KR20230159310A - 멀티빔 3d 초점 생성기 - Google Patents

멀티빔 3d 초점 생성기 Download PDF

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마르쿠스 세에셀베르크
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광자 빔을 재료에 포커싱하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는, 상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는 수단; 상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔을 포커싱하는 수단; 상기 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 수단을 포함한다.

Description

멀티빔 3D 초점 생성기{MULTIBEAM 3-D FOCUS GENERATOR}
본 특허 출원은 2022년 5월 13일 독일 특허청에 제출된 "멀티빔 3D 초점 생성기"라는 명칭의 독일 특허 출원 DE 10 2022204688.9의 우선권을 주장한다. 독일 특허 출원 DE 10 2022204688.9는 본 특허 출원에서 그 전체가 참조로 포함된다.
본 발명은 광자 빔을 재료에 포커싱하는 장치, 그에 따른 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
광학 기술 분야에서, 광자 빔이 타겟화 방식으로 재료 내에 포커싱되는 적용이 점점 더 논의되고 있다. 예로서, 재료의 광자 빔의 초점 영역에서 반응이 발생하는 적용이 알려져 있으며, 여기서 반응은 이 영역의 재료를 국부적으로 변형하거나 재료를 (영구적으로) 다른 상태로 국부적으로 변환할 수 있다. 특정 적용의 포커싱을 위해, 규정된 광학 품질을 가진 광자 빔의 초점을 재료의 3차원 공간 내 상이한 위치에 타겟화 방식으로 배치하는 것이 도움이 될 수 있으며, 여기서 광학 품질은, 예를 들어 국부적 재료 변형의 범위 내에서의 적용의 경우에 신뢰할 수 있는 적용을 허용하기 위해 위치(예를 들어, 초점 깊이, 공간 좌표에 관하여)와 무관하게 보장되어야 한다. 일부 적용에 있어서, 국부적 변형은, 예를 들어 재료의 임의의 원하는 물리적 특성(예를 들어, 기계적, 광학적 및/또는 화학적 특성 등)의 변화를 포함할 수 있다.
예를 들어, 물체를 처리할 목적으로 리소그래피용 물체에 초점이 타겟화 방식으로 도입되는 적용이 알려져 있다. 예로서, 이와 관련하여 US 2019/170991 A1이 참조된다. 이 경우, 물체는, 예를 들어 리소그래피 마스크를 포함할 수 있다. 마스크 내에 광자 빔의 초점을 도입함으로써, 상응하는 국부적 변형, 예를 들어 마스크의 수리 또는 보정을 구현하는 공정이 가능하다.
또한, 예를 들어 (3차원) 중합(예를 들어, 다광자 중합), 투명 매질(예를 들어, 유리)에서의 레이저 천공, 미세유체 시스템의 제조 등의 범위 내에서 재료 내에 포커싱할 필요가 있을 수 있는 다른 적용도 알려져 있다. 이러한 맥락에서, 재료 내의 광자 빔의 신뢰성 있는 포커싱을 필요로 하는 추가 적용이 향후 발생할 수 있다고 가정할 수 있다.
이전 적용에 있어서, 규정된 광학 품질을 가진 원하는 초점이 특정 매개변수 공간 내에서 생성될 수 있다. 그러나, 만족스러운 품질을 위한 매개변수 공간은 일반적으로 재료의 특정 부분으로 공간적으로 제한된다. 게다가, 알려진 초점 시스템은, 일반적으로 단위 시간당 생성될 수 있는 초점의 수가 시스템 설정의 기술적 제한을 받는 경우가 있기 때문에 초점 생성과 관련하여 시간 제약을 갖는다. 또한, 상이한 재료 또는 재료 주변의 경우에도 재료 내에서 적절한 광학 품질로 포커싱이 발생할 수 있도록 하는 것이 기술적으로 바람직할 수 있다(예를 들어, 이는 상이한 재료 및 재료 주변에 대한 상이한 굴절률의 경우에도 보장되어야 한다).
그러나, 이전의 접근 방식은 포커싱 범위 내에서 기술적으로 원하는 요건을 부분적으로만 충족할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 재료 내에의 포커싱을 향상시키는 것이다.
이 목적은 본 발명의 다양한 양태에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.
제 1 양태는 광자 빔을 재료에 포커싱하는 장치에 관한 것이다. 장치는 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는 수단 및 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 컴포넌트 빔을 포커싱하는 수단을 포함한다. 또한, 장치는 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 수단을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 재료 내에 하나의 광자 빔을 도입할 수 있을 뿐만 아니라 재료에 복수의 컴포넌트 빔을 도입할 수 있는 가능성을 허용할 수 있다. 프로세서에서, 복수의 컴포넌트 빔은 재료에 (실질적으로) 동시에 포커싱될 수 있고, 그 결과 복수의 초점이, 미리 결정된 초점 깊이에 (실질적으로) 동시에 존재하게 된다. 이 경우, 미리 결정된 초점 깊이에서의 초점은, 예를 들어 미리 결정된 초점 깊이에서 상이한 표면 좌표에 위치되는 공간적으로 분리 가능하고 구별 가능한 초점의 형태일 수 있다.
따라서, 본 발명은 먼저 재료 내에서 초점의 병렬 또는 동시 생성을 허용할 수 있으며; 이는 다양한 적용에 유리할 수 있다. 예를 들어, 재료를 처리하는 범위는, 상이한 위치, 예를 들어 재료의 하나의 초점 깊이(또는 깊이 평면)에 복수의 초점을 배치하는 것을 필요로 할 수 있다. 광자 빔을 분할하는 일 없이, 이를 위해 광자 빔은, 예를 들어 복수의 단계를 통해 초점 깊이의 상이한 위치에 순차적으로 포커싱되어야 하며, 여기서 각각의 개별 초점은, 예를 들어 광자 빔의 별도의 노출(또는 효과), 광자 빔의 별도의 위치 결정 및/또는 초점의 별도의 조정을 포함할 수 있다. 그에 반해, 본 발명에 따른 광자 빔의 분할은, 복수의 초점이 광자 빔의 단지 한 번의 노출(또는 효과)을 통해 생성될 수 있는 병렬 접근 방식을 제공하고, 그 결과 복수의 초점이 생성될 때 기술적 노력이 최소화될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 컴포넌트 빔의 동시에 존재하는 초점이 재료 내에서 동일한 초점 깊이를 갖도록 할 수 있다. 따라서, 컴포넌트 빔의 초점이 샘플의 하나의 깊이 평면에 존재하도록 할 수 있으며, 초점은 깊이 평면에서 그들의 측방향 위치의 관점에서 (단지) 다를 뿐이다. 또한, 이 병렬 접근 방식은, 광자 빔에 의한 한 번의 노출(또는 효과)의 범위 내에서 복수의 초점이 동시에 생성될 수 있기 때문에, 초점을 생성할 때 처리량의 증가를 가능하게 할 수 있다. 이 경우, 처리량의 증가는, 예를 들어 복수의 컴포넌트 빔의 수에 따라 스케일링할 수 있는 인자를 가정할 수 있다. 예로서, 컴포넌트 빔을 포커싱하는 것은 재료 내에 하나의 광자 빔을 포커싱하는 것과 동일한 시간이 걸리는 것으로 가정할 수 있다. 복수의 컴포넌트 빔의 수(예를 들어, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 10개 등)에 따라, 복수의 초점을 생성하는 데 필요한 시간이 그에 따라 감소될 수 있다(예를 들어, 절반으로, 1/3로, 1/10 등으로). 이것은 매우 많은 다수의 초점을 도입해야 하는 경우에 특히 리소그래피 마스크 보정의 범위 내에서의 적용에 대해 매우 상당한 시간 절약이 수반될 수 있다. 이들 시간 절약은 또한 본원에 기재된 포커싱의 임의의 다른 적용에서, 예를 들어 컴포넌트 빔을 포토폴리머 내에 포커싱할 때 광중합의 범위 내에서 및/또는 예를 들어 미세유체 장치를 위한 유리 천공 또는 유리의 구조화의 범위 내에서 유용할 수 있다.
본 발명자는 또한 초점 깊이-의존적 영향이 포커싱 범위 내에 존재할 수 있고 컴포넌트 빔의 초점의 광학 품질에 영향을 미칠 수 있음을 추가로 인식했다. 여기서, 이들 영향은 원하는 초점 품질을 보장할 수 있도록 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 수단을 통해 고려될 수 있다. 이러한 적응 수단이 없다면, 초점(예를 들어, 컴포넌트 빔의 초점)의 광학 품질은 실제로 재료의 3차원 공간 내에서 (상당한) 변형을 받을 것이므로, 적용 범위 내에서의 초점의 기술적 요건이 항상 충분히 보장될 수는 없다. 그러나, 초점 깊이를 고려하고 그에 따라 파면을 적응시킴으로써, 본 발명은 재료의 전체 깊이에 걸쳐 규정된 초점 품질을 가진 초점을 신뢰성 있게 생성할 수 있는 3차원 초점 생성기를 가능하게 한다.
일 예에 있어서, 컴포넌트 빔의 파면은 컴포넌트 빔의 (미리 결정된) 초점 깊이에 기초하여 적응될 수 있다. 컴포넌트 빔의 현재 초점 깊이와 관련하여 구현되도록 의도된 파면의 적응 특성은, 예를 들어 미리 결정(또는 그렇지 않으면 저장)될 수 있다. 파면의 적응 특성은, 예를 들어 매개변수로서 컴포넌트 빔의 초점 깊이를 포함하는 함수를 통해 설명될 수 있다. 예로서, 파면의 적응 특성은 또한 매개변수로서 컴포넌트 빔의 초점 깊이 및 상응하는 파면 적응 특성을 포함하는 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이 경우, 적응 수단은 컴포넌트 빔의 파면(예를 들어, 파면의 형상)에 원하는 특성을 부여하는 데 적합할 수 있다. 예로서, 파면의 형상은 적응 수단을 통해 원하는 대로 적응될 수 있다. 일 예에 있어서, 광자 빔 또는 컴포넌트 빔이 처음에 초기 파면(예를 들어, (실질적으로) 평면 또는 구형 파면)을 가질 수 있음이 언급되어야 한다. 이 경우, 초기 파면은, 예를 들어 광자 빔이 방출되는 빔 소스로부터 생길 수 있다(따라서, 예를 들어 컴포넌트 빔의 파면으로서 존재할 수도 있다). 적응 수단은 컴포넌트 빔의 초점 깊이에 따라 이 초기 파면(예를 들어, 파면의 상응하는 초기 형상)을 변형하는 데 사용될 수 있다. 예로서, 적응 수단은 파면 조작기를 포함할 수 있고, 여기서 적응 수단은, 예를 들어 변형 가능한 미러, 공간 광 변조기(SLM) 및/또는 적응형 광학 유닛을 포함할 수 있다. 적응 수단이 서로에 대해 움직일 수 있는 2개의 비회전 대칭 표면을 갖는 알바레즈(Alvarez) 요소를 포함할 수 있는 것도 생각할 수 있다. 예로서, 장치는 특정 초점 깊이가 설정 및/또는 프로그래밍될 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있고, 여기서 포커싱 수단 및/또는 재료는 장치에 의해 자동으로 배열되어 초점 깊이가 설정된다. 그 후, 적응 수단은, 예를 들어 초점 깊이에 기초하여 장치에 의해 자동으로 조정될 수도 있다.
미리 결정된 초점 깊이는 타겟화 방식으로 설정된 초점 깊이인 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 미리 결정된 초점 깊이는 전체 재료 깊이 또는 재료 두께에 걸친 깊이를 포함할 수 있다. 예로서, 미리 결정된 초점 깊이(d)는 0mm≤d≤t 범위 내에서 미리 결정될 수 있고, 여기서 t는, 예를 들어 1mm와 20mm 사이의 범위, 예를 들어 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm 또는 적어도 15mm일 수 있다. 예로서, 미리 결정된 초점 깊이는 초점이 재료 표면 상에 위치되는 경우 (실질적으로) 0을 포함할 수도 있다. 그 결과, 초점 깊이와 무관하게 재료의 전체 두께에 걸쳐 미리 결정된 초점 품질이 얻어질 수 있다.
미리 결정된 초점 깊이는 재료의 평면(또는 점), 예를 들어 컴포넌트 빔이 입사되거나 그로부터 나오는 재료 표면과 관련하여 규정될 수 있는 재료의 깊이에 상응할 수 있음이 추가로 언급된다. 초점 깊이는 재료에의 입사로부터 컴포넌트 빔의 초점 또는 초점 영역으로 컴포넌트 빔의 주광선(또는 임의의 다른 (컴포넌트) 광선)이 횡단하는 거리를 통해 규정되는 것도 생각할 수 있다. 미리 결정된 초점 깊이는 컴포넌트 빔의 모든 초점에 대해 반드시 동일할 필요는 없음이 언급된다. 일 예에 있어서, 미리 결정된 초점 깊이는 정확히 하나의 컴포넌트 빔의 초점 깊이에 관련될 수 있고, 여기서 예를 들어, (장치의 광학 설정으로부터) 추가 컴포넌트 빔 및 그들의 초점이 미리 결정된 초점 깊이와 실질적으로 동일한 치수(예를 들어, 작은 편차를 갖거나 또는 그렇지 않으면 편차가 없음)를 갖는다고 가정할 수 있다.
분할하는 수단(분할 수단이라고도 함)은, 광자 빔을 수신하고 광자 빔을 복수의 공간적으로 분리 가능한 빔으로 분할(또는 변환)하는 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 분할 수단은 입사 빔(예를 들어, 광자 빔)을 복수의 빔(예를 들어, 복수의 컴포넌트 빔)으로 분할할 수 있는 스플리터를 포함할 수 있다. 분할하는 수단은 광자 빔을, 예를 들어 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개, 보다 바람직하게는 적어도 4개, 가장 바람직하게는 적어도 5개의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있다. 장치는 광자 빔이 타겟화 방식으로 분할 수단으로 향해질 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 광자 빔이 선택적으로 분할될 수 있도록, 분할하는 수단을 장치의 광학 축에 가변적으로 도입하거나 장치의 광학 축으로부터 제거할 수 있는 것도 생각할 수 있다. 예로서, 터릿(turret)의 회전이 상이한 수의 컴포넌트 광선 및/또는 재료 내의 초점의 상이한 배열을 선택할 수 있도록 분할하기 위한 복수의 상이한 수단을 터릿에 부착하는 것이 가능하다.
포커싱하는 수단(포커싱 수단이라고도 할 수 있음)은, (적응된) 컴포넌트 빔을 수신하고 컴포넌트 빔을 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 포커싱하도록 구성된 수단을 포함할 수 있다. 포커싱하는 수단은, 광자 빔이, 예를 들어 분할 수단을 통해 복수의 컴포넌트 빔으로 분할되지 않는 경우 미리 결정된 초점 깊이에 광자 빔을 포커싱할 수 있도록 배열될 수 있다. 포커싱하는 수단은, 예를 들어 컴포넌트 빔을 포커싱하기 위한 하나 이상의 (광학) 요소를 포함하는 포커싱 유닛 및/또는 렌즈를 포함할 수 있다. 이 포커싱 유닛의 광학 요소는 프로세스에서, 예를 들어 그들의 광학 축을 따라 변위될 수 있다. 예로서, 포커싱 유닛은 또한 전환 가능한 광학 요소, 예를 들어 알바레즈 플레이트 및/또는 액체-충전 렌즈 요소를 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 컴포넌트 빔은, 특히 재료를 처리하기 위해 포커싱될 수 있다. 일 예에 있어서, 장치는 재료가 컴포넌트 빔의 초점 영역에서 (물리적으로) 변형되는 방식으로 컴포넌트 빔을 재료에 포커싱하도록 구성될 수 있다. 예로서, 이것은 컴포넌트 빔의 적절한 강도 및/또는 출력을 통해 보장될 수 있다.
일 예에 있어서, 적응시키는 수단(적응 수단이라고도 할 수 있음)은, 파면이 미리 결정된 초점 깊이에 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 초점 품질을 생성하도록 적응되는 방식으로 구성될 수 있다. 예에 의해, 이것은 미리 결정된 제 1 초점 깊이에 주어진 제 1 초점 품질이 생성되도록 구현될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 컴포넌트 빔의 초점 품질이 파면의 적응을 통해 주어진 초점 품질에 대해 타겟화 방식으로 조정되게 할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 존재하는 초점 깊이와 무관하게 초점의 동일한 (광학) 초점 품질을 보장할 수 있다.
포커싱 수단(예를 들어, 포커싱 유닛 또는 렌즈)는 일반적으로 재료 내의 컴포넌트 빔의 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 대해 규정된 초점 품질을 위해 설계될 수 있으며; 예로서, 포커싱 수단은 완전한 구형의 초점을 공급하거나, 그렇지 않으면, 예를 들어 미리 결정된 비점수차(astigmatism)를 갖는 초점을 공급할 수 있다. 그러나, 미리 결정된 보상된 초점 깊이로부터의 컴포넌트 빔의 현재 초점 깊이의 편차가 존재하자마자, 초점 품질에 초점 깊이-의존적 변화(예를 들어, 완전한 구형 초점 또는 미리 결정된 비점수차으로부터의 편차)가 있을 수 있다. 따라서, 규정된 초점 품질은 이 경우에 더 이상 제공되지 않을 것이다. 따라서, 상이한 초점 깊이에서의 초점은 파면 적응 없이 가능할 것이지만(예를 들어, 종래의 포커싱 시스템의 경우에서와 같이), 초점 품질은 이 경우 상이한 초점 깊이에 걸쳐 변하거나 또는 초점 품질에서 초점 깊이-의존적 변화를 가질 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 장치는 각각의 경우에 선택된 초점 깊이와 무관하게, 원하는 미리 결정된 초점 품질이 얻어지게 할 수 있다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 주어진 초점 품질이 복수의 미리 결정된 초점 깊이에 대해 생성될 수 있도록 구성될 수 있다.
적응시키는 수단은 또한 미리 결정된 제 2 초점 깊이에 대한 주어진 제 2 초점 품질을 생성하도록 구성될 수 있다. 예로서, 적응시키는 수단의 적절한 조정을 통해 초점 깊이에 따라 상이한 주어진 초점 품질이 얻어질 수 있다. 예로서, 초점 품질은 복수의 초점 깊이에 걸쳐(예를 들어, 재료의 전체 깊이 또는 높이에 걸쳐) 파면 적응을 통해 조정될 수 있고, 그 결과, 복수의 초점 깊이에 걸쳐, 각각의 원하는(예를 들어, 동일하거나 상이한) 초점 품질이 거기에서 (실질적으로) 보장될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 또한 선택적으로 미리 결정된 보상된 초점 깊이와 무관하게, 초점 깊이의 넓은 매개변수 공간에 걸쳐 적절한 포커싱을 허용한다. 결과로서 발생할 수 있는 것은 대부분의 재료(또는 재료 전체)가, 존재하는 초점 깊이와 무관하게 초점의 동일한 초점 품질에 노출될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 광학 초점 품질은 재료의 특정 깊이 범위로 제한될 필요가 없으며, 그 결과 전체 재료 내의 초점을 생성하는 범위 내에서 신뢰할 수 있고 재현 가능한 3차원 적용이 가능해질 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 신뢰성 있는 3차원 초점 생성기로서 사용될 수 있다.
예로서, 상이한 초점 깊이에서의 원하는 (주어진) 초점 품질에 대한 초점 품질의 편차는 또한 초점 깊이-의존적 수차라고도 할 수 있다. 이 경우, 본 발명은 파면의 적응을 통해 수차가, 예를 들어 상당히(예를 들어, 완전히) 보상되도록 할 수 있다. 예로서, 적응 수단은 장치에 의해 자동으로 조정될 수 있으므로, 미리 결정된 초점 깊이에 대해, 적응 수단 없이 거기에서 발생할 수 있는 수차가 실질적으로 보상된다. 여기서, 보상은 사전 보상이라고도 할 수 있다.
일 예에 있어서, 주어진(제 1 및/또는 제 2) 초점 품질은 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예로서, 적응 수단은 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태가 재료 내 초점에서 유도되는 결과로 파면이 적응되도록 구성될 수 있다. 예로서, 주어진 초점 품질은 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태에 상응할 수 있다. 또한, 적응 수단은, 예를 들어 파면의 타겟 상태가 대략적으로 달성되도록(또는 본원에 기재된 바와 같이 작은 편차로) 구성될 수 있다. 예로서, 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태는 규정된 구형 파면 및/또는 규정된 비점수차 파면을 포함할 수 있다. 추가 예에 있어서, 타겟 상태는 임의의 규정 가능한 파면에 상응할 수 있다. 파면의 타겟 상태(예를 들어, 재료의 위치에 대한 또는 그 위치에서의)는, 예를 들어 상응하는 제르니케 다항식 또는 제르니케 프린지 다항식을 갖는 제르니케 함수 또는 제르니케 프린지 함수를 통해 설명되는 파면의 정의를 통해 구현될 수 있다.
예로서, 구형 파면의 경우, 상응하는 타겟 상태가 적어도 2차 차수를 포함하는 차수의 제르니케 프린지 다항식(예를 들어, 4차, 9차, 16차, 25차 및/또는 36차 차수의 제르니케 프린지 다항식)을 통해 정의되는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 제르니케 프린지 다항식의 차수는 프린지 규칙에 따른 알려진 열거에 상응할 수 있다. 또한, 연관된 초점을 야기하는 상이한 차수의 제르니케 프린지 다항식의 임의의 다른 조합이, 타겟 파면의 정의를 위해 고려될 수 있다. 구형 타겟 파면의 경우, (장치의 광학 시스템의) 점 확산 함수는, 예를 들어 초점에 걸친 컴포넌트 빔의 에너지(및/또는 출력)가 재료의 최소 부피에 집중될 수 있도록 재료에서 회전 대칭이 되게 허용될 수 있다. 예로서, 이것은 다광자 중합의 범위 내의 적용에 유리할 수 있다.
예로서, 비점수차 파면의 경우, 상응하는 타겟 상태가 적어도 5차 및/또는 6차 차수를 포함하는 차수의 제르니케 프린지 다항식을 통해 정의되는 것을 생각할 수 있으며, 여기서 비점수차 파면은 예를 들어 4차 차수의 제르니케 프린지 다항식도 추가로 포함할 수 있다. 또한, 비점수차 파면을 초래하는 상이한 차수의 제르니케 프린지 다항식의 임의의 조합이 타겟 파면의 정의를 위해 고려될 수 있다. 비점수차 파면의 경우, 점 확산 함수는 컴포넌트 빔의 에너지(및/또는 출력)가 초점 영역의 재료에 비대칭적으로 유도되도록 타원형이 되게 허용될 수 있다. 예로서, 이것은 재료 처리(예를 들어, 리소그래피 마스크의 수리)에 도움이 될 수 있다. 또한 비점수차 파면에서 유도되는 주어진 초점 품질은, 예를 들어 컴포넌트 빔의 초점이 회전 대칭을 갖지 않도록 할 수 있다(예를 들어 초점은, 규정된 축을 따라 가늘고 길며 및/또는 축에 대해 타겟화 방식으로 기울어질 수 있는 타원형 설계를 가질 수 있고, 추가의 상응하는 형상이 고려될 수 있다).
게다가, 타겟 파면이 또한 다른 미리 결정된 초점 깊이에 대해 상이할 수 있다는 것이 다시 한번 강조된다. 예로서, 주어진 초점 품질로서 제 1(예를 들어, 비점수차) 특성을 갖는 제 1 타겟 파면이 제 1 초점 깊이에 장치를 통해 생성될 수 있고, 여기서 제 1 특성은, 예를 들어 제르니케 프린지 다항식의 제 1 세트를 통해 규정될 수 있다. 이 경우, 주어진 초점 품질로서 제 2(예를 들어, 마찬가지로 비점수차) 특성을 갖는 제 2 타겟 파면이 제 2 초점 깊이에 생성될 수 있고, 여기서 제 2 특성은, 예를 들어 제르니케 프린지 다항식의 제 2 세트를 통해 규정될 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 세트는 다항식의 차수의 관점에서 반드시 상이할 필요는 없지만, 다항식의 상이한 특성 또는 계수에 의해 규정될 수도 있다. 따라서, 파면 적응을 통해, 원하는 초점 품질이 재료의 상이한 깊이에 장치를 통해 생성될 수 있다. 그러므로, 깊이와 무관하게 일정한 초점 품질이 생성될 수 있도록 장치를 반드시 구성할 필요는 없다(물론 가능하다 하더라도). 오히려, 임의의 원하는 주어진 초점 품질은 깊이와 무관하게 생성될 수 있다.
일 예에 있어서, 주어진 초점 품질은 (미리 결정된) 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태의 변환에 상응하는, 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예로서, 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태는 초기에 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 규정될 수 있다. 장치 또는 장치의 부품의 설정, 포커싱 수단 및 적응 수단의 상태 및/또는 재료를 고려하는 시뮬레이션 및/또는 역계산을 통해, 이를 위해 필요로 된 컴포넌트 빔 또는 광자 빔의 파면의 상태가 장치의 임의의 평면에서 역계산될 수 있다. 이 계산된 상태는 초점 깊이에서의 타겟 상태와 연관되는 장치의 평면에서의 파면의 변환된 타겟 상태에 상응할 수 있다. 따라서, 변환된 타겟 상태가 장치 내에서 얻어지면, 상응하는 타겟 상태가 초점 깊이에 생성되도록 할 수 있다. 예로서, 적응 수단은 따라서 파면의 변환된 타겟 상태를 생성하도록 구성될 수 있다.
일 예에 있어서, 주어진 초점 품질은 파면의 상응하는 실제 상태에 대한, 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태 및/또는 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태의 비교 측정을 포함할 수 있다. 예로서, 장치는 파면의 실제 상태를 결정하는 수단을 포함할 수 있다. 결정 수단은, 예를 들어 변환된 타겟 상태가 계산되는 장치의 평면에 배열되는 검출기를 포함할 수 있다. 따라서, 검출기는 평면에서의 파면의 실제 상태를 검출하거나 측정할 수 있다. 예를 들어, 실제 상태를 결정하기 위한 수단은, (공액) 동공 부근 및/또는 (공액) 동공에 위치될 수 있다. 이 경우, 검출기에서의 실제 상태는 초점 깊이에서의 실제 상태와 연관되는 변환된 실제 상태에 상응할 수 있다. 이 경우, 비교 측정을 결정하기 위해서는 변환된 실제 상태와, 상응하는 변환된 타겟 상태를 비교할 수 있다. 또한, 변환된 실제 상태는 초점 깊이에서의 타겟 상태와 직접 비교될 수 있게 하기 위해 초점 깊이에서의 실제 상태로 변환될 수도 있다. 이 경우, 비교 측정은, 예를 들어 상응하는 실제 상태에 대한 타겟 상태의 RMS 파면 오차를 포함할 수 있다(본원에 기재된 바와 같이).
일 예에 있어서, 비교 측정은 500mλ 미만, 바람직하게는 200mλ 미만, 보다 바람직하게는 100mλ 미만, 가장 바람직하게는 50mλ 미만의 초점 깊이에서의 타겟 상태에 대한 초점 깊이에서의 실제 상태의 RMS 파면 오차를 포함할 수 있다. 추가 예에 있어서, 미리 결정된 타겟 상태에 대한 파면의 RMS 파면 오차는 40mλ 미만, 바람직하게는 30mλ 미만, 보다 바람직하게는 10mλ 미만, 가장 바람직하게는 5mλ 미만이다. RMS 파면 오차는 타겟 상태의 파면으로부터의 실제 상태의 파면의 편차의 제곱의 정규화된 합의 제곱근을 통해 정량화될 수 있다. 이 경우, 파면의 RMS 수차 는 컴포넌트 빔(또는 광자 빔)의 사용된 파장 λ의 분율로서 특정될 수 있다. 따라서, 1mλ(즉, 1 밀리람다)는 사용된 광자 빔의 파장의 1/1000에 상응한다. 그러므로, 주어진 초점 품질은 또한 포커싱의 범위 내에 충족되는 본원에 언급된 비교 측정의 값에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어, RMS 파면 오차에 대한 값은 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm 또는 적어도 15mm의 초점 깊이 범위에 걸쳐 보장될 수 있다.
일 예에 있어서, 장치는 파면의 실제 상태, 바람직하게는 장치의 평면 및/또는 미리 결정된 초점 깊이에서의 실제 상태를 결정하는 수단, 및 상응하는 타겟 상태에 대한 결정된 실제 상태의 편차에 기초하여 적응 수단을 제어하는 수단을 포함할 수 있다. 제어 수단은, 예를 들어 결정 수단 및 적응 수단에 결합되는 임의의 루프 제어기를 포함할 수 있다. 여기서, 제어 수단에 의한 제어는 폐쇄 및/또는 개방 제어 루프에 기초할 수 있다. 타겟 상태와 실제 상태의 비교에 기초하여, 적응 수단에 의해 파면을 그에 따라 변형시킬 수 있으며, 그 결과 편차가 감소되거나 최소화된다. 예로서, 타겟 상태는 장치, 제어 수단 및/또는 장치의 다른 부분에 의해 구성되는 데이터베이스에 저장될 수 있거나, 또는 상응하여 저장된 함수로부터 나타날 수 있다. 편차는 RMS 파면 오차로서 정량화될 수 있다(본원에 기재된 바와 같이). 예를 들어, 이상적인 경우와 같은 적용에 있어서 달성될 수 있는 것은 파면 적응 후 실제 상태가 타겟 상태에 (실질적으로) 상응한다는 것이다. 다른 예에 있어서, 제어는 본원에 언급된 RMS 파면 오차의 값이 포커싱 동안 만족되도록 할 수 있고, 따라서, 그 결과 충분한 초점 품질이 보장된다. 예로서, 제어를 위해 결정 수단은 파면이, 포커싱 수단(예를 들어, 렌즈)에 입력 결합되기 전에 추가 광학 요소에 노출되는 일 없이 평면에서 검출되도록 포커싱 수단의 상류의 평면에서 파면을 검출할 수 있다. 예로서, 이것은 제어에 있어서 포커싱 수단의 일부가 아닌 광학 요소의 영향을 최소화할 수 있다. 이러한 영향에는, 예를 들어 이들 광학 요소의 형상 및 위치 허용 오차가 포함된다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 주어진 초점 품질을 생성하기 위해 파면이 변형되거나 만곡되도록 파면이 적응되도록 구성될 수 있다. 예로서, 이 경우에 파면의 곡률은 컴포넌트 빔의 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다(여기서, 예를 들어 초점 깊이는 모든 컴포넌트 빔에 대해 실질적으로 동일할 수 있다). 곡률은, 예를 들어 파면의 국부적인 부분을 포함할 수 있고, 전역적 곡률(예를 들어, 전역적 곡률 반경, 즉 구형 곡률)도 생각할 수 있다. 또한, 곡률은 임의의 회전 대칭 곡률 또는 비점수차 곡률도 포함할 수 있다. 프로세스에서, 적응 수단은 실질적으로 동일한 방식으로 컴포넌트 빔에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명자는 포커싱된 컴포넌트 빔의 경우에 존재하는 초점 품질이, 예를 들어 컴포넌트 빔의 파면의 규정된 변형 또는 곡률을 통해 생성될 수 있음을 인식했다. 이 경우에 본 발명자의 생각은 컴포넌트 빔에 대한 타겟화된 광학 경로 차이를 야기하는 것을 포함한다. 이 경우, 컴포넌트 빔은, 예를 들어 복수의 컴포넌트 광선을 포함할 수 있다(예를 들어, 주광선 및 주변 광선 이외에 추가 컴포넌트 광선이 포함될 수 있다). 컴포넌트 빔의 파면의 (국부적) 곡률 또는 변형을 통해, 이 경우 컴포넌트 빔의 상이한 컴포넌트 광선에 대한 기준 평면(예를 들어, 포커싱 수단의 동공)과 관련하여 상이한 광학 경로 차이를 야기할 수 있다. 컴포넌트 빔이 규정된 광학 경로 차이로 포커싱 수단에 입력 결합되면, 이 규정된 광학 경로 차이는 또한 컴포넌트 빔의 컴포넌트 빔에 대해서도 재료 내에서 위상 변화를 야기한다(파면 적응의 존재 없이 컴포넌트 광선의 위상과 관련하여). 컴포넌트 빔의 초점 품질은 컴포넌트 광선의 이러한 위상 변화를 통해 생성될 수 있다(컴포넌트 광선은 컴포넌트 빔의 초점에서 수렴한다). 여기서, 파면의 광학 경로 차이는 하나 이상의 컴포넌트 빔에 대해 구현될 수 있으며, 그 결과 주어진 초점 품질이 하나 이상의 컴포넌트 빔에 대해 그에 따라 생성될 수 있다.
컴포넌트 빔의 현재 초점 깊이와 관련하여 구현되도록 의도된 파면의 (선택적으로 국부적으로 상이한) 곡률 또는 변형은, 예를 들어 프로세스에서 미리 결정(또는 그렇지 않으면 저장)될 수 있다. 프로세스에서, 파면의 곡률 또는 변형은, 예를 들어 곡률에 대한 컴포넌트 빔의 초점 깊이의 관계를 포함하는 함수를 통해 설명될 수 있다. 예로서, 파면의 곡률 특성은 또한 매개변수로서 컴포넌트 빔의 초점 깊이 및 상응하는 파면 변형을 포함하는 데이터베이스에 저장될 수 있다. 파면의 곡률 또는 변형은, 예를 들어 방사상 변수(radial variable) 및/또는 각도 변수를 통해(예를 들어, 파면의 타겟 상태의 적절한 정의를 위해) 설명될 수 있음이 언급되어야 한다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 곡선형 파면이 대칭 축을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 곡률은 반드시 파면의 복잡한(예를 들어, 비대칭) 곡선 프로파일을 취할 필요는 없다. 일 예에 있어서, 이러한 맥락에서 대칭 축은 파면이 만곡된 각각의 컴포넌트 빔의 주광선을 포함한다. 추가 예에 있어서, 적응 수단은 파면의 곡률이 컴포넌트 빔의 주광선으로부터의 컴포넌트 빔의 컴포넌트 광선의 (방사상) 거리에 적어도 부분적으로 기초하도록 구성될 수 있다. 이 경우 파면의 곡률의 곡선 프로파일은, 컴포넌트 빔의 주광선으로부터의 컴포넌트 광선의 거리를, 예를 들어 가로 좌표로서 포함할 수 있으며, 컴포넌트 광선에 대한 광학 경로 차이는 세로 좌표에 플롯팅될 수 있다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 포커싱된 컴포넌트 빔이 겪는 굴절률 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 파면을 적응시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 이 경우에 파면의 곡률은 굴절률 차이에 (적어도 부분적으로) 기초하여 연장될 수 있다. 굴절률 차이는 장치의 광학 컴포넌트의 굴절률과 반드시 연관되지 않지만, 대신에 재료, 및 컴포넌트 빔이 예를 들어 재료 내로 입사할 때 겪는 그 주변부의 굴절률과 연관된다.
일 예에 있어서, 굴절률 차이는 재료에 인접한 매질의 굴절률 및 재료의 굴절률에 의해 야기될 수 있다. 예로서, 매질은 재료에 직접 인접할 수 있고, 그 결과 컴포넌트 빔은 포커싱 수단을 통과한 후, 처음에 매질을 통과하고(예를 들어, 제 1 굴절률로), 후속하여 재료 내로 굴절된다(예를 들어, 제 2 굴절률로). 결과적으로, 상이한 초점 깊이에서, 컴포넌트 빔의 컴포넌트 광선은 이 경우에 상이한 기하학적 거리에 걸쳐 재료를 통과할 수 있으며, 재료에의 컴포넌트 광선의 입사점과 초점 사이에 기하학적 거리가 발생한다. 따라서, 컴포넌트 빔의 컴포넌트 광선은 상이한 초점 깊이에서 상이한 광학 경로 차이를 가질 수 있고, 이는 컴포넌트 빔의 초점 품질의 초점 깊이-의존적 변화를 야기할 수 있다. 이 경우, 본 발명자들은 이러한 굴절률 차이(예를 들어, 제 1 굴절률과 제 2 굴절률 사이)가, 예를 들어 주어진 초점 품질을 생성하기 위해 파면의 곡률의 맥락에서 (예를 들어, 적응 수단을 적절하게 제어하는 방식으로) 고려될 수 있음을 인식했다. 이 경우 굴절률 간의 차이가 반드시 고려될 필요는 없으며; 대신에, 굴절률의 값은, 예를 들어 서로에 대한 굴절률의 비율 등의 형태로 파면의 곡선 프로파일에 도입될 수 있다.
일 예에 있어서, 주어진 초점 품질은 포커싱된 컴포넌트 빔의 구면 수차가 최소화되는 방식으로 선택될 수 있다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키기 위해 광자 빔의 파면을 적응시키는 방식으로 구성될 수 있다. 예로서, 적응 수단은 광자 빔의 파면을 적응시키는 방식으로 장치에 배열될 수 있다(그리고, 예를 들어 컴포넌트 빔의 파면은 직접적으로는 아니지만, 가능하다). 그러나, 적응된 광자 빔이 후속적으로 분할 수단을 통해 복수의 컴포넌트 빔으로 분할된다면, 일 예에 있어서 광자 빔의 적응된 파면이 컴포넌트 빔의 파면의 특성에 실질적으로 상응한다고 가정할 수 있다. 따라서, 광자 빔의 파면을 적응시키는 방법을 통해 컴포넌트 빔의 파면의 (간접적인) 적응이 있을 수 있다. 예로서, 이를 위해 분할 수단은 현저한 편차를 발생시키는 일 없이 광자 빔의 파면의 특성을 복수의 컴포넌트 빔의 파면의 특성으로 전달하도록 구성될 수 있다.
일 예에 있어서, 분할 수단은 적어도 2개의 컴포넌트 빔이 실질적으로 동일한 에너지 및/또는 실질적으로 동일한 출력을 갖도록 구성될 수 있다. 재료 내의 컴포넌트 빔의 병렬 포커싱을 위해, 예를 들어 초점이 컴포넌트 빔의 에너지 및/또는 출력과 관련하여 실질적으로 동일한 특성을 갖는 것이 도움이 될 수 있다. 결과적으로, 본 발명을 통해 초점(병렬로 생성 가능한)이 파면의 타겟 상태와 관련하여 유사할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지/출력과 관련한 광학적 특성이 컴포넌트 빔의 적어도 2개의 초점에 대해 (실질적으로) 유사하다는 것을 보장할 수 있다. 예로서, 광학적 특성의 관점에서 실질적으로 구별할 수 없는 복수의 초점이 재료 내에서 (병렬로 또는 동시에) 생성될 수 있다. 예로서, 이것은 초점을 통한 국부적 재료 변형에 유리할 수 있는데, 그 이유는 국부적 재료 변형이 컴포넌트 빔의 에너지/출력에 의존할 수 있기 때문이며, 그 결과, 이 예에 의해 적어도 2개의 초점의 병렬 처리가 재료 변형의 최종 결과에 실질적인 차이가 존재하는 일 없이 가능해질 수 있다. 일 예에 있어서, 분할 수단은 적어도 3개, 바람직하게는 적어도 4개, 보다 바람직하게는 적어도 5개, 가장 바람직하게는 적어도 10개의 컴포넌트 빔이 동일한 에너지 및/또는 출력을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 예를 들어 모든 컴포넌트 빔이 동일한 에너지 및/또는 출력을 포함할 수 있는 있고, 컴포넌트 빔의 미리 결정된 서브세트만이 동일한 에너지 및/또는 출력을 포함하되 추가 컴포넌트 빔은 헌저히 더 낮은 및/또는 실질적으로 무시해도 될 정도의 에너지 및/또는 출력을 포함하는 것도 생각할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
일 예에 있어서, 분할 수단은 광자 빔의 회절을 통해 및/또는 광자 빔의 국부적 위상 변조를 통해 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있다. 예로서, 분할 수단은 회절을 통해 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하기 위해 회절 격자를 포함할 수 있다. 예로서, 회절 격자는 투과 격자 및/또는 반사 격자를 포함할 수 있으며, 추가 광학 격자도 생각할 수 있다. 회절 격자가 사용되는 경우 컴포넌트 빔은 광자 빔의 회절 차수에 상응할 수 있다. 일 예에 있어서, 분할 수단은 또한 적응형 광학 유닛, 변형 가능한(예를 들어, 적응형) 미러 및/또는 광자 빔의 국부적 위상 변조를 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는 공간 광 변조기(SLM)를 포함할 수 있다. 공간 광 변조기 SLM는, 예를 들어 액정 SLM(실리콘 액정 표시 장치(LCoS) SLM)을 포함할 수 있다. 그러나, 광자 빔이 복수의 컴포넌트 빔으로 분할되도록 복수의 위치에서 광자 빔의 위상을 국부적으로 변화시킬 수 있는 추가 위상 변조기도 생각할 수 있다.
예로서, 분할 수단은 평면(2D)에서 컴포넌트 빔을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 서로에 대해 3차원으로 배열된 컴포넌트 빔을 생성하도록 구성될 수도 있다.
일 예에 있어서, 분할 수단은 적응 수단을 포함할 수 있고, 적응 수단은 광자 빔이 복수의 컴포넌트 빔으로 동시에 분할되도록 광자 빔을 적응시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 분할 수단 및 적응 수단은 따라서 장치의 동일한 광학 요소를 통해 구현될 수 있으며, 이는 예를 들어 분할 및 적응 수단인 것으로 이해될 수 있다. 그러므로, 분할 및 적응 수단은 광자 빔을 수신하고, 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하고, 그것의 파면을 적응시킬 수 있다(본원에 기재된 바와 같이). 예로서, 분할 및 적응 수단은 적응형 광학 유닛, 예를 들어 공간 광 변조기(SLM)를 포함할 수 있다.
일 예에 있어서, 분할 수단은 재료의 컴포넌트 빔의 초점의 미리 결정된 기하학적 분포를 야기하도록 구성될 수 있다. 예로서, 기하학적 분포는 서로에 대한 컴포넌트 빔의 초점의 임의의 공간적 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 초점은 직사각형 패턴, 삼각형 패턴, 원형 및/또는 타원형 패턴으로 배열될 수 있으며, 배열의 임의의 구성 정도를 생각할 수 있다. 예로서, 분할 수단은 회절(또는 그것의 회절 특성)을 통해 서로에 대한 초점의 배열을 야기할 수 있다. 또한, 분할 수단은 또한 광자 빔의 국부적 위상 변조를 통해 서로에 대한 초점의 배열을 야기할 수 있다.
일 예에 있어서, 분할 수단은 컴포넌트 빔이 포커싱 수단의 동공의 직경에 실질적으로 포함되는 방식으로 장치의 포커싱 수단의 공액 동공의 주변부 및/또는 동공의 주변부에 배열될 수 있다. 일 예에 있어서, 컴포넌트 빔의 파면은 컴포넌트 빔의 파면이 서로로부터 (실질적으로) 오프셋되지 않는 방식으로 동공에 입사될 수 있다. 특히, 이 경우의 동공은 포커싱 수단의 일부인 렌즈의 동공을 의미할 수 있다.
이 경우, 포커싱 수단의 동공은 포커싱 수단의 조리개인 것으로 이해될 수 있고, 여기서 포커싱 수단의 공액 동공은 이러한 조리개의 이미지인 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 조리개는 평면을 따르는 광자 복사선의 애퍼처의 규정된 경계를 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 이는 예를 들어 빔 경로 및/또는 경계 요소에 의해 야기된다. 이 경우, 경계는 장치의 광학 시스템에서 광자 복사선의 편향과 실질적으로 무관할 수 있으며, 예를 들어, 광자 복사선이 장치의 작동 동안 동공의 직경을 완전히 통과한다고 가정할 수 있다(또한, 예를 들어 장치의 광학 컴포넌트, 예를 들어 포커싱 수단의 광학 컴포넌트가 변위될 때). 이 경우, 포커싱 수단의 동공은 광학적으로 접근 가능할 수 있으며, 즉 광학 요소가 동공에 도입되어 광선이 동공에 적응될 수 있다. 그러나, 포커싱 수단의 동공은 또한 광학적으로 접근이 불가능할 수 있으며, 즉 동공은 광학 요소(예를 들어, 렌즈 요소 또는 렌즈) 내에 위치할 수 있다. 이 경우, 포커싱 수단의 동공의 하나 이상의 공액 동공이 장치 내에 존재할 수 있으며, 여기서 광자 복사선은 또한 장치의 작동 동안 공액 동공(동공의 이미지로서)의 직경을 완전히 통과한다(예를 들어, 광자 복사선의 편향과 무관하게). 그러므로, 포커싱 수단의 (공액) 동공은 원칙적으로 장치의 동공으로 이해될 수 있다.
장치의 (공액) 동공은 또한 광자 복사선의 주광선이 (공액) 동공의 중심에서 교차한다는 의미에서 이해될 수 있음이 언급되어야 한다(즉, 광자 복사선의 직경은 광자 복사선의 입사각과 무관하게 실질적으로 완전히 동공 내에 있다). 따라서, 장치의 기능은 일반적으로 광자 복사선과 동공의 상호 작용과 관련하여 설계될 수 있다. 장치의 이러한 기능적 설계는 컴포넌트 빔을 생성할 때 고려될 수 있다. 이 경우, 본 발명자들은 분할 수단이 동공 및/또는 공액 동공의 주변부에 배열된다면 컴포넌트 빔과 동공의 상호 작용이 개선될 수 있음을 인식했다. 예를 들어, 컴포넌트 빔의 상당 부분이 포커싱 수단의 동공 내에 도입될 수 있게 되자마자 주변부가 (공액) 동공에 가까운 것으로 간주될 수 있으며, 그 결과 초점의 광학 품질이 보장될 수 있다. 예로서, 주변부는 컴포넌트 빔의 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 90%, 보다 바람직하게는 적어도 98%, 가장 바람직하게는 적어도 99%가 포커싱 수단의 동공의 직경 내에 완전히 위치되게 하는 것을 포함할 수 있다. 예로서, 분할 수단은 또한 이 경우에 (공액) 동공에 접근 가능하다면 동공 및/또는 (공액) 동공에 직접 배열될 수 있다. 또한, (공액) 동공이 광학 설정을 통해 타겟화 방식으로(예를 들어, 케플러 시스템을 통해) 생성될 수 있고, 분할 수단(또는 본원에 기재된 다른 컴포넌트)이, 예를 들어 상기 (공액) 동공에 배열될 수 있음이 언급되어야 한다.
일 예에 있어서, 주변부는, 컴포넌트 빔의 주광선과 (포커싱 수단의) 동공의 평면의 교차점이 동공의 직경의 10% 이하, 바람직하게는 동공의 직경의 1% 이하, 가장 바람직하게는 동공의 직경의 0.1% 이하인 동공의 중심으로부터의 거리를 포함하도록 설계된다(또는 분할 수단이 배열된다). 따라서, 포커싱 수단의 동공으로의 컴포넌트 빔의 입사는 (공액) 동공의 주변부에서 분할 수단의 이러한 배열을 통해 개선될 수 있다. 결과적으로, 컴포넌트 빔의 입사는 포커싱 수단의 동공으로의 광자 복사선의 입사와 관련하여 작은 편차를 포함할 수 있다. 예를 들어, (공액) 동공에 분할 수단을 직접 배열하는 경우, 컴포넌트 빔의 주광선이 포커싱 수단의 동공 중심과 교차한다는 가정이 이루어질 수 있음이 언급되어야 한다. 이것은 기술적으로 유리할 것이지만, 때때로 이것은 장치의 기술적 요건으로 인해 구현 가능하지 않을 수 있으며, 본 발명은 분할 수단을 (공액) 동공에 충분히 가깝게 위치시키는 것으로 충분할 수 있다는 사실을 이용하여, 컴포넌트 빔의 주광선과 동공의 평면의 교차점에 대해 본원에 언급된 경계 조건이 충족되도록 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 광자 복사선과 관련한 포커싱 수단의 동공이 또한 컴포넌트 빔과 관련한 동공에 실질적으로 상응하는 것을 보장할 수 있다. 컴포넌트 빔의 주광선과 동공의 평면의 교차점의 거리에 대한 경계 조건(본원에 기재된)이 또한 복수의 컴포넌트 빔에 대해, 바람직하게는 모든 컴포넌트 빔에 대해 충족될 수 있음이 언급되어야 한다.
일 예에 있어서, 주변부는 동공의 평면과 적어도 2개의 컴포넌트 빔의 주광선의 교차점이 동공의 직경의 10% 이하, 바람직하게는 동공의 직경의 1% 이하, 가장 바람직하게는 동공의 직경의 0.1% 이하를 포함하는 직경 내에 배열되도록 설계된다. 일부 예에 있어서, 2개 초과의 컴포넌트 빔(또는 심지어 모든 컴포넌트 빔, 또는 실질적으로 동일한 출력/에너지를 갖는 컴포넌트 빔)의 주광선의 교차점은 이러한 직경 내에 배열될 수 있다. 따라서, 장치의 경우, 포커싱 수단의 동공으로의 컴포넌트 빔의 입사는 반드시 동공의 중심에 의해 설명될 필요는 없다. 동공의 평면의 거의 동일한 위치에서의 주광선의 입사는 이들이 동일한 각도로 재료에 입사되도록 할 수 있다.
일 예에 있어서, 적응 수단은 마찬가지로 포커싱 수단의 동공 및/또는 공액 동공의 주변부(또는 내부)에 배열될 수 있음이 추가로 언급되어야 한다(예를 들어, 분할 수단이 적응 수단을 포함하지 않더라도). 결과적으로, 적응 수단의 한 지점을 통과하는 모든 광선이 또한 포커싱 수단의 동공의 평면의 공통 지점에 실질적으로 입사되도록 할 수 있다(예를 들어, 광자 빔의 편향 또는 컴포넌트 빔의 공간적 분리와 무관하게). 결과적으로, 재료 내의 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다. 예로서, 결과적으로 달성될 수 있는 것은 컴포넌트 빔의 컴포넌트 광선의 적응이 실질적으로 동등하게 발생할 수 있고, 그 결과 컴포넌트 빔의 파면의 적응이 마찬가지로 실질적으로 균일하게 발생한다는 것이며, 따라서 컴포넌트 빔의 각각의 초점에 대해 광학 품질이 신뢰성 있게 구현될 수 있다.
일 예에 있어서, 포커싱 수단은 미리 결정된 보상된 초점 깊이 및 포커싱 수단에 실질적으로 평면적인 방식으로 입사되는 파면에 대해 파면의 적응 없이 주어진 초점 품질이 생성될 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 포커싱 수단은 적응 수단에 의존할 필요 없이 광자 복사선 및/또는 컴포넌트 빔의 주어진 초점 품질이 존재하는 특정 초점 깊이에 대해 설계될 수 있다(본원에 기재된 바와 같은). 예로서, 파면의 타겟 상태는 따라서 파면 적응 없이 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 존재할 수 있다. 미리 결정된 보상된 초점 깊이는, 예를 들어 재료의 파장-의존적 굴절률 및 재료를 둘러싼 매질의 굴절률에 기초할 수 있다. 미리 결정된 보상된 초점 깊이로부터 벗어난 초점 깊이에 대해, 본원에 기재된 바와 같은 파면의 적응이 본 발명에 따라 수행될 수 있고, 또한 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 대해 마찬가지로 적응이 구현될 수 있는 것도 생각할 수 있다. 컴포넌트 빔의 초점이 정확히 하나의 초점 깊이, 즉 재료의 정확히 하나의 깊이 평면에 배열되도록 장치를 구성할 수 있음이 언급되어야 한다. 이 경우, 주어진 초점 품질은 미리 결정된 보상된 초점 깊이의 초점에 대해 실질적으로 동일할 수 있다.
일 예에 있어서, 장치는 포커싱 수단을 변위시킴으로써 및/또는 재료를 변위시킴으로써 초점 깊이가 조정되도록 구성될 수 있다. 예로서, 변위는 광학 축을 따라 구현될 수 있으며, 그 결과 재료 내의 초점 또는 초점(들)이 마찬가지로 광학 축을 따라(또는 광학 축의 방향으로) 변위된다. 일 적용에 있어서는 포커싱 수단만이 프로세스에서 변위될 수 있다. 그러나, 재료만이 광학 축을 따라 변위되거나 두 컴포넌트, 즉 변위 수단 및 재료가 변위되어 재료의 초점 깊이를 설정하는 것도 생각할 수 있다.
예로서, 포커싱 수단은 컴포넌트 빔의 주광선이 재료의 표면 평면에 수직으로 입사되도록 구성될 수 있다. 포커싱 수단은 재료측에 텔레센트릭(telecentric) 렌즈를 포함할 수 있다.
예로서, 장치는 또한 초점 깊이가 적응 수단을 통해 추가 조정되도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 초점 깊이는 포커싱 수단 및/또는 재료를 변위시킴으로써 설정될 수 있고, 추가적으로, 예를 들어 파면의 적응을 통해(예를 들어, 파면의 적절한 곡률을 통해) 미세하게 조정될 수 있다. 또한, 초점 깊이가 적응 수단을 통해서만 가변적으로 조정될 수 있는 범위 내에서(예를 들어, 포커싱 수단 또는 재료를 변위시키는 일 없이)의 적용도 생각할 수 있다.
일 예에 있어서, 장치는 컴포넌트 빔의 초점에 의해 형성된 초점 깊이 평면에서 포커싱된 컴포넌트 빔을 측방향으로 편향시키는 수단을 포함한다(여기서, 측방향으로 편향시키는 수단은 측방향 편향 수단이라고도 할 수 있다). 예로서, 측방향 편향 수단은 컴포넌트 빔의 초점이 재료 내의 초점 깊이 내에서(즉, 초점 평면을 따라) 측방향으로 (예를 들어, 어느 정도까지) 오프셋될 수 있는 방식으로 컴포넌트 빔을 편향시킬 수 있는 선회 가능한 미러를 포함할 수 있다. 이것은 예를 들어 재료를 측방향으로 오프셋하거나 또는 이를 위해 포커싱 수단을 공간적으로 기울이거나 변위시킬 필요 없이 초점을 위치시키기 위해 광학 축과 관련한 측방향 움직임을 가능하게 할 수 있다. 예로서, 측방향 편향 수단은 광자 빔을 편향시키거나 또는 광자 빔의 빔 경로를 광학 축에 대해 기울어지게 하도록 구성될 수 있으며, 이는 컴포넌트 빔의 상응하는 편향(또는 기울기)을 야기할 수 있다. 이제 컴포넌트 빔이 포커싱 수단의 동공으로 입사되는 각도는 결과적으로 광자 빔의 편향을 통해 가변되도록 설계될 수 있고, 그 결과 재료의 컴포넌트 빔의 초점의 상응하는 측방향 오프셋이 야기될 수 있다. 또한, 측방향 편향 수단은 컴포넌트 빔을 직접 수신하고, 상응하는 측방향 오프셋을 위해 이들을 추가적으로 편향시키는 것도 생각할 수 있다.
예로서, 장치는 주어진 초점 품질(예를 들어, 본원에 기재된 RMS 파면 오차 내에서)이 또한 측방향으로 편향된 초점에 대해 얻어지도록 구성될 수 있다. 예로서, 이들은 적어도 20㎛, 적어도 50 ㎛ 또는 심지어 적어도 100㎛의 절대값을 갖는 측방향 편향에 걸쳐 500mλ 미만, 바람직하게는 200mλ 미만, 보다 바람직하게는 100mλ 미만, 가장 바람직하게는 50mλ 미만의 편차로 얻어질 수 있다. 일부 예에 있어서, RMS 파면 오차는 적어도 최대 10㎛, 20㎛ 또는 50㎛의 측방향 편향 내에서 10mλ 미만 또는 심지어 5mλ 미만이다. 예를 들어, 이들 값은 적어도 3mm, 적어도 5mm, 적어도 10mm 또는 적어도 15mm의 초점 깊이 범위에 걸쳐 얻어질 수 있다.
일 예에 있어서, 측방향 편향 수단은 (또한) 분할 수단 및/또는 적응 수단을 포함할 수 있다. 일 예에 있어서, 분할 수단은, 예를 들어 프로세스에서 선회 가능하도록 구성될 수 있으며, 그 결과 컴포넌트 빔은 광학 축에 대해 (동시에) 기울어질 수 있다. 결과적으로, 포커싱 수단으로의 컴포넌트 빔의 입사각은 가변되도록 설계될 수 있고, 그 결과 재료 내에서 초점의 측방향 오프셋이 야기될 수 있다. 또한, 포커싱 수단으로의 컴포넌트 빔의 입사각이 동일한 방식으로 가변되도록 설계하기 위해 적응 수단이 선회 가능하도록 구성되는 것도 생각할 수 있으며, 그 결과 재료 내의 초점의 측방향 오프셋이 야기될 수 있다. 일 예에 있어서, 적응 수단은 또한 포커싱 수단으로의 컴포넌트 빔의 입사각이 선회/기울어짐 없이 가변되도록 을 설계될 수 있다(예를 들어, 컴포넌트 빔 또는 광자 빔의 공간 위상 변조를 통해; 예를 들어, 적응 수단은 이 경우에 공간 광 변조기(SLM)로서 설계될 수 있다).
일 예에 있어서, 측방향 편향 수단은 포커싱 수단의 동공 및/또는 공액 동공의 주변부(또는 내부)에 배열될 수 있다. 결과적으로, 측방향 편향 수단의 한 지점을 통과하는 모든 광선이 또한 포커싱 수단의 동공 평면의 공통 지점에 실질적으로 입사되는 것을 보장할 수 있다(예를 들어, 광자 빔의 편향 또는 컴포넌트 빔의 공간적 분리와 무관하게). 결과적으로, 재료 내 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다(측방향 편향과 무관하게).
일 예에 있어서, 장치는 컴포넌트 빔(또는 광자 빔)이 리소그래피 마스크에 포커싱되도록 구성될 수 있다. 예로서, 장치는 마스크를 수용하기에 적합할 수 있고, 재료는 마스크 재료를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, 장치는 특히 마스크 수리 또는 마스크 보정 장치로서 설계될 수 있다.
다른 예에 있어서, 장치는 컴포넌트 빔(또는 광자 빔)이, 재료를 나타내는 포토폴리머에 포커싱되도록 구성될 수 있다. 컴포넌트 빔은, 예를 들어 적절한 초점 매개변수(예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은)를 통해 (예를 들어, 액체 또는 고체) 포토폴리머에 포커싱될 수 있으며, 그 결과 포토폴리머의 다광자 중합이 발생된다.
다른 예에 있어서, 장치는 컴포넌트 빔(또는 광자 빔)이, 재료를 나타내는 유리에 포커싱되도록 구성될 수 있다. 따라서, 이 경우 장치는 유리를 처리하는 역할을 할 수 있다. 컴포넌트 빔은, 예를 들어 적절한 초점 매개변수(예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은)를 통해 유리에 포커싱될 수 있고, 그 결과 유리에 천공 홀(drilled hole)이 발생된다. 또한, 유리에의 포커싱은, 유리가 절단되도록 구현될 수 있다. 또한, 유리에의 포커싱은, 예를 들어 유리에 미세유체 구조를 생성하도록 유리가 구조화되는(또는 구조화될 수 있는) 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 액체를 안내할 수 있는 채널이 포커싱을 통해 유리에 생성될 수 있다.
제 2 양태는 광자 빔을 재료에 포커싱하는 방법으로서, 광자 빔이 복수의 컴포넌트 빔으로 분할되도록 광자 빔을 분할하는 수단에서 광자 빔을 지향시키는 단계; 컴포넌트 빔을 (예를 들어, 포커싱하는 수단을 이용하여) 재료 내에 포커싱하는 단계로서, 컴포넌트 빔이 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 포커싱되는, 상기 포커싱 단계; 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 (예를 들어, 적응시키는 수단을 이용하여) 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 방법은 제 1 양태에 따른 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
방법의 일 예에 있어서, 파면은 미리 결정된 초점 깊이에 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 초점 품질을 생성하도록 적응될 수 있다.
제 3 양태는 파면의 타겟 상태를 결정하는 방법으로서, 제 1 양태의 장치를 포커싱하는 수단 및 시뮬레이션된 재료에 적어도 기초한 시뮬레이션 설정을 통해 광자 빔(및/또는 적어도 컴포넌트 빔)의 경로를 시뮬레이션하는 단계를 포함하는, 방법에 관한 것이다. 또한, 시뮬레이션 설정은 또한 장치의 추가 시뮬레이션된 컴포넌트 및/또는 광학 요소도 포함할 수 있다. 또한, 방법은 시뮬레이션된 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에서의 광자 빔 및/또는 적어도 하나의 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태를 규정하는 단계 및 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태를, 시뮬레이션된 장치의 평면에서의 파면의 상응하는 타겟 상태로 변환하는 단계를 포함한다.
평면에서의 상응하는 타겟 상태는 후속적으로 제 1 양태의 장치, 제 1 양태의 장치의 수단 및/또는 컴퓨터로 전송될 수 있다. 따라서, 타겟 상태는 수신기에 의해 수신될 수 있고, 본원에 기재된 바와 같은 장치의 작동을 위해 사용될 수 있다(예를 들어, 타겟 상태로부터의 편차에 기초하여 실제 상태를 제어하기 위해).
제 4 양태는 제 1 양태에 따른 장치에 의해 및/또는 컴퓨터에 의해 실행될 때, 장치 및/또는 컴퓨터로 하여금 제 2 양태 및/또는 제 3 양태에 따른 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 컴퓨터 프로그램은 본원에 기재된 추가 방법 단계들을 수행하거나, 본원에 기재된 장치의 기능을 수행 또는 구현하기 위한 명령어를 포함할 수 있다. 예로서, 컴퓨터 프로그램은 장치의 특정 광학 요소(또는 수단)가 변위 및/또는 활성화되어, 프로그램에서 선택된 초점 깊이가 재료에서 (자동으로) 발생하도록 할 수 있다. 따라서, 장치는 컴퓨터 프로그램 및 장치의 광학 요소(또는 수단)에 대한 인터페이스에 기초하여 제어될 수 있다. 예로서, 컴퓨터 프로그램은 적응 수단을 제어하기 위한 제어 루프(예를 들어, 폐쇄형 제어 루프)를 구현하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다.
추가 양태는 광자 빔을 사용하여 리소그래피 오브젝트를 처리하는 장치로서, 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는 수단; 컴포넌트 빔을 포커싱하는 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다. 장치는, 컴포넌트 빔이 오브젝트 내에 포커싱되는 프로세스에서, 오브젝트가 컴포넌트 빔의 초점의 영역에서 변형되는 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 추가 양태의 장치는 이 경우에 제 1 양태의 장치와 마찬가지로 설계될 수 있으며, 파면을 적응시키는 수단이 반드시 포함될 필요는 없다. 이 경우, 리소그래피 오브젝트는 리소그래피 마스크를 포함할 수 있다. 따라서, 장치는 마스크 수리 또는 마스크 보정 장치로서의 역할도 할 수 있다.
추가 양태는 장치의 적어도 부분적인 자동 제어를 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 메모리를 갖는, 본원에 기재된 장치에 관한 것이다. 또한, 일 양태의 장치는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 수단을 가질 수 있다. 대안적으로, 컴퓨터 프로그램은 다른 곳(예를 들어, 클라우드)에 저장될 수 있고, 장치는 단지 다른 곳에서 프로그램을 실행함으로써 발생하는 명령어를 수신하기 위한 수단을 가질 수 있다. 어느 쪽이든, 이것은 방법이 시스템 및/또는 장치 내에서 자동화된 또는 자율적인 방식으로 실행되는 것을 허용할 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 수동 측정을 통한 개입을 최소화할 수 있으며, 그 결과 작동 동안의 복잡성을 줄일 수 있다.
본원에 명시된 방법의 특징들(및 또한 예들)은 또한 언급된 장치들에 상응하여 적용되거나 적용될 수 있다. 본원에 명시된 장치들의 특징들(및 또한 예들)은 마찬가지로 본원에 기재된 방법들(및 컴퓨터 프로그램들)에 상응하여 적용되거나 적용될 수 있다.
다음의 상세한 설명은 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 배경 정보 및 실시예를 설명하며, 도면에서:
도 1의 a/b는 본 발명에 따른 제 1 예시적인 장치를 측면도로 개략적으로 설명한다. 이 경우, 도 1의 a는 광자 빔의 빔 경로를 설명한다. 도 1의 b는 3개의 컴포넌트 빔의 주광선의 빔 경로를 설명한다.
도 2는 제 2 예시적인 장치를 측면도로 개략적으로 나타낸다.
도 3은 예시적인 장치의 대물렌즈(O)를 측면도로 개략적으로 설명한다.
도 4는 재료 내의 5개의 초점 깊이에 대한 예시적인 포커싱 유닛의 상이한 위치를 개략도로 나타낸다.
. 도 5는 좌측 열의 방사상 컴포넌트를 따르는 5개의 초점 깊이에 대한 컴포넌트 빔의 광학 경로 길이의 변화를 나타내고, 각각의 경우 우측 열에는 연관된 RMS 파면 오차가 측방향 위치의 함수로서 도시된다.
도 6은 예시적인 장치에서 분할 수단으로서 사용될 수 있는 회절 격자의 일 예를 나타낸다.
도 7은 측방향을 따르는 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 초점의 예시적인 강도 분포를 나타낸다.
도 8은 예시적인 장치에서 분할 수단으로서 사용될 수 있는 추가 회절 격자를 나타낸다.
도 9는 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 예시적인 강도 분포를 나타낸다.
도 10은 분할 수단이 적응 수단을 포함하는 제 3 예시적인 장치를 측면도로 개략적으로 나타낸다.
도 11은 초점의 제 1 배열을 야기하는 제 3 예시적인 장치의 적응 수단의 위상 분포를 정성적으로 나타내고, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 도시되어 있다.
도 12는 초점의 제 2 배열을 야기하는 제 3 예시적인 장치의 적응 수단의 위상 분포를 정성적으로 나타내고, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 도시되어 있다. 이 경우, 초점은 타겟화 방식으로 유도된 비점수차를 포함한다.
도 13은 초점의 제 3 배열을 야기하는 제 3 예시적인 장치의 적응 수단의 위상 분포를 정성적으로 나타내고, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 도시되어 있다. 이 경우, 초점은 타겟화 방식으로 유도된 비점수차를 포함하며, 이의 배향은 타겟화 방식으로 정렬되었다.
도 1의 a/b는 본 발명에 따른 제 1 예시적인 장치(100)를 측면도로 개략적으로 설명한다. 이 경우, 도 1의 a는 광자 빔(L)의 빔 경로를 설명하고, 도 1의 b는 3개의 컴포넌트 빔의 주광선(R1, R2, R3)의 빔 경로를 설명한다.
본 발명을 설명하기 위해, 처음에 도 1의 a의 예시적인 빔 경로를 참조할 수 있다. 장치(100)는 그 위에 입사된 광자 빔(L)을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있는 스플리터(B)를 포함할 수 있다. 광자 빔을 분할하는 것은 도 1의 a에 도시되어 있지 않으며; 나타내어져 있는 것은 설명의 목적을 위해 장치(100)를 통과하는 광자 빔의 기본 경로뿐이다. 그것은 도 1의 a에 있어서 광자 빔(L)의 2개의 주변 광선 및 표시된 주광선(R1)을 통해 추적될 수 있다. 스플리터(B)의 하류에서, 장치(100)가, 제 1 케플러 시스템을 형성할 수 있는 렌즈 요소(1') 및 렌즈 요소(2')를 포함할 수 있다는 것이, 제 1 렌즈 요소 시스템을 포함할 수 있는 장치(100)의 광학 축을 따르는 추가의 빔 경로로부터 알 수 있다. 또한, 장치(100)는 초점 깊이에 기초하여 광자 빔(L)의 파면을 적응시키기에 적합할 수 있는 파면 조작기(W)를 포함할 수 있다. 이 경우 파면 조작기(W)는 본원에 기재된 파면을 적응시키는 수단에 상응할 수 있다. 도 1의 a에 있어서, 광자 빔(L)은, 예를 들어 프로세스에서 파면 조작기(W)를 통해 투과된다. 이어서, 장치(100)에 폴딩 미러(Mo)가 배열될 수 있으며, 상기 폴딩 미러는 광학 축의 기하학적 경로만을 적응시킨다(예를 들어, 공간 영역의 장치에서). 이어서, 제 2 렌즈 시스템이 구성될 수 있고, 후자는 렌즈 요소(1) 및 렌즈 요소(2)를 포함하고, 따라서 제 2 케플러 시스템을 형성할 수 있다. 대물렌즈(O)는 광학 축을 따르는 추가 경로에 존재한다. 이 경우, 대물렌즈(O)는 동공 평면에 동공(P)을 포함할 수 있다. 이 경우, 렌즈에 입사되는 광자 복사선은 대물렌즈(O)의 컴포넌트를 통해 재료(T) 내에 포커싱될 수 있다. 도 1의 a에 있어서, 초점 깊이는 개략적으로 초점 깊이(d0)로 특정된다. 렌즈 요소(2) 및 대물렌즈(O)는 이 경우에 포커싱 유닛(3)인 것으로 이해될 수 있다. 이 경우, 대물렌즈(O) 또는 포커싱 유닛(3)은 본원에 기재된 파면을 포커싱하는 수단에 상응할 수 있다.
이제 도 1의 b에 기초하여 본 발명의 개념이 보다 상세하게 설명될 수 있다. 이 경우, 도 1의 b는 장치(100)를 통과하는 컴포넌트 빔의 주광선(R1, R2, R3)의 경로만을 도시한다. 이 경우, 스플리터(B)에 입사되는 광자 복사선(L)의 주광선이 마찬가지로 처음에 식별될 수 있다. 스플리터(B)는 이 광자 빔(L)을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있고, 3개의 컴포넌트 빔으로의 예시적인 분할이 도 1의 b에 도시되어 있다. 장치(100)를 통과하는 3개의 컴포넌트 빔의 추가 경로가 여기서 그들의 주광선(R1, R2, R3)을 통해 추적될 수 있다. 하나의 광자 빔(L)의 사용과는 대조적으로(예를 들어, 도 1의 a에서와 같이), 이제 그것은 장치(100)를 통해 실질적으로 동시에 진행하는 3개의 컴포넌트 빔이라는 것에 유의해야 한다. 따라서, 하나의 광자 빔(L)으로 시작하여, 컴포넌트 빔의 3개의 초점이 이 경우 재료(T)의 초점 깊이(예를 들어, 초점 깊이(d0))에서 발생될 수 있다. 이 경우, 컴포넌트 빔의 초점은 초점 깊이의 평면을 따라 배열될 수 있고, 서로로부터의 규정된 측방향 공간 오프셋을 가질 수 있다. 일 예에 있어서, 초점은 재료의 국부적 재료 처리에 사용될 수 있으며, 광자 빔 또는 컴포넌트 빔의 적절한 매개변수를 통해 초점 영역에서 재료 변형이 유도될 수 있다. 그러나, 재료(T) 내의 초점의 광학 품질을 보장하기 위해, 장치(100)의 광학 설정을 타겟화 방식으로 설계하는 것이 도움이 된다. 이 경우, 본 발명은 특히 장치(100)의 동공에 대해 장치(100)의 컴포넌트를 적절히 위치시키는 것에 기초한다. 이 점에서, 장치의 동공(P1, P2, P3)이 따라서 도 1의 b에 표시된다. 이 경우, 장치(100)는 처음에 대물렌즈(O)(또는 포커싱 유닛(3))의 동공(P1)을 포함할 수 있다. 이 경우, 동공(P1, P2, P3)은 (본원에 기재된 바와 같이) 광자 복사선의 주광선 또는 컴포넌트 빔의 주광선(예를 들어, R1, R2, R3)이 교차하는 지점을 포함할 수 있다. 이 경우, 교차점은 광학 축에 대한 광자 빔 또는 컴포넌트 빔의 편향/기울어짐과 무관할 수 있으며, 그 결과 동공은 또한 조리개 또는 조리개의 이미지인 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 장치(100)의 광학 설계는 장치의 작동 동안 주광선(R1, R2, R3)이 대물렌즈(O)의 동공의 한 지점(예를 들어, 동공(P3)의 중심)에서 교차하도록 설계될 수 있다. 도 1의 b로부터 알 수 있는 바와 같이, 주광선(R1, R2, R3)은 상이한 입사각에서 동공 평면 내로 계속 떨어지고, 그 결과 컴포넌트 빔의 초점의 측방향 오프셋이 대물렌즈(O)를 통해 재료(T) 내에서 발생될 수 있다. 이 경우, 대물렌즈(O)는, 도 1의 b에 나타내어진 바와 같이 주광선(R1, R2, R3)이 재료(T)의 재료 평면에 수직한 방식으로 재료(T)에 입사되도록 텔레센트릭하게 설계될 수 있다.
그러나 주광선(R1, R2, R3)의 동공 평면으로의 규정된 입사를 가능하게 하기 위해(본원에 기재된 바와 같이), 장치(100)의 컴포넌트는 광학 축을 따라 규정된 방식으로 배열되어야 한다. 먼저, 스플리터(B)는 도 1의 b에 나타내어진 바와 같이 이를 위해 동공(P1)의 공액 평면(P3)에 배열될 수 있다. 마찬가지로, 파면 조작기(W)가 이를 위해 동공(P1)의 공액 평면(P2)에 배열될 수 있다. 스플리터(B) 및/또는 파면 조작기(W)를 장치의 동공의 주변부에 배열하는 것으로도 충분할 수 있음이 언급되어야 한다. 이 경우, 스플리터(B) 및/또는 파면 조작기(W)는 장치(100)의 동공에 충분히 가깝게 배열되어, 주광선(R1, R2, R3)도 마찬가지로 서로 가깝거나 동공(P1)의 중심에 가까운 방식으로 대물렌즈(O)의 동공(P1)에 입사될 수 있다. 경계 조건은, 스플리터(B) 및/또는 파면 조작기(W)가, 주광선(R1, R2, R3)과 동공 평면(P)의 교차점이 동공 직경(DP)의 적어도 10% 미만인 동공(P1)의 중심으로부터의 거리를 갖는 (공액) 동공에 매우 가깝게 배열되어야 한다는 것일 수 있다. 바람직하게는, 주광선(R1, R2, R3)과 동공 평면의 교차점의 동공(P1)의 중심으로부터의 거리는 동공 직경(DP)의 적어도 10% 미만, 동공 직경(DP)의 적어도 1% 미만 및/또는 동공 직경(DP)의 적어도 0.1% 미만일 수 있다. 이 경우, 동공 직경(DP)은, 예를 들어 동공(P1)의 애퍼처의 직경을 통해 규정될 수 있다. 대안적인 경계 조건은 동공 평면(P)의 2개의 주광선(예를 들어, R1 및 R3)의 교차점이 동공 직경의 10% 이하, 바람직하게는 동공 직경의 1% 이하, 가장 바람직하게는 동공 직경의 0.1% 이하의 서로로부터의 거리를 갖는 것일 수 있다. 일 예에 있어서 동공의 직경은 6mm일 수 있다. 동공의 특정 직경과 무관하게, 주광선과 동공의 중심의 교차점의 거리는 바람직하게는 600㎛ 이하, 바람직하게는 60㎛ 이하, 보다 바람직하게는 6㎛ 이하일 수 있다. 주광선의 교차점 간의 거리(들)에도 동일하게 적용될 수 있다. 그러나, 동공의 중심으로부터 컴포넌트 빔의 주광선의 교차점의 거리가 동공 직경의 0.1% 미만(예를 들어, 동공 직경의 0.01% 및/또는 0.001%)인 것도 생각할 수 있으며, 컴포넌트 빔의 주광선이 또한 동공의 중심과 직접 교차할 수 있다.
예를 들어, 추가 케플러 시스템을 통해, 추가 (공액) 동공이 장치(100)에서 생성될 수 있고, 이에 따라 이 추가 동공에 추가 광학 컴포넌트가 부착될 수 있음이 언급되어야 한다. 그러나, 광학 설정의 시스템 복잡성을 줄이기 위해, (공액) 동공의 수를 최소화하는 것이 도움이 될 수 있다. 대물렌즈(O)의 동공에 접근 가능하다면, 예를 들어 스플리터(B) 및/또는 파면 조작기(W)가 대물렌즈(O)의 동공(P1)(또는 동공(P1)의 주변부)에 배열될 수 있다. 예로서, 스플리터(B) 및 파면 조작기(W)의 배열이 대물렌즈(O)의 동공(P1)의 정확히 하나의 공액 동공과 관련하여 구현되는 것도 생각할 수 있다. 일 경우에, 예를 들어 스플리터(B)만이 장치의 동공에 배열되고, 파면 조작기(W)가 이 동공의 주변부에 배열될 수 있다. 다른 경우에, 예를 들어 파면 조작기(W)만이 장치의 동공에 배열되고, 스플리터(B)가 이 동공의 주변부에 배열될 수 있다. 예로서, 파면 조작기(W) 및 스플리터(B) 모두는 대물렌즈(O)의 동공으로 컴포넌트 빔이 입사하는 경우, 본원에 기재된 경계 조건을 충족하기 위해 동공의 부근 또는 주변부에 배열될 수 있다. 이 경우, 다른 광학 요소가, 예를 들어 공액 동공에 (직접) 배열될 수 있다. 또한, 스플리터(B) 및 파면 조작기(W)를 장치의 동공 또는 동공의 주변부에 배열한 결과(본원에 언급된 경계 조건을 충족시키기 위해), 스플리터(B) 및 파면 조작기의 배열 순서는 원하는 대로 할 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 도 1의 b에 있어서 파면 조작기(W)는 또한 동공(P3)(또는 그 부근)에 배열될 수 있고, 스플리터(B)는 동공(P2)(또는 그 부근)에 배열될 수 있다. 그 후, 장치는, 예를 들어 렌즈 요소(1' 및 2') 없이 작동할 수 있다.
스플리터(B)를 동시에 움직일 수 있게 하는 것도 가능하며, 그 결과 각각의 초점 깊이의 평면 내에서 컴포넌트 광선의 스캐닝을 추가적으로 가능하게 한다.
본원에 기재된 바와 같이, 동공에 대한 스플리터(B) 및/또는 파면 조작기(W)의 배열은 재료(T)의 컴포넌트 빔의 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다. 특히, 대물렌즈(O) 또는 포커싱 유닛(3)에 대한 신뢰성 있는 입력 결합은 상기 배열을 통해 가능해진다. 이 경우, 초점의 광학 품질은 초점 깊이에 기초하여 파면 조작기(W)를 통해 컴포넌트 빔의 파면을 적응시킴으로써 더욱 보장될 수 있다. 파면을 적응시킴으로써, 컴포넌트 빔을 포커싱할 때 재료의 주변부의 굴절률에 대한 재료(T)의 굴절률 차이의 영향이 (본원에 기술된 바와 같이) 프로세스에서 고려될 수 있다. 프로세스에서, 굴절률 차이는, 예를 들어 초점 깊이-의존적 구면 수차를 야기할 수 있고, 이는 대물렌즈(O) 또는 포커싱 유닛(3)의 순수한 변위를 통해 보상될 수 없다. 그러나, 본 발명에 따르면, 초점 깊이-의존적 수차는 실질적으로 보상(또는 감소)될 수 있으며, 그 결과 기능성 3D 초점 생성기가 가능해지는데, 그 이유는 초점 깊이 평면(즉, 2차원)을 따라서뿐 아니라 재료(T)의 전체 깊이에 걸쳐 신뢰성 있는 광학 품질을 보장할 수 있기 때문이다. 본원에 기재된 바와 같이, 컴포넌트 빔의 파면은 초점 깊이에 따라, 파면 조작기(W)를 통해 프로세스에서 만곡될 수 있다. 파면의 곡률 또는 곡선 프로파일은 재료(T)의 굴절률 및/또는 재료를 둘러싼 매질의 굴절률에 따라 달라질 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해, 이하에 제시된 관계에 대한 참조도 추가로 이루어진다. 일 예에 있어서, 광자 빔(L)은 처음에 파면 조작기(W)에 노출된 다음, 적응된 광자 빔(L)을 m개의 컴포넌트 빔(예를 들어, m≥2)으로 분할할 수 있는스플리터(B)에 노출될 수 있다. 이 경우, 광자 빔(L)의 파면은 전형적으로 파면 조작기(W)의 하류에서 만곡될 수 있다(예를 들어, 본원에 기재된 바와 같이, 초점 깊이-의존적 파면 적응으로 인해). 스플리터(B)가 (공액) 동공의 부근에 배열되지 않는다면, 컴포넌트 빔의 m개의 곡선형 파면이 렌즈(또는 포커싱 유닛)의 동공에 대해 변위될 수 있고, 그 결과 컴포넌트 빔의 초점은 상이한 초점 품질을 가질 것이다. 그러므로, 스플리터(B)는 본원에 기재된 바와 같이 (공액) 동공의 부근에 배열될 수 있다. 이 예에 있어서, 한편으로는 파면 조작기(W)가 (공액) 동공에 배열된닥 가정할 수 있다. 그러나, 장치의 빔 소스와 스플리터(B) 사이에 위치시키는 경우, 파면 조작기(W)가 반드시 (공액) 동공에 배열될 필요는 없다. 예로서, 파면 조작기(W)는 또한 (공액) 동공에 대해 변위될 수 있고, 예를 들어 (공액) 동공의 평면에 입사되는 평행한 빔 경로에 배열될 수 있다(이는 예를 들어 도 2에서 식별 가능하다).
다른 예에 있어서, 광자 빔(L)은 처음에 m개의 컴포넌트 빔을 생성하는 스플리터(B)에 노출될 수 있고, m개의 컴포넌트 빔은 후속적으로 파면 조작기(W)에 노출된다. 프로세스에서 스플리터(B)가 대물렌즈(O) 또는 포커싱 유닛(3)의 공액 동공의 주변부에 배열되지 않는다면, m개의 컴포넌트 빔의 m개의 주광선이 동공에서 오프셋되고, 그 결과 컴포넌트 빔이 부분적으로 차단된다. 그 결과, 컴포넌트 빔의 m개의 초점이 품질의 면에서 달라질 것이다. 이 예에 있어서, 단순화로서 스플리터(B)가 (공액) 동공에 배열된다고 가정할 수 있다.
스플리터(B) 및 파면 조작기(W)를 (공액) 동공의 주변부에 또는 직접 (공액) 동공에 배열하면 컴포넌트 빔의 파면의 신뢰성 있는 적응 및 대물렌즈 또는 포커싱 유닛으로의 컴포넌트 빔의 방향성 입사 모두를 확실히 보장할 수 있다. 초점 깊이에 기초한 파면의 적응은, 예를 들어 본원에 (후속하여) 기재된 바와 같이 컴퓨팅 유닛을 통해 제어될 수 있다.
도 2는 측면도에서 제 2 예시적인 장치를 측면도로 개략적으로 나타낸다. 여기서 식별할 수 있는 것은 처음에 광자 빔이, 예를 들어 초점 깊이에 기초하여 광자 빔(L)의 파면을 적응시키는 파면 조작기(W)를 통과한다는 것이다. 후속하여, 광자 빔은 스캐닝 미러(S)로 안내된다. 스캐닝 미러(S)는 원하는 대로 광자 빔을 편향시킬 수 있다. 예로서, 스캐닝 미러(S)는 하나 이상의 축을 중심으로 선회 가능할 수 있다. 예로서, 스캐닝 미러(S)는 또한 하나 이상의 축을 따라 변위될 수 있다. 이 경우, 스캐닝 미러(S)는, 예를 들어 재료 내의 초점을 측방향으로 편향(또는 스캐닝)시키는 수단으로서 사용될 수 있다. 도 2에 있어서, 스캐닝 미러(S)의 상응하는 기울기는 식별 가능하지 않지만, 광자 빔(L)의 3개의 얻어진 빔 경로(광학 축에 대해 기울어지거나 편향된)가 예시적인 방식으로 도시된다. 이 경우, 광자 빔의 빔 경로의 3개의 편향이 L1, L2, L3으로 표시되고, 주광선 및 주변 광선이 스캐닝 미러(S)의 각각의 편향에 대해 도시되어 있다. 광자 빔(L)(또는 편향된 광자 빔(L1, L2, L3))은 스캐닝 미러(S)의 하류에 있는 스플리터(B) 상에 입사될 수 있고, 스플리터는 광자 빔(L)을 복수의 m개의 컴포넌트 빔으로 분할한다. 이 경우 스플리터(B)는 광자 빔을 m≥2개의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있다. 이 예에 있어서, 스플리터(B)는 광자 빔에 대해 투과하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 스플리터(B)를 통해 생성된 컴포넌트 빔은, 도면의 현재 스케일로 해결되는 방식으로 도시될 수 없기 때문에 도 2에서 식별할 수 없다. 그러므로, 도시된 스플리터(B) 없이 존재할 수 있는 편향된 광자 빔(L1, L2, L3)의 빔 경로뿐이라는 것에 주의해야 한다. 그러나, 본원에 기재된 스플리터(B)에서의 분할로부터, 편향된 광자 빔(예를 들어, L1, L2, L3)이 분할의 결과로서 복수의 국부적으로 분리 가능한 컴포넌트 빔에 상응할 수 있음이 명백하다. 예로서, 스플리터(B)는 회절 격자를 포함할 수 있으며, 여기서 도 2의 편향된 광자 빔(L1, L2, L3)은 회절 격자의 0차 차수에 상응할 수 있고,다른 회절의 차수가 분해능으로 인해 특정될 수 없다. 전형적으로, m개의 컴포넌트 빔 사이의 각도는 다소 작을 수 있지만, 그들의 점 확산 함수가 중첩하는 일 없이 재료(T) 내에 m개의 초점을 야기할 만큼 충분히 클 수 있다. 이 경우, m개의 초점 사이의 각도는, 예를 들어 0.02° 내지 0.2° 또는 0.05° 내지 0.1°의 범위일 수 있거나, 또는 예를 들어 약 0.02°일 수 있다. 이 경우, 스플리터(B)에서의 광자 복사선의 직경은, 예를 들어 0.5mm 내지 50mm 또는 2mm 내지 25mm일 수 있거나, 또는 약 15mm일 수 있다.
스플리터(B)에서 분할된 후, 컴포넌트 빔은 제 1 렌즈 요소(1)로 향하고, 2개의 폴딩 미러(M1/M2)를 통해 제 2 렌즈 요소(2)로 안내된다. 이 경우, 제 1 렌즈 요소(1)와 제 2 렌즈 요소(2)는 케플러 시스템을 형성할 수 있다. 일 예에 있어서, 이 경우의 제 1 렌즈 요소의 초점은 대략 스캐닝 미러(S)의 영역 내에 있다. 또한, 렌즈 요소(1) 및 렌즈 요소(2)는, 제 1 렌즈 요소(1)의 초점과 렌즈 요소(2)의 초점이 실질적으로 동일한 위치에 배열되는 방식으로 배열될 수 있다(예를 들어, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 폴딩 미러(M2)와 렌즈 요소(2) 사이; 즉, 평행하게 렌즈 요소(1)에 입사된 빔이 렌즈 요소(2)에 의해 다시 평행하게 된다). 또한, 렌즈 요소(2)의 초점은 실질적으로 렌즈의 동공 평면(P)에 있도록 설계될 수 있다.
장치를 통해, 초점은 구형 또는 비구형 기준 파면을 갖는 재료(T) 내에서 생성될 수 있다. 이 경우, 개구수(NA)는, 예를 들어 0.3 내지 0.5, 0.35 내지 0.45일 수 있거나 또는 약 0.37일 수 있으며, 여기서 광자 빔의 파장은, 예를 들어 532nm일 수 있다. 이 경우, 재료(T)는 n2=1.461의 굴절률을 갖는 석영을 포함할 수 있다. 그러나, 재료가 n2>1. 적어도 n2>1.1, 바람직하게는 적어도 n2>1.3, 보다 바람직하게는 적어도 n2>1.4의 굴절률을 갖는 재료라고도 생각할 수 있으며, 여기서 n2>1.5도 유효할 수 있다. 재료를 둘러싸는 매질은 이 경우 n1=1의 굴절률을 갖는 공기를 포함할 수 있다. 그러나, 매질이 n1>1, 적어도 n1>1.1, 바람직하게는 적어도 n1>1.3, 보다 바람직하게는 적어도 n1>1.4의 귤절률을 갖는 매질이라고도 생각할 수 있으며, 여기서 n1>1.5도 유효할 수 있다. 그러나, 굴절률(n2 및/또는 n1)은 또한 적어도 1.7 초과, 적어도 2 초과, 적어도 3 초과의 굴절률을 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 렌즈 요소(1)의 초점 길이는 f1=200.4mm를 포함할 수 있다. 이 경우, 제 2 렌즈 요소(2)의 초점 길이는 f2=80.1mm를 포함할 수 있다. 대물렌즈(O)는 f3=8.09mm의 초점 길이를 갖는 텔레센트릭 현미경 대물렌즈를 포함할 수 있다. 그러나, 광학 설계에 따라 광학 컴포넌트의 다른 초점 길이도 가능하며, 이는 그들의 치수의 면에서 장치의 상응하는 기능을 가능하게 한다. 이 경우, 현미경 대물 렌즈는 재료측에서 텔레센트릭일 수 있다. 이것은 현미경 대물렌즈의 후방 초점 평면과 동일한 현미경 대물렌즈의 동공을 포함할 수 있다. 이 경우, 현미경 대물렌즈의 동공 평면은 현미경 대물렌즈에 위치할 수 있으며 접근이 불가능할 수 있다.
이 예에 있어서, 현미경 대물 렌즈의 동공 직경(DP)은 DP=6mm일 수 있다. 도 2의 예에 있어서, 스캐닝 미러(S)는 2D 또는 3D 스캐닝 미러로서 구현될 수 있다. 이 경우, 스캐닝 미러(S)의 중립 위치는 입사 광자 빔(L)의 90 ° 편향으로 규정될 수 있다. 이 경우, 스캐닝 미러(S)의 받침점(fulcrum)이 스캐닝 미러(S)의 표면 상에 취해질 수 있고, 여기서 스캐닝 미러(S)의 받침점은 제 1 렌즈 요소(1)의 초점에 위치될 수 있다. 이 경우, 최대 스캐닝 각도는 그것의 중립 위치에서의 스캐닝 미러(S)에 의해 반사된 컴포넌트 광선과, 기울어진 위치에서의 스캐닝 미러(S)에 의해 반사된 컴포넌트 광선 사이의 최대 각도로서 규정될 수 있다. 일 예에 있어서, 스캐닝 미러(S)의 기울기는, 최대 스캐닝 각도가 예를 들어 0.5 내지 4°, 예를 들어 약 1°가 되도록 선택된다.
언급된 바와 같이, 현미경 대물렌즈(O)의 동공(P)은 제 2 렌즈 요소(2)의 초점과 일치할 수 있다. 이 경우, 현미경 대물렌즈(O)와 제 2 렌즈 요소(2)는 공통 스테이지(예를 들어, 공동으로 움직일 수 있는 기계적 유닛) 상에 배열될 수 있다. 예로서, 제 2 렌즈 요소(2)와 현미경 대물렌즈(O)는 작동 동안 서로 고정 거리를 가질 수 있다. 이 경우, 렌즈 요소(2)와 현미경 대물렌즈(O)는, 예를 들어 공통 스테이지의 변위를 통해 장치에 대해 변위될 수 있지만, 렌즈 요소(2)와 현미경 대물렌즈 사이에는 상대적인 변위가 없다. 이러한 의미에서, 렌즈 요소(2)와 현미경 대물렌즈(O)는 움직일 수 있는 공통 스테이지를 통해 제어될 수 있는 포커싱 유닛(3)을 형성할 수 있다. 예로서, 포커싱 유닛(3)은 장치의 광학 축을 따라 움직일 수 있다(예를 들어, 컴퓨터 유닛의 적절한 제어를 통해; 도 1의 포커싱 유닛(3)에도 동일하게 적용될 수 있다). 스캐닝 미러(S)의 받침점이 제 1 렌즈 요소(1)의 초점에 배열될 수 있기 때문에, 스캐닝 미러(S)의 중심으로부터 발산되는 컴포넌트 광선은 제 1 렌즈 요소(1)와 제 2 렌즈 요소(2) 사이의 장치의 광학 축에 평행하다. 예로서, 이것은 도 2의 광자 빔(L1, L2, L3)의 주광선을 통해 모일 수 있는데, 그 이유는 광자 빔(L)의 주광선(L)이 스캐닝 미러(S)의 중심에 입사되기 때문이다. 이들 컴포넌트 광선은 제 2 렌즈 요소 (2)를 통해 굴절되고 현미경 렌즈의 동공(또는 대물렌즈(O)의 동공)에 포커싱된다. 따라서, 2D 스캐닝 미러(S)의 받침점은 현미경 대물 렌즈의 동공으로 이미징된다. 이 경우, 이러한 특성(또는 이러한 이미징)은 포커싱 유닛(3)의 위치 또는 움직임과 무관하게 충족될 수 있다.
도 2에서, 스캐닝 미러(S)는, 예를 들어 장치의 (공액) 동공에 배열될 수 있다. 예로서, 스캐닝 미러(S)의 받침점은 이 경우에 (공액) 동공에 배열될 수 있다. 도 2에서, 이에 따라 파면 조작기(W)와 스플리터(B)는 스캐닝 미러(S)에 가깝게 배열될 수 있으며, 그 결과 이들은 본원에 기재된 경계 조건을 충족하기 위해 이 (공액) 동공의 주변부에 위치하게 된다. 그러나, 파면 조작기(W)는 또한 (공액) 동공의 평면에 입사되는 빔 경로를 따라 변위될 수 있다. 다른 예에 있어서, 스캐닝 미러는, 예를 들어 파면 조작기(W)(예를 들어, 적응형 미러) 및/또는 스플리터(B)(예를 들어, 회절 격자)로서 동시에 설계될 수 있다.
예로서, 대물렌즈(O)와 재료(T) 사이의 거리는, (대물렌즈(O)의) 동공에 (대략) 편평한 파면을 갖는 빔이 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 주어진 구형 파면 또는 주어진 비점수차 파면을 갖도록 선택될 수 있다(본원에 기재된 바와 같이). 따라서, 컴포넌트 빔의 초점의 규정된 초점 품질은, 예를 들어 파면 적응을 필요로 하는 일 없이 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 대해 재료(T) 내에서 보장될 수 있다. 미리 결정된 보상된 초점 깊이는 재료(T)의 두께의 절반에 상응하는 깊이(예를 들어, 리소그래피 마스크의 기판 두께의 절반)일 수 있고; 예로서, 보상된 초점 깊이는 1mm 내지 5mm, 예를 들어 3mm 내지 3.5mm일 수 있다. 도 2는 d=3.175mm의 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 대한 초점을 예시적인 방식으로 도시한다. 그러므로, 파면 조작기(W)는, 예를 들어 초점의 광학 품질의 변화를 필요로 하지 않기 때문에 도 2에서 중립 상태에 있을 수 있다. 중립 상태에서, 파면 조작기(W)는 파면의 형상을 실질적으로 변화시키지 않는다. 예로서, 파면 조작기(W)는 예를 들어 액정에 기초한 투과형 공간 광 변조기(SLM)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 예시적인 장치의 대물렌즈(O)를 측면도로 개략적으로 설명한다. 도 3에서, 광자 복사선(L1, L2, L3)(도 2로부터)의 주광선이 특히 강조된다. 여기서 광자 복사선(L1, L2, L3)의 초점이 초점 깊이에 있음을 여기서 알 수 있다. 따라서, 스캐닝 미러(S)는 일정한 초점 깊이를 갖는 평면에서의 광자 복사선 또는 컴포넌트 빔의 초점을 다양한 각도에 걸쳐 측방향으로 편향시킬 수 있다. 또한, 주광선이 서로 가장 가까운 평면에서 동공이 현미경 대물 렌즈의 후방 초점 평면에 위치되는 방식으로 배열되어 있음을 도 3으로부터 알 수 있다. 따라서, 대물렌즈(O)와 재료(T) 사이의 주광선은 광학 축에 평행하고, 그 결과 텔레센트릭 대물렌즈(O)가 존재한다. 도 3에서, m>2개의 상이한 컴포넌트 빔의 컴포넌트 광선이 그들 사이의 작은 각도로 인해 분해될 수 없다(본원에 기재된 바와 같이).
이 경우, 재료 내의 초점의 깊이(d)는, 광학 축을 따라 포커싱 유닛(3)을 변위시키고, 파면 조작기(W)를 통해 컴포넌트 빔의 파면에 적절한 광학 경로 차이 ΔW(d)를 도입함으로써 선택될 수 있다. 이 경우, 광학 경로 차이 ΔW(d)는, 예를 들어 d로 특정될 수 있는 초점 깊이의 함수일 수 있다. 광학 경로 차이 ΔW(d)는 본원에서 OPD로서, 또는 광학 경로 길이의 변화라고도 할 수 있다. 이 경우, 광학 경로 차이는, 예를 들어 본원에 기재된 바와 같이 컴포넌트 빔의 파면의 곡률을 통해 도입될 수 있다. 초점 깊이를 조정하기 위해, 재료(T)가 광학 축을 따라 변위되고 그에 따라 파면이 적응되어, 상이한 깊이에 대해 재료(T)의 파면 변형을 사전 보상하는 것도 생각할 수 있다. 마찬가지로, 초점 깊이는 재료(T)와 포커싱 유닛(3)을 변위시킴으로써 조정될 수 있다. 이 경우, 초점 깊이를 따르는 초점의 측방향 변위는, 예를 들어 측방향 변위의 범위 내에서의 초점의 품질이 장치의 광학 설계를 통해 (충분히) 보장될 수 있기 때문에 광학 경로 길이 차이의 적응을 필요로 하지 않는다.
또한, 본원에 기재된 설명되는 장치는, 예를 들어 광학 경로 차이 ΔW(d)의 도입을 제어할 수 있는 컴퓨팅 유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 유닛은, 예를 들어 상기 컴포넌트를 제어, 적응, 및/또는 편향시키기 위해 적절한 인터페이스를 통해 광학 컴포넌트와 관련될 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 유닛은 상응하는 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 또한, 장치는 외부 인터페이스를 통해서도 제어될 수 있으며, 여기서 컴퓨팅 유닛은, 예를 들어 장치의 외부에 위치할 수 있다. 어느 쪽이든, 컴퓨팅 유닛은, 예를 들어 장치의 컴포넌트로부터 신호 및/또는 매개변수를 수신하고, 상기 신호 및/또는 매개변수를 처리하고 및/또는 적절한 제어 신호를 반환하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 장치는 초점 깊이를 결정하는 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 장치는 포커싱 유닛(3)의 위치로부터 초점 깊이를 도출할 수 있고, 및/또는 이것은 광자 복사선의 검출을 통해 구현될 수 있다. 예로서, 초점 깊이는 프로세스에서 장치의 컴퓨팅 유닛으로 전송될 수 있고, 따라서 이 컴퓨팅 유닛은 파면을 폐쇄 루프 또는 개방 루프 제어에 적응시키는 수단을 적용할 수 있으며, 또한 적응 수단은 결정 수단으로부터 현재 초점 깊이를 얻고, 그것에 기초하여 파면을 적응시킨다고 생각할 수 있다.
구현될 파면의 적응 또는 도입될 광학 경로 차이 ΔW(d)는, 예를 들어 구형 타겟 파면의 경우 방사상 함수를 통해 설명될 수 있다. 결과적으로, (컴포넌트 빔의) 파면은 동공 평면(P)에 대략 평면 파면의 형태로 입사되지 않으므로, (컴포넌트 빔의) 상이한 컴포넌트 광선에 대한 동공 평면(P)에 대해 상이한 광학 경로 차이가 초래되며, 이는 재료의 컴포넌트 빔의 초점 품질을 적응시킬 수 있다. 따라서, 광학 경로 차이 ΔW(d)를 통해 파면의 곡선 프로파일을 제어할 수 있으며, 그 결과 (곡선형) 파면의 곡선 프로파일은 본원에서 광학 경로 차이 ΔW(d)의 프로파일이라고도 할 수 있다. 함수 ΔW(d)의 적절한 선택의 경우, 재료의 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태와 실제 상태 사이의 RMS 파면 오차가 충분히 작고, 따라서 초점 품질이 충분히 크다는 것을 보장할 수 있다(본원에 기재된 바와 같이). 파면이 적응되는 곡선 프로파일은, 예를 들어 재료(T)에 존재하는 컴포넌트 빔의 초점 깊이(d)에 의존하는 함수를 통해 설명될 수 있다. 함수는 재료(T)의 굴절률에 상응할 수 있는 굴절률(n2) 더 의존할 수 있다. 또한, 함수는 재료(T)를 둘러싸는 매질(예를 들어, 공기, 액침 매질 등)의 굴절률에 상응할 수 있 굴절률(n1) 기초할 수 있다. 구형 타겟 파면의 경우, 함수는 반경(r)에 따라 설명될 수 있으며, 방사상 좌표(r)는 주광선으로부터 한 지점까지의 거리를 나타낸다. 이 경우, 반경(r)은, 예를 들어 평면(예를 들어, (공액) 동공 평면)에서의 빔 직경의 (구획) 반경에 상응할 수 있는 반경(r0)으로 정규화될 수 있다. 따라서, 반경(r)은 빔의 컴포넌트 광선에 상응할 수 있고, 여기서 곡률은 r에 기초하여 함수를 통해 구현되고, 따라서 예를 들어 대물렌즈(O)의 동공 평면에서의 경로 차이가 반경(r)의 상응하는 컴포넌트 광선에 대해 생성될 수 있다. 재료의 비구형 타겟 파면의 경우, 방사상 좌표(r)뿐 아니라 방위각(α)에도 의존한다.
따라서, 요약하면, 구형 타겟 파면의 경우, 파면의 곡선 프로파일은 존재하는 초점 깊이(d), 미리 결정된 보상된 초점 깊이(d0), 재료의 굴절률(n2), 및 주변 매질의 굴절률(n1)에 의존하여 방사상 방향(r)로 설명될 수 있고, 또한 본 발명에 따른 장치(또는 그것의 렌즈)의 개구수(NA)에 의존하여 설명될 수 있다. 컴포넌트 빔의 초점 수차의 초점 깊이-의존적 감소의 경우, 예를 들어 "Zeiss ForTune 포토마스크 튜닝 시스템의 광학 설계: 두꺼운 시편에서 회절 제한 레이저 초점을 생성하는 방법"(Proceedings Volume 10690, Optical Design and Engineering VII; 106900Y(2018), SPIE Optical Systems Design)의 섹션 3에서 논의된 바와 같이 파면의 적응을 통해 광학 경로 차이가 발생할 수 있다.
따라서, 작동 동안 초점 깊이(d) 및 기타 주어진 매개변수에 기초하여, 초점의 초점 품질을 저하시키기 위해 함수 ΔW(r, d)에 따른 파면의 적응이 있을 수 있다. 분명하게 말하자면, 광학 경로 차이 ΔW(r, d)의 특정된 함수는 초점의 초점 품질을 최소화하는 동공 평면에서의 컴포넌트 빔의 파면의 원하는 곡선 프로파일에 (실질적으로) 상응할 수 있다. (공액) 동공의 주변부/부근에 적응 수단을 배열함으로써, 곡선 프로파일은 특히 파면 조작기(W)에 의해 유도된 파면의 곡선 프로파일에 상응할 수 있다. 따라서, 본원에 기재된 함수의 곡선 프로파일은 파면 조작기(W)의 바로 하류에 있는 컴포넌트 빔의 파면에 존재할 수 있다. 광학 경로 차이 ΔW(r, d)의 방사상 곡선은, 이 경우 반경(r)의 함수 또는 정규화(r/r0) 함수로서 직접 특정될 수도 있다. 파면 조작기(W)의 경우, 컴포넌트 빔의 주광선은 (실질적으로) 파면 조작기의 중심과 일치할 수 있고, 그 결과 곡률의 방사상 프로파일을 그에 상응하여 유리하게 설계할 수 있다. 이 함수로 인해, 파면의 곡률은 주광선의 축을 따라 대칭을 가질 수 있다. ΔW(d)는 또한 설명된 함수에 대한 약어로서 본원에 자주 사용됨이 언급되어야 한다.
함수에서의 관계들을 구현하기 위해, 본원에 기재된 컴퓨팅 유닛은, 예를 들어 매개변수 d0, n2 및 n1을 저장 및/또는 수신할 수 있다. 작동 동안, 존재하는 초점 깊이(d)는 본 경우에 컴퓨팅 유닛에 의해 수신 및/또는 결정될 수 있다. 이를 기초로 하여, 초점 품질의 저하를 야기하는 함수를 통해 파면의 곡선 프로파일의 타겟 상태를 결정할 수 있다. 예로서, 곡선 프로파일의 타겟 상태는 적응 수단을 제어하는 데 사용되는 제어 신호로 변환될 수 있으므로, 후자는 타겟 상태가 달성될 수 있도록 파면의 상응하는 적응을 수행한다. 따라서, 이것은 작동 동안 초점 깊이(d)와 무관하게 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다.
또한, 장치는 광자 빔을 생성하기 위한 빔 소스를 포함할 수 있다. 예로서, 이 경우의 빔 소스는 레이저 또는 단펄스 레이저를 포함할 수 있으며, 레이저 광은 광자 복사선으로서 사용될 수 있다. 또한, 빔 소스는 예를 들어 펄스 레이저 광을 생성하기 위한 추가 빔-정형 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이 경우, 광자 빔은 임의의 원하는 파장을 포함할 수 있다. 따라서, 광자 빔은 임의의 원하는 파장을 갖는 전자기파에 상응할 수 있다. 예로서, UV 범위, 가시광선 범위, 적외선 범위의 파장을 생각할 수 있다.
도 4는 재료 내의 5개의 초점 깊이에 대한 도 2의 예시적인 장치의 포커싱 유닛(3)의 상이한 위치를 개략도로 나타낸다. 예로서, 포커싱 유닛(3)을 그에 따라 변위시키고 광학 경로 차이 ΔW(d)를 상응하여 적응시킴으로써 재료의 표면에서 초점이 어떻게 생성되는지를 식별할 수 있다. 따라서, 이 경우의 초점 깊이는 d=0mm에 상응할 수 있고; 결과적으로, 본 발명에 따른 장치를 통해 재료에 초점을 생성할 수도 있다. 추가적으로, 포커싱 유닛(3)의 추가 위치는 상응하는 초점 깊이(d)와 함께 도 4에 특정된다. 광학 축을 따르는 포커싱 유닛(3)의 오프셋(z-방향으로 표시됨)은 기준선에 기초하여 다양한 초점 깊이에 대해 이해될 수 있다. 이 경우, 설정된 초점 깊이는 d=1.59mm, d=3.175mm, d=4.76mm 및 d=6.35mm를 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, d=3.175mm는 미리 결정된 보상된 초점 깊이에 상응할 수 있다. 이 경우, 초점 깊이 d=6.35mm는 재료(T)의 최하부 평면에 상응할 수 있으므로, 이 예에 있어서 재료의 두께에 상응할 수 있다. 도 3의 미리 결정된 초점 깊이 d=3.175mm로부터 진행하면, 여기서 포커싱 유닛은 이들 2개의 최대 위치을 구현하기 위해 광학 축을 따라 ±2.17mm만큼 변위된다.
구형 타겟 파면의 경우, 도 5는 방사상 좌표(r)를 따르는 5개의 초점 깊이에 대해 보상 목적으로 파면 조작기(W)에 의해 도입된 컴포넌트 빔의 광학 경로 길이의 변화를 좌측 열에 나타낸다. 이 경우, 방사상 좌표(r)는 파면 조작기(W)의 중심으로부터 진행될 수 있고, 여기서 광자 빔의 주광선은 실질적으로 이 중심 상으로 안내될 수 있다. 따라서, 본원에 기재된 파면의 곡선 프로파일의 함수는 초점의 광학 품질을 보장하기 위한 목적으로 파면 조작기의 방사상 좌표(r)를 통해 도입될 수 있다. 우측 열에는 각각의 경우 측방향 위치 xlat의 함수로서 연관된 나머지 RMS 파면 오차를 나타낸다. 이 경우, 측방향 위치는 광자 빔 또는 컴포넌트 빔의 측방향 편향을 통해 구현될 수 있다. x=0에서, 스캐닝 미러(S)는, 예를 들어 그것의 중립 위치에 있을 수 있고, x>0에서의 값은 컴포넌트 빔의 초점의 측방향 편향에 상응한다. 이 경우, RMS 파면 오차는 도 5에 나타내어진 바와 같이 스플리터(B)의 관련 회절 차수의 상이한 초점에 대해 일정하다. 이 경우, RMS 파면 오차는 초점의 광학 품질을 특정하는 매개변수로 간주될 수 있다. 특히, 도 5는 도 4의 초점 깊이(d)에 대한 광학 경로 차이(OPD) ΔW(d) 및 RMS 파면 오차를 나타낸다. d=3.175mm의 경우, 파면 조작기가 (실질적으로) 중립 상태에 있음을 알 수 있다. 이 경우, 가장 높은 초점 품질은 20mλ 미만인 RMS 파면 오차를 통해 설명될 수 있다. 예를 들어, d=0mm와 d=6.35mm 사이의 초점 깊이에 대한 100㎛의 측방향 필드 반경에 대해 가장 높은 초점 품질을 보장할 수 있다. 이 경우 측방향 편향은 0.40°의 스캐닝 미러(S)의 스캐닝 각도에 상응할 수 있다. 상대적으로 큰 RMS 파면 오차가 적용에 충분하다면, 필드 반경은 예를 들어 140㎛를 초과할 수 있으며, 이는 0.40°를 초과하는 스캐닝 각도에 상응할 수 있다. 대안적으로, 스캐닝 미러(S)의 중립 위치(또는 이러한 미러가 없는 경우)에서의 RMS 파면 오차가 적어도 2㎛. 적어도 4㎛ 또는 적어도 6.35㎛의 깊이 범위에 걸쳐 20mλ, 10mλ 또는 심지어 5mλ 미만인 것이 본원에 기재된 장치의 특성일 수도 있다.
도 6은 예시적인 장치에서 분할 수단으로서 사용될 수 있는 제 1 회절 격자를 나타낸다. 따라서, 도 6으로부터의 제 1 회절 격자는, 예를 들어 스플리터(B)로서 사용될 수 있다. 예로서, 이러한 회절 격자를 통해 m=3의 컴포넌트 빔을 생성할 수 있고, 결과적으로 재료에 3개의 초점을 동시에 생성할 수 있다. 이것은 입사 빔(예를 들어, 광자 빔)을 복수의 빔(예를 들어, 컴포넌트 빔)으로 회절시키는 회절 격자로서 라인 격자를 사용함으로써 보장될 수 있다. 이와 같이 생성된 컴포넌트 빔은, 예를 들어 광학 축에 대한 그들의 각도(또는 이와 관련한 그들의 기울기)에 대해서만 상이할 수 있다. 회절 격자는 광학 유리로 제조된 슬래브를 포함할 수 있다. 이 경우, 회절 격자는 파장 λ=532nm에서 굴절률(nb)를 포함할 수 있고, 여기서 회절 격자의 일측면은 정현파 위상 격자를 포함할 수 있다. 예로서, 정현파 형태의 홈 폭 또는 반주기는 g로 특정될 수 있고, 피크로부터 최저점(trough)까지의 홈 깊이(또는 정현파 형태의 피크-최저점 값)는 h로 특정될 수 있다. 회절을 통해, 위상 격자는 입사된 광자 빔을 제 1 렌즈 요소(1)의 방향으로 복수의 컴포넌트 빔으로 분할할 수 있다(예를 들어, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이). 광학 분야로부터 알려진 바와 같이, 정현파 위상 격자로부터 회절된 회절 차수 q의 회절 빔의 강도 Iq가 충분히 설명될 수 있다.
따라서, 다음이 적용될 수 있다.
식 중, Ii는 입사 빔의 강도를 포함하고, ηq는 차수 q의 회절 효율을 포함하고, Jq는 차수 q의 제 1 종 베셀 함수를 포함한다. 정현파 위상 격자의 대칭의 결과로서, 다음이 적용될 수 있다: . 회절 차수 q로 회절된 빔은 강도 Iq에 비례하는 에너지 선량을 포함할 수 있는 수 q를 갖는 초점을 생성할 수 있다. 초점의 에너지 선량은 정현파 위상 격자의 홈 깊이(h)를 적응시킴으로써(또는 선택함으로써) 조정될 수 있다. 강도 Iq와 그에 따른 초점의 에너지 선량은 정현파 위상 격자의 홈 폭(g)과 무관할 수 있음이 언급되어야 한다.
m개의 상이한 컴포넌트 빔에 대해 m개의 상이한 초점을 생성하는 범위 내에서 동일한 강도 Iq를 포함하는 것이 유리할 수 있다. J0(1.4347)=J1(1.4347)=J-1(1.4347)은 제 1 종 베셀 함수에 적용된다. 에 따라 홈 깊이(h)를 선택함으로써, 회절 차수 q=0, +1, -1에 대해 다음의 강도를 얻을 수 있다:
따라서, 회절 차수 q=0, +1, -1의 m=3의 빔이 이 홈 깊이(h)에 의해 얻어지고, 이들 (회절된) 빔 각각은 회절 격자에 입사하는 빔의 강도 Ii의 30%를 갖는다, 따라서 다른 회절 차수의 나머지 회절 빔은 회절 격자 상에 입사된 빔의 강도 Ii의 10%를 함께 포함하므로, 무시될 수 있다(결과적으로 각각의 추가 회절 차수는 현저히 낮은 강도, 특히 동일한 강도의 3개의 빔 각각의 강도보다 적어도 6배 더 낮다). 스플리터(B)(본원에 기재된 회절 격자로서 형성된)가 2mm의 두께(예를 들어, Schott 유리 N-BK7제) 및 532nm의 파장에서 nbs=1.51947의 굴절률을 갖는 슬래브로 구성된다면, 상응하는 홈 깊이(h)는 다음과 같을 수 있다: . 물론, 다른 예에 있어서 다른 매개변수도 가능하다.
일 예에 있어서, 정현파 위상 격자의 홈 폭(g)은 재료(T) 내의 인접한 초점이 i=x*rAiry의 거리를 포함하도록 선택될 수 있고, 식 중 rAiry는 Airy 반경에 상응하며, 식 중 x는 1 내지 20, 3 내지 15, 6 내지 10의 범위로부터 선택될 수 있거나, 예를 들어 8과 같을 수 있다. 하나의 Airy 반경은 로 설명될 수 있다. i=8*rAiry는, 예를 들어 에 따른 홈 폭(g)의 선택으로 달성될 수 있으며, 식 중 Dbs는 회절 격자 상에 입사되는 빔의 빔 직경을 의미한다. 빔 직경은 일 예에 있어서 Dbs=15mm를 만족할 수 있다. 따라서, 홈 폭(g)은, 예를 들어 g=1.537mm로서 선택될 수 있다. 회절 격자로부터 회절된 회절 차수 q의 복사선 빔의 출사각(θq) 및 입사각(θi)으로 회절 격자 상에 입사하는 빔에 대해, 다음의 알려진 회절 격자 방정식이 적용된다:
그러므로, 회절 차수 q=0 및 q=±1의 빔 사이의 각도는 (대략적으로) 에 의해 주어질 수 있다. 따라서, 이 각도는 스캐닝 미러(S)의 스캐닝 각도보다 실질적으로 작을 수 있다(본원에 기재된 바와 같이). 요약하면, 표면 위의 스플리터(B)의 일측면에 y-방향으로 평행한 홈이 있는 정현파 위상 격자가 다음과 같이 설명될 수 있다:
(식 중 h=0.468㎛이고 g=1.537mm임)
제 1 회절 격자의 위상 격자에 대해, 본원에 기재된 관계 및 매개변수가 또한 3개 초과의 컴포넌트 빔뿐만 아니라 재료 내의 초점의 다른 간격에도 적용될 수 있음이 언급되어야 한다..
도 7은 측방향을 따르는 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 초점의 강도 분포를 정성적으로 나타낸다. 이 경우, 강도 분포는 본원에 기재된 매개변수와 함께 도 6으로부터의 정현파 위상 격자를 통해 야기되는 강도 분포에 상응할 수 있다. 이 경우, x-축은 컴포넌트 빔의 초점에 평행하도록 선택된다(또는 x-축은 초점 깊이와 관련하여 측방향에 상응할 수 있다). 이 경우, 위치 x=0㎛는, 위치가 회절 차수 q=0의 초점과 일치하는 방식으로 선택된다. 이 경우, 회절 차수 q=0, q=+1 및 q=-1에 상응하는 (실질적으로) 동일한 강도를 갖는 m=3의 초점이 발생한다는 것을 도 7로부터 알 수 있다. 또한, 이들 초점은 (대략적으로) 서로 Δx=7㎛의 거리를 갖는다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 회절 차수 q=+2 및 q=-2의 컴포넌트 빔의 초점은 인식 가능하지만, 이들은 실질적으로 더 낮은 강도를 갖는다. 예로서, 더 낮은 강도를 갖는 초점은 이러한 강도 차이의 결과로서 어떠한 국부적 재료 변형도 발생시키지 않는다. 따라서, 복수의 초점을 제공할 수 있고, 재료 변형을 야기하는 모든 초점은 실질적으로 동일한 강도를 갖는다. 따라서, 정현파 위상 격자와 관련하여 후자는 스캐닝 미러(S)로부터 입사되는 광자 빔(L)을, 입사되는 광자 빔에 대해 0° 및 ±0.02°의 각도를 갖는 m=3의 컴포넌트 빔으로 분할한다고 요약할 수 있다. 결과적으로, 장치를 통해 재료 내의 (컴포넌트 빔의) m=3의 초점을 동시에 생성할 수 있고, 이 초점은 동일한 에너지 선량을 가지며, 예를 들어 에 의해 서로 공간적으로 분리된다. 3개의 초점의 이러한 패턴이 스캐닝 미러(S)를 통해 재료 내에서 측방향으로 변위될 수 있음이 언급되어야 한다.
도 2로부터의 예시적인 장치 및 스플리터(B)로서의 제 1 회절 격자의 결과로서, 렌즈의 공액 동공의 부근에 회절 격자를 부착할 수 있고, 그 결과 렌즈의 동공의 주광선에 대한 경계 조건(본원에 기재된)이 만족된다. 예로서, 이것은 컴포넌트 광선 추적(예를 들어, 광선 추적)을 통해 이해될 수 있다. 예로서, 이것은 스플리터(B)에서 컴포넌트 광선(예를 들어, 주광선)으로 시작하여, 스플리터(B)의 법선에 의해 0.02°의 각도(즉, 본원에 기재된 매개변수 예에서 회절 차수 q=0 및 q=±1의 빔 사이의 각도)가 포함되는 것으로 구현될 수 있다. 이 컴포넌트 광선의 프로파일은 후속하여 장치를 통해 추적될 수 있다. 프로세스에서, 이 컴포넌트 광선에 대해 동공 평면(P)에서의 컴포넌트 광선의 교차점과 동공 중심 사이의 거리가 계산될 수 있다. ld=2㎛의 거리는 제 1 회절 격자의 본원에 특정된 매개변수에 의해 포커싱 유닛(3)의 모든 (가능한) 위치에 대해 발생한다. 이 예에 있어서 동공 직경(DP)은 DP=6mm임이 언급되어야 한다. 그러므로, 거리(ld)가 동공 직경의 적어도 10% 미만(또한 동공 직경(DP)의 적어도 1% 미만, 적어도 0.1% 미만)인 조건이 이 예에 있어서 만족된다. 결과적으로 컴포넌트 빔의 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다.
도 8은 예시적인 장치에서 분할 수단으로서 사용될 수 있는 제 2 회절 격자를 나타낸다. 따라서, 제 2 회절 격자는, 예를 들어 도 2의 예시적인 장치에서 스플리터(B)로서 사용될 수 있다. 예로서, 이러한 제 2 회절 격자를 통해 m=9의 컴포넌트 빔을 생성할 수 있고, 결과적으로 재료(T)에 m=9의 초점을 동시에 생성할 수 있다. 이 경우, 제 2 회절 격자는 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이 2개의 측면에 정현파 위상 격자를 포함할 수 있다. 광자 빔(L)에 노출될 때 동시에 존재할 수 있는 재료 내의 초점 전체의 측방향 범위는 이 예에 있어서 200㎛×200㎛를 포함할 수 있다. 초점 전체의 측방향 범위는 초점 볼륨(focus volume)이라고도 할 수 있다. 결과적으로, 광자 빔(L)에 노출되는 동안 재료의 영향이 비교적 큰 영역이 처리될 수 있다. 예를 들어, 재료 내의 m=9의 초점 사이의 거리는 약 50㎛ 내지 80㎛일 수 있고, 예를 들어 66.66㎛일 수 있다. 예로서, 대물렌즈(O)와 렌즈 요소(1, 2)의 초점 길이를 통해, 제 2 회절 격자 상의 인접한 초점들 사이의 각도(θ)를 다음과 같이 특정할 수 있다:
예로서, 제 2 회절 격자는 두께가 2mm인 Schott N-BK7 유리를 포함하는 슬래브로 형성될 수 있다. 재료 내의 측방향 초점 간격이 66.66㎛인 3×3 배열에서 m=9의 초점을 갖는 패턴을 가능하게 하기 위해, 제 2 회절 격자의 2개의 측면에 있는 정현파 위상 격자가 규정된 방식으로 설계될 수 있다. 이 예에 있어서, 정현파 위상 격자는 (실질적으로) 동일한 프로파일을 가질 수 있다. 비유적으로 말하자면, 각각의 정현파 위상 격자는 입사 빔으로부터 m=3의 빔을 생성할 수 있다. 따라서, 광자 빔(L)이 제 2 회절 격자의 입사 측면에 입사될 때, 입사 측면의 위상 격자를 통해 처음에 m=3의 빔을 생성할 수 있다. 그 후, 이들 m=3의 빔이 다른 측면의 위상 격자에 입사될 수 있다. 따라서, 이 위상 격자는 각각의 빔으로부터 (회절을 통해) 출사 측면에 3개의 각각의 빔을 생성할 수 있으므로, 총 m=9의 빔 및 결과적으로 m=9의 초점이 제 2 회절 격자를 통해 생성될 수 있다. 이 경우, 제 2 회절 격자의 입사 측면과 출사 측면의 2개의 위상 격자는 h=0.468㎛의 홈 깊이 및 g=λ/sinθ=0.532㎛/sin 0.189°=161.3㎛의 홈 폭을 가질 수 있다. 프로세스에서, 제 2 회절 격자의 제 1 및 제 2 정현파 위상 격자는 다음에 따라 표면 z1(x, y) 및 z2(x, y)에 의해 설명될 수 있다:
도 9는 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 강도 분포를 정성적으로 나타내고, 강도 분포는 예시적인 제 2 회절 격자에서의 회절에 의해 발생한다.
이 경우, 재료 내의 초점의 배열은 3×3 행렬 내에서 구현될 수 있으며, 초점은 서로 66.66㎛의 거리를 가짐이 명백하다. 이 경우, 제 2 회절 격자의 매개변수는 모든 m=9의 초점이 (실질적으로) 동일한 강도를 갖도록 선택된다.
도 9에서와 같은 초점의 유사한 배열 또는 초점의 유사한 패턴은 또한 회절 광학 요소를 일측면에만 갖는 회절 격자(예를 들어, 단 하나의 위상 격자)를 통해 얻어질 수 있다. 이 경우, 표면 z(x, y)는 예를 들어 다음과 같이 설명될 수 있다.
스플리터(B)로서의 제 2 회절 격자의 경우에도, 렌즈의 공액 동공의 부근에 제 2 회절 격자를 부착할 수 있고, 그 결과 렌즈의 동공의 주광선에 대한 경계 조건(본원에 기술됨)이 만족된다. 예로서, 이것은 컴포넌트 광선 추적(예를 들어, 광선 추적)을 통해 이해될 수 있다. 예로서, 이것은 스플리터(B)에서 컴포넌트 광선(예를 들어, 주광선)으로 시작하여, 스플리터(B)의 법선에 의해 의 각도가 포함되는 것으로 구현될 수 있다. 이 컴포넌트 광선의 프로파일은 후속하여 장치를 통해 추적될 수 있다. 프로세스에서, 이 컴포넌트 광선에 대해 동공 평면(P)에서의 컴포넌트 광선의 교차점과 동공 중심 사이의 거리가 계산될 수 있다. ld=27㎛의 거리는 제 2 회절 격자의 본원에 특정된 매개변수에 의해 포커싱 유닛(3)의 모든 (가능한) 위치에 대해 발생한다. 이 예에 있어서 동공 직경(DP)은 DP=6mm임이 언급되어야 한다. 그러므로, 거리(ld)가 동공 직경의 적어도 10% 미만(또한 동공 직경(DP)의 적어도 1% 미만)인 조건은 이 예에 있어서 충족된다. 결과적으로 컴포넌트 빔의 초점의 광학 품질을 보장할 수 있다.
도 10은 분할 수단이 적응 수단을 포함하는 제 3 예시적인 장치를 측면도로 개략적으로 나타낸다. 이 경우, 광자 빔(L)을 분할하고 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 것은 위상 변조기(WB)를 통해 구현될 수 있다. 이 경우, 위상 변조기(WB)는 공간 광 변조기(SLM)를 포함할 수 있으며, 위상 변조기(WB)는 또한 강도를 변조할 수 있다. 예를 들어, 액정 SLM(예를 들어, 실리콘 액정 표시 장치(LCoS) SLM)은 이 경우 위상 변조기(WB)로서 생각할 수 있다. 이 경우, 위상 변조기(WB)에 입사된 광자 빔(L)은 상기 위상 변조기(WB)에 의해 복수의 컴포넌트 빔으로 변환될 수 있고, 컴포넌트 빔의 파면도 마찬가지로 위상 변조기를 통해 적응될 수 있다. 여기서, 도 10의 제 3 예시적인 장치(300)의 경우, 대물렌즈(O) 및 재료(T)는 제 1 및 제 2 예시적인 장치의 대물렌즈(O) 및 재료(T)와 실질적으로 동일하다. 이 경우, 제 1 렌즈 요소(1)의 초점 길이는 f1=150mm일 수 있다. 이 경우, 제 2 렌즈 시스템(2)의 초점 길이는 f2=60mm일 수 있다. 또한, 제 3 예시적인 장치(300)는 초점의 측방향 편향을 위한 2개의 음향-광학 편향기(AOD)(S1, S2)를 포함할 수 있다. 제 3 장치(300)는 파면 센서(4)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제 3 장치(300)의 위상 변조기(WB)는 반사에 사용될 수 있다. 광자 빔(L)의 직경은 처음에 장치(300)에서 확장된다. 예를 들어, AOD(S1, S2)에 입사하기 전에, 광자 빔(L)은 3mm의 직경을 갖는다. AOD(S1, S2)를 통과한 후, 직경은 2개의 초점 렌즈(E1, E2)를 포함할 수 있는 망원경을 통해 확장될 수 있다. 이 경우, 망원경의 배율은 m=5가 될 수 있고, 그결과 직경은 D=15mm로 증가될 수 있다. 결과적으로, D=15mm의 이러한 예시적인 직경은 위상 변조기(WB)(예를 들어, LCoS SLM)의 직경에 적응될 수 있다. 프로세스에서, 위상 변조기(WB)는 장치(300)에서 광자 빔(L)의 상응하는 안내를 통해 광자 빔(L)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 위상 변조기 상으로의 광자 빔(L)의 이러한 안내는 편광 빔 스플리터(C1) 및 1/4 파장판(Q1)을 통해 구현될 수 있다. 프로세스에서, 위상 변조기(WB)는 장치(300)의 (공액) 동공에 부착될 수 있고, 그 결과 위상 변조기는 텔레센트릭 렌즈의 동공으로 이미징될 수 있다. 이 경우, 이미징은 제 1 렌즈 요소(1) 및 제 2 렌즈 요소(2)를 통해 구현될 수 있다. 또한, 장치(300)는 빔 방향으로 제 2 렌즈 요소(2)의 하류에 빔 스플리터(C2)를 포함할 수 있다. 이 경우, 빔 스플리터(C2)로부터 나오는 빔 경로는 파면 센서(4)로 안내될 수 있다. 파면 센서(4)는, 예를 들어 폐쇄 루프 제어의 형태로 파면의 적응을 제어할 수 있다. 이 경우, 위상 변조기(WB)에 의해 적응된 컴포넌트 빔의 복사선은 빔 스플리터(C2)를 통해 파면 센서(4)에 의해 측정될 수 있다. 특히, 이를 통해 컴포넌트 빔의 파면을 결정할 수 있다. 파면의 실제 결정(예를 들어, 실제로 존재하는 곡률)을 통해, 위상 변조기(WB)에 의해 컴포넌트 빔에 대해 도입되는 광학 경로 차이(OPD)를 타겟화 방식으로 제어하고 설정할 수 있다. 이 예에 있어서, 위상 변조기(WB)는 내부 포커싱 메커니즘의 모든 위치, 예를 들어 포커싱 유닛(3)의 모든 위치에 대해 동공의 공액 평면에 있다. 결과적으로, 위상 변조기(WB)의 중심을 통과하는 모든 m개의 컴포넌트 광선이 실질적으로 대물렌즈(O)의 중심에서 또는 본원에 기재된 경계 조건들 중 하나에 따른 지점에서 렌즈의 동공과 교차하도록 할 수 있다. 추가 1/4 파장판(Q2)은 대물렌즈(O)의 상류에 제공될 수 있다. 적절한 회전의 경우, 이 1/4 파장판은 직선 편광 광자 복사선이 원편광 광자 복사선으로 변환되도록 할 수 있다. 이렇게 하면 큰 애퍼처의 경우에도 초점에 편광-관련한 비대칭이 발생하지 않는다.
원칙적으로, 임의의 원하는 수 m개의 초점 또는 임의의 원하는 수 m개의 컴포넌트 빔이 위상 변조기(WB)(예를 들어, LCoS SLM)를 통해 생성될 수 있으며, 여기서 m≥2이다. 위상 변조기(WB)는 마찬가지로 컴포넌트 빔의 초점이 재료(T)의 초점 깊이에 임의의 원하는 패턴으로 배열되도록 할 수 있다. 이 경우, 위상 변조기(WB)를 통해 입사 빔으로부터 복수의 컴포넌트 빔을 생성하는 것이 광학 분야로부터 알려져 있으며; 프로세스에서, 높은 자유도로 규정된 컴포넌트 빔의 특성(예를 들어, 규정된 공간 분리, 규정된 수, 컴포넌트 빔의 규정된 기울기 등)을 생성할 수 있다.
이러한 맥락에서, 도 11은 m=5의 초점이 위상 변조기(WB)를 통해 원형 배열로 유도되도록 제 3 예시적인 장치(300)의 적응 수단의 위상 분포를 정성적으로 나타낸다. 이 경우, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 되시된다. 여기서, 강도 분포는 알려진 프라운호퍼 회절에 따라 도시된다.
여기서, 좌측 다이어그램에서 위상 변조기(WB)에 의해 유도된 국부적 위상 변화를 x-방향 및 y-방향의 함수로 식별할 수 있다. 또한, 이 경우, 예를 들어 그것의 활성 영역을 나타낼 수 있는 위상 변조기(WB)의 직경 D=15mm를 식별할 수 있다. 초점 깊이의 xy-평면에서의 초점의 예시적인 배열(x타겟을 x-축으로서, y타겟을 y-축으로서 가짐)은 중간 다이어그램에서 식별할 수 있다. 여기서, m=5의 초점이 r=50㎛의 반경으로 배열되고, 초점이 서로 동일한 거리를 가짐이 분명하다. 또한, 하나의 초점에 대한 초점 깊이에서 x-방향을 따르는 강도도 제시된다. 물론, 이러한 특정 예 이외에, 위상 변조기(WB)를 통해 구현될 수 있는 초점의 추가 배열 또는 패턴을 생각할 수 있음이 언급되어야 한다.
또한, 이 예에 있어서의 초점 패턴의 구현이 보다 상세하게 논의될 수 있다. 재료(T) 내의 동일한 초점 깊이(d)에서의 m개의 초점의 측방향 분리를 얻기 위해, 위상 변조기(WB)를 통해 타겟화 방식으로 원하는 컴포넌트 빔의 전기장을 조정할 수 있다. 예로서, 프로세스에서 컴포넌트 빔의 전기장 이 평면파의 선형 구성을 나타낼 수 있다고 가정할 수 있으며, 이는 예를 들어 알려진 푸리에 광학에 따라 설명될 수 있다:
이 경우, 및 는 i번째 초점의 파수 벡터의 상응하는 컴포넌트에 상응하며, 이다. 양호한 근사치를 위해, 컴포넌트 빔의 원하는 전기장은 (광자 빔(L)의) 균일한 입사 필드의 순수한 위상 변조를 통해 생성될 수 있다.
프로세스에서의 초점이 반경 r=50㎛의 원형 링에 규칙적으로 배열된 재료 내에서 m=5의 초점을 구현할 수 있으려면, 예를 들어 다음과 같이 파수 벡터의 컴포넌트를 조정할 수 있다.
및
이 경우, f=20.22mm가 유효할 수 있으며, 이는 재료까지의 빔 경로에서 위상 변조기(WB)를 따르는 광학 요소의 유효 초점 거리에 상응할 수 있다.
더 높은 회절 차수가 무시되면, 및 의 적절한 선택을 통해 위상 변조기(WB)를 사용하여 추가의 원하는 패턴이 실현될 수 있다.
도 12는 초점의 제 2 배열을 야기하는 제 3 예시적인 장치의 위상 변조기(WB)의 위상 분포를 정성적으로 나타내고, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 도시되어 있다. m=7의 초점이 초점 깊이에서의 xy-평면에 원형 배열로 존재한다는 것을 이 예로부터(중간 다이어그램에서) 알 수 있다. 이 경우, 초점은 선형 또는 가늘고 긴 형태를 가지며, 그것의 "라인"은 x-방향에 대해 각도를 갖는다. 주어진 초점 품질, 특히 비점수차는 이러한 배열에서 위상 변조기(WB)를 통해 타겟화 방식으로 유도되었다. 따라서, 초점은 회전 대칭이 아니다. 여기서, 강도 분포는 알려진 프라운호퍼 회절에 따라 도시된다.
또한, 초점의 이러한 제 2 배열의 구현이 보다 상세하게 논의될 수 있다. 초점 품질을 설명하는 기준 파면은 초점의 제 2 배열에 대해 비점수차가 되도록 선택되었다. 그 결과, 따라서 위상 변조기(WB)를 통해 재료 내의 타겟화 방식으로 주어진 초점 품질, 이 경우는 비점수차 타겟 파면을 타겟화 방식으로 유도할 수 있다. 예로서, 상응하는 기준 파면은, 예를 들어 (알려진) 계수 를 사용하여 프로세스에서 프린지 제르니케 계수에 의해 설명될 수 있다. 이 경우, 재료(T) 내의 깊이(d)에서 라인 형상의 초점을 생성하기 위해 (알려진) 계수에 의해 디포커스가 추가될 수 있다. 이 경우, 컴포넌트 빔의 복수의 m개의 초점의 생성 및 컴포넌트 빔의 파면에 대한 초점 깊이-의존적 광학 경로 차이(OPD) ΔW(d)의 추가와 조합하여 이들 비점수차 파면을 유도하는 것은 상응하는 전기장을 필요로 하며, 이는 위상 변조기(WB)를 통해 생성될 수 있다. 이제 비점수차 파면이 추가적으로 유도되어야 하기 때문에, 위상 변조기(WB)의 전기장에 추가 위상 항 을 곱해야 한다. 이 경우, 발생되는 전기장은 다음과 같이 설명될 수 있다.
여기서, 재료 내의 복수의 라인 형상의 초점이 의 적절한 선택을 통해 생성될 수 있으며, 그 결과 이들은 디포커스() 및 비점수차()를 갖는다. 알려진 제르니케 프린지 다항식에 따르면, 이것은 정규화된 데카르트 표현()으로 구현될 수 있으며, 식 중, D는 원형으로 가정되는 위상 변조기(WB)(예를 들어, SLM)의 직경을 나타낸다. 따라서, 추가 파면은, 예를 들어 다음과 같이 선택할 수 있다.
요약하면, 제 2 배열, 그것의 유도된 비점수차 및 초점의 수(이 경우, 예를 들어 m=7)는 조작된 파면 ΔW의 적절한 선택 및 와 의 적절한 선택을 통해 구현될 수 있다.
도 13은 초점의 제 3 배열을 야기하는 제 3 예시적인 장치의 적응 수단의 위상 분포를 정성적으로 나타내고, 초점 깊이에서의 재료 내의 컴포넌트 빔의 정성적 강도 분포도 도시되어 있다. 이 경우, 초점은 타겟화 방식으로 유도된 비점수차를 포함하고, 여기서 그것의 배향은 타겟화 방식으로 정렬되었다. 도 12에서와 같이, m=7의 초점이 원형 배열로 생성되었음을 식별할 수 있다. 그러나, 초점의 "라인"과 x-축 사이에 형성된 각도 또는 초점의 정렬은 도 12의 정렬과 상이하다. 중간 다이어그램으로부터, 초점 깊이의 xy-평면에서 라인 형상의 초점의 정렬이 이제 x-축에 평행하다는 것을 알 수 있다. 위상 변조기(WB)를 통해, 임의의 원하는 비점수차 초점 품질을 유도하는 것뿐만 아니라, 타겟화 방식으로 파면의 비점수차의 정렬 또는 특성을 제어하는 것도 가능하다. 따라서, 유도된 초점 품질은 위상 변조기(WB)를 통해 높은 자유도로 설계될 수 있다.
또한, 제 3 배열의 구현이 보다 상세하게 논의될 수 있다. 이를 위해, 비점수차 항에 대해 제르니케 프린지 계수가 선택될 수 있으며, 예를 들어 (알려진) 제르니케 프린지 계수는 다음과 같이 설계될 수 있다: , 및 . 따라서, 추가 파면은, 예를 들어 다음과 같이 선택될 수 있다.
후속하여, 본 발명의 추가 예가 설명된다.
예 1: 광자 빔(L)을 재료(T)에 포커싱하는 장치(100)로서,
상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔(L1, L2, L3)으로 분할하는 수단(B);
상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 컴포넌트 빔을 포커싱하는 수단(3);
상기 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 수단(W)을 포함하는, 장치.
예 2: 예 1에 있어서, 상기 적응시키는 수단은 상기 파면이, 미리 결정된 제 1 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 제 1 초점 품질을 생성하도록 적응되는 방식으로 구성되는, 장치.
예 3: 예 2에 있어서, 상기 적응시키는 수단은 상기 파면이, 미리 결정된 제 2 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 제 2 초점 품질을 생성하도록 적응되는 방식으로 구성되는, 장치.
예 4: 예 2 또는 3에 있어서, 상기 주어진 초점 품질은 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초하는, 장치.
예 5: 예 4에 있어서, 상기 주어진 초점 품질은 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태의 변환에 상응하는, 상기 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초하는, 장치.
예 6: 예 4 또는 5에 있어서, 상기 주어진 초점 품질은 상기 파면의 상응하는 실제 상태에 대한, 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태 및/또는 상기 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태의 비교 측정을 포함하는, 장치.
예 7: 예 6에 있어서, 상기 비교 측정은 500mλ 미만, 바람직하게는 200mλ 미만, 보다 바람직하게는 100mλ 미만, 가장 바람직하게는 50mλ 미만의 상기 초점 깊이에서의 타겟 상태에 대한 상기 초점 깊이에서의 실제 상태의 RMS 파면 오차를 포함하는, 장치.
예 8: 예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는, 상기 파면의 실제 상태, 바람직하게는 상기 장치의 평면에서의 실제 상태 및/또는 상기 미리 결정된 초점 깊이에서의 실제 상태를 결정하는 수단, 및
상기 타겟 상태에 대한 결정된 실제 상태의 편차에 기초하여 적응시키는 수단을 제어하는 수단을 포함하는, 장치.
예 9: 예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 적응시키는 수단은 포커싱된 컴포넌트 빔이 겪는 굴절률 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 파면을 적응시키도록 구성되는, 장치.
예 10: 예 9에 있어서, 상기 굴절률 차이는 상기 재료에 인접한 매질의 굴절률 및 상기 재료의 굴절률에 의해 야기되는, 장치.
예 11: 예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 적응시키는 수단은 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키기 위해 상기 광자 빔의 파면을 적응시키는 방식으로 구성되는, 장치.
예 12: 예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 분할하는 수단은 적어도 2개의 컴포넌트 빔이 실질적으로 동일한 에너지 및/또는 실질적으로 동일한 출력을 갖도록 구성되는, 장치.
예 13: 예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 분할하는 수단은 상기 광자 빔의 회절을 통해 상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하고; 및/또는
상기 분할하는 수단은 상기 광자 빔의 국부적 위상 변조를 통해 상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는, 장치.
예 14: 예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 분할하는 수단은 적응시키는 수단을 포함하고, 상기 적응시키는 수단은, 상기 광자 빔이 상기 복수의 컴포넌트 빔으로 동시에 분할되도록 상기 광자 빔의 파면을 적응시키도록 구성되는, 장치.
예 15: 예 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 분할하는 수단은 상기 재료 내의 컴포넌트 빔의 초점의 미리 결정된 기하학적 분포를 야기하도록 구성되는, 장치.
예 16: 예 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 분할하는 수단은, 상기 포커싱하는 수단의 동공의 직경에 상기 컴포넌트 빔이 실질적으로 포함되는 방식으로 상기 장치의 상기 포커싱하는 수단의 동공(P1)의 주변부 및/또는 공액 동공(P2, P3)의 주변부에 배열되는, 장치.
예 17: 예 16에 있어서, 상기 주변부는, 상기 컴포넌트 빔의 지향 광선(direction ray)과 상기 동공의 평면의 교차점이, 상기 동공의 직경의 10% 이하, 바람직하게는 동공의 직경의 1% 이하, 가장 바람직하게는 동공의 직경의 0.1% 이하인 상기 동공의 중심으로부터의 거리를 포함하도록 설계되는, 장치.
예 18: 예 16 또는 17에 있어서, 상기 주변부는, 적어도 2개의 컴포넌트 빔의 지향 광선과 상기 동공의 평면의 교차점이, 상기 동공의 직경의 10% 이하, 바람직하게는 상기 동공의 직경의 1% 이하, 가장 바람직하게는 상기 동공의 직경의 0.1% 이하를 포함하는 직경 내에 배열되도록 설계되는, 장치.
예 19: 예 2 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 포커싱하는 수단은 미리 결정된 보상된 초점 깊이(d0)에 대해, 그리고 상기 포커싱하는 수단에 실질적으로 평면적인 방식으로 입사되는 파면에 대해 파면의 적응 없이 주어진 초점 품질이 생성되도록 구성되는, 장치.
예 20: 예 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는, 상기 포커싱하는 수단을 변위시킴으로써 및/또는 상기 재료를 변위시킴으로써 상기 초점 깊이가 조정되도록 구성되는, 장치.
예 21: 예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 상기 컴포넌트 빔의 초점에 의해 형성된 초점 깊이 평면에서 포커싱된 상기 컴포넌트 빔을 측방향으로 편향시키는 수단(S)을 포함하는, 장치.
예 22: 예 21에 있어서, 상기 측방향으로 편향시키는 수단은 상기 분할하는 수단 및/또는 상기 적응시키는 수단을 포함하는, 장치.
예 23: 예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 상기 광자 빔을 리소그래피 마스크에 포커싱하도록 구성되는 장치.
예 24: 예 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는, 바람직하게는 포토폴리머의 다광자 중합을 일으키기 위해, 상기 광자 빔을 상기 포토폴리머에 포커싱하도록 구성되는, 장치.
예 25: 예 1 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는, 바람직하게는 유리에 천공 홀을 발생시키기 위해, 상기 유리를 절단하기 위해 및/또는 상기 유리를 구조화하기 위해, 상기 광자 빔을 상기 유리에 포커싱하도록 구성되는, 장치.
예 26: 광자 빔을 재료에 포커싱하는 방법으로서,
광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하도록, 광자 빔을 분할하는 수단에 상기 광자 빔을 지향시키는 단계;
상기 컴포넌트 빔을 상기 재료 내에 포커싱하는 단계로서, 상기 컴포넌트 빔이 상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 포커싱되는, 상기 포커싱 단계;
상기 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 단계를 포함하는, 방법.
예 27: 예 26에 있어서, 상기 파면은 상기 미리 결정된 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 초점 품질을 생성하도록 적응되는, 방법.
예 28: 파면의 타겟 상태를 결정하는 방법으로서,
적어도, 예 1 내지 25 중 어느 하나에 기재된 장치를 포커싱하는 수단, 및 재료에 기초한 시뮬레이션 설정을 통해 광자 빔의 경로를 시뮬레이션하는 단계;
상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에서의 상기 광자 빔 및/또는 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태를 규정하는 단계;
상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태를, 시뮬레이션된 장치의 평면에서의 파면의 상응하는 타겟 상태로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
예 29: 예 1 내지 25 중 어느 하나에 기재된 장치에 의해 및/또는 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 장치 및/또는 상기 컴퓨터로 하여금, 예 26 내지 28 중 어느 하나에 기재된 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램.

Claims (25)

  1. 광자 빔(L)을 재료(T)에 포커싱하는 장치(100)로서,
    상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔(L1, L2, L3)으로 분할하는 수단(B);
    상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔을 포커싱하는 수단(3);
    상기 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 수단(W)을 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적응시키는 수단은 상기 파면이, 미리 결정된 제 1 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 제 1 초점 품질을 생성하도록 적응되는 방식으로 구성되는, 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적응시키는 수단은 상기 파면이, 미리 결정된 제 1 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 제 1 초점 품질을 생성하고, 미리 결정된 제 2 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 제 2 초점 품질을 생성하도록 적응되는 방식으로 구성되는, 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 주어진 초점 품질은 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초하는, 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주어진 초점 품질은 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태의 변환에 상응하는, 상기 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태에 적어도 부분적으로 기초하는, 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 주어진 초점 품질은 상기 파면의 상응하는 실제 상태에 대한, 상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태 및/또는 상기 장치의 평면에서의 파면의 타겟 상태의 비교 측정을 포함하는, 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 비교 측정은 500mλ 미만의 상기 초점 깊이에서의 타겟 상태에 대한 상기 초점 깊이에서의 실제 상태의 RMS 파면 오차를 포함하는, 장치.
  8. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 파면의 실제 상태, 바람직하게는 상기 장치의 평면 및/또는 상기 미리 결정된 초점 깊이에서의 실제 상태를 결정하는 수단, 및
    상기 타겟 상태에 대한 결정된 실제 상태의 편차에 기초하여 적응시키는 수단을 제어하는 수단을 포함하는, 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적응시키는 수단은 포커싱된 상기 컴포넌트 빔이 겪는 굴절률 차이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 파면을 적응시키도록 구성되는, 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 굴절률 차이는 상기 재료에 인접한 매질의 굴절률 및 상기 재료의 굴절률에 의해 야기되는, 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적응시키는 수단은 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키기 위해 상기 광자 빔의 파면을 적응시키는 방식으로 구성되는, 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할하는 수단은 적어도 2개의 컴포넌트 빔이 동일한 에너지 및/또는 동일한 출력을 갖도록 구성되는, 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할하는 수단은 상기 광자 빔의 회절을 통해 상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하고; 및/또는
    상기 분할하는 수단은 상기 광자 빔의 국부적 위상 변조를 통해 상기 광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하는, 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할하는 수단은 적응시키는 수단을 포함하고, 상기 적응시키는 수단은 상기 광자 빔이 상기 복수의 컴포넌트 빔으로 동시에 분할되도록 상기 광자 빔의 파면을 적응시키도록 구성되는, 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분할하는 수단은 상기 재료에서 상기 컴포넌트 빔의 초점의 미리 결정된 기하학적 분포를 야기하도록 구성되는, 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 분할하는 수단은, 상기 포커싱하는 수단의 동공의 직경에 상기 컴포넌트 빔이 포함되는 방식으로 상기 장치의 상기 포커싱하는 수단의 동공(P1)의 주변부 및/또는 공액 동공(P2, P3)의 주변부에 배열되는, 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 주변부는, 컴포넌트 빔의 지향 광선(direction ray)과 상기 동공의 평면의 교차점이, 상기 동공의 직경의 10% 이하인 상기 동공의 중심으로부터의 거리를 포함하도록 설계되는, 장치.
  18. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는, 상기 포커싱하는 수단을 변위시킴으로써 및/또는 상기 재료를 변위시킴으로써 상기 초점 깊이가 조정되도록 구성되는, 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는 상기 컴포넌트 빔의 초점에 의해 형성된 초점 깊이 평면에서 포커싱된 상기 컴포넌트 빔을 측방향으로 편향시키는 수단(S)을 포함하는, 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 측방향으로 편향시키는 수단은 상기 분할하는 수단 및/또는 상기 적응시키는 수단을 포함하는, 장치.
  21. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 광자 빔을 리소그래피 마스크에 포커싱하도록 구성되는 장치.
  22. 광자 빔을 재료에 포커싱하는 방법으로서,
    광자 빔을 복수의 컴포넌트 빔으로 분할하도록, 광자 빔을 분할하는 수단에 상기 광자 빔을 지향시키는 단계;
    상기 컴포넌트 빔을 상기 재료 내에 포커싱하는 단계로서, 상기 컴포넌트 빔이 상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에 포커싱되는, 상기 포커싱 단계;
    상기 초점 깊이에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컴포넌트 빔의 파면을 적응시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 파면은 상기 미리 결정된 초점 깊이에 상기 컴포넌트 빔의 초점의 주어진 초점 품질을 생성하도록 적응되는, 방법.
  24. 파면의 타겟 상태를 결정하는 방법으로서,
    적어도, 청구항 1에 기재된 장치를 포커싱하는 수단, 및 재료에 기초한 시뮬레이션 설정을 통해 광자 빔의 경로를 시뮬레이션하는 단계;
    상기 재료 내의 미리 결정된 초점 깊이에서의 상기 광자 빔 및/또는 컴포넌트 빔의 파면의 타겟 상태를 규정하는 단계;
    상기 초점 깊이에서의 파면의 타겟 상태를, 시뮬레이션된 장치의 평면에서의 파면의 상응하는 타겟 상태로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 장치에 의해 및/또는 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 장치 및/또는 상기 컴퓨터로 하여금, 청구항 22 또는 청구항 24에 기재된 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016122821A2 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Imra America, Inc. Laser-based modification of transparent materials
KR20170048969A (ko) 2015-10-27 2017-05-10 주식회사 이오테크닉스 다중 초점을 이용한 레이저 가공방법 및 레이저 가공장치
DE102016214695B3 (de) 2016-08-08 2017-10-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System und Verfahren zur Korrektur von Maskenfehlern mit diesem System
CN110573119B (zh) 2017-03-31 2022-09-02 罗切斯特大学 用于在光学材料中写入折射率变化的光束多路复用器

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