DE102005062237A1

DE102005062237A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer Abbildungsoptik

Info

Publication number: DE102005062237A1
Application number: DE102005062237A
Authority: DE
Inventors: Jörn Dr. Greif-Wüstenbecker; Ulrich Dr. Strößner
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH; Carl Zeiss SMS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMS GmbH; Jenoptik AG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05
Also published as: US7626689B2; JP5226532B2; US20080297775A1; ATE535793T1; JP2009521107A; EP1963812B1; KR20080080564A; KR101286788B1; EP1963812A1; WO2007079904A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik, bei dem ein Objekt durch eine zweite Abbildungsoptik in eine Bildebene abgebildet wird und Licht in der Bildebene ortsaufgelöst detektiert wird, wobei sich beide Abbildungsoptiken in mindestens einer Abbildungseigenschaft unterscheiden. Es werden Werte für die Intensität und für mindestens eine zweite Eigenschaft des Lichts bestimmt, in Bildpunkten gespeichert und in einem Emulationsschritt verarbeitet, und es wird ein Emulationsbild erzeugt, welches eine Abbildung des Objektes mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung des Einflusses der zweiten Eigenschaft emuliert. DOLLAR A Dabei wird eine Serie von Bildern erzeugt, indem ein Wertebereich der zweiten Eigenschaft in Teilbereiche zerlegt, jedem Teilbereich ein Bild zugeordnet und den Bildpunkten jedes Bildes der entsprechende Intensitätswert zugeordnet wird, falls der dem Bildpunkt zugeordnete Wert der zweiten Eigenschaft in den dem jeweiligen Bild zugeordneten Teilbereich fällt. Andernfalls wird ihm ein vorgegebener Intensitätswert zugeordnet. Die Serie von Bildern wird im Emulationsschritt in eine Serie von Zwischenbildern umgewandelt. Für jedes Zwischenbild geht ein konstanter Wert der zweiten Eigenschaft in die Emulation ein, der aus dem jeweiligen Teilbereich stammt und sich von den Werten der zweiten Eigenschaft für die anderen Zwischenbilder unterscheidet. Dann werden die Zwischenbilder zum ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik, bei dem ein Objekt durch eine zweite Abbildungsoptik in eine Bildebene abgebildet wird und Licht in der Bildebene in Pixeln ortsaufgelöst detektiert wird, wobei sich die erste und zweite Abbildungsoptik in mindestens einer Abbildungseigenschaft unterscheiden, wobei für jedes Pixel Werte für die Intensität als eine erste Eigenschaft des Lichts und für mindestens eine weitere, zweite Eigenschaft des Lichts bestimmt und in Bildpunkten gespeichert werden, und die gespeicherten Werte in einem Emulationsschritt verarbeitet werden und ein Emulationsbild erzeugt wird, welches eine Abbildung des Objektes mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaft und des Einflusses der zweiten Eigenschaft auf das Abbildungsverhalten emuliert.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik. Eine solche Vorrichtung umfaßt eine zweite Abbildungsoptik, durch die ein Objekt in eine Bildebene abgebildet wird, und die sich von der ersten Abbildungsoptik in mindestens einer Abbildungseigenschaft unterscheidet, einen ortsauflösenden Detektor mit Pixeln, mit dem Licht in der Bildebene in den Pixeln detektiert wird, ein Speichermodul, in welchem ortsaufgelöst Werte für die Intensität als eine erste Eigenschaft des Lichts und für mindestens eine weitere, zweite Eigenschaft des Lichts in Bildpunkten gespeichert werden, sowie ein Emulationsmodul, in dem die gespeicherten Werte verarbeitet werden und ein Emulationsbild er zeugt wird, welches eine Abbildung des Objektes mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaft und des Einflusses der zweiten Eigenschaft auf das Abbildungsverhalten emuliert. Die Erfindung bezieht sich auf das Problem, daß im Stand der Technik Abhängigkeiten von der zweiten Eigenschaft – bei der es sich beispielsweise um die Farbe oder die Polarisation handeln kann – bei der Emulation nur unvollständig, beispielsweise summarisch berücksichtigt werden können.

Bei der Emulation der Abbildungseigenschaften optischer Systeme kann es dabei zu Ungenauigkeiten in der Emulation kommen. Einige Fehler machen sich beispielsweise besonders bemerkbar, wenn man mit einer niederaperturigen Abbildungsoptik eine hochaperturige Abbildungsoptik emuliert. Bisher wurden beispielsweise polarisierende Elemente wie Polarisatoren oder Gitter im wesentlichen anhand ihrer integralen Wirkung untersucht und bewertet. Mit der Entwicklung von mikro- oder nanostrukturierten optischen Bauelementen gewinnt jedoch die Bestimmung der lokalen optischen Eigenschaften immer mehr an Bedeutung für die Weiterentwicklung und Verbesserung von Fertigungsprozessen und der Gewährleistung der Produktqualität. Als Beispiel für solche optischen Bauelemente sei hier ein diffraktiv optisches Element (DOE) erwähnt, wie es beispielsweise im in der WO 03/001272 A3 beschriebenen Hybridobjektiv verwendet wird. Die optische Wirkung dieses DOE entsteht an den Stegen, die konzentrisch um die optische Achse angeordnet sind. Dabei ist der Abstand zwischen zwei Stegen nicht konstant, sondern variiert in Abhängigkeit vom Radius. Die Aufgabe dieses Elements ist eine dispersiv abbildende Farbkompensation innerhalb des Objektivs, wobei sich die optische Güte des Objektivs aus dem Zusammenwirken zwischen den refraktiven Linsen und dem DOE ergibt. Um nicht erst bei der Endmontage des Objektivs die optischen Eigenschaften des DOE beurteilen zu können, ist es wünschenswert, die optische Wirkung vorab im Detail zu studieren. Dies kann unabhängig von dem Objektiv erfolgen, oder aber auch durch Einbringen in den Strahlengang einer abbildenden Optik, z.B. einem Emulationsabbildungssystem als zweiter Abbildungsoptik zur Emulation des betreffenden Objektivs, der ersten Abbildungsoptik. Das Einbringen des DOE erfordert in der Regel eine Anpassung des Strahlengangs, beide Abbildungsoptiken unterscheiden sich zumindest darin. Außerdem kann die zweite Abbildungsoptik auch so ausgestaltet sein, daß sie das Objekt gegenüber dem Objektiv vergrößert oder verkleinert abbildet.

Ein anderes Beispiel für solche Bauelemente sind klassische lineare Beugungsgitter. Bei den beispielsweise in der Telekommunikation eingesetzten Gittern wird mit steigender Anzahl von Linienpaaren pro Flächeneinheit der Energieanteil und somit die Effizienz in der nullten Beugungsordnung erhöht. Mit steigender Linienzahl, d.h. kleineren Strukturgrößen, steigt beim Gitter die polarisierende Wirkung.

Auch bei Photolithographie-Scannern, bei denen der Trend zu immer höhern numerischen Aperturen und immer kleineren Maskenstrukturen geht, spielen Polarisationseffekte eine immer größere Rolle. Mit den bisher im Stand der Technik bekannten Emulationsabbildungsverfahren und -systemen lassen sich solche Polarisationseffekte jedoch nur unvollständig beschreiben, da die Polarisationswirkung nur summarisch, d.h. über die Bildfläche integriert, berücksichtigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß optische Eigenschaften und Faktoren, die das Abbildungsverhalten einer zu untersuchenden ersten Abbildungsoptik beeinflussen, besser berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß zunächst eine Serie von Bilder erzeugt wird, indem (a) ein Wertebereich der zweiten Eigenschaft in Teilbereiche zerlegt wird, (b) jedem Teilbereich ein Bild zugeordnet wird, und (c) den Bildpunkten jedes Bildes der entsprechende, gespeicherte Intensitätswert zugeordnet wird, falls der dem Bildpunkt zugeordnete Wert der zweiten Eigenschaft in den dem jeweiligen Bild zugeordneten Teilbereich fällt, und ihnen andernfalls ein vorgegebener Intensitätswert zugeordnet wird. Dann wird die Serie von Bildern im Emulationsschritt in eine Serie von Zwischenbildern umgewandelt, wobei für jedes der Zwischenbilder ein konstanter Wert der zweiten Eigenschaft in die Emulation eingeht. Der konstante Wert der zweiten Eigenschaft stammt aus dem jeweiligen Teilbereich und ist von den Werten der zweiten Eigenschaft für die jeweils anderen Zwischenbilder verschieden. Anschließend werden die Zwischenbilder zum Emulationsbild kombiniert.

Bei der Erzeugung einer Abbildung mit einem zu untersuchenden optischen Bauelement wird neben der Intensität noch eine weitere Eigenschaft, beispielsweise die Farbe oder die Polarisationswirkung für jedem Bildpunkt bestimmt, wozu im Stand der Technik bekannte Verfahren verwendet werden können. Wie auch die Intensität, so wird auch der Wert der zweiten Eigenschaft in der Regel in Abhängigkeit vom Ort variieren. Die Zerlegung in einzelne Bilder, für die der Wert der zweiten Eigenschaft, der in das Auswerteverfahren bzw. den Emulationsschritt als Parameter eingeht, jeweils konstant ist, ermöglicht es, den Fehler, der gegenüber einer Auswertung bzw. Emulation – wie sie dem Stand der Technik entspricht – mit einem über das gesamte Bild gemittelten Wert für die zweite Eigenschaft gemacht worden wäre, zu verringern. Je mehr und je engere Teilbereiche erzeugt werden, desto geringer wird der Fehler.

Die Teilbereiche können dabei aneinander angrenzend gewählt werden, für die Verarbeitung und den Bezug zur Praxis ist es jedoch vorteilhaft, einander zumindest teilweise überlappende Teilbereiche zu wählen, wobei sich bevorzugt nur benachbarte Teilbereiche überlappen. Eine Aufteilung in Teilbereiche kann auf diese Weise beispielsweise mit Hilfe von trigonometrischer Funktionen erfolgen – die Durchlässigkeit eines Farbfilters oder Polarisators zum Beispiel wird durch das Quadrat einer Sinusfunktion beschrieben.

Als vorgegebenen Intensitätswert wählt man vorzugsweise 0, d.h. sobald der Wert der zweiten Eigenschaft nicht mehr in den einem Zwischenbild zugeordneten Teilbereich fällt, wird der Intensitätswert für dieses Zwischenbild und den betreffenden Bildpunkt zu Null gesetzt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn Bilder, Zwischenbilder und das Emulationsbild jeweils die gleiche Größe aufweisen, da so die Verarbeitung erleichtert wird. Jedes Bild, Zwischenbild und das Emulationsbild verfügen also bevorzugt über die gleiche Anzahl von Bildpunkten bzw. Bildpunktzeilen und -spalten. Selbstverständlich lassen sich auch verschiedene Größen verwenden, wenn eine entsprechende Anpassung erfolgt.

Zur Kombination der Zwischenbilder zum Emulationsbild gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine besonders einfache be steht darin, die Zwischenbilder für jeden Bildpunkt zu addieren. Eine andere, ebenfalls einfach zu realisierende Möglichkeit besteht darin, für jeden Bildpunkt den Mittelwert der Intensitätswerte der Zwischenbilder zu bilden und so das Emulationsbild zu erzeugen.

Insbesondere dann, wenn die Teilbereiche einander überlappen, ist es vorteilhaft, die Intensitätswerte bei der Zuordnung zu einem Bild der Serie zu wichten. Bevorzugt erfolgt diese Wichtung so, daß die Summe der für einen Bildpunkt gewichteten Intensitätswerte bei Zuordnung zu mehreren Teilbereichen den ursprünglichen Intensitätswerten des Bildpunktes entspricht.

Als zweite Eigenschaft kommen verschiedene Eigenschaften des zu detektierenden Lichtes in Frage, eine wichtige Eigenschaft ist beispielsweise die Farbe. Hier bestimmt und speichert man für jeden Bildpunkt vorzugsweise die Wellenlänge und/oder den Farbsättigungsgrad. Dies läßt sich beispielsweise erzielen, indem in jedem Bildpunkt die Farben unabhängig voneinander detektiert werden, indem beispielsweise ein wellenlängenselektiver Detektor mit entsprechend vorgeschalteter Optik verwendet wird, der für jeden Farbbereich – Rot, Grün und Blau – getrennt detektiert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Serie von Einzelbildern mit Hilfe von Farbfiltern, die in den Strahlengang eingebracht werden, zu erzeugen.

Eine besonders bevorzugte Wahl der zweiten Eigenschaft ist der Polarisationszustand, der z.B. bei der Emulation hochaperturiger Optiken an Einfluß gewinnt. Da dieser nicht wie die Intensität direkt auf einer CCD detektierbar ist, müssen für jeden Bildpunkt der Polarisationsgrad und/oder die Polarisationsrichtung durch Messung bestimmt und gespeichert werden. Zur ortsaufgelösten Bestimmung der Polarisation können beispielsweise ortsaufgelöst die Stokes-Parameter, die das polarisierende optische Element charakterisieren, bestimmt werden. Diese Methode ist beispielsweise von H. W. Berry et al. in Applied Optics 16, 3200 (1977) beschrieben. Anschließend kann die Serie von Bildern rechnerisch anhand der gespeicherten Werte erzeugt werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Serie von Bildern zu erzeugen, indem das Licht vor der Detektion durch einen Polarisator geleitet wird, wobei die Teilbereiche durch die verschiedenen Stellungen des Polarisators festgelegt werden. In einem solchen Polarisator ist bereits eine natürliche Wichtungsfunktion inkorporiert, die im wesentlichen dem Quadrat einer Sinusfunktion entspricht. Die Teilbereiche sind daher in der Regel recht groß und überlappen sich. Auch eine Kombination von Polarisator und rechnerischer Erzeugung der Bilder ist möglich.

Erzeugt man die Serie von Bildern rechnerisch anhand der gespeicherten Werte, so läßt sich diese natürliche Wichtungsfunktion ebenfalls verwenden, es stehen jedoch noch eine große Anzahl und in der Regel günstigere Wichtungsfunktionen zur Verfügung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Intensitätswerte beispielsweise mit einer Funktion C·|φ – θ|gewichtet, wenn der einem Bildpunkt zugeordnete Polarisationswinkel θ in den Teilbereich fällt, wobei C eine Konstan te und φ der Polarisationwinkel im Zentrum des entsprechenden Teilbereichs ist. Liegt der einem Bildpunkt zugeordnete Polarisationswinkel außerhalb des Teilbereichs, so wird dementsprechend einem Bildpunkt der vorgegebene Intensitätswert, also beispielsweise Null, zugeordnet. Mit dieser Dreiecksfunktion, deren Steigung durch eine entsprechende Wahl der Konstante beeinflußt werden kann, läßt sich eine Wichtung derart erzielen, daß für jedes Bild die Polarisation als im Wesentlichen homogen angenommen werden kann. Dabei ist die Genauigkeit um so höher, je höher die Anzahl der Teilbereiche gewählt wird, wobei jedoch die Anzahl der Teilbereiche mit der Dauer der Emulation abgestimmt werden muß, da mit steigender Anzahl von Bildern der Emulationsschritt länger dauert. Als guter Kompromiß hat sich beispielsweise eine Wahl von 6, 8 oder 12 Teilbereichen herausgestellt. Grundsätzlich ist die Zahl der Teilbereiche frei wählbar. Um die eben beschriebene Dreiecksfunktion im Auswerteverfahren bzw. Emulationsschritt besser handhabbar zu machen, kann sie außerdem beispielsweise mit einer Glättungsfunktion gefaltet werden, so daß sie mindestens einmal stetig differenzierbar wird.

Eine andere Möglichkeit besteht in der Wichtung der Intensitätswerte mit der Funktion C·cos2(φ – θ),wenn der einem Bildpunkt zugeordnete Polarisationswinkel θ in den Teilbereich fällt, wobei C eine Konstante und φ der Polarisationswinkel im Zentrum des entsprechenden Teilbereichs ist. Diese Funktion entspricht bei angepaßter Wahl der Konstanten im wesentlichen einer gerundeten Dreiecksfunktion.

Für die mit diesen Funktionen erzeugten Bilder der Serie ist die Polarisation über das Bildfeld näherungsweise konstant. Die Bilder können dann im Auswerteverfahren bzw. im Emulationsschritt, wo eine Ortsabhängigkeit der Polarisation nicht berücksichtigt wird, im wesentlichen fehlerfrei verarbeitet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird unpolarisiertes Licht, zu dem auch zirkular polarisiertes Licht zählen soll, ebenfalls berücksichtigt. Dies wird erreicht, indem einem der Teilbereiche ausschließlich der Polarisationsgrad Null zugeordnet wird und dem diesem Teilbereich zugeordneten Bild die Intensitätswerte von detektiertem, unpolarisierten Licht zugeordnet werden. Die dem Bild mit dem Polarisationsgrad Null zuordneten Intensitätswerte können dann auf andere Bilder aufgeteilt und zu den entsprechenden Intensitätswerten addiert werden. Die Aufteilung erfolgt dabei bevorzugt gleichmäßig. Alternativ kann dieses Bild auch getrennt verarbeitet werden, entweder als Ganzes oder indem es seinerseits wiederum auf verschiedene Bilder aufgeteilt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als erste Abbildungsoptik ein Photolithographie-Scanner und als zweite Abbildungsoptik eine Emulationsabbildungsoptik zur Emulation des Photolithographie-Scanners verwendet. Bei dem Photolithographie-Scanner handelt es sich um eine Abbildungsoptik mit einer sehr hohen numerischen Apertur, während es sich bei der Emulationsabbildungsoptik um eine Optik mit einer niedrigen numerischen Apertur handelt. Mit der vorangehend beschriebenen Erfindung lassen sich auf diese Weise im Emulationsschritt beispielsweise Verfahren zur Emulation von abbildungsoptischen Effekten bei hohen numerischen Aperturen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung 10 2004 033 603.2 beschrieben sind, ortsaufgelöst emulieren, obwohl die dort beschriebenen Verfahren eine Ortsabhängigkeit der Polarisation nicht berücksichtigen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik. Bei einer solchen Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Serie von Bilder erzeugt, indem (a) ein Wertebereich der zweiten Eigenschaft in Teilbereiche aufgeteilt wird, (b) jedem Teilbereich ein Bild zugeordnet wird, und (c) den Bildpunkten jedes Bildes der entsprechende, gespeicherte Intensitätswert zugeordnet wird, falls der dem Bildpunkt zugeordnete Wert der zweiten Eigenschaft in den dem jeweiligen Bild zugeordneten Teilbereich fällt, und ihnen anderenfalls ein vorgegebener Intensitätswert zugeordnet wird. Das Emulationsmodul wandelt dann die Serie von Bildern in eine Serie von Zwischenbildern um, wobei für jedes der Zwischenbilder ein konstanter Wert der zweiten Eigenschaft in die Emulation eingeht. Der konstante Wert der zweiten Eigenschaft stammt aus dem jeweiligen Teilbereich und ist von den Werten der zweiten Eigenschaft für die jeweils Zwischenbilder verschieden. Anschließend kombiniert das Emulationsmodul die Zwischenbilder zum Emulationsbild. Auf diese Weise läßt sich der Einfluß der zweiten Eigenschaft auf das Abbildungsverhalten im Emulationsbild ortsaufgelöst berücksichtigen.

Bevorzugt ist der vorgegebene Intensitätswert Null, was die Auswertung vereinfacht. Auch ist es zweckmäßig, wenn sich die Teilbereiche teilweise überlappen, je nach dem welche Wichtungsfunktion die Vorrichtung verwendet.

Bevorzugt erzeugt die Vorrichtung eine Serie von Bildern und eine Serie von Zwischenbildern jeweils gleicher Größe, da dies die Handhabbarkeit erheblich vereinfacht und keine Schwierigkeiten bei der Aufteilung der Intensitätswerte auf die Bilder bzw. Zwischenbilder entstehen. Selbstverständlich ist es bei entsprechender Anpassung auch möglich, verschiedene Bildgrößen zu verwenden. Bevorzugt addiert die Vorrichtung die Intensitätswerte der Zwischenbilder für jeden Bildpunkt und erzeugt so das Emulationsbild. Dies ist die einfachste Methode, um die Ortsabhängigkeit der zweiten Größe bzw. deren Variabilität über das Bildfeld im Emulationsbild zu berücksichtigen. Alternativ kann die Vorrichtung auch für jeden Bildpunkt den Mittelwert der Intensitätswerte der Zwischenbilder bilden und auf diese Weise das Emulationsbild erzeugen. Bevorzugt wichtet die Vorrichtung dabei die Intensitätswerte bei der Zuordnung zu einem Bild der Serie, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn sich die Teilbereiche überlappen und ein Intensitätswert mehreren Teilbereichen zugeordnet werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die zweite Eigenschaft die Farbe, wobei im Speichermodul für jeden Bildpunkt die Wellenlänge und/oder der Farbsättigungsgrad gespeichert werden. Diese Eigenschaft läßt sich mit Hilfe moderner Detektoren auf CCD- oder CMOS-Basis relativ leicht detektieren, wobei beispielsweise vorgesehen sein kann, für jeden Bildpunkt die Farbbereiche Rot, Grün und Blau einzeln auf je einer CCD mit Hilfe entsprechender Optiken zu detektieren.

Die Farbe ist jedoch nicht die einzige Wahl für die zweite Eigenschaft. Auch andere Eigenschaften, die nicht notwendigerweise sofort sichtbar sein müssen, kommen in Frage. Eine wichtige zweite Eigenschaft, insbesondere im Hinblick auf die Emulation hochaperturiger Abbildungsoptiken mit niederaperturigen Abbildungsoptiken, ist der Polarisationszustand. Hier wird im Speichermodul für jeden Bildpunkt der Polarisationsgrad und/oder Polarisationsrichtung gespeichert. Dabei kann bei der Vorrichtung ein Polarisator vorgesehen sein, durch den das Licht vor Detektion geleitet wird. Die Teilbereiche werden dabei durch verschiedene Stellungen des Polarisators festgelegt. Auf diese Weise kann die Serie von Bildern direkt erzeugt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Serie von Bildern rechnerisch anhand der gespeicherten Werte zu erzeugen. Hierbei werden für jeden Bildpunkt am Anfang Polarisationsgrad und/oder -richtung gespeichert. Auch eine Kombination von Polarisator und rechnerischer Auswertung ist möglich. Bevorzugt ordnet die Vorrichtung außerdem einem der Teilbereiche ausschließlich den Polarisationsgrad Null zu. Dem diesen Teilbereich zugeordneten Bild ordnet sich dann die Intensitätswerte von detektiertem, unpolarisiertem Licht zu.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist bei der Vorrichtung als erste Abbildungsoptik ein Photolithographie-Scanner und als zweite Abbildungsoptik eine Emulationsabbildungsoptik zur Emulation des Photolithographie-Scanners vorgesehen. Auf diese Weise lassen sich mit der Emulationsabbildungsoptik die Polarisationseigenschaf ten des Photolithographie-Scanners ortsaufgelöst emulieren, obwohl das zugrundeliegende, im Emulationsmodul implementierte Emulationsverfahren diese Ortsabhängigkeit nicht berücksichtigen kann.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt

1 eine beispielhafte Vorrichtung und

2 den Ablauf des Verfahrens.

In 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, wie sie zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer – nichtgezeigten – ersten Abbildungsoptik verwendet werden kann. Von einer Lichtquelle 1 wird Licht in eine zweite Abbildungsoptik 2 eingespeist. Die zweite Abbildungsoptik 2 fokussiert das Licht auf einen ortauflösenden Detektor 3 mit Pixeln. Das Licht wird in der Bildebene in den Pixeln detektiert. In den Pixeln direkt detektiert wird die Intensität. Die Werte für die Intensität werden in einem Speichermodul 4 in Zuordnung zu den Bildpunkten gespeichert. Außerdem wird in dem Speichermodul 4 noch eine zweite Eigenschaft des Lichts gespeichert. Dies kann beispielsweise die Farbe sein, oder aber auch die Polarisation. Im letzteren Fall kann beispielsweise ein in den Strahlengang vor den Detektor einschiebbarer, drehbarer Polarisator 5 vorgesehen sein. Die zweite Abbildungsoptik 2 bildet dabei ein Objekt 6 auf den Detektor 3 ab. Dazu wird das Objekt 6 an entsprechender Stelle in die zweite Abbildungsoptik 2 eingebracht, so daß ein Bild des Objektes 6 auf dem Detektor 3 erzeugt wird. Bei dem Objekt 6 kann es sich beispielsweise um einen ein fachen oder nichtlinearen Farbfilter, einen Polarisator oder ein diffraktives optisches Element handeln. Im letzteren Fall muß unter Umständen die Einstellung der zweiten Abbildungsoptik an die Abbildungseigenschaften des Objektes 6 angepaßt werden. Schließlich kann es sich bei dem Objekt 6 auch um eine Maske handeln, wie sie in der Photolithographie verwendet wird. Bei der Lichtquelle 1 handelt es sich in diesem Fall bevorzugt um eine Quelle, die nur eine Wellenlänge aussendet. Falls es sich bei der zweiten Eigenschaft, die registriert werden soll, um die Polarisation oder nicht direkt sichtbare Eigenschaften handelt, so sind weitere Einrichtungen notwendig, die hier nicht gezeigt sind und der Detektion und Bestimmung dieser Eigenschaften dienen. Die Werte dieser Eigenschaften werden dann ebenfalls in Zuordnung zu den Bildpunkten im Speichermodul 4 gespeichert.
Die für die Intensität und die zweite Eigenschaft, beispielsweise die Polarisation, gespeicherten Werte werden anschließend von einem Emulationsmodul 7 verarbeitet. Im Emulationsmodul 7 wird ein Emulationsbild erzeugt, welches auf einen Bildschirm 8 dargestellt wird. Zusätzlich kann das Bild auch gespeichert werden oder/und ausgedruckt werden.
Die Erzeugung des Emulationsbildes ist in 2 skizziert. Für jeden Bildpunkt sind Intensität und Polarisation, d.h. Polarisationsgrad und/oder -richtung gespeichert. Diese Daten bilden den sogenannten Eingangsbilddatensatz. Aus diesem Eingangsbilddatensatz wird eine Serie von Bildern erzeugt. Dabei kann zunächst das Minimum und das Maximum der zweiten Eigenschaft bestimmt werden, um so den Wertebereich dieser Eigenschaft festzulegen. Dieser Wertebereich wird dann in Teilbereiche zerlegt, wobei der unpolarisierte Anteil der Intensität im Beispiel einem gesonderten Teilbereich mit dem Polarisationsgrad Null zugeordnet wird. Dieser Teilbereich enthält auch die Intensitätswerte des zirkular polarisierten Anteils des Lichts. Selbstverständlich ist die Zuordnung zu einem eigenen Teilbereich nicht zwingend. Der unpolarisierte Anteil kann beispielsweise auch auf die anderen Teilbereiche aufgeteilt werden – dies entspricht einer gleichmäßigen Aufteilung auf die einzelnen Bilder. Die weiteren Teilbereiche werden nach Polarisationswinkeln in einem Wertebereich von 0° bis 180° aufgeteilt. Im vorliegenden Beispiel ist zu jedem Bild der Polarisationswinkel ϕ im Zentrum des entsprechenden Teilbereichs angegeben. Die Teilbereiche können dabei überlappend oder nichtüberlappend in Abstimmung mit der zu verwendenden Wichtungsfunktion gewählt werden. Im vorliegenden Beispiel werden acht Teilbereiche gewählt. Die Bilder werden anschließend im Emulationsschritt verarbeitet. Dabei wird eine Abbildung des Objektes 6 mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaft und des Einflusses der Polarisation auf das Abbildungsverhalten emuliert. Die unpolarisierte Intensität kann dabei gesondert behandelt werden, muß aber nicht. Auch eine Aufteilung auf die polarisierten Bilder ist beispielsweise möglich. Handelt es sich bei dem Objekt 6 beispielsweise um eine Maske, so läßt sich eine Abbildung dieser Maske mit einem Photolithographiescanner als erster Abbildungsoptik emulieren. Bei der zweiten Abbildungsoptik 2 handelt es sich in diesem Fall um eine Emulationsabbildungsoptik. Die Abbildungseigenschaften, in denen sich beide Optiken unterscheiden, sind die Vergrößerung und die numerische Apertur. Bei der Verarbeitung im Emulationsschritt werden für jeden Polarisationswinkel ϕ Zwischenbilder erzeugt, wobei im Emula tionsschritt die Polarisation für das jeweilige Bild als konstant angenommen wurde. Dies ist technisch bedingt, da die im Stand der Technik zur Verfügung stehenden Verfahren zur Emulation bzw. Berücksichtigung der Polarisation nur konstante Polarisationen berücksichtigen können. Zum Schluß werden die Zwischenbilder im vorliegenden Beispiel zum Emulationsbild bildpunktweise addiert. Auf diese Weise kann die Ortsabhängigkeit in der Polarisation bei der Emulation eines Photolithographiescanners berücksichtigt werden, obwohl das zur Verfügung stehende Emulationsverfahren nach dem Stand der Technik dies eigentlich nicht gestattet bzw. zu größeren Fehlern führt.

1: Lichtquelle
2: zweite Abbildungsoptik
3: Detektor
4: Speichermodul
5: Polarisator
6: Objekt
7: Emulationsmodul
8: Bildschirm

Claims

Verfahren zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik, bei dem ein Objekt (6) durch eine zweite Abbildungsoptik (2) in eine Bildebene abgebildet wird und Licht in der Bildebene in Pixeln ortsaufgelöst detektiert wird, wobei sich die erste und zweite Abbildungsoptik (2) in mindestens einer Abbildungseigenschaft unterscheiden, – wobei für jedes Pixel Werte für die Intensität als eine erste Eigenschaft des Lichts und für mindestens eine weitere, zweite Eigenschaft des Lichts bestimmt und in Bildpunkten gespeichert werden, und – die gespeicherten Werte in einem Emulationsschritt verarbeitet werden und ein Emulationsbild erzeugt wird, welches eine Abbildung des Objektes (6) mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaft und des Einflusses der zweiten Eigenschaft auf das Abbildungsverhalten emuliert, – dadurch gekennzeichnet, daß – eine Serie von Bildern erzeugt wird, indem a. ein Wertebereich der zweiten Eigenschaft in Teilbereiche zerlegt wird, b. jedem Teilbereich ein Bild zugeordnet wird, und c. den Bildpunkten jedes Bildes der entsprechende, gespeicherte Intensitätswert zugeordnet wird, falls der dem Bildpunkt zugeordnete Wert der zweiten Eigenschaft in den dem jeweiligen Bild zugeordneten Teilbereich fällt, und ihnen andernfalls ein vorgegebener Intensitätswert zugeordnet wird, – die Serie von Bildern im Emulationsschritt in eine Serie von Zwischenbildern umgewandelt wird, wobei für jedes der Zwischenbilder ein konstanter Wert der zweiten Eigenschaft in die Emulation eingeht, der aus dem jeweiligen Teilbereich stammt und von den Werten der zweiten Eigenschaft für die jeweils anderen Zwischenbilder verschieden ist, und – anschließend die Zwischenbilder zum Emulationsbild kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilbereiche teilweise überlappen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Intensitätswert Null ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Bilder als auch die Zwischenbilder jeweils die gleiche Größe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätswerte der Zwischenbilder für jeden Bildpunkt addiert werden und so das Emulationsbild erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Bildpunkt der Mittelwert der Intensitätswerte der Zwischenbilder gebildet und so das Emulationsbild erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätswerte bei der Zuordnung zu einem Bild der Serie gewichtet werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eigenschaft der Polarisationszustand ist, wobei für jeden Bildpunkt der Polarisationsgrad und/oder die Polarisationsrichtung gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Serie von Bildern erzeugt wird, indem das Licht vor der Detektion durch einen Polarisator (5) geleitet wird, wobei die Teilbereiche durch verschiedene Stellungen des Polarisators (5) festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Serie von Bildern rechnerisch anhand der gespeicherten Werte erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätswerte mit einer Funktion C·|φ – θ|gewichtet werden, wenn der einem Bildpunkt zugeordnete Polarisationswinkel θ in den Teilbereich fällt, wobei C eine Konstante und φ der Polarisationswinkel im Zentrum des entsprechenden Teilbereichs ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätswerte mit der Funktion C·cos2(φ – θ)gewichtet werden, wenn der einem Bildpunkt zugeordnete Polarisationswinkel θ in den Teilbereich fällt, wobei C eine Konstante und φ der Polarisationswinkel im Zentrum des entsprechenden Teilbereichs ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Teilbereiche ausschließ lich der Polarisationsgrad Null zugeordnet wird und dem diesem Teilbereich zugeordneten Bild die Intensitätswerte von detektiertem, unpolarisierten Licht zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bild mit dem Polarisationsgrad Null zugeordneten Intensitätswerte auf andere Bilder aufgeteilt und zu den entsprechenden Intensitätswerten addiert werden, wobei die Aufteilung vorzugsweise gleichmäßig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eigenschaft die Farbe ist, wobei für jeden Bildpunkt die Wellenlänge und/oder der Farbsättigungsgrad gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Abbildungsoptik ein Photolithographiescanner und als zweite Abbildungsoptik (2) eine Emulationsabbildungsoptik zur Emulation des Photolithographiescanners verwendet wird.
Vorrichtung zur Untersuchung des Abbildungsverhaltens einer ersten Abbildungsoptik, umfassend – eine zweite Abbildungsoptik (2), durch die ein Objekt (6) in eine Bildebene abgebildet wird, und die sich von der ersten Abbildungsoptik in mindestens einer Abbildungseigenschaft unterscheidet, – einen ortsauflösenden Detektor (3) mit Pixeln, mit dem Licht in der Bildebene in den Pixeln detektiert wird, – ein Speichermodul (4), in welchem ortsaufgelöst Werte für die Intensität als eine erste Eigenschaft des Lichts und für mindestens eine weitere, zweite Eigen schaft des Lichts in Bildpunkten gespeichert werden, sowie – ein Emulationsmodul (7), in dem die gespeicherten Werte verarbeitet werden und ein Emulationsbild erzeugt wird, welches eine Abbildung des Objektes (6) mit der ersten Abbildungsoptik unter Berücksichtigung der Abbildungseigenschaft und des Einflusses der zweiten Eigenschaft auf das Abbildungsverhalten emuliert, – dadurch gekennzeichnet, daß – die Vorrichtung eine Serie von Bildern erzeugt, indem a. ein Wertebereich der zweiten Eigenschaft in Teilbereiche aufgeteilt wird, b. jedem Teilbereich ein Bild zugeordnet wird, und c. den Bildpunkten jedes Bildes der entsprechende, gespeicherte Intensitätswert zugeordnet wird, falls der dem Bildpunkt zugeordnete Wert der zweiten Eigenschaft in den dem jeweiligen Bild zugeordneten Teilbereich fällt, und ihnen andernfalls ein vorgegebener Intensitätswert zugeordnet wird, – das Emulationsmodul (7) die Serie von Bildern in eine Serie von Zwischenbildern umwandelt, wobei für jedes der Zwischenbilder ein konstanter Wert der zweiten Eigenschaft in die Emulation eingeht, der aus dem jeweiligen Teilbereich stammt und von den Werten der zweiten Eigenschaft für die jeweils anderen Zwischenbilder verschieden ist, und – das Emulationsmodul die Zwischenbilder zum Emulationsbild kombiniert.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilbereiche teilweise überlappen.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Intensitätswert Null ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Serie von Bildern und eine Serie von Zwischenbildern jeweils gleicher Größe erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Intensitätswerte der Zwischenbilder für jeden Bildpunkt addiert und so das Emulationsbild erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jeden Bildpunkt den Mittelwert der Intensitätswerte der Zwischenbilder bildet und so das Emulationsbild erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Intensitätswerte bei der Zuordnung zu einem Bild der Serie wichtet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eigenschaft der Polarisationszustand ist, wobei im Speichermodul für jeden Bildpunkt der Polarisationsgrad und/oder die Polarisationsrichtung gespeichert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polarisator (5) vorgesehen ist, durch den das Licht vor der Detektion geleitet wird, wobei die Teilbereiche durch verschiedene Stellungen des Polarisators (5) festgelegt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Serie von Bildern rechnerisch anhand der gespeicherten Werte erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie einem der Teilbereiche ausschließlich den Polarisationsgrad Null und dem diesem Teilbereich zugeordneten Bild die Intensitätswerte von detektiertem, unpolarisierten Lichts zuordnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eigenschaft die Farbe ist, wobei im Speichermodul (4) für jeden Bildpunkt die Wellenlänge und/oder die Farbsättigung gespeichert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnt, daß als erste Abbildungsoptik ein Photolithographiescanner und als zweite Abbildungsoptik (2) eine Emulationsabbildungsoptik zur Emulation des Photolithographiescanners vorgesehen ist.