KR20180102129A

KR20180102129A - 광학 시험 시편의 모아레 측정을 위한 디바이스 및 방법

Info

Publication number: KR20180102129A
Application number: KR1020187022969A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 자마니에고; 페테르 샤데; 미햐엘 케일; 베른트 얀케르
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2018-09-14
Also published as: EP3414625B9; EP3414625B1; US20190003922A1; EP3414625A1; JP2019511704A; WO2017137266A1; DE102016202198A1; KR102117973B1; CN108700822A

Abstract

본 발명은 광학 시험 시편의 모아레 측정을 위한 디바이스에 관한 것으로, 시험 시편의 상류측에서 광빔 경로 내에 위치가능한 제1 격자(25, 25', 35, 35') 및 시험 시편의 하류측에서 광빔 경로 내에 위치가능한 제2 격자(11, 11', 11", 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141)로 구성된 격자 배열체; 광빔 경로 내에서 제2 격자의 하류측에 위치된 검출 평면 내의 2개의 격자의 중첩에 의해 생성된 모아레 구조를 평가하기 위한 적어도 하나의 검출기(12, 12', 12", 22, 22', 32, 32', 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142)를 갖는 평가 유닛; 및 제2 격자로부터 광 출사 후에 생성되었던 광 분포가 이에 의해 영역적으로 음영화될 수 있어 제2 격자 상의 모든 필드점의 서브세트의 광만이 검출 평면에 도달하게 하는 적어도 하나의 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')를 포함한다.

Description

광학 시험 시편의 모아레 측정을 위한 디바이스 및 방법

본 출원은 2016년 2월 12일 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2016 202 198.2호의 우선권을 주장한다. 이 DE 출원의 내용은 본 출원 명세서에 참조로서 합체되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 광학 시험 물체의 모아레(moire) 측정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

마이크로리소그래피가 예를 들어, 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조화된 구성요소(microstructured component)를 제조하기 위해 사용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 디바이스 및 투영 렌즈를 포함하는 소위 투영 노광 장치에서 수행된다. 조명 디바이스를 경유하여 조명되는 마스크(= 레티클)의 화상은 이 경우에 기판의 감광 코팅에 마스크 구조를 전사하기 위해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅된 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영 렌즈를 경유하여 투영되고 투영 렌즈의 화상 평면 내에 배열된다.

실제로, 예를 들어, 투영 렌즈의 왜곡과 같은 이미징 수차를 가능한 한 정확하게 결정해야 하는 요구가 존재한다. 특히, 모아레 측정의 기술이 이 관점에서 공지되어 있는데, 상기 기술은 투영 렌즈의 화상 평면 내에 배열된 제2 격자(또한 "모아레 마스크"라 칭함) 상의 투영 렌즈의 대물 평면 내에 배열된 제1 격자의 투영 및 (예를 들어, 카메라 기반) 검출기 배열체를 사용하여 이 배열체를 통해 각각 투과된 강 광도의 측정을 포함한다.

도 14 및 도 15는 단순히 이 원리를 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다. 여기서, 투영 렌즈(6)의 형태의 시험 물체의 대물 평면 내에 위치된 제1 격자는 "5"로 나타내고, 제1 격자(5) 내에 포함된 시험 구조체의 생성된 화상은 "7"로 나타내고, 제2 격자 또는 모아레 마스크는 "8"로 나타낸다. 일반적으로, 한편으로는 시험 구조체 화상(7)의 평면 및 다른 한편으로는 제2 격자(8) 또는 모아레 마스크의 평면은 일치하고 단지 더 양호한 예시의 목적으로 도 14에 공간 분리를 갖고 도시되어 있다. 광 전파 방향에서 제2 격자(8) 또는 모아레 마스크의 하류측에서 얻어진 광 분포(10)(도 15에 따르면 통상적으로 특성 스트라이프 패턴을 가짐)가 검출기 장치(9)를 경유하여 결정된다. 여기서, 제1 격자 및 제2 격자로 구성된 격자 배열체의 적절한 디자인의 경우에, 무수차 이미징의 경우의 투과된 광 강도는 최대이고, 반면에 투영 렌즈(6)의 이미징 수차가 존재하는 경우에 감소되는데, 이는 제1 격자(5) 내에 포함된 시험 구조체의 밝은 영역으로부터의 광이 수차를 겪는 이미징의 경우에 제2 격자(8) 또는 모아레 마스크의 어두운 영역 상에 점점 더 입사되기 때문이다.

모아레 측정에 기초하는 상이한 측정 및 평가 방법이 시험 물체 또는 투영 렌즈의 각각의 관련 이미징 수차를 확인하기 위해 공지되어 있다. 이들 측정 및 평가 방법이 공통적으로 갖는 것은 개별 필드점을 위해 사용된 신호가 각각의 경우에 특정 범위에 걸친 평균화에 기초하여 얻어진다는 것이다. 여기서, 이어서, 복수의 필드점에서의 신호는 예를 들어, 왜곡과 같은 이미징 수차의 필드 프로파일의 결정을 가능하게 하기 위해 바람직하다.

그러나, 여기서 실제로 발생하는 일 문제점은 - 도 16에 지시된 바와 같이 - 상이한 필드점에 할당된 각각의 광 원추(도 16에서 "9a" 및 "9b"로 나타냄)의 중첩이 시험 물체 또는 투영 렌즈(6) 또는 모아레 마스크(8)로부터 나오는 광의 각도 분포에 기인하여 발생할 수 있고, 그 결과 각각의 경우에 상이한 필드점을 평가하는데 사용되는 광이 부분적으로 각각의 검출 평면 내에서 일치한다는 것이다. 이 효과의 원인은, 무엇보다도, 시험 물체로부터 나오는 광의 각도 분포에 기인하여 존재하는 광 발산(divergence), 모아레 마스크에서의 회절에 의해 발생되는 광 발산, 및 가능한 미광(stray light)에 기인하는 발산이다.

그러나, 모아레 측정에서 최고 가능한 필드 분해능을 얻는 것은, 비교적 좁은 화상 필드에서 - 예를 들어, EUV 동작을 위해 설계된 투영 렌즈에 의해 생성되는 바와 같이 - 부가적으로 최고 가능한 수의 서로 독립적인 측정 신호가 예를 들어, 왜곡의 필드 프로파일을 확인하기 위해 결정되도록 의도되면 특히 바람직하다.

상기 배경기술을 배경으로, 본 발명의 목적은 시험 물체의 이미징 수차의 확인에 있어서 향상된 필드 분해능을 허용하는, 광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립 청구항 1의 특징에 따른 장치 및 대등한 청구항 16의 특징에 따른 방법에 의해 성취된다.

광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 장치는

- 시험 물체의 상류측에서 광빔 경로 내에 위치가능한 제1 격자 및 시험 물체의 하류측에서 광빔 경로 내에 위치가능한 제2 격자로 구성된 격자 배열체,

- 광빔 경로 내에서 제2 격자의 하류측에 위치된 검출 평면 내의 2개의 격자의 중첩에 의해 생성된 모아레 구조를 평가하기 위한 적어도 하나의 검출기를 갖는 평가 유닛; 및

- 제2 격자로부터 광 출사 후에 생성되었던 광 분포가 영역 단위 방식(region-wise fashion)으로 음영화될 수 있어 상기 제2 격자 상의 모든 필드점의 서브세트의 광만이 검출 평면에 도달하게 하는 적어도 하나의 구경 조리개를 포함한다.

본 발명은 특히 예를 들어, 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 투영 렌즈와 같은 광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 장치에서, 각각의 경우에 모든 필드점의 서브세트의 광만이 검출기에 도달하도록 구경 조리개를 사용하여, 모아레 마스크, 또는 제2 격자로부터의 광 출사 후에 생성되었던 광 분포의 영역 단위 음영화의 개념에 기초한다. 구경 조리개의 위치에서 측정가능한 필드점의 선택은 여기서 상이한 필드점으로부터 나오는 광이 중첩할 수 없도록 이루어질 수 있다(예를 들어, 일 세팅에서 단지 매 2번째, 매 3번째 또는 매 4번째 필드점이 캡처됨).

구경 조리개는 바람직하게는 여기서 각각의 경우에 검출 평면에 도달하는 제2 격자 상의 모든 필드점의 관련 서브세트가 가변적으로 설정가능하도록 실시된다. 이 방식으로, 복수의 측정을 연속적으로 수행하는 도중에(예컨대, 각각 상이한 측정 위치에의 구경 조리개의 배치), 순차적인 측정 시리즈(sequential measurement series)로 모든 필드점의 캡처를 실현하는 것이 가능하다.

그 결과, 광빔 경로 내의 제2 격자, 또는 모아레 마스크의 상이한 필드점으로부터 오는 광 원추의 바람직하지 않은 중첩 및 따라서 상기 필드점에 각각 할당된 정보의 바람직하지 않은 혼합이 이에 의해 회피될 수 있고, 또한 - 복수의 순차적인 측정 단계를 수행하는 도중에 - 최종적으로 각각의 원하는 총 수의 측정점은 마찬가지로 구경 조리개의 상이한 위치 또는 제2 격자 상의 모든 필드점의 캡처에 의해 이에 의해 실행된 상이한 음영화를 위해 얻어질 수 있다.

동시에, 상기 광 원추의 중첩 또는 각각의 상이한 음영화에 의해 모아레 마스크의 상이한 필드점과 연계된 정보의 혼합의 상기 회피는 복수의 측정 단계에서 성취되는 사실에 기인하여, 제2 격자, 또는 모아레 마스크에 가능한 한 가깝게 검출 평면을 유도하기 위한 요구가 감소된다. 달리 말하면, 본 발명에 따른 구경 조리개 사용에 기인하여, 상이한 필드점과 연계된 광 원추의 상기 혼합은 또한 모아레 마스크와 검출 평면 사이의 비교적 더 큰 거리의 경우에 방지될 수 있다.

하나의 실시예에 따르면, 구경 조리개는 광 전파 방향에 횡방향으로 변위를 경유하여 그리고/또는 광 전파 방향에 대해 평행한 축 둘레로 회전을 경유하여 조정가능하다.

하나의 실시예에 따르면, 구경 조리개는 동일한 위치에서 각각 실행되는 음영화에 대해 서로 상이한 복수의 구경 조리개로부터 선택가능하다. 구경 조리개는 따라서 대응적으로 교체가능하도록 광빔 경로 내에 배열된다. 연속적인 측정 단계 사이의 그 위치의 견지에서 단지 변동되는 하나의 동일한 구경 조리개의 사용과 비교하여, 복수의 측정 단계에서 상이한 구경 조리개의 이러한 사용은, 특히 각각의 경우에 "캘리브레이션 위치"로서 2개의 상이한 구경 조리개의 정합하는 필드점을 사용하는 능력에 의해, 임의의 오프셋의 캘리브레이션 및 보정을 간단한 방식으로 동시에 실현하는 것이 가능한 장점을 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 구경 조리개, 또는 광빔 경로 내의 그 생성된 화상은 100 ㎛ 미만, 특히 80 ㎛ 미만, 더 특히 60 ㎛ 미만의 거리만큼 제2 격자로부터 이격하여 위치된다.

구경 조리개는 특히 제2 격자와 검출기 사이에 배열될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 구경 조리개는 다른 실시예에서, 광 전파 방향에 대해, 모아레 마스크, 또는 제2 격자의 직상류측에, 또는 제1 격자의 직상류측 또는 하류측에 또한 배열될 수 있다. 그에 따라 광빔 경로 내에 생성된 구경 조리개의 화상이 제2 격자로부터 100 ㎛ 미만의 거리에 위치되는 전술된 기준은, 더욱이 또한 시험 물체, 또는 투영 렌즈의 중간 화상 평면, 또는 빔 경로 내에서 그 상류측에 배열된 조명 디바이스의 영역에 구경 조리개를 배열함으로써 실현될 수 있다. 여기서 중간 화상 평면의 영역 내의 구경 조리개의 배치는, 일반적으로 어떠한 추가의 광학 요소가 상기 중간 화상 평면 내에 위치되지 않기 때문에, 전술된 거리 기준이 비교적 충족이 용이하다는 장점을 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 검출 평면은 100 ㎛ 미만, 특히 80 ㎛ 미만, 더 특히 60 ㎛ 미만, 더 특히 40 ㎛ 미만, 더 특히 10 ㎛ 미만, 더 특히 5 ㎛ 미만, 더 특히 1 ㎛ 미만, 더 특히 200 nm 미만의 제2 격자로부터의 거리를 갖는다.

본 실시예에 따르면, 모아레 마스크(즉, 광빔 경로 내에서 시험 물체의 하류측에 위치된 제2 격자)와 광빔 경로 내에서 이어지는(그리고 빔 경로 내에서 시험 물체의 상류측에 위치된 제1 격자와 모아레 마스크의 평가될 중첩이 발생하는) 검출 평면 사이의 거리가 따라서 비교적 충분히 낮도록 선택된다. 그 결과, 필드점으로부터의 광이 검출 평면 내에서 분포되는 각각의 영역이 작게 유지된다.

이 방식으로, 필드점의 단지 일부만이 하나의 동일한 측정 단계에서 그로부터 오는 광에 대해 구경 조리개에 의해 커버되는 것이 가능한데; 달리 말하면, 제2 격자 상의 특정 수의 필드점이 동시에, 또는 하나의 동일한 측정 단계에서 측정될 수 있고, 그리고 따라서 전체적으로 요구된 측정 시간의 감소가 성취된다.

이하에 더 상세히 설명되는 몇몇 대응 실시예에서, 본 발명은 또한 모아레 마스크와 (예를 들어, 카메라 기반) 검출기 사이의 더 작은 거리의 다양한 실현을 포함하고, 여기서 각각의 경우에, 예를 들어 제조 기술 과제가 처리된다. 다른 실시예에서, 본 발명은 더욱이 또한 실제(예를 들어, 카메라 기반) 검출기와 모아레 마스크 사이의 비교적 큰 거리를 갖는 구현예를 포함하고, 여기서 마찬가지로 이하에 더 상세히 설명되는 이들 구현예의 경우에, 검출 평면(모아레 마스크로부터 작은 거리에 재차 배열됨)으로부터 검출기까지의 적합한 광학 신호 전송이 각각의 경우에 실현된다. 이 광학 신호의 전송의 경우에, 각각의 경우에 상이한 필드점과 연계된 신호 사이의 "누화"가 회피될 수 있기 때문에, 따라서 여기서 서두 부분에서 언급된 바와 같은 문제점을 회피하면서 높은 필드 분해능이 실현되는 것이 또한 가능하다.

그 결과, 시험 물체의 모아레 측정에 있어서 충분한 필드 분해능을 성취하고 또한 예를 들어 특히 좁은 화상 필드를 갖는(예를 들어, EUV 동작을 위해 설계된 투영 렌즈의 경우에) 왜곡과 같은 관련 이미징 수차의 필드 프로파일을 확인하는 것이 따라서 가능하다.

하나의 실시예에 따르면, 광학 시험 물체는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 투영 렌즈이다.

하나의 실시예에 따르면, 광학 시험 물체는 30 nm 미만, 특히 15 nm 미만의 동작 파장에서 동작을 위해 설계된다.

하나의 실시예에 따르면, 검출기는 광 센서의 어레이를 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 검출기는 검출 평면에 광 파이버로 결합된(fiber-optically coupled) 센서 배열체를 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 장치는 검출 평면 내에 얻어진 광 분포를 검출기 상에 이미징하기 위한 보조 광학 유닛을 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 장치는 양자 변환기 층을 더 갖고, 양자 변환기 층은 1차 광으로서 검출 평면에 도달하는 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제1 파장 범위와는 상이한 제2 파장 범위의 2차 광을 방출한다.

하나의 실시예에 따르면, 양자 변환기 층은 제1 파장 범위에서 10 ㎛ 미만, 특히 5 ㎛ 미만의 침투 깊이를 갖는다.

하나의 실시예에 따르면, 장치는 양자 변환기 층에 의해 흡수되지 않은 광을 적어도 부분적으로 필터링하는 컬러 필터층을 더 갖는다.

본 발명은 또한 전술된 특징을 갖는 장치를 사용하여 광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 방법이며, 적어도 하나의 구경 조리개를 경유하여, 제2 격자로부터 광 출사 후에 생성되었던 광 분포는 각각의 경우에 제2 격자 상의 모든 필드점의 서브세트의 광이 검출 평면에 도달하도록 복수의 측정 단계에서 영역 단위 방식으로 음영화되는 방법에 관한 것이다.

하나의 실시예에 따르면, 모든 필드점의 캡처는 구경 조리개를 상이한 측정 위치로 전이함으로써 그리고/또는 구경 조리개를 교체함으로써 순차적인 측정 시리즈로 실현된다.

방법의 장점 및 유리한 구성에 관하여, 본 발명에 따른 장치와 연계하여 상기 설명을 참조한다.

본 발명의 다른 구성은 상세한 설명 및 종속 청구항으로부터 얻어질 수 있다.

본 발명은 첨부 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시예에 기초하여 이하에 더 상세히 설명된다.

도면에서:
도 1 내지 도 13은 본 발명의 상이한 실시예를 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 14 및 도 15는 광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 통상의 장치의 구조 및 기능적 원리를 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.
도 16은 모아레 측정을 위한 통상의 장치에서 발생하는 문제점을 설명하기 위한 개략도를 도시하고 있다.

도 1의 a) 내지 c)에 따라 상이한 측정 위치 내로 광 전파 방향에 횡방향으로 변위가능한 구경 조리개(14)(또는 도 1의 b) 및 c)에서 각각 14' 또는 14")가 본 발명에 따라 제공된다.

모아레 마스크 또는 제2 격자(11)로부터 광 출사 후에 발생하는 광 분포를 위한 구경 조리개(14)를 거쳐, 각각의 경우에 모든 필드점의 서브세트의 광만이 검출기(12)에 도달하도록 영역 단위 방식으로 음영화되는 것이 가능하다. 구경 조리개(14)의 위치에서 측정가능한 필드점의 선택은 여기서 상이한 필드점으로부터 나오는 광이 중첩할 수 없도록 이루어질 수 있다(예를 들어, 일 세팅에서 단지 매 2번째, 매 3번째 또는 매 4번째 필드점이 캡처됨). 복수의 측정을 연속적으로 수행하는 도중에, 상이한 측정 위치 내로 구경 조리개(14)를 변위함으로써, 순차적인 측정 시리즈로, 모아레 마스크 또는 제2 격자 상의 모든 필드점의 캡처를 실현하는 것이 가능하다.

상기 구경 조리개는 도 1의 a), b)에 따르면, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(11)[기판(13) 상에 형성됨]와 검출기(12) 사이에 배열될 수 있고, 특히 도 1의 b)에 따르면 복수의 구경 개구를 가질 수 있다. 도 1의 c)에 따르면, 구경 조리개(14")는 또한 광 전파 방향에 대해, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(11")의 직상류측에 배열될 수 있다.

게다가, 도 2a 및 도 2b에 따르면, 구경 조리개(24 또는 24')는 광 전파 방향에 대해, 제1 격자의 직하류측(도 2a) 또는 제1 격자의 직상류측(도 2b)에 또한 배열될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, "26" 및 "26'"은 제1 격자의 기판을 나타내고, "20" 및 "20')은 시험 물체, 또는 투영 렌즈를 나타내고, "22" 및 "22'"는 검출기를 나타낸다.

일반적으로 말하면, 광빔 경로 내의 구경 조리개, 또는 그 생성된 화상은 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 특히 80 ㎛ 미만, 더 특히 60 ㎛ 미만의 거리만큼 제2 격자, 또는 모아레 마스크로부터 이격하여 위치된다. 본 발명의 실시예에서, 이 거리 기준은 또한 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 중간 화상 평면의 영역에 구경 조리개를 배열함으로써 실현될 수 있다. 도 3a는 제1 격자(35)의 상류측에 위치된 조명 디바이스[그 중 하나의 렌즈 요소(37)만이 도 3a에 지시되어 있음] 내의 중간 화상 평면 내의 본 발명에 따른 구경 조리개(34)의 배치를 도시하고 있다. 더욱이, 유사한 또는 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 도 2a에 관하여 "10"만큼 증가된 참조 번호로 도 3a에 나타낸다. 도 3b는 시험 물체, 또는 투영 렌즈(30') 내의 중간 화상 평면 내의 본 발명에 따른 구경 조리개(34')의 배치를 매우 개략화된 방식으로 마찬가지로 개략적으로 도시하고 있고, 제1 격자는 여기서 "35'"로 나타내고 검출기는 "32'"로 나타낸다.

각각의 경우에 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명된 모아레 측정을 위한 기본 셋업으로부터 시작하여, 각각의 경우에 서두 부분에서 설명된 문제점(특히 도 16에 지시된 광 원추의 중첩)을 회피하면서 높은 필드 분해능을 실현하기 위해, 검출 평면과 모아레 마스크 사이의 작은 거리가 실현되는 본 발명의 다양한 실시예가 더 설명된다.

도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 이는 각각 사용된(예를 들어, 카메라 기반) 검출기와 모아레 마스크 사이에 대응적으로 작은 거리를 실현함으로써 행해지고, 반면에 도 6 내지 도 10에 도시된 실시예에서, 각각의 경우에 검출 평면과 검출기(이들 예에서 모아레 마스크로부터 더 멀리 이격되어 있음) 사이의 적합한 광학 신호 전송이 실현된다.

도 4는 제2 격자(41), 또는 모아레 마스크가 검출기(42) 바로 위에 위치되어 있는 기판 시트(43)에 적용되어 모아레 마스크, 또는 제2 격자(41)와 검출 평면 사이의 거리가 기판 시트(43)의 두께를 거쳐 여기서 조정되게 되는 실시예를 초기에 도시하고 있다.

기판 시트(43)는 예를 들어, 25 ㎛의 예시적인 두께를 갖는 유리 박막일 수 있다. 기판 시트(43)는 여기서 반사 감소 효과가 바람직하지 않은 간섭 신호를 감소시키기 위해 얻어지도록 실시될 수 있다.

도 5는 다른 실시예를 도시하고 있고, 여기서 유사한 또는 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 "10"만큼 증가된 참조 번호로 나타낸다. 도 1에 대조적으로, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(51)는 도 5에 따라, 검출기(52)(예시적인 실시예에서 카메라 칩으로서 설계됨)의 표면에 직접 적용된다. 모아레 마스크 또는 제2 격자(51)의 구조를 적용하는 것은 여기서 미리 검출기(52), 또는 카메라 칩의 제조 프로세스의 구성부일 수 있다.

도 6은 도 3에 대조적으로, 모아레 마스크 또는 제2 격자(61)의 구조가 검출기(62), 또는 카메라 칩에 직접 적용되지 않고, 검출기(62) 상에 위치된 보호층(64)에 적용되는 다른 실시예를 도시하고 있다. 따라서, 제조 프로세스(에칭 단계 또는 전자빔 기입을 포함하는 리소그래피 프로세스를 포함할 수 있음) 중에 검출기(62)의 손상이 방지될 수 있다. 보호층(64)은 여기서 단지 영역 단위 방식으로 검출기(62)의 감광면 상에 또는 검출기(62)의 전체 감광면 상에 도포될 수 있다. 더욱이, 보호층(64)은 또한 가능하게는 전체 검출기(62), 또는 카메라 칩을 에워쌀 수 있다. 보호층(64)의 두께는 모아레 마스크 또는 제2 격자(61)와 검출기(62), 또는 검출 평면 사이에 원하는 거리를 조정하고, 게다가 바람직하지 않은 간섭 신호를 제거하기 위해 반사 감소를 성취하기 위해 적합한 방식으로 선택될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 보호층(64)은 석영 유리(SiO₂)로부터 제조될 수 있고, 20 nm 내지 200 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다.

도 7은 전술된 실시예와 대조적으로, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(71)가 검출기(72)로부터 이격하여 지향하는 투명 기판(73)의 측면 상에 배열되어 있는 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 배열의 결과로서, 기판(73) 자체는 - 또한 여기에 존재하는 모아레 마스크, 또는 제2 격자(71)와 검출 평면 사이의 작은 거리의 실현에도 불구하고 - 비교적 큰 두께[예를 들어, 수백 마이크로미터(㎛)의]를 가질 수 있고, 그 결과 배열의 증가된 안정성이 실현될 수 있다.

도 8은 검출기(85)가 예를 들어, 포토다이오드와 같은 광 센서의 어레이를 갖는 다른 실시예를 도시하고 있고, 여기서 그렇지 않으면 얇은 기판(83)이 모아레 마스크, 또는 제2 격자(81)와 검출기(82)를 형성하는 광 센서의 어레이(85) 사이에 재차 제공된다. 이에 의해, 각각의 허용가능한 제조 단계에 대한 더 큰 탄력성이 성취되기 때문에, 검출기로서 전영역(full-area) 카메라 칩에 대해 생산성이 향상될 수 있다.

도 9 및 도 10은 검출기, 또는 상기 검출기를 형성하는 센서 배열체가 검출 평면에 광파이버로 결합되어 있는 실시예를 각각 도시하고 있다. 도 9 및 도 10에 따르면, 광은 모아레 마스크, 또는 각각의 제2 격자(91 또는 101)로부터 광 출사의 바로 하류측에서 각각 수신되고, 여기서 각각의 광학 신호는 이어서 광 파이버(96)(도 9에 따르면) 또는 모노리식 면플레이트(106)(도 10에 따르면)를 거쳐, 그 자체가 모아레 마스크로부터 큰 거리에 위치되어 있을 수 있는 각각의 검출기(92 또는 102)로 안내된다. 검출 평면 - 재차 단지 모아레 마스크로부터 짧은 거리에 있음 - 내에 기록되었던 광은 각각의 검출기(92 또는 102)에 광 파이버로 전송되기 때문에, 각각의 신호의 어떠한 혼합 또는 누화도 발생하지 않는다.

도 11, 도 12 및 도 13은 전술된 예에 대조적으로, 각각의 경우에 부가의 투영 광학 유닛의 형태의 하나의 보조 광학 유닛이, 검출 평면 - 재차 모아레 마스크의 바로 하류측에 위치되어 있음 - 내에서 취득되었던 화상 필드를 더 멀리 이격되어 있는 검출기(112, 122 또는 132) 상에 이미징하는데 사용되는 다른 실시예를 도시하고 있다. 보조 광학 유닛(118, 128 또는 138)은 여기서 각각의 경우에, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(111, 121 또는 131), 또는 적어도 각각의 각도 스펙트럼의 대표적인 부분의 하류측에서 취득되어 있던 광의 전체각 스펙트럼을 투과할 수 있도록 실시된다.

도 11에 대조적으로, 모아레 마스크, 또는 제2 격자(121)는 도 12에 따르면, 양자 변환기 층(129) 상에 위치되고, 이 양자 변환기 층은 1차 광으로서 검출 평면에 도달하는 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제1 파장 범위와는 상이한 제2 파장 범위의 2차 광을 방출한다.

예시적인 실시예에서, 양자 변환기 층(129)은 단지 예로서 리튬 유리로 제조될 수 있고, 350 nm 미만의 파장에 대해 5 ㎛ 미만의 침투 깊이를 갖고, 360 nm 내지 500 nm의 파장 범위의 2차 광을 방출한다. 그 결과, 보조 광학 유닛(128)에 의해 투과된 각도 분포는 검출 평면 내의 실제 광 강도에 대해 대표적일 수 있고, 모아레 마스크 상에 위치된 구조의 회절 효과는 고려되지 않을 수 있다. 1차 광에 대한 양자 변환기 층(129)의 재료의 낮은 침투 깊이 및 따라서 이 재료 내에 단지 수 마이크로미터(㎛)의 광학 경로 후에 발생하는 흡수의 결과로서, 검출 평면과 모아레 마스크 사이의 거리는, 낮은 침투 깊이의 결과로서, 상이한 인접한 필드점의 1차 광이 일치할 수 없기 때문에, 본 실시예에서도 효과적으로 낮게 유지된다.

도 13은 다른 실시예를 도시하고 있고, 여기서 유사하거나 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성요소는 도 12에 관련하여 "10"만큼 증가된 참조 번호로 나타낸다.

도 12에 비교하여, 양자 변환기 층(139)에 의해 흡수되어 있지 않은 광을 적어도 부분적으로 필터링하는 부가의 컬러 필터층(140)이 도 13의 실시예에 제공된다. 이에 의해, 비교적 얇은 양자 변환기 층(139)을 사용할 때, 사용된 (1차) 광은 양자 변환기 층(139)의 두께(즉, 검출 평면과 모아레 마스크 사이의 유효 거리)를 초과하는 침투 깊이를 가질 수도 있는 점이 고려될 수 있고, 여기서 변환되지 않은 1차 광은 컬러 필터층(140)을 경유하여 제거될 수 있다.

다른 실시예에서, 바람직하지 않은 간섭 신호를 감소시키기 위한 또는 보호 목적의 부가의 보호 및/또는 반사 방지층이 모아레 마스크와 양자 변환기 층 사이, 양자 변환기 층과 컬러 필터층 사이, 그리고/또는 컬러 필터층의 하류측의 빔 경로 내에 사용될 수 있다.

본 발명이 특정 실시예에 기초하여 설명되었지만, 수많은 변형 및 대안 실시예가 예를 들어 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환에 의해 통상의 기술자에게 명백하다. 이에 따라, 이러한 변형 및 대안 실시예는 본 발명에 의해 부수적으로 포함되고, 본 발명의 범주는 첨부된 특허 청구범위 및 이들의 등가물의 의미 내에서만 한정된다는 것이 통상의 기술자에게 자명하다.

Claims

광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 장치이며,
· 상기 시험 물체의 상류측에서 광빔 경로 내에 위치가능한 제1 격자(25, 25', 35, 35') 및 상기 시험 물체의 하류측에서 상기 광빔 경로 내에 위치가능한 제2 격자(11, 11', 11", 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141)로 구성된 격자 배열체;
· 상기 광빔 경로 내에서 상기 제2 격자의 하류측에 위치된 검출 평면 내의 2개의 격자의 중첩에 의해 생성된 모아레 구조를 평가하기 위한 적어도 하나의 검출기(12, 12', 12", 22, 22', 32, 32', 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 112, 122, 132, 142)를 갖는 평가 유닛; 및
· 적어도 하나의 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')로서, 이를 경유하여 상기 제2 격자로부터 광 출사 후에 생성되었던 광 분포가 영역 단위 방식으로 음영화될 수 있어 상기 제2 격자 상의 모든 필드점의 서브세트의 광만이 상기 검출 평면에 도달하게 하는, 적어도 하나의 구경 조리개
를 포함하는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')는 각각의 경우에 상기 검출 평면에 도달하는 상기 제2 격자 상의 모든 필드점의 관련 서브세트가 가변적으로 설정가능하도록 실시되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')는 광 전파 방향에 횡방향으로 변위를 경유하여 그리고/또는 광 전파 방향에 대해 평행한 축 둘레로 회전을 경유하여 조정가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')는 동일한 위치에서 각각 실행되는 음영화에 대해 서로 상이한 복수의 구경 조리개로부터 선택가능한 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34'), 또는 광빔 경로 내의 그 생성된 화상은 100 ㎛ 미만, 특히 60 ㎛ 미만, 더 특히 10 ㎛ 미만의 거리만큼 상기 제2 격자로부터 이격하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구경 조리개(14, 14')는 상기 제2 격자(11, 11')와 상기 검출기(12, 12') 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 평면은 100 ㎛ 미만, 특히 80 ㎛ 미만, 더 특히 60 ㎛ 미만, 더 특히 40 ㎛ 미만, 더 특히 10 ㎛ 미만, 더 특히 5 ㎛ 미만, 더 특히 1 ㎛ 미만, 더 특히 200 nm 미만의 제2 격자로부터의 거리를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시험 물체는 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치의 투영 렌즈인 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시험 물체는 30 nm 미만, 특히 15 nm 미만의 동작 파장에서의 동작을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기(82)는 광 센서의 어레이(85)를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기(92, 102)는 상기 검출 평면에 광 파이버로 결합된 센서 배열체를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 평면 내에 얻어진 광 분포를 상기 검출기(112) 상에 이미징하기 위한 보조 광학 유닛(118)을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 양자 변환기 층(129, 139)을 더 갖고, 상기 양자 변환기 층은 1차 광으로서 상기 검출 평면에 도달하는 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 상기 제1 파장 범위와는 상이한 제2 파장 범위의 2차 광을 방출하는 것을 특징으로 하는, 장치.
제13항에 있어서, 상기 양자 변환기 층(129, 139)은 상기 제1 파장 범위에서 10 ㎛ 미만, 특히 5 ㎛ 미만의 침투 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 양자 변환기 층(139)에 의해 흡수되지 않은 광을 적어도 부분적으로 필터링하는 컬러 필터층(140)을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 장치를 사용하여 광학 시험 물체의 모아레 측정을 위한 방법이며, 적어도 하나의 구경 조리개(14, 14', 14", 24, 24', 34, 34')를 경유하여, 각각의 경우에 상기 제2 격자 상의 모든 필드점의 서브세트의 광만이 검출 평면에 도달하도록 제2 격자로부터 광 출사 후에 생성되었던 광 분포가 복수의 측정 단계에서 영역 단위 방식으로 음영화되는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 제2 격자 상의 모든 필드점의 캡처는 상기 구경 조리개를 상이한 측정 위치로 전이함으로써 그리고/또는 상기 구경 조리개를 교체함으로써 순차적인 측정 시리즈로 실현되는 것을 특징으로 하는, 방법.