시준되는,
    격자 측정 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상가 광원 모듈(300)은 극성-유지 광섬유들(401, 402)에 의해 격자 측정 프로브(100)에 연결되는,
    격자 측정 디바이스.
  13. 제6항에 있어서,
    측정 빔의 극성은 기준 빔의 극성에 대해 제1 각도로 지향되고 그에 따라, 극성 빔 스플리터(121)는 제1 각도로 기울어지게 위치되고 극성 제어기(123)는 제1 각도에 의해 광 빔들의 극성을 회전시키는,
    격자 측정 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 각도는 45도인,
    격자 측정 디바이스.
  15. 제1항에 있어서,
    격자의 표면 상에 입사하는 광 빔의 극성은 격자(200)의 주기의 방향에 대해 제2 각도로 지향되는,
    격자 측정 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    제2 각도는 (45+k*90)도이고, 여기서 k는 자연수인,
    격자 측정 디바이스.
  17. 제1항에 있어서,
    수직 탐지 모듈은 다중-모드 광섬유(403)에 의해 신호 처리 모듈에 연결되는,
    격자 측정 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    기준 탐지 모듈은 다중-모드 광섬유(404)에 의해 신호 처리 모듈에 연결되는,
    격자 측정 디바이스.
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