KR20220162081A - 측정될 입사 동공 내에서 조명광에 의해 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하는 방법 - Google Patents

측정될 입사 동공 내에서 조명광에 의해 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하는 방법 Download PDF

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Abstract

측정될 입사 또는 출사 동공(11) 내에서 조명광(1)에 의해 조명될 때의 광학 시스템(13)의 이미징 품질을 결정하기 위하여, 테스트 구조(5)는 초기에 광학 시스템(13)의 오브젝트 평면(4)에 배열되고, 조명광(1)으로 테스트 구조(5)를 조명하기 위하여 조명 각도 분포가 지정된다. 테스트 구조(5)는 오브젝트 평면(4)에 대한 테스트 구조(5)의 상이한 거리 위치들(zm)에서 조명된다. 조명광(1)의 강도 I(x,y,zm)는 광학 시스템(13)의 이미지 평면(15)에서 측정되고, 조명광은 각각의 거리 위치(zm) 에서 테스트 구조(5)를 이미징할 때의 광학 시스템(13)에 의해 안내된다. 이러한 방식으로 측정된 에어리얼 이미지는 시뮬레이션된 에어리얼 이미지와 비교되고, 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 설명하기 위한 함수 세트의 맞춤 파라미터가 적응되고, 광학 시스템(13)의 파면은 최소화된 차이의 결과에 기초하여 결정된다. 지정된 조명 각도 분포는 측정될 입사 동공(11) 내의 서브개구(10i)에 대응한다. "지정" 단계 내지 "결정" 단계는 추가 지정된 서브개구에 대해 반복된다. 광학 시스템의 파면은 측정될 입사 동공(11) 내에서 측정된 서브개구(10i)에 대해 얻은 결과를 결합하여 결정된다. 이것은 측정될 입사 동공과 관련하여 유연한 이미징 품질을 결정하기 위한 방법을 실현한다.

Description

측정될 입사 동공 내에서 조명광에 의해 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하는 방법{Method for determining an imaging quality of an optical system when illuminated by illumination light within an entrance pupil to be measured}
독일 특허 출원 DE 10 2021 205 541.9의 내용이 참고로 포함된다.
본 발명은 측정될 입사 동공 내에서 조명광에 의해 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
리소그래피 마스크의 에어리얼 이미지를 3차원으로 측정하기 위한 계측 시스템이 WO 2016/012 426 A1에 공지되어 있다. DE 10 2013 219 524 A1은 광학 시스템 및 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위한 장치 및 방법을 설명한다. DE 10 2013 219 524 A1은 핀홀의 이미징에 기초하여 파면을 결정하기 위한 위상 복원 방법을 설명한다.
본 발명의 목적은 측정될 동공과 관련하여 가능한 한 유연하게 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위한 방법을 설계하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 결정 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따르면, 에어리얼 이미지 측정을 기초로 하는 이미징 품질의 결정은 단일 측정 동안 전체가 조명될 측정될 동공을 필요로 하지 않는다는 것이 인식되었다. 오히려, 측정될 동공 내의 서브개구(subaperture)를 사용하여 순차적으로 측정을 수행할 수 있고, 그 후 다양한 서브개구에 의해 얻어진 측정 결과를 조합할 수 있다. 측정될 동공 내의 서브개구에 걸친 지정된 조명 각도 분포의 경우, 적절한 서브개구 조리개가 광학 시스템의 투영 광학 장치의 입사 동공에 도입될 수 있고, 조명광 빔 경로에 횡으로 위치될 수 있어서, 이것이 지정된 동공 좌표에 따라 원하는 조명 방향을 산출하도록 할 수 있다. 또한 서브개구를 통해 적절한 커버리지로 측정하고자 하는 동공의 특이한 형태를 등록하고 측정하는 것도 가능하다. 측정할 동공은 타원형 동공, 둥근 동공 또는 자유형 모양으로 구분되는 동공일 수 있다. 공간 분해 검출 장치의 픽셀 해상도는 측정될 동공의 개구수에 맞게 조정될 수 있다. 더 높은 개구수를 위해 검출 장치의 더 큰 픽셀 해상도가 선택된다. 각 서브개구 측정에서, 이 서브개구의 광학 시스템의 파면은 DE 10 2013 219 524 A1과 같은 문헌에서 원칙적으로 알려진 위상 복원 방법을 사용하여 추론할 수 있다. 차이 결정을 최적화하기 위해, 투영 방법(오류 감소 알고리즘, Gerchberg-Saxton 방법, IFTA 방법) 및/또는 기존의 반복 최적화 방법(경사 하강, 최소 제곱, 감쇠 최소 제곱, 유전 검색 방법, 심플렉스, Chambolle -Pock 최적화, 역전파 방법) 및/또는 직접 역전 방법(Extended Nijboer Zernike Decomposition(S. Van Haver, The Extended Nijboer-Zernike Diffraction Theory and its Applications, 2010, http://resolver. tudelft.nl/uuid:8d96ba75-24da-4e31-a750-1bc348155061), 데이터베이스 기반 방법, 기계 학습 방법)을 사용할 수 있다.
청구항 2에 청구된 서브개구에 의한 동공의 스캔은 비교 가능한 방법 절차를 용이하게 한다. 서브개구를 통한 동공의 스캔은 정확히 한 라인의 서브개구로 구현될 수 있습니다. 대안적으로, 복수의 서브개구 라인에 걸친 스캔도 가능하다. 스캔은 조명광의 주광선 극각(polar angle)이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 이 경우, 테스트 구조는 항상 동일한 주광 입사각으로 조명된다. 한 변형에서, 각각의 경우에 라인 내에서 일정한 주광선 극각을 갖는 복수의 라인이 있는 경우에도 다중 라인 스캔이 있을 수 있으며, 주광선 극각은 라인 사이에서 변경된다.
청구항 3에 청구된 테스트 구조 기여의 제거는 이미징 품질의 결정을 조직적으로 왜곡(falsify)하는 테스트 구조 기여를 제거함으로써 방법의 결과를 개선한다.
테스트 구조 기여를 결정하는 것과 관련된 비용은 청구항 4에 청구된 방법에서 감소된다. 정확히 하나의 지정된 서브개구에 대해 한 번 결정된 테스트 구조 기여는 예를 들어 조명 각도, 특히 각 서브개구에 할당된 주광선 방위각에 따라 테스트 구조 기여를 회전함으로써 다른 서브개구의 경우의 테스트 구조 기여를 제거하기 위해 후처리되거나 변환될 수 있다.
청구항 5에 청구된 방법은 실제로 그 가치가 입증되었다. 이 방법의 지수는 시프트 회전(shift-rotation) 방법으로 알려져 있다. 이러한 시프트 회전 방법의 예는 D. Su et al., 제르니케 다항식을 이용한 시프트 회전 방법에 의한 절대 표면 형상 테스트, Optics Letters Vol. 37, No. 15, 3198-3200, 2012, https://doi.org/10.1364/OL.37.003198 ; Y. Liu, et. al., 픽셀 수준의 공간 해상도를 가진 구면의 절대 간섭계 테스트를 위한 확장 시프트 회전 방법, Applied Optics Vol. 56, No. 16, 2017, https://doi.org/10.1364/AO.56.004886, DE 10 2013 226 668 A1 및 US5982490A의 전문 기사에서 찾을 수 있다.
청구항 6에 청구된 기저 함수로의 분해는 실제로 그 가치가 입증되었다. 다음을 기저 함수로 사용할 수 있다: 제르니케 다항식, Bhatia-Wolf 다항식, Bessel 함수, Laplace 방정식에 대한 해, 직교, 국부 분포, 좁은 지수 함수 및/또는 가우스 함수(그리드에 선택적으로 분포), 직교, 국부 분산 스플라인 다항식(그리드에 선택적으로 분산됨) 및 기저 함수 의 직교 혼합. 예로서, 그러한 직교화는 그람-슈미트 직교화 방법을 사용하여 구현될 수 있다(Korn and Korn, "Mathematical Handbook for Scientists and Engineers", McGraw-Hill, 1968; D. Malacara, "Optical Shop Testing", Wiley- Interscience, 1992; http://de.wikipedia.org/wiki/Schmidtsches_Orthonormalisierungsverfahren).
청구항 7에 청구된 테스트 구조로서의 핀홀은 실제로 그 가치가 입증되었다.
청구항 8에 청구된 타원형 핀홀은 아나모픽 이미징 시스템, 즉 서로 수직인 평면에서 서로 다른 이미징 스케일을 갖는 이미징 시스템의 경우 수차를 결정하는 데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 청구항 8에 청구된 타원형 핀홀은 또한 타원형 입사 동공을 갖는 동형 이미징 시스템의 경우 수차를 결정하는 데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
청구항 9 및 10에 청구된 동공 함수의 표현은 결정 방법의 구현에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
청구항 11에 청구된 측정 시스템의 장점은 결정 방법을 참조하여 위에서 이미 설명된 것들에 해당한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 예를 들어 선행 기술에 따른 위상 복원 방법이 측정될 타원형 동공에 대해 이용가능하도록 하는 방식으로 처음에 설명된 유형의 계측 시스템을 개발하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 12에 명시된 특징을 갖는 계측 시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 타원형 동공은 계측 시스템의 동공 평면에 배열된 타원형 에지를 가진 조리개를 사용하여 직접 측정될 수 있으며, 또한 위상 복원 방법을 통해 파면을 결정하는 데 사용할 수 있음을 인식했다. 이러한 방식으로, 이러한 계측 시스템은 특히 측정될 입사 동공 및/또는 측정될 출사 동공 내에서 조명광으로 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하는 데 사용될 수 있다. 위상 복원 방법에서, 위에서 설명된 결정 방법에 따라, 스케일링된 방식으로 파라미터화된 기저 함수, 특히 압축된 제르니케 다항식 및/또는 스케일링된 좌표 그리드 및 균일하게 스케일링된 파라미터화된 기저 함수가 사용될 수 있다.
청구항 13에 청구된 계측 시스템의 장점은 결정 방법을 참조하여 위에서 이미 설명된 것들에 해당한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되며, 여기서:
도 1은 측정될 입사 동공 내에서 조명광으로 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위한 것으로, 각각 매우 개략적으로 표현되는 조명 광학 유닛 및 이미징 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템의 입사 평면에 수직인 시야 방향을 갖는 평면도를 매우 개략적으로 도시한다;
도 2는 도 1에 따른 계측 시스템에서 이미지화될 반사 오브젝트로 사용하기 위한 EUV 핀홀 형태의 테스트 구조를 원근 및 확대 방식으로 도시한다;
도 3은 오브젝트 평면에 대한 테스트 구조의 배열 평면(z-초점 스택)의 상이한 위치들에 대해 도 2에 따른 테스트 구조를 이미징할 때의 계측 시스템의 이미징 광학 유닛의 이미지 평면에서의 강도 측정 결과를 도시한다;
도 4는 측정될 광학 시스템의 측정될 입사 동공 - 상기 입사 동공은 타원형 입사 동공으로 구현됨 - 및 측정된 입사 동공의 1 라인 스캔에 대해 각각이 원형 에지를 갖는 서브동공으로서 구현되는 한 세트의 서브개구를 도시하되, 각각의 서브개구는 조명광으로 테스트 구조를 조명하기 위한 지정된 조명 각도 분포에 대응하며, 테스트 구조는 전체 서브개구의 중첩에 대응하는 조명 각도 분포로 순차적으로 조명된다;
도 5는 서브개구를 사용하여 측정될 입사 동공의 스캔의 변형을 도 4와 유사한 표현으로 도시하며, 스캔은 테스트 구조의 조명의 주광선 극각이 전체 서브개구에 대해 일정하게 유지되도록 구현된다;
도 6은 도 4 및 도 5와 유사한 표현에서, 서브개구를 사용하여 측정될 입사 동공의 다중 라인 데카르트 스캔의 추가 변형을 도시한다;
도 7 내지 도 11은 도 5에 따른 스캔의 5개의 선택된 서브개구에 대해 이미징 광학 유닛의 동공 평면에서 위상 기여로 각각의 경우에 표시되는 등고선도의 파면 측정 결과를 도시한다;
도 12 내지 도 16은 도 7 내지 도 11에 따른 파면 측정 결과에 대한 분리된 테스트 구조 기여를 도시하며, 각각의 경우에 다시 등고선 다이어그램을 사용하여 표현된다;
도 17 내지 도 21은 도 7 내지 도 11에 따른 원래 파면 측정 결과로부터 도 12 내지 도 16에 따른 시험 구조 기여를 뺀 후, 즉 등고선도를 사용하여 각 경우에 다시 한 번 표시된 테스트 구조 기여를 제거한 후, 도 7 내지 11에 따른 서브개구에 상응하는 측정될 입사 동공의 섹션에서의 파면 측정 결과를 도시한다;
도 22는 도 17 내지 도 21에 따른 파면 측정 결과의 서브개구 기여의 중첩을 도시한다;
도 23은 측정될 입사 동공, 즉 측정될 입사 동공 내에서 측정될 광학 시스템의 파면의 위상에 대한 도 22에 따른 파면 측정 결과의 제한을 도시한다;
도 24는 도 1에 따른 계측 시스템 대신에 계측 시스템의 추가 실시예에서 사용될 수 있는 복수의 렌즈를 갖는 이미징 시스템의 이미징 광학 유닛과 관련하여 덜 개략적인 표현을 도시하되, 이미징 시스템은 측정될 초점 스택의 이미지 평면과 오브젝트 평면 사이에서 표현된다;
도 25는 압축된 제르니케 다항식에 대응하는 타원에 따라 매개변수화된, 타원형 아포다이제이션을 갖는 정사각형 그리드에 표현된, 아나모픽 광학 시스템의 측정될 출사 동공의 위상 분포의 예를 도시한다;
도 26은 타원형 동공 마스크의 반장축 및 반단축을 따라 도 25에 따른 동공 함수를 통한 섹션을 도시한다;
도 27은 기존의 압축되지 않은 제르니케 다항식을 통한 원형 아포다이제이션 및 동공 함수의 매개변수화를 갖는, 타원형 출사 동공의 주축 비율과 일치된 비정사각형 동공 그리드에 표현된 도 25에 따른 동공 함수를 도 25와 유사한 표현으로 도시한다.
도 28은 2개의 직교하는 주축을 따라 도 27에 따른 동공 함수를 통한 2개의 섹션을 도 26과 유사한 표현으로 도시한다.
위치 관계의 표현을 용이하게 하기 위해, 이하 데카르트 xyz 좌표계를 사용한다. 도 1에서 x축은 도면의 평면에 수직으로 그리고 도면의 평면 밖으로 뻗어 있다. y축은 도 1에서 오른쪽을 향하고 있다. 도 1에서 z축은 위쪽을 향하고 있다.
자오선 단면에 대응하는 도면에서, 도 1은 측정될 입사 동공(11) 내의 조명광(1)에 의해 조명될 때의 광학 시스템의 이미징 품질을 결정하기 위한 계측 시스템(2)에서 EUV 조명 광 또는 이미징 광(1)의 빔 경로를 도시한다. 이 경우, 오브젝트 평면(4)의 오브젝트 필드(3)에 배열된 레티클 또는 리소그래피 마스크 형태의 테스트 구조(5)(도 2 참조)가 EUV 조명광(1)을 사용하여 이미징된다. 아래에서 테스트 구조(5)는 오브젝트 또는 샘플이라고도 한다. 계측 시스템(2)은 3차원(3-D) 에어리얼 이미지를 분석하는 데 사용된다(에어리얼 이미지 계측 시스템). 응용에는 리소그래피 마스크의 에어리얼 이미지 재생을 포함하되, 에어리얼 이미지는 예를 들어 스캐너와 같은 투영 노광 장치의 생산에서도 보일 것이다. 이를 위해, 특히 계측 시스템(2) 자체의 이미징 품질을 측정하고 선택적으로 조정하는 것이 필요하다. 결과적으로, 에어리얼 이미지의 분석은 계측 시스템(2)의 투영 광학 유닛의 이미징 품질을 결정하는 역할을 하거나, 그렇지 않으면 특히 투영 노광 장치 내의 투영 광학 유닛의 이미징 품질을 결정하는 역할을 할 수 있다. 이러한 시스템은 WO 2016/012 426 A1, US 2013/0063716 A1(참조, 도 3), DE 102 20 815 A1(참조, 도 9), DE 102 20 816 A1(참조, 도 2) 및 US 2013/0083321 A1에 공지된다.
조명광(1)은 오브젝트(5)에서 반사된다. 조명광(1)의 입사 평면은 중앙 조명(kx = 0, 참조, 예를 들어 도 4와 관련된 이하 설명)의 경우 yz 평면에 평행하다.
EUV 조명광(1)은 EUV 광원(6)에 의해 생성된다. 광원(6)은 레이저 플라즈마 소스(LPP; 레이저 생성 플라즈마) 또는 방전 소스(DPP; 방전 생성 플라즈마)일 수 있다. 원칙적으로, 싱크로트론 기반 광원, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)도 사용될 수 있다. EUV 광원의 사용 파장은 5 nm 내지 30 nm 범위일 수 있다. 원칙적으로, 계측 시스템(2)의 변형의 경우에, 광원(6) 대신에 또 다른 사용된 광 파장에 대한 광원, 예를 들어 193 nm의 사용된 파장에 대한 광원이 사용될 수도 있다.
계측 시스템(2)의 실시예에 따라, 계측 시스템(2)은 반사성 또는 투과성 오브젝트(5)에 대해 사용될 수 있다. 투과성 오브젝트의 일례는 핀홀 구멍이다.
계측 시스템(2)의 조명 광학 유닛(7)은 광원(6)과 오브젝트(5) 사이에 배열된다. 조명 광학 유닛(7)은 오브젝트 필드(3)에 걸쳐 정의된 조명 강도 분포로 및 동시에 오브젝트 필드(3)의 필드 포인트가 조명되는 정의된 조명 각도 분포로 검사될 오브젝트(5)의 조명을 위한 역할을 한다. 이 조명 각도 분포는 이하 조명 서브개구라고도 칭한다.
조명 서브개구는 조명 광학 유닛 동공 평면(9)에 배열된 조명 광학 유닛(7)의 시그마 서브개구 조리개(8)에 의해 경계가 정해진다. 대안으로 또는 추가로, 대응하는 서브개구 조리개가 이하에서 아직 설명하지 않은 계측 시스템(2)의 이미징 광학 유닛에도 존재할 수 있다. 시그마 서브개구 조리개(8)는 가장자리에 입사하는 조명광(1)의 빔을 제한한다. 대안적으로 또는 추가로, 시그마 서브개구 조리개(8) 및/또는 이미징 광학 유닛의 조리개는 또한 내부로부터 조명 광빔을 섀도잉할 수 있으며, 즉 가림(obscuration) 조리개로서 작용할 수 있다. 대응하는 조리개는 그에 따라 내부의 빔을 가리는 내부 조리개 본체를 가질 수 있으며, 상기 조리개 본체는 복수의 웹을 통해, 예를 들어 4개의 웹을 통해 외부 조리개 지지 본체에 연결된다. 시그마 서브개구 조리개(8)는 조명 광학 유닛 동공 평면(9)에서의 변위 드라이브(8a)에 의해 변위될 수 있다, 즉 규정된 방식으로 xy 평면에 평행하다.
도 4는 측정될 광학 시스템의 측정될 타원형 입사 동공(11)을 스캔하는 복수의 그러한 서브개구(10i)(i = 1 내지 5)를 도시한다. 타원형 입사 동공(11)은 x축에 평행한 장반축(major semiaxis)과 y축에 평행한 단축반축(minor semiaxis) 사이의 비율이 2:1이다. 10:1 내지 1.1:1 범위의 타원형 에지 윤곽(10)의 다른 축 비율, 예를 들어 1.5:1, 1.6:1, 2.5:1, 3:1, 4:1, 5:1 또는 8:1도 가능하다.
오브젝트(5)에서 반사된 후, 조명 및 이미징 광(1)은 계측 시스템(2)의 이미징 광학 유닛 또는 투영 광학 유닛(13)으로 들어간다. 조명 서브개구와 유사한 방식으로, 도 1의 투영 광학 유닛(13)의 입사 동공(11)에 있는 NA 서브개구 조리개(11a)에 의해 지정된 투영 광학 유닛 서브개구가 존재한다. NA 서브개구 조리개(11a)는 투영 광학 유닛 동공 평면(11)에서의 변위 드라이브(11b)에 의해 변위 가능하다, 즉 규정된 방식으로 xy-평면에 평행하다. 일반적으로 시그마 서브개구 조리개와 NA 서브개구 조리개는 조명광(1)의 중앙 광선과 테스트 구조(5)에서의 반사에 의해 양쪽 조리개가 중앙에 부딪히는 방식으로 서로 정렬된다. 시그마 서브개구 조리개 및 NA 서브개구 조리개는 서로에 대해 중앙에 위치할 수 있다. NA 서브개구 조리개에 의해 규정되는 투영 광학 유닛(13)의 입사 동공(11)의 영역을 서브개구라고 한다.
측정될 이미징 광학 유닛(13)은 계측 시스템(2)의 공간 분해 검출 장치(14)를 향해 오브젝트(5)를 이미징하는 역할을 한다. 검출 장치(14)는 예를 들어 CCD 검출기로 설계된다. CMOS 검출기를 사용할 수도 있다. 검출 장치(14)는 투영 광학 유닛(13)의 이미지 평면(15)에 배열된다.
검출 장치(14)는 디지털 이미지 처리 장치(17)에 연결된 신호이다.
xy 평면에서 검출 장치(14)의 픽셀 공간 해상도는 좌표 방향 x 및 y(NAx, NAy)에서 측정된 입사 동공(11)이 개구수에 빈비례하도록 지정될 수 있다. x 좌표 방향에서 이 픽셀 공간 해상도는 정규적으로 λ/2NAx 보다 작고, y 좌표 방향에서 정규적으로 λ/2NA y 보다 작다. 이 경우, λ는 조명광(1)의 파장이다. 검출 장치(14)의 픽셀 공간 해상도는 또한 NA x, NA y 와 무관하게 정사각형 픽셀 치수로 구현될 수 있다.
검출 장치(14)의 공간 해상도는 리샘플링에 의해 증가 또는 감소될 수 있다. x 및 y 방향에서 상이한 치수의 픽셀을 가진 검출 장치도 가능하다.
오브젝트(5)는 오브젝트 홀더 또는 홀더(18)에 의해 지지된다. 홀더(18)는 변위 드라이브(19)에 의해 한편으로는 xy 평면에 평행하게 다른 한편으로는 이 평면에 수직으로 즉 z 방향으로 변위될 수 있다. 변위 드라이브(19)는 또한 계측 시스템(2)의 전체 작동으로서 중앙 제어 장치(20)에 의해 제어되며, 이는 더 이상 구체적으로 나타내지 않는 방식으로 제어될 구성요소와 신호로 연결된다.
계측 시스템(2)의 광학 설정은 반도체 구성요소의 투영-리소그래피 생산 동안 오브젝트(5)의 투영 노광 과정에서 조명 및 이미징의 가능한 가장 정확한 에뮬레이션을 제공한다.
도 1은 각각의 경우에 점선을 사용하여 오브젝트 평면(4)의 영역에서 테스트 구조(5)의 다양한 가능한 배열 평면을 도시한다. 계측 시스템(2)의 작동 동안, 테스트 구조(5)는 각각 서브개구(10i)에 의해 지정된 조명 각도 분포를 사용하여 오브젝트 평면(4)에 대한 테스트 구조(5)의 상이한 거리 위치들(zm)에서 조명되고, 강도 I(x,y,zm)는 각각의 거리 위치(zm)에 대해 이미지 평면(15)에 공간적으로 분해된 방식으로 기록된다. 이 측정 결과 I(x,y,zm)을 에어리얼 이미지라고도 한다.
초점면(zm)의 수는 2와 20 사이, 예를 들어 10과 15 사이일 수 있다. 이 경우 수개의 Rayleigh 단위(NA/λ2)에 걸쳐 z 방향으로 총 변위가 있다.
시험 구조(5)의 xy 평면도가 도 1에 삽입도로 도시되며, 원형 또는 타원형 시험 구조의 형태일 수 있다.
입사 동공(11)에 더하여, 도 1은 또한 투영 광학 유닛(13)의 출사 동공(21)을 여전히 개략적으로 나타낸다.
도 1의 하단은 검출 장치(14)의 3가지 측정 결과를 다시 한번 xy-평면도로 도시하고, 중앙 측정 결과는 오브젝트 평면(4)에 배치된 경우에 테스트 구조(5)의 이미지 표현을 도시하고, 다른 두 개의 측정 결과는 테스트 구조(5)가 오브젝트 평면(4)의 z 좌표와 비교하여 한 번은 양의 z 방향으로, 한 번은 음의 z 방향으로 변위된 이미지 표현을 도시한다. 테스트 구조(5)의 에어리얼 이미지는 각각의 z-좌표에 할당된 측정 결과의 전체로부터 발생한다.
도 2는 반사 핀홀로 구현된 테스트 구조(5)의 상세를 도시한다. 테스트 구조(5)에서 반사 시 조명광(1)의 주 광선의 경로가 개략적으로 도시되어 있다. 테스트 구조(5)의 핀홀에 대한 조명광(1)의 주 광선 입사각은 3°와 8° 사이 범위, 예를 들어 5° 또는 6°이다. 테스트 구조(5)의 핀홀은 100 nm 내지 150 nm 범위의 직경을 갖는다. 핀홀은 고반사성 다층층(23)에 차례로 적용되는 흡수체 층(22)에 형성된다. 흡수체 층은 50 nm 내지 70 nm 범위의 두께를 갖는다. 다층층의 두께는 250nm에서 300nm 사이이다.
테스트 구조(5)의 핀홀은 타원형일 수 있다. 핀홀의 주축은 투영 광학 유닛(13)의 에어리 디스크(Airy disk)와 대략 동일한 크기, 즉 x-좌표 방향으로 2.44λ/ NA x 및 y 좌표 방향으로 2.44λ/ NAy를 가질 수 있다.
테스트 구조(5)는 단일 핀홀 또는 복수의 핀홀, 특히 핀홀의 주기적 어레이를 가질 수 있다. 예를 들어 US 2015/0355052 A1에 설명된 바와 같이 다른 테스트 구조가 가능하다.
도 3은 테스트 구조(5)의 싱한 z 좌표를 가진 5개의 측정 시퀀스로 결과로서 I(x,y,zm)을 도시한다. 5개의 중간 측정값은 오브젝트 평면(4)에서의 테스트 구조의 배열과 함께 나타난다. 따라서, 검출 장치(14)의 측정 결과가 다시 한번 도시된다. 도 3(맨 왼쪽)에 도시된 측정과 도 3(맨 오른쪽)에 도시된 측정을 비교하면 테스트 구조(5)의 둥근 핀홀을 이미징할 때의 이미징 측정 결과의 비대칭성을 도시하며, 이는 조명광(1)에 의한 테스트 구조(5)의 비스듬한 조명에 기인한 것이다. 이것은 테스트 구조(5)에 의한 파면에 대한 영향에 대한 조명 각도 의존성 테스트 구조 기여를 산출한다.
도 4는 조명 광학 유닛(7) 및 투영 광학 유닛(13)의 서브개구 조리개(8, 11a)에 의해 지정된 서브개구(101 내지 105)를 사용하여 측정될 투영 광학 유닛(13)의 입사 동공(11)의 단일 라인 스캔의 실시예를 도시한다.
이러한 동공들은 각도 공간, 즉 동공 좌표 kx(x 공간 좌표에 해당) 및 ky(y 공간 좌표에 해당)로 표현된다. 비스듬한 조명으로 인해, 입사 동공(11)의 중심 은 kx = 0 및 ky ≠ 0 에 있다. 다양한 서브개구(10i)의 중심, 즉 각 주광선의 상대 위치는 도 4에서 삼각형으로 표시된다. 인접한 서브개구(10i, 10i+1)의 이러한 중심은 kx 방향으로 일정한 증분만큼 서로에 대해 시프트된다. 서브개구(10i)의 중심은 각각 동일한 ky 좌표를 갖는다. 모든 서브개구(10i)의 엔벨로프는 측정될 입사 동공(11)을 전체적으로 덮는다. 타원형 입사 동공(11)의 중심은 (kx =0, ky =0.1)에 있다. 서브개구(103)의 중심은 측정하고자 하는 타원형 입사 동공(11)의 중심과 일치한다.
도 5는 서브개구(10i)를 사용하여 측정될 입사 동공(11)의 스캔의 변형을 도시한다. 다시 한번, 5개의 서브개구(101 내지 105)를 이용한 스캔이 도시된다. 도 5에 따른 스캔은 동공 평면(9)의 원점(kx = 0, ky = 0)과 서브개구(10i)의 중심 사이의 주광선 극각(θ)이 각각의 경우에 일정하게 유지되도록 한다. (kx, ky) 공간에서, 주광선 극각(θ)는 0.1보다 약간 큰 절대값을 갖는다. 이 주광선 극각(θ)은 동공 평면(9)의 동공 평면(9)의 원점(0,0)과 서브개구(10i)의 각각의 중심 사이 에서 측정된다. 도 5에 따른 스캔에서, 서브개구(10i)는 따라서 각각의 서브개구 의 주 광선 극각(θ)이 일정하게 유지되는 방식으로 서로에 대해 시프트된다.
입사 동공(11)이 스캔될 때, 서브개구(101 내지 105)는 도 5에 따른 실시예에서 대략 75°인 주광선 방위각(φ)에 걸쳐 스위프한다.
도 6은 서브개구(10i,j)를 사용하여 측정될 타원형 입사 동공(11)의 스캔의 추가 변형을 도시한다. 이 경우 i는 행 번호를 지정하고 j는 각 서브개구(10i,j)의 열 번호를 지정한다. 도 6에 따른 스캔은 3개 행(i = 3) 및 7개 열(j = 7) 에서 총 21개의 서브개구(10i,j)를 사용하여 구현된다.
도 5에 따른 변형에서와 같이 일정한 주광선 극각(θ)을 갖는 단일 행 스캔의 대안으로, 각 주광선 극각(θi)이 각 행에서 일정하게 유지되는 다중 행 스캔이 있을 수도 있으며, 다양한 행들(i, i+1)의 주 광선 극각(θi, θi+1)은 각각의 경우에 서로 다르다.
등고선도의 형태로, 도 7 내지 도 11은 서브개구 105(도 7), 104(도 8), 10 3(도 9), 102(도 10) 및 101(도 11)의 사용을 기초로 하는 파면 측정 결과를 도시한다. 이 경우, 일정한 주광선 극각으로 도 5에 따른 스캐닝에 의해 측정을 수행하였다. 각각의 파면 표현 옆 오른쪽에는 해당 등고선에 해당하는 상대 위상 값에 대한 범례가 있다.
도 7은 각각 설정된 서브개구(10i)에 대한 초점 스택의 측정 결과로부터 결정된 파면의 위상을 도시한다. 도 7 내지 도 11에 따른 위상 기여의 결정은 DE 10 2013 219 524 B4에 공지된 위상 복원 방법의 도움으로 구현된다.
도 7 내지 도 11과 유사한 표현에서, 도 12 내지 도 16은 테스트 구조(5)가 조명 광(1)의 파면에 미치는 영향에 대한 테스트 구조 기여의 위상을 도시한다. 각 경우에 이 테스트 구조 기여는 도 7에서 도 11에 따른 측정 결과에서 분리 및 제거될 수 있다. 여기서 활용되는 것은 특히 각 서브개구(105(도 12) 내지 101(도 16))을 사용한 조명 동안 테스트 구조 기여가 위상 분포와 관련하여 일정하게 유지된다는 것이고, 이 위상 분포의 배향만 주광선 방위각(φ)의 회전에 따라 변경된다. 테스트 구조 기여의 가장 작은 위상 값의 "극점"(24)은 약 75°만큼 변경된 주광선 방위각(φ)에 해당하는 도 12의 대략 오른쪽 및 대략 도 16의 상단을 가리킨다.
도 12 내지 도 16에 따른 테스트 구조 기여는 도 7 내지 도 11에 따른 파면 측정과 독립적으로 결정될 수 있다.
도 17 내지 도 21은 도 7 내지 도 11과 유사한 표현으로 다시 한번, 도 12 내지 도 16에 따른 테스트 구조 기여의 제거 이후에 각각의 서브개구 105(도 17) 내지 101(도 21)에 대한 파면 측정의 결과를 도시한다. 도 17 내지 도 21에 따른 측정 동안에 각각의 서브개구(105 내지 101)에 의해 측정되거나 결정된 파면 위상 기여는 점을 사용하여 묘사된 원형 에지에 의해 경계가 지정되며, 게다가, 각각의 서브개구(10i)의 동공 평면 내에서 측정될 광학 시스템의 파면 위상의 묘사가 있다.
도 17 내지 도 21과 유사한 표현에서, 도 22는 도 17 내지 도 21에 따른 서브개구 결정 결과의 중첩, 즉 측정될 광학 시스템의 동공 평면에서 결정된 전체 파면 성분을 도시한다.
도 23은 측정될 타원형 입사 동공(11)에 대한 도 22에 따른 결정 결과의 제한을 도시한다.
도 7 내지 도 11에 따른 원래 측정 데이터 및 도 12 내지 도 16에 따른 테스트 구조 기여로부터 도 23에 따른 파면 측정 데이터를 결정할 때, 시프트-회전 방법이 사용된다.
이러한 시프트 회전 방법의 예는 예를 들어 전문 기사 D. Su et al.에 의한 D. Su et al. Absolute surface figure testing by shift-rotation method using Zernike polynomials. Optics Letters Vol. 37, No. 15, 3198-3200, 2012. https://doi.org/10.1364/OL.37.003198 and DE 10 2013 226 668 A1 에서 찾을 수 있다.
모든 n(도시된 예에서 n = 5) 서브개구의 측정 데이터(m 픽셀 값)가 벡터로 결합되면, 다음 방정식 시스템을 구성할 수 있다.
Figure pat00001
(1)
M =
Figure pat00002
: 파면 측정의 측정 데이터(위, 도 7 내지 11 참조), 파면 포인트, 즉 픽셀 그리드에서 평가된 파면 측정의 결과로서 동공 평면 내의 m개의 픽셀을 갖는 n개의 서브개구;
W =
Figure pat00003
: 투영 광학 유닛(13)의 결정될 파면 포인트(위, 도 17 내지 21 참조), 일반적으로 q > m(도 7 내지 11에 따른 결과의 중첩, 도 22 및 23 참조), 인덱스 q 는 적어도 하나의 서브개구 10i(i = 1 ~ n)로 덮인 모든 지점에 걸쳐 있다.
P =
Figure pat00004
: 핀홀 기여(참조, 도 12 ~ 16), m 파면 포인트;
T =
Figure pat00005
Figure pat00006
결합된 변환 행렬;
Figure pat00007
: m x q 광학 변환 매트릭스, 서브개구 i
Figure pat00008
: m x m 핀홀 변환 매트릭스, 서브개구 i
위의 도 4에 따른 서브개구 스캔에 대해,
Figure pat00009
는 핀홀의 기여가 kx 와 무관한 경우 m x m 단위 행렬 Im 으로 제공된다. 핀홀 기여가 kx 에 의존한다면, 이 의존성은 변환 행렬
Figure pat00010
의 적절한 선택에 의해 모델링된다.
도 5에 따른 서브개구 스캔의 경우, 행렬은 파면 포인트의 회전에 해당된다. 파면이 데카르트 그리드에서 설명되는 경우, 회전에는 일반적으로 픽셀 값의 보간이 필요하다. 이 경우 "최근접 이웃 " 보간과 선형(또는 고차) 보간이 모두 가능하며 이에 따라
Figure pat00011
에서 모델링이 된다.
연립방정식
Figure pat00012
은 선형 연립방정식을 풀기 위한 기존의 방법을 사용하여 풀 수 있으며, 투영 광학 유닛의 측정 대상인 파면 수차(W)와 핀홀에 의해 발생하는 파면 수차(P)의 성분은 이와 같이 결정될 수 있다.
제르니케 다항식은 측정될 타원 동공의 영역에서의 투영 광학 유닛의 파면 수차(W) 및 핀홀의 파면 수차(P)에 맞춰질 수 있으므로, 제르니케 스펙트럼을 결정할 수 있다.
적용 예의 방법은 또한 핀홀과 투영 광학 유닛의 기여가 분리될 수 있기 때문에 타원형 입사 동공(11)보다는 측정될 광학 유닛의 둥근, 원형 입사 동공에 대한 파면 측정을 개선하는 데 사용할 수 있다.
위상 복원에서, 측정된 에어리얼 이미지 I(x,y,zm)는 시뮬레이션된 에어리얼 이미지(Isim)과 비교되고 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 설명하기 위한 함수 세트의 맞춤 파라미터(fit parameters)는 측정된 에어리얼 이미지와 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 사이의 차이가 최소화될때까지 적응된다.
광학 시스템의 파면은 측정된 에어리얼 이미지와 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 간의 최소화된 차이를 기반으로 위상 복원 내에서 결정된다.
위상 복원 차이 최소화는 다양한 방법을 사용하여 최적화할 수 있다. 여기에는 오류 감소 알고리즘, Gerchberg -Saxton 방법 또는 IFTA 방법이라고도 하는 투영 방법이 포함된다. 기존의 반복 최적화 방법을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 그러한 방법은 경사하강법, 최소 자승법, 감쇠 최소 자승법, 유전 탐색법(genetic search method), 심플렉스법(simplex method), Chambolle -Pock 최적화, 역전파법을 포함한다. 직접 반전 방법도 사용할 수 있다. 그 예로는 확장된 Nijbour Zernike 분해 또는 예를 들어 데이터베이스에 저장된 이전 결과를 기반으로 하는 기계 학습 기반 방법이 있다. 광학 시스템의 수차가 측정되는 입사 동공 내에서 원칙적으로 예상되는 경우, 시뮬레이션을 통해 충분히 조밀하게 샘플링된 데이터베이스를 생성할 수 있다. 그런 다음 이 데이터베이스에서 검색을 통해 복원을 구현할 수 있다. 기계 학습의 범위 내에서, 미리 계산된 수차 데이터 세트를 사용하여 네트워크가 훈련될 수 있다.
광학 시스템의 이미징 수차의 파라메트릭 캡처 및 결정을 위해, 이러한 이미징 수차의 서술, 즉, 예를 들어 도 23에 따른 위상 분포의 서술이 기저 함수로 분해될 수 있다. 기저 함수를 통한 이러한 최적화는 원치 않는 결과 노이즈를 방지한다.
이미징 품질의 정확한 결정을 위해 중요한 것은 기저 함수가 예상되는 이미징 수차를 잘 설명할 수 있어야 한다는 것이다. 여기서 고려해야 할 사항은 측정할 타원형 동공이 원형 서브개구를 사용하여 스캔된다는 것이다. 이 경우 위상 복원에 의해 결정된 파면의 영역이 겹친다. 이것을 사용하여 측정할 전체 타원형 입사 동공을 계산할 수 있으려면, 개별 파면에 대한 함수 분해의 기초가 시프트/회전을 통해 설명할 수 있는 방식으로 선택되는 것이 유리하다.
제르니케 다항식은 원칙적으로 기저 함수로 적합하다. Bhatia-Wolf 다항식, 베셀 함수, 라플라스 방정식에 대한 솔루션, 직교, 국부 분포, 좁은 지수 함수 및/또는 가우스 함수(그리드에 선택적으로 분포), 직교, 국부적으로 분포된 스플라인 다항식(그리드에 선택적으로 분포) 및 기저 함수의 직교 혼합은 이동/회전의 설명 가능성과 관련하여 유리한 것으로 밝혀졌다.
이 경우 함수의 직교화는 최적화의 견고성과 결과의 비교 가능성을 개선한다. 기저 함수의 부분 직교화도 가능하다.
위에 열거된 가능한 기저 함수의 혼합은 또한 예를 들어 제르니케 다항식과 직교화되고 국부적으로 분포된 좁은 지수 함수의 조합이 특히 적합할 수 있다. 이를 위해 소수의 제르니케 다항식, 예를 들어 9~16개의 제르니케 다항식을 사용하여 이러한 방식으로 기존의 이미징 수차를 설명한다. 또한, 예를 들어 지수 함수 또는 가우스 함수의 형태로 로컬화된 Pilk 함수를 사용하여 로컬 편차를 설명할 수 있다. 이 경우 지수 함수는 제르니케 함수에 대해 부분적으로 직교화된다. 다른 함수 세트 G에 대한 함수 세트 F의 부분적 직교화는 F의 각 요소가 G의 모든 요소에 후속적으로 직교하도록 변환되는 방법의 도움으로 변환됨을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 그람-슈미트 직교화 방법의 직교화 단계를 사용하여 구현할 수 있다. 완전한 직교화의 차이점은 F와 G의 요소가 그들 사이에서 반드시 직교할 필요는 없다는 것이다.
예로서, 그러한 직교화는 그람-슈미트 직교화 방법을 사용하여 구현될 수 있다(D. Malacara, "Optical Shop Testing", Wiley- Interscience, 1992; http://de.wikipedia.org/wiki/Schmidtsches_Orthonormalisierungsverfahren).
도 24는 위상 복원 방법을 설명하기 위한 목적으로 오브젝트 평면(4)과 이미지 평면(15) 사이의 계측 시스템(2)의 실시예를 도시한다. 전술한 도면, 특히 도 1을 참조하여 이미 설명된 것에 대응하는 구성요소 및 기능은 동일한 참조 부호를 가지며 다시 상세하게 논의되지 않을 것이다. 파장 λ = 193 nm의 조명광(1)을 사용하고 오브젝트 평면(4)에서 테스트 구조(5)로 핀홀 조리개를 사용할 때의 상황이 묘사된다. 투영 광학 유닛(13)은 총 10개의 렌즈(L1 내지 L10)를 갖는 렌즈 시스템으로서 설명된다. 또한, 조명 광학 유닛 동공 평면(9)에 광학적으로 공액인 측정될 투영 광학 유닛(13)의 동공면(25)이 도시된다.
또한, 도 24는 측정될 광학 시스템의 파면의 파표면(wave surface; 26)을 설명하며, 이를 기반으로 광학 시스템의 이미지 품질이 기술된다. 예로서, 도 23은 동공 평면에서 그러한 파표면(26)의 위상 프로파일을 도시한다.
검출 장치(14)가 배치된 이미지 평면(15)에 추가하여, 도 24는 그로부터 거리를 두고 평행한 반사 이미지 평면을 더 도시하고 있으며, 추가 반사 이미지 평면은 z-방향으로 테스트 오브젝트(5)의 변위로 인해 발생한다. 그에 대한 대안으로서, 검출 장치(14)는 또한 z-방향으로 변위될 수 있고; 이것은 도 24에 설명되어 있다.
검출 장치(14)에 의해 측정된 강도 I(x,y,z)에 대해 다음 관계가 구성될 수 있다.
Figure pat00013
(2)
이 경우, Hobject_pupil 은 오브젝트 평면(4)과 동공 평면(25)의 동공(11) 사이의 광학 전달 함수이고;
HPupil_image 는 동공(11)과 이미지 평면(15) 사이의 광학 전달 함수이고;
Eobject는 테스트 오브젝트(5)의 복소 진폭(진폭 및 위상)이며;
Epupil은 복소 동공 진폭 형태의 시스템 전달 함수, 즉 광학 시스템의 원하는 파동 함수이며; 그리고
N은 특히 검출 장치(14)의 노이즈를 설명하는 기여이다.
위상 복원 범위 내에서, 파동 함수 Epupil은 측정된 강도 값 I에서 역계산된다.
이 경우, 투영 광학 유닛(3)에 의한 테스트 오브젝트(5)의 이미징의 순방향 시뮬레이션이 실시되고, 수차로 파라미터화한 시뮬레이션, 즉 이미징 수차와 측정 결과 I 사이의 차이가 최소화된다.
아나모픽 투영 광학 유닛(13)이 사용되는 경우, 시뮬레이션은 아나모픽 설정에 따라 적응될 필요가 있다. 푸리에 변환에 기반한 시뮬레이션 공식은 빠르고 정확한 시뮬레이션의 실현에 적합하다.
이를 위해 파라미터화될 투영 광학 유닛의 타원형 동공(11)은 다음 변형에 의해 파라미터화될 수 있다:
먼저, 동공 함수는 타원형 아포다이제이션 및 압축된 제르니케 다항식, 즉 x 및 y 방향으로 상이하게 스케일링되는 제르니케 다항식을 통한 동공 함수의 파라미터화와 함께 정사각형 그리드에 표시될 수 있다. 이것은 등거리 kx 및 ky 그리드(정사각형 그리드)로 표현되는 타원형 동공(11)의 매개변수화의 예를 보여주는 도 25 및 도 26에 예시적인 방식으로 시각화되어 있다. 동공(11)의 타원 에지내에는, 적절하게 압축된 제르니케 다항식의 선형 조합으로의 서술이 있다. 타원 경계 외부에서, 동공 함수는 타원 반장축의 반경을 갖는 원 내에서 0으로 설정됩니다(제로 패딩).
도 26은 도 25에 도시된 동공 함수를 통과하는 단면을 (kx, ky) 평면도로, 먼저 kx 방향(절단선 27)으로, 두 번째로 ky 방향(절단선 28)으로 도시한다.
동공 함수 표현의 변형은 비정사각형 즉, 스케일링이 kx 및 ky 방향에서 상이한 동공 그리드에서 구현된다. 그리드의 스케일링, 즉 kx 및 ky의 그리드 너비는 타원형 동공(11)의 연관된 개구수 NAx, NAy의 절대값에 결합된다. 그런 다음, 픽셀과 관련하여 이 표현은 압축된 제르니케 다항식이 아니라 기존 제르니케 다항식을 통한 원형 아포다이제이션 및 동공 함수의 매개변수화를 갖는다. 시뮬레이션 범위 내에서, kx 및 ky 의 상이한 그리드 너비는 푸리에 변환의 크기 조정에서 고려해야 한다. 이 경우, 적응된 제로 패딩을 사용하거나 처프 Z-변환(chirp Z-transform)을 사용할 수 있으며, 여기서 상이한 적응된 스케일링 파라미터를 선택해야 한다. kx 및 ky 의 동공 그리드 너비는 동공 함수가 최대로 스캔되고 수치적으로 가장 높은 정보 밀도를 갖도록 선택될 수 있다.
도 27 및 도 28은 비정사각형 동공 그리드 및 원형 아포다이제이션을 갖는 이 변형에 따라, 도 25 및 도 26에 따른 것에 대응하는 예시적인 동공 함수의 표현을 도시한다. 동공 좌표 kx, ky는 도 27 및 도 28에서 다르게 스케일링되어 있음을 유의해야 한다.
검출 장치(14)의 주어진 픽셀 그리드와 동공 함수가 최대로 스캔된 도 27 및 도 28에 따른 동공 표현에 따른 x- 및 y-그리드 사이의 처프 Z-변환의 스케일링 인자(scalx /y)는 다음과 같이 계산된다:
Figure pat00014
(3)
여기서:
λ는 조명광(1)의 파장이다;
dx(dy)는 픽셀 치수이고;
NAx /y 는 x 및 y 방향에서 동공(11)의 개구수 이다.
그러면, 동공(11)의 상이한 개구수 NAx, NAy 에 따라 x 및 y 방향에서 상이한 스케일링이 발생한다.
일반적으로 dx = dy가 적용된다. 그러나, x- 및 y-방향에서의 검출 장치(14)의 픽셀 치수는 원칙적으로 상이하도록 선택될 수도 있다.
계산의 또 다른 변형은 기존 FFT 및 타원형 아포다이제이션 매트릭스 사용 또는 처프 Z 변환, 적응된 스케일링 파라미터 및 원형 아포다이제이션 매트릭스 사용과 함께 소위 오류 감소 알고리즘을 사용하는 것이다. 그 결과, 동공 공간과 이미지 공간 사이를 차례로 교대하는 것이 가능하며, 해당 제한은 각 공간에서 구현된다(Gerchberg- Saxton 알고리즘이라고도 하는 기존 IFTA 알고리즘의 경우와 같이).
위에서 설명된 동공 함수에 대한 표현 변형을 사용하여, 한편으로는 측정될 전체 입사 동공(11) 또는 서브개구(10i)를 나타내는 것이 가능하다.
위의 측정은 원형 서브개구(10i)로 구현되었다. 원칙적으로 측정은 타원 경계 서브개구를 사용하여 수행할 수도 있다. 이것은 또한 타원형 입사 동공에 대한 수차를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이 경우, 측정은 각각 조리개(8, 11a)의 위치에서 타원형 조리개를 사용하여 직접 수행될 수 있다.

Claims (13)

  1. 측정될 입사 동공(11; 25) 및/또는 측정될 출사 동공 내에서 조명광(1)에 의해 조명될 때의 광학 시스템(13)의 이미징 품질을 결정하는 방법으로서, 이하의 단계:
    광학 시스템(13)의 오브젝트 평면(4)에 테스트 구조(5)를 배열하는 단계,
    조명광(1)으로 테스트 구조(5)를 조명하기 위하여 조명 각도 분포를 지정하는 단계,
    오브젝트 평면(4)에 대한 테스트 구조(5)의 상이한 거리 위치들(zm)에서 지정된 조명 각도 분포로 테스트 구조(5)를 조명하는 단계,
    테스트 구조(5)의 측정된 에어리얼 이미지를 결정할 목적으로 공간 분해 검출 장치(14)를 사용하여 광학 시스템(13)의 이미지 평면(15)에서의 조명광(1)의 강도 I(x,y,zm)를 측정하는 단계 - 조명광은 각각의 거리 위치(zm) 에서 테스트 구조(5)를 이미징할 때의 광학 시스템(13)에 의해 안내됨 - ;
    측정된 에어리얼 이미지를 시뮬레이션된 에어리얼 이미지와 비교하고, 측정된 에어리얼 이미지와 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 사이의 차이가 최소화될 때까지 시뮬레이션된 에어리얼 이미지를 설명하기 위한 함수 세트의 맞춤 파라미터를 적응시키는 단계,
    측정된 에어리얼 이미지와 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 사이의 최소화된 차이의 결과에 기초하여 광학 시스템(13)의 파면을 결정하는 단계,
    - 여기서, 지정된 조명 각도 분포는 측정될 동공(11; 25) 내의 서브개구(10i)에 대응함 -
    측정될 동공(11; 25)에서 이미 측정된 서브개구(10i)에 대해 시프트되는 추가로 지정된 서브개구(10i+1)를 사용하여 "지정" 단계 내지 "결정" 단계를 반복하는 단계, 및
    측정될 전체 동공(11; 25)에 걸쳐 측정된 서브개구(10i)에 대해 얻은 결과를 결합하여 광학 시스템의 파면을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 동공(11; 25)은 상기 서브개구(10i)를 통해 스캔되는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 광학 시스템(13)의 이미징 품질의 테스트 구조-독립적 결정을 위하여 테스트 구조(5)에 의한 파면에 대해서의 영향에 대한 테스트 구조 기여(P)의 제거를 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 테스트 구조 기여는 정확히 하나의 지정된 서브개구(10i)에 대해 결정되고, 이 기여는 또한 추가 서브개구(10i+1, 10i+2, …)에 대한 상기 광학 시스템의 이미징 품질의 테스트 구조-독립적 결정에 사용되는 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 선형 방정식 시스템은 테스트 구조 기여를 제거하면서 이미징 품질을 결정하기 위한 해법으로서,
    - 테스트 구조 기여 제거 전 파면 결정의 데이터(M),
    - 테스트 구조의 기여(P), 및
    - 변환 행렬(T)
    은 상기 선형 방정식 시스템에 포함되는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 결정될 해법 공간에서의 각각의 좌표(kx, ky)에 대한
    - 테스트 구조 기여 제거 전 파면 결정의 데이터(M) 및/또는
    - 테스트 구조의 기여(P) 및/또는
    - 변환 행렬(T)
    의 의존성이 기저 함수로의 분해를 통해 설명되는 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 핀홀이 테스트 구조(5)로 사용되는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 핀홀은 타원 에지를 갖는 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 결정될 동공(11; 25)은 타원형 에지를 갖고, 파면의 결정 내에서, 서로 수직인 동공 좌표(kx, ky)에서 등거리인 좌표 그리드 상에서 결정될 동공(11; 25)의 적어도 부분적 설명을 위한 동공 함수 및 동공(11; 25)의 타원 에지의 주축 비율에 따라 스케일링되는 파라미터화된 기저 함수의 표현이 존재하는 방법.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 결정될 동공(11; 25)은 타원형 에지를 갖고, 파면의 결정 내에서, 동공(11; 25)의 타원 에지의 주축 비율에 따라 서로 수직인 동공 좌표(kx, ky)에서 스케일링되는 좌표 그리드 상에서 결정될 동공(11; 25)의 적어도 부분적 설명을 위한 동공 함수 및 균일하게 스케일링되는 파라미터화된 기저 함수의 표현이 존재하는 방법.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 방법을 수행하기 위한 계측 시스템(2)으로서, 테스트 구조(5)를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(7) 및 공간 분해 검출 장치(14)를 향해 테스트 구조(5)를 이미징하기 위해 이미징 품질이 결정되도록 의도된 이미징 광학 유닛(13)을 갖는 계측 시스템(2).
  12. 계측 시스템(2)으로서,
    테스트 구조(5)를 위한 홀더(18)를 가지고,
    홀더(18)에 의해 지정된 오브젝트 평면(4)에서 테스트 구조(5)를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(7)을 가지고,
    공간 분해 검출 장치(14)를 가지고,
    이미지 평면(15)에서 검출 장치(14)를 향해 테스트 구조(5)를 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛(13)을 가지고,
    조명 동공 평면(9) 및/또는 이미징 광학 유닛(13)의 입사 동공(11a)에 배열된 타원형 에지를 갖는 개구를 갖는 조리개(8; 10i; 11a)를 특징으로 하는 계측 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 방법을 수행하기 위한 계측 시스템.
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