KR20240014481A - 광학 장치, 목표 변형을 설정하기 위한 방법, 및 리소그래피 시스템 - Google Patents

광학 장치, 목표 변형을 설정하기 위한 방법, 및 리소그래피 시스템 Download PDF

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KR20240014481A
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파스칼 헬러
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광학 표면(3)을 포함하는 적어도 하나의 광학 요소(2)와 광학 표면(3)을 변형하기 위한 하나 이상의 액추에이터(4)를 갖는, 리소그래피 시스템(100, 200)용 광학 장치(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광학 요소(2)는 광학 표면(3)의 변형을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스(5)를 포함하고 스트레인 게이지 디바이스(5)는:
- 측정 방사선(9)의 측정 스펙트럼(8)을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)로서, 측정 방사선(9)을 위한 격자 디바이스(7a) 및/또는 측정 방사선(9)을 위한 공진기 디바이스(7c)를 포함하는, 경로 길이 디바이스(7), 및/또는
- 적어도 하나의 도파로(11)를 포함하고,
적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스(7a) 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스(7c)는 기판 요소(10)에 의해 형성된다.

Description

광학 장치, 목표 변형을 설정하기 위한 방법, 및 리소그래피 시스템
본 출원은 2021년 5월 27일자로 출원된 독일 특허 출원 제DE 10 2021 205 426.9에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함되어 본 개시내용의 일부를 형성한다.
본 발명은 광학 표면을 포함하는 적어도 하나의 광학 요소와 광학 표면을 변형하기 위한 하나 이상의 액추에이터를 갖는, 리소그래피 시스템용 광학 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 하나 이상의 액추에이터에 의해 리소그래피 시스템용 광학 요소의 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위한 방법에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 방사선 소스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는 광학 유닛을 갖는 조명 시스템을 갖는 리소그래피 시스템, 특히 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 리소그래피 시스템용 광학 요소의 제조 방법에 관한 것이다.
투영 노광 장치에서 방사선을 안내하고 형상화하기 위한 광학 요소는 종래 기술로부터 알려져 있다. 알려진 광학 요소에서, 광학 요소의 표면은 종종 상기 광학 요소에 입사하는 광파를 안내하고 형상화한다. 따라서, 원하는 특성을 갖는 정확한 파면을 형성하기 위해, 표면 형상을 정확하게 제어하는 것이 특히 유리하다.
종래 기술은 광파와 상호 작용하는 광학 표면을 표적화 방식으로 형상화하기 위해 힘 생성을 위한 액추에이터를 갖는 광학 장치에 광학 요소를 통합하는 실시를 개시하였다.
종래 기술에 따르면, 광학 표면에 대한 액추에이터의 효과는, 예를 들어 모델링에 기초하여 예측된다. 그러나, 모델링에서 무시된 영향은 모델의 예측력을 약화시킬 수 있다.
종래 기술에 따른 광학 장치의 단점은, 목표 변형을 가능한 한 정확하게 유지하는 것이 정밀도 향상에 대한 계속 증가하는 요구를 충족시키는 것과 관련하여 결정적인 반면, 이를 위해 알려진 목표 변형을 정확하게 설정하기 위한 조치가 불충분하다는 것이다.
본 발명은 종래 기술의 단점을 피하는, 특히 광학 표면의 목표 변형의 정확한 형상화 또는 정확한 설정을 용이하게 하는 광학 장치를 개발하려는 목적에 기초한다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1에 언급된 특징을 갖는 광학 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 또한 종래 기술의 단점을 피하는, 특히 광학 표면의 목표 변형의 정확하고 신뢰성 있는 형상화 또는 정확한 설정을 용이하게 하는 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위한 방법을 개발하려는 목적에 기초한다.
이 목적은 청구항 17에 언급된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.
더욱이, 본 발명은 종래 기술의 단점을 피하는, 특히 투영 방사선의 정확하게 형상화된 파면을 형성하는 것을 용이하게 하는 리소그래피 시스템을 개발하려는 목적에 기초한다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 29에 언급된 특징을 갖는 리소그래피 시스템에 의해 달성된다.
리소그래피 시스템을 위한 본 발명에 따른 광학 장치에는, 광학 표면을 포함하는 적어도 하나의 광학 요소 및 광학 표면을 변형하기 위한 하나 이상의 액추에이터가 존재한다. 광학 요소가 광학 표면을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스를 포함하는 것이 제공되고, 스트레인 게이지 디바이스는,
- 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스로서, 측정 방사선을 위한 격자 디바이스 및/또는 측정 방사선을 위한 공진기 디바이스를 포함하는, 경로 길이 디바이스, 및/또는
- 적어도 하나의 도파로를 포함하고;
- 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스는 기판 요소에 의해 형성된다.
본 발명의 범위 내에서, 스트레인은 또한 수축 및/또는 압축을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스를 포함하는 것이 제공될 수 있고, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 위한 격자 디바이스 및/또는 측정 방사선을 위한 공진기 디바이스를 포함하며, 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스는 기판 요소에 의해 형성된다.
스트레인 게이지 디바이스가 적어도 하나의 도파로를 포함하는 것이 제공될 수 있고,
적어도 하나의 도파로는 기판 요소에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 광학 장치는, 광학 표면의 변형이 스트레인 게이지 디바이스에 의해 모니터링될 수 있다는 이점을 제공한다. 이러한 맥락에서, 스트레인 게이지 디바이스는 광학 요소의 일부이고, 따라서 광학 표면의 변형에 관한 정보는, 광학 표면이 광학 요소의 일부이기 때문에, 스트레인 게이지 디바이스에 의해 광학 요소에 대한 상당한 공간적 및/또는 기능적 근접도에서 수집되고 측정될 수 있다.
또한, 광학 표면의 기계적 변형은 광학 표면을 형상화하고 및/또는 목표 변형을 설정하는 역할을 한다.
광학 표면의 실제 변형 또는 광학 표면의 실제 변형에 관한 정보를 모니터링하는 것은 광학 표면의 형상 및 따라서 광학 표면에 의해 안내되고 형상화된 광 또는 방사선에 대한 영향에 관한 지식을 제공하며, 따라서 광학 표면을 변형하도록 구성된 액추에이터의, 광학 표면에서 획득된 효과에 관한 정보를 적어도 간접적으로 제공한다.
특히, 스트레인 게이지 디바이스가 광학 표면 내의 및/또는 광학 표면 상의 복수의 정의된 위치에서 스트레인이 측정되는 방식으로 설계되는 것이 제공될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가, 적어도 하나의 광학 요소 및/또는 광학 유닛 상에 또는 그 내부에 직접 적용되고 광학 요소의 변형의 실제 상태를 판독하기 위해 센서로서의 광학 효과 측면에서 이용 가능한 구조를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 특히, 구조는 입력 결합 및/또는 광 유도를 허용하는 도파로일 수 있다.
예로서, 적어도 하나의 액추에이터는 압전 및/또는 전기 변형 액추에이터의 형태일 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 스트레인 게이지 디바이스가 광학 요소의 적어도 하나의 측정 영역에서 스트레인을 결정하도록 구성되는 것이 제공될 수 있으며, 적어도 하나의 측정 영역은 측정 영역의 스트레인이 광학 표면의 변형에 의해 결정되는 방식으로 배열된다.
광학 표면의 변형과 측정 영역의 스트레인 사이의 가능한 한 고유한 관계, 바람직하게는 전단사 관계는 측정 영역의 스트레인이 광학 표면의 변형에 의해 결정되게 한다. 따라서, 적어도 하나의 측정 영역이 규정된, 바람직하게는 전단사 관계가 발생하는 방식으로 광학 요소 내에 및/또는 광학 요소 상에 배열되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인으로부터 광학 표면의 실제 변형에 관한 특히 신뢰할 수 있는 정보를 결정하는 것이 가능하다.
이를 달성하기 위해, 설명된 실시예에서는 스트레인 게이지 디바이스가 적어도 하나의 측정 영역에서 스트레인을 결정하도록 구성되는 것이 제공된다. 따라서, 전술한 실시예는, 광학 표면으로부터 시작하여 측정 영역의 스트레인으로 가고 측정 영역의 스트레인으로부터 스트레인 게이지 디바이스로 가는 광학 표면의 실제 변형에 관한 정보 유동을 생성한다. 역방향 시퀀스는 설정될 광학 표면의 변형에 관한 정보 유동을 생성하며, 이는 적어도 하나의 액추에이터로부터 시작하여, 바람직하게는 측정 영역의 스트레인을 통해 광학 표면의 변형으로 진행된다.
본 발명의 범위 내에서, 측정 영역은 실제 스트레인, 특히 원래 스트레인에 대한 실제 스트레인의 변화가 충분한 정확도로 측정 가능한 광학 장치의 영역을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 스트레인 게이지 디바이스가 적어도 하나의 측정 영역 내에 적어도 부분적으로 배열되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 측정 영역에서 스트레인 게이지 디바이스의 적어도 부분적, 바람직하게는 완전한 물리적 배열은, 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인 및/또는 왜곡이 기계적 결합을 통해 스트레인 게이지 디바이스로 전달될 수 있다는 점에서 유리하다. 이를 통해 검사될 측정 영역 내에서 실제로 일반적인 스트레인에 유리하게 즉각적이고 직접적으로 접근할 수 있다.
대안으로서 또는 그에 추가하여, 스트레인 게이지 디바이스가 측정 영역으로부터 일정 거리에 배열되고 측정 영역과 물리적 접촉 상태로 배열되지 않는 것이 제공될 수 있다. 예로서, 스트레인 게이지 디바이스는 측정 영역이 변형을 받을 때 측정 영역의 외부 윤곽의 변화를 통해 측정 영역의 스트레인을 결정하는 카메라를 포함할 수 있다. 이러한 스트레인 게이지 디바이스는 적어도 하나의 측정 영역 내에 적어도 부분적으로 배열되지 않지만, 측정 영역의 스트레인과 관련된 정보 유동이 보장된다.
광학 요소가 연속적으로 및/또는 일체형으로 형성된 광학 표면을 포함하고 광학 요소가 특히 필드 패싯 거울이 아닌 것이 제공될 수 있다. 결과적으로, 광학 표면은 적어도 대략적으로 자유 형태 표면을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스트레인 게이지 디바이스는 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스를 포함한다.
이를 위해, 경로 길이 디바이스가 특성 및 스트레인 의존적 반사 스펙트럼 및/또는 특성 또는 스트레인 의존적 투과 스펙트럼을 나타내거나 갖는 것이 제공될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하도록 구성되면, 이는 스트레인 게이지 디바이스에서 특히 정확하고 효율적인 신호 평가를 용이하게 한다. 첫째, 정보 항목 또는 원하는 정보가 등록될 수 있으며, 특히 측정 방사선을 통해 특히 잘 전달될 수 있으며, 둘째로 스펙트럼 또는 스펙트럼 신호는 측정에 의해 정확한 결정에 이상적으로 적합하다.
이를 위해 제공되는 경로 길이 디바이스는 측정 방사선의 상이한 성분의 경로 길이를 상이하게 형성하고 및/또는 측정 방사선의 상이한 성분 간에 경로 차이를 형성하며, 바람직하게는 상이한 경로 길이를 이동한 측정 방사선의 일부가 간섭하게 하도록 구성되는 것이 특히 유리하다. 이러한 맥락에서, 그리고 본 발명의 범위 내에서, 경로 길이 디바이스라는 용어는 이러한 효과에만 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다.
예로서, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 대조하는 광학 매체 내의 굴절률 변동에 의해 형성될 수 있다. 이로 인해, 측정 방사선의 다양한 성분에 대해 상이한 광학 경로 길이가 생성된다.
본 발명의 범위 내에서 사용되는 측정 방사선이 100 nm 내지 10,000 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 3000 nm, 특히 바람직하게는 1500 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 측정 스펙트럼이 100 nm 내지 10,000 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 3000 nm, 특히 바람직하게는 1500 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 것이 제공될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가 경로 길이 디바이스의 광학적 판독을 위한 판독 디바이스를 갖는 것이 제공될 수 있다.
판독 디바이스가 적어도 다음 구성 부분을 포함하는 것이 제공될 수 있다:
- 도파로를 통해 경로 길이 디바이스에 방출되는 측정 방사선을 형성하기 위한 측정 방사선 소스;
- 적어도 하나의 경로 길이 디바이스에 의해 투과 및/또는 반사된 측정 방사선이 검출되고 전기 신호로 변환되게 하는 검출 디바이스, 특히 분광계 디바이스; 및
- 디지털 알고리즘을 수행하기 위한 평가 컴퓨팅 디바이스.
이 경우, 검출 디바이스는 다양한 판독 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 예로서, 검출 디바이스는 분광법과 간섭법을 모두 수행하도록 구성될 수 있다.
분광법은, 특히 종래의 분광법, 이중 빗형 분광법 및/또는 Pound-Drever-Hall-Lock 방법을 포함한다.
전술한 판독 방법은 경로 길이 디바이스의 측정 스펙트럼을 판독하고 이 측정 스펙트럼을 바람직하게는 디지털 전기 신호로 변환하도록 제공된다.
대안적으로 또는 추가로, 판독 디바이스가 적어도 다음의 구성 부분을 포함하는 것이 제공될 수 있다:
- 다양한 협대역 파장 범위에서 측정 방사선을 형성하기 위한 조정 가능한 협대역 측정 방사선 소스 - 그 결과, 바람직하게는 넓은 파장 대역을 스윕 또는 스캔할 수 있고, 측정 방사선은 도파로를 통해 경로 길이 디바이스 상에 방출될 수 있음 -; 및
- 적어도 하나의 경로 길이 디바이스에 의해 투과 및/또는 반사된 측정 방사선이 시간 분해 방식으로 검출될 수 있고 전기 신호로 변환될 수 있게 하는 검출 디바이스, 특히 광다이오드; 및
- 디지털 알고리즘을 수행하기 위한 평가 컴퓨팅 디바이스.
또한, 판독 디바이스는 불균형 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 통해 간섭법을 수행하도록 구성될 수 있다.
이를 위해 필요한 광학 및/또는 전자 디바이스는 측정할 광학 요소의 광학 표면 모두에, 바람직하게는 광자 집적 회로 및/또는 외부 구조로서 구현될 수 있다.
경로 길이 디바이스는 광학 경로 길이가 스트레인 게이지 디바이스의 기하학적 구조에 의해 영향을 받을 수 있다는 점에서 더욱 유리하다. 특히, 경로 길이 디바이스가 변형을 받을 때 측정 방사선의 성분에 의해 이동될 경로 길이의 차이가 변경되는 것이 제공될 수 있다. 결과적으로, 존재하는 스트레인에 대한 결론을 도출하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 위한 격자 디바이스를 포함한다.
측정 방사선의 상이한 성분 사이의 경로 길이 차이는 격자 디바이스, 특히 광학 격자를 통해 체계적이고 간단한 방식으로 유리하게 생성될 수 있다.
특히, 격자 디바이스는 바람직하게는 굴절률 변동에 의해 형성된 라인 격자일 수 있다. 라인 격자로서 알려진 교번하는 선의 형태로 굴절률이 높은 영역과 낮은 영역을 체계적으로 배열함으로써, 격자 디바이스의 범위를 따라 측정 방사선의 많은 개별 서브성분에 대한 경로 길이 차이를 획득하는 것이 가능하다. 말하자면, 측정 방사선의 2개의 큰 절반이 상이한 경로 길이에 노출될 뿐만 아니라 측정 방사선은 격자 길이와 격자 주기에 따라 여러 개의 작은 부분으로 분할되며, 그 부분에는 2개의 굴절률 그룹이 할당되고 따라서 경로 길이가 상이한 측정 방사선의 2개의 성분이 차례로 생성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 위한 공진기 디바이스를 포함한다.
경로 길이 디바이스로서의 공진기 디바이스는 공진 디바이스의 공진 주파수가 상기 공진기 디바이스의 기하학적 범위에 따라 달라질 수 있다는 점에서 유리하다. 측정 디바이스가 변형을 받은 결과로서 공진기 디바이스의 기하학적 범위에 변화가 있는 경우, 실제 스트레인에 대해 특히 정확한 결론을 도출하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 광학 디바이스의 유리한 개선에서, 광학 요소는 광학 표면이 배열 및/또는 형성되는 기판 요소를 포함하고, 스트레인 게이지 디바이스는 기판 요소 내에 및/또는 기판 요소 상에 적어도 부분적으로 배열되는 것이 제공될 수 있다.
기판 요소는 바람직하게는 유리 및/또는 실리콘 산화물로 제조된 광학 요소의 고체 및/또는 단일 피스 본체로서 형성될 수 있다.
기판 요소가 광학 표면 아래에 있는 광학 요소는 광학 표면이 비틀림 및/또는 진동에 대해 유리하게 안정적이라는 점에서 유리하다.
이 경우, 기판 요소가 광학 표면에 기계적으로 단단히 결합되는 경우, 스트레인 게이지 디바이스가 기판 요소 내에 및/또는 기판 요소 상에 적어도 부분적으로 배열되면 특히 유리하다.
예로서, 광학 표면이 기판 요소 상에 및/또는 기판 요소에 의해 패턴화 및/또는 코팅으로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
그에 따라, 기판 요소의 스트레인을 측정하는 스트레인 게이지 디바이스는 광학 표면의 변형에 대해 정확하고 신뢰할 수 있는 결론을 도출할 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가 기판 요소 내에 매립되는 경우, 스트레인 게이지 디바이스는 상기 기판 요소에 특히 단단히 기계적으로 결합될 수 있고, 따라서 기판 요소의 스트레인을 특히 정확하게 측정할 수 있다. 이와 달리, 기판 요소 상에 스트레인 게이지 디바이스를 배열하는 것은 스트레인 게이지 디바이스를 도입하기 위해 기판 요소의 구조, 및 따라서 기계적 안정성을 변경할 필요가 없다는 점에서 유리하며, 스트레인 게이지 디바이스는 오히려 상기 기판 요소 상의 외부에 배열된다.
결과적으로 스트레인 게이지 디바이스의 관련 부분만이 기판 요소 내에 또는 기판 요소 상에 배열되어야 하기 때문에, 스트레인 게이지 디바이스가 기판 요소 내에 부분적으로 배열되는 것이, 즉 스트레인 게이지 디바이스의 부분이 기판 요소의 외부에 위치되는 것이 오히려 유리할 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스가 기판 요소 내에 또는 기판 요소 상에 완전히 배열되는 것이 유리할 수 있는 데, 이는 이것이 광학 장치의 특히 콤팩트한 구조를 생성할 수 있기 때문이다.
경로 길이 디바이스에 추가하여 또는 대안으로서 스트레인 게이지 디바이스가 추가 능동 센서 구조를 포함하는 것이 제공될 수 있다.
특히, 능동 센서 구조가 측정 방사선을 위한 공동 역할을 하고 공동의 모드 구조가 측정 영역의 스트레인으로 인해 변경 가능한 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경로 길이 디바이스는 적어도 하나의 도파로를 포함한다.
적어도 하나의 도파로가 존재하면 적어도 하나의 경로 길이 디바이스에 측정 방사선을 공급하는 것이 용이해진다.
이러한 맥락에서, 적어도 하나의 도파로가 광섬유, 광 채널 및/또는 순수한 실시예에서 측정 방사선의 자유 빔 안내를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 이러한 맥락에서, 격자 디바이스로서 경로 길이 디바이스의 실시예는 격자 디바이스가 도파로의 굴절률 변동으로서 형성될 수 있고, 그 결과 스트레인 게이지 디바이스의 특히 콤팩트한 구조가 생성될 수 있다는 점에서 유리하다. 특히, 이러한 실시예는 측정 방사선이 광학 요소의 관련 영역 사이의 적어도 하나의 도파로를 통해 투과되는 동안 경로 길이 디바이스 또는 격자 디바이스가 광학 요소의 관련 영역에 배열될 수 있게 한다.
예로서, 도파로는 광학 요소의 기판 요소에 모놀리식으로 통합된 광 채널을 포함할 수 있다.
단일 도파로 및/또는 분기형 도파로 네트워크를 따라 복수의 경로 길이 디바이스가 배열되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 스트레인 게이지 디바이스가 복수의 경로 길이 디바이스를 포함하는 것이 제공될 수 있으며, 적어도 하나의 도파로는 측정 방사선을 바람직하게는 연속하여 복수의 경로 길이 디바이스로 안내한다.
이러한 실시예는 단 하나의 도파로만을 사용하여 광학 요소의 복수의 관련 영역을 모니터링하는 것을 용이하게 한다.
복수의 경로 길이 디바이스가 격자 디바이스로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 격자 디바이스가 섬유 브래그 격자의 형태가 되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 격자 디바이스를 섬유 브래그 격자로서 형성하는 것은 격자 디바이스의 스트레인 변화가 섬유 브래그 격자를 통해 특히 유리하게 모니터링될 수 있다는 점에서 유리하다. 격자 디바이스가 변형을 받으면 섬유 브래그 격자의 격자 주기가 변화되며, 그 결과 섬유 브래그 격자가 경험하는 스트레인에 기초하여 역반사 섬유 대역폭, 특히 역반사 섬유 대역폭의 중심 파장이 변경된다.
또한, 섬유 브래그 격자를 통한 측정 방사선의 투과 스펙트럼의 노치는 섬유 브래그 격자가 변형을 받은 결과로서 변화하며 섬유 브래그 격자 스트레인에 기초하여 변화하고, 노치는 섬유 대역폭의 중심 파장의 위치에서 형성되며 섬유 대역폭의 폭을 갖는다.
또한, 반사된 중심 파장의 상대 위치 및/또는 투과 스펙트럼에서 노치의 상대 위치를 결정하고 분석하는 것은 섬유 브래그 격자의 격자 주기의 변화 및 따라서 섬유 브래그 격자가 경험하는 기계적 및/또는 기하학적 스트레인에 관한 특히 정확한 결론을 도출할 수 있게 한다.
경로 길이 디바이스가 도파로를 따라 간단한 섬유 브래그 격자로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
또한, 경로 길이 디바이스가 복잡한 기하형상을 갖는 것이 제공될 수 있다. 특히, 경로 길이가 π 섬유 브래그 격자 및/또는 공진기 디바이스, 특히 적어도 하나의 링 공진기와의 조합으로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
또한, 경로 길이 디바이스가 섬유 브래그 격자 및/또는 π 섬유 브래그 격자 및/또는 2차원 공진기 디바이스 및/또는 3차원 공진기 디바이스의 조합으로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
특히, 경로 길이 디바이스가 특정 파장 범위의 측정 방사선을 선택적으로 반사 및/또는 능동적으로 모방하고 및/또는 측정 방사선의 투과된 스펙트럼을 벗어난 특정 파장 범위의 상기 측정 방사선을 필터링하도록 구성되는 것이 제공될 수 있다.
또한, 스트레인 변화 및/또는 온도 변화가 반사된 및/또는 투과된 스펙트럼의 변화를 초래하는 방식으로 경로 길이 디바이스가 형성되는 것이 제공될 수 있다.
경로 길이 디바이스가 광학 연결, 특히 도파로를 통해 판독 디바이스, 특히 분광계 디바이스에 연결되는 것이 제공될 수 있다.
따라서, 특히 브래그 격자 및/또는 섬유 브래그 격자 형태의 굴절률 변동이 측정 방사선의 전파 방향을 따라 도파로에 도입되는 방식으로 스트레인 게이지 디바이스의 구조가 구체화되는 것이 제공될 수 있다.
섬유 브래그 격자를 갖는 광섬유가 광학 요소 상에 또는 광학 요소 내에 접착식으로 접합되는 것이 제공될 수 있습니다.
저융점 솔더링 유리 및/또는 직접 접합 기술에 의해 섬유 브래그 격자를 갖는 광섬유가 광학 요소, 특히 기판 요소 상에 또는 그 내에 용융되는 것이 제공될 수 있다.
예를 들어, 풍력 터빈, 파이프라인, 교량 및 건물을 모니터링할 목적으로 스트레인을 측정하기 위한 섬유 브래그 격자 센서가 종래 기술로부터 알려져 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 도파로가 광섬유의 형태가 되는 것이 제공될 수 있다.
도파로로서의 광섬유는 만곡된 경우에도 결합된 방사선을 신뢰성 있게 투과할 수 있는 이점을 제공한다. 광섬유는 특히 적어도 하나의 액추에이터에 의해 야기되는 스트레인의 경우 만곡될 수 있다.
또한, 광섬유는 광 안내 범위 내에서 광 손실이 적거나 광 안내 효율이 높으며, 고품질의 광섬유를 저렴하게 획득할 수 있다.
적어도 하나의 도파로가 광 채널로서 형성되는 것이 제공될 수 있으며, 이 경우 측정 방사선은 광 채널의 벽에서 전체 내부 반사를 경험하고, 그 결과 측정 방사선의 광파가 도파로 내에서 안내된다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스가 기판 요소에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다.
기판 요소에 의한 경로 길이 디바이스, 즉 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스의 실시예는 이러한 모놀리식 구조에 의해 경로 길이 디바이스와 기판 요소 사이에서 추구되는 긴밀한 기계적 결합을 직접적으로 획득할 수 있다는 점에서 유리하다. 결과적으로, 기판 요소의 스트레인이 유리하게는 정확하고 신뢰성 있게 결정될 수 있다.
이러한 맥락에서, 적어도 하나의 도파로가 기판 요소에 의해 형성되면, 바람직하게는 모놀리식으로 형성되면 더욱 유리하다. 이는 스트레인 게이지 디바이스 및/또는 광학 요소의 특히 콤팩트한 구조를 생성한다.
도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스가 광학 요소의 특수 층에 모놀리식으로 제조되는 것이 제공될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스가 광학 요소의 기판 요소에서 직접 모놀리식으로 제조되는 것이 제공될 수 있다.
모놀리식 제조 방법은 접착제 기반 통합 방법에 비교하여 이점을 제공한다. 특히, 접착제의 크리페이지(creepage) 움직임, 유동, 체적 변화 및 방출은 상기 접착제가 특히 리소그래피 시스템 내에서 광학 코팅이 존재하는 경우 광학 장치, 특히 광학 표면의 장기 안정성 및 기능을 위해 사용될 때 문제를 나타내기 때문에 회피될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스의 적어도 일부를 모놀리식으로 제조하는 것의 또 다른 이점은 다양한 재료, 예를 들어 기판 요소의 재료, 접착제 및 광섬유의 재료가 상호 작용할 때 형성될 수 있는 응력을 피한다는 점이다. 예를 들어, 사용된 재료가 동시에 상이한 열팽창 계수를 갖는 경우 온도 변화의 결과로서 상호 작용에서 이러한 응력이 발생할 수 있다.
예로서, 이러한 응력은 측정 영역의 스트레인 및/또는 광학 표면 변형의 결정된 값에 오류를 초래할 수 있다. 또한, 스트레인 게이지 디바이스 또는 도파로 및/또는 광학 요소의 경로 길이 디바이스의 모놀리식 통합은 더 적은 수의 상이한 재료가 합쳐지고 가능한 응력이 감소될 수 있으며 보다 균질한 열팽창 계수가 획득될 수 있다는 점에서 유리하다.
또한, 접착제 접합부가 생략된 결과로서 접착제로 인한 문제가 발생하지 않는다.
모놀리식 제조를 위한 가능한 방법은, 예를 들어 광자 집적 회로의 생산 및/또는 유리 또는 유리 세라믹 기판에 도파로를 기입하는 것으로부터 알려져 있다.
스트레인 게이지 디바이스 및/또는 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스의 부분을 형성하기 위해, 이들이 굴절률의 국소 변화에 의한 직접 기입에 의해 제조되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 굴절률의 국소 변화가 다음에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다:
- 예를 들어 자외선 스펙트럼 범위의 및/또는 바람직하게는 수 펨토초의 펄스 지속 기간을 갖는 초단 레이저 펄스를 사용하는 기입 방사선; 및/또는
- 이온 빔; 및/또는
- 전자 빔.
또한, 스트레인 게이지 디바이스의 부분 제조 시, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스는, 예를 들어 노광, 현상, 에칭 또는 재료 적용과 같은 리소그래피 기술을 사용하여 표면 근방에 적용될 수 있다.
리소그래피 기술은 특히 표면에 가까운 영역에 적합하지만, 직접 기입 방법은 특히 모놀리식 제조를 위해 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스를 3차원으로 구조화하는 옵션을 제공한다. 특히, 이는 광학 요소의 표면 아래, 특히 광학 표면 아래에서 수행될 수 있다.
구조, 예를 들어 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스가 10 ㎛ 초과, 바람직하게는 100 ㎛ 초과, 바람직하게는 1 mm 초과, 특히 바람직하게는 10 mm 초과의 깊이에서 제조되는 것이 제공될 수 있다.
표면 근방에서 스트레인 측정을 위해, 구조, 예를 들어 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스가 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛의 깊이에서 제조되는 것이 제공될 수 있다.
기판 요소가 SiO2-TiO2 유리로 형성되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 유리는 열팽창 계수가 매우 낮고, 따라서 광학 표면 아래에 있는 기판 요소를 수행하는 데 특히 적합하다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 스트레인 게이지 디바이스의 복수의 측정 영역이 기판 요소에서 상이한 깊이로 형성되고 및/또는 복수의 측정 영역 중 적어도 하나가 기판 요소의 스트레인 중립 평면에 배열되는 것이 제공될 수 있다.
스트레인 게이지 디바이스에 측정 영역이 하나만 있는 것이 제공될 수 있다.
다양한 깊이에서 기판 요소의 스트레인을 측정하면 기판 요소 전체에 실제로 존재하는 왜곡 및/또는 스트레인에 대해 특히 정확한 결론을 도출할 수 있다. 이를 통해 표면이 실제로 경험하는 변형을 특히 정확하게 예측할 수 있다.
바람직하게는 적어도 하나의 액추에이터에 의해 야기되는 기계적 스트레인의 효과 및/또는 외부 효과, 예를 들어 온도 변화에 의해 야기되는 스트레인 및 왜곡을 서로 분리할 수 있기 위해, 스트레인 게이지 디바이스의 복수의 측정 영역 중 적어도 하나가 기판 요소의 스트레인 중립 평면에 배열되는 것이 유리하다. 예를 들어, 온도 변화에 의해 야기될 수 있는 등방성 팽창 하에서, 스트레인 중립 평면은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 구동될 때 왜곡되지 않은 상태로 유지되면서 팽창을 경험한다.
적어도 하나의 측정 영역의 온도 및/또는 온도 변화를 측정하도록 스트레인 게이지 디바이스가 구성되는 것이 제공될 수 있다.
격자 디바이스가 온도 의존적 중심 파장 또는 브래그 파장(λB)을 갖는 것이 제공될 수 있다.
수학식 (1)에 따르면, 중심 파장은 격자 주기(Λ)와 격자 디바이스의 유효 굴절률(neff)의 곱의 두 배로서 발생한다.
(1)
수학식 (2)는 스트레인의 경우 또는 스트레인에 의해 야기되는 격자 디바이스의 길이(l)의 변화와 온도(T)의 변화(△T)의 경우에 중심 파장 또는 브래그 파장(λB)의 변화를 설명한다.
(2)
힘 유도 스트레인이 없더라도, 즉 △l = 0인 경우, 온도(T)의 변화(△T)로 인해 중심 파장이나 브래그 파장(λB)에 변화가 있을 수 있는 것은 명백하다.
본 발명의 맥락에서, 스트레인 중립 평면은 스트레인 중립 섬유로부터 형성된 기판 요소의 섹션을 의미하는 것으로 이해하여야 한다. 특히, 평면이라는 용어는 공간에서 만곡되는 기판 요소의 스트레인 중립 섹션과 관련될 수도 있다.
스트레인과 온도의 측정을 분리하기 위해, 측정 영역 및/또는 경로 길이 디바이스가 광학 요소의 상이한 깊이에 도입되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 기계적 스트레인과 온도 팽창을 분리하기 위한 목적으로, 측정 영역 또는 능동 센서 구조가 광학 요소의 스트레인 중립 섬유 또는 스트레인 중립 평면에 근접하고 부분적으로 그로부터 멀어지게 도입되는 방식으로 스트레인 게이지 디바이스의 구조가 설계되는 것이 제공될 수 있다.
능동 센서 구조 또는 경로 길이 디바이스 또는 스트레인 중립 평면 근방의 측정 영역을 배열하거나 형성하기 위한 목적으로 아래에 예시된 제조 방법이 사용되는 것이 제공될 수 있다.
도파로 및/또는 경로 길이 디바이스는, 예를 들어, 광학 접촉 접합, 용접, 특히 레이저 용접, 접착제 접합 및/또는 바람직하게는 홈 내에서 저융점 유리, 특히 솔더링 유리와 연결하는 것과 같은 결합 방법에 의해, 도파로 또는 경로 길이 디바이스 또는 측정 영역의 형성에 의해, 이어서 2개의 부분 광학 유닛이 결합 방법에 의해 연결되는 것에 의해 광학 요소 또는 기판 요소에 더 큰 깊이로, 특히 스트레인 중립 평면에 가깝게 형성 또는 부착될 수 있다.
능동 센서 구조가 표면 근방에 형성되는 경우, 이들은 예를 들어 광자 집적 칩의 제조에 사용되는 리소그래피 방법에 의해 형성될 수도 있다.
또한, 능동 센서 구조, 특히 도파로, 경로 길이 디바이스 또는 그 측정 영역이 고에너지, 바람직하게는 펄스형 광 및/또는 입자 빔에 의해 구조를 광학 표면 및/또는 기판 요소로 직접 기입함으로써 형성되는 것이 제공될 수 있다. 이는 직접적인 모놀리식 형태의 결과로서 기판 요소와 측정 영역 사이에 유리하게 긴밀한 기계적 결합이 존재한다는 점에서 유리하다. 또한, 경로 길이 디바이스는 광학 표면 아래에 있는 기판 요소의 기계적 특성에 큰 변화 없이 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 폐루프를 갖는 폐루프 제어 디바이스가, 고려되는 스트레인 게이지 디바이스에 의해 결정된 측정 영역의 실제 스트레인을 이용하여, 적어도 하나의 액추에이터에 의해 측정 영역의 목표 스트레인을 설정하기 위해 마련되는 것이 제공될 수 있다.
폐루프 제어 디바이스에서 폐루프를 사용함으로써, 스트레인 게이지 디바이스에 의해 결정된 실제 스트레인에 관한 정보를 고려하여 측정 영역의 목표 스트레인의 달성이 특히 신뢰성 있고 정확하게 도달될 수 있다.
이 경우, 측정 방사선의 방사선 소스 및/또는 판독 디바이스, 특히 예를 들어 분광계 디바이스의 형태의 판독 전자 기기에 대한 적어도 하나의 도파로 또는 적어도 하나의 도파로 구조의 결합은, 자유 빔 광학 유닛, 기판 요소의 유리 구조에 대한 광섬유의 용융, 광학 요소, 특히 기판 요소에 대한 기계적 섬유 홀더의 접착제 접합, 및/또는 광원 및/또는 검출기를 갖는 광자 집적 칩의 적용에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 폐루프 제어 디바이스가, 고려되는 스트레인 게이지 디바이스에 의해 결정된 측정 영역의 실제 스트레인을 이용하여, 적어도 하나의 액추에이터에 의해 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위해 구성되는 것이 제공될 수 있다.
실제로 존재하는 광학 표면의 실제 변형은 측정 영역의 정확하게 결정된 실제 스트레인에 기초하여 추론될 수 있다. 예로서, 이를 위해 유한 요소법에 기초한 모델링이 제공될 수 있다.
이 경우, 결정된 측정 영역의 실제 스트레인에 기초하여 적어도 하나의 액추에이터에 의해 광학 표면의 목표 변형을 설정하도록 폐루프 제어 디바이스가 구성되는 것이 유리하며, 결정된 실제 스트레인과 실제로 존재하는 광학 표면의 실제 변형 사이의 모델링된 관계를 고려할 수 있다.
예로서, 광학 표면 근방의 측정 영역의 상대 위치의 경우, 이러한 모델링된 관계는 광학 표면의 실제 변형과 직접적으로 동일한 측정 영역의 실제 스트레인으로 구성될 수 있다.
측정 영역이 적어도 부분적으로는 광학 표면 내에 또는 광학 표면에 배열되는 것이 제공될 수 있는데, 이는 측정 영역의 결정된 실제 스트레인과 광학 표면의 실제 변형 사이에 유리한 동일 관계를 생성하기 때문이며, 그 결과 광학 표면의 목표 변형은 측정 영역의 결정된 실제 스트레인에 기초하여 폐루프 제어 디바이스 및 적어도 하나의 액추에이터에 의해 특히 쉽게 설정될 수 있다.
광학 요소의 형상 거동을 모니터링하도록 스트레인 게이지 디바이스가 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 측정 영역의 스트레인이 측정되고 측정 영역의 스트레인을 목표 값으로 조절하는 적절한 힘이 폐루프 내 액추에이터에 의해 생성되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 폐루프 제어 디바이스가 광학 표면의 목표 변형으로부터 실제 변형의 온도 유도 편차 및/또는 스트레인 유도 편차 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되는 것이 제공될 수 있다.
광학 요소의 성능을 보장하고 및/또는 증가시키기 위해, 광학 표면이 시간 경과에 따라, 특히 의도된 사용 동안 목표 변형의 형태로 일정한 형상을 갖는다면 유리하다.
목표 변형으로부터의 편차가 광학 장치에 의해 교정될 수 있다면 유리하다. 의도된 사용 동안, 기계적 왜곡(예를 들어, 조립 범위 내) 및/또는 온도 변화로 인해 이러한 편차가 발생할 수 있다.
유리하게는, 폐루프 제어 디바이스는 적어도 하나의 액추에이터에 의해 이러한 편차를 교정하도록 구성되며, 그 결과 광학 표면의 유리하게 높은 성능이 발생한다.
스트레인 게이지 디바이스가 광학 요소의 복수의 측정 영역에서 스트레인 이외에 온도도 측정될 수 있는 방식으로 구체화되는 것이 제공될 수 있다.
종래 기술로부터 알려진 섬유 브래그 격자의 경우, 스트레인과 온도의 변화 모두는 반사 및/또는 투과된 측정 스펙트럼의 변화를 초래한다.
스트레인을 온도로부터 분리하기 위해, 적어도 2개의 경로 길이 디바이스가 함께 가깝게 배열되는 것이 제공될 수 있고, 경로 길이 디바이스는 온도와 스트레인의 변화가 2개의 경로 길이 디바이스에 미치는 영향이 상이하도록 상이한 기하형상을 갖는다.
온도로부터 스트레인을 분리하기 위해, 적어도 2개의 경로 길이 디바이스가 함께 근접하게 배열되는 것이 제공될 수 있고, 상기 경로 길이 디바이스는 광학 요소의 기판 요소에 대해 상이하게 강한 기계적 결합을 갖는다. 결과적으로, 2개의 경로 길이 디바이스에 대한 스트레인의 영향은 상이하다.
온도로부터 스트레인을 분리하기 위해, 경로 길이 디바이스가 복굴절 도파로, 특히 편광 유지 섬유에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 이 경우, 2개의 편광 방향을 별도로 판독하여 스트레인을 온도로부터 분리할 수 있다.
편광 유지 광섬유에 의해, 온도 변화로 다시 추적될 수 있는 광학 표면의 변형에 대한 영향과 광학 요소의 스트레인 및/또는 왜곡으로 다시 추적될 수 있는 광학 표면의 변형에 대한 영향을 분리하거나 결합 해제하는 것이 가능하다. 이는, 광학 표면의 형상에 대한 다양한 영향 요인이 서로 별개로 해결 및/또는 제거될 수 있기 때문에, 변형의 훨씬 더 정확하고 정밀한 제어 또는 광학 표면의 정밀한 형상화를 용이하게 한다.
특히, EUV 리소그래피 시스템에서 사용하는 동안 광학 표면의 온도 변동은 광학 요소의 변형과 관련하여 가장 큰 교란 중 하나를 나타낼 수 있으므로 온도 유도 영향을 분리하는 것이 특히 유리하다. 특히, 광학 표면 또는 광학 요소의 온도는 작동 중에 20℃ 내지 40℃에서 달라질 수 있다.
스트레인으로부터 온도를 분리하기 위해, 경로 길이 디바이스 및 별개의 온도 센서가 마련되는 것이 제공될 수 있으며, 이를 통해 경로 길이 디바이스의 스트레인 신호를 온도 교정할 수 있다.
온도로부터 스트레인을 분리하기 위해, 경로 길이 디바이스의 대칭성이, 예를 들어 링 공진기의 경우 스트레인의 결과로서 파손되는 것이 제공될 수 있으며, 온도 변화의 경우 대칭성이 유지된다. 결과적으로, 두 측정된 양을 모두 분리할 수 있다.
온도로부터 스트레인을 분리하기 위해, 광학 요소 내에서 일부 경로 길이 디바이스가 스트레인 중립 섬유, 특히 스트레인 중립 평면에 가깝게 위치되는 반면, 다른 경로 길이 디바이스가 이와 달리 스트레인 중립 섬유로부터 더 멀리 위치되는 방식으로 복수의 경로 길이 디바이스가 배열되는 것이 제공될 수 있다. 스트레인 중립 섬유에 가까운 경로 길이 디바이스의 신호는 주로 온도 변화에 의해 영향을 받는 반면, 스트레인 중립 섬유로부터 더 멀리 배열된 경로 길이 디바이스는 온도 변화와 스트레인 변화 모두에 의해 영향을 받는다.
온도 및/또는 스트레인의 영향은 모델이나 교정에 의해 분리될 수 있으며 두 양 모두 결정될 수 있다. 특히, 온도와 스트레인에 대한 정보를 모두 결정하거나 두 양 중 하나만 결정하려는 경우에도 이 방법을 또한 사용할 수 있다.
투영 노광 장치에서 사용하는 동안 증가된 광 출력으로 인한 열 부하의 결과로서 온도 유도 스트레인이 발생할 수 있다. 이로 인해, 광학 요소가 변형될 수 있다. 이러한 효과를 보상하기 위해, 특히 변형 가능한 거울 형태의 광학 장치를 사용하는 것이 유리할 수 있다.
광학 요소의 형상에서 온도 유도 변화 및 스트레인 유도 변화를 모두 결정하도록 스트레인 게이지 디바이스가 구성되는 것이 제공될 수 있다. 2개의 효과가 액추에이터에 의해 보상되는 것이 제공될 수 있으며, 이는 유한한 열팽창 계수 또는 종래 기술로부터 알려진 것보다 더 큰 열팽창 계수를 갖는 재료의 사용을 용이하게 한다. 이렇게 하면 비용이 절약될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 광학 요소에 의해 야기되는 광학 효과와 관련된 광학 표면의 변형이 측정 가능한 방식으로 복수의 측정 영역이 광학 요소 상에 배열되는 것이 제공될 수 있다.
특히, 광학 요소의 광학 효과와 관련된 변형이 광학 장치에 의해 교정될 수 있다면 유리하다. 예로서, 광학 효과는 이미지 묘사의 형성으로 구성될 수 있다.
광학 장치의 일부로서 복수의 스트레인 게이지 디바이스가 존재하는 것이 제공될 수 있다. 복수의 스트레인 게이지 디바이스가 존재하는 경우, 복수의 스트레인 게이지 디바이스가 광학 장치의 다른 구성 부분을 공유하는 것이 제공될 수 있다.
복수의 스트레인 게이지 디바이스 및/또는 복수의 경로 길이 디바이스가 광학 이미징과 관련된 광학 요소의 형상 변화가 측정될 수 있는 방식으로 광학 요소에 부착되는 것이 제공될 수 있다. 형상 변화를 보상하는 데 필요한 액추에이터 힘은 교정 및/또는 분석 모델 및/또는 수치 모델 및/또는 훈련된 신경망을 통해 결정될 수 있다.
따라서, 특히 형상 또는 변형 측면에서 축에 가까운 영역을 정밀하고 신뢰성 있게 제어하기 위해 측정 영역이 광학 표면과 광축의 교차점 근방에 배열되면 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 광학 표면의 실제 변형 및/또는 적어도 하나의 측정 영역의 결정된 실제 스트레인으로부터 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터의 적절한 힘을 결정하기 위해 컴퓨팅 디바이스가 마련되는 것이 제공될 수 있다.
특히, 폐루프 제어 디바이스와 컴퓨팅 디바이스가, 예를 들어 컴퓨터 형태의 하나의 유닛을 형성하는 것이 제공될 수 있다.
액추에이터가 광학 표면의 정의된 및/또는 원하는 목표 변형을 초래하기 위해 적용해야 하는 힘을 결정하기 위해, 광학 표면의 기계적 특성 및/또는 임의로 광학 표면의 아래에 있는 기판 요소의 기계적 특성을 고려하고, 특히 이 특성을 고체 물리적 모델의 형태로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨팅 디바이스는 이를 위해 필요한 임의로 복잡한 계산에 특히 유리할 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스는 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인과 광학 표면의 실제 변형 사이의 기계적 관계의 모델을 결정하도록 구성될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스의 존재는, 상황이 변화하는 경우, 예를 들어 온도 증가 및/또는 작동 조건이 변화되는 경우 하위 계산 및/또는 모델 형성이 새로 수행되어야 할 수 있기 때문에 더욱 유리하다. 특히, 모델과 같은 계산이 규칙적인 간격으로 구현 가능한 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 복수의 액추에이터, 바람직하게는 모든 액추에이터에 각각의 액추에이터의 유효 영역을 포함하는, 바람직하게는 배타적으로 포함하는 측정 영역이 각각 할당되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 적어도 하나의 액추에이터의 유효 영역은 적어도 하나의 액추에이터에 의해 야기된 스트레인이 스트레인 게이지 디바이스에 의해 충분한 정확도로 측정될 수 있는 광학 장치의 영역을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
바람직하게는, 각각의 액추에이터가 단일의, 바람직하게는 경로 연결된 유효 영역을 각각 갖는 것이 제공될 수 있으며, 특히 인접한 액추에이터의 유효 영역은 또한 중첩될 수 있다.
본 발명의 맥락에서, 각각의 액추에이터는 바람직하게는 유효 영역을 갖고, 측정 영역은 바람직하게는 액추에이터의 유효 영역에 할당된다.
복수의 액추에이터가 존재하는 경우 액추에이터의 개별 유효 영역을 샘플링하는 것은 광학 표면 변형의 정확한 형태를 획득하기 위해 액추에이터가 효과 관련 방식으로 개별적으로 구동될 수 있다는 점에서 유리하다.
대안적으로 또는 추가로, 복수의 유효 영역이 하나의 측정 영역 내에 속하는 것이 제공될 수 있으며, 그 결과 액추에이터는, 예를 들어 효과 관련 방식으로 그룹으로 구동될 수 있다.
이를 위해, 개별 측정 영역이 병합되어 더 큰 측정 영역을 형성함으로써 측정 영역이 가상으로 상호 연결되는 것이 제공될 수 있다. 예로서, 액추에이터가 개별적으로 구동되지 않고 그룹으로 구동되기 때문에 광학 표면의 더 빠른 설정이 결과적으로 획득될 수 있다.
이와 달리, 개별 액추에이터의 개별 구동은 공간적 세부 사항 측면에서 광학 표면의 보다 정확한 구동을 허용할 수 있다.
적어도 하나의 경로 길이 디바이스 및/또는 적어도 하나의 스트레인 게이지 디바이스가 각각의 액추에이터의 유효 영역을 주로 측정하기 위해 액추에이터당 배열되고 구성되는 것이 제공될 수 있고, 측정된 유효 영역은 적어도 하나 이상의 인접한 액추에이터의 스트레인 입력으로부터 대략적으로 독립적이다.
특히, 유효 영역이 측정 영역에 할당된 액추에이터에 의해 야기된 스트레인이 적어도 사실상 독점적으로 발생하는 방식으로 측정 영역이 배열되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인 및/또는 광학 표면의 진동이 스트레인 게이지 디바이스에 의해 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정 가능한 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인을 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정하면 광학 표면의 실제 변형을 모니터링할 수 있으므로 시간 경과에 따라 사실상 간극 없이 광학 요소의 성능을 모니터링할 수 있다.
특히, 광학 표면 변형의 동적 변화가 결과적으로 등록될 수 있다. 예로서, 광학 표면의 진동에는 이러한 동적 변화가 포함된다.
따라서, 스트레인 게이지 디바이스는 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인 및/또는 광학 표면의 진동을 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정하도록 구성된다.
0 Hz(정적 경우) 내지 1000 Hz, 바람직하게는 1 Hz 내지 200 Hz의 주파수에서 진동하는 광학 요소 및/또는 광학 표면의 진동을 측정하도록 스트레인 게이지 디바이스가 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 주파수는 광학 요소의 기능에 특히 부정적인 영향을 미칠 수 있으며 광학 장치에 의해 회피될 수 있다.
이를 위해, 스트레인 게이지 디바이스가 1 kHz 내지 100 kHz, 바람직하게는 3 kHz 내지 30 kHz, 특히 바람직하게는 5 kHz 내지 20 kHz의 측정 주파수에서 스트레인을 측정하도록 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 측정 주파수는 전술한 주파수에서 진동을 특히 신뢰할 수 있게 측정하는 데 적합하다.
광학 요소 또는 광학 장치의 진동 거동을 모니터링하도록 스트레인 게이지 디바이스가 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 스트레인이 연속적으로 및/또는 빠르게 연속적으로 측정되는 것이 제공된다.
본 발명에 따른 광학 장치의 유리한 개선에서, 하나 이상의 측정 영역이 광학 표면 및/또는 광학 요소의 하나 이상의 진동 모드가 결정 가능한 방식으로 광학 요소 상에 및/또는 광학 요소 내에 배열되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 진동 모드를 결정할 때 진동 모드의 진폭 및/또는 위상이 결정되는 것이 제공될 수 있다. 특히, 전체 진동 궤적이 측정되는 것이 제공될 수 있다.
광학 표면 및/또는 광학 요소의 하나 이상의 진동 모드를 측정하기 위해, 광학 표면에서 진동이 발생하는 동안 특히 강한 스트레인 신호를 경험하는 광학 요소 내에 및/또는 광학 요소 상의 영역에 하나 이상의 측정 영역이 배열되면 유리하다. 결과적으로, 신호 대 잡음비가 특히 높은 진동 모드를 결정할 수 있게 된다.
결정될 진동 모드의 진동 주파수와 관련하여 적어도 하나의 나이퀴스트 주파수에 대응하는 샘플링 주파수에서 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인이 결정되는 것이 제공되면 유리할 수 있다.
결과적으로, 검사될 진동 모드에서 광학 표면 및/또는 광학 요소의 진동이 정확하고 신뢰성 있게 유리하게 결정될 수 있다.
광학 유닛의 전체 질량은 더 큰 광학 유닛의 경우 및 광학 유닛의 고유한 강성도와 관련하여 변하지 않는 요구 사항의 경우 불균형적으로 증가하며, 이는 비용 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 광학 장치의 설명된 실시예는 광학 요소가 얇은 거울의 형태인 경우 특히 유리하다. 이러한 얇은 거울의 자연적인 진동은 광학 장치에 의해 진정될 수 있는 데, 그 이유는 광학 장치가 현장에서 광학 표면 및/또는 얇은 거울의 변형을 측정할 수 있는 스트레인 게이지 디바이스를 포함하기 때문이다.
따라서, 광학 요소의 유한한 개수의 진동 모드가 측정될 수 있는 방식으로, 하나 이상의 스트레인 게이지 디바이스 및/또는 경로 길이 디바이스 및/또는 측정 영역이 측정될 광학 요소 상에 또는 광학 요소 내에 부착되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 17에 언급된 특징을 갖는 방법에 관한 것이다.
하나 이상의 액추에이터에 의해 리소그래피 시스템용 광학 요소의 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 광학 표면의 실제 변형이, 결정되는 광학 요소의 적어도 하나의 측정 영역의 적어도 하나의 실제 스트레인에 의해 결정되는 것이 제공된다.
본 발명에 따른 방법은, 광학 표면에 대한 적어도 하나의 액추에이터의 효과의 성공이 기계적 효과, 즉, 광학 요소의 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인을 결정함으로써 직접 검증될 수 있다는 이점을 제공한다.
이러한 방식으로, 후자는 목표 변형이 설정되고 적어도 하나의 액추에이터가 효과를 준 후 광학 표면의 진정한 실제 변형에 대한 경험적 측정을 기반으로 하기 때문에 특히 정확한 예측을 획득할 수 있다.
개별 샘플링 지점에서 실제 스트레인을 측정하여 광학 표면의 형상이 결정되는 것이 제공될 수 있으며, 광학 표면의 전체 형상은 모델 및/또는 보간법을 통해 결정된다.
이 경우, 스트레인 측정의 샘플링 지점이 바람직하게는 서로 분리되도록 배열된 복수의 측정 영역에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 측정 영역이 광학 표면의 실제 변형이 실제 스트레인으로부터 추론될 수 있는 방식으로 선택되는 것이 제공될 수 있다.
측정 영역의 실제 스트레인과 광학 표면의 실제 스트레인 사이에 탄력적인 기능적 관계가 있는 경우, 적어도 하나의 액추에이터의 효과를 검증하는 것이 더 쉬워진다. 예로서, 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인 및/또는 왜곡이 광학 표면에 적어도 간접적으로 전달되도록 적어도 하나의 측정 영역과 광학 표면 사이에 상당한 기계적 결합이 존재하는 것이 제공될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 광학 표면의 명확하게 제한된 영역의 실제 변형이 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인에 의해 모델링될 수 있도록 적어도 하나의 측정 영역이 광학 표면의 적어도 하나의 명확하게 구분 가능한 영역과 대응되는 것이 제공될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 측정 영역이 광학 표면 내에 또는 광학 표면 상에 배열되는 것이 제공될 수 있으며, 그 결과, 적어도 하나의 측정 영역의 스트레인으로부터 광학 표면의 실제 변형과 관련된 추론이 유리하게는 특히 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 스트레인 게이지 디바이스가 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인의 결과로서 적어도 하나의 측정 스펙트럼이 적어도 하나의 경로 길이 디바이스에 영향을 미치는 방식으로 배열되는 것이 제공될 수 있다.
측정 영역의 스트레인의 결과로서 측정 방사선의 광학 경로 길이가 변경되는 경우, 스트레인 게이지 디바이스는 광학 디바이스의 형태일 수 있다. 특히, 경로 길이 디바이스의 측정 스펙트럼이 실제 스트레인에 의해 영향을 받는 경우, 스트레인 게이지 디바이스의 측정 원리는 스트레인의 정확한 평가, 일부 필드에서 심지어 일치하지 않는 정확한 평가를 유리하게 용이하게 하는 간섭 측정으로 다시 추적될 수 있다.
경로 길이 디바이스의 측정 스펙트럼은 측정 방사선이 파동 방향에 의해 반사 및/또는 투과되게 하는 스펙트럼을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 측정 방사선의 적어도 하나의 측정 스펙트럼을 검출함으로써 실제 스트레인이 결정되는 것이 제공될 수 있다.
측정 방사선은 광대역 또는 협대역 형태일 수 있다.
광대역 측정 방사선을 사용함으로써, 복수의 측정 스펙트럼을 병렬로 측정하고 및/또는 유리하게는 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 단일 측정 스펙트럼을 측정하는 것이 가능하다.
측정 스펙트럼이 스캐닝 방법에 의해, 바람직하게는 다음에 의해 검출되는 것이 제공될 수 있다:
- 좁은 파장 범위만을 갖는 협대역 측정 방사선, 특히 경로 길이 디바이스에 방출되는 레이저 방사선, 및
- 좁은 파장 범위의 상대 스펙트럼 위치는, 예를 들어 조절 가능한 레이저에 의해 시간에 따라 달라지고, 그 결과 넓은 파장 대역이 바람직하게는 스윕되거나 스캐닝되고,
- 예를 들어, 파장 범위의 변동과 동기식으로 광다이오드를 통해 시간 분해 방식으로 측정되는 투과 및/또는 반사된 측정 방사선의 강도, 및
- 바람직하게는 넓은 파장 대역의 측정 스펙트럼은 측정 방사선의 검출된 강도와 측정 방사선의 파장을 상이한 시간에 비교함으로써 결정된다.
측정 스펙트럼을 결정하기 위한 이러한 스캐닝 방법은 특히 신뢰할 수 있고 정확하다.
특히, 측정 방사선의 사용은 방법의 범위 내에서 광학적 검출 방법 및/또는 판독 방법의 사용을 허용한다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 경로 길이 디바이스가 격자 디바이스 및/또는 공진기 디바이스에 의해 형성되는 것이 제공될 수 있다.
격자 디바이스 또는 광학 격자 및/또는 광학 공진기는 측정 방사선의 개별 구성요소의 매우 작은 경로 길이 차이를 결정하는 데 특히 적합하다. 측정 영역의 실제 스트레인이 변화되면, 격자 디바이스 및/또는 공진기 디바이스의 기하학적 범위의 변화를 초래할 수 있으며, 그 결과 격자 디바이스 및/또는 공진기 디바이스의 광학 특성, 특히 공진 특성 및/또는 반사 특성이 변화한다. 이를 통해, 변경된 기하형상과 따라서 존재하는 측정 영역의 실제 스트레인을 매우 정확하게 결정할 수 있다.
격자 디바이스가 공진기 디바이스에 통합되는 것이 제공될 수 있다. 이를 통해 스트레인의 더욱 더 정확한 측정을 용이하게 할 수 있다.
또한, 공진기 디바이스가 적어도 부분적으로 광섬유로 형성된 적어도 하나의 링 공진기를 포함하는 것이 제공될 수 있다.
또한, 링 공진기가 적어도 하나의 섬유 브래그 격자를 포함하는 광섬유로 적어도 부분적으로 형성되는 것이 제공될 수 있다. 결과적으로, 섬유 대역폭 및/또는 노치의 반치전폭은 최대 10배까지 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 광학 표면의 목표 변형을 설정하는 데 필요한 적어도 하나의 액추에이터의 힘은 광학 표면의 결정된 실제 변형에 기초하여, 바람직하게는 폐루프에서 결정 및/또는 인가되는 것이 제공될 수 있다.
원하는 목표 변형을 획득하기 위한 적어도 하나의 액추에이터의 적절한 힘은 광학 표면의 결정된 실제 변형에 기초하여 특히 정확하게 설정될 수 있으며, 예를 들어 경험적으로 설정될 수 있다. 특히, 이 방법은 적어도 하나의 액추에이터의 힘 효과의 순방향 모델링에만 기초하여 광학 표면의 구동을 회피한다.
결정된 양과 광학 장치에 대한 목표 값으로부터의 그 편차로부터 액추에이터 위치에 대한 교정 항목이 계산되는 것이 제공될 수 있다. 광학 표면의 변형이 목표 변형에 더 가까워지는 방식으로 교정이 계산되는 것이 제공될 수 있다.
광학 요소의 진동 거동이 진정되면, 광학 이미징 또는 광학 요소의 광학 효과와 관련된 진동 주파수의 진동 진폭이 감소되는 방식으로 액추에이터가 구동되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 실제 스트레인이 광학 표면이 배열 및/또는 형성되는 적어도 하나의 기판 요소의 하나 이상의 측정 영역에서 결정되는 것이 제공될 수 있다.
하나 이상의 기판 요소가 광학 표면 아래에 있는 경우, 아래에 있는 기판 요소의 실제 스트레인은 광학 표면과 아래에 있는 기판 요소 사이의 강한 기계적 결합의 경우에 실제로 존재하는 광학 표면의 실제 변형에 대해 특히 정확한 결론을 도출할 수 있게 하기 때문에, 측정 영역을 하나 이상의 기판 요소에 배열하는 것이 유리하다.
이 경우, 광학 표면이 기판 요소 상에 및/또는 기판 요소 부에 패턴화 및/또는 코팅으로서 형성되고 및/또는 상기 광학 표면이 기판 요소 자체에 의해 패턴화 형태로 형성되는 것이 제공될 수 있다. 광학 표면이 기판 요소의 코팅으로서 형성되는 경우, 기판 요소에 부착된 코팅의 결과로서 기판 요소와 광학 표면 사이의 유리하게는 강한 기계적 결합이 발생하고, 그 결과 측정 영역의 현재의 실제 스트레인을 결정함으로써 실제로 존재하는 광학 표면의 실제 변형을 모델링하는 것이 가능한 것으로 가정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 실제 스트레인이 복수의 측정 영역에서 동기식으로 결정되는 것이 제공될 수 있다.
복수의 측정 영역에서 동기식으로 실제 스트레인을 결정한 결과, 광학 요소의 스트레인 및 왜곡에 대한 포괄적인 묘사를 유리하게 캡처할 수 있다.
예를 들어, 다중화 방법으로 복수의 측정 영역에서 빠른 시간적 연속으로 실제 스트레인이 결정되는 것이 제공될 수 있다.
특히, 복수의 측정 영역이 상이한, 바람직하게는 선형적으로 독립적인 공간 축에서 실제 스트레인을 캡처하는 것이 제공될 수 있다. 결과적으로, 광학 요소의 실제 스트레인은 3차원 공간에서 유리하게 측정될 수 있다.
이는 측정 영역이 3개 그룹으로 그룹화되는 경우, 예를 들어 3개 그룹 중 3개 측정 영역이 공간 축을 따라 배향되는 경우 더욱 더 적용된다. 이 경우, 3개의 측정 영역 그룹이 광학 요소, 특히 기판 요소 내에 또는 위에 체계적이고 균질하게 배열되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 측정 스펙트럼의 시프트가 검출되는 것이 제공될 수 있다.
스펙트럼의 스펙트럼 시프트는 간섭법을 통해 유리하게 정확하게 결정될 수 있다. 따라서, 실제 스트레인의 측정이 적어도 하나의 측정 스펙트럼의 시프트 측정으로 다시 추적되면 유리하다.
적어도 하나의 액추에이터의 의도된 사용에 의해 야기되는 스트레인의 경우 주파수 시프트가 1 pm 내지 1 nm, 바람직하게는 5 pm 내지 500 pm, 특히 바람직하게는 20 pm 내지 100 pm이 되는 방식으로 경로 길이 디바이스가 설계되는 것이 제공될 수 있다.
스트레인 분해능이 1 am 내지 1 nm, 바람직하게는 5 am 내지 1 pm, 특히 바람직하게는 0.5 fm 내지 50 fm이 되는 방식으로 스트레인 게이지 디바이스 및/또는 경로 길이 디바이스가 설계되는 것이 제공될 수 있다.
특히, 격자 디바이스, 특히 섬유 브래그 격자의 섬유 대역폭의 반사된 중심 파장의 시프트가 검출되고 및/또는 측정 방사선의 투과 스펙트럼에서의 노치의 중심 파장의 상대 위치가 격자 디바이스, 특히 섬유 브래그 격자에 의해 검출되는 것이 제공될 수 있다.
반사된 섬유 대역폭 및/또는 투과 스펙트럼에서의 노치의 중심 파장에 대한 측정 스펙트럼의 관련 범위의 감소는 시프트의 빠르고 정확한 결정을 용이하게 한다. 또한, 중심 파장의 상대 위치는 격자 디바이스의 격자 주기에 직접적으로 의존하며, 따라서 격자 디바이스의 기하학적 특징, 따라서 차례로 격자 디바이스로부터 기계적으로 결합 해제된 격자 디바이스 주변의, 즉, 측정 영역의 실제 스트레인에 의존한다.
복수의 측정 영역에서 실제 스트레인의 동기 측정이 유리할 수 있는 데, 이를 통해 적어도 하나의 액추에이터에 의한 광학 표면의 변형이 표적화되고 조절된 방식으로 제어되고 형성될 수 있기 때문이다.
개별 경로 길이 디바이스의 공진 주파수 및/또는 중심 파장 또는 브래그 파장을 디튜닝함으로써, 개별 경로 길이 디바이스의 측정 스펙트럼을 구별 가능한 방식으로 형성하는 것이 가능하다. 특히, 이는 단일 도파로 또는 단지 몇 개의 도파로를 통해 복수의 경로 길이 디바이스를 판독할 수 있게 한다.
동시에 및/또는 사실상 동시에 1개 초과, 바람직하게는 10개 초과, 바람직하게는 50개 초과, 특히 바람직하게는 100개 초과의 경로 길이 디바이스가 판독되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 측정 영역의 실제 스트레인 및/또는 광학 표면의 진동이 스트레인 게이지 디바이스에 의해 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정되는 것이 제공될 수 있다.
실제 스트레인을 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 측정하면 동적 스트레인, 예를 들어, 광학 표면의 진동 및/또는 떨림의 검출이 용이해진다. 그 결과, 광학 표면의 올바른 거동 또는 올바른 형상이 규칙적인 간격으로 검증 및/또는 적응 및/또는 구동될 수 있다.
연속적인 결정, 즉, 가능한 최고의 시간 분해능을 갖는 결정은 실제 스트레인의 매우 단생 변화라도 검출하고 임의로 교정할 수 있다는 점에서 유리하다.
적어도 하나의 액추에이터의 반응 시간이 목표 스트레인으로부터 실제 스트레인의 이러한 단생 편차를 교정하기에 불충분한 경우에도 불구하고, 이러한 편차를 모니터링하거나 검출하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 광학 표면 및/또는 광학 요소의 하나 이상의 진동 모드가 결정되는 것이 제공될 수 있다.
광학 표면의 하나 이상의 진동 모드, 특히 광학 표면의 자연 진동의 여기를 검출하는 것은 상기 진동 모드가 여기되는 경우, 예를 들어 적어도 하나의 액추에이터에 의해 감쇠, 특히 능동적으로 감쇠될 수 있다는 점에서 유리하다. 그 결과, 광학 요소의 광학 효과의 저하가 감소되거나 방지될 수 있다.
매우 얇은 기판 요소의 경우 하나 이상의 진동 모드를 모니터링하는 것은, 이러한 기판 요소에 배열된 광학 표면이 특히 큰 진폭과 불리한 주파수 범위에서 진동하는 경향이 있기 때문에 특히 유리하다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 개선에서, 복수의 측정 영역의 각각의 실제 스트레인이 기판 요소의 상이한 깊이에서 결정되고 및/또는 실제 스트레인이 복수의 측정 영역 중 적어도 하나의 기판 요소의 스트레인 중립 평면에서 결정되는 것이 제공될 수 있다.
기판 요소의 상이한 층에서 실제 스트레인을 측정하면 기판 요소에 존재하는 실제 기계적 스트레인을 균일하게 묘사하거나 캡처하는 것이 용이해진다.
더욱이, 기판 요소의 스트레인 중립 평면에 적어도 하나의 측정 영역이 배열되면, 전체 기판 요소의 스트레인에 대한 온도 유도 영향을, 예를 들어 조립 범위 내의 기계적 왜곡에 의해 및/또는 적어도 하나의 액추에이터에 의해 야기된 기계적 스트레인의 결과로서 야기된 스트레인과 구별하거나 분리할 수 있다.
방법에 따라 결정된 광학 요소의 형상 변화 및/또는 진동 및/또는 온도는 많은 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
결정된 실제 스트레인 및/또는 결정된 실제 변형에 기초하여 광학 장치의 오작동이 결정되는 것이 제공될 수 있다. 리소그래피 시스템에서 광학 장치를 사용할 때 오작동이 존재하는 경우, 리소그래피 시스템의 현재 프로세스가 종료되고 및/또는 오류가 후속 처리 단계로 송신되는 것이 임의로 제공될 수 있다. 또한, 문제 분석을 위해 기계에 대한 책임이 있는 당사자에게 이를 통지하는 것이 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 29에 언급된 특징을 갖는 리소그래피 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 리소그래피 시스템, 특히 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치는 방사선 소스 및 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는 광학 유닛을 갖는 조명 시스템을 포함한다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 적어도 하나의 광학 장치가 마련되는 것이 제공되고, 광학 요소 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광학 장치의 광학 요소이다. 대안적으로 또는 추가로, 광학 요소 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 방법을 사용하여 변형 가능한 광학 표면을 포함하는 것이 제공된다.
본 발명의 범위 내에서, 본 발명에 따른 방법에 의한 변형성은 광학 표면의 변형의 조절성을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 리소그래피 시스템은 광학 요소 또는 광학 표면의 광학 효과가 정밀하게 제어되고 정밀하게 조절 가능하며, 그 결과 투영 노광 장치를 사용할 때 유리하게 높은 이미징 품질을 획득할 수 있다는 이점을 제공한다.
특히, 광학 장치는 EUV 투영 노광 장치의 투영 렌즈에 사용하기에 적합하다.
광학 장치는 EUV 투영 노광 장치 및/또는 DUV 투영 노광 장치 및/또는 UV 투영 노광 장치에 사용하기에 특히 적합하다.
특히, 투영 노광 장치의 광학 구성요소 또는 거울 중 적어도 하나가 광학 장치의 일부가 되는 것이 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 30에 언급된 특징을 갖는 리소그래피 시스템용 광학 요소의 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 시스템용 광학 요소의 제조 방법은 광학 표면을 포함하고, 광학 표면은 하나 이상의 액추에이터에 의해 변형 가능하며, 광학 요소는 광학 표면의 변형을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스를 포함하고, 스트레인 게이지 디바이스는 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스를 포함하며, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 위한 격자 디바이스 및/또는 측정 방사선을 위한 공진기 디바이스, 및/또는 적어도 하나의 도파로를 포함하고, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스를 기판 요소에 의해 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스가 측정 방사선의 측정 스펙트럼을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스를 포함하면, 경로 길이 디바이스는 측정 방사선을 위한 격자 디바이스 및/또는 측정 방사선을 위한 공진기 디바이스를 포함하고, 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스는 기판 요소에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스가 적어도 하나의 도파로를 포함하면, 적어도 하나의 도파로는 기판 요소에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법의 유리한 개선에서, 기판 요소에 의한 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스의 형성은 굴절률의 국소 변화를 통한 직접 기입에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법의 유리한 개선에서, 굴절률의 국소 변화는, 예를 들어 자외선 스펙트럼 범위의 및/또는 바람직하게는 수 펨토초, 특히 1 내지 15 펨토초의 펄스 지속 기간을 갖는 초단 레이저 펄스를 사용하는 기입 방사선, 및/또는 이온 빔, 및/또는 전자 빔에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스는 노광, 현상, 에칭 또는 재료 적용과 같은 리소그래피 기술을 사용하여 표면 근방에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법의 유리한 개선에서, 적어도 하나의 도파로 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스는 특히 모놀리식 제조를 위해 3차원으로 및/또는 광학 요소의 표면 훨씬 아래, 특히 광학 표면 아래에서 구조화된다.
본 발명에 따른 리소그래피 시스템의 광학 요소 중 적어도 하나가 본 발명에 따른 제조 방법 또는 그 설명된 개선 중 하나에 의해 제조되면 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 요소의 광학 표면의 목표 변형을 설정하기 위한 방법의 광학 요소가 본 발명에 따른 제조 방법 또는 그 설명된 개선 중 하나에 의해 제조되면 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 장치, 본 발명에 따른 방법, 본 발명에 따른 리소그래피 시스템 또는 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 구체적으로 제공되는, 본 발명의 주제 중 하나와 관련하여 설명된 특징은 또한 유리하게는 본 발명의 다른 주제에 대해 구현 가능하다. 마찬가지로, 본 발명의 주제 중 하나와 관련하여 특정된 이점은 본 발명의 다른 주제와 관련하여도 이해될 수 있다.
추가로, "포함하는", "갖는" 또는 "있는"과 같은 용어는 다른 특징 또는 단계를 배제하지 않는다는 점을 참조한다. 더욱이, 단일 단계 또는 특징을 나타내는 "a(n)" 또는 "the"와 같은 용어는 복수의 특징 또는 단계를 배제하지 않으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
그러나, 본 발명의 순수한 실시예에서, "포함하는", "갖는" 또는 "있는"이라는 용어를 사용하여 본 발명에 도입된 특징이 포괄적인 방식으로 나열되는 것도 제공될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 특징 목록은, 예를 들어 각각의 청구항에 대해 각각 고려될 때 본 발명의 범위 내에서 완전한 것으로 고려될 수 있다. 예로서, 본 발명은 청구항 1에 언급된 특징으로만 구성될 수 있다.
"제1" 또는 "제2" 등과 같은 라벨은 각각의 장치 또는 방법 특징 사이의 구별을 위해 주로 사용되며, 특징이 서로 필요하거나 서로 관련되어 있음을 반드시 나타내도록 의도된 것은 아니다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
각각의 경우의 도면은 본 발명의 개별적인 특징이 서로 조합되어 예시된 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다. 예시적인 실시예의 특징은 또한 동일한 예시적인 실시예의 다른 특징과 독립적으로 구현될 수 있고, 이에 따라 본 기술 분야의 숙련자에 의해 용이하게 조합되어 다른 예시적인 실시예의 특징과 더 편리한 조합 및 하위 조합을 형성할 수 있다.
도면에서, 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 제공된다.
도면에서:
도 1은 EUV 투영 노광 장치의 자오선 단면을 도시하고;
도 2는 DUV 투영 노광 장치를 도시하며;
도 3은 본 발명에 따른 광학 장치의 가능한 실시예를 통한 섹션의 개략도를 도시하고;
도 3a는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 블록도 유형의 개략도를 도시하며;
도 3b는 본 발명에 따른 광학 장치의 광학 요소의 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 4는 본 발명에 따른 광학 장치의 광학 요소의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하며;
도 5는 본 발명에 따른 광학 장치의 광학 요소의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 6은 본 발명에 따른 광학 장치의 가능한 실시예의 등각도의 개략도를 도시하며;
도 7은 본 발명에 따른 광학 장치의 추가 가능한 실시예의 등각도의 개략도를 도시하고;
도 8은 본 발명에 따른 광학 장치의 경로 길이 디바이스의 가능한 실시예의 등각도의 개략도를 확대하여 도시하며;
도 9는 격자 디바이스의 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 10은 격자 디바이스의 가능한 측정 스펙트럼의 개략도를 도시하며;
도 11은 격자 디바이스의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 12는 격자 디바이스의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하며;
도 13은 공진기 디바이스의 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 14는 격자 디바이스의 실시예의 추가 개략도를 도시하며;
도 15는 격자 디바이스의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하고;
도 16은 공진기 디바이스의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시하며;
도 17은 본 발명에 따른 광학 장치의 가능한 실시예의 등각도의 개략도를 도시하고;
도 18은 본 발명에 따른 광학 장치의 광학 요소에 스트레인 게이지 디바이스의 가능한 통합의 개략도를 도시하며;
도 19는 스트레인 게이지 디바이스의 가능한 생산 프로세스의 개략도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 리소그래피 시스템의 예로서 마이크로리소그래피 EUV 투영 노광 장치(100)의 필수 구성요소가 예시적인 방식으로 아래에서 처음에 설명된다. EUV 투영 노광 장치(100)의 기본 구조 및 그 구성요소의 설명은 여기서 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
EUV 투영 노광 장치(100)의 조명 시스템(101)은, 방사선 소스(102) 이외에, 또한 물체 평면(105)에서 물체 필드(104)의 조명을 위한 조명 광학 유닛(103)을 포함한다. 여기서, 물체 필드(104)에 배열된 레티클(106)이 노광된다. 레티클(106)은 레티클 홀더(107)에 의해 유지된다. 레티클 홀더(107)는 레티클 변위 구동 장치(108)에 의해 특히 스캐닝 방향으로 변위 가능하다.
도 1에는, 설명을 돕기 위해 데카르트 xyz 좌표계가 플롯되어 있다. x 방향은 도면의 평면에 직교하여 연장된다. y 방향은 수평 방향으로 연장되고 z 방향은 수직으로 연장된다. 도 1에서, 스캐닝 방향은 y 방향을 따라 연장된다. z 방향은 물체 평면(105)에 직교하여 연장된다.
EUV 투영 노광 장치(100)는 투영 광학 유닛(109)을 포함한다. 투영 광학 유닛(109)은 물체 필드(104)를 이미지 평면(111)의 이미지 필드(110)로 이미징하는 역할을 한다. 이미지 평면(111)은 물체 평면(105)에 평행하게 연장된다. 대안적으로, 0°가 아닌 물체 평면(105)과 이미지 평면(111) 사이의 각도가 또한 가능하다.
레티클(106) 상의 구조는 이미지 평면(111)의 이미지 필드(110)의 영역에 배열된 웨이퍼(112)의 감광층 상에 이미징된다. 웨이퍼(112)는 웨이퍼 홀더(113)에 의해 유지된다. 웨이퍼 홀더(113)는 특히 y 방향을 따라 웨이퍼 변위 구동 장치(114)에 의해 변위될 수 있다. 한편으로는 레티클 변위 구동 장치(108)에 의한 레티클(106)의 변위 및 다른 한편으로 웨이퍼 변위 구동 장치(114)에 의한 웨이퍼(112)의 변위는 서로 동기화되는 방식으로 발생할 수 있다.
방사선 소스(102)는 EUV 방사선 소스이다. 방사선 소스(102)는 특히 아래에서 사용된 방사선 또는 조명 방사선으로도 지칭되는 EUV 방사선(115)을 방출한다. 특히, 사용된 방사선(115)은 5 nm 내지 30 nm 범위의 파장을 갖는다. 방사선 소스(102)는 플라즈마 소스, 예를 들어 LPP 소스("laser produced plasma") 또는 GDPP 소스("gas discharged produced plasma")일 수 있다. 또한, 싱크로트론 기반 방사선 소스일 수도 있다. 방사선 소스(102)는 자유 전자 레이저(free electron laser)(FEL)일 수 있다.
방사선 소스(102)로부터 나오는 조명 방사선(115)은 콜렉터(116)에 의해 포커싱된다. 콜렉터(116)는 하나 이상의 타원형 및/또는 쌍곡면 반사 표면을 갖는 콜렉터일 수 있다. 콜렉터(116)의 적어도 하나의 반사 표면은 스침각 입사(grazing incidence)(GI)로, 즉, 45°보다 큰 입사각으로, 또는 수직 입사(normal incidence)(NI)로, 즉, 45°미만의 입사각으로 조명 방사선(115)과 충돌될 수 있다. 콜렉터(116)는 첫째로 사용된 방사선(115)에 대한 반사율을 최적화하고, 둘째로 외부 광을 억제하기 위해 구조화 및/또는 코팅될 수 있다.
콜렉터(116)의 하류에서, 조명 방사선(115)은 중간 초점면(117)에서 중간 초점을 통해 전파된다. 중간 초점면(117)은 방사선 소스(102)와 콜렉터(116)를 갖는 방사선 소스 모듈과 조명 광학 유닛(103) 사이의 분리를 나타낼 수 있다.
조명 광학 유닛(103)은 편향 거울(118), 및 빔 경로에서 그 하류에 배열된 제1 패싯 거울(119)을 포함한다. 편향 거울(118)은 평면 편향 거울, 또는 대안적으로 순수한 편향 효과를 넘어선 빔 영향 효과를 갖는 거울일 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 편향 거울(118)은 조명 방사선(115)의 사용된 광 파장을 그로부터 벗어나는 파장을 갖는 외부 광으로부터 분리하는 스펙트럼 필터의 형태일 수 있다. 제1 패싯 거울(119)이 필드 평면으로서 물체 평면(105)에 광학적으로 공액인 조명 광학 유닛(103)의 평면에 배열되는 경우, 필드 패싯 거울로도 지칭된다. 제1 패싯 거울(119)은 이하에서 필드 패싯으로도 지칭되는 다수의 개별 제1 패싯(120)을 포함한다. 이들 패싯(120) 중 소수만이 예시적인 방식으로 도 1에 예시되어 있다.
제1 패싯(120)은 거시적 패싯의 형태일 수 있으며, 특히 직사각형 패싯 또는 아치형 주변 윤곽 또는 원의 일부의 주변 윤곽을 갖는 패싯일 수 있다. 제1 패싯(120)은 평면 패싯의 형태일 수 있거나, 대안적으로 볼록하거나 오목하게 만곡된 패싯일 수 있다.
예를 들어, DE 10 2008 009 600 A1호로부터 알려진 바와 같이, 제1 패싯(120) 자체는 또한 각각의 경우에 다수의 개별 거울, 특히 다수의 마이크로 거울로 구성될 수 있다. 제1 패싯 거울(119)은, 특히 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical system)(MEMS system)으로서 형성될 수 있다. 자세한 내용은 DE 10 2008 009 600 A1호를 참조한다.
콜렉터(116)와 편향 거울(118) 사이에서, 조명 방사선(115)은 수평으로, 즉, y 방향을 따라 이동한다.
조명 광학 유닛(103)의 빔 경로에서, 제2 패싯 거울(121)은 제1 패싯 거울(119)의 하류에 배열된다. 제2 패싯 거울(121)이 조명 광학 유닛(103)의 동공 평면에 배열되는 경우, 동공 패싯 거울로도 지칭된다. 제2 패싯 거울(121)은 또한 조명 광학 유닛(103)의 동공 평면으로부터 거리를 두고 배열될 수 있다. 이 경우, 제1 패싯 거울(119)과 제2 패싯 거울(121)의 조합은 정반사체(specular reflector)라고도 지칭된다. 정반사체는 US 2006/0132747 A1호, EP 1 614 008 B1호 및 US 6,573,978호로부터 알려져 있다.
제2 패싯 거울(121)은 복수의 제2 패싯(122)을 포함한다. 동공 패싯 거울의 경우, 제2 패싯(122)은 동공 패싯으로도 지칭된다.
제2 패싯(122)은 마찬가지로, 예를 들어 원형, 직사각형 또는 육각형 주연부를 가질 수 있거나 대안적으로 마이크로 거울로 구성된 패싯일 수 있는 거시적 패싯일 수 있다. 이와 관련하여, DE 10 2008 009 600 A1호를 마찬가지로 참조한다.
제2 패싯(122)은 평면 또는 대안적으로 볼록하거나 오목하게 만곡된 반사 표면을 가질 수 있다.
따라서, 조명 광학 유닛(103)은 이중 패싯 시스템을 형성한다. 이 기본 원리는 파리 눈 적분기(Fly's Eye Integrator)라고도 지칭된다.
투영 광학 유닛(109)의 동공 평면에 광학적으로 공액인 평면에 정확히 제2 패싯 거울(121)을 배열하지 않는 것이 유리할 수 있다.
제2 패싯 거울(121)의 도움으로, 개별 제1 패싯(120)이 물체 필드(104)에 이미징된다. 제2 패싯 거울(121)은 마지막 빔 성형 거울이거나, 사실상 물체 필드(104)의 빔 경로 상류에서 조명 방사선(115)에 대한 마지막 거울이다.
도시되지 않은 조명 광학 유닛(103)의 또 다른 실시예에서, 특히 제1 패싯(120)을 물체 필드(104)로 이미징하는 데 기여하는 전달 광학 유닛이 제2 패싯 거울(121)과 물체 필드(104) 사이의 빔 경로에 배열될 수 있다. 전달 광학 유닛은 정확히 하나의 거울 또는 대안적으로 조명 광학 유닛(103)의 빔 경로에서 서로 앞뒤로 배열되는 2개 이상의 거울을 가질 수 있다. 특히, 전달 광학 유닛은 수직 입사를 위한 하나 또는 2개의 거울(NI 거울, "수직 입사" 거울) 및/또는 스침각 입사를 위한 하나 또는 2개의 거울(GI 거울, "스침각 입사" 거울)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서, 조명 광학 유닛(103)은 콜렉터(116) 하류에 정확히 3개의 거울, 구체적으로 편향 거울(118), 필드 패싯 거울(119) 및 동공 패싯 거울(121)을 포함한다.
편향 거울(118)은 또한 조명 광학 유닛(103)의 다른 실시예에서 생략될 수 있으므로, 조명 광학 유닛(103)은 콜렉터(116)의 하류에 정확히 2개의 거울, 구체적으로 제1 패싯 거울(119) 및 제2 패싯 거울(121)을 가질 수 있다.
제2 패싯(122)에 의해 또는 제2 패싯(122)과 전달 광학 유닛을 사용하여 물체 평면(105)으로 제1 패싯(120)을 이미징하는 것은 일반적으로 단지 근사 이미징이다.
투영 광학 유닛(109)은 EUV 투영 노광 장치(100)의 빔 경로에서의 배열에 따라 번호가 매겨진 복수의 거울(Mi)을 포함한다.
도 1에 예시된 예에서, 투영 광학 유닛(109)은 6개의 거울(M1 내지 M6)을 포함한다. 4개, 8개, 10개, 12개 또는 임의의 다른 개수의 거울(Mi)을 갖는 대안이 유사하게 가능하다. 끝에서 두 번째 거울(M5)과 마지막 거울(M6)은 각각 조명 방사선(115)을 위한 관통 개구를 갖는다. 투영 광학 유닛(109)은 이중으로 가려진 광학 유닛이다. 투영 광학 유닛(109)은 0.5보다 크고 또한 0.6보다 클 수 있으며, 예를 들어 0.7 또는 0.75일 수 있는 이미지측 개구수를 갖는다.
거울(Mi)의 반사 표면은 회전 대칭축이 없는 자유형 표면으로 구체화될 수 있다. 대안적으로, 거울(Mi)의 반사 표면은 반사 표면 형상의 정확히 하나의 회전 대칭축을 갖는 비구면으로 설계될 수 있다. 단지 조명 광학 유닛(103)의 거울과 마찬가지로, 거울(Mi)은 조명 방사선(115)에 대해 고반사 코팅을 가질 수 있다. 이러한 코팅은 특히 몰리브덴과 실리콘의 교번 층이 있는 다층 코팅으로 설계될 수 있다.
투영 광학 유닛(109)은 물체 필드(104) 중심의 y 좌표와 이미지 필드(110) 중심의 y 좌표 사이에서 y 방향으로 큰 물체-이미지 오프셋을 갖는다. y 방향에서, 이 물체-이미지 오프셋은 물체 평면(105)과 이미지 평면(111) 사이의 z 거리와 대략 동일한 크기일 수 있다.
특히, 투영 광학 유닛(109)은 아나모픽 형태를 가질 수 있다. 특히, 투영 광학 유닛은 x 및 y 방향에서 상이한 이미징 스케일(βx, βy)을 갖는다. 투영 광학 유닛(109)의 2개의 이미징 스케일(βx, βy)은 바람직하게는 (βx, βy) = (+/-0.25, +/-0.125)이다. 양의 이미징 스케일(β)은 이미지 반전이 없는 이미징을 의미한다. 이미징 스케일(β)에 대한 음의 부호는 이미지 반전이 있는 이미징을 의미한다.
결과적으로, 투영 광학 유닛(109)은 x 방향에서, 즉, 스캐닝 방향에 직교하는 방향에서 4:1의 비율을 갖는 크기 감소를 초래한다.
투영 광학 유닛(109)은 y 방향에서, 즉, 스캐닝 방향에서 8:1의 크기 감소를 초래한다.
다른 이미징 스케일도 유사하게 가능하다. x 방향 및 y 방향에서 동일한 부호 및 동일한 절대값을 갖는, 예를 들어 절대값이 0.125 또는 0.25인 이미징 스케일이 또한 가능하다.
물체 필드(104)와 이미지 필드(110) 사이의 빔 경로에서 x 방향 및 y 방향의 중간 이미지 평면의 개수는 동일할 수 있거나, 투영 광학 유닛(109)의 실시예에 따라 상이할 수 있다. x 및 y 방향에서 이러한 중간 이미지의 개수가 상이한 투영 광학 유닛의 예는 US 2018/0074303 A1호로부터 알려져 있다.
각각의 경우에, 동공 패싯(122) 중 하나는 각각의 경우에 물체 필드(104)를 조명하기 위한 조명 채널을 형성하기 위해 필드 패싯(120) 중 정확히 하나에 할당된다. 특히, 이는 쾰러 원리에 따라 조명을 생성할 수 있다. 원거리장은 필드 패싯(120)의 도움으로 다수의 물체 필드(104)로 분해된다. 필드 패싯(120)은 그에 각각 할당된 동공 패싯(122) 상에 중간 초점의 복수의 이미지를 생성한다.
각각 할당된 동공 패싯(122)에 의해, 필드 패싯(120)은 물체 필드(104)를 조명할 목적으로 서로 중첩되는 방식으로 레티클(106) 상에 이미징된다. 물체 필드(104)의 조명은 특히 가능한 한 균질하다. 이는 바람직하게는 2% 미만의 균일성 오차를 갖는다. 다양한 조명 채널을 오버레이하여 필드 균일성을 획득할 수 있다.
투영 광학 유닛(109)의 진입 동공의 조명은 동공 패싯의 배열을 통해 기하학적으로 정의될 수 있다. 투영 광학 유닛(109)의 진입 동공의 강도 분포는 조명 채널, 특히 광을 안내하는 동공 패싯의 서브세트를 선택함으로써 설정될 수 있다. 이 강도 분포는 조명 설정이라고도 지칭된다.
정의된 방식으로 조명되는 조명 광학 유닛(103)의 조명 동공의 섹션 영역에서 마찬가지로 바람직한 동공 균일성은 조명 채널의 재분배에 의해 달성될 수 있다.
물체 필드(104), 및 특히 투영 광학 유닛(109)의 진입 동공의 조명에 관한 추가 양태 및 세부 사항이 아래에서 설명된다.
특히, 투영 광학 유닛(109)은 동심 진입 동공을 가질 수 있다. 후자에 액세스 가능할 수 있다. 또한 액세스가 불가능할 수도 있다.
투영 광학 유닛(109)의 진입 동공은 일반적으로 동공 패싯 거울(121)을 사용하여 정확하게 조명될 수 없다. 동공 패싯 거울(121)의 중심을 웨이퍼(112) 상에 텔레센트릭하게 이미징하는 투영 광학 유닛(109)의 이미징의 경우, 개구 광선(aperture ray)은 단일 지점에서 교차하지 않는 경우가 많다. 그러나, 쌍으로 결정된 개구 광선의 거리가 최소가 되는 영역을 찾을 수 있다. 이 영역은 진입 동공 또는 이에 공액인 실제 공간의 영역을 나타낸다. 특히, 이 영역은 유한한 곡률을 갖는다.
투영 광학 유닛(109)이 접선 빔 경로 및 시상 빔 경로에 대한 진입 동공의 위치가 상이한 경우가 있을 수 있다. 이 경우, 이미징 요소, 특히 전달 광학 유닛의 광학 구성요소는 제2 패싯 거울(121)과 레티클(106) 사이에 제공되어야 한다. 이 광학 구성요소의 도움으로, 접선 진입 동공과 시상 진입 동공의 상이한 상대 위치를 고려하는 것이 가능하다.
도 1에 예시된 조명 광학 유닛(103)의 구성요소의 배열에서, 동공 패싯 거울(121)은 투영 광학 유닛(109)의 진입 동공에 공액인 영역에 배열된다. 제1 필드 패싯 거울(119)은 물체 평면(105)에 관하여 틸트되도록 배열된다. 제1 패싯 거울(119)은 편향 거울(118)에 의해 정의된 배열 평면에 관하여 틸트되도록 배열된다.
제1 패싯 거울(119)은 제2 패싯 거울(121)에 의해 정의된 배열 평면에 대해 틸트된 방식으로 배열된다.
도 2는 예시적인 DUV 투영 노광 장치(200)를 예시한다. DUV 투영 노광 장치(200)는 조명 시스템(201), 웨이퍼(204) 상의 나중 구조가 결정되게 하는 레티클(203)을 수용하고 정확히 위치 설정하기 위한 레티클 스테이지(202)로서 알려진 디바이스, 웨이퍼(204)를 유지, 이동 및 정확히 위치 설정하기 위한 웨이퍼 홀더(205) 및 투영 광학 유닛(206)의 렌즈 하우징(209)에 장착부(208)에 의해 유지되는 복수의 광학 요소, 특히 렌즈 요소(207)를 갖는 이미징 디바이스, 구체적으로 투영 광학 유닛(206)을 포함한다.
예시된 렌즈 요소(207)에 대한 대안으로서 또는 이에 추가하여, 다양한 굴절, 회절 및/또는 반사 광학 요소, 특히 또한 거울, 프리즘, 종단 플레이트 등이 제공될 수 있다.
DUV 투영 노광 장치(200)의 기본 기능 원리는 레티클(203)에 도입된 구조가 웨이퍼(204) 상에 이미징되도록 한다.
조명 시스템(201)은 웨이퍼(204) 상의 레티클(203)을 이미징하는 데 필요한 전자기 방사선 형태의 투영 빔(210)을 제공한다. 이 방사선의 소스로서 레이저, 플라즈마 소스 등이 사용될 수 있다. 방사선은 투영 빔(210)이 레티클(203) 상에 입사할 때 파면의 직경, 편광, 형상 등과 관련하여 원하는 특성을 갖도록 광학 요소에 의해 조명 시스템(201)에서 형상화된다.
레티클(203)의 이미지는 투영 빔(210)에 의해 생성되고 투영 광학 유닛(206)으로부터 적절하게 축소된 형태로 웨이퍼(204) 상에 전달된다. 이 경우에, 레티클(203) 및 웨이퍼(204)는 동기식으로 이동될 수 있고, 그에 따라 레티클(203)의 영역은 소위 스캐닝 프로세스 동안 웨이퍼(204)의 대응하는 영역 상에 사실상 연속적으로 이미징된다.
마지막 렌즈 요소(207)와 웨이퍼(204) 사이의 공극은 임의로 1.0보다 큰 굴절률을 갖는 액체 매질로 대체될 수 있다. 예를 들어, 액체 매질은 고순도 물일 수 있다. 이러한 구조는 침지 리소그래피라고도 지칭되며 증가된 포토리소그래피 분해능을 갖는다.
본 발명의 사용은 투영 노광 장치(100, 200)에서의 사용으로 제한되지 않으며, 특히 또한 설명된 구조로 제한되지 않는다. 본 발명은 임의의 리소그래피 시스템에 적합하지만, 특히 설명된 구조를 갖는 투영 노광 장치에 적합하다. 본 발명은 또한 도 1과 관련하여 설명된 것보다 작은 이미지측 개구수를 갖고 가려진 거울(들)(M5 및/또는 M6)을 갖지 않는 EUV 투영 노광 장치에 적합하다. 특히, 본 발명은 또한 0.25 내지 0.5, 바람직하게는 0.3 내지 0.4, 특히 바람직하게는 0.33의 이미지측 개구수를 갖는 EUV 투영 노광 장치에 적합하다. 본 발명 및 다음의 예시적인 실시예는 또한 특정 설계에 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 다음 도면은 단지 예로서 본 발명을 매우 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 광학 장치(1)의 가능한 실시예를 통한 단면도의 개략도를 도시한다.
리소그래피 시스템, 특히 투영 노광 장치(100, 200)용 광학 장치(1)는 바람직하게는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광학 표면(3)을 갖는 적어도 하나의 광학 요소(2), 및 광학 표면(3)을 변형하기 위한 하나 이상의 액추에이터(4)를 포함한다. 광학 요소(2)는 광학 표면(3)의 변형을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스(5)를 더 포함한다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 광학 요소(2)의 적어도 하나의 측정 영역(6)의 스트레인을 결정하도록 구성된다. 이 경우, 적어도 하나의 측정 영역(6)은 측정 영역(6)의 스트레인이 광학 표면(3)의 변형에 의해 결정되는 방식으로 배열된다.
특히, 광학 표면(3)과 측정 영역(6)은 도시된 예시적인 실시예에서 기계적으로 결합된다.
더욱이, 도 3은 스트레인 게이지 디바이스(5)가 측정 방사선(9)의 측정 스펙트럼(8)(도 9 참조)을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)를 포함하는 광학 장치(1)의 실시예를 도시한다.
또한, 광학 장치(1)의 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 광학 요소(2)는 광학 표면(3)이 배열되거나 형성되는 기판 요소(10)를 포함한다. 또한, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 기판 요소(10) 내에 부분적으로 배열된다.
본 명세서에 도시되지 않은 대안 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스(5)가 기판 요소(10) 내에 및/또는 기판 요소(10) 상에 완전히 배열되도록 제공될 수 있다.
또한, 도 3은 스트레인 게이지 디바이스(5)가 적어도 하나의 도파로(11)와 경로 길이 디바이스(7) 모두를 포함하는 광학 장치(1)의 실시예를 도시한다. 경로 길이 디바이스(7)는 도시된 예시적인 실시예에서 격자 디바이스(7a)의 형태이다. 예시적인 실시예에서는 바람직하게는 격자 디바이스(7a)로서 각각 구체화되는 복수의 경로 길이 디바이스(7)가 제공된다.
특히, 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 적어도 하나의 도파로(11) 및 복수의 경로 길이 디바이스(7)를 포함하며, 적어도 하나의 도파로(11)는 측정 방사선(9)을 복수의 경로 길이 디바이스(7)로 연속하여 안내한다.
도 3은 적어도 하나의 격자 디바이스(7a)가 바람직하게는 섬유 브래그 격자(7b)의 형태인 광학 장치(1)의 실시예의 유형을 추가로 도시한다.
또한, 예시적인 실시예에서 적어도 하나의 도파로(11)는 광섬유(11a) 형태인 것이 바람직하다.
또한, 적어도 하나의 액추에이터(4)에 의해 측정 영역(6)의 목표 스트레인을 설정하기 위해 바람직하게는 폐루프를 갖는 폐루프 제어 디바이스(12)가 도 3에 도시된 예시적인 실시예에 제공된다. 이 조절에서는 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 결정된 측정 영역(6)의 실제 스트레인이 고려된다.
이 예시적인 실시예에서, 폐루프 제어 디바이스(12)는, 고려되는 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 결정된 측정 영역(6)의 실제 스트레인을 이용하여, 액추에이터(4)에 의해 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하기 위한 목적으로 더 구성된다.
더욱이, 도시된 예시적인 실시예에서, 폐루프 제어 디바이스(12)는 광학 표면(3)의 목표 변형으로부터 실제 변형의 온도 유도 편차 및/또는 스트레인 유도 편차 중 적어도 하나를 교정하도록 구성된다.
더욱이, 도 3은 광학 장치(1)의 실시예 유형을 도시하는데, 광학 요소(2)에 의해 야기되는 광학 효과와 관련된 광학 표면(3)의 변형이 측정 가능한 방식으로 복수의 측정 영역(6)이 광학 요소(2) 상에 배열되어 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 광학 장치(1)의 예시적인 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(13)는 광학 표면(3)의 실제 변형 및 적어도 하나의 측정 영역(6)의 결정된 실제 스트레인으로부터 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터(4)의 적절한 힘을 결정하기 위해 존재한다.
또한, 도시된 예시적인 실시예에서, 각각의 액추에이터(4)에는 사실상 각각의 액추에이터(4)의 유효 영역(14)을 배타적으로 포함하는 각각의 측정 영역(6)이 할당된다.
또한, 도 3의 도시된 예시적인 실시예에서, 광학 장치(1)는 적어도 하나의 측정 영역(6)의 스트레인 및/또는 광학 표면(3)의 진동이 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 규칙적으로 결정될 수 있도록, 특히 고주파로, 따라서 대략 연속적으로 결정될 수 있도록 구성된다.
더욱이, 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 복수의 측정 영역(6)은 광학 표면(3) 및 광학 요소(2)의 하나 이상의 진동 모드가 결정 가능한 방식으로 광학 요소(2) 상에 그리고 광학 요소(2) 내에 배열된다.
도 3에 도시된 광학 장치(1)는 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하기 위한 방법을 수행하는 데 특히 적합하다.
또한, 경로 길이 디바이스(7)는 측정 방사선(9)을 위한 격자 디바이스(7a)를 포함한다.
도 8에 도시된 광학 장치(1)의 예시적인 실시예는 경로 길이 디바이스(7)가 공진기 디바이스(7c)에 의해 형성되게 하는 방법의 실시예 유형을 수행하는 데 특히 적합하다.
도 3a는 이 방법의 블록도와 같은 묘사를 도시한다.
하나 이상의 액추에이터에 의해 리소그래피 시스템, 특히 투영 노광 장치(100, 200)용 광학 요소(2)의 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하는 방법에서, 스트레인 결정 블록(15)에서 광학 요소(2)의 적어도 하나의 측정 영역(6)의 적어도 하나의 실제 스트레인이 결정되고, 결과적으로 변형 결정 블록(16)에서 광학 표면(3)의 실제 변형이 결정되는 것이 제공된다.
또한, 광학 표면(3)의 실제 변형이 변형 결정 블록(16)에서 실제 스트레인으로부터 추론될 수 있는 방식으로, 적어도 하나의 측정 영역(6)이 도 3a에 도시된 방법의 예시적인 실시예의 선택 블록(17)에서 선택된다. 추론에 대한 선택 블록(17)의 효과는 스트레인 결정 블록(15)과 변형 결정 블록(16) 사이의 화살표로 이어지는 점선에 의해 명확히 설명된다.
도 3a에 도시된 방법의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 측정 영역(6)의 실제 스트레인 및 광학 표면(3)의 진동이 스트레인 결정 블록(15) 및/또는 변형 결정 블록(16)의 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 규칙적으로, 특히 고주파로, 바람직하게는 적어도 대략 연속적으로 결정되는 것이 제공된다.
또한, 광학 표면(3) 및/또는 광학 요소(2)의 하나 이상의 진동 모드가 스트레인 결정 블록(15) 및/또는 변형 결정 블록(16)에서 결정되는 것이 제공된다.
더욱이, 도시된 예시적인 실시예에서 실제 스트레인이 스트레인 결정 블록(15)의 복수의 측정 영역(6)에서 동기식으로 결정되는 것이 제공된다.
이를 위해, 특히 광학 표면(3) 아래에 있는 적어도 하나의 기판 요소(10)의 하나 이상의 측정 영역(6)에서 실제 스트레인이 결정되는 것이 제공된다.
또한, 도 3a에 도시된 방법의 예시적인 실시예에서, 조절 블록(19)에서, 변형 결정 블록(16)에서 결정된 광학 표면(3)의 실제 변형으로부터 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하는데 필요한 적어도 하나의 액추에이터(4)의 힘을 결정하도록 힘 결정 블록(18)이 제공된다.
특히, 도시된 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 액추에이터(4)에 인가될 전기장의 전계 강도가 힘 결정 블록(18)에서 결정되는 것이 제공된다.
도시된 예시적인 실시예에 따르면, 힘 결정 블록(18)에서 결정된 힘은 적어도 하나의 액추에이터(4)에 의해 인가된다.
또한, 도 3a에 도시된 예시적인 실시예에서 조절 블록(19)으로부터 스트레인 결정 블록(15)까지 폐루프가 제공된다. 도 3a에 도시된 예시적인 실시예에서, 폐루프는 실선 화살표에 의해 명확히 설명된다. 제어 루프는 스트레인 결정 블록(15)에 의해 측정되는 조절 블록(19)에 의해 실제로 획득되는 효과에 의해 폐쇄된다.
스트레인 결정 블록(15)에서 시작하여, 조절 블록(19)의 새로운 설정은 힘 결정 블록(18)과 변형 결정 블록(16)을 통해 차례로 구현될 수 있다. 따라서, 광학 표면(3)의 원하는 목표 변형을 획득하기 위해 폐루프는 임의의 원하는 횟수를 통해, 바람직하게는 규칙적인 방식으로 실행될 수 있다.
도 3에 도시된 광학 장치(1)의 예시적인 실시예는, 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)이 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)의 적어도 하나의 측정 영역(6)의 실제 스트레인에 의해 영향을 받는 방식으로 스트레인 게이지 디바이스(5)가 배열되게 하는 방법을 구현하는 방식에 특히 적합하다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 분광계 디바이스(20)가 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)을 측정할 목적으로 제공된다.
예로서, 분광계 디바이스(20)는 예시적인 실시예에서 바람직하게는 광대역인 적어도 하나의 측정 방사선(9)의 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)을 검출함으로써 실제 스트레인을 결정하는 데 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 협대역 측정 방사선(9)이 도파로(11)에 결합되고, 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)이 충분히 넓은 파장 대역을 스위핑 또는 스캐닝함으로써 스캐닝 방법에서 결정되는 것이 제공될 수 있다.
이 프로세스에서, 측정 방사선(9)은 광대역 측정 방사선 소스(여기에는 도시되지 않음)에 의해 형성된다.
도 3b는 광학 요소(2)의 등각 배면도를 도시하며, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 광섬유(11a) 및 복수의 경로 길이 디바이스(7)를 포함하고, 광섬유(11a)는 측정 방사선(9)을 복수의 경로 길이 디바이스(7)로 연속적으로 안내한다.
도 3b에 도시된 예시적인 실시예에서, 광섬유(11a)는 기판 요소(10)에서 루프 형태로 안내된다.
도시된 예시적인 실시예에서, 경로 길이 디바이스(7)의 측정 영역(6)은 기판 요소(10)에 배열된다.
본 명세서에 도시되지 않은 추가 예시적인 실시예에서, 광섬유(11a)는, 예를 들어 광 채널에 의해 상이한 도파로(11)로 대체될 수 있다.
도 4는 광학 장치(1)의 광학 요소(2)의 추가 가능한 실시예의 등각 배면도를 도시한다.
도시된 예시적인 실시예에서, 경로 길이 디바이스(7)의 측정 영역(6)은 기판 요소(10)의 스트레인 중립 평면(21)에 배열된다.
도 5는 도파로(11) 또는 광섬유(11a)가 기판 요소(10)에 통합되어 있는 광학 요소(2)의 섹션의 개략도를 도시한다. 이 경우, 광섬유(11a) 또는 도파로(11)는 홈(22)에 삽입되고 바람직하게는 솔더링 유리(23)에 매립되며, 결과적으로 기판 요소(10)에 사실상 모놀리식으로 연결된다.
특히, 솔더링 유리(23)에 매립되기 전에 광섬유(11a)가 플라스틱 코팅으로부터 자유로워지거나 플라스틱 코팅이 제거되는 것이 제공된다.
도 6은 광학 장치(1)의 등각 배면도의 개략도를 도시한다. 더 나은 가시성을 위해, 액추에이터(4)와 광학 요소(2)는 점선으로 기호화된 분해도 스타일로 나타낸다.
다시 한번, 도파로(11) 또는 광섬유(11a)는 사형, 루핑 또는 구불구불한 방식으로 기판 요소(10)를 통해 안내된다. 이 경우, 도파로(11) 또는 광섬유(11a)는 도시된 예시적인 실시예에서 격자 디바이스(7a)로서, 특히 섬유 브래그 격자(7b)로서 형성되는 경로 길이 디바이스(7)로 연속적으로 이어진다. 도파로(11)는 연결 디바이스(24)에 의해 도 6에 도시되지 않은 분광계 디바이스(20)에 연결 가능하다.
도 7은 광학 장치(1)의 추가 가능한 실시예의 등각 배면도의 개략도를 도시한다. 더 나은 가시성을 위해, 액추에이터(4)와 광학 요소(2)는 점선으로 기호화된 분해도 스타일로 나타낸다. 실제 실시예에서, 액추에이터(4)는 광학 요소(2), 특히 기판 요소(10)에 기계적으로 결합된 방식으로 연결된다.
도 7에 도시된 예시적인 실시예에서, 복수의 도파로(11) 또는 섬유(11a)가 제공된다.
도 7에 도시된 예시적인 실시예에서, 스트레인 게이지 디바이스(5)의 복수의 측정 영역(6)은 기판 요소(10)에서 상이한 깊이로 형성되고, 복수의 측정 영역(6) 중 적어도 하나는 기판 요소(10)의 스트레인 중립 평면(21)에 배열된다.
도 7에 도시된 광학 장치(1)의 실시예는, 복수의 측정 영역(6)의 각각의 실제 스트레인이 기판 요소(10)의 상이한 깊이에서 결정되고, 복수의 측정 영역(6) 중 적어도 하나의 실제 스트레인이 기판 요소(10)의 스트레인 중립 평면(21)에서 결정되게 하는 유형의 방법 실시예를 수행하기에 특히 적합하다.
도 8은 광학 장치(1)의 추가 개략도를 도시하며, 경로 길이 디바이스(7)의 섹션이 확대된 방식으로 도시되어 있다. 광학 장치(1)의 묘사와 관련하여, 특히 도 6의 실시예를 참조한다.
도 8에 도시된 예시적인 실시예에서, 경로 길이 디바이스(7)는 측정 방사선(9)을 위한 공진기 디바이스(7c), 및 복수의 도파로(11)를 포함한다.
예시된 예시적인 실시예에서, 공진기 디바이스(7c)는 예시적인 실시예에서 평면 표면을 위한 실리콘 산화물 충전층인 충전층(25)에 형성된다. 또한, 공진기 디바이스(7c)는 링 공진기(26)를 포함한다.
도 9는 광섬유(11a)에서 섬유 브래그 격자(7b)의 개략도를 도시한다.
이 경우, 광섬유(11a)는 클래딩(27), 코어(28) 및 코어(28)에 배열된 라인 격자 영역(29)으로 형성된다. 여기서, 라인 격자 영역(29)은 코어(28)와 상이한 굴절률을 갖는다.
좌측에서, 측정 방사선(9)은 광섬유(11a)에 결합되고 상기 광섬유(11a)에 의해 섬유 브래그 격자(7b)로 안내된다. 측정 방사선(9)의 일부는 섬유 브래그 격자에서 다시 반사되는 반면, 측정 방사선(9)의 다른 부분은 상기 섬유 브래그 격자(7b)를 통해 투과된다.
측정 방사선(9)의 전파 방향은 화살표에 의해 명확히 설명된다.
발생하는 측정 스펙트럼(8)은 각각의 화살표에 할당된다.
측정 스펙트럼(8) 및 마찬가지로 도시된 입력 결합 스펙트럼(30)에서, 측정 방사선(9)은 섬유(11a)에 결합되고, 파장이 수평 파장 축(31)에 플롯된다. 각각의 스펙트럼 영역에서 측정 방사선(9)의 강도는 수직 강도 축(32)에 플롯된다.
광대역 입력 결합 스펙트럼(30)을 갖는 측정 방사선(9)이 결합될 때, 반사된 측정 스펙트럼(8)은 좁은 피크만을 갖는 반면, 투과된 측정 스펙트럼(8)은 좁은 노치를 갖는다는 것이 여기서 명백하다. 투과된 측정 스펙트럼(8)의 노치는 측정 방사선(9)의 일부의 반사로부터 생겨난다. 따라서, 2개의 측정 스펙트럼(8)은 서로 보완하여 입력 결합 스펙트럼(30)을 형성한다.
측정 방사선(9)의 개별 부분 사이에 파이의 위상 오프셋이 있는 방식으로 라인 격자 간극(29a)이 형성되는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 패브리-페로 공동이 이러한 방식으로 형성될 수 있다. 주파수 공간에서 1 GHz 내지 3 GHz, 바람직하게는 2 GHz의 반치전폭을 갖는 날카로운 노치가 발생하는 방식으로 라인 격자 간극(29a)이 형성되는 것이 제공될 수 있다.
도 10은 가능한 측정 스펙트럼(8)의 개략도를 도시한다. 파장은 파장 축(31)을 따라 플롯되고, 경로 길이 디바이스의 반사율은 반사율 축(33)에 플롯된다(이와 관련하여 도 9의 측정 방사선(9)의 반사된 성분을 참조한다).
도 11은 도 9와 유사한 섬유 브래그 격자(11b)의 예시적인 실시예의 개략도를 도시한다.
이 경우, 라인 격자 영역(29)은 서로 상이한 굴절률을 갖고, 이는 상이한 근접도의 해칭에 의해 명확히 설명된다. 이 경우, 라인 격자 영역(29)의 굴절률은 코어(28)의 굴절률과 상이하다. 반사된 측정 스펙트럼은 섬유 브래그 격자(7b) 아래에 도시된 바와 같이 발생하며, 유사한 축이 도 9에 라벨 표시되어 있다.
도 11에 도시된 라인 격자 영역(29) 사이의 굴절률 변동의 결과로서, 예를 들어 측정 스펙트럼(8)에서 2차 최대값을 억제하는 것이 가능하다.
도 12는 섬유 브래그 격자(7b)의 추가 가능한 실시예의 개략도를 도시한다.
이 경우, 라인 격자 영역(29)은 코어(28)에 그룹으로 배열되며, 그룹은 서로 이격되어 있다. 간격은 개별 그룹에 의해 반사된 측정 방사선(9)의 성분이 파이의 위상 오프셋을 갖도록 선택된다. 결과적으로, 측정 방사선(9)의 이들 성분의 상쇄 간섭이 존재하고, 라인 격자 영역(29) 아래에 도시된 측정 스펙트럼(8)의 묘사에서, 노치는 가장 높은 반사율이 예상되는 영역의 반사된 스펙트럼에서 가시적이다.
이는 관찰 가능한 노치가 반사된 측정 방사선(8)의 정체기보다 더 날카롭고(도 11 참조), 결과적으로 더 높은 정밀도로 검출될 수 있다는 점에서 유리하다.
이러한 섬유 브래그 격자(7b)의 실시예는 파이 섬유 브래그 격자라고도 지칭될 수 있다.
도 13은 경로 길이 디바이스(7)의 추가 실시예의 개략도를 도시한다.
이 경우, 측정 방사선(9)은 도파로(11)로 공급되고 결합 디바이스(34)에서 링 공진기(26)로서 형성된 공진기 디바이스(7c)에 결합된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 링 공진기(26) 자체는 측정 방사선(9)이 격자 디바이스(7a)에 공급되는 도파로(11)를 포함한다. 격자 디바이스(7a)에 의해 반사 및/또는 투과된 측정 방사선(9)은 추가 결합 디바이스(34)에 의해 도파로(11)에 다시 한 번 출력 결합되고 도파로(11)의 상이한 측면에서 투과된 측정 스펙트럼(8) 또는 반사된 측정 스펙트럼(8)에 대해 검사될 수 있다.
특히, 격자 디바이스(7a)가 섬유 브래그 격자(7b), 특히 파이 섬유 브래그 격자로서 형성되는 것이 제공될 수 있다.
도 14는 도 11의 묘사와 유사한 방식으로 격자 디바이스(7a)의 반사된 측정 스펙트럼(8)의 추가 개략도를 도시한다.
도 15는 도 12의 묘사와 유사한 방식으로, 파이 섬유 브래그 격자로서의 실시예에서 섬유 브래그 격자(7b)의 반사된 측정 스펙트럼(8)의 추가 개략도를 도시한다.
도 16은 공진기 디바이스(7c)의 실시예의 개략도를 도시한다. 공진기 디바이스(7c)는 차례로 링 공진기(26)를 포함한다. 링 공진기(26)의 직경은 양방향 화살표에 의해 명확히 설명된다. 광이 링 공진기(26)에 결합되고 및/또는 그로부터 출력 결합될 수 있는 도파로(11)는 상기 링 공진기(26)를 따라 이어진다.
공진기 디바이스(7c)의 묘사에서, 도 16은 링 공진기(7c)로 인해 발생하는 개략적인 투과된 측정 스펙트럼(8)을 도시한다. 측정 방사선(9)의 파장의 배수에서 날카로운 노치가 발생한다. 날카로운 노치 사이의 거리는 링 공진기(26)의 기하형상 및/또는 직경에 의해 결정된다. 링 공진기(26)의 기하형상에 변화가 있으면 노치는 함께 또는 떨어져 움직인다. 노치 사이의 거리가 측정되면, 링 공진기(7c)의 직경 및/또는 기하형상을 추론하는 것이 가능하다.
대안적으로 또는 추가로, 하나 이상의 노치의 위치 또는 위상, 바람직하게는 절대 위치 또는 위상이 측정 스펙트럼(8)에서 측정되는 것이 제공될 수 있다. 결과적으로, 링 공진기(7c)의 직경 및/또는 기하형상은 특히 신뢰성 있고 정확하게 추론될 수 있다.
도 17은 광학 장치(1)의 가능한 실시예의 개략도의 사시도를 도시한다.
이 경우, 광섬유(11a)는 솔더링 유리(23)에 의해 기판 요소(10)에 솔더링된다.
도 18은 광섬유(11a)를 기판 요소(10)에 통합하는 추가 예시적인 실시예를 도시하며, 광섬유의 코어(28) 및 클래딩(27)은 다시 한 번 솔더링 유리(23)에 의해 기판 요소(10)에 솔더링된다. 이 경우, 섬유 브래그 격자(7b)는 기판 요소(10)의 솔더링 유리(23)의 홈(22)에 배열된다.
보호 코팅(도시되지 않음) 및/또는 슬리브(도시되지 않음), 예를 들어, 코어(28) 및 클래딩(27)을 둘러쌀 수 있는 폴리머 슬리브는 고온으로 인해 보호 코팅 및/또는 슬리브가 손상될 수 있기 때문에 솔더링된 영역에서 제거되었다.
솔더링 유리(23)가 200℃ 내지 500℃, 바람직하게는 350℃ 내지 450℃의 온도에서 처리되는 것이 제공될 수 있으며, 광섬유(11a)의 코어(28) 및/또는 클래딩(27)은 바람직하게는 1500℃ 내지 1800℃의 용융 온도를 갖는다.
바람직하게는, 용융 또는 솔더링 시 고온으로 인해 코어(28)의 굴절률 변동이 손상되지 않는 것이 제공될 수 있다.
이 경우, 용융 또는 솔더링 시, 펨토초 기입 격자 디바이스(7a) 및/또는 섬유 브래그 격자(7b)가 1100℃ 미만, 바람직하게는 900℃ 미만, 바람직하게는 800℃ 미만의 온도에 노출되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 용융 또는 솔더링 시, 펨토초 기입 격자 디바이스(7a) 및/또는 섬유 브래그 격자(7b)가 적어도 800℃, 바람직하게는 적어도 900℃, 바람직하게는 적어도 1100℃의 온도까지 내열성이 있는 것이 제공될 수 있다.
또한, 용융 또는 솔더링 시, UV 기입 격자 디바이스(7a) 및/또는 섬유 브래그 격자(7b)가 800℃ 미만, 바람직하게는 500℃ 미만의 온도에 노출되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 용융 또는 솔더링 시, UV 기입 격자 디바이스(7a) 및/또는 섬유 브래그 격자(7b)가 적어도 500℃, 바람직하게는 적어도 800℃의 온도까지 내열성이 있는 것이 제공될 수 있다.
도 19는 광학 장치(1)를 제조하기 위한 장치(35)의 가능한 실시예를 도시한다. 특히, 광학 장치(1)는 적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스(7a) 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스(7c)가 기판 요소(10)에 의해 형성되는 방식으로 장치(35)에 의해 제조될 수 있다.
도시된 장치(35)는 고에너지 기입 방사선(36)에 의해 기판 요소(10)의 초기 재료에 굴절률 변동을 기입하도록 구성된다. 기입 방사선(36)의 방사선 강도를 변경함으로써, 라인 격자 디바이스(29)를 형성하기 위한 굴절률의 변동을 설정하는 것이 가능하다. 결과적으로, 스트레인 게이지 디바이스(5) 또는 스트레인 게이지 디바이스(5)의 부분을 기판 요소(10) 및/또는 광학 표면(3)에 직접 기입하는 것이 가능하다.
광학 장치(1)는 도 1에 따른 EUV 투영 노광 장치(100)의 거울(M4 및/또는 M5)로서 형성되는 광학 요소에 특히 적합하다.
도 3 내지 도 19의 예시적인 실시예에서 언급된 특징은 다른 예시적인 실시예에서도 구현될 수 있다. 특히, 도 5, 도 6, 도 7, 도 18 및/또는 도 19에 기초하여 설명된 방식으로 광학 요소(2)에 배열된 복수의 광섬유를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 광학 장치(1) 및/또는 방법과 관련하여 설명된 실시예는 또한 본 발명에 따른 광학 요소(2)의 제조 방법에 대한 개시로서 볼 수 있다.
1 광학 장치
2 광학 요소
3 광학 표면
4 액추에이터
5 스트레인 게이지 디바이스
6 측정 영역
7 경로 길이 디바이스
7a 격자 디바이스
7b 섬유 브래그 격자
7c 공진기 디바이스
8 측정 스펙트럼
9 측정 방사선
10 기판 요소
11 도파로
11a 광섬유
12 폐루프 제어 디바이스
13 컴퓨팅 디바이스
14 유효 영역
15 스트레인 결정 블록
16 변형 결정 블록
17 선택 블록
18 힘 결정 블록
19 조절 블록
20 분광계 디바이스
21 스트레인 중립 평면
22 홈
23 솔더링 유리
24 연결 디바이스
25 충전층
26 링 공진기
27 클래딩
28 코어
29 라인 격자 영역
29a 라인 격자 간극
30 입력 결합 스펙트럼
31 파장 축
32 강도 축
33 반사 축
34 결합 디바이스
35 장치
36 기입 방사선
100 EUV 투영 노광 장치
101 조명 시스템
102 방사선 소스
103 조명 광학 유닛
104 물체 필드
105 물체 평면
106 레티클
107 레티클 홀더
108 레티클 변위 구동 장치
109 투영 광학 유닛
110 이미지 필드
111 이미지 평면
112 웨이퍼
113 웨이퍼 홀더
114 웨이퍼 변위 구동 장치
115 EUV/사용된/조명 방사선
116 콜렉터
117 중간 초점면
118 편향 거울
119 제1 패싯 거울/필드 패싯 거울
120 제1 패싯/필드 패싯
121 제2 패싯 거울/동공 패싯 거울
122 제2 패싯/동공 패싯
200 DUV 투영 노광 장치
201 조명 시스템
202 레티클 스테이지
203 레티클
204 웨이퍼
205 웨이퍼 홀더
206 투영 광학 유닛
207 렌즈 요소
208 장착부
209 렌즈 하우징
210 투영 빔
Mi 거울

Claims (34)

  1. 리소그래피 시스템(100, 200)용 광학 장치(1)이며, 광학 표면(3)을 포함하는 적어도 하나의 광학 요소(2)와 광학 표면(3)을 변형하기 위한 하나 이상의 액추에이터(4)를 갖고,
    광학 요소(2)는 광학 표면(3)의 변형을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스(5)를 포함하며, 스트레인 게이지 디바이스(5)는:
    - 측정 방사선(9)의 측정 스펙트럼(8)을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)로서, 측정 방사선(9)을 위한 격자 디바이스(7a) 및/또는 측정 방사선(9)을 위한 공진기 디바이스(7c)를 포함하는, 경로 길이 디바이스(7), 및/또는
    - 적어도 하나의 도파로(11)를 포함하고;
    - 적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스(7a) 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스(7c)는 기판 요소(10)에 의해 형성되는, 광학 장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    스트레인 게이지 디바이스(5)는 광학 요소(2)의 적어도 하나의 측정 영역(6)에서 스트레인을 결정하도록 구성되며, 적어도 하나의 측정 영역(6)은 측정 영역(6)의 스트레인이 광학 표면(3)의 변형에 의해 결정되는 방식으로 배열되는, 광학 장치(1).
  3. 제2항에 있어서,
    스트레인 게이지 디바이스(5)는 적어도 하나의 측정 영역(6) 내에 적어도 부분적으로 배열되는, 광학 장치(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 요소(2)는 광학 표면(8)이 배열 및/또는 형성되는 기판 요소(10)를 포함하고, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 기판 요소(10) 내에 및/또는 기판 요소 상에 적어도 부분적으로 배열되는, 광학 장치(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트레인 게이지 디바이스(5)는 복수의 경로 길이 디바이스(7)를 포함하고, 적어도 하나의 도파로(11)는 측정 방사선(9)을 바람직하게는 연속하여 복수의 경로 길이 디바이스(7)로 안내하는, 광학 장치(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 격자 디바이스(7a)는 섬유 브래그 격자(7b)의 형태인, 광학 장치(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 도파로(11)는 광섬유(11a)의 형태인, 광학 장치(1).
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트레인 게이지 디바이스(5)의 복수의 측정 영역(6)은 기판 요소(10)에서 상이한 깊이로 형성되고 및/또는 복수의 측정 영역(6) 중 적어도 하나는 기판 요소(10)의 스트레인 중립 평면(21)에 배열되는, 광학 장치(1).
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    폐루프를 갖는 폐루프 제어 디바이스(12)는, 고려되는 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 결정된 측정 영역(6)의 실제 스트레인을 이용하여, 적어도 하나의 액추에이터(4)에 의해 측정 영역(6)의 목표 스트레인을 설정하기 위해 제공되는, 광학 장치(1).
  10. 제9항에 있어서,
    폐루프 제어 디바이스(12)는, 고려되는 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 결정된 측정 영역(6)의 실제 스트레인을 이용하여, 적어도 하나의 액추에이터(4)에 의해 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하기 위한 목적으로 구성되는, 광학 장치(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    폐루프 제어 디바이스(12)는 광학 표면(3)의 목표 변형으로부터 실제 변형의 온도 유도 편차 및/또는 스트레인 유도 편차 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되는, 광학 장치(1).
  12. 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 요소(2)에 의해 야기되는 광학 효과와 관련된 광학 표면(3)의 변형이 측정 가능한 방식으로 복수의 측정 영역(6)이 광학 요소(2) 상에 배열되는, 광학 장치(1).
  13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    컴퓨팅 디바이스(13)가 광학 표면(3)의 실제 변형 및/또는 적어도 하나의 측정 영역(6)의 결정된 실제 스트레인으로부터 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하기 위한 적어도 하나의 액추에이터(4)의 적절한 힘을 결정하도록 제공되는, 광학 장치(1).
  14. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 액추에이터(4), 바람직하게는 모든 액추에이터(4)에는 각각의 액추에이터(4)의 유효 영역(14)을 포함하는, 바람직하게는 배타적으로 포함하는 측정 영역(6)이 각각 할당되는, 광학 장치(1).
  15. 제2항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 측정 영역(6)의 스트레인 및/또는 광학 표면(3)의 진동은 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정 가능한, 광학 장치(1).
  16. 제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 측정 영역(6)은 광학 표면(3) 및/또는 광학 요소(2)의 하나 이상의 진동 모드가 결정 가능한 방식으로 광학 요소(2) 상에 및/또는 광학 요소(2) 내에 배열되는, 광학 장치(1).
  17. 하나 이상의 액추에이터(4)에 의해 리소그래피 시스템(100, 200)용 광학 요소(2)의 광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하는 방법이며,
    광학 표면(3)의 실제 변형은 결정되는 광학 요소(2)의 적어도 하나의 측정 영역(6)의 적어도 하나의 실제 스트레인에 의해 결정되는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 측정 영역(6)은 광학 표면(3)의 실제 변형이 실제 스트레인으로부터 추론될 수 있는 방식으로 선택되는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    스트레인 게이지 디바이스(5)는 적어도 하나의 측정 영역(6)의 실제 스트레인의 결과로서 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)이 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)에 영향을 미치는 방식으로 배열되는, 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 스트레인은 적어도 하나의 측정 방사선(9) 중 적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)을 검출함으로써 결정되는, 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    경로 길이 디바이스(7)는 격자 디바이스(7a) 및/또는 공진기 디바이스(7c)에 의해 형성되는, 방법.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 표면(3)의 목표 변형을 설정하는 데 필요한 적어도 하나의 액추에이터(4)의 힘은 광학 표면(3)의 결정된 실제 변형에 기초하여, 바람직하게는 폐루프에서 결정 및/또는 인가되는, 방법.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 스트레인은 광학 표면(3)이 배열 및/또는 형성되는 적어도 하나의 기판 요소(10)의 하나 이상의 측정 영역(6)에서 결정되는, 방법.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 스트레인은 복수의 측정 영역(6)에서 동기식으로 결정되는, 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 측정 스펙트럼(8)의 시프트가 검출되는, 방법.
  26. 제18항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 측정 영역(6)의 실제 스트레인 및/또는 광학 표면(3)의 진동은 스트레인 게이지 디바이스(5)에 의해 규칙적으로, 바람직하게는 연속적으로 결정되는, 방법.
  27. 제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 표면(3) 및/또는 광학 요소(2)의 하나 이상의 진동 모드가 결정되는, 방법.
  28. 제23항 내지 27항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 측정 영역(6)의 각각의 실제 스트레인은 기판 요소(10)의 상이한 깊이에서 결정되고 및/또는 실제 스트레인은 복수의 측정 영역(6) 중 적어도 하나의 기판 요소(10)의 스트레인 중립 평면(21)에서 결정되는, 방법.
  29. 리소그래피 시스템, 특히 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(100, 200)이며, 방사선 소스(102) 및 적어도 하나의 광학 요소(116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207)를 포함하는 광학 유닛(103, 109, 206)을 갖는 조명 시스템(101, 201)을 갖고,
    제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 광학 장치(1)가 제공되며, 광학 요소(116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 광학 장치(1)의 광학 요소(2)이고 및/또는 광학 요소(116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) 중 적어도 하나는 제17항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하는 변형 가능한 광학 표면(3)을 포함하는, 리소그래피 시스템.
  30. 광학 표면(3)을 포함하는 리소그래피 시스템(100, 200)용 광학 요소(2)의 제조 방법이며, 광학 표면(3)은 하나 이상의 액추에이터(4)에 의해 변형 가능하고, 광학 요소(2)는 광학 표면(3)의 변형을 결정하기 위한 스트레인 게이지 디바이스(5)를 포함하며, 스트레인 게이지 디바이스(5)는 측정 방사선(9)의 측정 스펙트럼(8)을 생성하기 위한 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)를 포함하고, 경로 길이 디바이스(7)는 측정 방사선(9)을 위한 격자 디바이스(7a) 및/또는 측정 방사선(9)을 위한 공진기 디바이스(7c), 및/또는 적어도 하나의 도파로(11)를 포함하며,
    적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스(7a) 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스(7c)는 기판 요소(10)에 의해 형성되는, 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    기판 요소(10)에 의한 적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 격자 디바이스(7a) 및/또는 적어도 하나의 공진기 디바이스(7c)의 형성은 굴절률의 국소 변화를 통한 직접 기입에 의해 달성되는, 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    굴절률의 국소 변화는,
    - 예를 들어 자외선 스펙트럼 범위의 및/또는 바람직하게는 수 펨토초, 특히 1 내지 15 펨토초의 펄스 지속 기간을 갖는 초단 레이저 펄스를 사용하는 기입 방사선; 및/또는
    - 이온 빔; 및/또는
    - 전자 빔에 의해 형성되는, 제조 방법.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)는 노광, 현상, 에칭 또는 재료 적용과 같은 리소그래피 기술을 사용하여 표면 근방에 적용되는, 제조 방법.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 도파로(11) 및/또는 적어도 하나의 경로 길이 디바이스(7)는 특히 모놀리식 제조를 위해 3차원으로 및/또는 광학 요소의 표면 훨씬 아래, 특히 광학 표면(3) 아래에서 구조화되는, 제조 방법.
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