KR20150002538A - 계측 시스템을 위한 조명 광학 유닛 및 그러한 조명 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템 - Google Patents

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마리오 랭글레
울리히 마테예카
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칼 짜이스 에스엠에스 게엠베하
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Abstract

조명 광학 유닛(6)이 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 역할을 한다. 조명 광학 유닛(6)은, 점검될 오브젝트(3)가 배치될 수 있는 오브젝트 필드(61)에 걸쳐 한정된 분포의 조명각의 조명 광(4)을 생성하기 위한 광학 동공 성형 조립체(21)를 갖는다. 오브젝트 필드(61)에 걸쳐 한정된 세기 분포의 조명 광(4)을 생성하기 위한 광학 필드 성형 조립체(49)가 조명 광(4)의 빔 경로에서 동공 성형 조립체(21)의 하류에 배열된다. 필드 성형 조립체(49)는, 조명 광학 유닛(6)의 동공 평면(43)의 영역에 배치된 적어도 하나의 광학 필드 성형 요소(50)를 갖는다. 이러한 구성의 결과로, 전체 오브젝트 필드에 걸친 세기 분포와 조명각 분포에 대해 한정된 방식으로 설정될 수 있는 조명을 보장하는 조명 광학 유닛을 얻는다.

Description

계측 시스템을 위한 조명 광학 유닛 및 그러한 조명 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템{ILLUMINATION OPTICAL UNIT FOR A METROLOGY SYSTEM AND METROLOGY SYSTEM COMPRISING SUCH AN ILLUMINATION OPTICAL UNIT}
본 발명은 계측 시스템에 의해 점검될 오브젝트를 조명하기 위한 조명 광학 유닛에 관한 것이다. 더 나아가, 본 발명은 그러한 조명 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템에 관한 것이다.
계측 시스템을 위한 조명 광학 유닛은 예컨대 DE 10 2011 084 255A1, WO 2011/144 389A1, WO 03/096 356A2 및 DE 102 20 815A1으로부터 알려져 있다. 조명 광학 유닛을 포함하는 마스크 검사 시스템은 WO 2005/045 503A1으로부터 또한 알려져 있다. 투영 노광 장치를 위한 조명 광학 유닛은 US 2012/0 236 284A1, US 8,094,290B2, US 8,144,308B2 및 US 2012/0 249 989A1로부터 알려져 있다.
본 발명이 해결하는 문제점은, 전체 오브젝트 필드에 걸친 세기 분포와 조명각 분포에 관해 한정된 방식으로 설정될 수 있는 조명이 보장되는 방식으로, 계측 시스템에 의해 점검될 오브젝트를 조명하기 위한 조명 광학 유닛을 개선하는 것이다.
이러한 문제는 청구항 1에 명시된 특성을 포함한 조명 광학 유닛에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
조명 광의 빔 경로에서 동공 성형 조립체의 하류에 배열되며, 조명 광학 유닛의 동공 평면의 영역에 배치된 필드 성형 요소를 포함하는 필드 성형 조립체는 한정된 동공 성형, 즉 오브젝트 필드에 걸친 조명각 분포의 한정된 규정(stipulation)뿐만 아니라 한정된 필드 성형을 조명 광학 유닛을 사용하여 가능케 한다. 동공 평면의 영역에서 필드 성형 요소에 의한 필드 성형은 동공 평면의 영역에서 필드 성형 요소에 의한 편향 각도의 한정된 생성에 의해 발생하며, 이것은 오브젝트 필드에 걸친 세기 분포의 대응하여 한정된 규정을 초래한다.
청구항 2에 따른 필드 성형 요소로서 확산 또는 산란판이 투과형으로 구현될 수 있지만, 택일적으로는 또한 반사형으로 구현될 수 있다. 필드 성형 조립체는 필드 성형을 위한 하나 보다 많은 확산판을 포함할 수 있다. 복수의 확산판은 조명 광의 빔 경로에서 연속해서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 확산판에 대안으로서 또는 그에 추가하여, 조명 광을 안내하는 플라이스 아이(fly's eye) 집광기(condenser)나 로드(rod)가 필드 성형에 사용될 수 있다. 계측 시스템이나 투영 노광 장치에 대한 조명 광학 유닛의 환경에서, 한편으로는 플라이스 아이 집광기의, 다른 한편으론 로드의 사용 예가 종래기술에서 알려져 있다. 플라이스 아이 집광기나 로드는 특히 필드 균질화를 위한, 즉 오브젝트 필드에 걸쳐서 조명 세기를 더욱 균질하게 하기 위한 필드 균질화 요소로서 사용될 수 있다.
청구항 3에 따라 회전 가능 방식으로 구현된 필드 성형 요소인 경우에, 필드 성형 요소에서 편향각 생성의 시간 평균 효과가 또한 이용되어, 추가 균질화를 야기한다. 회전 축은, 회전 가능 방식으로 구동되는 필드 성형 요소 영역에서 빔 경로에 평행하게 연장할 수 있다. 회전 가능한 필드 성형 요소를 이용하여, 또한, 필드 성형 조립체에서 적어도 하나의 정적 필드 성형 요소를 사용할 수 있다. 복수의 회전 가능한 필드 성형 요소 및/또는 다른 자유도로 변위 가능한 필드 성형 요소가 또한 필드 성형 조립체에 사용될 수 있다.
청구항 4에 따른 디폴로라이저(depolarizer)가 예컨대 조명 광의 광 혼합에 유리한 것으로 입증되었다.
청구항 5에 따른 동공 균질화 조립체는 동공 성형 조립체의 기능을 지원할 수 있다. 동공 균질화인 경우에, 조명 광학 유닛의 동공에 걸쳐서 균일한 조명 광세기를 생성할 수 있다.
필드나 동공 균질화인 경우에, 일반적으로 필드나 동공 영역에 걸친 조명 세기 변경은, 한정된 필드나 각각의 동공 영역에 걸쳐서, 규정된 제한치보다 낮게, 예컨대 Imax-Imin ≤ 0.01ㆍI0로 설정되며, 여기서 I0는 규정된 필드나 동공 영역에 걸친 평균 세기 충돌(average intensity impingement)을 나타낸다. 조명 광학 유닛의 디폴로라이저는 동공 균질화 조립체의 상류에 배치될 수 있다. 동공 균질화 조립체는 적어도 하나의 복수 렌즈 어레이나 플라이스 아이 집광기로서 구현될 수 있다. 이 경우에, 동공 균질화 조립체에 입사한 조명 광의 총 빔은, 개별 마이크로렌즈 상에 각각 충돌하여 하류 평면에서의 광 혼합을 위해 서로 중첩되는 부분 빔으로 분할된다.
청구항 6에 따른 MMA는 동공 성형의 한정된 규정을 가능케 한다.
청구항 7에 따라 회절-반사 격자로서의 MMA의 구현은, 오브젝트 필드 조명에 기여하지 않고자 하는 조명 광의 유리하게도 우수한 억압으로 동공 성형을 가능케 한다. 억압될 이 조명 광은 추가 조명에 사용되지 않는 회절 차수에서 회절된다. 그 경사진 위치에 의해, 회절-반사 격자 세트로서 구현된 MMA의 마이크로렌즈는 MMA로부터의 조명 광의 반사각을 설정하며, 여기서 그 조명 광은 그 반사각이 회절-반사 격자의 사용된 회절 차수의 회절각과 같은 것이 사용된다. 반사각이 사용된 회절 차수의 회절각에 정확히 해당하는 한, MMA의 각 마이크로미러의 블레이즈(blaze) 경사 위치를 달성한다. 회절-반사 격자의 하류에서의 원하는 사용된 회절 차수는, 예컨대 원하는 사용된 회절 차수 또는 복수의 원하는 사용된 회절 차수를 정확히 투과하는 공간 필터 조리개에 의해 영향을 받을 수 있다.
청구항 8에 따른 조명 광의 빔 경로의 설계는 반사 격자의 상이한 회절 차수 사이의 원치 않는 혼신을 회피한다.
청구항 9에 따라 연속해서 조정될 수 있는 마이크로미러를 통해, 예컨대 동공에서의 조명 광 그레이 레벨은 각각의 마이크로미러의 반사각의 블레이즈 각으로의 근사화에 의해 설정할 수 있다.
청구항 10에 따라 두 경사각 사이에서의 마이크로미러의 대안적인 스위칭인 경우에, 이들 두 개의 경사각에 대응하는 경사 위치는 마이크로미러의 경사조정 일주의 단부 조리개일 수 있다. 마이크로미러의 대응하는 실시예는 제조 엔지니어링 면에서 간단하다.
청구항 11에 따라 0°보다 큰, 마이크로미러 주 평면 상에서의 입사각으로의 빔 경로의 설계로 인해, MMA에 의해 반사된 조명 광의 빔 경로로부터 MMA 상에 입사된 조명 광의 빔 경로의 공간 분리가 허용된다. 마이크로미러 주 평면 상에서의 마이크로미러의 입사각은 예컨대 5°보다 클 수 있고, 10°보다 클 수 있고, 15°보다 클 수 있으며, 20°영역에 있을 수 있다.
청구항 12에 따른 적어도 하나의 공간 필터 조리개는 더 사용될 조명 광의 신뢰할 만한 선택을 초래한다. 적어도 하나의 공간 필터 조리개는 조명 광의 빔 경로에서 동공 성형 조립체의 적어도 하나의 MMA의 하류에 배치될 수 있다.
청구항 13에 따른 필드 조리개는 오브젝트 필드의 외부 필드 경계의 한정된 성형을 가능케 한다.
청구항 14에 따른 적어도 하나의 광학 중계 조립체로 인해, 빔 모니터링 및/또는 빔 성형에 사용될 수 있는 조명 광학 유닛의 적어도 하나의 추가 동공 평면을 생성할 수 있다.
청구항 15에 따른 튜브 렌즈는 빔 경로의 광학 모니터링, 특히 시각적 모니터링을 가능케 한다.
청구항 16에 따른 집광 렌즈는 조명 광이 오브젝트 필드를 향해 효과적으로 안내되게 한다.
본 발명에 의해 해결될 추가 문제점은, 가능한 정밀한 조명 광학 유닛의 동공 균질화를 달성하는 방식으로 도입부에서 언급한 타입의 조명 광학 유닛을 개선하는 것이다.
이러한 문제점은, 청구항 17에 명시된 특성을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
이미 앞서 기재한 설명을 동공 균질화, 즉 최대 원하는 변경의 규정에 관해 적용할 수 있다. 동공 균질화 조립체로 인해, 또한 조명 광의 빔 경로에서 추가적인 동공 균질화 조립체나 동공 성형 조립체의 균질화 결과의 정정이나 보상을 달성할 수 있다. 추가 동공 균질화 조립체로서, 예컨대, 특히 MMA 동공 균질화 조립체의 상류의 조명 광의 빔 경로에서 복수 렌즈 어레이 또는 플라이스 아이 집광기를 사용할 수 있다.
적어도 하나의 MMA 상의 조명 광 조사는 예컨대 망원경의 도움으로 및/또는 MMA 상의 증가한 입사각의 도움으로 MMA 상에 입사하는 조명 광 빔을 확장함으로써 감소할 수 있다. MMA 상의 조명 광 조사의 감소는 또한, 예컨대 타원형 또는 육각형으로 신장되는 것과 같이 둥글지 않은 마이크로렌즈를 갖는 플라이스 아이 집광기 및/또는 마이크로렌즈 어레이의 도움으로 MMA 상에 입사된 조명 광의 빔을 미리 성형함으로써 달성할 수 있다.
청구항 18 내지 청구항 22의 장점은 특히 청구항 7 내지 청구항 11을 참조하여 앞서 이미 설명한 것에 대응한다.
청구항 17 내지 청구항 22에 따른 조명 광학 유닛은, 조명 광학 유닛 및/또는 계측 시스템과 연계하여 앞서 이미 논의하였던 개별 특성 모두 및/또는 특성 조합으로 개선될 수 있다.
본 발명에 의해 해결된 추가 문제점은, 부유 광을 가능한 가장 억압하게 조명 광학 유닛의 동공에 걸쳐서 규정된 세기 분포를 설정하는 것이 가능하도록, 도입부에서 언급된 타입의 조명 광학 유닛을 개선하는 것이다.
이 문제점은, 청구항 23에 명시된 특성을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
조명 광의 빔 경로에서 적어도 하나의 MMA에 두 번 연달아서 충돌하면, 특히 우수한 부유 광 억압을 초래한다. 이 경우에, MMA의 하나의 동일한 MMA 영역은 연달아서 두 번 충돌될 수 있다. 대안적으로, 예컨대 서로 분리된 MMA 영역은 각 경우에 한번 연달아서 충돌될 수 있어서, 적어도 하나의 MMA 영역에, 즉 두 개의 MMA 영역에 두 번의 충돌이 마찬가지로 실현된다. 동공 영향 조립체에 의해 달성한 동공 영향은 앞서 이미 설명한 것에 대응하는 동공 균질화 또는 동공 성형일 수 있다. 적어도 하나의 MMA 영역 상의 복수의 충돌 영역에서의 조명 광의 빔 안내는 겹쳐지고 콤팩트한 방식으로 구현될 수 있다. 이 겹쳐진 빔 경로를 따라 배치된 광학 구성요소 사이에서 아마도 발생할 구조 공간 충돌은, 광학 구성요소 사이에 충분한 축방향 거리를 얻도록 원래 가깝게 인접해 있는 광학 구성요소의 축방향 오프셋에 의해 해결할 수 있다. 렌즈, 특히 집광 렌즈가 구조 공간 충돌을 해결하기 위해 축방향으로 오프셋되는 한, 광학 설계는 예컨대 적어도 하나의 렌즈 초점거리의 적응에 의해 대응하여 적응될 수 있다.
청구항 24에 따라 서로 분리된 MMA 영역은 조명 광의 대응하여, 공간적으로 분리된 빔 안내를 가능케 한다. 대안적으로 또는 추가로, 조명 광은 하나의 동일한 MMA 영역 상에 두 번 연속하여 충돌할 수 있다. 서로 분리되는 MMA 영역은 하나의 동일한 MMA 상의 영역을 구성할 수 있지만, 원칙적으로 서로 공간적으로 분리된 두 개의 마이크로미러 어레이에 의해 실현될 수 있다. 두 개보다 많은 MMA 영역 상에 연달아서 충돌하여 부유 광을 더 개선하여 억압하는 것도 가능하다.
청구항 25 내지 청구항 27의 장점은 청구항 7 내지 청구항 9와 연계하여 이미 앞서 설명한 것이다.
청구항 28에 따른 설계인 경우에, 상이한 경사각의 동작점 범위의 마이크로미러를 사용한다. 이 경우에, 마이크로미러의 제1 그룹은 제1 사용된 각도 범위에서 동작할 수 있으며, 마이크로미러의 제2 그룹은 제2 경사각 동작점 범위에서 동작할 수 있다. 이 구성은 특히 회절-반사 격자의 블레이즈 각으로부터 마이크로미러의 조명 광 반사각의 타겟 편차에 의해 그레이 레벨을 설정하는데 사용될 수 있다. 두 개보다 많은 경사각 동작점 범위는 또한 상이한 마이크로미러 그룹의 대응한 할당의 결과로서 사용될 수 있다. 조명 광학 유닛의 대안적인 설계에서, 제1 경사각 동작점 범위는 또한 제2 경사각 동작점 범위와 동일할 수 있다. 경사각 동작점 범위 중 적어도 하나나 모든 경사각 동작점 범위는 각 마이크로미러에서 반사율의 글로벌 세기 최대치의 범위나 각 마이크로미러의 반사율의 글로벌 반사율 최소치의 범위에 있을 수 있다. 상이한 마이크로미러 충돌이 하나의 동일한 MMA 상에서나 그 밖에 상이한 MMA 상에서 발생할 수 있다.
청구항 29 및 청구항 30에 따른 설계는 대응하는 장점을 갖는다. 제1 반사 범위는 예컨대 0%와 30%의 반사율 범위에 있을 수 있다. 제2 반사율 범위는 예컨대 60%와 100% 사이의 범위에 있을 수 있다. 추가 반사율 범위는 예컨대 30%와 60%의 범위에 있을 수 있다. 사용되는 두 개보다 많은 반사율 범위의 규정이 또한 가능하다. 대안적으로, 제1 반사율 범위와 제2 반사율 범위가 동일한 조명 광학 유닛의 설계가 가능하다.
조명 광이 적어도 하나의 MMA 영역 상에 순차적으로 복수 회 충돌하는 한, 조명 광학 유닛은, 예컨대 0%와 30% 사이인 낮은 반사율의 사용 각도 범위 및/또는 관련 마이크로미러의 반사율이 경사각 조정에 관해 크게 의존하는 정확히 하나의 사용된 각도 범위를 갖는 정확히 하나의 마이크로미러 충돌을 이용하도록 설계된다. 모든 다른 마이크로미러 충돌에서, 경사각 조정에 관한 반사율의 더 적은 의존성과 더 높은 반사율이 이때 존재한다. 이러한 구성은 그레이 레벨, 즉 정확히 특정한 조명 채널에 규정될 전반사의 설정을 최적화하는데 사용될 수 있다.
MMA의 마이크로미러 주 평면 상의 조명 광의 입사각은 예컨대 0°보다 클 수 있고, 5°보다 클 수 있고, 10°보다 클 수 있고, 15°보다 클 수 있으며, 20°의 영역에 있을 수 있다. 두 개의 입사각 범위에서의 평균 입사각은 3°보다 크게, 5°보다 크게 또는 심지어 10°보다 크게 서로 상이할 수 있다. 사용되는 두 개보다 많은 입사각 범위로 마이크로미러를 할당할 수 도 있다. 대안적으로, 제1 범위의 입사각은 또한 제2 범위의 입사각과 같을 수 있다.
청구항 23 내지 청구항 30과 연계하여 앞서 논의한 특성은, 조명 광학 유닛과 계측 시스템과 연계하여 앞서 이미 논의한 개별 특성 또는 특성 조합과 자유롭게 조합할 수 있다. 앞서 설명한 경사각 동작점 범위의 선택은 마이크로미러 그룹, 특히 전체 마이크로미러 영역에 관한 것일 수 있지만, 개별 마이크로미러에 관한 것일 수 도 있다. 원칙적으로, MMA의 각 마이크로미러는 개별 편향 그리고 기본적으로는 또한 개별 동작점으로 동작할 수 있다.
본 발명에 의해 해결되는 추가 문제점은, 동공 영향이 가능한 정밀하게 발생하도록 도입부에서 언급한 타입의 조명 광학 유닛을 개선하는 것이다.
이 문제점은, 청구항 31에 명시한 특성을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
조명 광을 위해 사용된 2차 회절에서의 적어도 하나의 MMA의 동작은 특히 우수한 부유 광의 억압을 초래한다. MMA에서의 조명 광의 2차 회절은 그러므로 추가 사용을 위해 선택된다. 동공 영향은 동공 균질화 및/또는 동공 성형일 수 있다. MMA의 반사 격자 실시예의 장점은 이미 전술하였다.
MMA의 대안적인 구동인 경우에, MMA의 선택된 마이크로미러는 조명 광에 대해 사용된 적어도 2차 회절에서 동작한다. 이 경우에, MMA의 적어도 하나의 마이크로미러는 적어도 사용된 2차 회절수에서 동작될 수 있다.
청구항 31과 연계하여 앞서 논의한 특성은, 조명 광학 유닛 및 계측 시스템과 연계하여 이미 논의한 개별 특성이나 특성 조합과 자유롭게 조합될 수 있다.
본 발명에 의해 해결되는 추가 문제점은 적어도 하나의 마이크로미러 어레이를 포함하는 동공 영향 조립체를, 그 안정성이 개선되도록 구현하는 것이다.
이 문제점은 청구항 32에 명시된 특성을 포함하는 조명 광학 유닛에 의해 본 발명에 따라 해결된다.
조명 광이 충돌하지 않는 MMA 영역이 존재하는 덕분에, MMA는 조명 광 충돌에 관해 배향될 수 있어서, 조명 광은 조명에 최적으로 적절한 MMA 영역을 조명한다. 예를 들면, MMA 상의 결함 영역이 조명 광이 충돌하는 MMA 영역 외부에 배치될 수 있다.
청구항 33에 따른 실시예인 경우에, MMA의 위치 변화는, 제1 조명 위치에서, 조명 광이 서로 공간적으로 분리된 방식으로 배치된 두 개의 사용된 MMA 영역 상에 충돌하고, 추가 위치에서 대응하는 교환 MMA 영역이 노광에 사용되도록, 가능하다. 서로 분리된 방식으로 배치된 사용된 MMA 영역은 조명 광의 빔 경로에서 조명 광에 의해 연속하여 충돌할 수 있다. 두 개보다 많은 사용된 MMA 영역이 대응하여 할당된 교환 MMA 영역을 갖고 동공 영향 조립체에 또한 제공될 수 있다.
청구항 32 및 청구항 33에 따른 조명 광학 유닛은, 조명 광학 유닛과 계측 시스템과 연계하여 이미 앞서 논의한 모든 개별 특성이나 특성 조합으로 개선될 수 있다.
청구항 34 내지 청구항 36에 따른 계측 시스템의 장점은 조명 광학 유닛과 연계하여 앞서 이미 논의한 것에 대응한다.
청구항 35에 따른 에너지 모니터링 유닛에 대한 대안으로서 또는 그에 추가하여, 세기 모니터링 유닛을 제공할 수 도 있다. 오브젝트 필드 조명은 오브젝트 필드에 걸쳐서 공간적으로 분해된 방식으로 모니터링될 수 있다. 세기 분포는 오브젝트 필드에 걸쳐서 공간적으로 분해된 방식으로 모니터링될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 모니터링은, 오브젝트 필드의 상류 및/또는 오브젝트 필드의 하류의 조명 광의 빔 경로에서 발생할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 전체 오브젝트 필드에 걸친 세기 분포와 조명각 분포에 관해 한정된 방식으로 설정될 수 있는 조명이 보장되는 방식으로, 계측 시스템에 의해 점검될 오브젝트를 조명하기 위한 조명 광학 유닛을 개선할 수 있다.
도 1은 오브젝트를 점검하기 위한 계측 시스템을 도시된 구성요소 중 일부의 자오단면을 개략적으로 예시하여 도시하며, 점검할 오브젝트를 조명하기 위한 조명 광학 유닛이 계측 시스템의 일부이다.
도 2는, 동공 균질화 조립체 영역에서, 플라이스 아이 집광기로서 구현되는, 도 1에 따른 조명 광학 유닛에 의해 안내되는 조명 광의 빔 경로로부터 발췌부를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 플라이스 아이 집광기로부터의 발췌부를 개략적으로 도시하며, 이 예시는 조명 광학 유닛에 의해 안내되는 조명 광의 총 빔 중 두 개의 부분 빔의 빔 안내에 관해 상세하게 도시하며, 그러한 부분 빔은 각 경우에 세 개의 개별 광선에 의해 예시된다.
도 4는, 도 1과 비교하여 수직 평면에 대해 미러-반전된 방식으로, 후속한 광학 유닛을 포함하는 도 1에 따른 조명 광학 유닛의 동공 성형 조립체를 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 동공 성형 조립체의 빔 성형 효과를 개략적으로 도시하며, 동공 성형 조립체의 멀티-미러 어레이(MMA)에 의해 구현되는 실제 반사 격자는 투과 격자로서 예시된다.
도 6은, 동공 성형 조립체의 영역에서 도 1에 따른 조명 광학 유닛과 필드 성형 조립체를 포함하는 후속한 광학 유닛에서의 조명 광의 빔 경로로부터의 발췌부를 도시한다.
도 7은, 마이크로미러 어레이의 제1 변위 위치에서, 도 6의 방향(VII)에서 본 마이크로미러 어레이의 평면도를 도시한다.
도 8은, 도 7과 유사한 예시로서, 제2 변위 위치에서 마이크로미러 어레이의 평면도를 도시한다.
도 9는, 도 7 및 도 8과 유사한 예시로서, 추가 변위 위치에서의 마이크로미러 어레이의 추가 실시예를 도시한다.
도 10은, 도 1과 유사한 예시로서, 동공 균질화 조립체와 동공 성형 조립체 사이의 조명 광 빔 경로의 안내의 추가 실시예를 갖는 계측 시스템의 추가 실시예를 도시한다.
도 11은, 정확히 하나의 마이크로미러 어레이를 갖는 동공 성형 조립체의 추가 실시예의 영역에서의 조명 광의 빔 안내의 추가 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 12는, 도 11과 유사한 예시로서, 정확히 하나의 마이크로미러 어레이를 갖는 동공 성형 조립체의 추가 실시예의 영역에서 조명 광의 빔 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 13은, 동공 성형 조립체의 추가 실시예의 영역에서 조명 광의 빔의 빔 안내의 추가 실시예를 도시하며, 조명은 또한 일부 구성요소에 대한 자오단면을 예시한다.
도 14는, 도 13과 유사한 예시로서, 동공 성형 조립체의 추가 실시예에서 조명 광의 빔의 빔 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 15는, 도 14의 방향(XV)에서 본 입사측 원통형 렌즈 망원경의 영역에서 도 14에 따른 실시예에서의 조명 광의 빔 경로로부터의 발췌부를 도시한 도면이다.
도 16은, 동공 성형 조립체의 실시예의 마이크로미러 어레이의 영역에서 조명 광의 빔 경로의 추가 실시예를 도시한다.
도 17은, 도 16의 방향(XVII)에서 본 마이크로미러 어레이의 평면도를 도시한다.
도 18은, 도 16에 유사한 예시로서, 동공 성형 조립체의 마이크로미러 어레이의 영역에서 조명 광의 빔 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 19는, 도 13과 유사한 예시로서, 동공 성형 조립체의 추가 실시예의 영역에서 동공 균질화 조립체의 마지막 마이크로렌즈 어레이로부터 시작된 조명 광의 빔 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 20은, 도 19의 방향(XX)에서 본 더 확대한 도면으로서, 도 19에 따른 마이크로렌즈 어레이의 마이크로렌즈를 도시한 도면이다.
도 21은, 도 20과 유사하게 예시된 평면도로서, 예컨대 도 1에 따른 조명 광학 유닛인 경우에 동공 균질화 조립체에 사용되는 마이크로렌즈 어레이로부터의 발췌부를 도시한다.
도 22는, 도 21과 유사한 예시로서, 도 19 및 도 20에 따른 동공 균질화 조립체를 포함하는 조명 광학 유닛에 사용되는 마이크로렌즈 어레이로부터의 발췌부의 평면도를 도시한다.
도 23은, 도 7 내지 도 9와 유사한 예시로서, 타원 형상 조명 광 빔에 의해 강조된 충돌 영역을 갖는 동공 성형 조립체의 변형의 마이크로미러 어레이의 평면도를 도시한다.
도 24 내지 도 33은, 각 경우에 도 13과 유사한 예시로서, 동공 성형 조립체의 추가 실시예에서 조명 광의 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 34 및 도 35는, 도 13에 따른 조명과 비교하여 좀더 개략적으로, 동공 성형 조립체의 추가 실시예에서 조명 광의 안내의 추가 실시예를 도시한다.
도 36은, 개략적으로 그리고 확대한 도면으로서, 도입한 변수를 명확히 하기 위해 예시한 실시예 중 하나의 MMA 영역을 통한 단면을 도시한다.
도 37은, MMA 영역의 두 개의 인접한 마이크로미러의 영역에서 도 36으로부터의 확대한 발췌부를 도시한다.
도 38은, 각각의 MMA 영역에 의해 반사된 세기 비율의 MMA 영역의 각각의 마이크로미러의 경사각에 대한 의존성을 퍼센트로 나타낸 도면을 도시한다.
도 39는, 할당된 경사각 동작점에서의 대응하는 반사율을 설정할 목적으로 경사각이 설정되는 마이크로미러 하위 영역을 갖는 동공 성형 조립체의 제1 MMA 영역의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 40은, 도 39와 유사한 예시로서, 이제 규정된 MMA 하위 영역의 할당된 경사각 동작점 설정을 갖는 동공 성형 조립체의 추가 MMA 영역의 평면도를 도시한다.
도 41은, 조명 동공에 걸친 조명 광의 세기 분포에 관한 도 39 및 도 40에 따른 두 개의 MMA 영역 설정의 전체 영향을 평면도인 도 39 및 도 40과 필적할 만한 형태로 예시하여 도시한다.
도 1은, 전체적으로 그리고 개략적으로, 오브젝트 평면(2)에 배치된 오브젝트의 매우 공간적으로 분해된 점검을 위한 계측 시스템(1)을 도시한다. 오브젝트 평면(2)의 리소그래피 마스크(3)는 개략적으로 도 1에서의 그러한 오브젝트의 예로서 도시된다. 그러한 리소그래피 마스크(3)는 또한 레티클로서도 표시된다. 계측 시스템(1)으로, 레티클(3)의 토포그래피와 광학적 거동은 특히 DUV 또는 EUV 투영 리소그래피를 위한 투영 노광 장치에서의 동작이 점검 및 테스트될 수 있다. 예를 들어, 레티클(3) 상의 결함은 계측 시스템(1)에 의해 식별되어 측정될 수 있다. 투영 리소그래피 동안 투영 광이나 조명 광(4)의 안내에 대한 레티클(3) 상의 구조의 영향이 또한 계측 시스템(1)에 의해 측정될 수 있다. 조명 광(4)은, 각각 세 개의 상이한 광선 각도(하나의 주 광선, 두 개의 코마 광선)으로 상이한 필드 지점으로부터 진행하는 복수의 개별 광선에 의해 도 1에서 개략적으로 나타내어 진다.
조명 광(4)은, 예시한 예시적인 실시예에서는 DUV 레이저, 예컨대 193nm의 파장을 생성하기 위한 레이저인 광 또는 방사 소스(5)에 의해 생성된다. EUV 광원이 또한 원칙적으로 가능하며, 여기서 후술될 투과형 광학 구성요소는 그 후 일반적으로 반사형 광학 구성요소로서 구현된다. 집광 렌즈 대신, 예컨대 대응하는 굴절력의 오목 미러를 이때 사용한다.
계측 시스템(1)의 조명 광학 유닛(6)은 광원(5)과 계측 시스템(1)의 레티클(3)과 검출 및/또는 모니터링 구성요소 사이에 조명 광(4)을 안내하는 역할을 하며, 그러한 조명 광학 유닛은 후술할 것이다.
조명 광(4)의 빔 단면적을 확장하기 위한 빔 확장 장치(7)가 광원(5)의 하류에 배치된다. 빔 확장장치(7)는 예컨대 대응하는 치수를 갖는 갈릴레오 망원경일 수 있다. 조명 광(4)의 빔 단면적은 예컨대 빔 확장 장치(7)에 의해 10의 인수만큼 확장한다.
디폴로라이저(8)는 조명 광(4)의 빔 경로에서 빔 확장 장치(7)의 하류에 배치되며, 그러한 디폴로라이저(8)는 편광된 방식으로 디폴로라이저(8) 상에 본래 입사된 조명 광(4)을 편광되지 않은 방식으로 디폴로라이저(8)로부터 출사되는 조명 광(4)으로 변환한다.
동공 균질화 조립체(9)가 조명 광(4)의 빔 경로에서 디폴로라이저(8)의 하류에 배치된다. 그러한 동공 균질 조립체는 조명 광학 유닛(6)의 동공 평면(11)에서 동공(10)에 걸쳐서 조명 광의 세기 분포를 균질화하는 역할을 한다. 동공 균질화 조립체는 조명 광(4)의 빔 경로에서 연속하여 배치되는 두 개의 마이크로렌즈 어레이(MLA)(12 및 13)를 가지며, 그러한 마이크로렌즈 어레이는 함께 원칙적으로 종래기술로부터 알려져 있는 플라이스 아이 집광기(14)를 형성한다. 줌 렌즈(15)는 더 나아가 동공 균질화 조립체(9)에 속해 있다.
도 2 및 도 3은 동공 균질화 조립체(9)의 기능을 개략적으로 도시한다. 도 3은 조명 광(4)의 전체 빔 중 두 개의 부분 빔(4a 및 4b)의 빔 경로를 도시하며, 이러한 부분 빔은 조명 광(4)의 빔 경로에서 동공 균질화 조립체(9)의 플라이스 아이 집광기(14)의 제1 마이크로렌즈 어레이(12)의 할당된 마이크로렌즈(16)에 입사된다. 부분 빔(4a 및 4b)은 각각 두 개의 코마 광선(17)과 하나의 주 광선(18)에 의해 표시된다.
조명 광(4)의 빔 경로에서의 동공 균질화 조립체(9)의 플라이스 아이 집광기(14)의 제2 마이크로렌즈 어레이(13)는 조명 광학 유닛(6)의 필드 평면(19)의 영역에 배치된다. 줌 렌즈(15)는 집광기로서 동작하여, 조명 광의 부분 빔(4a 및 4b)을 동공 평면(11)의 동공(10)에 서로 중첩하는 방식으로 전달한다. 동공(10)에서 플라이스 아이 집광기(14)의 각각의 마이크로렌즈(16) 상에 입사하는 조명 광 부분 빔(4a,...) 모두의 이러한 중첩은 동공(10)에 걸친 조명 광(4)의 세기 분포의 균질화를 초래한다.
플라이스 아이 집광기(14)의 실시예에 따라, 마이크로렌즈(16)는 정사각형, 직사각형, 육각형, 육각형 형태로 왜곡된 형태, 둥근 또는 기타 형상, 예컨대 타원형, 다각형 또는 삼각형 형상을 평면도에서 가질 수 있다.
실시예에 따라, 플라이스 아이 집광기(14)는 정확히 하나의 마이크로렌즈 어레이나 예컨대 두 개의 마이크로렌즈 어레이와 같이 복수의 마이크로렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈(16)는 평면 볼록, 양면 볼록, 평면 오목 또는 양면 오목으로 구현될 수 있다. 마이크로렌즈(16)는 특히 90°의 교차각을 갖는 교차 원통 렌즈일 수 있다. 마이크로렌즈(16)는 또한 삼중 교차 원통 렌즈일 수 있다. 이 경우, 두 개의 광학 구성요소 사이에서 분포하는 세 개의 빔 형상 표면(오목 또는 볼록)이 각 경우에 60°의 교차각으로 서로 배치된다. 제4 표면은 평면 방식으로 구현될 수 있다.
동공 균질화 및/또는 필드 균질화에 사용될 수 있는 균질화 조립체의 추가 변형을 후술할 것이다. 예를 들어, 확산판은 균질화 조립체로서 사용될 수 있다. 택일적으로 또는 추가로, 회절 및/또는 굴절 마이크로구조를 갖는 요소가 균질화 조립체로서 사용될 수 있다. 균질화 조립체의 균질화 요소는 구동된 방식으로 정지 또는 변위 가능한 것으로 구현될 수 있다. 구동된 변위는 회전이거나 그 밖에 특히 진동 병진일 수 있다.
동공 평면(11)은 도 2에서 개략적으로 줌 렌즈(15)에 인접하게 배치된다. 실제로, 제1 동공 평면(11)은, 조명 광학 유닛(6)의 동공 성형 조립체(21)의 제1 마이크로미러 어레이(MMA) 영역(20)의 영역에서 필드 평면(19)의 하류에 위치하며, 조립체의 본질적인 구성요소와 기능은 도 4 내지 도 7에 예시한다.
조명 광학 유닛(6)의 검출 미러(22)가 줌 렌즈(15)와 제1 MMA 영역(20) 사이에 배치된다.
제1 MMA 영역(20)은, 도 7에 따라 평면도로 도시된 바와 같이, 둥근 조명 광 스폿(23)으로 조명된다. 그러한 스폿(23)은 MMA 영역(20)의 복수의 마이크로미러(24) 상에 입사된다. 마이크로미러(24)는 마이크로미러 영역(20)에 2차원 격자로 배치된다. 마이크로미러(24) 각각은 정사각형 반사 표면을 갖는다. MMA 영역(20)에서 마이크로미러(24)의 두 개의 인접한 미러 행 사이의 거리는 조명 광(4)의 파장으로 조정되어, 조명 광(4)은, 조명 광학 유닛(6)이나 동공 성형 조립체(21)의 하류 구성요소의 방향에서 조명 광(4)의 0차 회절로 MMA 영역(20)에 의해 안내된다. MMA 영역(20)은 그러므로 조명 광(4)에 대한 회절-반란 격자로서 구현된다. MMA 영역(20) 상의 조명 광(4)의 입력 발산과 MMA 영역(20) 상의 조명 광(4)의 입사각은 빔 경로 상의 0차의 회절 패스보다 고차의 회절이 0차 회절을 분리하도록, 즉 0차 회절의 빔 경로로부터 분리될 수 있도록 선택된다.
MMA 영역(20)은 도 7에서 예시한 전체 MMA(25)의 일부분이다.
MMA(25)의 마이크로미러(24)는 액추에이터 시스템에 의해 경사각 범위 내에서 개별적으로 조정될 수 있다. 관련된 경사 액추에이터(26i)가 도 7에서 마이크로미러(24i)에 대해 개략적으로 예시된다. MMA(25)의 모든 마이크로미러(24)의 경사 액추에이터(26)는, 예시하지 않은 방식으로 계측 시스템(1)이나 조명 광학 유닛(6)의 중앙 제어 장치(27)에 신호-연결된다.
중앙 제어 장치(27)는 전체 계측 시스템(1) 및 조명 광학 유닛(6)의 추가 구성요소에 신호-연결된다.
MMA(25)의 실시예에 따라, 마이크로미러(24)는 경사각 범위 내에서 연속해서 조정될 수 있거나, 경사각 범위 내에서 예컨대 두 개의 경사각 사이에서와 같은 복수의 경사각 사이에서 개별적으로 스위칭할 수 있다.
각각의 경사 액추에이터(26i)에 의해, 각각의 마이크로미러(24i)는 온 위치와 오프 위치 사이에서 경사질 수 있다. 온 위치에서, 조명 광(4)에 대한 마이크로미러(24i)의 반사각은 0차 회절의 각도에 대응한다. 온 경사 위치는 그러므로 블레이즈 경사 위치이다. 다시 말해, 마이크로미러(24)는 그 후 블레이즈된 미러이다. 조명 광(4)이 충돌하는 MMA(25)의 이들 영역은 그러므로 조정 가능한 블레이즈 각도를 갖는 블레이즈된 격자로서 동작한다. 오프 위치에서, 마이크로미러(24i)는, 실제로 어떤 조명 광(4)도 0차 회절의 방향으로 반사되지 않도록 경사진다. 오프 위치에서의 경사각은 예컨대, 조명 광(4)이 1차 회절 방향으로 반사되도록 되어 있다. 택일적으로, 마이크로미러(24i)의 오프 위치에서, 조명 광(4)은 또한 조명 광(4)에 대한 MMA 영역(20)의 회절-반사 격자의 두 개의 차수의 회절 사이에서의 일 방향에서나 상이한 차수의 회절의 방향으로 반사될 수 있다. 마이크로미러(24)의 오프 경사각 위치의 선택은, 오프 위치에서의 마이크로미러(24)에 의해 반사된 조명 광(4)의 특히 효율적인 억압이 후속하여 가능하도록 이루어진다.
조명 광(4)의 MMA 영역(20) 상으로의 빔 경로는, 조명 광(4)이, MMA 영역에 의해 형성된 회절-반사 격자의 1차 회절의 회절각(Ψ) 미만인 입력 발산으로 MMA 영역(20)의 마이크로미러(24) 상에 입사된다. 게다가, 조명 광(4)의 MMA 영역(20) 상으로의 빔 경로는, 조명 광(4)이 도 1에 따른 실시예에서 0°보다 크고, 5°보다 크며 대략 10°인 입사각으로 MMA 영역(20)의 마이크로미러 주 판 상에 입사되도록 설계된다. 마이크로미러 주 평면은 동공 평면(11)과 일치한다. 예컨대 MMA 영역(20)의 마이크로미러 주 평면 상에서 15° 이상의 범위에서 또는 20°의 영역에서의 입사각과 같이 10°보다 큰 입사각이 또한 가능하다.
추가 집광 렌즈(28)는 MMA 영역(20)에 의해 반사된 조명 광(4)을 추가 필드 평면(29)에 전달한다. 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)의 경우에, 필드 평면(29)은 필드 평면(19)의 하류의 제1 필드 평면이다. 공간 필터 조리개(30)가 필드 평면(29)에 배치된다. 그러한 공간 필터 조리개는 MMA 영역(20)에 의해 반사된 조명 광(4)의 0차 회절을 선택하는, 즉 추가 차수의 회절, 즉 +/- 1차 및 더 고차의 회절을 억압하기 위한 역할을 한다. 조명 광(4)에 대한 추가 편향 미러(31)가 집광 렌즈(28)와 공간 필터 조리개(30) 사이에 배치된다.
추가 집광 렌즈(32)는 조명 광(4)을 필드 평면(29)으로부터 추가 동공 평면(33)으로 전달한다. 동공 평면(11 및 33)은 예시한 실시예의 경우에 일치한다.
동공(34) 내에서, 조명 광 스폿(35)의 동공 평면(33)에서의 조명 광(4)(도 7과 또한 비교)은 MMA(25) 상에서 추가 MMA 영역(36) 상에서 입사된다. 조명 광(4)에 대한 추가 편향 미러(37)가, 조명 광(4)의 빔 경로에서 하류에 배열된 집광 렌즈(32)와 공간 필터 조리개(30) 사이에 배치된다.
조명 광(4)에 대한 추가 MMA 영역(36)의 효과는 조명 광(4)에 대한 MMA 영역(20)의 효과에 대응한다. 추가 동공 성형은 추가 MMA 영역(36)에 의해 실행될 수 있으며, 영역(36)은 이제 추가 MMA 영역(36)의 마이크로미러(24) 중 어떤 것이 온 위치이며 오프 위치인지에 따라 회절-반사 격자로서 조명 광(4)에 작용한다. MMA 영역(20 및 36)에서 각각 오프 위치에 있는 마이크로미러(24)는 동공에서 대응하는 어두운 영역을 초래한다. MMA 영역(20)과 MMA 영역(36) 모두에서 온 위치에 있는 마이크로미러 상에 입사된 조명 광 부분 빔과 관련된 동공 영역은 조명 광학 유닛(6)의 동공에서 밝은 영역을 초래한다. 선택된 조명 설정, 즉 선택된 조명각 분포는, 오브젝트 조명에 있어서 이런 식으로 규정될 수 있다.
일반적으로, 동공 성형 조립체(21)는 동공 영향 조립체를 구성하며, 이는 예컨대 동공 균질화가 동공 성형 조립체(21)에 의해 또한 달성될 수 있기 때문이다.
추가 집광 렌즈(38)는 조명 광(4)의 빔 경로에서 MMA 영역(36)의 하류에 배열되며, 그러한 추가 집광 렌즈는 조명 광(4)을 추가 필드 평면(39)에 전달하며, 추가 MMA 영역(36)에는 조명 광(4)의 0차 회절 이외의 차수의 회절을 억압하기 위한 조명 광학 유닛(6)의 추가 공간 필터 조리개(40)가 배치된다. 조명 광학 유닛(6)의 추가 편향 미러(41)는 집광 렌즈(38)와 공간 필터 조리개(40) 사이에 배치된다.
공간 필터 조리개(40)의 하류의 조명 광(4)의 빔 경로에서의 추가 집광 렌즈(42)가 조명 광(4)을 추가 동공 평면(43)에 전달한다.
도 5는, 동공 성형 조립체(21)의 두 개의 MMA 영역(20 및 36)의 회절 격자 효과를 개략적으로 도시한다. MMA 영역(20 및 36)은 도 5에서는 개략적으로 투과형으로 예시된다. 빔 경로는 MMA 영역(20)으로부터 집광 렌즈(42)의 하류로 도시된다. 편향 미러(31, 37 및 41)는 생략하였다.
조명 광(4)은 동일한 위상의 파면에 의해 개략적으로 예시한다. 조명 광(4)은 먼저 MMA 영역(20)에서 회절한다. 0차 회절(44)은 하류의 집광 렌즈(28)의 방향에서 MMA 영역(20)의 블레이즈드 마이크로미러(24)에 의해 반사된다. 마이크로미러(24)의 온 경사 위치에서 블레이즈 각으로 인해 어쨌든 MMA 영역(20)으로부터 매우 낮은 반사율을 단지 갖고 방출된 1차 회절(45)이 0차 회절(44)과 비교하여 회절각(Ψ)으로 방출되며, 필드 조리개(30)에서 집광 렌즈(28)의 하류에서 차단된다. 정확히 동일한 선택 메커니즘이 후속하여 추가 MMA 영역(36)에서도 발생한다.
마이크로미러 영역(20 및 36) 각각에서의 마이크로미러(24i)가 온 위치 및 오프 위치에 존재하는지에 대한 선택은 그러므로 조명 광학 유닛(6)의 동공의 어떤 영역이 밝은지, 즉 조명되는지와, 동공의 어떤 영역이 어두운지, 즉 조명되지 않는지를 규정할 수 있다.
MMA 영역(20 및 36) 각각에서의 마이크로미러(24)의 연속 조정인 경우에, 완전 조명(두 마이크로미러가 온 위치에서 동공 영역에 할당됨)과 완전 차단(두 마이크로미러(24i)가 오프 위치에서 동공 영역에 할당됨) 사이에 임의의 원하는 그레이-스케일 값을 규정할 수 도 있다.
두 MMA 영역(20 및 36)에서의 마이크로미러(24)의 사전 설정은 이 경우에, 조명 광(4)이 규정된 경사각 동작점 범위에서 실현되는 경사각 구동을 갖는 마이크로미러(24)에 의해 MMA 영역(20)에서 반사되도록 되어 있으며, 조명 광(4)은, 제2 경사각 동작점 범위에서의 경사각 구동으로 추가 MMA 영역(36)의 마이크로미러(24) 상에 충돌한다.
두 개의 경사각 동작점 범위, 즉 한편으론 제1 MMA 영역(20)에서와 다른 한편으론 제2 MMA 영역(36)에서의 마이크로미러(24)에서의 반사각의 두 범위는 이 경우 상이하다. 결과적으로 달성할 수 있는 점은, 예컨대, 제1 MMA 영역(20)에 의해서, 0%와 30% 사이의 범위에서의 0차 회절에 대한 반사율이 마이크로미러(24)의 경사 조정에 의해 달성하게 된다는 점이며, 60%와 100%(마이크로미러(24)에서의 최적의 반사) 사이의 반사율 범위는 제2 MMA 영역에서 달성된다. 대안적으로 또는 추가로, 두 개의 경사각 동작점 범위는, 제1 경사각 동작점 범위에서, 주어진 경사각 변화가 상대적으로 작은 반사율 변화를 초래하도록 선택될 수 있으며, 제2 경사각 동작점 범위에서, 동일한 절대 경사각 조정이 상대적으로 큰 반사율 변화를 초래한다.
복수의 MMA 영역에 대한 순차적 충돌은 주어진 경사각 조정인 경우에 낮은 반사율 및/또는 큰 반사율 변화로 경사각 동작점 범위에서 순차적으로 충돌한 복수의 MMA 영역 중 정확히 하나를 사용하도록 선택될 수 있다. 이들 변형은, MMA 영역(20 및 36) 상의 순차적 충돌인 경우에 최적의 우수한 분해능의 그레이 스케일을 가능케 한다. 마이크로미러에서의 반사각과, 0차 회절로 반사된 세기의 예를 기반으로 한 반사율 사이의 의존성의 예시적인 도면을 기술 논문, "Contrast properties of spatial light modulators for microlithography", J. Heber 등; Proc. of SPIE 볼륨 6730 673035-1에서 볼 수 있다. 경사각 동작점 범위에 관한 추가 설명을 또한 도 36 내지 도 41과 연계하여 이하에서 볼 수 있을 것이다.
한정된 동공 공간 영역에서의 그레이-레벨 조명은 또한, 펄스화된 광원(5)인 경우에, 마이크로미러가 선택된 광원 펄스에 대해 가변적으로 스위칭된다는 점에 의해 실현할 수 도 있다. 이점은 또한 전술한 그레이-레벨 설정과 조합하여 실현될 수 있다.
예를 들어, 조명 광학 유닛(6)의 다른 구성요소에 의해 초래된 오버슈트 및/또는 왜곡은 그레이-레벨 설정에 의해 정정될 수 있다.
광원(5)의 펄스화된 실시예인 경우에, 마이크로미러(24)는, 레이저 펄스와 충돌하는 동안 규정된 원하는 경사 위치를 달성하도록 구동될 수 있지만, 시작 위치로 복귀할 수 있으며, 예컨대, 즉 레이저 펄스 사이의 중간 기간에는 구동되지 않는다. 마이크로미러 구동은 계속해서 "리프레시될" 수 있다. MMA(25) 상의 두 개의 MMA 영역(20 및 36)은, 인접하지만 서로 공간적으로 분리된 방식으로 배치된 두 개의 사용된 MMA 영역이다. 조명 광이 충돌하지 않은 MMA 영역(46)은, 도 7에서 명백히 예시한 바와 같이, 이들 두 개의 사용된 MMA 영역(20과 36) 사이에서 배치된다. 그러한 MMA 영역(46)은 추가 조명 광 스폿에 대한 공간을 부여하기에 충분히 크다. MMA 영역(46) 반대편에 위치한 MMA 영역(20)의 측 상에서, MMA는 도 7에 따른 위치에서 또한 미사용인 추가 MMA 영역(47)을 갖는다.
조명 광이 도 7에 따라 MMA(25)의 위치에 충돌하지 않는 두 개의 MMA 영역(46 및 47)은 교환 MMA 영역으로서 구현된다. 조명 광(4)의 빔 경로는, 사용된 MMA 영역(20 및 36)과 교환 MMA 영역(46 및 47) 사이의 조명 광 충돌 변화가 실행될 수 있도록 MMA(25)에 대해 변위 가능한 것으로서 구현된다. 예시한 예시적 실시예에서, MMA(25)는 동공 평면(11)에서 조명 광빔 경로에 대해 변위 가능하다.
도 8은, 동공 평면(11)에서 조명 광 스폿(23 또는 35)의 스폿 직경만큼 도 7에 따른 위치에 대해 변위된 방식으로 MMA(25)를 도시한다. 조명 광 스폿(23)은 이제 교환 MMA 영역(47)과 일치한다. 조명 광 스폿(35)은 그 후 교환 MMA 영역(46)과 일치한다. MMA(25)는 그러므로 두 변위 위치에서 동공 성형 조립체(21)의 구성요소로서 사용될 수 있다. 예를 들면, MMA 영역(20 및/또는 36)에서의 마이크로미러가 고장난다면, MMA(25)는 도 7에 따른 위치로부터 도 8에 따른 위치로 변위될 수 있어서, 이제 조명 광(4)은 "프레시" 교환 MMA 영역(46 및 47) 상에 충돌하게 된다.
동공 성형 조립체(21)에서 이격된 MMA 영역(20 및 36)의 구성의 추가 사용 변형을 도 9에 예시하며, 여기서 MMA(25)는 결함 영역(48)을 통계적으로 배치한다. 조명 광 스폿(23 및 35)과 충돌에 사용된 MMA 영역(20 및 36)의 이격으로 인해, 결함 영역(48)의 존재에도, MMA(25)를 결함 영역(48) 중 어떤 것도 MMA 영역(20 및 36) 중 하나와 중첩하지 않는 위치로 가져갈 수 있다.
예시하지 않은 실시예에서, 조명 광(4)이 충돌하는 적어도 하나의 MMA 영역은, 조명 광(4)에 대해 사용된 2차 회절에서나 더 고차의 회절에서 동작하도록 배치될 수 있다. 이러한 배치는, 하류의 공간 필터 조리개가 사용된 MMA 영역의 하류의 추가 빔 경로에 배치된 방향이 사용된 제2 또는 더 고차의 회절의 회절 방향에 대응하도록 이루어진다.
동공 성형 조립체(21)의 하류에 위치한 계측 시스템(1)의 구성요소는 후술할 것이다. 조명 광학 유닛(6)의 필드 성형 조립체(49)는 동공 평면(43)에, 즉 동공 성형 조립체(21)의 하류의 빔 경로에 배치된다. 그러한 필드 성형 조립체는 확산판(50)과 회전식 구동부(51)를 포함한다. 회전식 구동부(51)에 의해, 확산판(50)은 이 판의 평면에 수직인 회전 축(52)에 대해 회전하는 방식으로 구동된다.
회전 축(52)은 확산판(50)의 영역에서 조명 광(4)의 빔 경로에 평행하게 진행한다. 확산판(50)의 영역에서 조명 광(4)의 빔 경로에 대한 회전 축(52)의 각이 30°미만이도록 확산판(50)은 조명 광(4)의 빔 경로에 대해 배치될 수 있다. 다시 말해, 조명 광(4)의 빔 경로의 법선에 대한 확산판(50)의 - 예컨대 30°의 각도까지 경사진 - 배치도 가능하다.
회전식 구동부(51)의 구동은 광원(5)의 구동과 동기화된 방식으로 실현될 수 있다. 펄스화된 광원(5)이 이용되는 한, 회전 드라이브(51)는 예를 들면 각각의 조명 광 펄스와 확산판(50)의 회전 각도 사이의 고정된 및 한정된 할당이 존재하도록 구동될 수 있다.
확산판(50)은 동공면(43) 내에 조명 광(4)의 한정된 출력 발산각을 생성하며, 이는 각각의 경우에 하류 필드 평면에서의 필드 위치에 대응한다. 추가 집광 렌즈(53)가 확산판(50)의 하류에 배열되고, 이를 통해 조명 광(4)이 조명 광(4)의 빔 경로에서 통과한다. 상기 추가 집광 렌즈는 조명 광(4)을 동공 평면(43)으로부터 추가 필드 평면(54)으로 전달시키고, 여기서 계측 시스템(1)의 조명 필드의 외측 경계를 한정하기 위한 필드 조리개(55)가 배치되어 있다. 조명 광학 유닛(6)의 추가 편향 미러(56)가 집광 렌즈(53)와 필드 조리개(55) 사이에 배치된다. 튜브 렌즈(57)는 조명 광(4)의 빔 경로 내의 필드 조리개(55)의 하류에 배열된다. 조명 광(4)을 위한 빔 분할기(58)가 차례로 조명 광(4)의 빔 경로 내에 상기 튜브 렌즈의 하류에 배치된다. 빔 분할기(58)는 조명 광학 유닛의 추가 동공 평면의 영역 내에 배치된다.
조명 광(4)의 한정된 편광 상태를 생성하기 위한 편광 요소(59)는 빔 분할기(58)에 의해 반사되는 조명 광(4)의 빔 경로 내에 배치된다. 추가 집광 렌즈(60)가 빔 분할기(58)에 의해 반사되는 조명 광의 빔 경로 내의 편광 요소(59)의 하류에 배열된다. 오브젝트 평면(2) 내의 오브젝트 필드(61)가 조명 광(4)의 빔 경로 내의 상기 추가 집광 렌즈 하류에 배열된다. 점검될 레티클(3)의 일부분이 오브젝트 필드(61) 내에 놓이도록 레티클(3)이 배치된다. 점검을 목적으로, 오브젝트 필드(61)가 도 1에서 극단적으로 개략적으로 도시된 투사 광학 유닛(62)을 이용하여 이미지 평면(64) 내의 이미지 필드(63)에 이미징된다. 이미지 필드(63)가 예를 들면 CCD 칩인 공간적으로 분해된 검출기(65)에 의해 검출될 수 있다. 오브젝트 필드(61)를 이미지 필드(63)에 이미지화하기 위한 것으로 투영 광학 유닛(62)에 의해 안내되는 이미징 빔 경로가 도 1에 표시된 것처럼 레티클(3)에 의해 투과되거나, 다르게는 레티클(3)에 의해 반사 및/또는 회절될 수 있다. 마지막으로, 오브젝트 필드(61)는 또한 오브젝트 필드(61) 내에 배치되는 레티클(3) 없이 투영 광학 유닛(62)에 의해 이미지화될 수도 있다. 이 경우, 계측 시스템(1)은 광원(5)의 및/또는 조명 광학 유닛(6)의 부품의 특성을 계측하기 위해 이용될 수 있다.
타겟화되는 방식으로 오프 경사 위치로 전달되는 조명 광 스팟의 한정된 영역 내에 배치된 마이크로미러(24)를 이용함으로써 달성될 수 있는 것은 광이 오프 경사각 위치 내에 배치되지 않은 조명 광 스폿 내의 이들 마이크로미러에 의해 표시되는 방향들로부터 배타적으로 오브젝트 필드(61) 상에 입사된다는 점이다. 예를 들면 투영 리소그래피로부터 공지된 오브젝트 필드(61)에 대한 조명 세팅을 생성하는 것이 가능한데, 예를 들면, 아래와 같다.
- 규정된 최대 조명각을 갖는 종래의 세팅으로서, 이 경우, 이 조명각에 대응하는 반경 내에서, 조명 광학 유닛의 동공 내의 모든 마이크로미러가 온 경사 위치에서 스위칭됨,
- 환형 조명 세팅으로서, 이 경우 동공의 링 형상 영역 내의 마이크로미러가 온 경사 위치에서 스위칭됨,
- 다중극 조명, 예를 들면 쌍극자 조명, 사중극 조명 또는 이들 조명의 임의의 조합.
조명된 MMA 영역내의 개별적으로 구동 가능한 마이크로미러의 개수에 의해 규정되는 동공 성형의 분해능에 의존하여, 동공 구조 및 이에 따른 조명 세팅을 미세하게 규정하는 것이 가능하다.
빔 분할기(58)에 의해 투과되는 조명 광(4)의 빔 경로는 추가 집광 렌즈(66)를 통과하고, 다음으로 오브젝트 필드(61) 상에 입사되는 조명 광(4)의 에너지를 모니터링하기 위한 에너지 모니터링 유닛의 형태, 및/또는 오브젝트 필드(61)에 걸친 조명 광 세기 분포를 모니터링하기 위한 공간적으로 분해되는 세기 모니터링 장치의 형태 및/또는 오브젝트 필드(61) 상에 입사되는 조명 광(4)의 조명각의 분포를 모니터링하기 위한 동공 모니터링 유닛의 형태의 모니터링 장치(67) 상에 입사된다. 모니터링 장치(67)의 위치에서의 그러한 모니터링 유닛은 종래 기술로부터 원칙적으로 공지된다.
동공 성형의 경우 및/또는 필드 성형의 경우, 실제 동공에 걸친 및/또는 실제 필드에 걸친 세기 분포는 이것이 동공 또는 필드에 걸친 규정된 공차내의 소망된 세기 분포에 대응하도록 규정된다. 이는 모니터링 장치(67)를 이용하는 피드백을 이용함에 의해 수행될 수 있다.
적어도 하나의 추가 중계 광학 유닛은 필드 조리개(55)와 튜브 렌즈(57) 사이에 배치되나, 도면에는 도시 되지 않고, 상기 적어도 하나의 추가 중계 광학 유닛은 필드 평면(54)을 하류 필드 평면으로 1:1로 이미지화하고, 따라서 각각의 경우에 조명 광학 유닛(6)에 대한 개재하는 추가 동공 평면을 생성한다. 그러한 추가 중계 광학 유닛은 빔 모니터링 및/또는 빔 성형에 이용될 수 있다. 적어도 하나의 중계 광학 유닛에 대해 1:1로부터 벗어나는 이미징 스케일도 또한 가능하다.
조명 광학 유닛(6)의 변형(도시 없음)에서, 동공 균질화 조립체(9) 또한 없을 수 있다. 동공 성형 조립체의 상술한 실시예 중 하나는 동공 균질화 조립체의 기능을 부수적으로 수행할 수 있다. 이 목적을 위하여, 충돌하는 적어도 하나의 MMA 영역들 중 적어도 하나의 마이크로미러(24)가 연속적으로 조절 가능하다면, 마이크로미러를 이용한 블레이즈 각도의 타겟된 디튜닝(detuning)을 이용함에 의해, 조명 광학 유닛(6)의 동공 상의 각각의 마이크로미러의 위치로 할당된 위치의 연속적 감쇄를 달성하는 것이 가능하다.
계측 시스템(1) 내의 조명 광(4)을 안내하기 위한 조명 광학 유닛(6)의 추가 실시예가 도 10을 참조로 이하 설명된다. 도 1 내지 도 9를 참조로 이미 전술한 것에 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 가지며, 이하에 다시 상세히 설명되지 않는다.
도 10에 따른 조명 광학 유닛(6)의 실시예에서, 추가 필드 평면(68)이 동공 균질화 조립체(9)의 줌 렌즈(15)와 제1 MMA 영역(20) 사이에 배치된다.
도 10에 따른 조명 광(4)의 빔 경로에서, 편향 미러(69), 동공면(70), 집광 렌즈(71) 및 추가 편향 미러(72)가 줌 렌즈(15)와 상기 추가 필드 평면(68) 사이에 배치된다. 필드 조리개(73)는 필드 평면(68) 내에 배치된다. 도 10에 따른 조명 광학 유닛(6)의 경우에, 추가 편향 미러(74) 및 추가 집광 렌즈(75)가 조명 광(4)의 빔 경로 내의 필드 조리개(73)의 하류에 배치된다. 추가 과정의 측면에서, 도 10에 따른 조명 광학 유닛(6)의 빔 경로는 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)의 것과 대응한다.
추가 필드 평면(68)을 이용하여, 제1 MMA 영역(20)의 상류의 조명 광(4)의 예를 들면 MMA 영역(20)에 입사하는 조명 광(4)의 입력 발산 및/또는 MMA 영역(20) 상의 조명 광(4)의 빔의 직경과 같은 빔 파라미터들을 동공 균질화 조립체(9)와 무관하게 설정하는 것이 가능하다. 이는 예를 들면 MMA 영역(20) 상의 조명 광 세기 로딩 또는 방사 조도를 최소화하기 위하여 이용될 수 있다.
도 10에 따른 조명 광학 유닛(6)은 필드 성형 조립체(49)의 변형을 갖는다. 후자는 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)에 따른 회전 확산판(50) 외에도, 이에 더하여, 정적 확산판(76)을 포함한다. 정적 확산판(76) 및 회전 확산판(50)은 도 10에 따른 조명 광학 유닛(6) 내의 오브젝트 필드(61)의 필드 성형을 위해 협력한다.
도 11은 각각이 도 1 및 도 10에 따른 동공 성형 조립체(21) 대신에 이용될 수 있는 동공 성형 조립체(77)의 변형을 도시한다. 이 경우에, 도면은 각각의 경우에 동공 성형 조립체의 제1 MMA 영역의 상류의 집광 렌즈의 상류의 조명 광(4)의 빔 경로를 도시한다. 조명 광(4)은 중심 주 광선에 의해 개략적으로 나타낸다. 동공 성형 조립체(77)의 경우에, 동공 균질화 조립체(9)로부터 나오는 조명 광(4)은 먼저 50% 빔 분할기(78) 상에 입사된다. 빔 분할기(78)에서 반사되는 조명 광(4)의 비율만이 추가로 이용된다. 이러한 반사된 비율은 먼저 집광 렌즈(79)를 통과하고, 다음으로 MMA(80) 상에 입사된다. 후자는 도 1 내지 도 10과 결부하여 이미 전술한 것처럼 반사-회절 격자로서 유사하게 구현된다. MMA(80)는 동공 성형 조립체(77)를 갖는 조명 광학 유닛(6)의 동공 평면 내에 배치된다. 추가 집광 렌즈(81)가 조명 광(4)의 빔 경로내의 MMA(80)의 하류에 배열된다. 반사 코팅된 공간 필터 조리개(82)가 조명 광(4)의 빔 경로내의 추가 집광 렌즈의 하류에 배치되며, 상기 공간 필터 조리개는 차례로 동공 성형 조립체(77)를 갖는 조명 광학 유닛(6)의 필드 평면 내에 배치된다.
내측 영역에서 MMA(80)에서 회절되는 조명 광(4)의 0차 회절이 입사되는 공간 필터 조리개(82)의 내측 영역(83)이 역반사기로서의 반사 코팅 방식으로 구현된다. 조명 광(4)의 0차 회절은 그러므로 공간 필터 조리개(82)에서 자신에게 역반사된다. 내측의 반사 코팅된 영역(83) 외부에, 공간 필터 조리개(82)가 흡수 차단 에지 영역(84)으로 구현되며, 그 위에, 1차 회절(45) 외에도, MMA(80)에서 회절되는 조명 광(4)의 고차 회절이 또한 입사된다. 조명 광(4)의 0차 회절(44)은 그러므로 공간 필터 조리개(82)를 이용하여 선택된다. 자신에게 역반사되는 조명 광(4)은 집광 렌즈(81)를 통과한 이후에 다시 MMA(80)에 입사되고, 이 경우, MMA(80)에서의 2차 회절로 인하여 콘트라스트의 추가 증가가 발생한다. 조명 광(4)의 - 자신에게 역반사되는 - 1차 회절이 렌즈(79)를 통과한 후, 조명 광(4)의 사용된 비율이 빔 분할기(78)를 통과하고, 그 하류의, 동공 성형 조립체(77)를 갖는 조명 광학 유닛의 - MMA(80)의 하류에 배열된 - 필드 평면 내에 차례로 배치되는 추가 공간 필터 조리개(85)를 통과한다. 필드 조리개(85)를 통과한 이후에, 집광 렌즈(42)로부터 비롯한 조명 광(4)은 도 1 및 도 10에 따른 실시예와 결부하여 전술한 방식으로 안내된다.
도 11에 따른 동공 성형 조립체(77) 대신에 이용될 수 있는 동공 성형 조립체(86)의 추가 실시예가 도 12를 참조로 설명된다.
도 1 내지 도 10을 참조로 이미 전술한 것들과 대응하는 구성 요소 및 특히 도 11을 참조로 하는 것들은 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명되지 않는다.
동공 성형 조립체(86)가 이용되는 조명 광학 유닛에서, 디폴로라이저(7)가 없을 수 있다.
동공 성형 조립체(86)에서, 조명 광(4)은 s-편광 방식으로 빔 분할기(78)에 입사된다. 상기 빔 분할기는 그것이 높은 반사율로 s-편광 광을 반사하도록 디자인된다. 빔 분할기(78)에서 반사된 사용된 조명 광(4)은 먼저 λ/4 판(87)을 통과하고, 다음으로 도 11에 따른 동공 성형 조립체(77)에서와 동일한 경로를 취하며, 즉 집광 렌즈(79)를 통과하고, 블레이즈된 MMA(80)에서 반사되고, 렌즈(81)를 통과하고, 공간 필터 조리개(82)에서 역반사되고, 0차 회절(44)의 선택으로, 다시 한번 집광 렌즈(81) 및 블레이즈된 MMA(80)를 통과하고, 다시 집광 렌즈(79)를 통과하고, 2번째로, 다시, λ/4 판(87)을 통과한다. λ/2 판의 효과, 상기 효과는 90°만큼의 편광 회전을 초래함, 는 전체로 λ/4 판(87)을 이중 통과한 때문으로 초래된다. 그러므로, λ/4 판(87)을 통과하여 복귀한 이후에, 조명 광(4)은 p-편광되고, 편광 빔 분할기(78)에 의해 높은 투과율로 투과되고, 공간 필터 조리개(85)를 통과한 이후에, 조명 광학 유닛(6)에서의 추가 안내를 위한 사용된 광으로서 유용하다.
동공 성형 조립체(88)의 추가 실시예에서의 빔 안내의 추가 변형이 도 13을 참조로 이하에 설명된다. 도 1 내지 도 12를 참조로 이미 설명된 것들에 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명되지 않는다. 도 13에서의 조명 광(4)의 빔 경로는 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)에서의 집광 렌즈(38)와 미러(22) 사이에서 기능적으로 도시된다. 도 1에서의 동공 성형 조립체의 상류 및 하류에 위치한 광학 구성 요소와의 인터페이스에서의 빔 방향의 차이는 상응해서 배향되고 배치된 편향 미러를 이용함에 의해 적응될 수 있다.
조명 광(4)은 동공 성형 조립체(88)에서 문자 "W"의 형상으로 가이드된다. 조명 광(4)은 대략 8°의 입사각(α)으로 MMA 영역(20)에 먼저 입사되고, 도 1 내지 도 12와 결부하여 전술한 것처럼 상기 MMA 영역에 의해 반사되며, 다음으로 집광 렌즈(89)를 통과하고, 그 기능은 도 1에 따른 집광 렌즈(28)에 대응한다. 그 후, 조명 광(4)은 편향 미러(90)에서 반사되고, 필드 평면(92)에 배치된 공간 필터 조리개(91)를 통과하고, 추가 편향 미러(93)에 의해 반사되고, 다음으로 추가 집광 렌즈(94)를 통과한다. 이들 구성 요소(90 내지 94)는 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)의 구성 요소(31, 30, 29, 37 및 32)에 대응한다. 집광 렌즈(94)를 통과한 이후에, 조명 광(4)은 추가 MMA 영역(36)에 입사된다.
동공 성형 조립체(88) 내의 조명 광(4)의 빔 안내는 필드 평면(92)에 대해 미러-대칭이다.
동공 성형 조립체(95)의 추가 실시예에서의 조명 광의 빔 안내의 추가 실시예가 도 14 및 도 15를 참조로 이하 설명된다. 도 1 내지 도 13을 참조로 이미 전술한 것에 대응하는 구성 요소 및 특히 도 13을 참조로 한 것이 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명되지 않는다.
동공 성형 조립체(95)의 경우에, 동공 균질화 조립체(9)로부터 나온 이후의 조명 광(4)은 원통형 렌즈(96, 97)를 포함하는 원통형 렌즈 망원경의 도움으로, 1차원 즉, 도 14의 도면의 평면으로 확장된다. 원통형 렌즈 망원경(96, 97)은 케플러 망원경으로서 구현된다. 갈릴레오 망원경으로서의 구성이 또한 가능하다. 원통형 렌즈(96, 97)를 포함하는 원통형 렌즈 망원경의 확장 효과로 인하여, MMA 영역(20)은 동공 성형 조립체(88)와 대조하여 동공 성형 조립체(95) 내의 원통형 렌즈 망원경의 확장 인자만큼 확대된다. MMA 영역(20) 상의 조명 광(4)의 방사 조도 또는 세기가 상응하게 감소된다.
도 14의 도면의 평면에 수직인 평면에서, 원통형 렌즈(96, 97)는 도 15에 도시된 것처럼 어떠한 영향도 없다.
동공 성형 조립체(95)의 경우에, 조명 광(4)은 도 13에 따른 동공 성형 조립체(88)의 경우와 같이 대응하는 W 빔 경로를 통과한다. 추가 MMA 영역(36)에서의 반사 이후에, 원통형 렌즈(98, 99)를 포함하는 추가 원통형 렌즈 망원경을 이용함에 의해, 그 구조는 원통형 렌즈(96, 97)를 포함하는 원통형 렌즈 망원경에 대응하며, 조명 광(4)은 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)의 집광 렌즈(38)로부터 비롯된 추가 안내를 위해 다시 시준된다.
도 14에 따른 동공 성형 조립체(95)에서의 조명 광(4)의 빔 경로는 또한 필드 평면(92)에 대해 미러-대칭이다.
MMA(25)에서의 반사 시 조명 광(4)의 안내의 추가 실시예가 도 16 및 도 17을 참조로 이하에 설명된다. 도 1 내지 도 15를 참조로 이미 전술한 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 번호를 가지며, 이하에 다시 상세히 설명되지 않는다.
도 16은 이 반사의 상류의 집광 렌즈와 이 반사의 하류의 집광 렌즈 사이의 MMA 영역(20)에서의 반사 시의 조명 광(4)의 빔 경로를 도시한다. 조명 광(4)의 중심 주 광선은 간략화된 방식으로 도시된다. MMA 영역(20)의 상류 및 하류의 빔 경로에서의 조명 광(4)은 둥근 횡단면을 갖는다.
조명 광(4)은 45°의 입사각(α)으로 MMA 주 평면(11)에 입사된다.
도 17은 MMA(25)의 수직 평면도에서의 조명 광 스팟(23)의 횡단면을 도시한다(도 16에서의 관측 방향 XVII).
α=45°의 입사각으로 인하여, 조명 광 스팟(23)은 그에 수직인 것보다 입사 평면(도 16에 따른 도면의 평면)에서 대략 1.4배만큼 더 넓은 타원형 스팟으로서 나타난다. 조명 광 스팟(23)의 대응하는 영역 확장은 MMA(25) 상의 조명 광(4)의 방사 조도의 감소를 초래한다. MMA(25)에서의 반사 이후에, 조명 광(4)의 빔 횡단면은 도 16에 도시된 것처럼 다시 둥글다.
도 18은 동공 성형 조립체(100)의 변형에서의 빔 경로의 경우에 45°의 대응하는 입사각의 사용을 도시한다. 도 1 내지 도 17을 참조로 특히 도 16 및 도 17을 참조로 이미 설명된 것들에 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명되지 않는다.
α=45°의 입사각을 갖는 MMA 영역(20)에서의 최초의 반사 이후에, 조명 광(4)은 집광 렌즈(101)를 통과하고, 이의 영향은 도 1에 따른 집광 렌즈(28) 또는 도 13에 따른 집광 렌즈(89)에 대응하며, 편향 미러(102), 필드 평면(104) 내의 필드 조리개(103), 편향 미러(105) 및 집광 렌즈(106)의 순서를 통과한 이후에, α=45°의 입사각 다시 추가 MMA 영역(36)에 입사된다. MMA 영역(20, 36)에 입사하는 조명 광 스팟은 도 16 및 도 17과 결부하여 이미 전술한 것처럼 다시 타원형이다. 동공 성형 조립체(100)내의 조명 광(4)의 빔 가이딩은 필드 평면(104)에 대해 다시 한번 대략 미러-대칭이다.
구성 요소(102 내지 106)는 다시 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)에서의 구성 요소(31, 30, 29, 37 및 32)에 대응한다. MMA 영역(36)에서의 반사 이후에, 횡단면이 둥근 조명 광(4)의 빔이 다시 존재한다.
MMA(25) 상의 방사 조도를 감소하기 위한 동공 성형 조립체(107)의 추가 변형에서의 조명 광(4)의 안내의 추가 변형이 도 19 및 도 20을 참조로 이하 설명된다. 도 1 내지 도 18 및 특히 도 13 내지 도 15를 참조로 이미 전술한 것들에 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명되지 않는다.
도 19는 도 1에 따른 플라이스 아이 집광기(14)의 - 빔 경로내의 - 제2 마이크로렌즈 어레이(108)로부터 비롯하는 조명 광(4)의 빔 경로를 도시한다. 도 1에 따른 마이크로렌즈 어레이(13)와 대조적으로, 동공 성형 조립체(107)의 마이크로렌즈 어레이(108)는 단면에서 육각형으로 신장된 마이크로렌즈(109)를 갖는다. 그러한 마이크로렌즈(109)는 도 20의 평면도에서 크게 확대된 방식으로 도시된다. 이 마이크로렌즈(109)의 육각형 단면은 높이 치수보다 횡 치수가 1.62배만큼 더 크다. 이는 줌 렌즈(15)와 상호 작용하는 마이크로렌즈(109)의 빔 성형 효과를 초래하여, 줌 렌즈(15)의 하류의 조명 광(4)의 타원형으로 성형된 빔을 초래한다. 타원형 빔 횡단면을 갖는 조명 광(4)의 이러한 빔은 도 13에 따른 동공 성형 조립체(88)의 것에 대응하는 구성 요소 순서(20, 89, 90, 91, 93, 94 및 36)를 통해 동공 성형 조립체(107)를 통과하여 차례로 가이드된다. 마이크로렌즈(109)의 육각형으로 신장된 횡단면 형태로 인한 영향으로 인하여, 상기 영향은 도 19의 도면의 평면에서의 큰 확장을 초래하고, MMA 영역(20 및 36)에서의 반사시의 조명 광(4)의 빔은 도 13에 따른 안내와 대조하여 도 19의 도면의 평면에서 큰 정도로 확장되고, 이에 따라 MMA(25)에 대한 방사 조도를 감소시킨다. MMA 영역(36)에서의 반사 이후에, 조명 광(4)의 타원형 빔은 도 14에 따른 실시예에 따른 원통형 렌즈(98, 99)를 포함하는 원통형 렌즈 망원경을 이용함에 의해 다시 둥근 빔 횡단면을 갖는 빔으로 전환된다.
도 21 및 도 22는 도 1에 따른 조명 광학 유닛(6)의 플라이스 아이 집광기(14)의 마이크로렌즈 어레이(12, 13)의 및 도 19에 따른 동공 균질화 조립체의 마이크로렌즈 어레이(108)의 마이크로렌즈 배치를 대조적으로 도시한다.
마이크로렌즈 어레이(12, 13)의 마이크로렌즈(110)는 6겹의 대칭으로 육각형으로 구현된다. 이들 사이의 비교에서, 마이크로렌즈 어레이(108)의 마이크로렌즈(109)는 도 20과 결부하여 전술한 것과 같이, 육각형으로 신장되는 방식으로 구현된다. 마이크로렌즈의 두 구성 즉, 도 21에 따른 육각형 실시예 및 도 22에 따른 육각형으로 신장된 변형으로, 도 21 및 도 22에 도시된 어레이로부터 각각 발췌부로 도시된 것처럼 마이크로렌즈 어레이의 영역의 갭이 없는 점유를 달성하는 것이 가능하다.
도 23은 타원형 횡단면을 갖는 조명 광(4)의 스팟이 MMA(25)에 충돌하는 경우 조명 광 스팟(23 및 35)을 갖는 MMA(25)의 점유를 도시한다. 이러한 타원형 충돌은 도 16 내지 도 18과 결부하여 전술한 것과 같이 α=45°의 입사각에 의해 또는 도 14 및 도 15와 결부하여 전술한 것처럼 대응하는 원통형 망원경 확장에 의해 또는 도 19 및 도 20과 결부하여 전술한 것처럼 대응하는 타원형, 예를 들면 신장된 육각형 횡단면을 갖는 마이크로렌즈를 포함하는 동공 균질화 조립체의 마이크로렌즈 어레이에 의해 달성될 수 있다. 도 1 내지 도 22에 따른 조명 광 스팟(23 및 35)과 결부된 상술한 설명이 도 23에 따른 타원형 조명 광 스팟(23 및 35)에 적용 가능하다. 도 23의 예에서 도시된 것처럼 타원형 조명 광 스팟(23 및 35)이 서로에 대해 매우 근접하여 배치되는 한, 도 8에 따른 변위 위치가 불가능하나, 조명 광(4)에 의해 충돌되지 않는 MMA(25) 상의 어쨌든 상대적으로 작은 결함 영역이 생략되는 변위 위치가 실제로 가능하다.
MMA 영역(20 및 36)의 인근의 조명 광(4)의 W자 형상 빔 안내의 추가 실시예가 도 24 내지 도 33을 참조로 이하 설명된다. 도 1 내지 도 23을 참조로 특히 도 13 내지 도 23을 참조로 이미 전술한 것과 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세하게 설명되지 않는다.
도 24에 따른 동공 성형 조립체(111)의 경우에, MMA 영역(20 및 36)은 4°의 입사각(α)으로 충돌된다. 두 개의 집광 렌즈(89 및 94), 편향 미러(90 및 93) 및 공간 필터 조리개(91)를 통한 안내를 포함하는 부분 빔 경로는 이 경우에 MMA 영역(36)에 입사되는 조명 광(4)의 부분 빔과 MMA 영역(20)에 의해 반사되는 조명 광(4)의 부분 빔 사이에 놓인다. 두 집광 렌즈(89 및 94)는 따라서 서로를 따라 직접 공간적으로 위치된다.
동공 성형 조립체(111)의 빔 경로의 경우에, 조명 광(4)은 도 24에서 좌측에 배치되는 MMA 영역(36)에 먼저 충돌하고 다음으로 도 24에서 우측에 배치되는 MMA 영역(20)에 충돌한다. 그러므로 충돌 순서는 도 13에 따른 동공 성형 조립체(88)의 경우에서의 예와 정확하게 반대이다. 동공 성형 조립체(111) 내의 빔 경로는 또한 필드 평면(92)에 대해 W-자 형상이고 미러 대칭이다.
도 25는 도 13에 따른 동공 성형 조립체(88)의 변형으로서 추가 동공 성형 조립체(112)를 도시한다. MMA 영역(20 및 36)에 대한 조명 광의 입사각 - 상기 각도는 동공 성형 조립체(112)의 경우에 4°- 과 공간 필터 조리개(91)의 어퍼츄어와 MMA(25) 사이의 거리 - 상기 거리는 더 작은 입사각을 구현하기 위하여 동공 성형 조립체(88)의 경우보다 동공 성형 조립체(112)의 경우에 더 큼 - 에 대해 차이가 있다.
도 26은 동공 성형 조립체(88)를 다시 도시한다.
도 27은 도 24에 따른 동공 성형 조립체(111)의 경우와 같이 조명 광(4)의 기본 W 빔 안내를 갖는 동공 성형 조립체(113)를 도시하며, 동공 성형 조립체(113)는 MMA 영역(20 및 36)에 대한 8°의 입사각을 갖는다. 집광 렌즈(89 및 94)의 초점 길이는 동공 성형 조립체(111)의 경우보다 동공 성형 조립체(113)의 경우에 더 크다. 공간 필터 조리개(91)의 관통 어퍼츄어와 MMA(25) 사이의 거리는 동공 성형 조립체(111)의 경우보다 동공 성형 조립체(113)의 경우에 더 크다.
도 28은 도 13 및 도 26에 따른 동공 성형 조립체(88)의 개선으로서 동공 성형 조립체(114)의 추가 실시예를 도시한다. 조명 광(4)은 MMA 영역(20)에 대해 충돌하기 위하여 입력 커플링 프리즘(115)의 반사 표면을 통해 결합되어 들어가고, 추가 MMA 영역(36)에서의 반사 이후에 입력 커플링 프리즘(115)의 추가 반사 표면에서 결합되어 나온다(coupled out). 입력 커플링 프리즘(115)에 입사하는 빔 경로 및 동공 성형 조립체(114)를 통과한 이후에 입력 커플링 프리즘(115)에 의해 반사되는 조명 광(4)의 빔 경로는 서로에 대해 배치된다. 다시 말하면, 동공 성형 조립체(114)의 경우에, 동공 균질화 조립체(9)와 필드 성형 조립체(49) 사이에 추가 편향 미러가 필요 없으며, 이는 도 28에 개략적으로 도시된다.
입력 커플링 프리즘(115)은 한편으로는 MMA 영역(20)과 편향 미러(90) 사이의 조명 광(4)의 부분 빔 경로와 다른 한편으로는 편향 미러(93)와 추가 MMA 영역(36) 사이의 부분 빔 경로 사이에 놓인다.
도 29는 도 25에 따른 동공 성형 조립체(112)의 개선으로서 동공 성형 조립체(114)에 따른 입력 커플링 프리즘(115)을 추가로 구비한 동공 성형 조립체(116)의 추가 실시예를 도시한다.
동공 성형 조립체(114 및 116)의 경우에, 입력 커플링 프리즘(115)의 프리즘 각도는 물론 이들 동공 성형 조립체(114 및 116)로 커플링되어 들어가고 나오는 조명 광(4)의 배치된 안내가 각각의 경우를 초래하도록 조명 광(4)에 대한 빔 안내 요구에 적응된다.
도 30은 동공 성형 조립체(117)의 추가 실시예의 경우에서의 다른 것은 동공 성형 조립체(114)에 대응하는 추가 입력 커플링 변형을 도시한다. 이 경우, 입력 커플링은 반사 입력 커플링 프리즘을 통하는 것보다 굴절 입력 커플링 프리즘(118)을 통하여 유효하게 된다. 동공 성형 조립체(117)에 입사되고 입력 커플링 프리즘(118)을 통해 MMA 영역(20)으로 향하는 조명 광(4)의 부분 빔 및 동공 성형 조립체(117)로부터 나오고 입력 커플링 프리즘(118)의 미러-대칭적으로 구현된 굴절 표면을 통과하는 조명 광(4)의 부분 빔은 서로에 대해 역평행(antiparallel)하고, 그 어퍼츄어 평면에 평행한 반대측에서의 공간 필터 조리개(91)를 통과한다.
도 31은, 동공 성형 조립체(119)의 추가 실시예에서, 다른 것은 도 29에 따른 동공 성형 조립체(116)에 대응하는 동공 성형 조립체의 경우의 굴절 입력 커플링 프리즘(118)을 갖는 입력 커플링 개념을 도시한다. 여기서, 또한, 동공 성형 조립체로 입사하고 그로부터 나오는 조명 광(4)의 부분 빔이 서로에 대해 역평행이다.
도 32는 도 25에 따른 동공 성형 조립체(112)로 들어가는 및 나오는 조명 광(4)에 대한 빔 입력 및 출력 커플링의 변형을 도시한다. 편향 미러(120)는 빔 입력 커플링에 기여하고, 상기 편향 미러는 조명 광(4)을 MMA 영역(20) 쪽으로 반사한다. 추가 편향 미러(121)는 조명 광(4)의 출력 커플링에 기여하고, 추가 편향 미러에서, 추가 MMA 영역에 의해 반사되는 조명 광(4)은 필드 성형 조립체(49) 쪽으로 반사된다. 두 편향 미러(120, 121)는 편향 미러(90 및 93) 사이에서 MMA(25)로부터 등지는 부분 빔 경로의 측면 상에 배치된다. 편향 미러(120)에 입사하는 조명 광(4)의 부분 빔과 추가 편향 미러(121)로부터 나오는 조명 광(4)의 부분 빔이 서로에 대해 일렬도 되고, 다시 도 28과 결부하여 이미 전술한 것처럼, 동공 균질화 조립체(9)와 필드 성형 조립체(49) 사이에 추가 편향 미러 즉, 동공 성형 구성 요소(112)의 상류 및 하류에 배치된 조명 광학 유닛(6)의 조립체가 필요 없다.
도 33은 도 27에 따른 동공 성형 조립체(113)의 경우에서의 편향 미러(120, 121)를 통한 조명 광(4)의 입력 및 출력 커플링을 부합하여 도시한다.
도 28 내지 도 33에서, 커플링되어 들어오고 나가는 조명 광(4)은 각 경우에 중심 주 광선에 의해 조명된다.
예를 들면 동공 성형 조립체(112 및 113) 방식의 동공 성형 조립체의 경우에서의 구조적 공간 충돌을 해결하기 위해서 각도 확대 프리즘을 이용하는 것이 도 34 및 도 35를 참조로 설명된다. 도 1 내지 도 33을 참조로, 특히 도 13 내지 도 33을 참조로, 매우 특히 도 32 및 도 33을 참조로 이미 전술한 것들에 대응하는 구성 요소가 동일한 참조 번호를 가지며, 다시 상세히 설명하지 않는다.
도 34는 동공 성형 조립체(112)의 방식에서의 동공 성형 조립체(122)의 경우에서, 복수 개의 렌즈, 즉 집광 렌즈(89 및 94) 및 예를 들면 추가 빔 성형 렌즈(123)가 예를 들면 망원 렌즈 쌍의 부분을 구성하는 것을 도시한다. 이 경우, 렌즈들(123) 중 하나는 집광 렌즈(89)에 직접 근접하여 배치된다.
가능한 구조적 공간 충돌을 해결하기 위하여, 도 35에 따른 추가 동공 성형 조립체(124)는, 다른 것은 도 34에 따른 동공 성형 조립체(122)에 대응하고, 각각의 경우에 한편으로는 MMA 영역(20)과 편향 미러(90) 사이의 부분 빔 경로에, 다른 한편으로는 편향 미러(93)와 추가 MMA 영역(36) 사이의 조명 광의 부분 빔 경로에 굴절 편향 프리즘(125)을 가진다. 이 경우, 이들 부분 빔 상의 2개의 편향 프리즘(125)의 굴절 효과로, 한편으로는 조명 광(4)의 빔 경로내의 제1 편향 프리즘(125)과 하류의 편향 미러(90) 사이 및 다른 한편으로는 추가 편향 미러(93)와 조명 광(4)의 빔 경로에서의 그 하류에 위치된 제2 편향 프리즘(125) 사이의 조명 광의 부분 빔의 거리가 조명 광(4)의 각각의 인접 부분 빔에 대해 증가된다. 따라서, 렌즈(123)는 또한 이들 두 부분 빔에 대해 더 큰 거리를 가져서, 구조적 공간 충돌은 회피된다.
집광 렌즈들 사이의 구조적 공간 충돌을 회피하기 위한 추가 변형이 유사하게 도 34에 도시되어, 집광 렌즈(123) 대신에 이용될 수 있는 추가 집광 렌즈(123')가 점선식으로 도시된다. 집광 렌즈(123')를 포함하는 동공 성형 조립체(122)의 광학적 디자인은 두 개의 집광 렌즈(한편으론 89, 다른 한편으론 123')가 조명 광(4)의 인접 빔 경로 위치들에서 동일 레벨에서 정렬되지 않게 된다. 결과적으로, 이들 두 렌즈(89와 123') 사이에 구조적 공간 충돌이 없다. 렌즈(89와 123') 사이의 축방향 오프셋의 크기는 예를 들면 두 렌즈를 위한 렌즈 마운트(mounts)가 구조적 공간 충돌 발생 없이 설치될 수 있도록 선택될 수 있다.
도 34 및 도 35에서, 조명 광(4)은 각각이 경우 중심 주 광선에 의해 도시된다.
MMA 영역 상의 방사 조도를 감소하기 위하여, MMA(25)에 입사하는 조명 광(4)의 빔은 선택적으로 또는 추가적으로 자유형태 표면의 사용에 의해 또는 비구면의 사용에 의해 성형될 수 있다.
도 36 내지 도 41을 참조로 MMA 영역, 예를 들면 도 1에 따른 동공 성형 조립체(21)의 MMA 영역(20 및 36)의 경사각의 동작점 의존성에 대해 이하 상세히 설명된다.
도 36은 MMA 영역 중 하나인 예를 들면 MMA 영역(20)을 횡단면으로 도시한다. 중심 주 광선으로 도시된 조명 광(4)은 도 36에서 α로 지정된 입사각으로 MMA 영역에 입사된다. 0차 회절(m=0)이 도 36에서 β로 지정된 회절 각도로 MMA 영역에 의해 회절된다. 공간 필터 조리개(30)는 또한 도 36에 개략적으로 도시된다. 공간 필터 조리개(30)에 의해 차단되는 -1차 회절(m=-1)이 추가적으로 도시된다.
도 37은 도 36으로부터 발췌되어 확대된 두 인접 마이크로미러(24)의 영역을 도시한다. 이들 두 마이크로미러(24)는 도 37에서 γ로 지정된 경사각만큼 경사진다. 경사각(γ)은 마이크로미러 주 평면(11)과 각 마이크로미러(24)의 반사 평면 사이의 각도이다.
도 38은 각 마이크로미러(24)의 경사각 γ에 대해 반사의 퍼센트값으로 도식된 - 각 MMA 영역에 의해 0차 회절의 방향으로 회절된 - 입사 조명 광(4)의 세기의 의존성을 도면으로 도시한다. 이하 β=α에 대해 참이다.
경사각 γ=0의 경우에, 즉 반사면이 마이크로미러 주 평면(11)에 대해 평행한 마이크로미러(24)의 경우에, 마이크로미러는 블레이즈된 격자의 구성 요소로서 동작한다. 경사각 γ=0에 반사 각도 β=α 를 갖는 마이크로미러에 의해 반사된 조명 광(4)은 동시에 0차 회절의 회절 조건을 충족한다. 100% 반사가 초래된다.
0과는 상이한 경사각(γ)의 증가로, 반사는 먼저 작은 변화율로 감소하고, 다음으로 0차 회절의 방향에서 반사된 조명 광(4)의 최소가 경사각(γ3)에서 초래될 때까지 더욱더 급격하게 떨어진다. 작은 경사각, 예를 들면 도 3에서의 경사각(γ1)의 범위에서, 100%에서 약간만 상이한 반사가 존재한다.
예를 들면 경사각(γ2)에서, 조명 광(4)의 50%의 반사가 존재한다.
상기 최소는 0%의 반사(R)의 범위에 놓일 수 있다.
MMA 영역(20 및 각각 36)의 상이한 하위 영역(B)의 경사각 동작점은 MMA 영역(20, 36)에 대한 반사율의 곱이 동공(34) 및 예를 들면 동공 평면(43)에서의 조명 광(4)의 빔 경로내의 하류에 위치된 동공 각각에서의 각각의 소망된 조명 광 세기 분포에 적응되도록 규정된다.
제1 동작점 범위는 100%와 60% 사이의 반사율에 대한 예를 들면 경사각(γ)을 커버할 수 있다, 즉 γ=0과 γ=γ60 사이의 범위 내에 놓일 수 있다. 제2 경사각 동작점 범위는 예를 들면 60%와 30% 사이의 반사를 커버할 수 있다, 즉 경사각 γ60와 γ30 사이에 놓일 수 있다. 제3 경사각 동작점 범위는 예를 들면 30%와 0% 사이의 반사를 커버할 수 있고, 경사각 γ30와 γ3 사이에 놓일 수 있다. 경사각 γ60(도 38 참조)는 경사각 γ1와 γ2 사이에 놓인다. 경사각 γ3 0는 경사각 γ2와 γ3 사이에 놓인다.
동공(34)에서의 및 조명 광(4)의 빔 경로의 하류 동공 평면에서의 예시의 조명 광 세기 분포의 생성이 도 39 내지 도 41을 참조로 이하에 설명된다.
제1 MMA 영역은 제1 MMA 하위 영역(B1)에서 그 경사각이 경사각 γ60와 γ30 사이의 경사각 동작점 범위에서의 경사각(γ2)으로 설정되는 마이크로미러(24)를 갖는다. 이 마이크로미러 하위 범위는 그러므로 조명 광(4)을 50%의 반사율로 0차 회절의 회절 각으로 반사한다.
MMA 영역(20)의 추가 마이크로미러 하위 영역(B2)에서의 마이크로미러(24)는 경사각(γ1)으로 설정되며, 즉 γ=0 와 γ60 사이의 동작점 범위에서의 경사각을 갖는다. 이는 100%의 영역에서의 MMA 영역(20)의 마이크로미러 하위 영역(B2)에서 반사된 조명 광(4)에 대한 반사를 초래한다.
마이크로미러 하위 영역(B1)은 예를 들면 x-쌍극 조명 설정의 극(pole)을 구성한다. 마이크로미러 하위 영역(B2)은 MMA 영역(20)의 원형 중심 영역을 구성한다.
마이크로미러 하위 영역(B1, B2) 외측에서, 마이크로미러(24)가 경사각 동작점 범위에서의 경사각(γ30) 위에 있는 경사각(γ3)으로 설정된다. 그러므로, MMA 영역(20)의 마이크로미러 하위 영역(B1, B2) 외측에서, 조명 광(4)이 0차 회절의 방향에서 거의 반사되지 않는다.
제2 MMA 영역(36)에서, 다시 MMA 하위 영역(B1)에서, 제1 MMA 영역(20)의 마이크로미러 하위 영역(B1)의 것에 대응하는 마이크로미러(24)의 크기 및 위치는 경사각 γ=0 와 γ60 사이의 경사각 동작점 범위에서의 경사각(γ1)으로 설정된다. 제2 MMA 영역(36)의 모든 다른 마이크로미러는 제1 MMA 영역(20)의 것과 동일한 방식으로 설정된다.
두 MMA 영역(20, 36)에서의 반사 이후의 조명 동공(34)에 걸친 조명 광(4)의 세기 분포는 도 39 및 도 40에 따른 두 MMA 영역(20 및 36)의 반사의 곱으로서 초래된다. 이 곱은 도 41에 도시된다. 극 영역이 MMA 하위 영역(B1)의 마이크로미러(24)에서의 반사의 결과로서 충돌하는 동공의 극 영역(B1)에서, 50%의 전반사가 MMA 영역(20 및 36)에서의 반사의 곱으로서 나타난다. 중심 영역이 다시 MMA 영역(20, 36)의 MMA 하위 영역(B2)에 대응하는, 동공(34)의 중심 영역(B2)에서, 거의 100%의 반사 곱이 나타난다. 동공(34) 상의 다른 모든 곳은, 결과로 0%의 영역의 두 반사율의 반사 곱 즉, 대응하는 높은 억제비를 갖는 0%의 반사가 된다.

Claims (36)

  1. 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 조명 광학 유닛(6)으로서,
    - 점검될 오브젝트(3)가 배치될 수 있는 오브젝트 필드(61)에 걸쳐서 한정된 분포의 조명각의 조명 광(4)을 생성하는 광학 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124), 및
    - 조명 광(4)의 빔 경로에서 상기 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)의 하류에 배열되어, 상기 오브젝트 필드(61)에 걸쳐서 한정된 세기 분포의 조명 광(4)을 생성하는 역할을 하는 광학 필드 성형 조립체(49)를 포함하며,
    - 상기 필드 성형 조립체(49)는, 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공 평면(43)의 영역에 배치되는 적어도 하나의 광학 필드 성형 요소(50; 50, 76)를 포함하는, 조명 광학 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 필드 성형 요소(50; 50, 76)는 확산판으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 필드 성형 요소(50)는 축(52)을 중심으로 구동 방식으로 회전할 수 있도록 구현되며, 상기 필드 성형 요소(50)의 영역에서의 조명 광(4)의 빔 경로에 대한 회전축(52)의 각도는 30°미만인 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)의 상류의 조명 광(4)의 빔 경로에서의 디폴로라이저(8)를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공(10)에 걸쳐서 한정된 세기 분포의 조명 광(4)을 생성하기 위해 상기 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)의 상류의 조명 광(4)의 빔 경로에서의 동공 균질화 조립체(9)를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는 적어도 하나의 마이크로미러 어레이(MMA: MicroMirror Array)(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  7. 청구항 6에 있어서, 동공 성형을 위한 상기 MMA(25)는 조명 광(4)에 대한 회절-반사 격자로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 MMA(25)에 의해 형성된 회절-반사 격자의 1차 회절(45)의 회절각(Ψ) 미만인 입력 발산으로 조명 광(4)이 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24) 상에 입사되도록 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 MMA(25)는, 경사각 범위 내에서 연속해서 조정될 수 있는 마이크로미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 MMA(25)는 두 개의 경사각 사이에서 개별적으로 스위칭될 수 있는 마이크로미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  11. 청구항 6에 있어서, 0°보다 큰 입사각(α)으로 조명 광이 상기 MMA(25)의 마이크로미러 주 평면(11) 상에 입사되도록 상기 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 동공 성형 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는 적어도 하나의 공간 필터 조리개(30, 40; 82, 85; 91)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 필드 성형 조립체(49)의 하류의 빔 경로에서의 필드 조리개(55)를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 필드 성형 요소(50; 50, 76)가 배치된 상기 동공 평면(43)의 하류의 빔 경로에 적어도 하나의 추가 동공 평면의 이미징 생성을 위한 상기 필드 성형 조립체(49)의 하류의 빔 경로에서의 적어도 하나의 광학 중계 조립체를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 필드 성형 조립체(49)의 하류의 조명 광(4)의 빔 경로에서의 튜브 렌즈(57)를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 튜브 렌즈(57)와 상기 오브젝트 필드(61) 사이에서의 조명 광(4)의 빔 경로에서의 집광 렌즈(60)를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  17. 조명 광(4)으로 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 조명 광학 유닛(6)으로서,
    - 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공(10)에 걸쳐 한정된 세기 분포의 조명 광(4)을 생성하기 위한 광학 동공 균질화 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)를 포함하며,
    - 상기 동공 균질화 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는 적어도 하나의 마이크로미러 어레이(MMA)(25)를 포함하는, 조명 광학 유닛.
  18. 청구항 17에 있어서, 동공 성형을 위한 상기 MMA(25)는 조명 광(4)에 대한 회절-반사 격자로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 MMA(25)에 의해 형성된 회절-반사 격자의 1차 회절(45)의 회절각(Ψ) 미만인 입력 발산으로 조명 광(4)이 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24) 상에 입사되도록 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MMA(25)는, 경사각 범위 내에서 연속해서 조정될 수 있는 마이크로미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  21. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MMA(25)는 두 개의 경사각 사이에서 개별적으로 스위칭될 수 있는 마이크로미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  22. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 0°보다 큰 입사각(α)으로 조명 광이 상기 MMA(25)의 마이크로미러 주 평면(11) 상에 입사되도록 상기 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  23. 조명 광(4)으로 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 조명 광학 유닛(6)으로서,
    - 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공(10)에 걸쳐 조명 광(4)의 세기 분포에 영향을 미치기 위한 광학 동공 영향 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)를 포함하며,
    - 상기 동공 영향 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는, 조명 광(4)이 조명 광(4)의 빔 경로에서 적어도 두 번 마이크로미러 어레이(MMA)(25)의 적어도 한 영역 상에 연달아서 충돌하도록 설계되는, 조명 광학 유닛.
  24. 청구항 23에 있어서, 상기 동공 영향 조립체(21; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는, 서로 분리되며 조명 광(4)의 빔 경로에서 연달아서 배치되는 적어도 두 개의 MMA 영역(20, 36)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  25. 청구항 23 또는 청구항 24에 있어서, 동공 성형을 위한 적어도 하나의 MMA(25)는 조명 광(4)에 대한 회절-반사 격자로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 MMA(25)에 의해 형성된 회절-반사 격자의 1차 회절(45)의 회절각(Ψ) 미만인 입력 발산으로 조명 광(4)이 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24) 상에 입사되도록 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  27. 청구항 23 또는 청구항 24에 있어서, 상기 MMA(25)는, 경사각 범위 내에서 연속해서 조정될 수 있는 마이크로미러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  28. 청구항 27에 있어서,
    - 제1 마이크로미러 충돌 시의 조명 광(4)이, 제1 경사각 동작점 범위에서 경사각 구동이 실현되는 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24)에 의해 반사되고,
    - 제2 마이크로미러 충돌 시의 조명 광(4)이, 제2 경사각 동작점 범위에서 경사각 구동이 실현되는 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24)에 의해 반사되도록 적어도 하나의 MMA(25)의 설계와 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계 - 상기 제1 경사각 동작점 범위는 상기 제2 경사각 동작점 범위와 상이함 - 를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  29. 청구항 28에 있어서,
    - 제1 마이크로미러 충돌 시의 조명 광(4)이, 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24)에 의해 제1 반사율 범위로 반사되고,
    - 제2 마이크로미러 충돌 시의 조명 광(4)이, 상기 MMA(25)의 마이크로미러(24)에 의해 적어도 하나의 제2 반사율 범위로 반사되도록 적어도 하나의 MMA(25) 상으로의 조명 광(4)의 빔 경로의 설계 - 상기 제1 반사율 범위는 상기 제2 반사율 범위와 상이함 - 를 특징으로 하는 조명 광학 유닛.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 반사율 범위 중 적어도 하나는 30%와 60% 사이의 범위에서의 반사율을 포함하는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  31. 조명 광(4)으로 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 조명 광학 유닛(6)으로서,
    - 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공(10)에 걸쳐 조명 광(4)의 세기 분포에 영향을 미치기 위한 광학 동공 영향 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)를 포함하고,
    - 상기 동공 영향 조립체(21; 77; 86; 88; 95; 100; 107; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는 적어도 하나의 MMA(25)를 포함하고,
    - 동공 영향을 위한 상기 적어도 하나의 MMA(25)는 조명 광(4)에 대한 회절-반사 격자로서 구현되며,
    - 상기 적어도 하나의 MMA(25)는, 조명 광(4)에 대해 적어도 사용된 2차 회절에서 동작하도록 구동되는, 조명 광학 유닛.
  32. 조명 광(4)으로 계측 시스템(1)에 의해 점검될 오브젝트를 조명하는 조명 광학 유닛(6)으로서,
    - 상기 조명 광학 유닛(6)의 동공(10)에 걸쳐 조명 광(4)의 세기 분포에 영향을 미치기 위한 광학 동공 영향 조립체(21; 88; 100; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)를 포함하고,
    - 상기 동공 영향 조립체(21; 88; 100; 111; 112; 113; 114; 116; 117; 119; 122; 124)는 적어도 하나의 MMA(25)를 포함하고,
    -조명 광(4)이 서로로부터 공간적으로 분리되는 방식으로 배치되는 적어도 두 개의 사용된 MMA 영역(20, 36) 상에 충돌하며,
    - 조명 광(4)이 충돌하지 않는 적어도 하나의 MMA 영역(46)이, 서로로부터 공간적으로 분리되는 방식으로 배치된 상기 사용된 MMA 영역(20, 36)으로부터의 두 개의 이웃한 사용된 MMA 영역 사이에 배치되는, 조명 광학 유닛.
  33. 청구항 32에 있어서, 조명 광(4)이 충돌하지 않는 적어도 하나의 MMA 영역(46, 47)은 교환 MMA 영역으로서 구현되고, 조명 광(4)의 빔 경로는, 적어도 하나의 사용된 MMA 영역(20, 36)과 적어도 하나의 할당된 교환 MMA 영역(46, 47) 사이의 조명 광 충돌의 변화가 실행될 수 있도록 상기 적어도 하나의 MMA(25)에 대해 변위 가능할 수 있도록 구현되는 것을 특징으로 하는, 조명 광학 유닛.
  34. 오브젝트를 점검하는 계측 시스템(1)으로서,
    청구항 1, 청구항 2, 청구항 17 내지 청구항 19, 청구항 23, 청구항 24 및 청구항 31 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 기재된 조명 광학 유닛과,
    오브젝트 필드(61)에서의 조명 광 세기의 공간적으로 분해된 검출을 위한 검출 장치를 포함하는 계측 시스템.
  35. 청구항 34에 있어서, 상기 오브젝트 필드(61) 상에 입사되는 조명 광(4)의 에너지를 모니터링하기 위한 에너지 모니터링 유닛(67)을 특징으로 하는 계측 시스템.
  36. 청구항 34에 있어서, 상기 오브젝트 필드(61) 상에 입사되는 조명 광(4)의 조명각의 분포를 모니터링하기 위한 동공 모니터링 유닛(67)을 특징으로 하는 계측 시스템.
KR1020140079978A 2013-06-28 2014-06-27 계측 시스템을 위한 조명 광학 유닛 및 그러한 조명 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템 KR101640983B1 (ko)

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