KR20060037456A - 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 - Google Patents
반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060037456A KR20060037456A KR1020067003889A KR20067003889A KR20060037456A KR 20060037456 A KR20060037456 A KR 20060037456A KR 1020067003889 A KR1020067003889 A KR 1020067003889A KR 20067003889 A KR20067003889 A KR 20067003889A KR 20060037456 A KR20060037456 A KR 20060037456A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hologram
- spatially
- optically coupled
- subassembly
- reference beam
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 30
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 49
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 51
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 9
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 7
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000002135 phase contrast microscopy Methods 0.000 description 5
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 5
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005210 holographic interferometry Methods 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000012550 audit Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001393 microlithography Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
- G03H1/0866—Digital holographic imaging, i.e. synthesizing holobjects from holograms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0675—Measuring 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
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals 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
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals 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
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
- G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
- G03F1/84—Inspecting
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0443—Digital holography, i.e. recording holograms with digital recording means
- G03H2001/0454—Arrangement for recovering hologram complex amplitude
- G03H2001/0456—Spatial heterodyne, i.e. filtering a Fourier transform of the off-axis record
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0465—Particular recording light; Beam shape or geometry
- G03H2001/0469—Object light being reflected by the object
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0465—Particular recording light; Beam shape or geometry
- G03H2001/0471—Object light being transmitted through the object, e.g. illumination through living cells
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2210/00—Object characteristics
- G03H2210/10—Modulation characteristics, e.g. amplitude, phase, polarisation
- G03H2210/12—Phase 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
본 시스템과 방법은 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIRT) 측정을 기술한다. 본 방법은 제 1 기준 빔과 제 1 물체 빔을 사용하여 제 1 공간적으로 헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와; 제 2 기준 빔과 제 2 물체 빔을 사용하여 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와; 제 1 분석된 이미지를 정의하기 위해 상기 디지털로 기록된 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와; 제 2 분석된 이미지를 정의하기 위해 상기 디지털로 기록된 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와; 제 1 결과를 정의하기 위해 상기 제 1 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와; 제 2 결과를 정의하기 위해 상기 제 2 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와; 상기 제 1 결과에 대해 제 1 역 푸리에 변환을 수행하고 상기 제 2 결과에 대해 제 2 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 물체 빔은 적어도 부분적으로 투명한 물체(940, 1045)를 통해 전달되고, 상기 제 2 물체 빔은 상기 물체로부터 반사된다.
Description
연방-후원 연구 또는 개발 하에서 행해진 발명의 권리에 대한 진술
본 발명은 에너지부에 의해 부여된 유티-배틀 엘일씨(UT-Battelle, L.L.C.)에 대한 제 1 연락 번호 DE-AC05-00OR22725호 하에서 미국 정부 지원에 의해 만들어졌다. 정부가 본 발명에 대한 소정의 권리를 갖는다.
본 발명은 일반적으로 공간-헤테로다인 간섭계(spatial-heterodyne interferometry, SHI)의 분야에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(spatial-heterodyne interferometry for transmission, SHIFT) 및 반사와 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission, SHIRT) 측정을 얻기 위한 방법 및 기계에 관한 것이다.
미국특허 제6,078,392호 및 제6,525,821호는 다이렉트-투-디지털 홀로그래피(Direct-to-Digital Holography, DDH)에 관한 것이다. DDH에서, 반사된 물체 파면(wavefront)은 디지털 촬영 장치의 표면상의 작은 각도(small angle)에서 기준파면(reference wavefront)과 조합된다. 작은 각도는 반사된 물체 파면을 공간적으로 헤테로다이닝하는 선형 줄무늬(fringe) 세트를 생성한다. 그 후에 푸리에 분석이 헤테로다인 주파수에서 이미지를 고립시키고 복합 파면을 재구성하기 위해 사용된다(Voelkl, 1999).
DDH는 물체의 표면으로부터 반사된 복합 파면을 캡쳐링하기 위해 푸리에 재구성을 이용한 공간-헤테로다인 간섭계의 실행이다. 파면이 물체의 표면을 두드릴 때, 표면의 모양은 파면의 위상에 구현되고 표면의 반사도는 반사파(reflected wave)의 강도에 포함된다. 이러한 반사파는 디지털 촬영 장치에서 기준파(reference wave)와 결합되어 선형 간섭 줄무늬 세트를 간섭하고 생성한다. 그 후에 이러한 선형 간섭 줄무늬는 물체파(object wave)의 위상 및 진폭 정보를 포함한다. 푸리에 공간에서, 이러한 물체파 정보는 줄무늬의 공간-주파수를 중심으로 나타난다. 0이 아닌 주파수에서의 파의 위상 및 진폭 정보의 기록은 "헤테로다이닝(heterodyning)"으로 알려져 있다.
그러나 DDH는 관심있는 물체의 내부에 대한 정보를 제공하지 못하고, 물체의 표면에 관한 정보만을 제공한다. 한편, 위상 대조 마이크로스코프(phase contrast microscopy, PCM)은 생물학 견본(biological specimen)을 이미지화하기 위해 통상적으로 사용되는 잘 알려진 기술이다. PCM은 생물학적 견본이 유사한 전달성(transmissibility)이 있는 위상 판별가능한 특징을 포함할 때 특히 유용하다. 그러나 PCM의 한계는 복합 파면 정보가 제공되지 않고, PCM으로부터의 위상 정보가 진폭으로만 표현된다는 것이다.
최근, Jacob(2002)는 전달 위상 이동 간섭계가 포토리소그래픽 마스크 상의 2개의 지점 사이의 위상 차이를 측정하기 위해 사용되는 기술을 보고했다. 이 기술은 위상 변화를 측정하는 동안, 각각의 높이(height) 측정을 위해 30초가 요구되고, 이에 따라, 느린 스캔(slow scan)이 물체의 내부 부분을 따른 위상 변화를 측정하기 위해 요구될 것이고, 매우 오랜 스캔(long scan)이 전체 마스크에 걸친 위상 변화를 측정하기 위해 요구될 것이다. 따라서, 물체의 내부 부분에 관한 복합 파면 정보를 빨리 제공할 수 있는 접근방법에 요구된다.
이제까지, 물체의 내부 부분에 관한 복합 파면 정보를 제공하는 요구 및 이 정보를 빨리 제공하는 요구가 충족되지 않았다. 이러한 두가지 문제점 모두를 동시에 해결하는 해결책이 요구된다.
본 발명의 다른 실시예들이 요구된다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예들에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 기준 빔과 물체 빔을 사용하여 푸리에 분석을 위해 공간 헤테로다인 줄무늬를 포함하는 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램(hologram)을 디지털로 기록하는 단계와; 분석된 이미지를 정의하기 위해, 상기 기준 빔과 상기 물체 빔 사이의 각도만큼 정의된 공간-헤테로다인 반송 주파수의 최상부에 존재하도록 디지털로 기록되고 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 본래 원점(original origin)을 이동시킴으로써, 디지털로 기록되고 공간적으로-헤테로다이팅된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와; 결과를 정의하기 위해 본래의 원점을 중심으로 신호를 분리(cut off) 하도록 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와; 상기 결과에 대해 역 푸리에 변환을 수행하는 단계로서, 상기 물체 빔은 적어도 부분적으로 투명(translucent)한 물체를 통해 전달되는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기계는, 간섭성(coherent) 광 에너지의 소스와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 기준 빔 소조립체(subassembly)와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 물체 빔 소조립체와; 상기 기준 빔과 상기 물체 빔 모두에 광학적으로 결합된 빔분리기(beam splitter) 소조립체와; 상기 빔분리기에 광학적으로 결합된 픽셀화된 검출 장치로서, 상기 물체 빔 소조립체는 적어도 부분적으로 투명하고 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 빔분리기 사이에 전달가능하게(transmissively) 광학적으로 결합된 물체를 포함하는 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방법은, 제 1 기준 빔과 제 1 물체 빔을 사용하여 푸리에 분석을 위한 공간 헤테로다인 줄무늬를 포함하는 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와; 제 2 기준 빔과 제 2 물체 빔을 사용하여 푸리에 분석을 위해 공간 헤테로 다인 줄무늬를 포함하는 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와; 제 1 분석된 이미지를 정의하기 위해, 상기 제 1 기준 빔과 상기 제 1 물체 빔 사이의 제 1 각도만큼 정의된 제 1 공간-헤테로다인 반송 주파수의 최상부에 존재하도록 디지털로 기록된 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 제 1 본래 원점을 이동시킴으로써, 상기 디지털로 기록된 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와; 제 2 분석된 이미지를 정의하기 위해, 상기 제 2 기준 빔과 상기 제 2 물체 빔 사이의 제 2 각도만큼 정의된 제 2 공간-헤테로다인 반송 주파수의 최상부에 존재하도록 디지털로 기록된 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 제 2 본래 원점을 이동시킴으로써, 상기 디지털로 기록된 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와; 제 1 결과를 정의하기 위해 상기 제 1 본래의 원점을 중심으로 신호를 분리(cut off)하도록 상기 제 1 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와; 제 2 결과를 정의하도록 상기 제 2 본래의 원점을 중심으로 신호를 분리(cut off)하도록 상기 제 2 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와; 상기 제 1 결과에 대해 제 1 역 푸리에 변환을 수행하고, 상기 제 2 결과에 대해 제 2 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하고, 여기에서 상기 제 1 물체 빔은 적어도 부분적으로 투명한 물체를 통해 전달되고 상기 제 2 물체 빔은 상기 물체로부터 반사된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기계는, 간섭성 광 에너지 소스와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 반사 기준 빔 소조립체와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 전달 기준 빔 소조립체와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 반사 기준 빔 소조립체와; 상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합되고, 전달 물체 빔 경로와 반사 물체 빔 경로를 포함하는 물체 빔 소조립체와; 상기 전달 기준 빔과 상기 물체 빔 소조립체 모두에 광학적으로 결합된 전달 빔분리기와; 상기 반사 기준 빔과 상기 물체 빔 소조립체 모두에 광학적으로 결합된 반사 빔분리기와; 상기 전달 빔분리기와 상기 반사 빔분리기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 멤버에 광학적으로 결합된 픽셀화된 검출 장치를 포함하고, 여기에서 상기 물체 빔은 적어도 부분적으로 투명하고, i) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 전달 빔분리기 사이에 전달가능하게 광학적으로 결합되고, ⅱ) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 반사 빔분리기 사이에 반사가능하게 광학적으로 결합된 물체를 포함한다.
본 발명의 상기 실시예 및 다른 실시예는 다음의 설명과 첨부 도면에 따라 고려될 때 더 잘 이해될 것이다. 그러나 다음의 설명은, 본 발명의 다양한 실시예와 다수의 특정한 상세사항을 지시하고는 있지만, 단지 예시적인 것일 뿐 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다. 많은 대체, 수정, 부가 및/또는 재배열이 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고서도 행해질 수 있고, 본 발명은 이러한 모든 대체, 변형, 부가 및/또는 재배열을 포함한다.
본 명세서의 일부를 형성하고 첨부된 도면들은 본 발명의 특정한 실시예를 설명하기 위해 포함되어 있다. 본 발명의 더 분명한 개념 및 본 발명에 따라 제공된 구성요소의 더 분명한 개념과 시스템 동작은 예시적이고, 이에 따라 제한적이지 않으며, (한번 이상 사용되는 경우) 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 지시하는 도면에 도시된 실시예를 참조함으로써 더 쉽게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 제공된 설명과 함께 상기 도면들 중 하나 이상을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다. 도면들에 도시된 특징들은 반드시 스케일링된 것은 아니라는 것이 유의되어야 한다.
도 1A 내지 도 1B는 본 발명의 실시예에 따라 크롬-온-글래스(chrome-on-glass) 타겟으로부터 형성된 CCD(전하 결합 소자) 상에 형성된 강도 홀로그램의 예를 도시하고, 여기에서 도 1B는 표면 토폴로지 및 물질 특성에 의해 조정된 선형 사인 줄무늬 패턴을 보여주는 확대도이다.
도 2A는 본 발명의 실시예에 따라 홀로그램의 전체 주파수 스펙트럼의 크기를 되하고, 도 2B는 본 발명의 실시예에 따라 상기 홀로그램의 중심이 맞춰지고 저역 통과 필터링된 측파대(side-band)를 도시한다.
도 3A는 본 발명의 실시예에 따라 크롬-온-글래스 타겟의 일부의 최종 진폭을 도시하고, 도 3B는 본 발명의 실시예에 따라 상기 크롬-온-그래스 타겟의 일부의 위상 재구성을 도시한다.
도 4A는 본 발명의 실시예에 따라 소정의 굴절 지수를 위한 두께 계산을 도시하고, 도 4B는 본 발명의 실시예에 따라 동일한 두께를 갖는 상이한 물질 사이의 위상을 도시하며, 도 4C는 본 발명의 실시예에 따라 공지의 두께를 갖는 물질에 대한 반사 지수를 계산하는 방법을 도시한다.
도 5A 내지 도 5D는 본 발명의 실시예에 따라 조명파(illumination wave)를 4개의 상이한 물체에 의해 영향받는 전달파(transmitted wave)로 변환하는 개략도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위한 제 1 기본 광학 설계의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위 한 제 2 기본 광학 설계의 개략도를 도시한다.
도 8A 내지 도 8B는 본 발명의 실시예에 따라 조명파를 2개의 상이한 물체에 대한 전달파 및 반사파로 변환하는 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위한 제 1 기본 광학 설계의 개략도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위한 제 2 기본 광학 설계의 개략도를 도시한다.
본 발명 및 이의 다양한 특징과 장점들은 첨부 도면에 도시되고 다음의 설명에서 상술된 제한되지 않는 실시예를 참조하여 더 완전하게 설명된다. 공지의 시작 물질, 처리 기술, 구성요소들 및 장치에 대한 설명은 본 발명의 불필요하게 모호하게 하지 않기 위하여 생략되어 있다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시예를 표시하고 있지만, 상세한 설명 및 특정한 예들은 단지 예시적인 것이고 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 사상 및 정신 내의 다양한 대체들, 변형들, 부가들 및/또는 재배열들은 이하의 개시로부터 당업자에 명백하게 될 것이다.
본 명세서 내에서, 다수의 공개문헌이 괄호 내에 공개된 해가 표기된 주요 저자 이름으로 참조된다. 이들 문헌 및 다른 공개문헌에 대한 전체 인용은 섹션 제목인 참조(References) 이후의 청구항 바로 앞에 있는 명세서의 마지막 부분에서 발견될 수 있다. 모든 이러한 개시는 본 발명의 배경을 지시하고 관련 분야를 설명하기 위해 본 명세서에 전체적으로 참조로서 편입되어 있다.
아래 참조된 미국특허 및 미국특허 출원은 이들의 의도된 목적에 유용한 실시예를 개시한다. "Direct-To-Digital Holography, Holographic Interferometry, and Holovision"이라는 명칭으로, 2000년 6월 20일에 발행되고 Clarence E. Thomas, Larry R. Baylor, Gregory R. Hanson, David A. Rasmussen, Edgar Voelkl, James Castracane, Michele Sumkulet 및 Lawrence Clow에게 수여된 미국특허 제6,078,392호의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다. "Acquisition and Replay Systems for Direct-to-Digital Holography and Holovision"이라는 명칭으로 2003년 2월 25일에 발행되고, Clarence E. Thomas and Gregory R. Hanson에게 수여된 미국특허 제6,525,821호의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다. 미국특허출원 제10/234,042; 10/234,043; 10/234,044; 10/349,579; 10/421,444; 10/607,824; 및 10/649,840호의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다. 본 출원은 본 출원과 동일자로 출원되고 함께 계속중인 미국특허 출원 제10/607/474호(대리인 문서 번호 UBAT1520)에도 포함된 공개를 포함하고, 상기 미국특허 출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조로서 편입되어 있다.
개략(Overview)
공간 헤테로다인 홀로그램 이미지 형성의 프로세스는 스칼라 회절(diffraction) 이론을 사용하여 적절히 기술될 수 있는데, 상기 이론에서 기준 파 면 UR(x,y) 및 물체 파면 UO(x,y)는 다음 수식,
에 의해 기술된다. 간략화를 위해, 기준파는 0의 위상을 갖는 평면이고 강도는 상수, 즉 UR(x,y)=AR 인 것으로 가정할 수 있다. 공간-헤테로다인 홀로그래피(SHH) 생성을 위해, 기준 파면은 물체 파면에 대해 x(θx) 및 y(θy)의 각도로 경사져 있다. 2개의 파면이 강도 측정 소자(예를 들어, 필름, 픽셀화된 검출 소자, 전하 결합 소자(CCD) 카메라, 상보 금속 산화 실리콘(CMOS) 촬영기(imager) 등)의 표면 상에 결합될 때, 최종 강도는,
이고, 여기에서 λ는 조명 파장이다. 따라서, 기록된 이미지는 2개 파의 강도뿐만 아니라, 2개 파 사이의 상대 위상도 포함한다. 2개 파 사이의 각도는 이하에서 기술되는 푸리에 주파수 분석 방법에 의해, 시스템의 반송 주파수를 설정 (정의)하고 진폭 AO(x,y) 및 위상 Φ(x,y)의 복원을 촉진한다.
도 1A 및 도 1B는 크롬-온-글래스 타겟의 기록된 공간-헤테로다인 홀로그램의 예를 도시한다. 도 1B의 삽입물(inset)은 표면 구조에 의해 조정됨에 따라 (θx/λ, θy/λ)로 표현되는 선형 정현파 줄무늬 패턴을 보여주는데, 상기 표면 구조는 위상 Φ(x,y)의 함수이다.
공간-헤테로다인 홀로그램이 CCD의 표면 상에 형성되고 스칼라값의 데이터 매트릭스로서 컴퓨터에 전달되면, 상기 스칼라값의 데이터 매트릭스로부터 물체파의 진폭 및 위상을 복원하는 것이 목표이다. 상기 목표는 홀로그램의 푸리에 변환을 취하고 복합 스펙트럼(complex spectrum)에서 측파대 구조중 하나를 차단함으로써 연산에 의해 달성될 수 있다. 국부화된 측파대 구조는 이미지에 따른 선형 줄무늬의 우세(preponderance) 및 홀로그램 내의 코사인 함수의 결과이다. 상기 홀로그램의 변환은 푸리에 도메인 내의 주파수 위치(θx/λ, θy/λ)로 이산 지점(discrete point) 근처의 복합 파면 정보를 포지셔닝(positioning)하게 된다. 상기 위치는 주파수 도메인의 원점으로 이동되고 함수 UF(u,v),
를 제공하기 위해 저역 통과 필터를 사용하여 선택되는데, 여기에서 WB(u,v)는 저역 통과 필터이고, (u,v)는 주파수 변수이며, 지수(exponential) 함수는 (θx/λ, θy/λ)로부터 원점 (0,0)으로의 측파대 구조의 이동을 수행한다. 이는 도 2A 및 도 2B에 도시되는데, 도 2A는 홀로그램의 전체 주파수 스펙트럼의 크기를 나타내고 도 2B는 AO(x,y) 및 Φ(x,y)를 결정하기 위해 필요한 복합 파면 평가치를 포함하는 상기 중심이 맞춰지고 저역 통과 필터링된 측파대 구조를 나타낸다. 상기 이동 및 필터링 동작의 결과는 본래의 복합 파면의 근사치 결정, 즉,
이다. 본래의 복합 파면 UF(x,y)의 평가치가 결정되면, 진폭 및 위상은 다음 수식,
에 의해 결정되고, 여기에서 Re(·) 및 Im(·)은 UF(x,y)의 실수 및 허수 성분을 각각 나타낸다.
도 3A는 최종 진폭 AR(x,y)를 보여주고, 도 3B는 도 1A 및 도 1B를 얻기 위해 사용된 크롬-온-글래스의 SHH로부터의 위상 Φ(x,y)을 보여준다. 본 개략 설명에서, 기준 파면과 물체 파면인 2개의 파면이 촬영기의 표면 상에 공간-헤테로다인 홀로그램을 생성하기 위해 함께 혼합되고, 기록되며, 저장되고, 그 후에 물체 파면의 진폭 및 위상을 복원하기 위해 푸리에 분석된다. 물체 파면이, 관심있는 물체의 표면으로부터 반사된 파면이 아닌, 관심있는 물체를 통해 전달되는 파면의 결과일 수 있다는 것을 인식하는 것이 중요하다. 이러한 2가지 경우 중 각각에서, 물체 파면의 복원된 진폭 및 위상에 포함된 정보는 관심있는 물체에 대한 중요하고 상이한 정보를 제공한다. 다음의 설명은 물체 파면으로 전달되는 것을 강조한다. 물체를 통과하는 파는 물질을 통과하는 모든 표면의 반사도(reflectivity) 및 물질의 흡수도(absorption)에 의해 수정된 진폭을 갖는다. 이 설명을 위해, 우리는 흡수도가 무시될 수 있을 만큼 투명 물질을 가정할 것이다. 프레넬(Fresnel) 방정식을 사용 함으로써, 직각 조명(normal illumination) 동안 하나의 매체로부터 다른 매체로 통과할 때의 반사도는 다음 수식,
에 의해 계산될 수 있고, 여기에서 R은 반사도이고, N1 및 N2는 상기 표면의 각 측면 상에서 상기 물질에 대한 굴절률이다. 소정 각도에서의 조명에 대해 반사도,
이고, 여기에서 θ=직각 투사각(normal incidence), θ'=제2 매체내의 직각에서의 각도, 및 μ1, μ2는 상기 표면의 각 측면에 대한 상기 물질의 자기 투과도(magnetic permeability)이다. 상기 반사도로부터, 퍼센트 전달률(percent transmission) T=1-R로서 계산될 수 있다.
이러한 전달된 물체의 파면의 진폭이 관심있는 물체에 대한 정보를 제공할 수 있지만, 상기 진폭은 간섭계를 사용하지 않고서 결정될 수 있다. 더 중요하게는, (상응하는 SHH의 분석을 통해) 이러한 전달된 물체 파면에 의해 제공될 수 있는 관심있는 정보는 물체 파면의 위상이다. 전달된 물체 파면의 위상은 상기 물체가 포함하고 상기 전달된 물체 파면이 통과하는 상기 물질에 대한 굴절률 및 두께에 대한 정보를 포함한다는 것을 유의하는 것이 중요하다. 상기 굴절률은 N=c/v로 주어지는 바와 같이 물질에서의 광속(v)에 대한 진공에서의 광속(c)의 비율이다. 파동이 폭(d)의 물질을 통과하기 위해 필요한 시간(t)은 t=d/v이고; 이에 따라 상기 물질을 진입하는 파면과 상기 물질을 탈출하는 파면 사이의 위상 차이(ㅿθ)는 다음 수식,
에 의해 계산될 수 있고, 여기에서 λ는 조명 파면의 파장이다. 따라서, 물체 파면의 위상 부분은 관심있는 물체의 두께 및 굴절률에 대한 정보를 포함하는 것을 알 수 있다.
도 4A 내지 도 4C는 전달 SHH로부터 재구성된 위상 정보를 사용하여 행해질 수 있는 3개의 특정한 측정을 보여준다. 물론, 본 발명은 도 4A 내지 도 4C에 도시된 예시적인 측정에 제한되지는 않는다.
도 4A는 2개의 상이한 두께를 갖는 위치에서 물체를 통과하는 파면을 보여준다. 도 4A 아래의 방정식은, 물체에 대한 굴절률과 주변 물질이 알려져 있다면, 이러한 두께에서의 차이는 위상 차이로부터 계산될 수 있다는 것을 나타낸다. 상기 주변 물질은 적어도 부분적으로 투명하거나, 부분적인 진공(예를 들어, 초고도 진공(ultrahigh vacuum))이거나 심지어 대기(air)인 물질층 또는 주위 물질(surrounding material)(매트릭스 물질)일 수 있다. 특히, 본 발명은 다음 수식,
과 같이, 상기 물체의 제 1 통과 단면과 제 2 통과 단면 사이의 두께에서의 차이(δ)를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 여기에서 ㅿθ는 위상 차이이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N1은 대기 굴절률이고 N2는 물체의 굴절률이다.
도 4B는 위상에서의 변화가 동일한 두께를 갖는 2개의 물질 사이를 구별하기 위해 사용될 수 있는 예를 보여준다. 도 4B 아래의 방정식은 상기 위상 이미지 내의 2개의 물질 사이의 예상된 대조(contrast)를 결정하는 것을 돕기 위해 상기 2개의 물질 사이의 예상된 위상 차이가 계산될 수 있도록 한다. 특히, 본 발명은 다음수식,
과 같이, 상기 물체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 위상 차이(ㅿθ)를 계산하는 단계를 포함하고, 여기에서 d는 상기 물체의 제 1 부분과 제 2 부분 둘 다의 두께이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N2는 상기 물체의 제 1 부분의 굴절률이고 N3은 물체의 제 2 부분의 굴절률이다.
도 4C는 알려진 두께 샘플을 이용하여 물질의 굴절률을 어떻게 결정하는 지를 그래픽으로 보여준다. 도 4C 아래의 방정식은 굴절률을 계산할 수 있도록 한다. 특히 본 발명은 다음 수식,
과 같이, 물체의 일부를 특징화하는 굴절률(N2)을 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 여기에서 ㅿθ는 위상 차이이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N1은 대기 굴절률이다.
본 발명은 평면 단면에 대해 적어도 부분적으로 투명한 물체의 고속 공간-헤테로다인 간섭계를 얻는 방법을 포함할 수 있다. 본 발명은 평면 단면에 대해 적어도 부분적으로 투명한 물체의 고속 전달 공간-헤테로다인 간섭계 측정을 생성하는 장치를 포함할 수 있다. 본 발명의 본 실시예는 아래의 실시예 세트 1에서 상세히 기술된다.
본 발명은 평면 단면에 대해 적어도 부분적으로 투명한 물체의 완전한 검사/계측(inspection/metrology)을 위한 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하여 고속 전달 측정을 얻고 고속 반사 측정을 얻는 조합 방법을 포함할 수 있다. 본 발명은 평면 단면에 대해 적어도 부분적으로 투명한 물체의 완전한 검사/계측을 위해 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하여 광학적으로 동시에 고속 전달 측정을 얻고 고속 반사 측정을 얻는 장치를 포함할 수 있다. 본 발명의 본 실시예는 아래의 실시예 세트 2에 자세히 기술되어 있다.
실시예들(Examples)
이제 본 발명의 상세한 실시예들은 일부 상세하고 다양한 특징을 설명하기 위해 제공되는 다음의 비제한적인 실시예들에 의해 추가로 기술될 것이다. 다음의 실시예들은 본 발명의 실행될 수 있는 방법의 이해를 촉진하기 위해 포함되어 있 다. 다음의 표현된 실시예들은 본 발명을 실시할 때 잘 작동하고, 이에 따라 본 발명의 실행을 위한 바람직한 모드를 구성하는 것으로 고려될 수 있다고 이해되어야 한다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서 동일하거나 유사한 결과를 얻을 수 있는 다양한 변경들이 예시적인 실시예에서 행해질 수 있다고 인식되어야 한다. 따라서, 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다.
실시예 세트 1
본 발명은 공간-헤테로다인 간섭계(SHI)를 사용하여 적어도 부분적으로 투명한 물질을 통과한 이후의 전자기파의 복합 파면을 (단일 고속 디지털 이미지 캡쳐에서) 측정하는 방법을 포함할 수 있다. 복합 파면을 측정하는 것은 물체 물질을 통과하는 동안의 전자기파에 의해 초래된 흡수도 및 위상 이동을 제공한다. 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIFT) 측정은 전달된 파면을 공간적으로 헤테로다이닝하는 선형 줄무늬 세트를 생성하기 위해 물체 빔과 기준 사이의 작은 각도를 사용한다. 본 발명가는 투명 물질, 리소그래피 마스크 및 생물학적 샘플과 같은 물체에 대해 전달된 복합 파면의 측정의 중요성을 인식하였다. 종래의 위상 이동 간섭계와 대조적으로, 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIFT) 측정은 단일 디지털 이미지에서 전체 복합 파면을 캡쳐링함으로써 측정된 파면의 고속 재구성을 허용한다. SHIFT는 단일 고속 디지털 이미지 캡쳐 및 재구성에서 (영역을 픽셀화하는) 다수의 위상 측정을 만들 수 있다. 또한, SHIFT는 위상 데이터뿐만 아니라 진폭 데이 터를 제공하는 전체 복합 파면을 측정한다. 상기 재구성은 수분의 1초에서 데스크톱 컴퓨터상에서 수행될 수 있고 하드웨어 알고리즘 실행으로서 구현될 때의 것보다 더 빠를 수 있다. 생물학적 현미경 계(microscopy arena)에서, 많은 생물학적 견본들은 낮은 반사도를 갖지만, 이의 굴절률은 견본의 중요 구성요소 사이에서 크게 변화한다. 이러한 견본들을 통해 전달할 때, 다양한 굴절률은 전달된 파면 상에서 상이한 위상 변화를 생성한다. SHIFT에 의한 위상의 직접 측정 때문에, 생물학적 샘플에 적당하다. 만일 관심있는 물체를 포함하는 물질이 조명 파장에 대해 투명하거나 전달성이라면, 물질의 전달성은 전달된 파의 강도에 포함되고, 물질 두께 및 굴절률의 조합은 전달된 파의 위상에 포함된다. 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIFT)는 전달된 복합 파면을 캡쳐링하기 위해 개발되었다. 기준파 및 물체파는 복합 파의 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램(SHH) 이미지를 생성하기 위해 촬영기 표면상에 작은 각도로 조합된다. 그 후에 상기 단일 이미지는 복합 파면의 위상 및 강도를 재구성하기 위해 푸리에 분석 Voelkl(1999)로 조정된다.
도 5A 내지 도 5D는 물질 두께 및 전달된 물체 파면에 대한 굴절률의 영향에 대한 다수의 실시예를 도시하고, 이에 따라 일부 특성들은 SHIFT에 의해 검사되거나 측정될 수 있다. 명확성을 위해, 모든 물질은 전달된 이미지의 강도가 조명 강도와 동일하게 될만큼 순수하게 전달성인 것으로 추정된다.
도 5A는 단일 굴절률 N1을 갖는 표면 토폴로지(516)를 구비한 물체(514)에 의해 조명파(510)가 전달파(512)로 변환하는 것을 보여준다. 도 5A는 전달 파면이 두께 변화의 크기를 제공하는 것을 보여준다. 도 5B는 2개의 상이한 굴절률 N1 및 N2을 각각 갖는 2개의 동일공간(coexistent) 층들(526, 528)을 구비한 적층된 물체(524)에 의해 조명파(520)를 전달파(522)로 변환하는 것을 보여준다. 도 5B는 임의의 표면 스캔 측정에 대해 액세스할 수 없는 2개의 물질 사이의 인터페이스가 전달 파면을 사용하여 측정 및/또는 검사될 수 있다는 것을 보여준다. 도 5C는 제 1 굴절률 N1인 2개의 영역(536, 538) 및 제 2 굴절률 N2를 갖는 단일 영역(539)을 갖는 세그먼트화된 물체(534)에 의해 (조명파의 일반적인 형태를 나타내는 방정식에 따른) 조명파(530)를 (전달파의 일반적인 형태를 나타내는 방식에 따른) 전달파(532)로 변환하는 것을 보여준다. 도 5C는 상이한 굴절률을 갖는 2개의 물질이 위상 이미지에서 나타나는 것을 보여준다. 도 5D는 제 2 굴절률 N2을 갖는 매트릭스(538)에 구현된 제 1 굴절률 N1을 갖는 부분(546)을 구비한 혼합 물체(544)에 의해 조명파(540)를 전달파(542)로 변환하는 것을 보여준다. 도 5D는 이미지화된 물체 내부의 물질 변화가 단일 전달 위상 이미지에서 나타난다는 것을 보여준다. 만일 이러한 내부 물질 변화가 순수한 위상 물체라면, 물질 변화는 생물학적 현미경 샘플에서 공통인 강도 이미지에 보여지지 않는다.
도 6 및 도 7은 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위한 2개의 기본적인 광학 설계를 도시한다. 물론, 본 발명은 이러한 2개의 실시예에 제한되지는 않는다. 도 6을 참조하면, 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하는 전달 측정 시스템의 제 1 실행이 도시되어 있다. 레이저(610)는 제 1 빔분리기(620)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(620)는 제1 조명 렌즈(635)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(620)는 검사중인 물체(630)에 광학적으로 결합된다. 검사중인 물체(630)는 제 1 촬영 렌즈(635)에 광학적으로 결합된다. 제 1 촬영 렌즈(635)는 제 1 거울(640)에 광학적으로 결합된다. 제 1 거울은 제 2 빔분리기(650)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(620)는 또한 제 2 조명 렌즈(626)에 광학적으로 결합된다. 제 2 조명 렌즈(626)는 제 2 촬영 렌즈(636)에 광학적으로 결합된다. 제 2 촬영 렌즈(636)는 제 2 거울(641)에 광학적으로 결합된다. 제 2 거울(641)은 제 2 빔분리기(650)에 광학적으로 결합된다. 전하 결합 소자 카메라(660)는 제 2 빔분리기(650)에 광학적으로 결합된다. 물체 아암 광학(object arm optics)은 물체 아암 및 기준 아암 파면이 CCD에서 정합되도록 기준 아암에서 재생된다는 것을 유의하라.
도 6은 물체 빔과 기준 빔이 정합되는 일반적인 SHIFT 기하형태(geometry)를 도시한다. 레이지 빔은 제 1 빔분리기에 의해 2개 부분으로 분리된다. 2개의 빔 모두는 조명 렌즈를 통과한다. 그 후에 물체 빔은 검사기 아래의 물체를 통과하지만, 기준 빔은 물체와 만나지 않고서 계속 진행한다. 이러한 환경에서, 검사기 아래의 물체는 자유 공간으로 비교되지만, 기준 빔은 검사기 아래의 물체가 비교되는 임의의 물체 또는 물질일 수 있다. 그 후에 촬영 렌즈는 물체 빔과 기준 빔을 모으고, 이들을 CDD 카메라상으로 보낸다. CCD 전면에 위치한 빔분리기는 물체 빔 및 기준 빔을 조합하고, 공간-헤테로다인 줄무늬를 생성하기 위해 상기 빔들 사이의 작은 각도 차이를 부여한다.
도 7을 참조하면, 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하는 전달 측정 시스템의 제 2 실행이 도시되어 있다. 레이저(710)는 제 1 빔분리기(720)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(720)는 검사중인 물체(730)에 광학적으로 결합된다. 검사중인 물체(730)는 촬영 렌즈(735)에 광학적으로 결합된다. 촬영 렌즈(735)는 제 1 거울(740)에 광학적으로 결합된다. 제 1 거울(740)은 중계(relay) 렌즈(745)에 광학적으로 결합된다. 중계 렌즈(745)는 제 2 빔분리기(750)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(720)는 또한 제 2 거울(741)에 광학적으로 결합된다. 제 2 거울(741)은 조명 렌즈(746)에 광학적으로 결합된다. 조명 렌즈(746)는 제 2 빔분리기(750)에 광학적으로 결합된다. 전하 결합 소자 카메라(760)는 제 2 빔분리기(750)에 광학적으로 결합된다. 본 실행에서, 단순화된 광학 경로가 사용된다는 것을 유의하라. 기준 아암에 물체 아암 광학을 정합시키기 보다는, 기준 아암 내의 조명 렌즈가 CCD에서 물체 아암과 파면을 정합시키기 위해 선택된다.
도 7은 물체 빔 및 기준 빔이 정합되지 않은 광학 경로를 가지지만, 기준 아암 내의 조명 렌즈는 CCD에서 물체 빔과 기준 빔을 정합시키기 위해 사용되는 단순화된 기하형태를 도시한다. 2개의 파면에서의 부정합(mismatch)은 일정하다. 상기 부정합이 주파수 도메인의 요구된 영역에 이미지가 포함되도록 하기에 충분히 작게 유지되는 한, 상기 부정합은 이미지 처리를 통해 제거될 수 있다.
실시예 세트 2
본 발명은 공간-헤테로다인 간섭계(SHI)를 사용하여 물질의 완전한 감시/계 측을 위해 투명 물질에 입사하는 전자기파의 반사된 복합 파면 및 전달된 복합 파면 둘다를 획득하는 방법 및 장치를 포함할 수 있다. 본 발명은 또한 전달 및 반사된 복합 파면들을 동시에 측정하고 조합하는 방법 및 장치를 포함한다. (레이저로부터의) 전자기파가 투명한 물체 표면에 입사할 때, 파 에너지의 일부는 물질 내로 전달되고 일부는 물질 표면으로부터 반사된다. 전달 및 반사된 파들 둘다에 대한 복합 파면을 획득할 수 있는 시스템은 상기 파 둘다를 분석하고 감사하기 위해 사용될 수 있다. 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIRT) 측정은 간섭 패턴을 생성하기 위해 작은 각도 간섭을 사용하지만, 본 방법 및 장치는 촬영되는 물체를 통과한 후의 전달된 파면 및 반사된 파면 둘다를 캡쳐링하기 위해 변형될 수 있다. 2개의 동시 디지털 이미지 내 (또는 하나의 이미지 내) 파면 둘다를 캡쳐링하는 것은 투명한 물체의 고속 표면 및 체적 검사를 허용한다. 투명 물체를 완전히 특징짓기 위해 전달 및 반사 둘다를 측정하고 조합하는 것은 (불투명) 표면 특징 및 두께 또는 물질 변형 둘 모두 있는 리소그래피 마스크를 검사하는데 매우 유용하다. 다른 응용은 파면에 부여된 유일한 정보가 굴절률에서의 굴절률에서의 변화에 기인한 생물학적 샘플을 조사하는 것이다. 전달파의 위상 이동 및 반사파(반사는 상이한 굴절률을 갖는 2개의 물질 사이의 모든 표면에서 발생함)의 위상 이동 둘다를 측정하는 것은 샘플 내의 특징을 이미지화하고 특징화하는 능력을 개선시킬 것이다.
우리는 파 정보를 헤테로다이닝하기 위해 줄무늬의 공간-주파수를 사용하고 있기 때문에, 우리는 이를 '공간=헤테로다이닝'으로 지칭한다. 우리는 촬영된 복합 파면을 '홀로그램'으로 지칭하고, 이에 따라 기록된 파면은 '공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램' 또는 SHH이다. 만일 촬영된 물질이 조명 파장에 대해 투명하거나 전달성이라면, 물질의 전달성은 전달파의 강도에 포함되고, 물질 두께와 굴절률의 조합은 전달파의 위상에 포함된다. 굴절파는 물질의 표면 토폴로지 상의 정보뿐만 아니라 (상이한 굴절률 사이의 경계에서) 물질 내에서 발생하는 반사로부터의 정보를 포함한다. 따라서, 반사된 복합 파 및 전달된 복합 파 둘다를 캡쳐링하는 것은 검사되는 물체의 더 완전한 특징화를 제공하고, 반사파 및 전달파 둘다에 대한 복합 파면을 캡쳐링하는 장치 및 방법이 요구된다. 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIRT)는 반사된 복합 파면 및 전달된 복합 파면 둘다를 동시에 캡쳐링할 수 있다.
도 8A 내지 도 8B는 표면 특징, 물질 두께 및 물체로부터의 전달된 파면과 반사된 파면에 대한 굴절률의 효과의 예를 도시하고, 이에 따라 일부 특징들은 SHIRT에 의해 검사되고 측정될 수 있다. 도 8A는 단일 굴절률 N1을 갖는 표면 토폴로지(818)를 구비한 물체(816)에 의해 조명파(810)를 전달파(512) 및 반사파(814) 둘다로 변환하는 것을 보여준다. 도 8B는 2개의 불투명 표면 특징(826, 827)을 갖는 적층된 물체(825) 및 2개의 상이한 굴절률 N1 및 N2을 각각 갖는 2개의 동일공간 층(828, 829)에 의해, 조명파(529)를 전달파(822) 및 반사파(824)로 변환하는 것을 보여준다.
전달된 신호와 반사된 신호가 반-투명한 물체에 대해 획득되었다면, 이러한 더 완전한 물체의 표현을 사용하기 위한 방법은 본 응용과 다를 것이다. 예를 들어, 생물학적 샘플에서, 견본의 동일한 부분은 고도로 반사성일 것이고 반사된 파면의 강도에서 잘 나타날 것이고, 다른 부분은 굴절률 변화 때문에 전달된 파면의 위상에서 매우 잘 보일 것이다. 이러한 2개의 이미지를 정규화하고 이들을 함께 혼합(부가, 승산 등)함으로써, 견본의 더 상세한 이미지가 개발될 수 있다. 포토리소그래피 마스크의 계측을 위해, 반사된 파면은 특히 불투명한 (크롬) 영역 상의 표면 특징의 높이 정보를 제공하는 반면 전달 이미지는 높은 해상도 마스크를 위해 중요한 마스크를 통한 직접적인 위상 이동 크기를 제공한다. 만일 마스크 상의 위상 이동이 표면 에칭에 의해 생성된다면, 반사는 또한 마스크 물질이 알려진 경우에 마스크에 의해 생성된 간접적인 위상 이동 크기를 제공할 것이다. 이 경우에, 전달 및 반사 모두는 위상 이동의 크기를 제공하고, 이러한 중복(redundancy)은 측정 노이즈를 감소시킬 것이고 개선된 신뢰성을 제공할 것이다. 투명 막의 계측을 위해, 반사 파면은 물질 내의 표면 변형 및 왜곡(flexure)을 측정하기 위해 사용될 수 있지만 전달 파면은 물질 두께 및/또는 굴절률 크기를 제공한다. 측정 방법에 관계없이, 조합된 반사 및 전달 방법은 시험 중인 물체의 표면 및 내부 특징의 연속적인 특징화를 보증한다.
도 9 및 도 10은 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계를 위한 2개의 기본적인 광학 설계를 보여준다. 물론, 본 발명은 이러한 실시예에 제한되지는 않는다.
도 9를 참조하면, 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하는 전달/반사 측정 시스 템의 제 1 실행이 도시되어 있다. 레이저(910)는 제 1 빔분리기(915)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(915)는 제 2 빔분리기(920)에 광학적으로 결합된다. 제 2 빔분리기(920)는 제 1 조명 렌즈(925)에 광학적으로 결합된다. 제 1 조명 렌즈(925)는 제 3 빔분리기(930)에 광학적으로 결합된다. 제 3 빔분리기(930)는 제 1 촬영 렌즈(935)에 광학적으로 결합된다. 제 1 촬영 렌즈(935)는 검사중인 물체(940)에 광학적으로 결합된다. 제 2 빔분리기(920)는 또한 제 2 조명 렌즈(926)에 광학적으로 결합된다. 제 2 조명 렌즈(926)는 제 4 빔분리기(950)에 광학적으로 결합된다. 제 4 빔분리기(950)는 제 2 촬영 렌즈(955)에 광학적으로 결합된다. 제 2 촬영 렌즈(955)는 기준 거울(960)에 광학적으로 결합된다. 제 4 빔분리기(950)는 또한, 제 5 빔분리기(970)에 광학적으로 결합된다. 전하 결합 소자 카메라(980)는 제 5 빔분리기(970)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(915)는 또한 제 3 조명 렌즈(927)에 광학적으로 결합된다. 제 3 조명 렌즈(927)는 거울(945)에 광학적으로 결합된다. 거울(945)은 제 4 조명 렌즈(928)에 광학적으로 결합된다. 제 4 조명 렌즈(928)는 제 5 조명 렌즈(929)에 광학적으로 결합된다. 제 5 조명 렌즈(929)는 제 6 빔분리기(975)에 광학적으로 결합된다. 검사중인 물체(940)는 제 2 촬영 렌즈(936)에 광학적으로 결합된다. 제 2 촬영 렌즈(936)는 제 6 빔분리기(975)에 광학적으로 결합된다. 다른 전하 결합 소자 카메라(990)는 제 6 빔분리기(975)에 광학적으로 결합된다. 물체 아암 광학은 물체 아암 및 기준 아암 파면들이 CCD에서 정합되도록 기준 아암에서 재생된다는 것을 유의하라.
도 9는 물체 빔 및 기준 빔이 정합되는 일반적인 SHIRT 기하형태를 보여준 다. 제 1 빔분리기(915)는 전달파 기준 빔을 생성하기 위해 레이저 빔의 일부를 분리시킨다. 제 2 빔분리기(920)는 반사파 기준 빔을 생성하기 위해 레이저 빔의 일부를 분리시킨다. 제 3 빔분리기(930)는 촬영 렌즈를 통해 물체 상으로 물체 조명 빔을 유도한다. 조명파의 반사된 부분은 반사된 물체 빔이 되고, 제 3 빔분리기(930) 및 제 4 빔분리기(970)를 통해 CCD 카메라(980)에 전달된다. 반사파 기준 빔은 제 4 빔분리기(950)를 통해 기준 거울 상으로 입사되고, 그 후에 제 5 빔분리기(970)의 방향(orientation)에 의해 생성된 작은 각도 차이에서 제 5 빔분리기(970)에 의해 반사된 물체 빔과 조합된다. 그 후에 반사된 빔 및 기준 빔은 반사파 SHH를 생성하기 위해 CCD 카메라(980) 상에서 간섭한다. 물체를 통과하는 조명파의 일부는 전달된 물체 빔이 되고 제 2 촬영 렌즈에 의해 집합되어 제 6 빔분리기(975)에 의해 CCD 카메라(990)에 전달된다. 제 1 빔분리기(915)에 의해 생성된 기준 빔은 전달된 물체 빔으로 유사한 경로를 통과하고 제 6 빔분리기(975)에 의해 전달된 물체파와 조합된다. 작은 각도 차이가 제 6 빔분리기(975)의 방향에 의해 2개의 빔에 부여되는데, 이에 따라 상기 2개의 빔이 CCD 카메라(990) 상에서 간섭할 때 SHH가 생성된다. 만일 기준 물체가 대기 또는 '진공'이 아니라면, 기준 물체는 기준 아암 내의 2개의 조명 렌즈 사이에 삽입될 수 있다.
도 10은 공간-헤테로다인 간섭계를 사용하는 전달/반사 측정 시스템의 제 2 실행을 도시한다. 레이저(1010)는 제 1 빔분리기(1020)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(1020)는 제 2 빔분리기(1025)에 광학적으로 결합된다. 제 2 빔분리기(1025)는 제 1 조명 렌즈(1030)에 광학적으로 결합된다. 제 1 조명 렌즈(1030)는 제 3 빔분리기(1035)에 광학적으로 결합된다. 제 3 빔분리기(1035)는 제 1 촬영 렌즈(1040)에 광학적으로 결합된다. 제 1 촬영 렌즈(1040)는 검사중인 물체(1045)에 광학적으로 결합된다. 검사중인 물체(1045)는 제 2 촬영 렌즈(1050)에 광학적으로 결합된다. 제 2 빔분리기(1025)는 제 1 거울(1055)에 광학적으로 결합된다. 제 1 거울(1055)은 제 2 조명 렌즈(1060)에 광학적으로 결합된다. 제 2 조명 렌즈(1060)는 제 4 빔분리기(1065)에 광학적으로 결합된다. 제 4 빔분리기(1065)는 제 1 전하 결합 소자 카메라(1070)에 광학적으로 결합된다. 제 1 빔분리기(1020)는 또한 제 3 조명 렌즈(1031)에 광학적으로 결합된다. 제 3 조명 렌즈(1031)는 제 2 거울(1056)에 광학적으로 결합된다. 제 2 거울(1056)은 제 4 조명 렌즈(1058)에 광학적으로 결합된다. 제 4 조명 렌즈(1058) 및 제 2 촬영 렌즈(1050)는 모두 제 5 빔분리기(1080)에 광학적으로 결합된다. 제 5 빔분리기(1080)는 제 2 전하 결합 소자 카메라(1090)에 광학적으로 결합된다. 본 실행에서, 단순화된 광학 경로가 사용된다는 것을 유의하라. 기준 아암 내의 물체 아암 광학을 정합시키기 보다는, 기준 아암 내의 조명 렌즈가 CCD에서 물체 아암과 파면을 정합시키기 위해 선택된다.
도 10은 물체 빔 및 기준 빔이 부정합된 광학 경로를 가지지만, 기준 아암 내의 조명 렌즈(1031, 1058, 1060)는 CCD 카메라(1070, 1090)에서 빔 파면을 정합시키기 위해 사용되는 단순화된 전달 기하형태를 도시한다. 2개의 파면에서의 임의의 부정합은 일정하다. 상기 부정합이 주파수 도메인의 요구된 영역에 이미지가 포함되기에 충분히 작게 유지되는 한, 부정합은 이미지 처리를 통해 제거될 수 있다.
전술한 방법 및 장치에 대한 가능한 대안은 2개의 상응하는 물체 빔 및 기준 빔 세트 사이의 2개의 상이한 작은 각도만큼으로 정의된 상이한 공간-헤테로다인 주파수로 각각을 기록함으로써 반사된 파면 및 전달된 파면 홀로그램 둘다를 CCD 이미지 상에 기록하는 것이다. 광학 시스템은 반사된 파면 및 전달된 파면이 동일한 CCD로 전달되도록 설계될 수 있다. 부가하여, 상기 파면 각각에 대한 기준 빔들이 CCD에 전달되어 각각의 물체 빔과 이의 기준 빔 사이의 입사 각도를 변화시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 조합기로서 기능하는 2개의 빔분리기는 모두 동일한 CCD로 상기 빔 쌍을 라우팅하는 단일의 부가적인 빔분리기에 광학적으로 결합될 수 있다. 그 후에 2개의 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램들은 상이한 공간-헤테로다인 주파수에서 동일한 CCD 상에 동시에 기록될 수 있다. 반사 기준 빔-물체 빔 각도를 정의하는 반사 기준 빔 및 반사 물체 빔은 전달 기준 빔-물체 빔 각도를 정의하는 전달 기준 빔 및 전달 물체 빔과 간섭하지 않는 것이 바람직하다. 임의의 경우에, 이러한 단일 CCD 대안은 2개의 홀로그램을 분석하기 위한 연산 요건을 상당히 감소시키는 장점을 갖는다. 하나의 디지털 이미지 내에 다수의 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 기록하는 기술은 미국특허 출원 제10/421,444; 10/607,824; 및/또는 10/607,840호에 더 자세히 기술되어 있다.
본 발명의 실제 응용들
전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계(SHIFT)의 실제적인 응용은: 포토리소그래픽 마스크의 계측 및 검사; 생물학적 현미경 검사; 굴절률의 측정; 및 전달 물체에 대한 두께 측정을 포함한다. 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 (SHIRT)의 실제적인 응용은: 포토리소그래픽 마스크의 계측 및 검사; 생물학적 현미경 검사; 및 투명 물체의 굴절률, 두께 및 표면 특징의 동시 측정을 포함한다. 사실상 본 발명의 매우 많은 용도가 있지만, 이들 모두가 본 명세서에 기술될 필요는 없다.
본 발명의 장점
본 발명의 실시예를 나타내는 전달에 대한 공간-헤테로디이닝된 간섭계(SHIFT)는 적어도 다음의 이유 때문에 비용 효율적이고 바람직할 수 있다. 전달에 대한 공간-헤테로다이닝된 간섭계는 물체를 통해 전달되는 복합 파면을 캡쳐할 수 있다. 전달에 대한 공간-헤테로다이닝된 간섭계는 단일 이미지만이 요구되는 사실 때문에 복합 전달 파면의 고속 집합을 허용한다. 전달에 대한 공간-헤테로다이닝된 간섭계는 물질(비균일성, 비순수성, 물질 변화 등)을 통해 위상 변화를 측정할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예를 나타내는 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다이닝된 간섭계(SHIRT)는 적어도 다음의 이유 때문에 비용 효율적이고 바람직할 수 있다. 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다이닝된 간섭계는 물체를 통해 전달된 복합 파면과 물체 표면으로부터 반사된 복합 파면의 동시 캡쳐를 허용한다. 본 발명은 이전 접근방법과 비교하여 품질을 개선시키고/개선시키거나 비용을 감소시킨다.
본 명세서에서 사용된 단수 용어 ('a' 또는 'an')는 하나 또는 그 이상으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 복수 용어 ('plurality')는 2 또는 그 이상으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 '다른(another)'은 적어도 제 2 또는 그 이상으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어들 '포함하는(comprising)'(comprises, comprised), '포함하는(including)'(includes, included) 및/또는 '구비한(having)'(has, had)은 개방형 언어(즉, 이후에 인용되지만, 특정되지 않은 프로시저, 구조 및/또는 주성분인 재료를 포함하기 위해 개방된 것을 요구하는 언어)로서 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 '구성하는(consisting)'(consists, consisted) 및/또는 "이루는(composing)'(composes, composed)는 보조물, 부속물 및/또는 이와 연관된 불순물에 대해 제외하도록 기재한 것 이외에 기재된 방법, 장치 또는 합성물을 프로시저, 구조 및/또는 재료의 함유로 제한하도록 한다. 용어 '구성하는' 또는 '이루는'과 함께 사용된 용어 '본질적으로(essentially'의 기재는 불특정된 프로시저, 구조 및/또는 합성물의 기본적으로 신규한 특징에 물질적으로 영향을 주지 않는 재료의 포함을 위해서만 개방된 기재된 방법, 장치 및/또는 합성물을 표현한다. 본 명세서에서 사용된 용어 '결합된(coupled)'은 반드시 직접적이지는 않고 반드시 기계적이지는 않더라도 연결된 것을 정의한다. 본 명세서에서 사용된 용어 '근사적으로(approximately'는 소정의 값에 적어도 근접한 (예를 들어 바람직하게는 10% 이내, 더 바람직하게는 1% 이내, 가장 바람직하게는 0.1% 이내인) 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 실질적으로(substatially)'는 반드시 특정된 것 전체일 필요는 없지만 대부분으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 '일반적으로(generally)'는 소정의 상태에 적어도 접근하는 것으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 '배치하는(deploying)'은 설계, 건축, 선적, 설치 및/또는 운영으로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 '수단(means)'은 결과를 달성하기 위한 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어 '프로그램' 또는 구문 '컴퓨터 프로그램'은 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위해 설계된 명령어 시퀀스로 정의된다. 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램은 서브루틴, 펑션(function), 프로시저, 객체 메소드, 객체 실행, 실행가능한 애플리케이션, 애플릿, 서블렛, 소스 코드, 객체 코드, 공유된 라이브어리/동작 로드 라이브러리 및/또는 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템 상에서 실행하기 위해 설계된 다른 명령어들 시퀀스를 포함할 수 있다.
본 발명의 모든 개시된 실시예들은 공개된 것으로부터 과도한 실험없이 행해지고 사용될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 기재된 이론적인 문장에 의해 제한되지는 않는다. 본 발명에 의해 고려된 본 발명을 실행하는 최상 모드가 개시되고 있지만, 본 발명의 실행은 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 기재된 것과 다르게 실행될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
본 발명의 특징에 대한 다양한 대체, 변형, 부가 및/또는 재배열은 기본적인 본 발명의 개념의 사상 및/또는 범위로부터 벗어나지 않고서도 행해질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 기본적인 본 발명의 개념의 사상 및/또는 범위 및 이의 등가물은 모든 이러한 대체, 변형, 부가 및/또는 재배열을 포함하도록 의도되었다. 각각의 개시된 실시예의 모든 개시된 구성요소 및 특징은 이러한 구성요소 또는 특징이 서로 배타적인 경우를 제외하고 모든 다른 개시된 실시예의 개시된 구성요소 및 특징과 조합되거나, 이들을 대체할 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법을 구성하는 단계들의 순서 또는 단계들에서 변화가 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 간섭계가 별도의 모듈일 수 있지만, 간섭계는 연관된 시스템(예를 들어, 포토리소그래픽 감시 기기)에 통합될 수 있다는 것은 명백할 것이다. 개별적인 구성요소들이 개시된 모양으로 형성되거나 개시된 구성에 조합될 필요는 없고, 오히려 사실상 임의의 모양으로 제공되고/제공되거나 사실상 모든 구성에 조합될 수 있다.
첨부된 청구범위는, 만일 한정이 구문 "~를 위한 수단" 및/또는 "~를 위한 단계"를 사용하여 소정의 청구항에서 명시적으로 기재되지 않는 한, 수단-더하기-기능 한정을 포함하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 첨부된 독립항 및 등가항에 의해 기술되어 있다. 본 발명의 특정한 실시예들은 첨부된 종속 청구항 및 등가항으로 구별되어 있다.
참조(Refferences)
E. Voelkl 등에 의한 "Introduction to Electron Holography" Kluwer Academics/Plenum Publishers, 1999, 페이지 133ff
J.Jacob, T. Litvin 및 A. Merriam에 의한, High-Resolution Photomask Transmission and Phase Measurement Tool, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVI, SPIE 컨퍼런스, 산타 클라라, 캘리포니아, 2002년 4월 4일, 세션 2 (PIE 회보 Vol. #4689-10)
C.E. Thomas등에 의한, "Direct to Digital Holography for Semiconductor Wafer Defect Detection ans Review", SPIE 회보 Vol. 4692, pp 180-194, 2002년
2000년 6월 20일 발행되고, "Direct-To-Digital Holography, Holographic Interferometry, and Holovision"으로 명명되고, Clarence E. Thomas, Larry R. Baylor, Gregory R. Hanson, David A. Rasmussen, Edgar Voelkl, James Castracane, Michele Sumkulet and Lawrence Clow에게 수여된 미국특허 제 6,078,392호
2003년 2월 25일에 발행되고, "Acquisition and Replay Systems for Direct-to-Digital Holography and Holovision"으로 명명되고, Clarence E. Thomas 및 Gregory R. Hanson에게 부여된 미국특허 제6,525,821호
Claims (26)
- 기준 빔과 물체 빔을 사용하여 푸리에 분석을 위한 공간 헤테로다인 줄무늬를 포함하는 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와;제 2 기준 빔 및 제 2 물체 빔을 사용하여 푸리에 분석을 위해 공간 헤테로다인 줄무늬들을 포함하는 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록하는 단계와;제 1 분석된 이미지를 정의하기 위해, 상기 제 1 기준 빔과 상기 제 1 물체 빔 사이의 제 1 각도에 의해 정의된 제 1 공간-헤테로다인 반송 주파수의 최상부에 위치하도록 상기 디지털로 기록된 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 제 1 본래 원점을 이동시킴으로써, 상기 디지털로 기록된 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와;제 2 분석된 이미지를 정의하기 위해, 상기 제 2 기준 빔과 상기 제 2 물체 빔 사이의 제 2 각도에 의해 정의된 제 2 공간-헤테로다인 반송 주파수의 최상부에 위치하도록 상기 디지털로 기록된 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 제 2 본래 원점을 이동시킴으로써, 상기 디지털로 기록된 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 푸리에 분석하는 단계와;제 1 결과를 정의하기 위해 상기 제 1 본래 원점 주위의 신호들을 분리하도록 상기 제 1 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와;제 2 결과를 정의하기 위해 상기 제 2 본래 원점 주위의 신호들을 분리하도 록 상기 제 2 분석된 이미지를 디지털로 필터링하는 단계와;상기 제 1 결과에 대해 제 1 역 푸리에 변환을 수행하는 단계와;상기 제 2 결과에 대해 제 2 역 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하고,상기 제 1 물체 빔은 적어도 부분적으로 투명한 물체(940, 1045)를 통해 전달되고 상기 제 2 물체 빔은 상기 물체로부터 반사되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,제 1 디지털 이미지는 상기 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 포함하고 제 2 디지털 이미지는 상기 제 2 공간적으로 헤테로다이닝된 홀로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 디지털 이미지는 제 1 픽셀화된 검출 장치에 의해 생성되고 상기 제 2 디지털 이미지는 제 2 픽셀화된 검출 장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 각도는 상기 제 2 각도와 동일하지 않고 단일 디지털 이미지는 상기 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램과 상기 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램과 상기 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램은 단일 픽셀화된 검출 장치에 의해 디지털로 기록되고 상기 단일 디지털 이미지는 상기 단일 픽셀화된 검출 장치에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 제 1 기준 빔과 상기 제 2 기준 빔은 상기 제 2 기준 빔과 상기 제 2 물체 빔에 대해 간섭성이 아닌 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 제 1 공간적으로 헤테로다이닝된 홀로그램의 공간 헤테로다인 줄무늬들은 상기 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램의 공간 헤테로다인 줄무늬들에 대해 실질적으로 직각인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 물체의 제 1 통과 단면과 제 2 통과 단면 사이의 두께에서의 차이(δ)를 다음의 수식,
에 의해 계산하는 단계로서, ㅿθ는 위상 차이이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N1은 주변 굴절율이고 N2는 상기 물체의 굴절율인 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,상기 물체의 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 위상 차이(ㅿθ)를 다음 수식,
에 의해 계산하는 단계로서, d는 상기 물체의 제 1 부분과 제 2 부분 둘다의 두께이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N2는 상기 물체의 제 1 부분의 굴절율이고, N3는 상기 물체의 제 2 부분의 굴절율인 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,상기 물체의 일부를 특징화하는 굴절율(N2)을 다음 수식,
에 의해 계산하는 단계로서, ㅿθ는 위상 차이이고, λ는 간섭성 광 에너지 소스의 파장이고, N1은 주변 굴절율인 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1항에 있어서,상기 제 1 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램 및 상기 제 2 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램을 디지털로 기록한 후에 상기 제 1 물체 빔에 의해 정의된 축과 상기 제 2 물체 빔에 의해 정의된 축 모두에 실질적으로 직각인 평면 내로 상기 물체를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 평면 내로 상기 물체를 이동시킨 후에 제 3 공간적으로-헤테로다이닝된 홀로그램 및 제 4 공간적으로 헤테로다이닝된 홀로그램 모두를 디지털로 기록하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 기준 빔과 상기 물체 빔은 펄스 모드에서 동작하는 레이저에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항의 방법을 포함하는 포토리소그래피 마스크 검사 프로세스.
- 제 1항의 방법을 포함하는 계측 프로세스.
- 간섭성 광 에너지(910, 1010) 소스와;상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 전달 기준 빔 소조립체와;상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합된 반사 기준 빔 소조립체와;상기 간섭성 광 소스에 광학적으로 결합되고, 전달 물체 빔 경로와 반사 물체 빔 경로를 포함하는 물체 빔 소조립체와;상기 전달 기준 빔 소조립체와 상기 물체 빔 소조립체 모두에 광학적으로 결합된 전달 빔분리기(975, 1080)와;상기 반사 기준 빔 소조립체와 상기 물체 빔 소조립체 모두에 광학적으로 결합된 반사 빔분리기(970, 1065)와;상기 전달 빔분리기와 상기 반사 빔분리기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 멤버에 광학적으로 결합된 픽셀화된 검출 장치(980, 990, 1070, 1090)를 포함하고,상기 물체 빔 소조립체는 적어도 부분적으로 투명하고, i) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 전달 빔분리기 사이에 전달가능하게 광학적으로 결합되며, ⅱ) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 반사 빔분리기 사이에 반사가능하게 광학적으로 결합된 물체(940, 1045)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,i) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 전달 기준 빔 소조립체 사이에 광학적으로 결합되고, ⅱ) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 물체 빔 소조립체 사이에 광학적으로 결합된 다른 전달 빔분리기와;i) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 반사 기준 빔 소조립체 사이에 광학적으로 결합되고, ⅱ) 상기 간섭성 광 에너지 소스와 상기 물체 빔 소조립체 사이에 광학적으로 결합된 다른 반사 빔분리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 전달 기준 빔 소조립체는 조명 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 반사 기준 빔 소조립체는 조명 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 반사 기준 빔 소조립체는 기준 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 물체 빔 소조립체는 촬영 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 물체 빔 소조립체는 조명 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 전달 빔분리기와 상기 반사 빔분리기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 멤버에 광학적으로 결합된 다른 픽셀화된 검출 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항에 있어서,상기 간섭성 광 에너지 소스는 펄스 모드에서 동작하는 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 16항의 장치를 포함하는 포토리소그래픽 마스크 검사 기기.
- 제 16항의 장치를 포함하는 계측 기기.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/649,251 US7119905B2 (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Spatial-heterodyne interferometry for transmission (SHIFT) measurements |
| US10/649,474 | 2003-08-26 | ||
| US10/649,251 | 2003-08-26 | ||
| US10/649,474 US6999178B2 (en) | 2003-08-26 | 2003-08-26 | Spatial-heterodyne interferometry for reflection and transmission (SHIRT) measurements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060037456A true KR20060037456A (ko) | 2006-05-03 |
Family
ID=36204478
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020067003889A KR20060037456A (ko) | 2003-08-26 | 2004-08-26 | 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 |
| KR1020067003888A KR20060033045A (ko) | 2003-08-26 | 2004-08-26 | 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020067003888A KR20060033045A (ko) | 2003-08-26 | 2004-08-26 | 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP1660951A1 (ko) |
| JP (2) | JP2007504494A (ko) |
| KR (2) | KR20060037456A (ko) |
| IL (2) | IL173849A0 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101233350B1 (ko) * | 2011-04-19 | 2013-02-14 | 전자부품연구원 | 홀로그램 트랜스코딩 장치 및 방법 |
| US8670128B2 (en) | 2009-02-02 | 2014-03-11 | Kobe Steel, Ltd. | Profile measuring apparatus |
| WO2019039663A1 (ko) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 주식회사 내일해 | 개선된 홀로그래픽 복원 장치 및 방법 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0302676D0 (sv) * | 2003-10-09 | 2003-10-09 | Neural Ab | Method and apparatus for holographic refractometry |
| JP5362254B2 (ja) * | 2007-05-07 | 2013-12-11 | 株式会社Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ | 計測システム及び計測方法 |
| JP5379029B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2013-12-25 | 株式会社神戸製鋼所 | 形状測定装置および該方法 |
| JP5199141B2 (ja) * | 2009-02-02 | 2013-05-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 形状測定装置 |
| JP5560628B2 (ja) * | 2009-09-04 | 2014-07-30 | ソニー株式会社 | 検査装置および検査方法 |
| WO2011136381A1 (ja) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 観察装置 |
| JP5856440B2 (ja) * | 2011-11-02 | 2016-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | 観察装置 |
-
2004
- 2004-08-26 EP EP04782279A patent/EP1660951A1/en not_active Withdrawn
- 2004-08-26 EP EP04782265A patent/EP1660950A1/en not_active Withdrawn
- 2004-08-26 KR KR1020067003889A patent/KR20060037456A/ko active IP Right Grant
- 2004-08-26 JP JP2006524850A patent/JP2007504494A/ja active Pending
- 2004-08-26 JP JP2006524853A patent/JP2007504444A/ja active Pending
- 2004-08-26 KR KR1020067003888A patent/KR20060033045A/ko active IP Right Grant
-
2006
- 2006-02-21 IL IL173849A patent/IL173849A0/en unknown
- 2006-02-21 IL IL173848A patent/IL173848A0/en unknown
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8670128B2 (en) | 2009-02-02 | 2014-03-11 | Kobe Steel, Ltd. | Profile measuring apparatus |
| KR101233350B1 (ko) * | 2011-04-19 | 2013-02-14 | 전자부품연구원 | 홀로그램 트랜스코딩 장치 및 방법 |
| WO2019039663A1 (ko) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 주식회사 내일해 | 개선된 홀로그래픽 복원 장치 및 방법 |
| US11215950B2 (en) | 2017-08-25 | 2022-01-04 | Naeilhae, Co., Ltd. | Holographic reconstruction device and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1660950A1 (en) | 2006-05-31 |
| JP2007504444A (ja) | 2007-03-01 |
| KR20060033045A (ko) | 2006-04-18 |
| IL173849A0 (en) | 2006-07-05 |
| JP2007504494A (ja) | 2007-03-01 |
| EP1660951A1 (en) | 2006-05-31 |
| IL173848A0 (en) | 2006-07-05 |
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 | |
| KR20060037456A (ko) | 반사 및 전달에 대한 공간-헤테로다인 간섭계 측정 | |
| WO2007022406A2 (en) | System and method for improved holographic imaging | |
| US20040150834A1 (en) | Application of the phase shifting diffraction interferometer for measuring convex mirrors and negative lenses | |
| US10743767B2 (en) | Full-field interferential imaging systems and methods | |
| US8363316B2 (en) | Digital holographic microscopy | |
| CN109297931B (zh) | 基于空间载波的三方向剪切散斑干涉系统及方法 | |
| KR20080076303A (ko) | 공간 영역 광결맞음 단층 촬영장치 | |
| US11500187B2 (en) | Systems, methods, and structures for broadband phase shifting for quantitative phase microscopy | |
| Goldstein et al. | Dynamic four-dimensional microscope system with automated background leveling | |
| JP5966547B2 (ja) | 干渉縞解析方法、干渉縞解析装置、投影露光装置、及びデバイスの製造方法 | |
| JP4133643B2 (ja) | 寸法測定用干渉計 | |
| Tang et al. | Double-grating quadri-wave lateral shearing interferometry for large dynamic range wavefront measurements | |
| WO2020085402A1 (ja) | 顕微鏡及び顕微法 | |
| Shanmugavel | High Resolution Phase Imaging using Transport of Intensity Equation | |
| Krauze et al. | qtOCT: quantitative transmission optical coherence tomography | |
| Han et al. | Lensfree on-chip digital holographic microscope with auto-focusing | |
| CN117940761A (zh) | 光学测定系统和光学测定方法 | |
| CN116223319A (zh) | 基于相移微镜的并行成像滑油磨粒三维检测系统 | |
| WO2020252485A1 (en) | Systems, methods, and structures for broadband phase shifting for quantitative phase imaging | |
| Pedrini et al. | Resolution enhanced technologies in digital holography | |
| Berz et al. | A new non-iterative self-referencing interferometer in optical phase imaging and holographic microscopy, HOLOCAM | |
| Almoro et al. | THE EUROPEAN OPTI CAL SOCI ETY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| NORF | Unpaid initial registration fee |