DE102016214695B3 - Optisches System und Verfahren zur Korrektur von Maskenfehlern mit diesem System - Google Patents

Optisches System und Verfahren zur Korrektur von Maskenfehlern mit diesem System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, welches eine Fokussiereinheit umfasst, die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus zu fokussieren, wobei die Fokussiereinheit entlang einer optischen Achse des System so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des Systems verändert werden kann. Die Fokussiereinheit weist dabei eine Pupillenebene auf. Ferner umfasst das optische System einen Wellenfrontmanipulator, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit der RMS-Wellenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenfrontmanipulator und die Pupillenebene der Fokussiereinheit so zueinander positioniert sind, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators auftreffen in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene treffen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Korrektur von Fehlern auf Masken für die Mikrolithographie mit einem solchen optischen System.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisches System und ein Verfahren zum Korrigieren von Fehlern in Masken, wie sie in der Mikrolithographie zum Einsatz kommen.
  • Als Ergebnis der stetig wachsenden Integrationsdichte in der Halbleiterindustrie müssen photolithographische Masken oder Templates für die Nano-Imprint-Technologie immer kleinere Strukturen auf eine lichtempfindliche Schicht, d. h. auf einen Photolack auf Wafern abbilden. Um diese Anforderung zu erfüllen, ist die Belichtungswellenlänge photolithographischer Masken von dem nahen Ultraviolett über das mittlere Ultraviolett in den fernen ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums verschoben worden. Gegenwärtig wird normalerweise eine Wellenlänge von 193 nm für das Belichten des Photolackes auf Wafern verwendet. Als eine Folge wird das Herstellen photolithographischer Masken mit zunehmender Auflösung immer komplexer und daher auch immer teurer. In Zukunft werden photolithographische Masken wesentlich kürzere Wellenlängen in dem extremen Ultraviolett (EUV) Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums benutzen (ungefähr 13,5 nm).
  • Photolithographische Masken müssen höchste Anforderungen in Bezug auf Transmissionshomogenität, Ebenheit, Reinheit und Temperaturstabilität erfüllen. Um photolithographische Masken mit einer vernünftigen Ausbeute herstellen zu können, müssen Defekte oder Fehler von Masken am Ende des Herstellungsprozesses korrigiert werden.
  • Femtosekunden-Lichtpulse einer Laserquelle können zum Korrigieren von Fehlern photolithographischer Masken und Templates für die Nano-Imprint-Lithographie benutzt werden. Zu diesem Zweck wird mithilfe der Laserquelle durch Fokussierung auf einen sehr kleinen Fokusbereich eine große lokale Energiedichte in dem transparenten Material einer photolithographischen Maske oder in dem Template erzeugt, was zu einem lokalen Aufschmelzen des transparenten Materials führt. Dieses lokale Aufschmelzen induziert eine lokale Variation der Dichte des transparenten Materials oder des Template-Materials. Eine lokale Dichtevariation wird im Folgenden auch Pixel genannt. Die Einführung einer lokalen Dichtevariation durch lokales Anwenden des Laserstrahls auf das Material wird im Folgenden als das Schreiben von Pixeln in das transparente Material bezeichnet.
  • Die Erzeugung von Pixeln in einem transparenten Substrat durch Femtosekunden-Lichtpulse mit hoher Intensität induziert einen lokalen nichtlinearen optischen Prozess in der Wechselwirkungszone der Photonen des Lichtpulses mit den Elektronen des Substrats. Die Einführung von einer Mehrzahl von insbesondere asymmetrischen Pixeln in das transparente Substrat resultiert in einer lokal variierenden Verschiebung von Musterelementen, die auf der Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet sind. Überdies führt das Schreiben von Pixeln in ein transparentes Substrat zu einem zweiten Effekt in dem Substrat, da die Pixel lokal die optische Transmission des transparenten Substrats modifizieren.
  • Das transparente Material einer photolithographischen Maske hat üblicherweise eine Dicke von einigen Millimetern. Verwendet werden beispielsweise Masken, die ein transparentes Substrat aus 6,35 mm Quarzglas enthalten. In Abhängigkeit von der Tiefe, in der ein Pixel in das transparente Substrat geschrieben wird, ergibt sich eine unterschiedliche Korrekturwirkung. Daher ist es wünschenswert die Position des Pixels in dieser Tiefendimension kotrollieren zu können. Je nach gewünschter Tiefe befindet sich aber ein unterschiedlicher Anteil des transparenten Substrats zwischen dem gewünschten Fokusbereich und der Lichtquelle. Da der Brechungsindex des transparenten Substrats vom dem der Umgebung abweicht, werden Wellenfrontfehler eingeführt, die die optische Qualität des Fokusbereiches verändern.
  • Eine ähnliche Aufgabenstellung ergibt sich auch im Bereich der Mikroskopie, insbesondere der Laser-Scanning-Mikroskopie. In diesem Fall befinden sich zu untersuchende Proben in einem Probenträger. Auch hier müssen unterschiedliche Fokuslagen angefahren werden, die in jeder Fokuslage in guter Qualität abgebildet werden sollen. Das bedeutet, dass die Abweichung der Wellenfront von einer Referenzwellenfront klein sein soll.
  • In der US 4 953 962 A werden Abbildungsobjektive vorgeschlagen, die Wellenfrontfehler kompensieren können, die durch unterschiedliche Deckglasdicken eingeführt werden. Dort werden zwei bewegliche Linsen sowie ein veränderbarer Abstand der letzten Linse von der Probe zur Kompensation verwendet.
  • In US 7 733 564 B2 wird ein Mikroskop mit einem Wellenfrontmodulator (WFM) zur Änderung der Fokuslage beschrieben. Ein WFM ermöglicht, die Fokuslage innerhalb der Probe zu verändern, obwohl der Arbeitsabstand zwischen der Frontlinse des Abbildungsobjektivs und der Probe fest bleibt. Der WFM ist zwischen dem Abbildungsobjektiv und einer Zwischenbildebene angeordnet. Die Aufgabe des WFM ist hier einen Fokus in der Probe zu erzeugen, dessen Lage in der Probe verändert werden kann. Allerdings ist der Bereich von Fokuslagen, in denen der Fokus von ausreichender Qualität ist, auf einige Mikrometer beschränkt.
  • Die US 2016/0 161 729 A1 beschreibt ein Light-Scanning-Mikroskop mit einem LCOS-Element zur strukturierten Beleuchtung einer Probe, wobei dieses Element zusätzlich zur Aberrationskorrektur und zur Fokussierung eingesetzt wird.
  • Aus den Schriften US 2005/0 207 003 A1 , EP 2 498 116 A1 , DE 11 2013 006 111 T5 und US 2015/0 362 713 A1 sind weitere Mikroskope mit Wellenfrontmanipulatoren bekannt.
  • Eine weitere Applikationen gibt es im Bereich der Vitrographie, bei der ebenfalls die Struktur im Innern eines Glases modifiziert wird. Noch eine weitere Applikation besteht im 3D-Drucken aus flüssigen Polymeren („optisches Bonding”) heraus, bei denen eine transparente Polymerlösung mittels photoinduzierter Polymerisation zur Aushärtung gebracht wird. Die Polymerlösung übernimmt hier die Rolle der Probe.
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorlegenden Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches eine hervorragende optische Qualität des Fokusbereiches bei einer Veränderung der Position des Fokus- innerhalb einer Probe über einen weiten Bereich sicherstellt.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt.
  • In der vorliegenden Anmeldung wird unter einer Pupillenebene die Ebene einer Blende oder die Ebene des Bildes einer Blende verstanden. Unter einer Blende wird ein, die Apertur begrenzendes Element verstanden. Dabei kann es sich um ein separates undurchsichtiges Bauteil oder die Begrenzung eines optischen Elements wie z. B. eine Fassung handeln.
  • Ebenso wird in der vorliegenden Anmeldung unter einer optischen Achse auch eine optische Achse verstanden, die nur in Teilbereichen des optischen Systems geradlinig verläuft. Insbesondere die Umlenkung der optischen Achse durch Faltspiegel ändert zwar die Richtung der optischen Achse, hat aber keine oder nur eine geringe Auswirkung auf das optische Design.
  • Die optische Qualität eines Fokus in dem transparenten Substrat kann durch die Abweichung der Wellenfront von einer Referenzwellenfront beschrieben werden. Als Referenzwellenfront wird dabei eine vorgegebene ideale Wellenfront bezeichnet. Diese Referenzwellenfront kann sphärisch oder asphärisch sein. In einem Laser-Scanning-Mikroskop wird oft eine sphärische Referenzwellenfront verwendet. Asphärische Wellenfronten wie astigmatische Wellenfronten sind aus der Korrektur von Photomasken bekannt. Eine Lichtquelle stellt Beleuchtungslicht einer Wellenlänge λ zur Verfügung. Eine Vielzahl von Lichtquellen ist bekannt. Vorteilhaft können Laserlichtquellen eingesetzt werden. Laserlichtquellen können kontinuierlich oder gepulst betrieben werden.
  • Die Abweichung der Wellenfront von der Referenzwellenfront kann durch den RMS-Wellenfrontfehler, also der Quadratwurzel aus der normierten Summe der Quadrate der Abweichung von der Wellenfront, quantifiziert werden. Dieser RMS-Wellenfrontfehler wird häufig als ein Bruchteil der verwendeten Laserwellenlänge λ angegeben. Demnach entspricht etwa 1 mλ einem tausendstel der Laserwellenlänge. Für die vorliegende Anwendung hat ein Fokus die höchste Qualität, wenn der entsprechende RMS = Wellenfrontfehler kleiner als 20 mλ ist. Für einen RMS-Wellenfrontfehler im Bereich von 20 mλ bis 100 mλ wird der Fokus eine hohe Qualität haben. Für einen RMS-Wellenfrontfehler im Bereich von 100 mλ bis 200 mλ wird der Fokus eine mittlere Qualität haben.
  • Die physikalische Ursache für die Abweichung der Wellenfront von der Referenzwellenfront kann im Brechungsindex des transparenten Materials zu suchen sein. Bei einer Änderung der Fokuslage im transparenten Substrat wird der Abstand des Fokus von der Oberfläche des transparenten Substrats in Richtung der optischen Achse verändert. Die Lichtstrahlen durchlaufen somit in unterschiedlichen Fokuslagen unterschiedliche geometrische Wege innerhalb des transparenten Substrats. Erzeugt man nun die Änderung der Fokuslage durch eine Bewegung des transparenten Substrats relativ zu einer ortsfesten Fokuslage wie es beispielsweise in einem herkömmlichen Mikroskop der Fall ist, ändert sich auch der optische Weg, also das Produkt aus Brechungsindex des transparenten Substrats bei der Wellenlänge der Laserlichtquelle und der Länge des geometrischen Weges.
  • Handelt es sich bei dem transparenten Material beispielsweise um Wasser kann der Brechungsindex bei üblichen Wellenlängen ca. n ≈ 1.33 sein. Bei Objekten aus Quarzglas, kann der Brechungsindex n ≈ 1.46 sein. Insbesondere für Multiphotonenprozesse, bei denen zwei oder mehr Photonen bei einem Zeitpunkt kollidieren müssen, sind Foki von ausreichender Qualität notwendig.
  • Wenn der Brechungsindex n des transparenten Substrats gleich oder nahe dem Brechungsindex des umgebenden Mediums ist, ändert sich die Differenz zwischen der Wellenfront und der Referenzwellenfront nicht bei einer Änderung der Fokuslage.
  • Handelt es sich bei dem transparenten Substrat um eine Planplatte und betrachtet man nur einen Fokus auf der optischen Achse, so weichen die Wellenfronten der unterschiedlichen Foki von der Referenzwellenfront hauptsächlich durch sphärische Aberrationen ab. Liegt der Fokus nicht auf der optischen Achse sondern ist dazu lateral versetzt, so treten weitere Aberrationen zusätzlich auf. Auch andere Ursachen für Abweichungen der Wellenfront von der Referenzwellenfront sind möglich, beispielsweise durch eine von der Planplattenform abweichende geometrische Form oder durch eine inhomogene Verteilung des Brechungsindex im transparenten Substrat. Es ist die Aufgabe des Wellenfrontmanipulators eine Korrektur der Wellenfront einzuführen, die den sphärischen Aberrationen und/oder anderen Aberrationen aus anderen Quellen entgegenwirkt. Dadurch wird in mindestens zwei Fokuslagen ein Fokus erzielt, bei dem der RMS der Wellenfront kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Diese Korrektur der Wellenfront kann in unterschiedlichen Fokuslagen unterschiedlich sein. Insbesondere kann sie entlang der optischen Achse sowie auch lateral zur optischen Achse des Systems unterschiedlich sein.
  • Damit sichergestellt werden kann, dass der Wellenfrontmanipulator die Wellenfront so korrigieren kann, dass eine RMS-Wellenfrontfehler von kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ erreicht wird, ist es nötig den Wellenfrontmanipulator und die Pupillenebene so zu positionieren, dass Strahlen, die auf einen Punkt des Wellenfrontmanipulators treffen, auch auf genau einen Punkt der Pupillenebene treffen. Ein Punkt in diesem Zusammenhang ist im Zusammenhang der Optik zu verstehen, nicht als ein rein mathematisch geometrischer Begriff.
  • Die Abweichung der Wellenfront von der Sollwellenfront und damit die Verschlechterung der Fokusqualität steigt mit zunehmendem Abstand von der besten Fokaslage und mit höherer numerischer Apertur NA des optischen Systems. Um verschiedenartige optische Systeme vergleichen zu können, die sich in Numerischer Apertur, Wellenlänge und verwendeten Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex unterscheiden, wird zusätzlich zu der Bewertung der Fokusqualität durch den RMS-Wellenfrontfehler ein Parameter benötigt, mit dem die geometrische Ausdehnung systemunabhängig bewertet werden kann. In der vorliegenden Schrift wird dazu das Rayleigh-Kriterium für die Tiefenschärfe verwendet. Aus diesem ergibt sich die Rayleigh-Länge dR zu dR = λn/(2 NA2). Für ein optisches System mit numerischer Apertur NA = 0.65, Wellenlänge λ = 532 nm und Brechungsindex n = 1.52 ergibt sich beispielsweise eine Rayleigh-Länge von dR = 0.96 μm. Der Bereich, in dem die Foki noch eine gute Qualität der Wellenfront aufweisen kann dann als ein Vielfaches der Rayleigh-Länge des betrachteten Systems angegeben werden. Verschiedene optische Systeme können so verglichen werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist daher, ein optisches System mit einem Fokussierrange von mehr als 500 dR, bevorzugt mehr als 1000 dR besonders bevorzugt mehr als 2200 dR bereitzustellen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System ferner eine Scaneinheit, die so ausgelegt ist, dass der Fokus lateral zur optischen Achse verschoben werden kann. Eine solche Scaneinheit erlaubt es, den Fokus in einem größeren räumlichen Bereich auf der Probe abzutasten. Wird beispielsweise das optische System zur Untersuchung von photolithographischen Masken eingesetzt, so kann ein Bereich der Maske abgetastet werden, ohne die Maske mechanisch lateral zu bewegen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Abtastzeit und damit auf die Menge an Masken aus, die in einer gegebenen Zeiteinheit untersucht werden können.
  • Solche Scaneinheiten können auf viele Arten ausgeführt werden. Eine mögliche Ausführungsform kann ein kippbarer Spiegel sein. Ein solcher Spiegel kann um eine Achse kippbar sein, um einen eindimensionalen Scan zu ermöglichen oder auch um zwei nicht parallel zueinander verlaufende Achsen kippbar sein, um einen zweidimensionalen Scan zu ermöglichen. Es ist auch möglich zwei Spiegel, die jeweils um eine zueinander nicht parallel stehende Achse kippbar sind, in Lichtrichtung nacheinander anzuordnen, um einen zweidimensionalen Scan zu erreichen. Insbesondere ist es vorteilhaft wenn die Kippachsen aufeinander senkrecht stehen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Pivotpunkte der beiden Spiegel möglichst dicht benachbart zueinander stehen. Ebenfalls ist es möglich und vorteilhaft, die Pivotpunkte der beiden Spiegel aufeinander abzubilden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Scaneinheit einen oder mehrere AODs (Akusto-optische Deflektoren) auf. Bei Verwendung von zwei AODs ist es ebenfalls vorteilhaft, diese aufeinander abzubilden. Bei diesen Bauteilen kann ein Ablenkungswinkel eines Lichtstrahls durch Anlegen einer durch das Bauteil laufenden Schallwelle verändert werden. Ein Vorteil dieser Elemente ist die schnelle Antwortzeit und die leichte Regelbarkeit, mit der ein gewünschter Ablenkwinkel eingestellt werden kann. Ähnlich wie bei einem kippbaren Spiegel kann ein AOD in einer eindimensionalen Scanrichtung oder auch zweidimensional arbeiten. Ebenso können statt eines zweidimensional arbeitenden AODs zwei eindimensional arbeitende AODs hintereinander angeordnet werden. Um eine zweidimensionale Scanwirkung zu erzielen, ist es nötig, dass die beiden eindimensionalen Scanrichtungen der einzelnen AODs nicht parallel sind. Insbesondere ist es vorteilhaft wenn die Scanrichtungen aufeinander senkrecht stehen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System ferner eine Lichtquelle und der Wellenfronmanipulator ist zwischen der Lichtquelle und der Scaneinheit angeordnet. In diesem Fall ist eine Blende auf oder nach der Scaneinheit angeordnet. Daher befindet sich der Wellenfrontmanipulator in dieser Position zwar nicht in einer Pupillenebene aber trotzdem in einem parallelen Strahlengang, so dass die wichtige Bedingung erfüllt ist, dass zu allen Strahlen, die durch einen Punkt auf dem Wellenfrontmanipulator laufen auch einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene der Fokussiereinheit treffen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Wellenfrontmanipulator den RMS-Wellenfrontfehler so korrigieren kann, dass er in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Wellenfrontmanipulator in die Pupillenebene der Fokussiereinheit abgebildet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Wellenfrontmanipulator in einer Pupillenebene der Fokussiereinheit anzuordnen. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Anmeldung unter einer Pupillenebene stets auch eine zu einer speziellen Pupillenebene jede konjugierte Pupillenebene und zu einer Feldebene auch stets jede dazu konjugierte Feldebene zu verstehen. In der Zusammenschau sind drei Positionen, in denen der Wellenfrontmanipulator angeordnet werden kann, bevorzugt, wenngleich es noch weitere bevorzugte Positionen geben kann. Dies sind erstens die Anordnung des Wellenfrontmanipulators in der Pupillenebene der Fokussiereinheit, zweitens in einer zur Pupillenebene der Fokussiereinheit konjugierten Ebene und drittens zwischen der Lichtquelle und der Scaneinheit in einem parallelen Strahlengang. Eine Positionierung in einer konjugierten Ebene zur Pupillenebene der Fokussiereinheit hat den Vorteil, dass sie leichter zugängig ist, da die Pupillenebene selbst nicht immer im Raum zwischen optischen Elementen liegen muss sondern sich auch im inneren einer Linse befinden kann. Ferner ist eine Positionierung des Wellenfrontmanipulators in einer konjugierten Ebene vorteilhaft, da diese Position ortsfest bleiben kann und so der Wellenfrontmanipulator nicht als Teil der Fokussiereinheit mitbewegt werden muss.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System einen Wellenfrontmanipulator, der als deformierbarer Spiegel ausgelegt ist. Deformierbare Spiegel sind aus einer Vielzahl von Anwendungen von astronomischen Teleskopen über Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie bis zur Anwendung in der Messtechnik bekannt. Ein Vorteil von deformierbaren Spiegel besteht darin, dass die Manipulation von der nicht beleuchteten Rückseite des Spiegels durchgeführt werden kann. Dadurch können Elemente, die die Deformation des Spiegels verursachen, an jedem Punkt des Spiegels angebracht werden. Dadurch wird es möglich, eine große Vielzahl an Korrekturwellenfronten einzustellen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das optische System eine Fokussiereinheit, die so ausgelegt ist, dass ein Punkt einer Probe in einen Bildpunkt in einer Bildebene abgebildet wird. Es wird also ein Punkt der Probe in einem endlichen Abstand von der Fokussiergruppe in einen Bildpunkt mit ebenfalls einem endlichen Abstand von der Fokussiergruppe abgebildet.
  • Gemäß der Erfindung umfasst das optische System ferner eine erste Linsengruppe mit mindestens einer ersten Linse und die Fokussiereinheit umfasst eine zweite Linsengruppe mit mindestens einer zweiten Linse und ein Abbildungsobjektiv, wobei der Fokus der zweiten Linsengruppe in der Pupillenebene des Abbildungsobjektivs liegt. Die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe können ferner so ausgelegt sein, dass sie zusammen ein Kepplersystem bilden. Dadurch kann eine zur Pupillenebene des Abbildungsobjektives konjugierte Ebene gebildet werden. Die Pupillenebene der Fokussiereinheit kann mit der Pupillenebene des Abbildungsobjektivs zusammenfallen. Abbildungsobjektive mit mehreren Pupillenebenen und daher auch mit mindestens einem Zwischenbild sind aber auch denkbar.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung, ist das optische System so ausgelegt, dass es probenseitig telezentrisch ist. Unter einem probenseitig telezentrischen System wird hier ein optisches System verstanden, welches an unterschiedlichen Punkten in der Probenebene, also in der Ebene, in der die Foki generiert werden, Hauptstrahlen aufweist, die parallel zur optischen Achse des optischen Systems verlaufen. Ein solches System hat den Vorteil, dass die Abweichungen der Wellenfront von der Sollwellenfront zweier in der Probe lateral benachbarter Punkte sich nur wenig unterscheiden. Werden daher die Foki an benachbarten Punkten in der Bildebene durch die Scaneinheit angesteuert, so ist die jeweilige unkorrigierte Qualität der Wellenfront sehr ähnlich. In diesem Fall ist die benötigte Korrektur der Wellenfront durch den Wellenfrontmanipulator, um eine Abweichung des RMS der Wellenfront von der Sollwellenfront zu erreichen, die kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist, unabhängig von der lateralen Position des Fokus. Damit muss die Korrektur nicht während des Scannens durch die Scaneinheit verändert werden.
  • Falls die gesamte Probe in ihrer lateralen Ausdehnung sehr viel größer ist, als der laterale räumliche Bereich der mittels der Scaneinheit angesteuert werden kann, so ist es vorteilhaft, zusätzlich zu der Scaneinheit eine Positionierungseinheit zum Positionieren der Probe zu verwenden. So kann beispielsweise eine Maskenstage verwendet werden, um die Maske um einen Strecke von 0,1 mm bis zu einigen Dezimetern oder sogar Metern zu positionieren. In diesem Bereich können dann mithilfe der Scaneinheit auf einer kleineren räumlichen Skala die Foki erzeugt werden. Häufig ist die die Positionierung mit einer solchen Positionierungseinheit langsamer als die Einstellung mit der Scaneinheit. Daher ist es vorteilhaft, diese Positionierung nur durchzuführen, wenn ein Positionierungsrange benötigt wird, der von der schnelleren Scaneinheit nicht bereitgestellt werden kann.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst diese einen Strahlteiler und eine Beobachtungseinrichtung, wobei der Strahlteiler so angeordnet ist, dass Licht der Beobachtungseinrichtung zugeführt wird. Es kann vorteilhaft sein, dem optischen System eine Beobachtungseinrichtung hinzuzufügen, so dass ein Bild der Probe aufgenommen werden kann. Falls das optische System in einem Mikroskop insbesondere in einem Laser-Scanning-Mikroskop eingesetzt wird, ist eine Möglichkeit zur Beobachtung des Bildes sogar zwingend für den Einsatz notwendig. Handelt es sich hingegen um eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Masken für die Photolithographie, so ist eine Beobachtung des Bildes nicht zwingend notwendig, kann aber nützlich sein. Unter einer Beobachtungseinrichtung wird in dieser Anmeldung eine Vielzahl von Detektoren verstanden. Es kann sich z. B. um ein Okular zur direkten visuellen Beobachtung oder auch um einen Bildsensor wie z. B. eine CCD-Kamera oder einen Wellenfrontsensor handeln. Insbesondere im Fall eines Laser-Scanning-Mikroskops kann die Beobachtungseinrichtung auch akkumulierend sein. Beispielsweise können die während des Scans zeitlich hintereinander aufgenommen Bildpunkte zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden. Dies kann in einem Computer geschehen. Des Weiteren ist es auch möglich mehrere Beobachtungseinrichtungen anzubringen.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist daher die Beobachtungseinrichtung als Wellenfrontsensor ausgeführt. Dies hat die Aufgabe die Wellenfront, die mittels des Wellenfrontmanipulators eingestellt wird, zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass die eingestellte Wellenfront überprüft werden kann. In dieser Anordnung dient die Beobachtungseinrichtung dazu das Licht der Lichtquelle in einer Pupillenebene zu beobachten.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst diese daher ferner eine Steuereinheit, welche die vom Wellenfrontsensor aufgenommene Daten mit einer Sollwellenfront vergleicht und aus Abweichungen der gemessenen von der Sollwellenfront berechnete Korrekturen an den Wellenfrontmanipulator übermittelt. Dadurch wird ein Regelkreis geschaffen, der es ermöglicht automatisch oder halbautomatisch den Wellenfrontsensor so zu regeln, dass eine gute Qualität der Foki erreicht wird. Sollte also nach einer ersten Einstellung des Wellenfrontmanipulators die Steuereinheit aus den Daten des Wellenfrontsensors berechnen, dass der RMS-Wellenfrontfehler noch größer als ein vorgegebener Zielwert z. B. 20 mλ oder 100 mλ ist, kann die Steuereinheit unter Verwendung von Kennzahlen des Wellenfrontmanipulators Korrektursteuergrößen berechnen und an den Wellenfrontmanipulator übermitteln. Die Wellenfrontkorrektur des Wellenfrontmanipulators wird dann so lange verändert, bis der gewünschte Zielwert erreicht ist. Solche Kennzahlen eines Wellenfrontmanipulators werden häufig als Sensitivitäten auf eine normierte Störung angegeben. Als eine Steuereinheit kann z. B. ein herkömmlicher Computer oder ein spezielles elektronisches Bauteil verwendet werden. Auch andere Möglichkeiten sind denkbar.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird als Lichtquelle des optischen Systems ein gepulster Laser verwendet. Ein solcher gepulster Laser ist besonders geeignet dazu durch Fokussierung auf einen sehr kleinen Fokusbereich eine große lokale Energiedichte in dem transparenten Material einer photolithographischen Maske zu erzeugen. Dies führt zu einem lokalen Aufschmelzen des transparenten Materials. Dieses lokale Aufschmelzen induziert eine lokale Variation der Dichte des transparenten Materials. Dadurch können eine Mehrzahl von Pixeln in das transparente Substrat geschrieben werden. Dadurch können lokal variierende Verschiebungen von Musterelementen, die auf der Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet sind, erzeugt werden. Diese Technik ist als Registrierungskorrektur bekannt. Zur Registrierungskorrektur werden vorzugsweise asymmetrische Pixel verwendet. Überdies können Pixel in ein transparentes Substrat in das transparente Material geschrieben werden, die eine im Vergleich zum Umgebungsmaterial veränderte optische Transmission aufweisen. Diese Technik ist als CD-Korrektur bekannt. Zur CD-Korrektur werden vorzugsweise symmetrische Pixel verwendet. Beide Verfahren lassen sich auch kombinieren.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 13.
  • Zur Korrektur von photolithographischen Masken ist es vorteilhaft, die Fokuslage lateral schnell verändern zu können. Insbesondere ein laterales Scannen der Fokuslagen ist günstig. Dazu kann eine Scaneinheit verwendet werden.
  • Beim Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske kann die Wellenfront mit einem Wellenfrontsensor vermessen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Einstellung des Wellenfrontmanipulators überprüft werden kann. Diese Überprüfung kann kontinuierlich während des Korrekturbetriebs oder zu speziellen gewählten Kontrollzeiten geschehen.
  • Beim Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske kann dann ein Regelkreis erstellt werden, der die gemessene Wellenfron weiter in folgenden Schritten verarbeitet:
    • • Vergleichen mit einer Sollwellenfront,
    • • Berechnung einer Korrekturwellenfront aus diesem Vergleich, so dass der RMS-Wellenfrontfehler verkleinert,
    • • Festlegen von neuen Steuersignalen für den Wellenfrontmanipulator aus der Korrekturwellenfront und
    • • Senden der Steuersignale an den Wellenfrontmanipulator. Nachdem eine Korrektur der Wellenfront durchgeführt wurde, kann die Wellenfront erneut gemessen werden und eine erneute und verfeinerte Korrektur bestimmt werden. Auf diese Weise wird ein Regelkreis eingerichtet. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In diesen zeigt
  • 1 einen schematischen Linsenschnitt einer ersten Ausführungsform, wobei der Fokus in der Mitte der ebenfalls dargestellten Probe liegt
  • 2 einen schematischen vergrößerten Linsenschnitt des Abbildungsobjektivs der ersten Ausführungsform, wobei der Fokus in der Mitte der ebenfalls dargestellten Probe liegt
  • 3 fünf verschiedene Einstellungen der Fokussiergruppe der ersten Ausführungsform, die fünf unterschiedlichen Fokuslagen entsprechen
  • 4 in der linken Spalte die Änderung der optischen Weglänge des Wellenfrontmanipulators in fünf Fokuslagen entlang einer Radialkoordinate des Wellenfrontmanipulators, in der rechten Spalte der zugehörige RMS-Wellenfrontfehler in denselben fünf Fokuslagen der ersten Ausführungsform
  • 5 einen schematischen Linsenschnitt einer zweiten Ausführungsform, wobei als Wellenfrontmanipulator ein deformierbarer Spiegel eingesetzt wird,
  • 6 einen schematischen Linsenschnitt einer dritten Ausführungsform, wobei der Wellenfrontmanipulator in der Pupillenebene der Fokussiereinheit angeordnet ist,
  • 7 einen schematischen Linsenschnitt einer vierten Ausführungsform, wobei der Wellenfrontmanipulator in einer zur Pupillenebene der Fokussiereinheit konjugierten Ebene angeordnet ist und das optische System einen Polarisationsstrahlteiler umfasst,
  • 8 einen schematischen Linsenschnitt einer fünften Ausführungsform, wobei das System zwei AODs und eine Beobachtungseinrichtung,
  • 9 in der linken Spalte Deformation des deformierbaren Spiegels in fünf Fokuslagen entlang einer Radialkoordinate des Spiegels, in der rechten Spalte der zugehörige RMS-Wellenfrontfehler in denselben fünf Fokuslagen der fünften Ausführungsform
  • 10 einen schematischen Linsenschnitt einer sechsten Ausführungsform,
  • 11 einen schematischen Linsenschnitt einer siebenten Ausführungsform,
  • 12 einen schematischen Linsenschnitt einer achten Ausführungsform
  • 13 in der linken Spalte Deformation des deformierbaren Spiegels in fünf Fokuslagen entlang einer Radialkoordinate des Spiegels, in der rechten Spalte der zugehörige RMS-Wellenfrontfehler in denselben fünf Fokuslagen der achten Ausführungsform.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Qualität der Foki ist hier auf eine sphärische Referenzwellenfront bezogen. Das optische System 1 weist eine numerische Apertur (NA) von 0,4 auf. Die Probe 17 hat einen Brechungsindex von n = 1,461. Die Lichtquelle hat eine Wellenlänge von λ = 532 nm. Damit ergibt sich für dieses optische System 1 eine Rayleigh-Länge von dR = 2.43 μm. Die optischen Daten für das optische System 1 sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Dabei sind die Materialien NF2, NBK7, NSF5, NLASF44, NPK51 und NKZES4 kommerziell erhältliche Gläser der Firma Schott und SNBH51 ein Glas der Firma Ohara, deren Brechungsindizes dem Fachmann bekannt sind. Darüber hinaus sind diese Glaskataloge in kommerziell verfügbaren Programmen für das Optikdesign wie z. B. Code V oder OSLO hinterlegt.
  • Das optische System 1 umfasst eine Fokussiereinheit 13, die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus 35 zu fokussieren, wobei die Fokussiereinheit 13 entlang einer optischen Achse des System so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems verändert werden kann. Die Fokussiereinheit 13 weist dabei eine Pupillenebene 21 auf. Diese ergibt sich als Bild einer Blende 19. Die Blende 19 ist in dieser Ausführungsform auf einem 2d-Scanspiegel 7 verortet. Ferner umfasst das optische System einen Wellenfrontmanipulator 5, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit 13 der RMS des Wellenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Der Wellenfrontmanipulator 5 und die Pupillenebene 21 der Fokussiereinheit 13 sind so zueinander positioniert, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators 5 auftreffen in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene 21 treffen.
  • Das optische System 1 umfasst ferner eine erste Linsengruppe 9 und die Fokussiereinheit 13 umfasst eine zweite Linsengruppe 11 und ein Abbildungsobjektiv 15. Diese erste Linsengruppe 9 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Linsen, die als Kittglied ausgeführt sind. Die Brennweite der ersten Linsengruppe 9 beträgt f1 = 200.4 mm. Die zweite Linsengruppe 11 ist ebenfalls als Kittglied ausgeführt und weist eine Brennweite von f2 = 80.1 mm auf. Der Strahlengang wird zwischen den Linsen der ersten Linsengruppe 9 und den Linsen der zweiten Linsengruppe 11 durch zwei Faltspiegel 31 gefaltet. Solche Faltspiegel 31 werden üblicherweise eingeführt, um Anforderungen bezüglich des Bauraums, also der geometrischen Ausdehnung des optischen Systems 1, zu erfüllen. Meist handelt es sich um Planspiegel, die keine weitere optische Funktion aufweisen. Dem Fachmann ist bekannt, dass solche Faltspiegel je nach Anforderung hinzugefügt oder entfernt werden können.
  • In Lichtrichtung nach der zweiten Linsengruppe 11 ist ein telezentrisches Abbildungsobjektiv 15 mit einer Brennweite fobjektiv = 8,09 mm angeordnet. Das Abbildungsobjektiv 15 ist probenseitig telezentrisch, was bedeutet, dass die Wellenfrontmanipulator-seitige Pupille des Abbildungsobjektivs 15 mit der hinteren Brennebene des Abbildungsobjektivs 15 identisch ist. Das gesamte optische System 1 ist daher probenseitig telezentrisch ausgelegt. Die Pupillenebene 21 des Abbildungsobjektivs 15 ist nicht zugängig und liegt innerhalb einer Linse des Abbildungsobjektivs 15. In diesem Beispiel gibt es außer der zweiten Linsengruppe 11 und dem Abbildungsobjektiv 15 keine weiteren optischen Elemente in der Fokussiereinheit 13. Die Pupillenebene 21 der Fokussiereinheit 13 ist damit identisch mit der Pupillenebene des Abbildungsobjektivs 15.
  • Der Fokus der zweiten Linsengruppe 11 liegt in der Pupillenebene 21 des Abbildungsobjektivs 15. Das Abbildungsobjektiv 15 und die zweite Linsengruppe 11 sind gemeinsam auf einer Plattform angeordnet, die parallel zur optischen Achse des Systems 1 bewegbar ist. Dadurch wird eine Fokussiereinheit 13 ausgebildet, die das Abbildungsobjektiv 15 und die zweite Linsengruppe 11 umfasst. Die zu untersuchende Probe 17 ist ebenfalls dargestellt und weist auf der dem Abbildungsobjektiv 15 zugewandten Seite eine plane Oberfläche auf. Durch eine Bewegung der Fokussiereinheit 13 parallel zur optischen Achse des optischen Systems 1 kann die Fokuslage innerhalb der Probe 17 ebenfalls parallel zur optischen Achse verändert werden. Die Fokussiereinheit 13 ist damit so ausgelegt, dass ein Punkt der Probe, die sich in einem endlichen Abstand vom Abbildungsobjektiv 15 befindet, in einen Bildpunkt in einer Bildebene zwischen dem zweiten Faltspiegel 31 und der Fokussiereinheit 13 abbildet. Die Bildebene liegt damit in einem endlichen Abstand zur Fokussiereinheit 13. Tabelle 1:
    NA 0,4
    Brechungsindex der Probe 1,461
    Wellenlänge 532
    Fläche Radius [mm] Dicke [mm] Material Brechungsindex halber Durchmesser [mm]
    0 0 76.614871 1
    1 209.83 1.8 NF2 8.46
    2 34.72 4 NBK7 8.46
    3 –41.27 20 8.46
    4 0 20 NBK7 10
    5 0 5 10
    6 0 5 NBK7 10
    7 0 20 10
    8 0 0 14.142136
    9 0 199.158603
    10 120.57 4 NBK7 14.8
    11 –91.73 3 NSF5 14.8
    12 –277.81 30 14.8
    13 0 70 21.213203
    14 0 173.825305 21.213203
    15 209.83 1.8 NF2 8.46
    16 34.72 4 NBK7 8.46
    17 –41.27 78.623879 8.46
    18 –5.3909 4.33 NLASF44 3.4
    19 –7.393 1 4.715
    20 –36.9157 1.18 SNBH51 4.75
    21 10.366 5.5 NPK51 4.9
    22 –6.1313 1.2 NKZFS4 5.15
    23 –17.6655 1.81 5.675
    24 20.9822 3 NPK51 6.2
    25 –20.9822 3.26 6.2
    26 9.173 3 SNBH51 5.2
    27 15.07 7.140532 4.4
    28 0 0 15
    Dezentrierung und Kipp
    Fläche Δx Δy Δz Alpha [°] Beta [°]
    8 0 0 0 45/44,5/45,5 0
    13 0 0 0 45 0
    14 0 0 0 –45 0
  • Eine Änderung der Fokuslage in lateraler Richtung, in diesem Fall also in der Ebene, die senkrecht auf der optischen Achse steht, wird durch eine Scaneinheit 7 bewirkt. Die Scaneinheit 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein in zwei nicht-parallelen Achsen kippbarer Spiegel ausgeführt. Der Schnittpunkt dieser beiden nicht-parallelen Kippachsen wird als Pivotpunkt des 2D-Scanspiegels bezeichnet. Der 2D-Scanspiegel ist so angeordnet, dass sein Pivotpunkt in einem Brennpunkt der ersten Linsengruppe liegt. Daher werden Strahlen, die von der Mitte des 2D-Scanspiegels ausgehen, in einem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe 11 parallel zur optischen Achse verlaufen. Diese Strahlen werden durch die zweite Linsengruppe 11 umgelenkt und auf die Pupille 21 der Fokussiereinheit 13 abgebildet. Als Ergebnis wird der Pivotpunkt des 2D-Scanspiegel in die Pupille 21 der Fokussiereinheit 13 abgebildet.
  • Es ist eine fundamentale Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, dass diese Abbildung des Pivotpunktes des 2D-Scanspiegels in die Pupille 21 der Fokussiereinheit 13 auch erfüllt ist, wenn die Fokussiereinheit 13 bewegt wird.
  • Damit die Lichtbündel, die vom 2D-Scanspiegel ausgehen nicht vignettiert werden, müssen die Elemente der Fokussiereinheit 13 hinreichend groß gewählt werden. Eine wichtige Bedingung ergibt sich für den Durchmesser der Pupille 21 der Fokussiereinheit 13 Dpupil. Wenn DWFM den Durchmesser des kreisförmigen Bereichs des Wellenfrontmanipulators 5 bezeichnet, der durch das Beleuchtungslicht ausgeleuchtet wird, f1 und f2 die Brennweiten der ersten 9 und zweiten Linsengruppe 11 bezeichnen, dann müssen die Größen so gewählt werden, dass die Beziehung
    Figure DE102016214695B3_0002
    erfüllt ist.
  • Der Wellenfrontmanipulator 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel als transmissives Element ausgeführt und unmittelbar auf der von der Probe 17 weiter entfernten Seite des 2D-Scanspiegels angeordnet. Solche transmissiven Wellenfrontmanipulatoren 5 stehen als auf Flüssigkristallen basierende räumliche Lichtfeldmodulatoren als optische Standardelemente kommerziell zur Verfügung.
  • Der Strahlengang durch das optische System 1 verläuft demnach auf folgende Weise. Beleuchtungslicht von einer Lichtquelle wird durch einen Strahlteiler 23 reflektiert, durchquert den Wellenfrontmanipulator 5, wird von einem 2D-Scanspiegel 7 reflektiert, von der ersten Linsengruppe 9 und der zweiten Linsengruppe 11 in die Pupille 21 des Abbildungsobjektivs 15 abgebildet, welches schließlich einen Fokus in der Tiefe z = 3,175 mm in der Probe 17 erzeugt.
  • Das in 1 gezeigte optische System 1 erzeugt einen Fokus mit guter Qualität bezogen auf eine sphärische Sollwellenfront in einer Tiefe von 3,175 mm unterhalb der planen, der Fokussiereinheit 13 zugewandten Seite der Probe. Das Abbildungsobjektiv ist also so ausgelegt, dass es einen Probenpunkt in einer Tiefe von 3,175 mm nahezu aberrationsfrei nach unendlich abbildet. Daher ist hier der Wellenfrontmanipulator 5 in der Nähe seines neutralen Zustands und beeinflusst die Form der Wellenfronten nur gering. Wenn durch Bewegen der Fokussiereinheit 13 eine andere Fokuslage in einem anderen Abstand von der planen Fläche der Probe 17 eingestellt wird, wird der Wellenfrontmanipulator 5 die Wellenfront so korrigieren, dass auch hier der RMS-Wellenfrontfehler kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Damit befindet sich der Wellenfrontmanipulator nicht mehr in einem neutralen Zustand.
  • Ein kleines Objekt, welches innerhalb der Probe 17 eingebettet ist, dient über Streuungs- oder Fluoreszenzeffekte als sekundäre Lichtquelle und sendet einen Teil des Beleuchtungslichts in Richtung des Mikroskops zurück. Dieses Beobachtungslicht durchläuft das optische System 1 auf umgekehrten Weg also von der Probe 17 in Richtung des Wellenfrontmanipulators 5. Daher werden das Abbildungsobjektiv 15, die zweite Linsengruppe 11, die erste Linsengruppe 9 und der Wellenfrontmanipulator 5 doppelt durchtreten. An einem Strahlteiler 23, der so ausgelegt ist, dass das Beobachtungslicht durch die Strahlteilerfläche zumindest teilweise transmittiert wird, wird ein Teil des Beobachtungslichts einer Beobachtungseinheit 25 zugeführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt eine weitere Linsengruppe, die ein Zwischenbild erzeugt. An der Stelle des Zwischenbildes kann eine Lochblende angebracht sein und darauf eine lichtdetektierende Einheit beispielsweise in Form einer Fotodiode, eines Imagesensors, eines Okulars und/oder einer anderen Detektionsvorrichtung folgen.
  • zeigt vergrößert den Teil des optischen Systems 1, der das Abbildungsobjektiv 15 und die Probe 17 beinhaltet. Strahlen dreier unterschiedlicher Lichtbündel, die zu unterschiedlichen Scanwinkeln des 2D-Scanspiegel 7 gehören, bilden verschiedene Brennpunkte in der gleichen Tiefe innerhalb der Probe 17. In der Verlängerung der in das Abbildungsobjektiv einfallenden Strahlen ist die Lage der Pupillenebene 21 gezeigt. Man erkennt, dass in diesem Beispiel die Pupillenebene 21 im inneren der ersten Linse des Abbildungsobjektivs 15 liegt.
  • Die Fokuslage entlang der optischen Achse, also die Tiefe des Fokus innerhalb der Probe 17, kann durch Bewegen der Fokussiereinheit 15 ausgewählt werden. Dabei wird die Fokussiereinheit 15 entlang der optischen Achse verschoben. Es ist nur die Fokussiereinheit 15 beweglich angeordnet. Alle anderen Komponenten des optischen Systems 1 können in einer festen Position parallel zur optischen Achse bleiben. Insbesondere die Probe und die erste Linsengruppe 9 müssen nicht parallel zur optischen Achse bewegt werden. Einzig die Probe 17 mit Probentisch kann noch lateral verschoben werden. Dies hat der Vorteil, dass weder die Probe 17 mit dem Probentisch parallel zur optischen Achse bewegt werden muss, noch muss der räumlich größte Teil der Vorrichtung, in die das optische System 1 eingebaut ist, überhaupt bewegt werden.
  • In 3 ist die Position der Fokussiereinheit 13 für unterschiedliche Fokuslagen entlang der optischen Achse des optischen Systems 1 gezeigt. Dargestellt sind fünf Fokuslagen im Bereich von z = 0 mm bis z = 6,35 mm. Zu jeder Fokuslage gehört eine spezielle Einstellung des Wellenfrontmanipulators 5, so dass der RMS-Wellenfrontfehler möglichst minimiert wird. Durch die geometrische Verschiebung der Fokussiereinheit 13 wird eine Differenz des optischen Weges (OPD) eingeführt. Da das System auf eine Fokuslage von z = 3,75 mm ausgelegt ist, ist dort die OPD für alle betrachteten Strahlen sehr klein. Dies ist in den Diagrammen der linken Spalte von 4 zu erkennen, wobei die vom Wellenfrontmanipulator 5 eingeführte OPD in Abhängigkeit von der Strahlposition relativ zum Hauptstrahl des Beleuchtungslichts dargestellt ist. In der rechten Spalte von 4 ist der erreichte RMS-Wellenffrontfehler nach Korrektur durch den Wellenfrontmanipulator 5 aufgetragen gegen die laterale Fokusposition. Man erkennt, dass die höchste Fokusqualität durch einen RMS-Wert von weniger als 20 mλ für eine laterale Entfernung der Foki von der optischen Achse von 100 μm für Fokuslagen von 0 mm < z < 6,35 mm erreicht wird. Dies entspricht einem Tiefenschärfebereich von 2600 dR. Wenn für die Anwendung eine Qualität der Foki mit RMS-Wellenfrontfehler von weniger als 100 mλ ausreichend ist, kann die laterale Entfernung der Foki von der optischen Achse sogar größer sein als 140 μm.
  • In 5 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Sie unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch, dass der Wellenfrontmanipulator 105 hier als adaptiver deformierbarer Spiegel (DFM) ausgeführt ist. Die möglichen Fokuslagen und die jeweilige Fokusqualität sind von denen der ersten Ausführungsform nicht zu unterscheiden. Der DFM ist gekippt und biegt die optische Achse des optischen Systems 101 um. Die geometrische Oberfläche des DFM kann je nach Bauform kreisförmig oder rechteckig sein. Der Fußabdruck des Lichts auf dem DFM ist aber bei einer kreisförmigen Beleuchtung auf einem gekippten DFM 105 elliptisch. Die Oberfläche des DFM 105 kann verformt werden um die OPD des Lichtbündels und damit die Wellenfront im Fokus zu ändern. Da der deformierbare Spiegel 105 gegen die optische Achse um 45° gekippt ist, sind auch die benötigten Verformungen nicht mehr rotationssymmetrisch zum Mittelpunkt des Fußabdrucks.
  • 6 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Aufgabe der Vorrichtung ist hier lediglich Foki innerhalb einer Probe zu erzeugen. Eine Beobachtungeinrichtung ist daher hier nicht erforderlich. Vorteilhaft kann eine solche Konfiguration beispielsweise in sogenannten 3D-Druckern eingesetzt werden.
  • Ein Laserstrahl wird in einer Lichtquelle erzeugt und durch eine 2D-Scaneinheit reflektiert. Diese sind auf der linken Seite von 6 positioniert, jedoch in der Figur nicht eingezeichnet. Die Scaneinheit kann aus zwei 1D-Scan-Spiegel oder zwei akustooptischen Deflektoren (AOD) bestehen, um den Strahl in zwei Dimensionen zu lenken. Wenn zwei 1D-Scan-Geräte verwendet werden, können mithilfe eines Relaissystems wie zum Beispiel einem Kepler-System oder einem Offner-Relay, die Pivotpunkte beider 1D-Scaneinrichtungen aufeinander abgebildet werden.
  • In dieser Ausführungsform besteht das optische System 201 zusätzlich zu der Scaneinheit aus einer ersten Linsengruppe 209 mit mindestens einer Linse, einer zweiten Linsengruppe 211 mit mindestens einer Linse, einem transmissiven Wellenfrontmanipulator 205 und einem telezentrischen Abbildungsobjektiv 215. Das Abbildungsobjektiv 215 weist eine zugängliche Pupillenebene 221 auf. Der transmissive Wellenfrontmanipulator 205 ist nahe oder in der Pupillenebene 221 des Abbildungsobjektivs 215 angeordnet, die gleichzeitig die Pupillenebene 221 der Fokussiereinheit 213 darstellt. Die Blende 219 ist unmittelbar auf dem Wellenfrontmanipulator 205 angeordnet. Dieser begrenzt somit die Aperturbündel und definiert die Lage der Pupillenebene 221. Die zweite Linsengruppe 211, der Wellenfrontmanipulator 205 und das Abbildungsobjektiv 215 sind entlang der optischen Achse des optischen Systems 201 gemeinsam beweglich angeordnet. Das Abbildungsobjektiv 215, die zweite Linsengruppe 211 und der Wellenfrontmanipulator 205 bilden somit zusammen eine Fokussiereinheit 213. Ein Pivotpunkt der Scaneinheit, der in einer Brennebene der ersten Linsengruppe 209 angeordnet ist, wird daher auf einen Punkt in der Pupillenebene 221 der Fokussiereinheit 213 und damit auf den Wellenfrontmodulator 205 abgebildet. Dies ist selbst dann der Fall, wenn die Fokussiereinheit 213 entlang der optischen Achse verschoben wird. Eine Fokuslage innerhalb der Probe 217 kann durch Bewegen der Fokussiereinheit 213 eingestellt werden. Durch eine Korrektur der Wellenfront mittels des Wellenfrontmanipulators 205 können Foki höchster Qualität an unterschiedlichen Fokuslagen innerhalb der Probe 217 erzeugt werden.
  • 7 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise geeignet Foki innerhalb einer Probe 317 zu erzeugen. In diesem Fall ist die Probe 317 eine Photomaske für die Photolithographie. Durch Bestrahlung des transparenten Materials der Maske mit einem gepulsten Laser kann das transparente Material irreversibel verändert werden. Häufig handelt es sich bei dem transparenten Material der photolithographischen Maske um Quarzglas. Die Einführung von einer Mehrzahl von asymmetrischen Pixeln in das transparente Substrat verursacht eine lokal variierende Verschiebung von Musterelementen, die auf der Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet sind. Dadurch kann die sogenannte Registrierung der Maske lokal korrigiert werden. Überdies führt das Schreiben von Pixeln in ein transparentes Substrat zu einem zweiten Effekt in dem Substrat, da die Pixel lokal die optische Transmission des transparenten Substrats modifizieren. Dadurch kann die Abbildung der kritischen Dimension der Maskenstrukturen (CD) korrigiert werden. Es ist auch möglich beide Korrekturen gemeinsam durchzuführen. Die optischen Daten für das optische System 301 sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Dabei sind die Materialien NBK7, NSF5, NLASF44, NPK51 und NKZFS4 kommerziell erhältliche Gläser der Firma Schott und SNBH51 ein Glas der Firma Ohara, deren Brechungsindizes dem Fachmann bekannt sind. Darüber hinaus sind diese Glaskataloge in kommerziell verfügbaren Programmen für das Optikdesign wie z. B. Code V oder OSLO hinterlegt. Tabelle 2:
    NA 0,4
    Brechungsindex der Probe 1,461
    Wellenlänge 532
    Fläche Radius [mm] Dicke [mm] Material Brechungsindex halber Durchmesser [mm]
    0 0 2.1
    1 0 8 AOD
    2 0 4.2
    3 0 8 AOD
    4 0 0
    5 0 19.104092
    6 15.37 2.3 NBK7 2.8
    7 –11.16 0.9 NSF5 2.8
    8 –32.17 23.451145 2.8
    9 0 120.912752
    10 162.43 2.4 NSF5 12
    11 54.55 6 NBK7 12
    12 –76.28 25 11.75
    13 0 16.453077
    14 0 25
    15 0 12.5 NBK7
    16 0 12.5 NBK7
    17 0 34.332277
    18 0 2 Q1 1.4606853659 7.5
    19 0 5 7.5
    20 0 5
    21 0 2 Q1 1.4606853659 7.5
    22 0 34.332277 7.5
    23 0 25 NBK7 12.5
    24 0 30 12.5
    25 0 61.571946 17.67767
    26 91.37 5.7 NBK7 11.75
    27 –66.21 2.2 NSF5 12
    28 –197.71 146.130505 12
    29 0 30
    30 0 27.465187 9.899495
    31 76.36 2 NSF5 7
    32 26.69 3.5 NBK7 7
    33 –37.23 5 7
    34 0 15 NBK7
    35 0 35
    36 0 2 Q1 1.4606853659 7.5
    37 0 6.048125 7.5
    38 –5.4646 5.88 NLASF44 3.4
    39 –8.059 2.024 4.9
    40 –36.9157 1.18 SNBH51 4.75
    41 10.366 5.5 NPK51 4.9
    42 –6.1313 1.2 NKZFS4 5.15
    43 –17.6655 2.7114 5.7
    44 20.9822 3 NPK51 6.2
    45 –20.9822 0.283 6.2
    46 10.984 3.95 SNBH51 5.675
    47 15.732 6.4026 4.58
    Dezentrierung und Kipp
    Fläche Δx Δy Δz Alpha [°] Beta [°]
    16 0 0 0 45 0
    20 0 0 0 –90 0
    25 0 0 0 45 0
    30 0 0 0 45 0
  • Es ist bekannt, dass zur Korrektur der Registrierung von photolithographischen Masken nicht nur möglichst punktförmige Pixel nützlich sind sondern auch länglich ausgedehnte asymmetrische Pixel. Eine solche Pixelform lässt sich durch astigmatische Foki erzeugen. In diesem Fall ist also die Referenzwellenfront nicht sphärisch sondern in vorgegebener Weise astigmatisch verzerrt. Die Erzeugung der astigmatischen Foki kann durch den Wellenfrontmanipulator 305 erzeugt werden. Die benötigte Wellenfrontänderung kann günstig durch zweidimensionale Basisfunktionen wie beispielsweise die Zernike-Polynome in der sogenannten Fringe-Normierung beschrieben werden. Die Achse der astigmatischen Brennpunkte, also deren Lage im Raum, kann durch eine geeignet vorgegebene Wellenfront, die durch den Wellenfrontmanipulator eingestellt wird, vorgegeben werde. Dies hat den Vorteil, dass eine Ausrichtung der Foki ohne bewegliche optische Komponenten möglich ist.
  • Das optische System 301 der vierten Ausführungsform umfasst eine Fokussiereinheit 313, die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus zu fokussieren, wobei die Fokussiereinheit 313 entlang einer optischen Achse des optischen System 301 so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems 301 verändert werden kann. Die Fokussiereinheit 313 weist dabei eine Pupillenebene 321 auf. Diese ergibt sich als Bild einer Blende 319. Ferner umfasst das optische System 301 einen Wellenfrontmanipulator 305, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit 313 der RMS des Wellenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Die Blende 319 ist in dieser Ausführungsform auf oder nahe vor dem Wellenfrontmanipulator 305 verortet. Der Wellenfrontmanipulator 305 und die Pupillenebene 321 der Fokussiereinheit 313 sind so zueinander positioniert, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators 305 auftreffen in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene 321 treffen. Das optische System 301 umfasst ferner eine erste Linsengruppe 309. Die Fokussiereinheit 313 umfasst eine zweite Linsengruppe 311 und ein Abbildungsobjektiv 315, wobei der Fokus der zweiten Linsengruppe 311 in der Pupillenebene 321 des Abbildungsobjektivs 315 liegt.
  • Die Beleuchtung erfolgt mit einem gepulsten Laser. Das Beleuchtungslicht ist linear polarisiert. Der Laserstrahl, der beispielsweise einen Strahldurchmesser von 3 mm aufweist, tritt durch eine 2D-Scaneinheit 307. Die Scaneinheit 307 besteht aus zwei akusto-optischen Deflektoren (AOD), um den Strahl in zwei Dimensionen zu lenken. Die Achsen der beiden AODs, in denen das Licht abgelenkt wird stehen aufeinander senkrecht. Der erreichbare Scanwinkel hängt von der an den jeweiligen AOD angelegten Ultraschallfrequenz ab. Der maximale Scanwinkel der AODs ist auf ungefähr 1° begrenzt. Ein Kepler-System aus zwei Linsenelementen mit einer Brennweite f = 25 mm und f = 125 mm bildet einen Punkt zwischen den AODs auf einen Wellenfrontsensor ab. Das Kepler-System erhöht auch den Durchmesser des kollimierten Beleuchtungslichtes um einen Faktor von 5 von 3 mm auf 15 mm.
  • Zwischen dem Kepler-System und der ersten Linsengruppe 309 ist ein Polarisationsstrahlteiler (PBS) 323, eine λ/4-Platte 329, deren Achse um 45° gegen die Richtung der linearen Polarisation des Beleuchtungslichts gedreht ist. Die Polarisation des Beleuchtungsstrahls ist so gewählt und der Polarisationsstrahlteiler 323 ist so ausgelegt, dass der ankommende Strahl von dem PBS 323 reflektiert wird. Nach dem ersten Durchtritt wandelt die λ/4-Platte 329 das linear-polarisierte Licht in zirkulär polarisiertes Licht um. Dann fällt das Licht auf den Wellenfrontmanipulator 305, der als deformierbarer Spiegel 305 ausgeführt ist. Nach der Reflektion an dem deformierbaren Spiegel 305 durchtritt das Licht die λ/4-Platte 329 ein weiteres Mal und wird wieder in linear-polarisiertes Licht umgewandelt. Die Richtung der Polarisation steht nun senkrecht auf der ursprünglichen Polarisationsrichtung, daher passiert das Licht den Polarisationsstrahlteiler 323 nun in Transmission.
  • Der DFM 305 ist in einer Brennebene der ersten Linsengruppe 309 angeordnet. Der Fokus der zweiten Linsengruppe 311 liegt in der Pupillenebene 321 des Abbildungsobjektivs 315. Die Pupillenebene 321 des Abbildungsobjektivs 315 ist nicht zugänglich. Dies bedeutet, dass der Wellenfrontmanipulator 305 in einer konjugierten Ebene der Pupille des Abbildungsobjektivs 315 angeordnet ist. Eine Änderung der Oberflächenform des DFM 305 bewirkt also die doppelte Änderung der optischen Weglänge (OPD) und damit auch der Wellenfront.
  • Ein weiterer Strahlteiler 323 ist in dem Strahlengang zwischen der zweiten Linsengruppe 311 und dem Abbildungsobjektiv 315 angeordnet. Der Strahlteiler 323 ist so ausgelegt, dass ein Teil des Beleuchtungslichts durch die Strahlteilerfläche reflektiert wird und ein Teil des Beleuchtungslichts einer Beobachtungseinheit 325 zugeführt wird. Durch eine geeignete Auslegung der Strahlteilerschicht kann ein vorbestimmter Anteil des Beleuchtungslichts der Beobachtungseinheit 325 zugeführt werden. Häufig wird nur ein kleiner Teil, beispielsweise 1%, 5%, 10% ausgewählt. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Beobachtungseinrichtung 325 als Wellenfrontsensor 327 ausgeführt ist, um die mit dem Wellenfrontmanipulator 305 eingestellte Wellenfront zu detektieren. Der Wellenfrontsensor 327 wird verwendet, um die Wellenfront in der Pupillenebene 321 der Fokussiereinheit 313 zu messen. Das Eintrittsfenster des Wellenfrontsensors 327 ist in der Brennebene der zweiten Linsengruppe 311 angeordnet. Der Wellenfrontsensor 327 misst Daten, die geeignet sind, die Wellenfront zu charakterisieren. Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) verarbeitet die vom Wellenfrontsensor 327 aufgenommenen Daten. Diese Verarbeitung umfasst die Schritte: Vergleichen mit einer Sollwellenfront, Berechnung einer Korrekturwellenfront aus diesem Vergleich, Festlegen von neuen Steuersignalen für den Wellenfrontmanipulator 305 aus der Korrekturwellenfront und Sender der Steuersignale an den Wellenfrontmanipulator 305. Nachdem eine Korrektur der Wellenfront durchgeführt wurde, kann die Wellenfront erneut gemessen werden und eine erneute und verfeinerte Korrektur bestimmt werden. Auf diese Weise wird ein Regelkreis eingerichtet.
  • Das Abbildungsobjektiv 315, die Beobachtungseinrichtung 325 und die zweite Linsengruppe 311 sind gemeinsam auf einer Plattform angeordnet, die parallel zur optischen Achse des optischen Systems bewegbar ist. Dadurch wird eine Fokussiereinheit 313 ausgebildet, die das Abbildungsobjektiv 315, die Beobachtungseinrichtung 325 und die zweite Linsengruppe 311 umfasst. Die zu untersuchende Probe 317 ist ebenfalls dargestellt und weist auf der dem Abbildungsobjektiv 315 zugewandten Seite eine plane Oberfläche auf. Durch eine Bewegung der Fokussiereinheit 313 parallel zur optischen Achse des optischen Systems 301 kann die Fokuslage innerhalb der Probe 317 ebenfalls parallel zur optischen Achse verändert werden.
  • Optional kann die Fokussiereinheit 313 weitere Elemente enthalten. Es kann notwendig sein, weitere λ/2-Platten oder λ/4-Platten, Umlenkspiegel zur Erfüllung von Bauraumbeschränkungen oder optische Filter anzubringen. λ/4- oder λ/2-Platten können auch eine größere Verzögerung aufweisen. Da eine Verzögerung von einem Vielfachen der Wellenlänge nicht auf die polarisationsoptischen Eigenschaften im senkrechten Durchtritt auswirkt, kann man kommerziell auch Elemente höherer Ordnung erwerben. Die Ordnung wird dabei durch ganzzahlige Vielfache der Wellenlänge angegeben. Wellenplatten höherer Ordnung haben den Vorteil, dass sie weniger empfindlich gegen Bruch und günstiger herzustellen sind. Ihr Nachteil ist eine höhere Winkelabhängigkeit der polarisationsoptischen Wirkung.
  • In dieser Ausführungsform ist das Abbildungsobjektiv 315 probenseitig telezentrisch ausgeführt. Daher weisen Fokuslagen, die sich im selben Abstand von der planen, dem Abbildungsobjektiv 315 zugewandten Seite der Probe 317 befinden, aber eine unterschiedliche laterale Lage haben, nahezu denselben Wellenfrontfehler auf. Daher hängt die benötigte Korrekturwellenfront, die durch den Wellenfrontmanipulator 305 eingestellt werden muss, im Wesentlichen nur von der Position der Fokussiereinheit 313 parallel zur optischen Achse des optischen Systems ab. Dies hat den Vorteil, dass die Wellenfrontkorrektur nicht während des lateralen Scannens durch die Scaneinheit verändert werden muss. Dadurch kann ein effizienteres, stabileres und schnelleres Korrekturverfahren für photolithographische Masken erreicht werden.
  • Die laterale Ausdehnung einer Photomaske ist groß im Vergleich zu der lateralen Verschiebung der Fokuslagen, die durch die Scaneinheit 307 erreicht werden kann. Um Foki an einer beliebigen Position innerhalb des transparenten Materials der Photomaske zu erzeugen, wird die Photomaske auf einer lateralen Positionierungseinheit (nicht gezeigt) aufgebracht. Dies ermöglicht eine schnelle und genaue laterale Positionierung der Maske 317. Es ist auch möglich, Korrekturen der Photomaske durchzuführen, während die Probe durch die Positionierungseinheit lateral bewegt wird. Dies bedeutet, dass die Probe, während die Foki an unterschiedlichen Fokuslagen in dem transparenten Material erzeugt werden, eine Geschwindigkeit relativ zu dem optischen System v ≠ 0 m/s aufweist. Durch dieses Schreiben der Pixel während der Bewegung wird weniger Zeit benötigt, um eine Photomaske 317 zu korrigieren.
  • 8 zeigt in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine solche Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ist geeignet Foki innerhalb einer Probe zu erzeugen. In diesem Fall ist die Probe eine Photomaske 417 für die Photolithographie. Die Vorrichtung kann verwendet werden, um Masken für die Photolithographie durch irreversible Veränderungen des transparenten Materials einer Photomaske zu korrigieren. Die Beleuchtung erfolgt mit einem gepulsten Laser. Das Beleuchtungslicht ist linear polarisiert. Der grundlegende Aufbau ist dem Aufbau der vierten Ausführungsform ähnlich.
  • Das optische System 401 der fünften Ausführungsform umfasst eine Fokussiereinheit 413, die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus zu fokussieren, wobei die Fokussiereinheit 413 entlang einer optischen Achse des optischen System 401 so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems 401 verändert werden kann. Die Fokussiereinheit 413 weist dabei eine Pupillenebene 421 auf. Diese ergibt sich als Bild einer Blende 419. Ferner umfasst das optische System 401 einen Wellenfrontmanipulator 405, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit 413 der RMS des Wellenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Die Blende 419 ist in dieser Ausführungsform auf oder nahe vor dem Wellenfrontmanipulator 405 verortet. Der Wellenfrontmanipulator 405 und die Pupillenebene 421 der Fokussiereinheit 413 sind so zueinander positioniert, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators 405 auftreffen in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene 421 treffen. Das optische System 401 umfasst ferner eine erste Linsengruppe 409. Die Fokussiereinheit 413 umfasst eine zweite Linsengruppe 411 und ein Abbildungsobjektiv 415, wobei der Fokus der zweiten Linsengruppe 411 in der Pupillenebene 421 des Abbildungsobjektivs 415 liegt.
  • Die Beleuchtung erfolgt mit einem gepulsten Laser. Das Beleuchtungslicht ist linear polarisiert. Der Laserstrahl, der beispielsweise einen Strahldurchmesser von 3 mm aufweist, tritt durch eine 2D-Scaneinheit 407. Die Scaneinheit 407 besteht aus zwei akusto-optische Deflektoren (AOD), um den Strahl in zwei Dimensionen zu lenken. Die Achsen der beiden AODs, in denen das Licht abgelenkt wird stehen aufeinander senkrecht. Zwischen der 2d-Scaneinheit und dem Wellenfrontmanipulator 405 sind zwei weitere Linsengruppen angeordnet und bilden ein Kepler-System. Diese haben im vorliegenden Ausführungsbeispiel Brennweiten von 60 mm und 150 mm. Sie dienen dazu die Pivotpunkte der Scaneinheit 407 auf den Wellenfrontmanipulator 405 abzubilden. Die Blende 419 ist in diesem Beispiel auf oder nahe am Wellenfrontmanipulator 405 angeordnet. Durch das Bild dieser Blende wird die Pupillenebene 421 der Fokussiereinheit 413 festgelegt.
  • Zusätzlich zu der ersten Beobachtungseinheit 425, die, wie im vierten Ausführungsbeispiel beschrieben, zwischen der zweiten Linsengruppe 411 und dem Abbildungsobjektiv 415 angeordnet ist, umfasst diese Ausführungsform eine weitere Beobachtungseinheit 425. Ein dichroitischer Strahlteiler 423 ist in dem Strahlengang angeordnet, der so ausgelegt ist, dass das Beobachtungslicht durch die Strahlteilerfläche reflektiert wird und ein Teil des Beobachtungslichts einer weiteren Beobachtungseinheit 425 zugeführt wird. Diese weitere Beobachtungseinheit 425 ist hier als ein Bildsensor mit vorgeschalteten Linsen ausgeführt. Der diochroitische Strahlteiler 423 ist so ausgelegt, dass er Licht einer Wellenlänge von 532 nm transmittiert und Licht einer Wellenlänge von 455 nm ± 10 nm reflektiert. Um diese weitere Beobachtungseinrichtung 425 zu betreiben, wird daher eine weitere Lichtquelle benötigt. Der gepulste Laser mit einer Wellenlänge von 532 nm wird verwendet, um durch Einschreiben von Pixeln die Photomaske zu bearbeiten, die weitere Lichtquelle der Wellenlänge 455 nm ± 10 nm wird verwendet, um die weitere Beobachtungseinrichtung 425 zu betreiben. Diese weitere Lichtquelle ist in 8 nicht gezeigt. Die weitere Lichtquelle kann über, unter oder neben der Probe 417 angeordnet sein. Der Bildsensor der weiteren Beobachtungseinrichtung 425 kann dazu dienen die genaue Position einer lateralen Positionierungseinheit zu kontrollieren und/oder Positionsdaten der Positionierungseinheit in einem Regelkreis zur Steuerung der Positionierungseinheit zu verwenden. Weiterhin kann das Bild des Imagesensors verwendet werden, um die Bearbeitung des transparenten Materials der Photomaske 417 zu beobachten. Die Bilder können zur visuellen Kontrolle der Korrektur der Maske und damit zur Sicherung der Korrekturqualität verwendet werden.
  • 9 zeigt in den Diagrammen der linken Spalte die Durchbiegung des Wellenfrontmanipulators 405, der hier als deformierbarer Spiegel (DFM) ausgeführt ist. Auf der X-Achse ist die laterale, radiale Position auf dem deformierbaren Spiegel angegeben. Jedes einzelne Diagramm entspricht einer Fokuslage parallel zur optischen Achse. Gemessen wird hier die Tiefe des Fokus als Abstand von der planen Fläche der Probe 417, die dem Abbildungsobjektiv 415 zugewandt ist. Gezeigt sind Diagramme für Fokuslagen in 0 mm, 2,5 mm 5 mm, 7,5 mm und 10 mm Tiefe. Auf der y-Achse der Diagramme ist die Durchbiegung des Wellenfrontmanipulators 405 gezeigt. In der rechten Spalte von 11 sind zu denselben Fokuslagen parallel zur optischen Achse (Tiefen) die erreichten RMS-Wellenfrontfehler nach der Korrektur durch den Wellenfrontmanipulator 405 in Abhängigkeit von der lateralen Fokusposition gezeigt.
  • Das optische System 401 der fünften Ausführungsform weist einen Rayleigh-Parameter dR = 2.43 μm auf. Der Tiefenschärfebereich ist etwa 4100·dR. Für eine laterale Fokuslage von bis zu 120 mm, wird ein RMS-Wellenfrontfehler von unter 20 mλ erreicht. Für eine laterale Fokuslage von 120 μm bis 180 μm oder sogar mehr, übersteigt der RMS-Wellenfrontfehler einen Wert von 20 mλ bleibt aber deutlich unter 100 mλ.
  • 10 zeigt in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das optische System 501 der sechsten Ausführungsform umfasst eine Fokussiereinheit 513, die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus 535 zu fokussieren, wobei die Fokussiereinheit 513 entlang einer optischen Achse des optischen Systems 501 so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems 501 verändert werden kann. Die Fokussiereinheit 513 weist dabei eine Pupillenebene 521 auf. Diese ergibt sich als Bild einer Blende 519. Ferner umfasst das optische System 501 einen Wellenfrontmanipulator 505, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit 513 der RMS des Wellenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist. Die Blende 519 ist in dieser Ausführungsform auf oder nahe vor dem Wellenfrontmanipulator 505 verortet. Der Wellenfrontmanipulator 505 und die Pupillenebene 521 der Fokussiereinheit 513 sind so zueinander positioniert, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators 505 auftreffen in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene 521 treffen. Das optische System 501 umfasst ferner eine erste Linsengruppe 509. Die Fokussiereinheit 513 umfasst eine zweite Linsengruppe 511 und ein Abbildungsobjektiv 515, wobei der Fokus der zweiten Linsengruppe 511 in der Pupillenebene 521 des Abbildungsobjektivs 515 liegt.
  • Eine Scaneinheit 507 ist umfasst zwei hintereinander angeordnete AODs. Der Wellenfrontmanipulator 505 ist als deformierbarer Spiegel ausgeführt. Im Unterschied zur vierten und fünften Ausführungsform der Erfindung, ist der mittlere Einfallswinkel des von der Lichtquelle eingestrahlten Strahlbündels auf der Oberfläche des Wellenfrontmanipulators 505 deutlich von 0° verschieden. Das bedeutet, dass die Flächennormale des Wellenfrontmanipulators 505 weder mit der optischen Achse des optischen Systems 501 vor der Reflektion noch mit der optischen Achse des Systems nach der Reflektion zusammenfällt. Dies hat den Vorteil, dass kein Strahlteiler und keine λ/4-Platten verwendet werden müssen. Der Vorteil, der durch die leichtere Verfügbarkeit und Manipulierbarkeit eines deformierbaren Spiegels entsteht, bleibt aber erhalten.
  • Ein weiterer Polarisationstrahlteiler ist 523 in dem Strahlengang zwischen der zweiten Linsengruppe 511 und dem Abbildungsobjektiv 515 angeordnet. Der Polarisationsstrahlteiler 523 ist so ausgelegt, dass das Beobachtungslicht durch die Strahlteilerfläche reflektiert wird und ein Teil des Beobachtungslichts einer Beobachtungseinheit 525 zugeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Beobachtungseinrichtung 525 als Wellenfrontsensor 527 ausgeführt ist, um die mit dem Wellenfrontmanipulator 505 eingestellte Wellenfront zu detektieren.
  • Das Abbildungsobjektiv 515, die Beobachtungseinrichtung 525 und die zweite Linsengruppe 511 sind gemeinsam auf einer Plattform angeordnet, die parallel zur optischen Achse des optischen Systems 501 bewegbar ist. Dadurch wird eine Fokussiereinheit 513 ausgebildet, die das Abbildungsobjektiv 515, die Beobachtungseinrichtung 525 und die zweite Linsengruppe 511 umfasst. Die zweite Linsengruppe 511 ist in dieser Ausführungsform mit einer Brennweite f2 = 60 mm ausgeführt.
  • 11 zeigt in schematischer Darstellung eine siebente Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist der sechsten Ausführungsform sehr ähnlich. Der mittlere Einfallswinkel des vom den Lichtquelle auf den Wellenfrontmanipulator 605 fallenden Lichts weicht hier nur wenig von 0° ab.
  • Es ist günstig den Kippwinkel der Flächennormalen des Wellenfrontmanipulators 605 gegen die optische Achse des optischen Systems 601 möglichst klein zu halten. Dadurch werden die maximal auftretenden Einfallswinkel auf dem Wellenfrontmanipulator 605 ebenfalls klein gehalten. Dies erleichtert es eine gleichmäßige Reflektivität für alle Strahlen zu bekommen. Außerdem verursacht der deformierbare Spiegel dann geringere Aberrationen bei großen lateralen Fokuslagen.
  • Zusätzlich zu den Vorteilen der sechsten Ausführungsform werden einige Linsenelemente eingespart, da einige Linsen zusätzlich doppelt durchtreten werden.
  • 12 zeigt in schematischer Darstellung eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das optische System 701 der achten Ausführungsform umfasst eine erste Linsengruppe 709 mit mindestens einer ersten Linse und eine Fokussiereinheit 713, wobei die Fokussiereinheit 713 eine zweite Linsengruppe 711 mit mindestens einer zweiten Linse und ein Abbildungsobjektiv 715 umfasst, wobei das Abbildungsobjektiv 715 mindestens eine Pupillenebene 721 und einen Fokus 735 aufweist, wobei die Fokussiereinheit 713 entlang einer optischen Achse des optischen System 701 so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems verändert werden kann. Der Fokus der zweiten Linsengruppe 711 liegt in der Pupillenebene 721 des Abbildungsobjektivs 715. Ferner umfasst das optische System 701 einen Wellenfrontmanipulator 705, der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen des Abbildungsobjektivs 715 der RMS des Welllenfrontfehlers kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist.
  • Der Wellenfrontmanipulator 705 ist in dieser Ausführungsform als ein deformierbarer Spiegel ausgeführt. Der Wellenfrontmanipulator 705 ist in der Brennebene der ersten Linsengruppe 709 angeordnet, und wird durch die zweite Linsengruppe 711 in die Pupille 721 des Abbildungsobjektivs 715 abgebildet. Da die Pupille 721 des Abbildungsobjektivs 715 in der Brennebene der zweiten Linsengruppe 711 liegt, wird die Wellenfrontmanipulator 705 in die Pupille abgebildet. Diese Abbildung ist unabhängig von der Position der Fokussiereinheit 713.
  • Ein Punkt in der Nähe des Pivotpunktes der 2D-Scaneinheit 707 wird in den Mittelpunkt der Pupille abgebildet. Die Scaneinheit 707 lenkt den Laserstrahl in einer Weise um, dass der Winkel zwischen dem Laserstrahl und der optischen Achse in einem Bereich zwischen 0° und 2,5° einstellbar ist. Dies entspricht in der Pupille des Abbildungsobjektivs 715 einem Winkelbereich zwischen 0° und 1,25°. Die Brennweite des Abbildungsobjektivs 715 ist 3.29 mm. Daher werden die lateralen Fokuslagen durch einen Kreis mit einem Durchmesser von 2 3,29 mm·tan(1,25°) ≈ 144 μm beschrieben.
  • Die numerische Apertur in der Probe 717 ist NA = 0,6. Der Brechungsindex der Probe ist Wasser mit einem Brechungsindex von n = 1,335; die Wellenlänge der Lichtquelle beträgt 532 nm. Somit ist die Rayleigh-Länge dR = (λ·n)/(2·NA2) = 0,986 μm.
  • Die lateralen Fokuslagen in der Probe können in einem Tiefenbereich parallel zur optischen Achse des optischen Systems 701 vom 0 < z < 5280 μm eingestellt werden. Dies entspricht einem Tiefenbereich von 5350·dR.
  • zeigt die Durchbiegung des deformierbaren Spiegels 705 sowie die Fokusqualität als RMS-Wellenfrontfehler. Man erkennt, im gesamten Bereich, laterale Fokuslagen bis zu 72 μm und einen Tiefenbereich bis 5350·dR umfasst, die Qualität der Foki mit einem RMS-Wellenfrontfehler kleiner als 100 mλ hoch ist. Falls für eine Anwendung eine schlechtere Fokusqualität ausreichend ist, kann die Ausdehnung der lateralen Fokuspositionen größer gewählt werden.

Claims (16)

  1. Optisches System (1; 101; 201; 301; 401; 501; 601; 701) umfassend • eine Lichtquelle, • eine erste Linsengruppe (9; 109; 209; 309; 409; 509; 609; 709) mit mindestens einer ersten Linse, • eine Fokussiereinheit (13; 113; 213; 313; 413; 513; 613; 713), die ausgelegt ist, Strahlen auf einen Fokus (35; 135; 235; 335; 435; 535; 635; 735) zu fokussieren, • wobei die Fokussiereinheit (13; 113; 213; 313; 413; 513; 613; 713) entlang einer optischen Achse des optischen Systems so bewegbar angeordnet ist, dass die Fokuslage entlang der optischen Achse des optischen Systems verändert werden kann, • wobei die Fokussiereinheit eine zweite Linsengruppe (11; 111; 211; 311; 411; 511; 611; 711) mit mindestens einer zweiten Linse und • ein Abbildungsobjektiv (15; 115; 215; 315; 415; 515; 615; 715) beinhaltet, • wobei das Abbildungsobjektiv (15; 115; 215; 315; 415; 515; 615; 715) ferner eine Pupillenebene (21; 121; 221; 321; 421; 521; 621; 721) aufweist, • eine Scaneinheit (7; 107; 307; 407; 507; 607; 707), die so ausgelegt ist, dass der Fokus lateral zur optischen Achse verschoben werden kann, • einen Wellenfrontmanipulator (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705), • der so ausgelegt ist, dass in mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen der Fokussiereinheit (13; 113; 213; 313; 413; 513; 613; 713) der RMS-Wellenfrontfehler kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist, wobei der Wellenfrontmanipulator (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705) in der Pupillenebene (21; 121; 221; 321; 421; 521; 621; 721) des Abbildungsobjektivs oder in einer zur Pupillenebene des Abbildungsobjektivs konjugierten Ebene oder zwischen der Lichtquelle und der Scaneinheit in einem parallelen Strahlengang angeordnet ist so, dass Strahlen, die in demselben Punkt des Wellenfrontmanipulators (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705) auftreffen, in den mindestens zwei voneinander verschiedenen Fokuslagen einen gemeinsamen Punkt in der Pupillenebene treffen, dadurch gekennzeichnet, dass unabhängig von der Position der Fokussiereinheit der Fokus der zweiten Linsengruppe (11; 111; 211; 311; 411; 511; 611; 711) in der Pupillenebene (21; 121; 221; 321; 421; 521; 621; 721) des Abbildungsobjektivs (15; 115; 215; 315; 415; 515; 615; 715) liegt.
  2. Optisches System nach Anspruch 1 mit einem Fokussierbereich von mehr als 500 Rayleigh-Längen, bevorzugt mehr als 1000 Rayleigh-Längen, besonders bevorzugt mehr als 2200 Rayleigh-Längen.
  3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Scaneinheit (7; 107) als kippbarer Spiegel ausgebildet ist.
  4. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Scaneinheit (307; 407; 507; 607; 707) zwei akusto-optische Deflektoren enthält, die in zueinander senkrechten Richtungen die Fokuslage verändern.
  5. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wellenfrontmanipulator (5; 105; 305; 405; 505; 605; 705) in die Pupillenebene der Fokussiereinheit abgebildet wird.
  6. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wellenfrontmanipulator (105; 305; 405; 505; 605; 705) als deformierbarer Spiegel ausgelegt ist.
  7. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fokussiereinheit (13; 113; 213; 313; 413; 513; 613; 713) so ausgelegt ist, dass ein Punkt einer Probe (17; 117; 217; 317; 417; 517; 617; 717) in einen Bildpunkt in einer Bildebene abgebildet wird.
  8. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das optische System (1; 101; 201; 301; 401; 501; 601; 701) probenseitig telezentrisch ist.
  9. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Strahlteiler (23; 323; 423; 523; 623; 723) so im optischen System angeordnet ist, dass ein Teil des von der Lichtquelle emittierten Beleuchtungslichtes einer Beobachtungseinrichtung (25; 325; 425; 525; 625; 725) zugeführt wird.
  10. Optisches System nach Anspruch 9, wobei die Beobachtungseinrichtung (325; 425; 525; 625; 725) als Wellenfrontsensor (327; 427; 527; 627; 727) ausgeführt ist, um die mit dem Wellenfrontmanipulator (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705) eingestellte Wellenfront zu detektieren.
  11. Optisches System nach Anspruch 10, umfassend eine Steuereinheit, welche vom Wellenfrontsensor (327; 427; 527; 627; 727) aufgenommene Daten mit einer Sollwellenfront vergleicht und aus Abweichungen der gemessenen von der Sollwellenfront berechnete Korrekturen an den Wellenfrontmanipulator (5; 105; 205; 305; 405; 505; 605; 705) übermittelt.
  12. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Lichtquelle ein gepulster Laser verwendet wird.
  13. Verfahren zum Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske, das Verfahren umfassend: • Bereitstellen eines optischen Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, • Fokussieren einer ersten Fokuslage innerhalb der photolithographischen Maske unter Verwendung der Fokussiereinheit entlang einer optischen Achse des Systems, • Einstellen einer Wellenfront mittels des Wellenfrontmanipulators, so dass der RMS-Wellenfrontfehler kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist, • Korrigieren eines ersten Fehlers der Maske durch Einbringen einer irreversiblen Änderung an der ersten Fokuslage innerhalb der photolithographischen Maske, • Fokussieren einer zweiten Fokuslage innerhalb der photolithographischen Maske unter Verwendung der Fokussiereinheit entlang einer optischen Achse des Systems, • Einstellen einer Wellenfront mittels des Wellenfrontmanipulators, so dass der RMS-Wellenfrontfehler kleiner als 100 mλ, bevorzugt kleiner als 20 mλ ist, • Korrigieren eines zweiten Fehlers der Maske durch Einbringen einer irreversiblen Änderung an der zweiten Fokuslage innerhalb der photolithographischen Maske.
  14. Verfahren zum Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske nach Anspruch 13, wobei das Verfahren ferner den Schritt des lateralen Scannens der Fokuslage über einen Teilbereich der photolithographischen Maske umfasst.
  15. Verfahren zum Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verfahren das Vermessen einer Wellenfront mit einem Wellenfrontsensor umfasst.
  16. Verfahren zum Korrigieren von Fehlern einer photolithographischen Maske nach Anspruch 15, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: • Vergleichen der gemessenen Wellenfront mit einer Sollwellenfront, • Berechnung einer Korrekturwellenfront aus diesem Vergleich, so dass der RMS-Wellenfrontfehler verkleinert wird, • Festlegen von neuen Steuersignalen für den Wellenfrontmanipulator aus der Korrekturwellenfront und • Senden der Steuersignale an den Wellenfrontmanipulator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022102213A1 (de) 2022-01-31 2023-08-03 Carl Zeiss Ag Optisches System
DE102022204688B3 (de) 2022-05-13 2023-09-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung zum Fokussieren eines Photonenstrahls in ein Material, entsprechendes Verfahren und Computerprogramm

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016214695B3 (de) * 2016-08-08 2017-10-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System und Verfahren zur Korrektur von Maskenfehlern mit diesem System
DE102017212848A1 (de) * 2017-07-26 2019-01-31 Carl Zeiss Sms Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren von Defekten eines Maskenrohlings
DE102017123684A1 (de) * 2017-10-11 2019-04-11 Krones Ag Vorrichtung zum Inspizieren von Behältnissen und insbesondere von Dosen
JP2021531502A (ja) * 2018-07-17 2021-11-18 カール ツァイス エスエムエス リミテッド フォトリソグラフィマスクの基板に導入される１つまたは複数のピクセルの効果を決定するための方法および装置
PT3799998T (pt) * 2019-10-02 2022-08-12 Adige Spa Método para detetar a condição de operação de um elemento ótico disposto ao longo de um caminho de propagação de um feixe de laser de uma máquina para processar um material; máquina de processamento a laser fornecida com um sistema para executar o referido método
CN111239996B (zh) * 2020-03-03 2022-01-07 上海御微半导体技术有限公司 显微物镜以及自动光学检测系统
CN116423048B (zh) * 2023-06-09 2023-08-15 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 一种光电控焦激光焊接装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207003A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Olympus Corporation Microscope
EP2498116A1 (de) * 2011-03-10 2012-09-12 Olympus Corporation Mikroskopsystem
DE112013006111T5 (de) * 2012-12-20 2015-09-17 Hamamatsu Photonics K.K. Optische Beobachtungsvorrichtung
US20150362713A1 (en) * 2014-03-17 2015-12-17 Howard Hughes Medical Institute Rapid adaptive optical microscopy over large multicellular volumes
US20160161729A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Olympus Corporation Observation apparatus

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61248023A (ja) * 1985-04-26 1986-11-05 Olympus Optical Co Ltd 走査型レ−ザ−顕微鏡
DE3812745C2 (de) 1988-04-16 1997-07-10 Zeiss Carl Fa Mikroskopobjektiv mit einer Einrichtung zur Einstellung auf unterschiedliche Deckglasdicken
DE19733193B4 (de) * 1997-08-01 2005-09-08 Carl Zeiss Jena Gmbh Mikroskop mit adaptiver Optik
US6771417B1 (en) 1997-08-01 2004-08-03 Carl Zeiss Jena Gmbh Applications of adaptive optics in microscopy
JP4531895B2 (ja) * 1999-12-06 2010-08-25 オリンパス株式会社 レーザ集光光学系及びそれを用いたレーザ走査型顕微鏡
JP3797874B2 (ja) * 2000-12-26 2006-07-19 オリンパス株式会社 走査型光学顕微鏡
JP4020734B2 (ja) * 2002-09-13 2007-12-12 オリンパス株式会社 走査型光学顕微鏡
GB0321918D0 (en) * 2003-09-19 2003-10-22 Aoti Operating Co Inc Focusing system and method
TW201809727A (zh) * 2004-02-06 2018-03-16 日商尼康股份有限公司 偏光變換元件
JP2006106337A (ja) 2004-10-05 2006-04-20 Olympus Corp 走査型光学顕微鏡
JP2006245085A (ja) * 2005-03-01 2006-09-14 Nikon Corp 投影光学系、投影光学系の調整方法、露光装置、および露光方法
TWI570520B (zh) * 2006-03-27 2017-02-11 尼康股份有限公司 照明光學裝置、曝光裝置以及元件製造方法
US7764433B2 (en) * 2006-05-18 2010-07-27 The Regents Of The University Of California Method and system for correcting optical aberrations, including widefield imaging applications
JP2009302354A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Canon Inc 露光装置、デバイス製造方法及び開口絞りの製造方法
WO2010073794A1 (ja) * 2008-12-24 2010-07-01 株式会社 ニコン 照明光学系、露光装置及びデバイスの製造方法
JP5718329B2 (ja) * 2009-07-09 2015-05-13 ホワルド フグヘス メドイクアル インストイトウテ 適応光学系を有する顕微鏡検査法
WO2011020690A2 (en) * 2009-08-07 2011-02-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for producing a mirror having at least two mirror surfaces, mirror of a projection exposure apparatus for microlithography, and projection exposure apparatus
US20110143287A1 (en) * 2009-09-14 2011-06-16 Nikon Corporation Catadioptric system, aberration measuring apparatus, method of adjusting optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
DE102009048553A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Katadioptrisches Projektionsobjektiv mit Umlenkspiegeln und Projektionsbelichtungsverfahren
FR2967791B1 (fr) 2010-11-22 2012-11-16 Ecole Polytech Procede et systeme de calibration d'un modulateur optique spatial dans un microscope optique
WO2012103933A1 (en) 2011-02-01 2012-08-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and apparatus for correcting errors in an euv lithography system
US8736814B2 (en) * 2011-06-13 2014-05-27 Micron Technology, Inc. Lithography wave-front control system and method
WO2014102341A1 (en) 2012-12-31 2014-07-03 Iee International Electronics & Engineering S.A. Optical system generating a structured light field from an array of light sources by meand of a refracting or reflecting light structuring element
US9651872B2 (en) * 2013-03-13 2017-05-16 Carl Zeiss Smt Gmbh Projection lens with wavefront manipulator
WO2014152739A2 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 The Regents Of The University Of California Interferometric focusing of guide-stars for direct wavefront sensing
JP6394850B2 (ja) * 2013-09-20 2018-09-26 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 補償光学系及び光学装置
JP6385711B2 (ja) * 2014-04-30 2018-09-05 オリンパス株式会社 顕微鏡装置
DE102016214695B3 (de) * 2016-08-08 2017-10-19 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System und Verfahren zur Korrektur von Maskenfehlern mit diesem System

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207003A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-22 Olympus Corporation Microscope
EP2498116A1 (de) * 2011-03-10 2012-09-12 Olympus Corporation Mikroskopsystem
DE112013006111T5 (de) * 2012-12-20 2015-09-17 Hamamatsu Photonics K.K. Optische Beobachtungsvorrichtung
US20150362713A1 (en) * 2014-03-17 2015-12-17 Howard Hughes Medical Institute Rapid adaptive optical microscopy over large multicellular volumes
US20160161729A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Olympus Corporation Observation apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022102213A1 (de) 2022-01-31 2023-08-03 Carl Zeiss Ag Optisches System
DE102022102213B4 (de) 2022-01-31 2023-08-24 Carl Zeiss Ag Optisches System
DE102022204688B3 (de) 2022-05-13 2023-09-07 Carl Zeiss Smt Gmbh Vorrichtung zum Fokussieren eines Photonenstrahls in ein Material, entsprechendes Verfahren und Computerprogramm

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