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KR20250005146A - Source selection module and associated instrumentation - Google Patents

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KR20250005146A
KR20250005146A KR1020247034918A KR20247034918A KR20250005146A KR 20250005146 A KR20250005146 A KR 20250005146A KR 1020247034918 A KR1020247034918 A KR 1020247034918A KR 20247034918 A KR20247034918 A KR 20247034918A KR 20250005146 A KR20250005146 A KR 20250005146A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
selection module
radiation
source selection
illumination beam
dispersing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247034918A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마르쿠스 프란시스쿠스 안토니우스 유링스
그리벤브로엑 헨드리쿠스 로베르투스 마리 반
부어스트 페터 데니 반
질리 저우
요한스 제이코버스 마테우스 바셀맨스
Original Assignee
에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP22174097.0A external-priority patent/EP4279993A1/en
Application filed by 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. filed Critical 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
Publication of KR20250005146A publication Critical patent/KR20250005146A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈이 개시된다. 소스 선택 모듈은 제1 방향을 따라 빔을 분산시키기 위한 제1 빔 분산 요소; 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 빔을 분산시키기 위한 제2 빔 분산 요소; 상기 제1 빔 분산 요소와 상기 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능한 제어 가능한 회절 요소; 및 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개를 포함한다.A source selection module for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam is disclosed. The source selection module includes a first beam-dispersing element for dispersing the beam along a first direction; a second beam-dispersing element for dispersing the beam along a second direction perpendicular to the first direction; a controllable diffractive element operable to controllably spatially modulate the broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element; and an aperture stop operable to maximize transmission of one of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation.

Description

소스 선택 모듈 및 관련된 계측 장치Source selection module and associated instrumentation

관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications

본 출원은 2022년 4월 25일에 출원된 EP 출원 22169636.2 및 2022년 5월 18일에 출원된 EP 출원 22174097.0의 우선권을 주장하며, 이들은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.This application claims the benefit of EP application 22169636.2, filed April 25, 2022 and EP application 22174097.0, filed May 18, 2022, which are incorporated herein by reference in their entirety.

본 발명은, 예를 들어 리소그래피 기법에 의한 디바이스의 제조에 사용 가능한 방법 및 장치에, 그리고 리소그래피 기법을 이용하여 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 계측 센서 및 이러한 계측 센서를 갖는 리소그래피 장치에, 더욱 특히 이러한 계측 센서를 위한 조명 배열체에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus usable for manufacturing devices by, for example, lithographic techniques, and to a method for manufacturing devices by using lithographic techniques. The present invention particularly relates to a measurement sensor and a lithographic apparatus having such a measurement sensor, and more particularly to an illumination arrangement for such a measurement sensor.

리소그래피 장치는 원하는 패턴을 기판 상으로, 일반적으로 기판의 타겟 부분 상으로 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 예에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클로 지칭되는 패터닝 디바이스는 IC의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판 (예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 여러 다이를 포함하는) 타겟 부분 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 전형적으로 기판 상에 제공된 방사선 민감성 재료 (레지스트)의 층 상으로의 이미징을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 부분들의 네트워크를 포함할 것이다. 이 타겟 부분들은 흔히 "필드(fields)"로 지칭된다.A lithographic apparatus is a machine that applies a desired pattern onto a substrate, typically onto a target portion of the substrate. A lithographic apparatus may be used, for example, in the manufacture of integrated circuits (ICs). In that example, a patterning device, alternatively referred to as a mask or a reticle, may be used to create a circuit pattern to be formed on an individual layer of the IC. The pattern may be transferred onto a target portion (e.g., comprising a portion of a die, one or more dies) on a substrate (e.g., a silicon wafer). Transfer of the pattern is typically accomplished by imaging onto a layer of radiation-sensitive material (resist) provided on the substrate. Typically, a single substrate will comprise a network of adjacent target portions that are sequentially patterned. These target portions are often referred to as "fields".

복잡한 디바이스의 제조에서, 전형적으로 많은 리소그래피 패터닝 단계가 수행되며, 그에 의하여 기판 상의 연속적인 층들에 기능적 피처를 형성한다. 따라서 리소그래피 장치의 성능의 중요한 양태는 이전 층에 (동일한 장치 또는 상이한 리소그래피 장치에 의해) 놓여진 피처에 관하여, 적용된 패턴을 올바르게 그리고 정확하게 배치하는 능력이다. 이 목적을 위하여, 기판은 하나 이상의 정렬 마크 세트를 구비한다. 각 마크는 위치 센서, 전형적으로 광학 위치 센서를 사용하여 나중에 위치가 측정될 수 있는 구조체이다. 리소그래피 장치는 하나 이상의 정렬 센서를 포함하며, 기판 상의 마크들의 위치들은 이 정렬 센서들에 의하여 정확하게 측정될 수 있다. 상이한 유형의 마크들과 상이한 유형의 정렬 센서들은 상이한 제조 업체들 및 동일 제조 업체의 상이한 제품들로부터 알려져 있다.In the manufacture of complex devices, typically many lithographic patterning steps are performed, thereby forming functional features in successive layers on a substrate. Therefore, a critical aspect of the performance of a lithographic apparatus is its ability to correctly and accurately place an applied pattern with respect to features laid down in a previous layer (either by the same apparatus or by a different lithographic apparatus). For this purpose, the substrate is provided with a set of one or more alignment marks. Each mark is a structure whose position can be subsequently measured using a position sensor, typically an optical position sensor. The lithographic apparatus comprises one or more alignment sensors, and the positions of the marks on the substrate can be accurately measured by these alignment sensors. Different types of marks and different types of alignment sensors are known from different manufacturers and from different products of the same manufacturer.

다른 적용에서, 계측 센서는 기판 상의 노광된 구조체 (레지스트 내 및/또는 에칭 후)를 측정하기 위하여 사용된다. 빠르고 비침습적인 형태의 특수 검사 툴은, 방사선의 빔이 기판의 표면 상의 타겟으로 향하고 산란 또는 반사 빔의 특성이 측정되는 스캐터로미터이다. 공지된 스캐터로미터의 예는 US2006/033921A1 및 US2010/201963A1에서 설명된 유형의 각도-분해 스캐터로미터를 포함한다. 재구성에 의한 피처 형상의 측정에 더하여, 공개된 특허 출원 US2006/066855A1에 설명된 바와 같이, 회절 기반 오버레이는 이러한 장치를 사용하여 측정될 수 있다. 회절 차수의 암시야 이미징을 이용한 회절-기반 오버레이 계측은 더 작은 타겟에서의 오버레이 측정을 가능하게 한다. 암시야 이미징 계측의 예는 국제 특허 출원 WO2009/078708 및 WO2009/106279에서 찾을 수 있으며, 이 문헌들은 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다. 이 기술의 추가적인 개발안은 공개된 특허 공보 US2011/0027704A, US2011/0043791A, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2012/0123581A, US2013/0258310A, US2013/0271740A 및 WO2013/178422A1에 설명되었다. 이 타겟들은 조명 스폿보다 더 작을 수 있으며, 웨이퍼 상의 제품 구조체로 둘러싸일 수 있다. 복합 격자 타겟을 사용하여 하나의 이미지 내에서 다수의 격자가 측정될 수 있다. 이 출원들 모두의 내용 또한 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.In another application, the metrology sensor is used to measure exposed structures on a substrate (within the resist and/or after etching). A fast, non-invasive type of specialized inspection tool is a scatterometer, in which a beam of radiation is directed at a target on the surface of the substrate and the properties of the scattered or reflected beam are measured. Examples of known scatterometers include angle-resolved scatterometers of the type described in US2006/033921A1 and US2010/201963A1. In addition to measuring feature shapes by reconstruction, diffraction-based overlay can be measured using such devices, as described in published patent application US2006/066855A1. Diffraction-based overlay measurement using dark-field imaging of diffraction orders enables overlay measurements on smaller targets. Examples of dark field imaging metrology can be found in international patent applications WO2009/078708 and WO2009/106279, which are incorporated herein by reference in their entireties. Further developments of this technology are described in published patent applications US2011/0027704A, US2011/0043791A, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2012/0123581A, US2013/0258310A, US2013/0271740A and WO2013/178422A1. The targets can be smaller than the illumination spot and can be surrounded by product structures on the wafer. Multiple gratings can be measured within a single image using compound grating targets. The contents of all of these applications are also incorporated herein by reference.

일부 스캐터로미터 또는 정렬 센서에서와 같은 일부 계측 적용에서, 계측 타겟의 불완전성은 그 타겟으로부터의 측정된 값의 파장/편광 의존 변화의 결과로 이어질 수 있다. 따라서, 이 변화에 대한 보정 및/또는 완화는 때때로 다수의 상이한 파장 및/또는 편광 (또는 더 일반적으로, 다수의 상이한 조명 조건)을 이용하여 동일한 측정을 수행하는 것에 의해 영향을 받는다. 이러한 계측 적용을 위해 조명의 스펙트럼 성분들의 스위칭 및 선택을 개선하는 것이 바람직할 것이다.In some metrology applications, such as in some scatterometers or alignment sensors, imperfections in the measurement target can result in wavelength/polarization dependent variations in the measured values from that target. Therefore, compensation and/or mitigation for these variations is sometimes effected by performing the same measurement using a number of different wavelengths and/or polarizations (or more generally, a number of different illumination conditions). For such metrology applications, it would be desirable to improve the switching and selection of the spectral components of the illumination.

제1 양태의 본 발명은 변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈을 제공하며, 소스 선택 모듈은 광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제1 빔 분산 요소 -상기 제1 빔 분산 요소는 제1 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-; 광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제2 빔 분산 요소, 상기 -제2 빔 분산 요소는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함; 자신의 주기성의 방향이 상기 제1 방향을 포함하도록 제1 방향을 따라 배열된 제어 가능한 요소들을 갖는 제어 가능한 회절 요소 -제어 가능한 회절 요소는 상기 제1 빔 분산 요소와 상기 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능함-; 및 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개를 포함한다.The present invention in a first aspect provides a source selection module for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam, the source selection module comprising: a first beam-dispersing element for dispersing the broadband illumination beam, the first beam-dispersing element being operable to disperse the broadband illumination beam along a first direction; a second beam-dispersing element for dispersing the broadband illumination beam, the second beam-dispersing element being operable to disperse the broadband illumination beam along a second direction perpendicular to the first direction; a controllable diffractive element having controllable elements arranged along the first direction such that a direction of its periodicity includes the first direction, the controllable diffractive element being operable to controllably spatially modulate the broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element; and an aperture stop operable to maximize transmission of one of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation.

제2 양태의 본 발명은 변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈을 제공하며, 소스 선택 모듈은 광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 적어도 하나의 빔 분산 요소 -상기 적어도 하나의 빔 분산 요소는 제1 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-; 자신의 주기성의 방향이 상기 제1 방향을 포함하도록 제1 방향을 따라 배열된 제어 가능한 요소들을 갖는 제어 가능한 회절 요소 -제어 가능한 회절 요소는 상기 제1 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능함-; 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개; 및 제1 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능한 회절 요소 상으로 이미지화하도록, 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 변조된 조명 빔을 수집하도록 작동 가능한 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함하는 복수의 렌즈 요소를 포함하며; 여기서 상기 제1 빔 분산 요소는 또한 제어 가능한 회절 요소로부터의 복귀 경로 상에서 변조된 조명 빔을 재결합시키도록 배열된다.The present invention in a second aspect provides a source selection module for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam, the source selection module comprising: at least one beam-dispersing element for dispersing the broadband illumination beam, the at least one beam-dispersing element being operable to disperse the broadband illumination beam along a first direction; a controllable diffractive element having controllable elements arranged along a first direction such that a direction of their periodicity includes the first direction, the controllable diffractive element being operable to controllably spatially modulate the broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element; an aperture stop operable to maximize transmission of one of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation; and a plurality of lens elements including at least one lens or lens system operable to image the broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element onto the controllable diffractive element and to collect the modulated illumination beam from the controllable diffractive element; Here, the first beam dispersing element is also arranged to recombine the modulated illumination beam on the return path from the controllable diffractive element.

또한, 제1 양태 또는 제2 양태의 방법을 수행하도록 작동 가능한 계측 디바이스를 포함하는 계측 장치 및 리소그래피 장치가 공개된다.Also disclosed are a metrology apparatus and a lithography apparatus including a metrology device operable to perform the method of the first aspect or the second aspect.

본 발명의 상기 양태 및 기타 양태는 아래에 설명된 예를 고려할 대 이해될 것이다.The above and other aspects of the present invention will be understood in consideration of the examples described below.

본 발명의 실시예는 이제 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이며, 도면에서:
도 1은 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 리소그래피 셀의 개략적 개요를 도시하고 있다.
도 3은 반도체 제조를 최적화하기 위한 세 가지 핵심 기술 간의 협력을 나타내는 홀리스틱 리소그래피의 개략적 표현을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 암시야 디지털 홀로그램 현미경을 포함할 수 있는 계측 장치로 사용되는 스캐터로메트리 장치의 개략적 개요를 도시하고 있다.
도 5는 (a) 제1 조명 애퍼처 쌍을 사용하여 타겟을 측정하는 데 사용하기 위한 암시야 스캐터로미터의 개략도, 그리고 (b) 주어진 조명 방향에 대한 타겟 격자의 회절 스펙트럼의 상세도를 포함하고 있다.
도 6은 격자 광 밸브의 개략적인 도면으로서, 그의 기본적인 작동을 (a) 평면도, (b) 제1 구성의 종단 도면, 그리고 (c) 제2 구성의 종단 도면에서 도시하고 있다.
도 7은 제1 구성에서의 격자 광 밸브를 포함하는 조명 배열체의 작동 원리의 개략적인 도면이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 제2 구성에서의 격자 광 밸브를 포함하는 조명 배열체의 작동 원리의 개략적인 도면이다.
도 9는 도 7의 배열체에 대한 구경 조리개를 최적화하는데 있어서의 어려움을 도시하는 퓨필 표현이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 조명 배열체에 대한 퓨필 표현이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 격자 광 밸브를 포함하는 조명 배열체의 작동 원리의 개략적인 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 격자 광 밸브를 포함하는 조명 배열체의 작동 원리의 개략적인 도면이다.
An embodiment of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 illustrates a lithography apparatus.
Figure 2 illustrates a schematic overview of a lithography cell.
Figure 3 illustrates a schematic representation of holistic lithography, showing the collaboration between three key technologies to optimize semiconductor manufacturing.
FIG. 4 is a schematic diagram of a scatterometry device used as a measuring device that may include a dark-field digital holographic microscope according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 includes (a) a schematic diagram of a dark-field scatterometer for use in measuring a target using a first pair of illumination apertures, and (b) a detailed illustration of the diffraction spectrum of the target grating for a given illumination direction.
Figure 6 is a schematic drawing of a grating light valve, showing its basic operation in (a) a plan view, (b) a cross-sectional view of a first configuration, and (c) a cross-sectional view of a second configuration.
Figure 7 is a schematic diagram of the operating principle of a lighting array including a grid light valve in a first configuration.
FIGS. 8A, 8B and 8C are schematic drawings of the operating principle of a lighting array including a grid light valve in a second configuration.
Figure 9 is a pupil representation illustrating the difficulty in optimizing the aperture stop for the array of Figure 7.
FIGS. 10A and 10B are pupil representations for a lighting arrangement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram of the operating principle of a lighting array including a grid light valve according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams of the operating principle of a lighting array including a grid light valve according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.Before describing embodiments of the present invention in detail, it is helpful to present an exemplary environment in which embodiments of the present invention may be implemented.

본 명세서에서, 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126㎚의 파장을 갖는) 자외 방사선 및 EUV (예를 들어 약 5 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 갖는 극자외 방사선)를 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함하도록 사용된다.In this specification, the terms “radiation” and “beam” are used to include all types of electromagnetic radiation, including ultraviolet radiation (e.g., having wavelengths of 365, 248, 193, 157 or 126 nm) and EUV (extreme ultraviolet radiation, e.g., having wavelengths in the range of about 5 to 100 nm).

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "레티클", "마스크" 또는 "패터닝 디바이스"는 입사 방사선 빔에, 기판의 타겟 부분에 생성될 패턴에 대응하는 패터닝된 횡단면을 부여하기 위해 사용될 수 있는 일반적인 패터닝 디바이스를 지칭하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. 용어 "광 밸브(light valve)"는 또한 이와 관련하여 사용될 수 있다. 전통적인 마스크 (투과형 또는 반사형, 바이너리, 위상-시프팅, 하이브리드 등) 이외에, 다른 이러한 패터닝 디바이스들의 예는 프로그램 가능한 미러 어레이 및 프로그램 가능한 LCD 어레이를 포함한다.The terms "reticle," "mask," or "patterning device" as used herein may be broadly interpreted to refer to any generic patterning device that can be used to impart a patterned cross-section corresponding to the pattern to be created in a target portion of a substrate to an incident radiation beam. The term "light valve" may also be used in this connection. In addition to traditional masks (transmissive or reflective, binary, phase-shifting, hybrid, etc.), examples of other such patterning devices include programmable mirror arrays and programmable LCD arrays.

도 1은 리소그래피 장치(LA)를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치(LA)는 방사선 빔(B) (예를 들어, UV 방사선, DUV 방사선 또는 EUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템 (일루미네이터로도 지칭됨)(IL), 패터닝 디바이스 (예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되며 특정 매개변수에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시키도록 구성된 제1 포지셔너(PM)에 연결되어 있는 마스크 지지체 (예를 들어, 마스크 테이블)(MT), 기판 (예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지시키도록 구성되며 특정 매개변수에 따라 기판 지지체를 정확하게 위치시키도록 구성된 제2 포지셔너(PW)에 연결되어 있는 기판 지지체 (예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 기판(W)의 (예를 들어, 하나 이상의 다이를 포함하는) 타겟 부분(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영시키도록 구성된 투영 시스템 (예를 들어, 굴절형 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함하고 있다.Figure 1 schematically illustrates a lithography apparatus (LA). A lithographic apparatus (LA) comprises an illumination system (also referred to as an illuminator) (IL) configured to control a radiation beam (B) (e.g., UV radiation, DUV radiation or EUV radiation), a mask support (e.g., a mask table) (MT) configured to support a patterning device (e.g., a mask) (MA) and connected to a first positioner (PM) configured to accurately position the patterning device (MA) according to specific parameters, a substrate support (e.g., a wafer table) (WT) configured to hold a substrate (e.g., a resist-coated wafer) (W) and connected to a second positioner (PW) configured to accurately position the substrate support according to specific parameters, and a projection system (e.g., a refractive projection lens system) (PS) configured to project a pattern imparted to the radiation beam (B) by the patterning device (MA) onto a target portion (C) (e.g., including one or more dies) of the substrate (W).

작동 시에, 조명 시스템(IL)은, 예를 들어 빔 전달 시스템(BD)을 통해 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 받아들인다. 조명 시스템(IL)은 방사선을 지향, 성형 및/또는 제어하기 위하여 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형 및/또는 다른 유형의 광학 구성 요소 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 유형의 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 일루미네이터(IL)는 패터닝 디바이스(MA)의 평면에서 방사선 빔의 횡단면에 원하는 공간 및 각도 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 조절하기 위해 사용될 수 있다.In operation, the illumination system (IL) receives a radiation beam from a radiation source (SO), for example, via a beam delivery system (BD). The illumination system (IL) may include various types of optical components, such as refractive, reflective, magnetic, electromagnetic, electrostatic and/or other types of optical components or any combination thereof, to direct, shape and/or control the radiation. The illuminator (IL) may be used to condition the radiation beam (B) to have a desired spatial and angular intensity distribution in the cross-section of the radiation beam in the plane of the patterning device (MA).

본 명세서에서 사용된 용어 "투영 시스템"(PS)은 사용되는 노광 방사선에 및/또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인에 적합한 것으로서, 굴절형, 반사형, 반사굴절형, 애너모픽, 자기형, 전자기형 및/또는 정전형 광학 시스템 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 유형의 투영 시스템을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서 내에서의 용어 "투영 렌즈"의 임의의 사용은 더 일반적인 용어 "투영 시스템"(PS)과 동의어로 간주될 수 있다.The term "projection system" (PS) as used herein should be broadly construed to include various types of projection systems, including refractive, reflective, catadioptric, anamorphic, magnetic, electromagnetic and/or electrostatic optical systems or any combination thereof, as suited to the exposure radiation employed and/or other factors such as the use of an immersion liquid or the use of a vacuum. Any use of the term "projection lens" within this specification may be considered synonymous with the more general term "projection system" (PS).

리소그래피 장치(LA)는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위하여 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예를 들어 물로 덮일 수 있는 유형일 수도 있으며-이는 침지 리소그래피로도 지칭된다. 침지 기술에 관한 더 많은 정보가 US6,952,253에 제공되어 있으며, 이는 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.The lithographic apparatus (LA) may be of a type in which at least a portion of the substrate may be covered with a liquid having a relatively high refractive index, for example water, to fill the space between the projection system (PS) and the substrate (W) - also referred to as immersion lithography. More information regarding immersion techniques is provided in US Pat. No. 6,952,253, which is incorporated herein in its entirety by reference.

리소그래피 장치(LA)는 또한 2개 이상의 기판 지지체(WT) ("이중 스테이지"로도 불림)를 갖는 유형일 수 있다. 이러한 "다중 스테이지" 기계에서, 기판 지지체(WT)들은 동시에 사용될 수 있으며, 및/또는 기판(W)의 후속 노광의 준비 단계가 기판 지지체(WT)들 중 하나에 위치된 기판(W) 상에서 수행될 수 있는 반면, 다른 기판 지지체(WT) 상의 또 다른 기판(W)은 다른 기판(W) 상에서 패턴을 노광시키기 위해 이용되고 있다.The lithography apparatus (LA) may also be of the type having two or more substrate supports (WT) (also called "dual stage"). In such a "multi-stage" machine, the substrate supports (WT) may be used simultaneously, and/or the preparatory steps for subsequent exposure of the substrate (W) may be performed on a substrate (W) positioned on one of the substrate supports (WT), while another substrate (W) on another substrate support (WT) is used to expose the pattern on the other substrate (W).

기판 지지체(WT)에 더하여, 리소그래피 장치(LA)는 측정 스테이지를 포함할 수 있다. 측정 스테이지는 센서 및/또는 세정 디바이스를 유지시키도록 배열되어 있다. 센서는 투영 시스템(PS)의 특성 또는 방사선 빔(B)의 특성을 측정하도록 배열될 수 있다. 측정 스테이지는 다수의 센서를 유지시킬 수 있다. 세정 디바이스는 리소그래피 장치의 일부, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부 또는 침지 액체를 제공하는 시스템의 일부를 세정하도록 배열될 수 있다. 기판 지지체(WT)가 투영 시스템(PS)으로부터 떨어져 있을 때 측정 스테이지는 투영 시스템(PS) 아래로 이동할 수 있다.In addition to the substrate support (WT), the lithographic apparatus (LA) may include a measurement stage. The measurement stage is arranged to hold sensors and/or cleaning devices. The sensors may be arranged to measure characteristics of the projection system (PS) or characteristics of the radiation beam (B). The measurement stage may hold a plurality of sensors. The cleaning device may be arranged to clean a portion of the lithographic apparatus, for example a portion of the projection system (PS) or a portion of a system providing an immersion liquid. When the substrate support (WT) is away from the projection system (PS), the measurement stage may be moved beneath the projection system (PS).

작동 시에, 방사선 빔(B)은 마스크 지지체(MT) 상에서 유지되는 패터닝 디바이스(MA), 예를 들어 마스크에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA) 상에 존재하는 패턴 (디자인 레이아웃)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로지른 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템은 빔을 기판(W)의 타겟 부분(C) 상으로 집속시킨다. 제2 포지셔너(PW) 및 위치 측정 시스템(IF)의 도움으로, 기판 지지체(WT)는 예를 들어, 방사선 빔(B)의 경로에서 상이한 타겟 부분(C)들을 집속된 그리고 정렬된 위치에 위치시키기 위하여 정확하게 이동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 포지셔너(PM) 및 아마도 (도 1에서는 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서가 사용되어 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(MA)를 정확하게 위치시킬 수 있다. 패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다. 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크(P1, P2)들은 전용 타겟 부분을 점유하지만, 이들은 타겟 부분들 사이의 공간에 위치될 수 있다. 기판 정렬 마크(P1, P2)들은 이들이 타겟 부분(C)들 사이에 위치될 때 스크라이브-레인 정렬 마크로 알려져 있다.In operation, a radiation beam (B) is incident on a patterning device (MA), for example a mask, which is held on a mask support (MT), and is patterned by a pattern (design layout) present on the patterning device (MA). The radiation beam (B), having traversed the mask (MA), passes through a projection system (PS), which focuses the beam onto target portions (C) of a substrate (W). With the aid of a second positioner (PW) and a position measuring system (IF), the substrate support (WT) can be moved precisely, for example, in order to position different target portions (C) in focused and aligned positions in the path of the radiation beam (B). Likewise, a first positioner (PM) and possibly further position sensors (not explicitly shown in FIG. 1) can be used to precisely position the patterning device (MA) relative to the path of the radiation beam (B). The patterning device (MA) and the substrate (W) can be aligned using mask alignment marks (M1, M2) and substrate alignment marks (P1, P2). As illustrated, the substrate alignment marks (P1, P2) occupy dedicated target portions, but they can be located in the space between the target portions. The substrate alignment marks (P1, P2) are known as scribe-lane alignment marks when they are located between the target portions (C).

도 2에서 보여지는 바와 같이, 리소그래피 장치(LA)는 리소그래피 셀(LC)의 일부를 형성할 수 있으며, 리소그래피 셀은 때때로 리소셀 또는 (리소) 클러스터로도 지칭되고, 흔히 또한 기판(W) 상에서 노광 전 및 노광 후 공정을 수행하기 위한 장치를 포함한다. 통상적으로 이들은 레지스트 층을 증착하기 위한 스핀 코터(SC), 노광된 레지스트를 현상하기 위한 현상기(DE), 예를 들어, 기판(W)의 온도를 조절하기 위한, 예를 들어 레지스트 층 내의 용매를 조절하기 위한 냉각 플레이트(CH) 및 베이크 플레이트(BK)를 포함한다. 기판 핸들러 또는 로봇(RO)이 입력/출력 포트(I/O1, I/O2)로부터 기판(W)을 픽업하고, 기판을 상이한 공정 장치들 사이를 이동시키며, 기판(W)을 리소그래피 장치(LA)의 로딩 베이(LB)에 전달한다. 흔히 통칭적으로 트랙으로도 지칭되는, 리소셀 내의 디바이스는 전형적으로, 자체가 감독 제어 시스템(SCS)에 의해 제어될 수 있는 트랙 제어 유닛(TCU)의 제어 하에 있으며, 감독 제어 시스템은 또한 예를 들어 리소그래피 제어 유닛(LACU)을 통해 리소그래피 장치(LA)를 제어할 수 있다.As shown in Fig. 2, a lithography apparatus (LA) may form part of a lithography cell (LC), which is sometimes also referred to as a lithocell or (litho)cluster, and often also includes devices for performing pre-exposure and post-exposure processes on a substrate (W). Typically, these include a spin coater (SC) for depositing a resist layer, a developer (DE) for developing the exposed resist, a cooling plate (CH) and a bake plate (BK) for controlling the temperature of the substrate (W), for example for controlling a solvent in the resist layer. A substrate handler or robot (RO) picks up the substrate (W) from an input/output port (I/O1, I/O2), moves the substrate between different process devices, and delivers the substrate (W) to a loading bay (LB) of the lithography apparatus (LA). The devices within a lithography cell, commonly referred to collectively as tracks, are typically under the control of a track control unit (TCU) which may itself be controlled by a supervisory control system (SCS), which may also control a lithography apparatus (LA), for example via a lithography control unit (LACU).

리소그래피 장치(LA)에 의해 노광되는 기판(W)이 정확하고 일관되게 노광되도록, 기판을 검사하여 후속 층들 간의 오버레이 오차, 라인 두께, 임계 치수(CD) 등과 같은 패터닝된 구조체의 특성을 측정하는 것이 바람직하다. 이 목적을 위하여, 검사 툴 (보이지 않음)이 리소셀(LC) 내에 포함될 수 있다. 오차가 검출된다면, 특히 동일 배치(batch) 또는 로트(lot)의 다른 기판(W)이 아직 노광 또는 처리되기 전에 검사가 수행된다면, 예를 들어 후속 기판의 노광에 대해 또는 기판(W) 상에서 수행될 다른 처리 단계에 대해 조정이 이루어질 수 있다.In order to ensure that a substrate (W) exposed by a lithography apparatus (LA) is exposed accurately and consistently, it is desirable to inspect the substrate to measure characteristics of the patterned structure, such as overlay errors between subsequent layers, line thicknesses, critical dimensions (CDs), etc. For this purpose, an inspection tool (not shown) may be included in the lithocell (LC). If an error is detected, particularly if the inspection is performed before other substrates (W) of the same batch or lot have been exposed or processed, adjustments can be made, for example, for the exposure of subsequent substrates or for other processing steps to be performed on the substrate (W).

계측 장치로도 지칭될 수 있는 검사 장치는 기판(W)의 특성을 결정하기 위해, 그리고 특히 상이한 기판(W)들의 특성이 어떻게 달라지는지 또는 동일한 기판(W)의 상이한 층들과 관련된 특성이 층마다 어떻게 달라지는지를 결정하기 위해 사용된다. 검사 장치는 대안적으로 기판(W) 상의 결함을 식별하도록 구성될 수 있으며, 또한 예를 들어 리소셀(LC)의 일부일 수 있거나, 리소그래피 장치(LA)에 통합될 수 있거나, 심지어 독립형 디바이스일 수 있다. 검사 장치는 잠상 (노광 후의 레지스트 층의 이미지) 또는 반-잠상 (노광 후 베이크 단계(PEB) 후의 레지스트 층의 이미지), 또는 (레지스트의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분이 제거된) 현상된 레지스트 이미지, 또는 심지어 (에칭과 같은 패턴 전사 단계 이후의) 에칭된 이미지 특성을 측정할 수 있다.An inspection device, which may also be referred to as a metrology device, is used to determine characteristics of a substrate (W), and in particular to determine how characteristics of different substrates (W) vary or how characteristics associated with different layers of the same substrate (W) vary from layer to layer. The inspection device may alternatively be configured to identify defects on the substrate (W) and may also be, for example, part of a lithocell (LC), integrated into a lithographic apparatus (LA), or even a standalone device. The inspection device may measure characteristics of a latent image (an image of a resist layer after exposure) or a semi-latent image (an image of a resist layer after a post-exposure bake step (PEB), or a developed resist image (wherein exposed or unexposed portions of the resist have been removed), or even an etched image (after a pattern transfer step such as etching).

전반적으로, 리소그래피 장치(LA)에서의 패터닝 공정은 기판(W) 상의 구조체의 치수 설정 및 배치의 높은 정확도를 요구하는 처리에 있어서 가장 중요한 단계들 중 하나이다. 이 높은 정확도를 보장하기 위하여, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 3개의 시스템이 소위 "홀리스틱(holistic)" 제어 환경에서 조합될 수 있다. 이 시스템들 중 하나는 계측 툴(MT) (제2 시스템)에 그리고 컴퓨터 시스템(CL) (제3 시스템)에 (가상으로) 연결된 리소그래피 장치(LA)이다. 이러한 "홀리스틱" 환경의 핵심은 이 3개의 시스템 간의 협력을 최적화하여 전체적인 공정 윈도우를 향상시키는 것 및 리소그래피 장치(LA)에 의해 수행된 패터닝이 공정 윈도우 내에서 유지되는 것을 보장하기 위해 엄격한 제어 루프를 제공하는 것이다. 공정 윈도우는 특정 제조 공정이 규정된 결과 (예를 들어, 기능 반도체 디바이스)를 생성하는 공정 매개변수 (예를 들어, 선량, 초점, 오버레이)의 범위를 규정한다-전형적으로 이 범위 내에서 리소그래피 공정 또는 패터닝 공정의 공정 매개변수는 달라지는 것이 허용된다.Overall, the patterning process in a lithography apparatus (LA) is one of the most critical steps in the process, requiring high accuracy in dimensioning and placement of structures on a substrate (W). To ensure this high accuracy, three systems can be combined in a so-called "holistic" control environment, as schematically illustrated in FIG. 3. One of these systems is a lithography apparatus (LA) that is (virtually) connected to a metrology tool (MT) (second system) and to a computer system (CL) (third system). The key to this "holistic" environment is to optimize the cooperation between these three systems to enhance the overall process window and to provide a tight control loop to ensure that the patterning performed by the lithography apparatus (LA) remains within the process window. The process window defines the range of process parameters (e.g., dose, focus, overlay) within which a particular manufacturing process produces a specified result (e.g., a functional semiconductor device) - typically, the process parameters of the lithography process or the patterning process are allowed to vary within this range.

컴퓨터 시스템(CL)은 패터닝될 디자인 레이아웃 (의 일부)을 사용하여 어느 분해능 향상 기법을 사용할지 예측할 수 있으며 어느 마스크 레이아웃 및 리소그래피 장치 설정(setting)이 패터닝 공정의 가장 큰 전체 공정 윈도우를 달성하는지를 결정하기 위해 컴퓨터 리소그래피 시뮬레이션 및 계산을 수행할 수 있다 (도 3에서 제1 스케일(SC1) 내에 이중 화살표로 도시됨). 전형적으로, 분해능 향상 기법은 리소그래피 장치(LA)의 패터닝 가능성과 매칭되도록 마련된다. 컴퓨터 시스템(CL)은 또한 (예를 들어, 계측 툴(MT)로부터의 입력을 사용하여) 공정 윈도우 내의 어느 곳에서 리소그래피 장치(LA)가 현재 작동하고 있는지를 검출하기 위해 사용되어, 예를 들어 차선의 처리로 인하여 결함이 존재할 수 있는지 여부를 예측할 수 있다 (도 3에서 제2 스케일(SC2) 내에 "0"을 가리키는 화살표로 도시됨).The computer system (CL) can use the design layout (part of) to be patterned to predict which resolution enhancement technique to use and can perform computer lithography simulations and calculations to determine which mask layout and lithography apparatus settings will achieve the largest overall process window of the patterning process (illustrated by the double arrows within the first scale (SC1) in FIG. 3). Typically, the resolution enhancement technique is tailored to match the patterning capabilities of the lithography apparatus (LA). The computer system (CL) can also be used to detect where within the process window the lithography apparatus (LA) is currently operating (e.g., using input from the metrology tool (MT)) to predict whether a defect might be present due to, for example, suboptimal processing (illustrated by the arrow pointing to "0" within the second scale (SC2) in FIG. 3).

계측 툴(MT)은 컴퓨터 시스템(CL)에 입력을 제공하여 정확한 시뮬레이션 및 예측을 가능하게 할 수 있으며, 리소그래피 장치(LA)에 피드백을 제공하여, 예를 들어 리소그래피 장치(LA)의 교정 상태에서 가능한 드리프트를 식별할 수 있다 (도 3에서 제3 스케일(SC3) 내에 다수의 화살표로 도시됨).The metrology tool (MT) can provide input to the computer system (CL) to enable accurate simulations and predictions, and can provide feedback to the lithography apparatus (LA) to identify, for example, possible drifts in the calibration state of the lithography apparatus (LA) (illustrated by the multiple arrows within the third scale (SC3) in Figure 3).

리소그래피 공정에서, 예를 들어 공정 제어 및 검증을 위하여, 생성된 구조체를 자주 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 측정을 수행하기 위한 툴은 전형적으로 계측 툴(MT)로 불린다. 스캐닝 전자 현미경 또는 다양한 형태의 스캐터로미터 계측 툴(MT)을 포함하는, 이러한 측정을 수행하기 위한 상이한 유형들의 계측 툴(MT)들이 알려져 있다. 스캐터로미터는, 스캐터로미터의 대물계(objective)의 퓨필(pupil)에 또는 퓨필과의 공액 평면에 센서를 가짐으로써 (이 경우 측정은 일반적으로 퓨필 기반 측정으로서 지칭됨), 또는 이미지 평면에 또는 이미지 평면에 공액인 평면에 센서를 가짐으로써 (이 경우 측정은 일반적으로 이미지 또는 필드 기반 측정으로서 지칭된다) 리소그래피 공정의 매개변수의 측정을 허용하는 다목적 기구이다. 이러한 스캐터로미터 및 관련 측정 기술은 전체가 본 명세서에 참고로 포함된 특허 출원 US2010/0328655, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2011/0249244, US2011/0026032 또는 EP1,628,164A에 추가로 설명되어 있다. 앞서 언급된 스캐터로미터는 연질 X-선, 극자외선(EUV) 및 가시광선에서 근적외선 파장 범위의 광을 이용하여 격자를 측정할 수 있다.In lithography processes, it is desirable to frequently measure the structures produced, for example for process control and verification. Tools for performing such measurements are typically referred to as metrology tools (MT). Different types of metrology tools (MT) are known for performing such measurements, including scanning electron microscopes or various types of scatterometer metrology tools (MT). A scatterometer is a multipurpose instrument which allows the measurement of parameters of a lithography process, either by having a sensor on the pupil of the objective of the scatterometer or in a plane conjugate to the pupil (in which case the measurement is generally referred to as a pupil-based measurement), or by having a sensor on the image plane or in a plane conjugate to the image plane (in which case the measurement is generally referred to as an image- or field-based measurement). These scatterometers and related measurement techniques are further described in patent applications US2010/0328655, US2011/102753A1, US2012/0044470A, US2011/0249244, US2011/0026032 or EP1,628,164A, which are incorporated herein by reference in their entirety. The aforementioned scatterometers can measure gratings using soft X-rays, extreme ultraviolet (EUV), and light in the visible to near infrared wavelength range.

제1 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 각도 분해 스캐터로미터이다. 이러한 스캐터로미터에서, 재구성 방법은 측정된 신호에 적용되어 격자의 특성을 재구성하거나 계산할 수 있다. 이러한 재구성은, 예를 들어 타겟 구조체의 수학적 모델과의 산란 방사선의 상호 작용을 시뮬레이션하는 것 그리고 시뮬레이션 결과를 측정의 결과와 비교하는 것으로부터 기인할 수 있다. 시뮬레이션된 상호 작용이 실제 타겟에서 관찰된 것과 유사한 회절 패턴을 생성할 때까지 수학적 모델의 매개변수는 조정된다.In a first embodiment, the scatterometer (MT) is an angularly resolved scatterometer. In such a scatterometer, a reconstruction method can be applied to the measured signal to reconstruct or calculate the properties of the grating. Such reconstruction can result, for example, from simulating the interaction of scattered radiation with a mathematical model of the target structure and comparing the simulation results with the results of the measurements. The parameters of the mathematical model are adjusted until the simulated interaction produces a diffraction pattern similar to that observed from the actual target.

제2 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 분광 스캐터로미터(spectroscopic scatterometer)(MT)이다. 이러한 분광 스캐터로미터(MT)에서, 방사선 소스에 의하여 방출된 방사선은 타겟으로 향하며, 타겟으로부터의 반사된 또는 산란된 방사선은 분광기 검출기로 향하고, 이 분광기 검출기는 정반사 방사선의 스펙트럼을 측정 (즉, 파장의 함수로서 세기의 측정)한다. 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 발생시키는 타겟의 구조 또는 프로파일은, 예를 들어 엄밀한 결합 파동 분석 (Rigorous Coupled Wave Analysis)과 비선형 회귀에 의하여 또는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의하여 재구성될 수 있다.In a second embodiment, the scatterometer (MT) is a spectroscopic scatterometer (MT). In such a spectroscopic scatterometer (MT), radiation emitted by a radiation source is directed toward a target, and reflected or scattered radiation from the target is directed to a spectroscopic detector, which measures a spectrum of the reflected radiation (i.e., measures intensity as a function of wavelength). From this data, the structure or profile of the target that generated the detected spectrum can be reconstructed, for example, by rigorous coupled wave analysis and nonlinear regression, or by comparison with a library of simulated spectra.

제3 실시예에서, 스캐터로미터(MT)는 엘립소메트릭 스캐터로미터(ellipsometric scatterometer)이다. 엘립소메트릭 스캐터로미터는 각 편광 상태에 대하여 산란 방사선을 측정함으로써 리소그래피 공정의 매개변수를 결정하는 것을 허용한다. 이러한 계측 장치는, 예를 들어 계측 장치의 조명 부분 내의 적절한 편광 필터를 사용하는 것에 의하여 (선형, 원형 또는 타원형과 같은) 편광을 방출한다. 계측 장치에 적합한 소스는 편광된 방사선도 제공할 수 있다. 기존의 엘립소메트릭 스캐터로미터의 다양한 실시예가, 전체가 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110 및 13/891,410에서 설명되어 있다.In a third embodiment, the scatterometer (MT) is an ellipsometric scatterometer. An ellipsometric scatterometer allows for determining parameters of a lithographic process by measuring scattered radiation for each polarization state. Such a metrology device emits polarized radiation (such as linearly, circularly or elliptically), for example by using a suitable polarizing filter within the illumination portion of the metrology device. A source suitable for the metrology device can also provide polarized radiation. Various embodiments of conventional ellipsometric scatterometers are described in U.S. patent applications Nos. 11/451,599, 11/708,678, 12/256,780, 12/486,449, 12/920,968, 12/922,587, 13/000,229, 13/033,135, 13/533,110, and 13/891,410, which are incorporated herein by reference in their entireties.

스캐터로미터와 같은 계측 장치가 도 4에 도시되어 있다. 이는 기판(W) 상에 방사선을 (선택적으로 기판(W) 이전에 협대역이 되도록 스펙트럼적으로 필터링된) 기판(W) 상으로 투영시키는 광대역 (백색광) 방사선 투영기(2)를 포함한다. 반사 또는 산란 방사선은 스캐터로미터 검출기(4)로 나아가며, 이는 정반사된 방사선의 스펙트럼(6)을 측정한다 (즉, 파장의 함수로서의 세기의 측정). 이 데이터로부터, 검출된 스펙트럼을 생성하는 구조체 또는 프로파일(8)이 처리 유닛(PU)에 의하여, 예를 들어, 엄밀한 결합 파동 분석과 비선형 회귀에 의하여 또는 도 4의 최하부에서 보여지는 시뮬레이션된 스펙트럼의 라이브러리와의 비교에 의하여 재구성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 재구성을 위하여, 일반적인 형태의 구조체가 알려져 있으며, 일부 매개변수는 구조체가 만들어진 공정에 대한 지식으로부터 가정되고, 산란 계측 데이터로부터 결정될 구조체의 몇 가지 매개변수만이 남게 된다. 이러한 스캐터로미터는 수직-입사 스캐터로미터 또는 경사-입사 스캐터로미터로 구성될 수 있다.A measuring device such as a scatterometer is illustrated in Fig. 4. It comprises a broadband (white light) radiation projector (2) that projects radiation (optionally spectrally filtered to a narrow band prior to the substrate (W)) onto a substrate (W). The reflected or scattered radiation passes to a scatterometer detector (4), which measures a spectrum (6) of the reflected radiation (i.e. a measurement of the intensity as a function of wavelength). From this data, the structure or profile (8) that generated the detected spectrum can be reconstructed by a processing unit (PU), for example by rigorous coupled wave analysis and nonlinear regression or by comparison with a library of simulated spectra as shown at the bottom of Fig. 4. Typically, for such a reconstruction, the general shape of the structure is known, some parameters are assumed from knowledge of the process by which the structure was made, leaving only a few parameters of the structure to be determined from the scatterometry data. These scatterometers can be configured as normal-incidence scatterometers or oblique-incidence scatterometers.

계측 타겟의 측정을 통한 리소그래피 매개변수의 전반적인 측정 품질은 이 리소그래피 매개변수를 측정하기 위해 사용된 측정 레시피에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 용어 "기판 측정 레시피"는 측정 자체의 하나 이상의 매개변수, 측정된 하나 이상의 패턴의 하나 이상의 매개변수, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 측정 레시피에 사용된 측정이 회절 기반 광학 측정이라면, 측정의 매개변수들 중 하나 이상은 방사선의 파장, 방사선의 편광, 기판에 대한 방사선의 입사각, 기판 상의 패턴에 대한 방사선의 배향 등을 포함할 수 있다. 측정 레시피를 선택하는 기준 중 하나는, 예를 들어 처리 변화에 대한 측정 매개변수들 중 하나의 민감도일 수 있다. 더 많은 예가 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된 미국 특허 출원 US2016/0161863 및 공개된 미국 특허 출원 US 2016/0370717A1에 설명되어 있다.The overall measurement quality of a lithographic parameter by measurement of a metrology target is determined at least in part by the measurement recipe used to measure the lithographic parameter. The term "substrate measurement recipe" may include one or more parameters of the measurement itself, one or more parameters of the one or more patterns measured, or both. For example, if the measurement used in the substrate measurement recipe is a diffraction-based optical measurement, one or more of the parameters of the measurement may include the wavelength of the radiation, the polarization of the radiation, the angle of incidence of the radiation with respect to the substrate, the orientation of the radiation with respect to the pattern on the substrate, and the like. One of the criteria for selecting the measurement recipe may be, for example, the sensitivity of one of the measurement parameters to processing variations. More examples are described in U.S. Patent Application No. US2016/0161863 and Published U.S. Patent Application No. US 2016/0370717A1, which are incorporated herein by reference in their entirety.

또 다른 유형의 계측 장치가 도 5a에서 보여지고 있다. 타겟(T) 그리고 타겟을 조명하기 위해 사용되는 측정 방사선의 회절 광선이 도 5b에 보다 상세히 도시되어 있다. 도시된 계측 장치는 암시야 계측 장치로서 알려진 유형이다. 여기에 도시된 계측 장치는 암시야 계측의 설명을 제공하기 위한 순전히 예시적인 것이다. 계측 장치는 독립형 디바이스일 수 있거나, 예를 들어 측정 스테이션에서 리소그래피 장치(LA)에, 또는 리소그래피 셀(LC)에 포함될 수도 있다. 장치 전체에 걸쳐 다수의 분기부(branches)를 갖는 광학 축은 점선(O)으로 표현되어 있다. 이 장치에서, 소스(11)(예를 들어, 크세논 램프)에 의해 방출된 광은, 렌즈(12, 14)와 대물렌즈(16)를 포함하는 광학 시스템에 의하여 빔 스플리터(15)를 통해 기판(W) 상으로 향하게 된다. 이 렌즈들은 4F 배열체의 이중 시퀀스로 배열된다. 기판 이미지를 여전히 검출기 상에 제공하고 동시에 공간 주파수 필터링을 위하여 중간 퓨필-평면에 대한 액세스를 허용한다면, 상이한 렌즈 배열체가 사용될 수 있다. 따라서 방사선이 기판에 입사하는 각도 범위는, 여기에서 (공액) 퓨필 평면으로 지칭되는, 기판 평면의 공간 스펙트럼을 제공하는 평면에서의 공간 세기 분포를 규정함으로써 선택될 수 있다. 특히, 이는 대물렌즈 퓨필 평면의 역-투영 이미지(back-projected image)인 평면에서, 렌즈(12)와 렌즈(14) 사이에 적합한 형태의 애퍼처 플레이트(13)를 삽입함으로써 행해질 수 있다. 도시된 예에서, 애퍼처 플레이트(13)는 13N과 13S로 표기된 상이한 형태들을 가져, 상이한 조명 모드들이 선택되는 것을 허용한다. 본 예에서의 조명 시스템은 축외 조명 모드를 형성한다. 제1 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13N)는, 단지 설명을 목적으로 "북(north)"으로 지정된 방향으로부터 축외 조명을 제공한다. 제2 조명 모드에서, 애퍼처 플레이트(13S)는 유사한 조명을, 그러나 "남(south)"으로 표기된 반대 방향으로부터 제공하기 위해 이용된다. 상이한 애퍼처들을 사용함으로써 다른 조명 모드들이 가능하다. 요구되는 조명 모드 밖의 임의의 불필요한 광은 요구되는 측정 신호와 간섭할 것이기 때문에 퓨필 평면의 나머지는 바람직하게는 어둡다(dark).Another type of metrology device is shown in Fig. 5a. The target (T) and the diffracted beam of the measuring radiation used to illuminate the target are shown in more detail in Fig. 5b. The metrology device illustrated is of a type known as a dark-field metrology device. The metrology device illustrated here is purely exemplary in order to provide an explanation of dark-field metrology. The metrology device may be a stand-alone device, or may be incorporated, for example, in a measuring station, in a lithography apparatus (LA), or in a lithography cell (LC). An optical axis having a number of branches throughout the apparatus is represented by a dashed line (O). In this apparatus, light emitted by a source (11) (e.g. a xenon lamp) is directed onto a substrate (W) through a beam splitter (15) by an optical system comprising lenses (12, 14) and an objective lens (16). These lenses are arranged in a double sequence of 4F arrays. Different lens arrangements can be used, provided that the substrate image is still provided on the detector while at the same time allowing access to the intermediate pupil-plane for spatial frequency filtering. The angular range over which the radiation is incident on the substrate can thus be selected by defining the spatial intensity distribution in the plane providing the spatial spectrum of the substrate plane, referred to herein as the (conjugate) pupil plane. In particular, this can be done by inserting an aperture plate (13) of suitable shape between the lenses (12) and (14), in the plane which is the back-projected image of the objective pupil plane. In the illustrated example, the aperture plate (13) has different shapes, denoted 13N and 13S, which allow different illumination modes to be selected. The illumination system in the present example forms an off-axis illumination mode. In the first illumination mode, the aperture plate (13N) provides off-axis illumination from a direction designated "north" for illustrative purposes only. In the second illumination mode, the aperture plate (13S) is used to provide similar illumination, but from the opposite direction, denoted "south". Other illumination modes are possible by using different apertures. The rest of the pupil plane is preferably dark, since any unwanted light outside the desired illumination mode will interfere with the desired measurement signal.

도 5b에서 보여지는 바와 같이, 타겟(T)은 대물렌즈(16)의 광학 축(O)에 수직인 기판(W)과 함께 배치된다. 기판(W)은 지지체 (보이지 않음)에 의해 지지될 수 있다. 축(O)에서 벗어난 각도로부터 타겟(T)에 충돌하는 측정 방사선의 광선(I)은 0차 광선 (실선 0) 및 2개의 1차 광선(일점쇄선 +1과 이점쇄선 -1)을 발생시킨다. 오버필된(overfilled) 소형 타겟의 경우, 이 광선은 계측 타겟(T) 그리고 다른 피처를 포함하는 기판의 영역을 덮는 많은 평행 광선 중의 단지 하나일 뿐이라는 점이 기억되어야 한다. 플레이트(13)의 애퍼처가 (유용한 광량을 허용하기에 필요한) 한정된 폭을 갖기 때문에, 입사 광선(I)은 사실은 다양한 각도 범위를 점유할 것이며, 회절 광선(0 및 +1/-1)은 다소 확산될(spread out) 것이다. 소형 타겟의 점 확산 함수에 따라, 각 차수(+1 및 -1)는 보여지는 바와 같이 단일의 이상적인 광선이 아니라 다양한 각도 범위에 걸쳐 추가로 확산될 것이다. 타겟의 격자 피치 및 조명 각도는 대물렌즈에 들어가는 1차 광선이 중앙 광학 축과 근접하게 정렬되도록 설계 또는 조정될 수 있다는 점을 주목한다. 순전히 광선들이 도면에서 보다 용이하게 구별되는 것을 가능하게 하도록 도 5a 및 도 3b에 도시된 광선은 다소 축외인 것으로 보여지고 있다.As shown in Fig. 5b, the target (T) is positioned with the substrate (W) perpendicular to the optical axis (O) of the objective lens (16). The substrate (W) may be supported by a support (not shown). A ray (I) of measurement radiation impinging on the target (T) from an angle off the axis (O) produces a zeroth order ray (solid line 0) and two first order rays (dot-dashed line +1 and dot-dashed line -1). It should be remembered that for an overfilled small target, this ray is only one of many parallel rays that cover the area of the substrate including the measurement target (T) and other features. Since the aperture of the plate (13) has a finite width (necessary to allow for a useful amount of light), the incident ray (I) will in fact occupy a wide angular range, and the diffracted rays (0 and +1/-1) will be somewhat spread out. Depending on the point spread function of the small target, each order (+1 and -1) will be further spread over a range of angles rather than a single ideal ray as shown. Note that the grating pitch and illumination angle of the target can be designed or adjusted so that the first order ray entering the objective is closely aligned with the central optical axis. The rays depicted in FIGS. 5A and 3B are shown somewhat off-axis purely to allow the rays to be more easily distinguished in the drawings.

기판(W) 상의 타겟(T)에 의해 회절된 적어도 0 및 +1 차수는 대물렌즈(16)에 의해 집광되고, 빔 스플리터(15)를 통해 뒤로 지향된다. 도 5a로 돌아가서, 북(N)과 남(S)으로 표기된 정반대의 애퍼처들을 지정함으로써 제1 조명 모드와 제2 조명 모드 모두가 도시된다. 측정 방사선의 입사 광선(I)이 광학 축의 북측으로부터 온 경우, 즉 제1 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13N)를 이용하여 적용된 경우에, +1(N)으로 표기된 +1 회절 광선은 대물렌즈(16)로 들어간다. 그에 반하여, 제2 조명 모드가 애퍼처 플레이트(13S)를 이용하여 적용될 때, -1 회절 광선 (1(S)로 표기됨)은 렌즈(16)에 들어가는 광선이다.At least the 0 and +1 orders diffracted by the target (T) on the substrate (W) are collected by the objective lens (16) and directed backwards through the beam splitter (15). Returning to Fig. 5a, both the first and second illumination modes are illustrated by designating diametrically opposed apertures, labeled North (N) and South (S). When the incident ray (I) of the measurement radiation comes from the north side of the optical axis, i.e. when the first illumination mode is applied using the aperture plate (13N), the +1 diffracted ray, labeled +1 (N), enters the objective lens (16). In contrast, when the second illumination mode is applied using the aperture plate (13S), the -1 diffracted ray (labeled 1 (S)) is the ray that enters the lens (16).

제2 빔 스플리터(17)는 회절 빔을 2개의 측정 분기부로 분할한다. 제1 측정 분기부에서, 광학 시스템(18)은 0차 및 1차 회절 빔을 이용하여 제1 센서(19) (예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟의 회절 스펙트럼 (퓨필 평면 이미지)을 형성한다. 각 회절 차수는 센서 상의 상이한 포인트에 충돌하며, 따라서 이미지 처리가 차수를 비교하고 대조(contrast)할 수 있다. 센서(19)에 의해 캡처된 퓨필 평면 이미지는 계측 장치를 집속하기 위해 및/또는 1차 빔의 세기 측정을 정규화하기 위해 이용될 수 있다. 퓨필 평면 이미지는 또한 재구성과 같은 많은 측정 목적을 위해 사용될 수 있다.A second beam splitter (17) splits the diffracted beam into two measurement branches. In the first measurement branch, an optical system (18) uses the 0th and 1st order diffracted beams to form a diffraction spectrum (pupil plane image) of the target onto a first sensor (19) (e.g., a CCD or CMOS sensor). Each diffraction order impinges on a different point on the sensor, so that image processing can compare and contrast the orders. The pupil plane image captured by the sensor (19) can be used to focus a metrology device and/or to normalize the intensity measurement of the 1st order beam. The pupil plane image can also be used for many measurement purposes, such as reconstruction.

제2 측정 분기부에서, 광학 시스템(20, 22)은 센서(23)(예를 들어, CCD 또는 CMOS 센서) 상에 타겟(T)의 이미지를 형성한다. 제2 측정 분기부에서, 퓨필-평면에 공액인 평면에 구경 조리개(21)가 제공된다. 구경 조리개(21)는 센서(23) 상에 형성된 타겟의 이미지가 -1차 또는 +1차 빔으로만 형성되도록 0차 회절 빔을 차단하는 기능을 한다. 센서(19 및 23)에 의해 캡처된 이미지는 이미지를 처리하는 프로세서(PU)로 출력되며, 프로세서의 기능은 수행되는 특정 유형의 측정에 좌우될 것이다. 용어 "이미지"는 본 명세서에서는 넓은 의미로 사용된다는 점을 주목한다. -1 및 +1 차수 중의 하나만이 제공되는 경우에 이와 같은 격자 라인들의 이미지는 형성되지 않을 것이다.In the second measurement branch, the optical system (20, 22) forms an image of the target (T) on a sensor (23) (e.g. a CCD or CMOS sensor). In the second measurement branch, an aperture stop (21) is provided in a plane conjugate to the pupil plane. The aperture stop (21) functions to block the 0th order diffracted beam so that an image of the target formed on the sensor (23) is formed only as the -1st or +1st order beam. The images captured by the sensors (19 and 23) are output to a processor (PU) which processes the images, the function of which will depend on the particular type of measurement being performed. It is noted that the term "image" is used herein in a broad sense. No image of such grating lines will be formed if only one of the -1 and +1 orders is provided.

도 5에서 보여지는 애퍼처 플레이트(13) 및 시야 조리개(21)의 특정 형태는 전적으로 예이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 타겟의 축상 조명이 사용되고 또한 축외 애퍼처를 갖는 구경 조리개가 사용되어 실질적으로 단지 하나의 1차 회절 광만을 센서에 전달한다. 다른 예에서, 이사분면 애퍼처(two quadrant aperture)가 사용될 수 있다. 이는 위에서 언급된, US2010/201963A1에 설명된 바와 같은 것과 같은, 양 및 음의 차수의 동시 검출을 가능하게 할 수 있다. 위에서 언급된, US2011/102753A1에 설명된 바와 같이, 검출 분기부에 광학 웨지(wedge) (세그먼트식 프리즘 또는 기타 적절한 요소)를 갖는 실시예가 사용되어 단일 이미지에서 공간적으로 이미징화하기 위한 차수를 분리할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 1차 빔 대신에 또는 그에 더하여, (도 5에서는 보이지 않는) 2차, 3차 그리고 더 높은 차수 빔이 측정에 이용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 세그먼트식 프리즘이 구경 조리개(21) 대신에 사용될 수 있어, +1 및 -1 차수 모두가 이미지 센서(23) 상의 공간적으로 분리된 위치들에서 동시에 캡처되는 것을 가능하게 한다.The specific configuration of the aperture plate (13) and the field stop (21) shown in FIG. 5 are purely exemplary. In another embodiment of the present invention, on-axis illumination of the target is used and an aperture stop having an off-axis aperture is used so that substantially only one first order diffracted light is transmitted to the sensor. In another example, a two quadrant aperture may be used. This may allow simultaneous detection of positive and negative orders, such as described in US2010/201963A1, mentioned above. An embodiment having an optical wedge (a segmented prism or other suitable element) in the detector branch may be used to separate the orders for spatial imaging in a single image, such as described in US2011/102753A1, mentioned above. In another embodiment, instead of or in addition to the first order beam, second, third and higher order beams (not shown in FIG. 5) may be used for measurement. In another embodiment, a segmented prism may be used in place of the aperture stop (21), allowing both the +1 and -1 orders to be captured simultaneously at spatially separated locations on the image sensor (23).

측정 방사선을 이 상이한 유형들의 측정에 적응 가능하도록 하기 위하여, 애퍼처 플레이트(13)는 디스크 주위에 형성된 다수의 애퍼처 패턴을 포함할 수 있으며, 이 디스크는 원하는 패턴을 제 위치로 이동시키도록 회전한다. 애퍼처 플레이트(13N 또는 13S)는 한 방향 (설정에 따라 X 또는 Y)으로 배향된 격자를 측정하기 위해서만 사용될 수 있다는 점을 주목한다. 직교 격자의 측정에 대하여, 90° 및 270°를 통한 타겟의 회전이 구현될 수 있다.In order to make the measurement radiation adaptable to these different types of measurements, the aperture plate (13) may include a plurality of aperture patterns formed around a disk, which rotates to bring the desired pattern into position. It is noted that the aperture plate (13N or 13S) can only be used to measure gratings oriented in one direction (X or Y, depending on the configuration). For measurements of orthogonal gratings, rotation of the target through 90° and 270° can be implemented.

본 명세서에 개시된 개념에 사용할 수 있는 계측 적용을 광원은 임의의 광대역 소스 및 광대역 출력으로부터 하나 이상의 컬러를 선택하기 위한 컬러 선택 배열체를 포함할 수 있다. 한 예로서, 방사선 소스는 중공 코어 광자 결정 섬유(HC-PCF) 또는 고형 코어 광자 결정 섬유(SC-PCF)와 같은 중공 코어 또는 고형 코어 섬유를 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, HC-PCF의 경우, 섬유의 중공 코어는 입력 방사선을 확장하기 위한 확장 매질로서의 역할을 하는 가스로 채워질 수 있다. 이러한 섬유 및 가스 배열체는 초연속 방사선 소스를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 섬유에 대한 방사선 입력은 전자기 방사선, 예를 들어 적외, 가시, UV 및 극 UV 스펙트럼 중 하나 이상에 있는 방사선일 수 있다. 출력 방사선은 광대역 방사선으로 이루어질 수 있거나 이를 포함할 수 있으며, 이는 본 명세서에서 백색광(white light)으로 지칭될 수 있다. 이는 본 명세서에서 개시된 방법 및 장치에서 사용 가능한 광대역 광원 기술의 하나의 예일 뿐이며, 다른 적합한 기술들이 대신 사용될 수 있다.The metrology application disclosed herein may include a light source that may include any broadband source and a color selection array for selecting one or more colors from the broadband output. As an example, the radiation source may be based on a hollow core or solid core fiber, such as a hollow core photonic crystal fiber (HC-PCF) or a solid core photonic crystal fiber (SC-PCF). For example, in the case of a HC-PCF, the hollow core of the fiber may be filled with a gas that acts as an expanding medium to expand the input radiation. Such a fiber and gas array may be used to create a supercontinuum radiation source. The radiation input to the fiber may be electromagnetic radiation, such as radiation in one or more of the infrared, visible, UV, and extreme UV spectra. The output radiation may be comprised of or may include broadband radiation, which may be referred to herein as white light. This is only one example of a broadband light source technology that may be used in the methods and devices disclosed herein, and other suitable technologies may be used instead.

위에 설명된 것 및/또는 다른 유형의 계측 센서 (예를 들어, 정렬 센서, 레벨링 센서)를 포함하는 계측 센서를 사용할 때, 조명 스펙트럼을 제어하는 것, 예를 들어, 조명을 상이한 파장들(컬러들) 및/또는 파면 프로파일들 사이에서 스위칭하는 것이 흔히 바람직하다.When using metrology sensors including those described above and/or other types of metrology sensors (e.g., alignment sensors, leveling sensors), it is often desirable to control the illumination spectrum, e.g., switching the illumination between different wavelengths (colors) and/or wavefront profiles.

컬러 선택을 수행하기 위하여, Silicon Light Machines (SLM)에 의해 판매되는 것과 같은, 예를 들어 원용에 의해 본 명세서에 포함되는 바와 같은 격자 광 밸브(grating light valve)(GLV) 기술을 이용하는 컬러 선택 모듈이 제안되었다. GLV는 미세-전자-기계 시스템(MEMS) 기술을 기반으로 하는 전자적으로 제어 가능한 회절 격자이다. 도 6은 원리를 도시하고 있다. 도 6은 (a) 위 그리고 (b), (c) 종단(end-on)으로부터의 GLV 픽셀 또는 구성 요소(500)의 개략도이다. GLV 구성 요소는 2개 유형의 교번적인 GLV 반사형 리본(510): 전형적으로 공통 전극을 따라 접지되는 정적 또는 바이어스 리본(510) 및 전자 드라이버 채널에 의해 구동되는 구동 또는 활성 리본(520)들을 포함한다. GLV 모듈은 어레이로 배열된 임의의 수의 이 GLV 구성 요소(500)들을 포함할 수 있다. 활성 리본과 바이어스 리본은 그들이 어떻게 구동되는지를 제외하고 본질적으로 동일할 수 있다. 전압이 활성 리본(520)들에 인가되지 않으면, 이들은 바이어스 리본과 동일 평면에 위치하며, 그 구성이 도 5b에 도시되어 있다. 이 구성에서, GLV는 기본적으로 미러로서의 역할을 하며, 입사광은 정반사된다 (즉, 정반사 방사선 또는 0차 회절 차수 방사선을 형성한다). 전압이 활성 리본(520)들에 인가되면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 이들은 바이어스 리본(510)들에 대해 편향되어 정방형-웰(square-well) 회절 격자를 구축한다. 이 상태에서, 입사광은 고정된 회절 각도로 회절된다. 회절된 광에 대한 반사된 광의 비율은 활성 리본(520)들의 전압을 제어함으로써 연속적으로 변경될 수 있으며, 이는 그들의 편향의 크기를 제어한다. 따라서 GLV에 의해 회절되는 광의 양은 0 (완전 정반사)에서 모든 입사광 (0의 정반사)까지 아날로그 방식으로 제어될 수 있다. 영이 아닌(nonzero) 회절 차수로 회절되는 방사선의 양에 대한 반사된 방사선의 양의 제어는 본 발명의 맥락에서 조명을 변조하는 것으로 지칭될 수 있다.To perform color selection, a color selection module utilizing grating light valve (GLV) technology, such as that sold by Silicon Light Machines (SLM), for example and incorporated herein by reference, has been proposed. A GLV is an electronically controllable diffraction grating based on micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology. FIG. 6 illustrates the principle. FIG. 6 is a schematic diagram of a GLV pixel or component (500) from (a) above and (b), (c) end-on. The GLV component comprises two types of alternating GLV reflective ribbons (510): a static or bias ribbon (510) typically grounded along a common electrode, and a drive or active ribbon (520) driven by an electronic driver channel. A GLV module can include any number of these GLV components (500) arranged in an array. The active and bias ribbons can be essentially identical except for how they are driven. When no voltage is applied to the active ribbons (520), they are coplanar with the bias ribbons, and the configuration is illustrated in FIG. 5b. In this configuration, the GLVs essentially act as mirrors, and incident light is specularly reflected (i.e., forms specular radiation or 0th-order diffraction radiation). When a voltage is applied to the active ribbons (520), they are deflected with respect to the bias ribbons (510), forming a square-well diffraction grating, as illustrated in FIG. 6c. In this state, incident light is diffracted at a fixed diffraction angle. The ratio of reflected light to diffracted light can be continuously varied by controlling the voltage on the active ribbons (520), which controls the magnitude of their deflection. Thus, the amount of light diffracted by the GLVs can be controlled in an analog manner from zero (perfect specular reflection) to all incident light (zero specular reflection). Controlling the amount of reflected radiation relative to the amount of radiation diffracted into nonzero diffraction orders may be referred to as modulating the illumination in the context of the present invention.

GLV 모듈은 회절 방사선이 차단/덤핑되고 정반사된 (0차 회절 차수) 방사선이 계측 툴에 제공되도록 0차 모드에서 사용될 수 있다. 이는 에텐듀(etendue)를 보존하는 장점을 갖는다. 따라서, 0차의 투과를 최대화하는 것, 및 1차의 (및 기타 회절 차수) 차단을 최소화하는 것 (투과를 최소화하는 것)을 목표로 하는 구경 조리개가 퓨필 평면에 제공될 수 있다. 그러나 회절 각도는 파장에 의존한다. 또한, 퓨필 평면 내의 스폿 크기 또한 파장 의존적일 수 있으며, 따라서 각 컬러는 퓨필 평면에서 상이한 스폿 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 현재 일부 계측 적용에서 사용되는 소스는 상이한 광 컬러들에 대해 상이한 에텐듀를 포함할 수 있으며, 따라서 상이한 컬러들에 대한 각각의 빔 폭들은 상이하다.The GLV module can be used in 0th order mode so that the diffracted radiation is blocked/dumped and the reflected (0th diffraction order) radiation is provided to the metrology tool. This has the advantage of preserving etendue. Thus, an aperture stop can be provided at the pupil plane aimed at maximizing the transmission of the 0th order and minimizing the blocking of the 1st (and other diffraction orders) (minimizing transmission). However, the diffraction angle is wavelength dependent. Furthermore, the spot size in the pupil plane may also be wavelength dependent, so that each color may have a different spot size in the pupil plane. For example, sources currently used in some metrology applications may contain different etendues for different light colors, and thus have different beam widths for the different colors.

이 때문에, 모든 관심 대상 파장 (예를 들어, 소스 선택 모듈에 의해 커버되는 파장 대역)에 대해, 1차 차수를 차단하는 0차 차수의 투과를 최대화하도록 구경 조리개를 구성하는 것이 어렵다. 경질 구경 조리개에 대한 임의의 특정 형상 또는 구성은 특정 파장 범위에 대해 차선(sub-optimal)일 수 있다 (예를 들어, 투과 윈도우에서 0차 차수의 너무 많은 차단 및/또는 1차 차수의 너무 많은 누출을 야기할 수 있다). 사용되는 파장 범위가 증가함에 따라 문제가 더 커진다.Because of this, it is difficult to configure the aperture stop to maximize the transmission of the 0th order while blocking the 1st order for all wavelengths of interest (e.g., the wavelength band covered by the source selection module). Any particular shape or configuration for the hard aperture stop may be sub-optimal for a particular wavelength range (e.g., causing too much blocking of the 0th order and/or too much leakage of the 1st order in the transmission window). This problem becomes more severe as the wavelength range being utilized increases.

이 문제는 높은 에텐듀를 갖는 빔을 사용할 때 악화된다. 높은 에텐듀 빔은 GLV에서 (파장당) 스폿 크기를 최소화하는 것을, 그리고 차수당 낮은 개구수(NA)를 갖는 것을 어렵게 만든다. 활성화된 리본의 편평한 영역에서 작동하기 위하여 그리고 따라서 콘트라스트(contrast)를 잃지 않도록 하기 위하여 GLV 상의 작은 스폿이 매우 바람직하다. 차수의 낮은 NA는 다수의 파장에 걸친 0차 차수와 1차 차수의 분리에 유익하다.This problem is exacerbated when using beams with high Etendue. High Etendue beams make it difficult to minimize the spot size (per wavelength) at the GLV and have a low numerical aperture (NA) per order. A small spot on the GLV is highly desirable to operate in the flat region of the active ribbon and thus not lose contrast. A low NA per order is beneficial for the separation of the 0th and 1st orders over multiple wavelengths.

GLV와 같은 제어 가능한 회절 요소를 기반으로 하는 공지된 컬러 선택 모듈 배열체는, 광대역 조명 빔을 분사시키기 위한 빔 분산 요소; 분산된 후 광대역 조명 빔을 공간적으로 변조하기 위한 제어 가능한 회절 요소 또는 GLV 모듈; 원하는 차수(들) 외에 모두를 제거하기 위한 (예를 들어, 0차 차수 외에 모두를 제거하기 위한; 그러나 이는 0차 차수가 차단되고 1차 차수가 투과되도록 역전될 수 있음) 원거리 장 (GLV의 퓨필 평면 또는 그의 공액)의 구경 조리개; 및 출력 소스 빔을 획득하기 위해 공간적으로 변조된 광대역 조명 빔을 재결합시키기 위한 빔 결합 요소를 포함할 수 있다. 빔 분산 요소는 백색 광원의 컬러들을 제1 방향 (예를 들어, GLV가 시스템의 이미지 평면 또는 필드 평면에 포함된 경우)으로 GLV에 걸쳐 분산시킬 수 있다. 결합 요소와 분산 요소는 상이한 요소들일 수 있거나 단일 요소일 수 있다.An arrangement of known color selection modules based on controllable diffractive elements such as GLVs may include a beam-dispersing element for spreading a broadband illumination beam; a controllable diffractive element or GLV module for spatially modulating the broadband illumination beam after it has been dispersed; an aperture stop in the far field (the pupil plane of the GLV or its conjugate) for removing all but the desired order(s) (e.g., removing all but the 0th order; but this may be reversed so that the 0th order is blocked and the 1st order is transmitted); and a beam-combining element for recombining the spatially modulated broadband illumination beam to obtain an output source beam. The beam-dispersing element may disperse the colors of the white light source across the GLV in a first direction (e.g., when the GLV is included in the image plane or field plane of the system). The combining element and the dispersing element may be different elements or may be a single element.

도 7은 GLV를 기반으로 하는 제1 컬러 선택 모듈 배열체를 도시하고 있다. 도 7의 최상부에는 배열체의 측면도가 있으며, 이 도면의 최하부에는 평면도 형태의 동일한 배열체가 있다. 광대역 소스(SO)는 광대역 방사선을 방출한다. 복수의 렌즈 요소(예를 들어, 렌즈(L1 및 L2))로 표현되는 렌즈 시스템은 빔 분산 요소(DE)(예를 들어, 격자 또는 프리즘)가 위치한 퓨필 평면에 대한 액세스를 제공한다. 빔 분산 요소(DE)는 광대역 조명 빔을, 선택적으로 (여기에서 보여지는 바와 같이) 렌즈들(L2와 L3) 사이의 제1의 스렉트럼적으로 분산된 이미지 평면(SDIP)(또는 필드 평면)에서 중간 이미지를 통해, GLV 상으로 분산시킨다. 렌즈(L4)는 제2의 스렉트럼적으로 분산된 이미지 평면에서, 스펙트럼적으로 분산된 방사선을 GLV 모듈(GLV)로 집속한다. (예를 들어, 이 실시예에서, 즉 입사 방사선이 GLV로 집속되고 공간적으로 변조된 반사 방사선이 동일한 렌즈 배열체를 이용하여 GLV에서 캡처된 경우) GLV로부터의 반사된 (0차) 방사선은 렌즈(L4)에 의해 캡처된다. 구경 조리개(ST0)는 렌즈(L4)에 의해 제공된 퓨필 평면(P2)에 위치되어 GLV 모듈로부터의 원치않는 회절 차수를 차단하며; 예를 들어, 실질적으로 감쇠되지 않은 0차 차수를 통과시키는 동안 1차 차수를 차단한다. 표시된 배열에서 변조된 조명 빔은 빔을 외향 경로에서 분산하는 데 사용된 것과 동일한 분산 요소(DE)를 사용하여 복귀 경로 상에서 재결합된다. 그 후 렌즈(L1)는 출력 빔을 계측 디바이스(MET)로 (예를 들어, 방사선을 계측 디바이스(MET)로 전송하기 위해 단일 모드 섬유와 같은 적합한 광섬유로) 집속시킨다.Fig. 7 illustrates a first color selection module array based on GLV. The top of Fig. 7 is a side view of the array, while the bottom of the drawing shows the same array in plan view form. A broadband source (SO) emits broadband radiation. A lens system, represented by a plurality of lens elements (e.g. lenses L1 and L2), provides access to a pupil plane on which a beam-dispersing element (DE) (e.g. a grating or a prism) is positioned. The beam-dispersing element (DE) disperses the broadband illumination beam, optionally (as shown here) through an intermediate image in a first spectrally dispersed image plane (SDIP) (or field plane) between the lenses L2 and L3, onto the GLV. A lens (L4) focuses the spectrally dispersed radiation onto the GLV module (GLV) in a second spectrally dispersed image plane. (For example, in this embodiment, i.e. when the incident radiation is focused onto the GLV and the spatially modulated reflected radiation is captured at the GLV using the same lens arrangement) the reflected (0th order) radiation from the GLV is captured by the lens L4. An aperture stop (ST 0 ) is positioned at the pupil plane P2 provided by the lens L4 to block unwanted diffraction orders from the GLV module; for example, blocking the 1st order while allowing the 0th order to pass substantially undistorted. In the arrangement shown, the modulated illumination beam is recombined on the return path using the same dispersing element (DE) that was used to disperse the beam in the outgoing path. The lens (L1) then focuses the output beam onto a measurement device (MET) (for example onto a suitable optical fiber, such as a single mode fiber, for transmitting the radiation to the measurement device (MET).

이 배열체는 본 명세서에 개시된 개념에 의해 해결되는 선행 기술의 배열체의 문제를 설명하기 위해 보여지고 있지만, 보여지는 실제 배열체는 선행 기술이 아니라는 점이 인식되어야 한다. GLV로의 외향 경로 그리고 GLV로부터의 복귀 경로를 위하여 동일한 광학 구성 요소를 사용하는 소스 선택 모듈 배열체는 선행 기술로부터 알려져 있지 않다. 예를 들어, 이는 단일 요소(DE)(예를 들어, 프리즘)를 외향 경로에서의 분산 요소 그리고 복귀 경로에서의 결합 요소로서 사용하는 것, 그리고 분산된 방사선을 GLV 상으로 이미징하고 GLV로부터 변조된 방사선을 수집하기 위해 이미징 렌즈(L4)를 포함한 모든 렌즈를 공유하는 것을 포함한다. 이는 GLV로의 제1 축외 빔 경로(외향 경로)(최상부 도면에서 검은 색상이며, 이 양태는 최상부 도면에서만 보여진다는 점을 주목함) 및 GLV로부터의 제2 축외 빔 경로(복귀 경로)(최상부 도면에서 회색 색상임)을 가짐으로써 달성된다. 선행 기술의 배열체는 전형적으로 GLV에 별도의 그리고 GLV와 별도의 광학 분기부들을 사용하고 분기부마다 전용 광학계를 사용하며, 이러한 배열체 또한 본 발명의 범위 내에 있다.While this arrangement is shown to illustrate the problems of prior art arrangements that are addressed by the concepts disclosed herein, it should be recognized that the actual arrangement shown is not prior art. An arrangement of source selection modules that uses the same optical components for the outgoing path to the GLV and the return path from the GLV is not known from the prior art. For example, this would involve using a single element (DE) (e.g., a prism) as a dispersing element in the outgoing path and a combining element in the return path, and sharing all lenses, including the imaging lens (L4), for imaging the dispersed radiation onto the GLV and collecting the modulated radiation from the GLV. This is accomplished by having a first off-axis beam path (outgoing path) to the GLV (colored black in the top drawing, note that this aspect is only shown in the top drawing) and a second off-axis beam path (return path) from the GLV (colored gray in the top drawing). Prior art arrangements typically use separate optical branches for the GLV and separate optical branches from the GLV, with dedicated optics for each branch; such arrangements are also within the scope of the present invention.

또한 도 7에서는 렌즈 L2(평면(P1))에서의 광 분포의 개략적 표현이 보여지고 있다. 표현의 최상부는 외향 경로와 부합하며 분산된 소스 방사선을 보여주며; 표현의 최하부는 복귀 경로와 부합하며 GLV 변조 방사선을 보여주고 있다 (순전히 예시적인 컬러 선택이 보여진다). 회색 스케일 음영은 상이한 컬러들/파장들을 나타낸다. 공간적으로 분산된 이미지 평면(SDIP)에서의 이미지 표현 또한 보여지며, 이미지 평면에서의 분산된 빔을 보여주고 있다.Also shown in Fig. 7 is a schematic representation of the light distribution at lens L2 (plane (P1)). The top of the representation corresponds to the outgoing path and shows the dispersed source radiation; the bottom of the representation corresponds to the return path and shows the GLV modulated radiation (color selection shown is purely exemplary). Gray scale shading represents different colors/wavelengths. An image representation at the spatially dispersed image plane (SDIP) is also shown, showing the dispersed beam at the image plane.

렌즈(L3 및 L4)를 포함하는 렌즈 시스템의 퓨필 평면(P2)과 관련된 제1 퓨필 평면 표현(P20) 또한 보여지고 있다. 이는 (1차 차수) 스톱(ST0)의 위치를 포함하여 0차 모드 작동을 위하여; 즉 1차 회절 차수(+1, -1) (최하부 도면에서 점선으로 보여지며, 이는 최상부 도면에서 보이지 않음)을 차단하도록 그리고 0차 차수(0)와 소스 빔(SB)을 투과시키도록 구성된 애퍼처(AP0)를 규정한다. 퓨필 평면 내의 상이한 위치 (즉, 회절 각도)와 1차 회절 차수(+1, -1)의 파장마다의 스폿 크기/직경을 주목한다 (이 경우 상이한 컬러들은 또한 소스 빔(SB)에서 상이한 다른 직경들을 가질 것이다). 상이한 컬러들이 상이한 스폿 크기들을 갖는다는 점은 필수적이지 않으며 본 명세서에 개시된 개념은 스폿 크기가 파장 의존적이지 않은 소스와 사용될 수 있다.Also shown is a first pupil plane representation (P2 0 ) associated with the pupil plane (P2) of the lens system including lenses (L3 and L4). This defines an aperture (AP 0 ) configured for 0th mode operation, including the position of the (1st order) stop (ST 0 ); that is, to block the 1st diffraction order (+1, -1 ) (shown as dashed line in the bottom drawing, which is not visible in the top drawing) and to transmit the 0th order (0) and the source beam (SB). Note the different positions (i.e., diffraction angles) within the pupil plane and the spot sizes/diameters for each wavelength of the 1st diffraction order (+1, -1) (in which case different colors will also have different, different diameters in the source beam SB). It is not necessary that different colors have different spot sizes and the concepts disclosed herein can be used with sources where the spot size is not wavelength dependent.

도 8은 GLV를 기반으로 하는 제2 컬러 선택 모듈 배열체를 도시하고 있다. 도 8a는 배열체의 측면도이며, 도 8b는 그의 평면도이다. 배열체의 이 예에서, GLV는 1차 모드 작동을 위하여; 즉 1차 회절 차수 (명확성을 위하여 2개의 컬러(+1λ1, +1λ2, -1λ1, -1λ2)만이 보여지며, 둘 모두 GLV에 의해 선택된다; 물론 더 많은 및/또는 연속적인 스펙트럼이 있을 수 있다)와 소스 빔(SB)을 투과시키도록, 그리고 0차 차수(0λ1, 0λ2)를 차단하도록 구성된다. 더 구체적으로, 도시된 예에서, 배열체를 통해 전송되고 있는 2개의 파장(λ1, λ2)이 보여지고 있으며 (즉, 양 파장이 GLV에 의해 선택됨), 결과적인 회절 차수 (+1λ1, -1λ1, +1λ2, -1λ2)는 렌즈(L3)에 의해 캡처된다.Fig. 8 illustrates an array of second color selection modules based on GLV. Fig. 8a is a side view of the array, and Fig. 8b is a plan view thereof. In this example of the array, the GLV is configured for first mode operation; that is, to transmit the first diffraction order (for clarity, only two colors (+1 λ1 , +1 λ2 , -1 λ1 , -1 λ2 ) are shown, both of which are selected by the GLV; of course there may be more and/or a continuous spectrum) and the source beam (SB), and to block the zeroth order (0 λ1 , 0 λ2 ). More specifically, in the illustrated example, two wavelengths (λ 1 , λ 2 ) are shown being transmitted through the array (i.e., both wavelengths are selected by the GLV), and the resulting diffraction orders (+1 λ 1 , -1 λ 1 , +1 λ 2 , -1 λ 2 ) are captured by the lens (L 3 ).

많은 구성 요소가 도 7과 관련하여 설명된 것이며 또한 다시 설명되지 않을 것이다. 도 8c는 도 7에서 보여지는 제1 퓨필 평면 표현(P20)에 대응하는 제2 퓨필 평면 표현(P21)이다. 이 배열체에서, 스톱(ST1)은 0차 스톱으로서 위치되어 0차 차수 (정반사 방사선)만을 차단하며, 그에 의하여 1차 차수 (및/또는 다른 더 높은 차수)를 투과시키는 애퍼처(AP1)를 규정한다.Many of the components have been described with respect to FIG. 7 and will not be described again. FIG. 8c is a second pupil plane representation (P2 1 ) corresponding to the first pupil plane representation (P2 0 ) shown in FIG. 7. In this arrangement, the stop (ST 1 ) is positioned as a 0th order stop, blocking only the 0th order (specular reflected radiation), thereby defining an aperture (AP 1 ) which transmits the 1st order (and/or other higher orders).

설명된 바와 같이, 구경 조리개는 (모든 선택된 모든 파장에 대해) 0차 빔의 투과를 최대화하고, 모든 파장에 대해 1차 빔의 투과를 최소화해야 하며, 또는 그 반대도 마찬가지이다. (예를 들어, 모든 파장에 대해 0차 빔 또는 회절된, 예를 들어 1차 빔의)의 투과를 최대화하는 것은 차단된 방사선의 투과를 최소화하기 위해 요구되는 배열 및 트레이드-오프(trade-off)의 한계를 고려해 볼 때 투과를 가능한 한 많이 증가시키는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 마찬가지로 (예를 들어, 모든 파장에 대해 1차 차수 또는 0차 차수의) 투과를 최소화하는 것은 이 동일한 한계 및 트레이드-오프를 고려해 볼 때 이 차수를 가능한 한 많이 차단하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, (각 스폿에 대해 퓨필 위치에 대한 세기 또는 진폭의 플롯을 고려하면) 스폿들이 공간적으로 중첩하는 테일(tails)들을 갖는다는 사실은 (대역외 콘트라스트로 이어지는) 일부 원치 않는 광을 통과시키는 것을 또는 더 적은 신호 그리고 따라서 더 적은 처리량을 초래하는 원하는 0차 차수의 테일을 차단하는 것을 필요하게 한다. 이 문제는 차수들의 분리와 비교하여 이 스폿들이 클수록 (즉, 빔의 NA가 클수록) 커진다.As described, the aperture stop should maximize transmission of the 0th order beam (for all selected wavelengths) and minimize transmission of the 1st order beam for all wavelengths, or vice versa. Maximizing transmission of (e.g., of the 0th order beam or of the diffracted, e.g., 1st order beam for all wavelengths) should be understood to mean increasing transmission as much as possible, given the limitations of the arrangement and trade-offs required to minimize transmission of blocked radiation. Likewise, minimizing transmission of (e.g., of the 1st or 0th order for all wavelengths) should be understood to mean blocking this order as much as possible, given these same limitations and trade-offs. In particular, the fact that the spots have spatially overlapping tails (considering a plot of intensity or amplitude versus pupil position for each spot) necessitates either passing some unwanted light (leading to out-of-band contrast) or blocking the desired 0th order tail, resulting in less signal and therefore less throughput. This problem is exacerbated the larger these spots are (i.e. the larger the NA of the beam) compared to the separation of the orders.

실시예에서, 투과를 최대화하는 것은 투과된 방사선의 90% 이상을 투과시키는 것, 95% 이상을 투과시키는 것, 98% 이상을 투과시키는 것, 99% 이상을 투과, 99.9% 이상을 투과시키는 것, 또는 99.99% 이상을 투과시키는 것을 포함할 수 있다. 실시예에서, 투과를 최소화하는 것은 차단된 방사선의 90% 이상을 차단하는 것, 95% 이상을 차단하는 것, 98% 이상을 차단하는 것, 99% 이상을 차단하는 것, 99.9% 이상을 차단하는 것, 또는 99.99% 이상을 차단하는 것을 포함할 수 있다.In embodiments, maximizing transmission may include transmitting greater than 90% of the transmitted radiation, greater than 95% of the transmitted radiation, greater than 98% of the transmitted radiation, greater than 99% of the transmitted radiation, greater than 99.9% of the transmitted radiation, or greater than 99.99% of the transmitted radiation. In embodiments, minimizing transmission may include blocking greater than 90% of the blocked radiation, greater than 95% of the blocked radiation, greater than 98% of the blocked radiation, greater than 99% of the blocked radiation, greater than 99.9% of the blocked radiation, or greater than 99.99% of the blocked radiation.

도 9는 퓨필 표현의 관점에서 문제를 설명하고 있으며 (예를 들어, 0차 모드 구성에 대응하는) 구경 조리개(ST0)가 보여지고 있다. 이는 (앞서와 같이 음영에 의해 표현된) 소스 빔(SB) (명확성을 위하여 단지 2개의 파장이 도시됨), 그리고 대응하는 0차 빔(0)과 회절 차수(+1, -1)를 보여주고 있다. 소스 빔(SB)이 GLV에 의해 회절되면, 1차 회절 차수(+1, -1)들의 각각은 제1 방향 (여기서는 X로 표기됨)으로 분산되며, 반사되면, 소스 빔은 0차 차수(0)로 정반사된다 (1차 회절 차수(+1, -1)로의 회절과 0차 차수로의 반사의 비율은 설명된 바와 같이 GLV를 통해 제어 가능하다). 퓨필 표현 아래에는 0차 빔(0) 및 회절 차수(+1, -1)를 통한 그리고 퓨필 표현과 공간적으로 정렬된, 1차원에서의 퓨필 위치에 대한 세기(intensity)의 플롯이 있다. 이 세기 플롯으로부터 알 수 있듯이, 0차 차수와 1차 차수의 중첩 테일들(tails)은 이 경우 1차 차수를 최적으로 차단하는 것이 불가능하다는 것을 의미하며; 일부 0차 방사선이 차단되거나 1차 방사선이 투과된다는 경우일지도 모른다. 이는 특히 짧은 파장의 1차 방사선을 차단하고 더 긴 파장의 0차 차수를 투과시키는 경우에 특히 그렇다.Fig. 9 illustrates the problem in terms of pupil representation, showing an aperture stop (ST 0 ) (corresponding to, e.g., the 0th mode configuration). It shows a source beam (SB) (represented by shading as before) (only two wavelengths are shown for clarity), and the corresponding 0th order beam (0) and diffraction orders (+1, -1). When the source beam (SB) is diffracted by the GLV, each of the first diffraction orders (+1, -1) is scattered in a first direction (denoted here as X), and when reflected, the source beam is reflected regularly into the 0th order (0) (the ratio of diffraction into the 1st diffraction order (+1, -1) and reflection into the 0th order can be controlled via the GLV as explained). Below the pupil representation is a plot of the intensity versus pupil location in one dimension, through the 0th order beam (0) and the diffraction orders (+1, -1), and spatially aligned with the pupil representation. As can be seen from the intensity plot, the overlapping tails of the 0th and 1st orders mean that it is not possible to optimally block the 1st order in this case; it may be the case that some 0th order radiation is blocked or some 1st order radiation is transmitted. This is especially true for blocking the short wavelength 1st order radiation and transmitting the longer wavelength 0th order radiation.

GLV가 1차 모드 작동을 위해 구성될 때 동일한 원리가 적용된다. 예를 들어, 도 9에서의 구경 조리개(ST0) 대신 구경 조리개(ST1)가 사용된다면, 0차 차수를 완전히 차단하고 원하는 1차 차수(들)를 완전히 투과시키는 것은 가능하지 않다.The same principle applies when the GLV is configured for first-order operation. For example, if an aperture stop (ST 1 ) is used instead of the aperture stop (ST 0 ) in Fig. 9, it is not possible to completely block the 0th order and completely transmit the desired 1st order(s).

이 문제를 해결하기 위하여, 제어 가능한 (예를 들어, 전기적으로 프로그램 가능한) 회절 요소 또는 GLV의 (공액) 이미지 평면에서 제1 방향으로 광대역 조명 빔 (예를 들어, 소스 빔 방사선)을 분산시키는 제1 빔 분산 요소 (예를 들어, 프리즘 또는 회절 격자)에 더하여, 제어 가능한 회절 요소 또는 GLV의 퓨필 평면에서 제2 방향으로 광대역 조명 빔을 분산시키는 적어도 하나의 제2 빔 분산 요소 (예를 들어, 프리즘 또는 회절 격자)를 제공하는 것이 제안된다. 제1 및 제2 방향은 직교할 수 있으며, 제1 방향은 GLV의 주기성의 방향이고 제2 방향은 각 GLV 리본이 연장되는 방향이다. 따라서 적어도 하나의 제2 빔 분산 요소는 GLV의 (공액) 이미지 평면에 위치될 수 있다. 이는 구경 조리개 형상이 원치 않는 방사선 (예를 들어, GLV로부터의 비 0차 또는 1차 회절 차수)의 더 최적의 차단을 위해 최적화되는 것을 가능하게 한다.To solve this problem, it is proposed to provide, in addition to a first beam-dispersing element (e.g. a prism or a diffraction grating) which disperses a broadband illumination beam (e.g. the source beam radiation) in a first direction in the (conjugate) image plane of the controllable (e.g. electrically programmable) diffractive element or GLV, at least one second beam-dispersing element (e.g. a prism or a diffraction grating) which disperses the broadband illumination beam in a second direction in the pupil plane of the controllable diffractive element or GLV. The first and second directions can be orthogonal, the first direction being the direction of the periodicity of the GLV and the second direction being the direction in which each GLV ribbon extends. Thus, the at least one second beam-dispersing element can be positioned in the (conjugate) image plane of the GLV. This allows the aperture stop shape to be optimized for a more optimal blocking of unwanted radiation (e.g. non-0th or first diffraction orders from the GLV).

도 10a는 도 9의 퓨필 표현과 동일한 퓨필 표현이며, 본 명세서에서 개시된 개념이 구현된다. 여기서 소스 빔(SB)은 이제 제2 빔 분산 요소로 인해 이 퓨필 평면 내에서 (여기서는 Y로 표기된) 제2 방향으로 분산된다. 명확성을 위해 2개의 파장만이 보여지고 있지만, 소스 빔은 실제로 훨씬 더 많은 파장, 예를 들어 연속 파장 대역을 포함할 수 있으며 따라서 분산된 소스 빔은 실제로 제2 방향으로의 연속 분산 스펙트럼 (또는 다수의 이산 파장)을 포함할 수 있다는 점이 인식될 것이다. 따라서 GLV를 향한 소스 방사선의 위치는 이 제2 방향으로 파장 의존적이다 (보여지는 예에서, 짧은 WL은 GLV로의 더 큰 입사각을 가지며; 이는 설계 선택이며 반대일 수 있다). 결과적인 0차 방사선(0)은 유사하게 제2 방향으로 분산된다. 1차 차수(+1, -1) 또한 제2 방향으로 분산될 것이며, 그리고 또한 GLV에 의한 회절로 인하여 제1 방향으로 분산될 것이다 (제1 방향으로의 분산은 도 9의 분산과 동일할 것이다.FIG. 10a is a pupil representation identical to that of FIG. 9, implementing the concepts disclosed herein. Here the source beam (SB) is now dispersed in a second direction (here denoted Y) within this pupil plane due to the second beam spreading element. Although only two wavelengths are shown for clarity, it will be appreciated that the source beam may in fact comprise many more wavelengths, e.g. a continuous wavelength band, and thus the dispersed source beam may in fact comprise a continuous dispersion spectrum (or multiple discrete wavelengths) in the second direction. The position of the source radiation towards the GLV is thus wavelength dependent in this second direction (in the example shown, the shorter WL has a larger angle of incidence to the GLV; this is a design choice and can be the other way around). The resulting zeroth order radiation (0) is similarly dispersed in the second direction. The first order (+1, -1) will also be dispersed in the second direction, and also dispersed in the first direction due to diffraction by the GLV (the dispersion in the first direction will be the same as that in Fig. 9).

1차 차수의 이 2차원 분산은 구경 조리개(ST0') 구성/형상의 더 우수한 최적화를 가능하게 하며, 보다 구체적으로 따라서 (예를 들어, 제1 방향으로의) 유효 애퍼처 크기는 파장마다 상이하다. 도 10a의 예시적인 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 (예를 들어, 짧은) 파장의 회절 방사선은 유효 애퍼처 크기 b에 종속하며, 제2 (예를 들어, 긴) 파장의 회절 방사선은 유효 애퍼처 크기 a에 종속한다. 점선은 도 9의 예에서의 절충된 고정형 애퍼처 크기를 나타낸다. 따라서 구경 조리개(ST0')는 (예를 들어, 적어도 GLV로부터 하류의 광학 복귀 경로에 사용되는 퓨필의 일부분 (예를 들어, 대략 절반)에 대해서) 제1 방향으로의 애퍼처 크기를 포함하도록 구성될 수 있으며, 이는 제2 방향을 따라 크기가 변한다 (증가 또는 감소한다). 이러한 연속적으로 증가하는 애퍼처 폭 (또는 단계적으로 증가하는 애퍼처 폭)의 더 작은 애퍼처들은 회절 차수가 (제2 방향으로) 회절될 제2 방향으로의 위치에 대응하는 퓨필 영역에 위치될 수 있으며, 이들은 또한 제1 방향으로 더 작은 각도로 회절되며 및/또는 이에 대해 스폿 크기는 퓨필에서 더 작다. 마찬가지로, 연속적으로 증가하는 애퍼처 폭의 더 큰 애퍼처들 또는 더 큰 종단들은 회절 차수가 (이 제2 방향으로) 회절될 위치에 대응하는 제2 방향의 퓨필 영역에 위치될 수 있으며, 이들은 또한 제1 방향으로 더 큰 각도로 회절되며 및/또는 이에 대해 스폿 크기는 퓨필에서 더 크다.This two-dimensional dispersion in the first order allows for a better optimization of the configuration/shape of the aperture stop (ST 0 '), more specifically so that its effective aperture size (e.g. in the first direction) varies with wavelength. As can be seen in the illustrative example of Fig. 10a, the diffracted radiation of the first (e.g. short) wavelength depends on the effective aperture size b, and the diffracted radiation of the second (e.g. long) wavelength depends on the effective aperture size a. The dashed line represents the compromised fixed aperture size in the example of Fig. 9. Thus, the aperture stop (ST 0 ') can be configured to include an aperture size in the first direction (e.g. for at least a portion (e.g. approximately half) of the pupil used in the optical return path downstream from the GLV), which varies (increases or decreases) in size along the second direction. These successively increasing aperture widths (or stepwise increasing aperture widths) of smaller apertures can be positioned in the pupil region corresponding to positions in the second direction at which diffraction orders will be diffracted (in the second direction), which also diffract at smaller angles in the first direction and/or for which the spot size is smaller on the pupil. Likewise, the successively increasing apertures or larger ends of the larger apertures of larger aperture widths can be positioned in the pupil region in the second direction corresponding to positions at which diffraction orders will be diffracted (in the second direction), which also diffract at larger angles in the first direction and/or for which the spot size is larger on the pupil.

도 10b는 동등한 배열체를 보여주고 있지만, 여기서 스톱(ST1')은 1차 모드 작동을 위해; 즉 0차 차수를 차단하고 적어도 하나의 더 높은 회절 차수 (예를 들어, 하나의 1차 차수 또는 양 1차 차수)를 투과시키도록 구성된다. 따라서 연속적으로 증가하는 애퍼처 폭 대신에, 이 배열체는 연속적으로 감소하는 (0차) 스톱(ST1') 폭을 포함한다.Fig. 10b shows an equivalent arrangement, but here the stop (ST 1 ') is configured for first mode operation; that is, to block the 0th order and transmit at least one higher diffraction order (e.g., one 1st order or both 1st orders). Thus, instead of a continuously increasing aperture width, the arrangement comprises a continuously decreasing (0th) stop (ST 1 ') width.

이러한 연속적으로 증가하는 애퍼처 또는 연속적으로 감소하는 (0차) 스톱의 형상은 보여지는 것과 다를 수 있는 점이 인식될 수 있으며, 예를 들어, 애퍼처/스톱 에지들은 여기에서 보여지는 것과 같이 직선일 필요가 없다; 이들은 (도면의 관점에서) 최하부에서 최상부로 만곡질 수 있거나, 예를 들어 단계적으로 증가/감소할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 구경 조리개는 비-이진(non-binary) 방식으로 투과/차단하는 "소프트(soft)" 에지를 포함할 수 있다 (예를 들어, 에지에서의 애퍼처의 차단 부분은 방사선을 부분적으로 투과할 수 있다).It will be appreciated that the shape of these successively increasing apertures or successively decreasing (0th-order) stops may differ from that shown, for example the aperture/stop edges need not be straight as shown here; they may be curved from bottom to top (in terms of the drawing) or may increase/decrease in steps, for example. Alternatively or additionally, the aperture stop may include a "soft" edge that transmits/blocks light in a non-binary manner (e.g. the blocking portion of the aperture at the edge may be partially transparent to radiation).

GLV는 반대 배열체 (더 높은 차수 모드)에서 사용될 수 있다는 점이 인식될 것이며, 여기서 원하는 방사선은 회절된 방사선 (예를 들어, 1차 방사선)이며 원치 않는 방사선은 정반사된 (0차) 방사선이다. 이러한 배열체에서, 애퍼처는 GLV의 하류의 복귀 경로에 대응하는 퓨필 영역에서 보여지는 애퍼처로부터 반전될 수 있다 (그러나 외향 경로에서 소스 빔을 차단하지 않을 수 있다). 예를 들어, 도 10에서, 이러한 스톱은 보여지는 스톱/차단된 부분들 사이의 중앙 영역을 차단하여 0차 차수(0)를 차단할 수 있으며, 또한 1차 차수(+1, -1)를 투과시킬 수 있다.It will be appreciated that the GLV may be used in an inverted arrangement (higher order mode), where the desired radiation is diffracted radiation (e.g., first order radiation) and the unwanted radiation is specularly reflected (0th order) radiation. In such an arrangement, the aperture may be inverted from the aperture seen in the pupil region corresponding to the return path downstream of the GLV (but may not block the source beam in the outward path). For example, in FIG. 10, the stop may block the zeroth order (0) by blocking the central region between the visible stops/blocked portions, while also allowing the first orders (+1, -1) to be transmitted.

도 11은 제1 실시예에 따른 예시적인 컬러 선택 모듈의 개략적인 도면이다. 이 배열체는, 제1 빔 분산 요소(DE1)에 더하여 제2 빔 분산 요소(DE2)의 추가를 제외하고 도 7에 도시된 배열체와 동일하다. 보여지는 배열체에서, 제2 빔 분산 요소(DE2)는 제2 방향으로 퓨필 평면 (예를 들어, P2)에서 소스 방사선을 분산시키기 위해 외향 경로에 제공된다. 대조적으로, 제1 빔 분산 요소는 제1 방향으로 이미지 평면에서 소스 방사선을 분산시킨다. 복귀 경로에, 제2 방향으로 조명을 재결합하기 위해 제2 빔 결합 요소(CE2)가 제공된다. 이 실시예에서 제1 빔 분산 요소(DE1)는 상기 제1 방향으로 조명을 재결합하기 위해 제1 빔 결합 요소로도 사용된다는 점을 주목한다; 이는 선택적이며 상기 제1 방향으로 조명을 재결합하기 위해 별도의 제1 빔 결합 요소가 대신 제공될 수 있다.FIG. 11 is a schematic drawing of an exemplary color selection module according to a first embodiment. This arrangement is identical to the arrangement illustrated in FIG. 7 except for the addition of a second beam spreading element (DE2) in addition to the first beam spreading element (DE1). In the arrangement illustrated, the second beam spreading element (DE2) is provided in the outward path to spread the source radiation in the second direction at the pupil plane (e.g., P2). In contrast, the first beam spreading element spreads the source radiation in the first direction at the image plane. In the return path, a second beam combining element (CE2) is provided to recombine the illumination in the second direction. It is noted that in this embodiment the first beam spreading element (DE1) is also used as the first beam combining element to recombine the illumination in the first direction; this is optional and a separate first beam combining element may instead be provided to recombine the illumination in the first direction.

제2 빔 분산 요소(DE2)와 제2 빔 결합 요소(CE2)는 GLV의 공액 이미지 평면에 위치될 수 있다. 이 요소(DE2, CE2)들에 더하여, (예를 들어, 저분산 재료의) 웨지(WG)가 평면(P2) (예를 들어, 렌즈 시스템( L3, L4)에 의해 규정된 퓨필 평면)에 제공될 수 있으며, 이는 상기 제1의 스펙트럼적으로 분산된 이미지 평면(SDIP)에서 (예를 들어, 요소(DE2, CE2)의 대략적인 위치에서) 외향 경로의 조명을 분리하는 기능을 한다. 제2 빔 분산 요소(DE2)와 제2 빔 결합 요소(CE2)는 한 쌍의 (예를 들어, 유사하지만 반대 배향된) 분산 요소 또는 프리즘을 포함할 수 있다.The second beam dispersing element (DE2) and the second beam combining element (CE2) can be positioned at the conjugate image plane of the GLV. In addition to these elements (DE2, CE2), a wedge (WG) (e.g. of a low-dispersion material) can be provided at the plane P2 (e.g. a pupil plane defined by the lens system (L3, L4)), which functions to split the illumination of the outward path (e.g. at the approximate positions of the elements (DE2, CE2)) in the first spectrally dispersive image plane (SDIP). The second beam dispersing element (DE2) and the second beam combining element (CE2) can comprise a pair of (e.g. similar but oppositely oriented) dispersing elements or prisms.

도 12a는 제2 실시예에 따른 예시적인 컬러 선택 모듈의 개략적인 도면이다. 이 배열체는, (앞서와 같이 제1 빔 결합 요소로도 사용되는) 제1 빔 분산 요소(DE1)에 더하여 제2 빔 분산 요소(DE2)와 제2 빔 결합 요소(CE2)의 추가를 제외하고 도 8에 도시된 배열체와 동일하다. 보여지는 배열체에서, 제2 빔 분산 요소(DE2)는 퓨필 평면에서 소스 방사선을 제2 방향으로 분산시키기 위해 외향 경로에 제공된다. 대조적으로, 제1 빔 분산 요소는 이미지 평면에서 소스 방사선을 제1 방향으로 분산시킨다. 복귀 경로에서, 제2 빔 결합 요소(CE2)는 상기 제2 방향으로 조명을 재결합시키기 위해 제공된다.FIG. 12a is a schematic drawing of an exemplary color selection module according to a second embodiment. This arrangement is identical to the arrangement illustrated in FIG. 8 except for the addition of a second beam spreading element (DE2) and a second beam combining element (CE2) in addition to the first beam spreading element (DE1) (which is also used as the first beam combining element as before). In the arrangement illustrated, the second beam spreading element (DE2) is provided in the outward path to disperse the source radiation in a second direction at the pupil plane. In contrast, the first beam spreading element disperses the source radiation in a first direction at the image plane. In the return path, the second beam combining element (CE2) is provided to recombine the illumination in the second direction.

도 12b는 0차 차수 스톱(zeroth order stop)(ST1")을 포함하는 평면의 결과적인 퓨필 평면 표현(P21")을 보여주고 있다. 0차 차수 스톱(ST1")은 1차 회절 차수를 전송하도록 구성된 1차 차수 또는 회절 애퍼처(AP1")를 규정하는 가변적인 (예를 들어, 연속적으로 감소하는) 폭을 갖는다.FIG. 12b shows the resulting pupil plane representation (P2 1 ") of the plane including a zeroth order stop (ST 1 "). The zeroth order stop (ST 1 ") has a variable (e.g., continuously decreasing) width defining a first order or diffraction aperture (AP 1 ") configured to transmit the first diffraction order.

(양 실시예에서의) 제2 빔 분산/결합 요소(DE2, CE2)들의 도시된 위치에 대한 대안으로서, 이들은 GLV 바로 앞에 (예를 들어, GLV의 입력 윈도우에, 또는 이를 대체하기 위해) 위치될 수 있다. (양 실시예에서의) 제2 빔 분산/결합 요소(DE2, CE2)들은 선택적으로 아미치 프리즘(Amici prism)과 같은 복합 프리즘을 포함할 수 있다.As an alternative to the illustrated positioning of the second beam diverging/combining elements (DE2, CE2) (in both embodiments), they may be positioned directly in front of the GLV (e.g. at the input window of the GLV, or to replace it). The second beam diverging/combining elements (DE2, CE2) (in both embodiments) may optionally comprise a composite prism, such as an Amici prism.

따라서 2개의 실시예의 각각의 예시적인 퓨필 표현(P20" , P21")에 의하여 볼 수 있는 바와 같이, 제2 방향으로 스펙트럼적으로 분산되고 있는 소스 빔(SB) 그리고 모든 회절/반사 빔은 설명된 바와 같이 더 최적의 애퍼처 형상(AP0", AP1")이 사용되는 것을 가능하게 한다.Thus, as can be seen by the respective exemplary pupil representations (P2 0 ", P2 1 ") of the two embodiments, the source beam (SB) being spectrally dispersed in the second direction and all diffracted/reflected beams enable the use of more optimal aperture shapes (AP 0 ", AP 1 ") as described.

단순화를 위하여, 제2 빔 분산/결합 요소(DE2, CE2) 이후의 빔 경로는 기울어져 그려지지 않으며; 실제로 이들은 기울어져야 할 수 있다.For simplicity, the beam paths after the second beam diverging/combining element (DE2, CE2) are not drawn tilted; in reality they may have to be tilted.

GLV를 기반으로 하는 소스 선택 모듈은 단순히 컬러/대역을 스위칭 온 또는 스위칭 오프하기 보다는 출력 빔의 컬러 또는 대역당 투과 정도의 제어를 가능하게 한다.A source selection module based on GLV enables control of the transmittance per color or band of the output beam rather than simply switching a color/band on or off.

제안된 배열체의 장점은 더 큰 에텐듀 소스를 사용하는 옵션을 제공하는 것, 주어진 대역 외(OoB) 신호에 대해 더 높은 달성 가능한 처리량 (신호) 또는 역으로 주어진 처리량(신호)에 대해 더 우수한 달성 가능한 OoB 억제를 가능하게 하게 하는 것, 그리고 (주어진 처리량 및 OoB 성능에 대해 GLV에서 더 작은 스폿을 가능하게 함으로써) 더 작은 최소 대역폭을 가능하게 하는 것을 포함한다.The advantages of the proposed arrangement include providing the option to use larger etendue sources, enabling higher achievable throughput (signal) for a given out-of-band (OoB) signal or conversely better achievable OoB suppression for a given throughput (signal), and enabling smaller minimum bandwidth (by enabling a smaller spot in the GLV for a given throughput and OoB performance).

추가 실시예는 다음의 번호가 부여된 조항의 목록에 개시된다:Additional embodiments are disclosed in the following numbered list of clauses:

1. 변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈을 개시하며, 소스 선택 모듈은;1. A source selection module is disclosed for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam, the source selection module comprising:

광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제1 빔 분산 요소 -상기 제1 빔 분산 요소는 제1 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-;A first beam-dispersing element for dispersing a broadband illumination beam, wherein the first beam-dispersing element is operable to disperse the broadband illumination beam along a first direction;

광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제2 빔 분산 요소, -상기 제2 빔 분산 요소는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함;A second beam spreading element for spreading a broadband illumination beam, wherein the second beam spreading element is operable to spread the broadband illumination beam along a second direction perpendicular to the first direction;

자신의 주기성의 방향이 상기 제1 방향을 포함하도록 제1 방향을 따라 배열된 제어 가능한 요소들을 갖는 제어 가능한 회절 요소 -제어 가능한 회절 요소는 상기 제1 빔 분산 요소와 상기 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능함-; 및A controllable diffractive element having controllable elements arranged along a first direction such that the direction of their periodicity includes the first direction, wherein the controllable diffractive element is operable to controllably spatially modulate a broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element; and

상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개를 포함한다.An aperture stop operable to maximize transmission of one of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the regularly reflected radiation and the diffracted radiation.

2. 조항 1에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 제어 가능한 회절 요소는 격자 광 밸브 모듈을 포함한다.2. In a source selection module as defined in clause 1, the controllable diffractive element comprises a grating light valve module.

3. 조항 1 또는 2에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 제어 가능한 회절 요소의 이미지 평면 또는 그 공액에서 광대역 조명 빔을 분산시키기 위하여 상기 제1 빔 분산 요소는 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그의 공액에 위치된다. 3. In a source selection module as defined in clause 1 or 2, the first beam dispersing element is positioned at the pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate to disperse a broadband illumination beam at the image plane of the controllable diffractive element or its conjugate.

4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그 공액에서 광대역 조명 빔을 분산시키기 위하여 상기 제2 빔 분산 요소는 제어 가능한 회절 요소의 이미지 평면 또는 그의 공액에 위치된다.4. In a source selection module as defined in any one of clauses 1 to 3, the second beam dispersing element is positioned at the image plane of the controllable diffractive element or its conjugate to disperse the broadband illumination beam at the pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate.

5. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈은 출력 소스 빔을 획득하기 위하여, 변조된 조명 빔을 상기 제1 방향으로 재결합시키기 위한 적어도 제1 빔 결합 요소를 더 포함한다.5. A source selection module as defined in any one of clauses 1 to 4 further comprises at least a first beam combining element for recombining the modulated illumination beam in the first direction to obtain an output source beam.

6. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 제1 빔 분산 요소는 또한 제어 가능한 회절 요소로부터의 복귀 경로 상에서 변조된 조명 빔을 재결합시키도록 배열된다.6. In a source selection module as defined in any one of clauses 1 to 4, the first beam diverging element is further arranged to recombine the modulated illumination beam on a return path from the controllable diffractive element.

7. 조항 6에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 적어도 하나의 렌즈 요소는 제어 가능한 회절 요소로의 광대역 조명 빔의 외향 경로와 복귀 경로 사이에서 공유되며, 외향 경로는 제1 축외 경로를 포함하고 복귀 경로는 적어도 하나의 렌즈 요소와 제1 빔 분산 요소를 통한 제2 축외 경로를 포함한다.7. In a source selection module as defined in clause 6, at least one lens element is shared between the outgoing path and the return path of the broadband illumination beam to the controllable diffractive element, the outgoing path comprising a first off-axis path and the return path comprising a second off-axis path through the at least one lens element and the first beam diverging element.

8. 조항 7에서 규정된 소스 선택 모듈에서, 적어도 하나의 렌즈 요소는 제1 빔 분산 요소와 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능한 회절 요소 상으로 이미지화하도록, 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 변조된 조명 빔을 수집하도록 작동 가능한 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함한다.8. In the source selection module as defined in clause 7, at least one lens element comprises at least one lens or lens system operable to image a broadband illumination beam dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element onto a controllable diffractive element, and to collect a modulated illumination beam from the controllable diffractive element.

9. 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에서 규정된 소스 선택 모듈은 출력 소스 빔을 획득하기 위하여, 변조된 조명 빔을 상기 제2 방향으로 재결합시키기 위한 적어도 제2 빔 결합 요소를 더 포함한다.9. The source selection module as defined in any one of clauses 1 to 8 further comprises at least a second beam combining element for recombining the modulated illumination beam in the second direction to obtain an output source beam.

10. 조항 1 내지 9 중 어느 한 조항에서 규정된 소스 선택 모듈에서, 구경 조리개는 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그 공액에 위치된다.10. In a source selection module as defined in any one of clauses 1 to 9, the aperture stop is positioned at the pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate.

11. 조항 10에서 규정된 소스 선택 모듈에서, 구경 조리개는 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 정반사된 방사선의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 회절된 방사선의 투과를 최소화하도록 작동 가능하다.11. In the source selection module specified in clause 10, the aperture stop is operable to maximize transmission of the reflected radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the diffracted radiation from the controllable diffractive element.

12. 조항 10에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 구경 조리개는 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 정반사된 방사선의 투과를 최소화하도록 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 회절된 방사선의 투과를 최대화하도록 작동 가능하다.12. In a source selection module as defined in clause 10, the aperture stop is operable to minimize transmission of the reflected radiation from the controllable diffractive element and to maximize transmission of the diffracted radiation from the controllable diffractive element.

13. 조항 1 내지 12 중 어느 한 조항에서 규정된 소스 선택 모듈에서, 상기 구경 조리개는 상기 변조된 조명 빔의 복귀 경로에 대응하는 상기 퓨필 평면의 적어도 일부분에 대해 상기 제2 차원을 따라 변화하는 상기 제1 차원에서의 애퍼처 크기를 갖는 애퍼처를 규정한다.13. In a source selection module as defined in any one of clauses 1 to 12, the aperture stop defines an aperture having an aperture size in the first dimension that varies along the second dimension for at least a portion of the pupil plane corresponding to the return path of the modulated illumination beam.

14. 조항 13에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 제1 차원의 상기 애퍼처 크기 및/또는 구경 조리개 크기는 상기 제2 차원을 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가 또는 감소한다.14. In a source selection module as defined in clause 13, the aperture size and/or the aperture stop size of the first dimension increases or decreases continuously or stepwise along the second dimension.

15. 조항 1 내지 14 중 어느 한 조항에서 규정된 소스 선택 모듈에서, 상기 제1 빔 분산 요소와 제2 빔 분산 요소는 각각 프리즘을 포함한다.15. In a source selection module as defined in any one of clauses 1 to 14, each of the first beam spreading element and the second beam spreading element includes a prism.

16. 변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈을 개시하며, 소스 선택 모듈은:16. A source selection module for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam is disclosed, the source selection module:

광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 적어도 하나의 빔 분산 요소 -상기 적어도 하나의 빔 분산 요소는 제1 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-;At least one beam spreading element for spreading a broadband illumination beam, said at least one beam spreading element being operable to spread the broadband illumination beam along a first direction;

자신의 주기성의 방향이 상기 제1 방향을 포함하도록 제1 방향을 따라 배열된 제어 가능한 요소들을 갖는 제어 가능한 회절 요소 -제어 가능한 회절 요소는 상기 제1 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능함-; A controllable diffractive element having controllable elements arranged along a first direction such that the direction of their periodicity includes the first direction, wherein the controllable diffractive element is operable to controllably spatially modulate a broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element;

상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개; 및an aperture stop operable to maximize transmission of one of the reflected radiation and the diffracted radiation from said controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the reflected radiation and the diffracted radiation; and

제1 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능한 회절 요소 상으로 이미지화하도록, 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 변조된 조명 빔을 수집하도록 작동 가능한 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함하는 복수의 렌즈 요소를 포함하며;A plurality of lens elements comprising at least one lens or lens system operable to image a broadband illumination beam onto a controllable diffractive element after being dispersed by the first beam dispersing element, and to collect a modulated illumination beam from the controllable diffractive element;

여기서 상기 적어도 하나의 제1 빔 분산 요소는 또한 제어 가능한 회절 요소로부터의 복귀 경로 상에서 변조된 조명 빔을 재결합시키도록 배열된다.Here, the at least one first beam diverging element is also arranged to recombine the modulated illumination beam on a return path from the controllable diffractive element.

17. 조항 16에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 복수의 렌즈 요소의 각각은 제어 가능한 회절 요소로의 광대역 조명 빔의 외향 경로와 복귀 경로 사이에서 공유되며, 외향 경로는 제1 축외 경로를 포함하고, 복귀 경로는 복수의 렌즈 요소와 적어도 하나의 빔 분산 요소를 통한 제2 축외 경로를 포함한다.17. In a source selection module as defined in clause 16, each of the plurality of lens elements is shared between an outgoing path and a return path of a broadband illumination beam to the controllable diffractive element, the outgoing path comprising a first off-axis path and the return path comprising a second off-axis path through the plurality of lens elements and at least one beam diverging element.

18. 조항 16 또는 17에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 제어 가능한 회절 요소는 격자 광 밸브 모듈을 포함한다.18. In a source selection module as defined in clause 16 or 17, the controllable diffractive element comprises a grating light valve module.

19. 조항 16 내지 18 중 어느 한 조항에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈은 상기 입력 조명을 제공하기 위한 조명 소스를 더 포함한다. 19. A source selection module as defined in any one of clauses 16 to 18 further comprises a lighting source for providing said input lighting.

21. 조항 19에서 규정된 바와 같은 소스 선택 모듈에서, 상기 조명 소스는 확장 매질을 한정하기 위한 중공 코어 섬유 및 상기 확장 매질을 여기시키기 위한 여기 방사선을 제공하도록 작동 가능한 여기 방사선 소스를 포함한다.21. In a source selection module as defined in clause 19, the illumination source comprises a hollow core fiber for defining an extended medium and an excitation radiation source operable to provide excitation radiation for exciting the extended medium.

21. 계측 디바이스는 측정 조명을 제공하기 위하여 조항 1 내지 20 중 어느 한 조항의 소스 선택 모듈을 포함한다.21. The measuring device comprises a source selection module according to any one of clauses 1 to 20 for providing measurement illumination.

22. 조항 21에서 규정된 바와 같은 계측 디바이스에서, 계측 디바이스는 스캐터로미터를 포함한다.22. In a measuring device as defined in Article 21, the measuring device comprises a scatterometer.

23. 조항 22에서 규정된 바와 같은 계측 디바이스는:23. Measuring devices as specified in Article 22:

기판을 위한 지지체;Support for substrate;

상기 측정 조명을 상기 기판 상의 구조체로 향하게 하기 위한 광학 시스템; 및an optical system for directing said measurement light onto a structure on said substrate; and

기판 상의 구조체에 의해 산란되는 측정 방사선을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.It includes a detector for detecting measurement radiation scattered by a structure on a substrate.

24. 조항 21에서 규정된 바와 같은 계측 디바이스에서, 계측 디바이스는 정렬 센서를 포함한다.24. In a measuring device as defined in clause 21, the measuring device comprises an alignment sensor.

25. 리소그래피 장치는:25. The lithography apparatus:

패터닝 디바이스를 지지하기 위한 패터닝 디바이스 지지체;A patterning device support for supporting a patterning device;

기판을 지지하기 위한 기판 지지체; 및A substrate support for supporting the substrate; and

상기 패터닝 디바이스 지지체 및/또는 상기 기판 지지체의 정렬을 수행하도록 작동 가능한, 조항 24의 계측 디바이스를 포함한다.A metrology device according to clause 24, operable to perform alignment of the patterning device support and/or the substrate support.

용어 "컬러(color)"는 이 명세서 전체에 걸쳐 파장 또는 스펙트럼 성분과 동의어로 사용되며 가시 대역 외부 (예를 들어, 적외선 또는 자외선 파장)의 컬러를 포함할 수 있다는 점이 인식되어야 한다.It should be recognized that the term "color" is used throughout this specification synonymously with wavelength or spectral component and may include colors outside the visible band (e.g., infrared or ultraviolet wavelengths).

본 발명의 구체적인 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 점이 인식될 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described above, it will be appreciated that the invention may be practiced otherwise than as described.

위에서는 광학 리소그래피의 맥락에서 본 발명의 실시예의 이용에 대한 구체적인 참조가 이루질 수 있었지만, 본 발명은 다른 적용, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 이용될 수 있으며 또한 문맥이 허용하는 경우 광학 리소그래피에 제한되지 않는다는 점이 인식될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스에서의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 규정한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층으로 가압될 수 있으며, 그 위에서 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 가함으로써 레지스트는 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후 레지스트에 패턴을 남기고 레지스트 밖으로 이동된다.While specific reference may be made above to the use of embodiments of the present invention in the context of optical lithography, it will be appreciated that the present invention may be used in other applications, for example imprint lithography, and is not limited to optical lithography where the context permits. In imprint lithography, a topography in a patterning device defines a pattern to be created on a substrate. The topography of the patterning device may be pressed into a layer of resist supplied to the substrate, over which the resist is cured by applying electromagnetic radiation, heat, pressure, or a combination thereof. The patterning device is moved out of the resist, leaving the pattern in the resist after the resist has been cured.

본 명세서에서 사용된 용어 "방사선" 및 "빔"은 (예를 들어, 약 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126㎚ 또는 이의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 1 내지 100㎚의 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선뿐만 아니라 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선을 포함한다.The terms “radiation” and “beam” as used herein include all types of electromagnetic radiation, including ultraviolet (UV) radiation (e.g., having a wavelength of about 365, 355, 248, 193, 157, or 126 nm or greater) and extreme ultraviolet (EUV) radiation (e.g., having a wavelength in the range of 1 to 100 nm), as well as particle beams such as ion beams or electron beams.

문맥이 허용하는 경우, 용어 "렌즈"는 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식 및 정전식 광학 구성 요소를 포함하는, 다양한 유형의 광학 구성 요소들 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다. 반사식 구성 요소는 UV 및/또는 EUV 범위에서 작동하는 장치에 사용될 가능성이 있다.Where the context permits, the term "lens" may refer to any one or a combination of various types of optical components, including refractive, reflective, magnetic, electromagnetic and electrostatic optical components. Reflective components are likely to be used in devices operating in the UV and/or EUV range.

본 발명의 폭과 범위는 위에서 설명된 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의하여 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 규정되어야 한다The breadth and scope of the present invention should not be limited by any of the exemplary embodiments described above, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

Claims (15)

변조된 조명 빔을 획득하기 위해 광대역 조명 빔의 스펙트럼 특성을 선택하기 위한 소스 선택 모듈에 있어서,
광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제1 빔 분산 요소 -상기 제1 빔 분산 요소는 제1 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-;
광대역 조명 빔을 분산시키기 위한 제2 빔 분산 요소 -상기 제2 빔 분산 요소는 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 광대역 조명 빔을 분산시키도록 작동 가능함-;
제어 가능한 회절 요소의 주기성의 방향이 상기 제1 방향을 포함하도록 상기 제1 방향을 따라 배열된 제어 가능한 요소들을 갖는, 상기 제어 가능한 회절 요소 -상기 제어 가능한 회절 요소는 상기 제1 빔 분산 요소와 상기 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 제어 가능하게 공간적으로 변조시키도록 작동 가능함-; 및
상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 하나의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 정반사된 방사선과 회절된 방사선 중 나머지 하나의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 구경 조리개를 포함하는 소스 선택 모듈.
In a source selection module for selecting spectral characteristics of a broadband illumination beam to obtain a modulated illumination beam,
A first beam-dispersing element for dispersing a broadband illumination beam, wherein the first beam-dispersing element is operable to disperse the broadband illumination beam along a first direction;
A second beam spreading element for spreading a broadband illumination beam, wherein the second beam spreading element is operable to spread the broadband illumination beam along a second direction perpendicular to the first direction;
A controllable diffractive element having controllable elements arranged along the first direction such that the direction of the periodicity of the controllable diffractive elements includes the first direction, wherein the controllable diffractive element is operable to controllably spatially modulate a broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element; and
A source selection module including an aperture stop operable to maximize transmission of one of the reflected radiation and the diffracted radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the other of the reflected radiation and the diffracted radiation.
제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 회절 요소는 격자 광 밸브 모듈을 포함하는 소스 선택 모듈.In the first aspect, the controllable diffractive element is a source selection module including a grating light valve module. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 가능한 회절 요소의 이미지 평면 또는 그 공액에서 광대역 조명 빔을 분산시키기 위하여 상기 제1 빔 분산 요소는 상기 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그 공액에 위치되는 소스 선택 모듈.A source selection module according to claim 1 or 2, wherein the first beam dispersing element is positioned at the pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate to disperse a broadband illumination beam at the image plane of the controllable diffractive element or its conjugate. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그 공액에서 광대역 조명 빔을 분산시키기 위하여 상기 제2 빔 분산 요소는 상기 제어 가능한 회절 요소의 이미지 평면 또는 그 공액에 위치되는 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 3, wherein the second beam dispersing element is positioned at the image plane of the controllable diffractive element or its conjugate to disperse a broadband illumination beam at the pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 소스 빔을 획득하기 위하여, 변조된 조명 빔을 상기 제1 방향으로 재결합시키기 위한 적어도 제1 빔 결합 요소를 더 포함하는 소스 선택 모듈.A source selection module further comprising at least a first beam combining element for recombining the modulated illumination beam in the first direction to obtain an output source beam, according to any one of claims 1 to 4. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 빔 분산 요소는 또한 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 복귀 경로 상에서 변조된 조명 빔을 재결합하도록 배열된 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first beam diverging element is further arranged to recombine the modulated illumination beam on a return path from the controllable diffractive element. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 렌즈 요소가 상기 제어 가능한 회절 요소로의 광대역 조명 빔의 외향 경로와 복귀 경로 사이에서 공유되며, 상기 외향 경로는 제1 축외 경로를 포함하고 상기 복귀 경로는 적어도 하나의 렌즈 요소와 제1 빔 분산 요소를 통한 제2 축외 경로를 포함하는 소스 선택 모듈.In the sixth aspect, a source selection module wherein at least one lens element is shared between the outgoing path and the return path of the broadband illumination beam to the controllable diffractive element, the outgoing path including a first off-axis path and the return path including a second off-axis path through the at least one lens element and the first beam diverging element. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈 요소는, 상기 제1 빔 분산 요소와 제2 빔 분산 요소에 의해 분산된 후 광대역 조명 빔을 상기 제어 가능한 회절 요소 상으로 이미지화하도록, 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 변조된 조명 빔을 수집하도록 작동 가능한 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈 시스템을 포함하는 소스 선택 모듈.In claim 7, the at least one lens element comprises at least one lens or lens system operable to image the broadband illumination beam after being dispersed by the first beam-dispersing element and the second beam-dispersing element onto the controllable diffractive element, and to collect the modulated illumination beam from the controllable diffractive element. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 소스 빔을 획득하기 위하여, 변조된 조명 빔을 상기 제2 방향으로 재결합하기 위한 적어도 제2 빔 결합 요소를 더 포함하는 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 8, further comprising at least a second beam combining element for recombining the modulated illumination beam in the second direction to obtain an output source beam. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구경 조리개는 상기 제어 가능한 회절 요소의 퓨필 평면 또는 그 공액에 위치되며, 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 정반사된 방사선의 투과를 최대화하도록 그리고 상기 제어 가능한 회절 요소로부터의 상기 회절된 방사선의 투과를 최소화하도록 작동 가능한 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 9, wherein the aperture stop is positioned at a pupil plane of the controllable diffractive element or its conjugate, and is operable to maximize transmission of the reflected radiation from the controllable diffractive element and to minimize transmission of the diffracted radiation from the controllable diffractive element. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 빔 분산 요소와 상기 제2 빔 분산 요소는 각각 프리즘을 포함하는 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 10, wherein the first beam dispersing element and the second beam dispersing element each include a prism. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구경 조리개는 상기 변조된 조명 빔의 복귀 경로에 대응하는 상기 퓨필 평면의 적어도 일부분에 대해 상기 제2 차원을 따라 변화하는 상기 제1 차원에서의 애퍼처 크기를 갖는 애퍼처를 규정하는 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 11, wherein the aperture stop defines an aperture having an aperture size in the first dimension that varies along the second dimension for at least a portion of the pupil plane corresponding to the return path of the modulated illumination beam. 제12항에 있어서, 상기 제1 차원에서의 상기 애퍼처 크기는 상기 제2 차원을 따라 연속적으로 또는 단계적으로 증가 또는 감소하는 소스 선택 모듈.In the 12th paragraph, a source selection module in which the aperture size in the first dimension increases or decreases continuously or stepwise along the second dimension. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소스 선택 모듈은 상기 입력 조명을 제공하기 위한 조명 소스를 포함하는 소스 선택 모듈.A source selection module according to any one of claims 1 to 13, wherein the source selection module includes a lighting source for providing the input lighting. 계측 조명을 제공하기 위해 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 소스 선택 모듈을 포함하는 계측 디바이스.A measuring device comprising a source selection module according to any one of claims 1 to 14 for providing measuring illumination.
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