DE102017102998A1 - Arrangement and method for characterizing a transparent substrate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats. Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Charakterisierung eines transparenten Substrats weist eine Lichtquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, eine erste multifokale Optik und eine zweite multifokale Optik, welche derart ausgebildet sind, dass ein von der ersten multifokalen Optik zur zweiten multifokalen Optik verlaufendes kollimiertes Strahlenbündel eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufweist, welche sich im Wert wenigstens eines vorgegebenen optischen Parameters voneinander unterscheiden und unterschiedlichen, bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor oder nach der ersten multifokalen Optik befindlichen Fokuslagen zugeordnet sind, wobei die zweite multifokale Optik die Teilstrahlen dieses kollimierten Strahlenbündels abhängig von dem Wert des optischen Parameters in eine Mehrzahl von unterschiedlichen, in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Bildebene (IP) benachbarten Fokuslagen fokussiert, und einen Detektor zur Erfassung der in dieser Bildebene (IP) auftreffenden Strahlung auf.The invention relates to an arrangement and a method for characterizing a transparent substrate. An inventive arrangement for characterizing a transparent substrate comprises a light source for generating electromagnetic radiation, a first multifocal optic and a second multifocal optic, which are designed such that a collimated beam extending from the first multifocal optic to the second multifocal optic has a plurality of partial beams which differ in the value of at least one predetermined optical parameter from one another and are assigned to different focal positions in relation to the light propagation direction before or after the first multifocal optics, the second multifocal optics dividing the partial beams of this collimated beam depending on the value of the optical parameter Focused plurality of different, in an image plane perpendicular to the light propagation direction image plane (IP) focal positions focused, and a detector for detecting in this image plane (IP) occur effective radiation.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats. The invention relates to an arrangement and a method for characterizing a transparent substrate.

Ein beispielhaftes Anwendungsgebiet der Erfindung ist insbesondere die Inspektion von Masken oder Wafern für die Mikrolithographie. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich in beliebigen Anwendungen vorteilhaft realisierbar, in welchen ein transparentes Substrat (z.B. auch eine biologische Probe) dahingehend charakterisiert werden soll, dass bestimmte Defekte oder Objekte (z.B. Zellen, Moleküle etc.) hinsichtlich ihrer Position innerhalb des Substrats möglich rasch vermessen werden sollen. An exemplary field of application of the invention is in particular the inspection of masks or wafers for microlithography. However, in principle, the invention can be advantageously implemented in any application in which a transparent substrate (eg also a biological sample) is to be characterized in such a way that certain defects or objects (eg cells, molecules, etc.) can be measured rapidly in terms of their position within the substrate should be.

Stand der Technik State of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is here projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

Im Lithographieprozess wirken sich unerwünschte Defekte auf der Maske besonders nachteilig aus, da diese mit jedem Belichtungsschritt reproduziert werden können und somit die Gefahr besteht, dass im schlimmsten Falle die gesamte Produktion an Halbleiterbauelementen unbrauchbar ist. Daher ist es von großer Bedeutung, die Maske vor ihrem Einsatz in der Massenproduktion auf ausreichende Abbildungsfähigkeit zu prüfen. In the lithographic process, undesired defects on the mask have a particularly disadvantageous effect, since they can be reproduced with each exposure step and thus there is the danger that in the worst case the entire production of semiconductor components is unusable. Therefore, it is very important to check the mask for sufficient imaging capability prior to its use in mass production.

Ein in der Praxis bei sämtlichen vorstehend genannten Anwendungen auftretendes Problem ist, dass eine Charakterisierung bzw. Positionsbestimmung in drei Dimensionen unter Verwendung einer lediglich zweidimensionalen (z.B. kamerabasierten) Detektoranordnung durchgeführt werden muss. Eine grundsätzlich mögliche Durchführung einer Vielzahl zeitlich aufeinanderfolgender Messungen (z.B. mit voneinander verschiedenen Fokustiefen) erfordert hierbei einen erheblichen Zeitaufwand mit der Folge, dass je nach Anwendung die gewünschten Ergebnisse nicht schnell genug – etwa im Hinblick auf die erforderliche Berücksichtigung der Ergebnisse im Gesamtprozess – verfügbar sind. A problem encountered in practice in all of the above applications is that three-dimensional characterization must be performed using a two-dimensional (e.g., camera-based) detector array. A fundamentally possible implementation of a large number of temporally successive measurements (eg with mutually different focus depths) requires a considerable amount of time with the result that, depending on the application, the desired results are not fast enough - for example with regard to the required consideration of the results in the overall process ,

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats bereitzustellen, welche eine möglichst rasche Lokalisierung von an unterschiedlichen Positionen in dem Substrat vorhandenen Objekten oder Defekten ermöglichen. Against the above background, it is an object of the present invention to provide an arrangement and a method for characterizing a transparent substrate, which enable as fast as possible localization of objects or defects present at different positions in the substrate.

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. das Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 16 gelöst. This object is achieved by the arrangement according to the features of the independent patent claim 1 and the method according to the features of the independent claim 16.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Charakterisierung eines transparenten Substrats weist auf:

  • – eine Lichtquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, und
  • – eine erste multifokale Optik und eine zweite multifokale Optik, welche derart ausgebildet sind, dass ein von der ersten multifokalen Optik zur zweiten multifokalen Optik verlaufendes kollimiertes Strahlenbündel eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufweist, welche sich im Wert wenigstens eines vorgegebenen optischen Parameters voneinander unterscheiden und unterschiedlichen, bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor oder nach der ersten multifokalen Optik befindlichen Fokuslagen zugeordnet sind,
  • – wobei die zweite multifokale Optik die Teilstrahlen dieses kollimierten Strahlenbündels abhängig von dem Wert des optischen Parameters in eine Mehrzahl von unterschiedlichen, in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Bildebene benachbarten Fokuslagen fokussiert, und
  • – einen Detektor zur Erfassung der in dieser Bildebene auftreffenden Strahlung.
An arrangement according to the invention for characterizing a transparent substrate comprises:
  • A light source for generating electromagnetic radiation, and
  • A first multifocal optic and a second multifocal optic, which are designed such that a collimated beam extending from the first multifocal optic to the second multifocal optic has a plurality of partial beams which differ from one another in the value of at least one predetermined optical parameter, and associated with the light propagation direction before or after the first multifocal optics located focal positions,
  • - wherein the second multifocal optics focuses the partial beams of this collimated beam, depending on the value of the optical parameter, into a plurality of different focal positions adjacent to each other in an image plane perpendicular to the light propagation direction, and
  • - A detector for detecting the incident in this image plane radiation.

Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist der Begriff „transparentes Substrat“ derart zu verstehen, dass hiervon auch schwach absorbierende Substrate umfasst werden. Vorzugsweise kann das Substrat einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, weiter insbesondere weniger als 5%, aufweisen. For the purposes of the present application, the term "transparent substrate" is to be understood as meaning that it also includes weakly absorbing substrates. The substrate may preferably have an absorption coefficient of less than 20%, in particular less than 10%, more particularly less than 5%.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Charakterisierung von transparenten Substraten die Durchführung einer Vielzahl zeitlich aufeinander folgender Messungen mit jeweils unterschiedlicher Fokustiefe durch eine simultane Aufnahme mehrerer Messbilder zu ersetzen, welche sich wiederum durch einen vorgegebenen optischen Parameter der das jeweilige Messbild erzeugenden elektromagnetischen Strahlung (z.B. Wellenlänge oder Polarisation) voneinander unterscheiden. Durch Zuordnung des betreffenden Messbildes bzw. des jeweiligen optischen Parameters zu einer (Fokus-)Position innerhalb des zu charakterisierenden Substrats kann so im Ergebnis darauf zurückgeschlossen werden, wo etwaige, das betreffende Messbild verändernde Defekte oder Objekte innerhalb des zu charakterisierenden Substrats vorliegen. In particular, the invention is based on the concept, in the characterization of transparent substrates, of replacing a plurality of temporally successive measurements with different depths of focus by simultaneously recording a plurality of measurement images, which in turn are replaced by a predetermined optical parameter of the respective measurement image differing electromagnetic radiation (eg wavelength or polarization) from each other. By assigning the respective measurement image or the respective optical parameter to a (focus) position within the substrate to be characterized, conclusions can be drawn as to where any defects or objects that modify the relevant measurement image are present within the substrate to be characterized.

Zur Realisierung des vorstehend beschriebenen Konzepts umfasst die erfindungsgemäße Anordnung zwei in Lichtausbreitungsrichtung nach einer die elektromagnetische (Mess-)Strahlung erzeugenden Lichtquelle angeordnete, bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung aufeinanderfolgende multifokale Optiken, von denen die bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung erste multifokale Optik eine Mehrzahl von Fokuslagen in Lichtausbreitungsrichtung erzeugt und die zweite multifokale Optik eine Mehrzahl von Fokuslagen in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Richtung erzeugt. In order to realize the above-described concept, the arrangement according to the invention comprises two multifocal optics arranged in the light propagation direction according to a light source generating the electromagnetic (measurement) radiation, of which the first multifocal optic relative to the light propagation direction has a plurality of focal positions in the light propagation direction and the second multifocal optic generates a plurality of focal positions in a direction perpendicular to the light propagation direction.

Hierbei ist für ein- und dasselbe kollimierte Strahlenbündel jeweils der Wert eines vorgegebenen optischen Parameters (insbesondere Wellenlänge oder Polarisation) ausschlaggebend dafür, in welche der besagten Fokuslagen die betreffende elektromagnetische Strahlung fokussiert wird bzw. wohin ein den betreffenden Wert des optischen Parameters aufweisender Teilstrahl gelenkt wird. Im Ergebnis werden so bezogen auf die erste multifokale Optik befindliche und in Lichtausbreitungsrichtung (= z-Richtung) aufeinanderfolgende Positionen im optischen Strahlengang nach der zweiten multifokalen Optik in lateral (d.h. in einer zur Lichtausbreitungsrichtung bzw. z-Richtung senkrechten Ebene = x-y-Ebene) zueinander versetzte Positionen transformiert. In this case, the value of a given optical parameter (in particular wavelength or polarization) is decisive for one and the same collimated beam bundle, into which of these focal positions the respective electromagnetic radiation is focused or where a partial beam having the relevant value of the optical parameter is directed , As a result, with respect to the first multifocal optics located in the light propagation direction (= z direction) successive positions in the optical beam path after the second multifocal optics in laterally (ie, in a direction perpendicular to the light propagation direction or z-direction plane = xy plane) transformed staggered positions.

Den in der betreffenden (Detektor-)Ebene aufgenommenen Messbildern sind somit in eindeutiger Weise über den Wert des optischen Parameters (insbesondere Wellenlänge oder Polarisation) jeweils bestimmte z-Positionen innerhalb des bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor oder nach der ersten multifokalen Optik befindlichen, zu charakterisierenden Substrats zugeordnet, so dass die z-Position von Defekten innerhalb des zu charakterisierenden Substrats letztlich durch Analyse der lateral benachbarten Messbilder in der Detektorebene bzw. der dort erhaltenen Intensitätsverteilung bestimmt werden kann. The measurement images recorded in the relevant (detector) plane are thus unambiguously in each case via the value of the optical parameter (in particular wavelength or polarization) certain z-positions within the relative to the light propagation direction before or after the first multifocal optics located to be characterized Substrate assigned so that the z-position of defects within the substrate to be characterized ultimately by analysis of the laterally adjacent measurement images in the detector plane or the intensity distribution obtained there can be determined.

Im Ergebnis kann so durch simultane Aufnahme einer Vielzahl von jeweils unterschiedlichen z-Positionen zugeordneten Messbildern eine schnelle Charakterisierung des Substrats im Hinblick auf etwaige Defekte oder Objekte erfolgen. As a result, a rapid characterization of the substrate with regard to possible defects or objects can be carried out by simultaneous recording of a large number of different z-positions assigned to each z-position.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zu charakterisierende Substrat zwischen der Lichtquelle und der ersten multifokalen Optik angeordnet. According to one embodiment, the substrate to be characterized is disposed between the light source and the first multifocal optic.

Gemäß einer Ausführungsform ist bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem zu charakterisierenden Substrat ein doppelbrechendes optisches Element angeordnet. According to one embodiment, a birefringent optical element is arranged in front of the substrate to be characterized in relation to the light propagation direction.

Gemäß einer Ausführungsform ist bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem doppelbrechenden optischen Element ein Gitter angeordnet. According to one embodiment, a grid is arranged in front of the birefringent optical element with respect to the light propagation direction.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste multifokale Optik ein Gitter auf. According to one embodiment, the first multifocal optic has a grid.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste multifokale Optik eine dispersive Linse auf. According to one embodiment, the first multifocal optic has a dispersive lens.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite multifokale Optik eine Doppelkeilanordnung, welche aus doppelbrechendem Material hergestellt ist, auf. According to one embodiment, the second multifocal optic has a double wedge arrangement made of birefringent material.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite multifokale Optik ein Gitter auf. According to one embodiment, the second multifocal optic has a grid.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite multifokale Optik ein Prisma auf. According to one embodiment, the second multifocal optic has a prism.

Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite multifokale Optik eine fokussierende Linse auf. According to one embodiment, the second multifocal optic has a focusing lens.

Gemäß einer Ausführungsform ist der vorgegebene optische Parameter der Polarisationszustand. According to one embodiment, the predetermined optical parameter is the polarization state.

Gemäß einer Ausführungsform ist der vorgegebene optische Parameter die Wellenlänge. According to one embodiment, the predetermined optical parameter is the wavelength.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung wenigstens einen Strahlteiler auf. According to one embodiment, the arrangement has at least one beam splitter.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zu charakterisierende Substrat eine Maske zur Verwendung in der Lithographie. In one embodiment, the substrate to be characterized is a mask for use in lithography.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Anordnung eine bildebenseitige numerische Apertur (NA) von wenigstens 0.8, insbesondere von wenigstens 0.9, auf. According to one embodiment, the arrangement has a image-side numerical aperture (NA) of at least 0.8, in particular of at least 0.9.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats unter Verwendung einer Anordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen. The invention further relates to a method of characterizing a transparent substrate using an assembly having the features described above.

Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung Bezug genommen. For preferred embodiments and advantages of the method is based on the statements in Related to the arrangement according to the invention reference.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt basierend auf der Analyse einer in der Bildebene erhaltenen Intensitätsverteilung eine Lokalisierung von Objekten und/oder Defekten in dem Substrat. According to one embodiment, based on the analysis of an intensity distribution obtained in the image plane, a localization of objects and / or defects in the substrate takes place.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic representation for explaining the structure and operation of an inventive arrangement in a first embodiment;

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer weiteren Ausführungsform; 2 a schematic representation for explaining the structure and operation of an inventive arrangement in a further embodiment;

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer weiteren Ausführungsform; und 3 a schematic representation for explaining the structure and operation of an inventive arrangement in a further embodiment; and

4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer weiteren Ausführungsform mit Ausgestaltung in Reflexion. 4 a schematic representation for explaining the structure and operation of an inventive arrangement in a further embodiment with refinement in reflection.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer ersten Ausführungsform. 1 shows a schematic representation for explaining the structure and operation of an inventive arrangement in a first embodiment.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient zur Charakterisierung eines transparenten Substrats 130 hinsichtlich der Position etwaiger in diesem Substrat 130 befindlicher beliebiger Objekte oder Defekte. Hierbei kann es sich im konkreten Ausführungsbeispiel um Defekte einer Maske für die Mikrolithographie handeln. In weiteren Ausführungsformen kann es sich auch um Zellen, Moleküle oder dergleichen in einer biologischen Probe handeln. The arrangement according to the invention is used to characterize a transparent substrate 130 in terms of the position of any in this substrate 130 any objects or defects. This may be in the specific embodiment to defects of a mask for microlithography. In further embodiments, it may also be cells, molecules or the like in a biological sample.

Gemäß 1 trifft polarisierte elektromagnetische Strahlung (mit beliebigem Polarisationszustand, z.B. linear polarisierte Strahlung) einer (nicht dargestellten) Lichtquelle zunächst auf eine diffraktive Struktur in Form eines Gitters 110, von wo aus die Strahlung entsprechend den unterschiedlichen Beugungsordnungen unter unterschiedlichen Winkeln und mit unterschiedlichen optischen Weglängen ein bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung unmittelbar nach dem Gitter 110 angeordnetes doppelbrechendes Element 120 durchläuft. According to 1 Polarized electromagnetic radiation (with arbitrary state of polarization, eg linearly polarized radiation) of a light source (not shown) initially encounters a diffractive structure in the form of a grating 110 , from where the radiation according to the different orders of diffraction at different angles and with different optical path lengths with respect to the light propagation direction immediately after the grid 110 arranged birefringent element 120 passes.

Wie lediglich schematisch anhand von drei Teilstrahlen 102, 102 und 103 in 1 angedeutet, besitzen die einzelnen Teilstrahlen der elektromagnetischen Strahlung nach Austritt aus dem doppelbrechenden Element 120 aufgrund der unterschiedlichen optischen Weglängen sowie Durchlaufrichtungen im doppelbrechenden Material des Elements 120 voneinander verschiedene Polarisationszustände. Diese Teilstrahlen treffen auf ein in Lichtausbreitungsrichtung nach dem zu charakterisierenden Substrat 130 angeordnetes Gitter 140 sowie eine nachfolgend hierzu im optischen Strahlengang befindliche Doppelkeilanordnung 150 aus zwei doppelbrechenden keilförmigen optischen Elementen 151, 152 sowie eine nachfolgende fokussierende Linse 160. As only schematically by means of three partial beams 102 . 102 and 103 in 1 indicated, have the individual partial beams of the electromagnetic radiation after exiting the birefringent element 120 due to the different optical path lengths as well as passage directions in the birefringent material of the element 120 mutually different polarization states. These partial beams strike a light propagation direction after the substrate to be characterized 130 arranged grid 140 as well as a double wedge arrangement located in the optical beam path for this purpose 150 from two birefringent wedge-shaped optical elements 151 . 152 and a subsequent focusing lens 160 ,

Die optische Baugruppe aus Doppelkeilanordnung 150 und Linse 160 bewirkt, dass der in 1 angedeutete Abbildungsstrahlengang letztlich mit einem polarisationsabhängigen Lateralversatz erfolgt, mit anderen Worten also die – jeweils von unterschiedlichen Fokuspositionen innerhalb des Substrats 130 ausgehenden – Teilstrahlen 101, 102, 103 mit voneinander verschiedener Polarisation mit unterschiedlichem (Lateral-)Versatz in zur z-Richtung senkrechter Richtung (d.h. in der x-y-Ebene) auf die mit „IP“ bezeichnete Bildebene auftreffen. The optical assembly of double wedge assembly 150 and lens 160 causes the in 1 indicated imaging beam path ultimately takes place with a polarization-dependent lateral offset, in other words, the - each of different focus positions within the substrate 130 outgoing - partial beams 101 . 102 . 103 with mutually different polarization with different (lateral) offset in the direction perpendicular to the z-direction (ie in the xy-plane) impinge on the designated with "IP" image plane.

Im Ausführungsbeispiel von 1 bildet somit das Gitter 140 eine in z-Richtung multifokale Optik, und die Baugruppe aus Doppelkeilanordnung 150 und Linse 160 bildet eine senkrecht zur z-Richtung (z.B. in x-Richtung) multifokale Optik. In the embodiment of 1 thus forms the grid 140 a z-directional multifocal optic, and the assembly of double wedge assembly 150 and lens 160 forms a perpendicular to the z-direction (eg in the x-direction) multifocal optics.

Während bei ideal homogener Beschaffenheit des Substrats 130 die gegeneinander in der Bildebene IP versetzten (und über einen z.B. kamerabasierten Detektor aufgenommenen) Einzelbilder zueinander identisch sein sollten, hat ein an einer definierten z-Position innerhalb des Substrats 130 befindlicher Defekt bzw. ein dort vorhandenes Objekt eine Modifikation des betreffenden Einzelbildes zur Folge, so dass der betreffende Defekt bzw. das Objekt hinsichtlich seiner z-Position innerhalb des Substrats 130 aufgrund der eindeutigen Zuordnung zu jeweils einem der lateral in der x-y-Ebene versetzen Einzelbilder unmittelbar lokalisiert werden kann. While with ideally homogeneous nature of the substrate 130 the frames which are offset from one another in the image plane IP (and recorded by way of a camera-based detector, for example) should be identical to one another at a defined z-position within the substrate 130 defect or an object present there results in a modification of the respective individual image, so that the respective defect or the object with respect to its z-position within the substrate 130 can be located directly due to the unique assignment to each one of the laterally in the xy plane offset frames.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. 2 shows an alternative embodiment, wherein compared to 1 analogous or substantially functionally identical components are designated by "100" increased reference numerals.

Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 lediglich dadurch, dass anstelle der Doppelkeilanordnung 150 aus 1 ein Polarisationsanalysator 250 im optischen Strahlengang angeordnet wird. Gemäß 2 erfolgt hierbei die Aufnahme von wenigstens zwei Bildern bzw. Intensitätsverteilungen in der Bildebene IP für unterschiedliche Stellungen des Polarisationsanalysators 250, woraufhin die Auswertung hinsichtlich der z-Position eines im Substrat 230 befindlichen Objekts (z.B. Defekt) durch Ermittlung der Intensitätsdifferenz zwischen den für die beiden Polarisationsanalysator-Positionen erhaltenen Bildern erfolgt. The embodiment of 2 is different from the one 1 only in that instead of the double wedge arrangement 150 out 1 a polarization analyzer 250 is arranged in the optical beam path. According to 2 in this case, the recording of at least two images or intensity distributions in the image plane IP takes place for different positions of the polarization analyzer 250 , whereupon the evaluation regarding the z-position of one in the substrate 230 located object (eg defect) by determining the intensity difference between the images obtained for the two polarization analyzer positions.

3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Aufbau und Funktionsweise einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung. 3 shows a schematic representation for explaining the structure and operation of another embodiment of an inventive arrangement.

Gemäß 3 trifft polychromatische elektromagnetische Strahlung (für welche wiederum drei Teilstrahlen 301, 302 und 303 mit voneinander verschiedener Wellenlänge angedeutet sind) von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle auf ein zu charakterisierendes Substrat 330, hinter welchem im optischen Strahlengang ein dispersives optisches Element 340 in Form eines Gitters oder einer dispersiven Linse angeordnet ist. According to 3 meets polychromatic electromagnetic radiation (for which in turn three partial beams 301 . 302 and 303 indicated with mutually different wavelengths) from a (not shown) light source to a substrate to be characterized 330 , behind which in the optical beam path a dispersive optical element 340 is arranged in the form of a grating or a dispersive lens.

Infolgedessen gehen die im Strahlengang nach dem dispersiven optischen Element 340 ein kollimiertes Strahlenbündel bildenden Teilstrahlen 301, 302 und 303 entsprechend ihrer unterschiedlichen Wellenlänge von unterschiedlichen (in Lichtausbreitungsrichtung bzw. z-Richtung zueinander versetzten) Fokuslagen innerhalb des Substrats 330 aus. As a result, they go in the beam path to the dispersive optical element 340 a collimated beam forming partial beams 301 . 302 and 303 according to their different wavelength of different (in the light propagation direction or z-direction offset from each other) focus positions within the substrate 330 out.

Bezogen auf den optischen Strahlengang nachfolgend zum dispersiven optischen Element 340 ist eine optische Baugruppe aus einem Gitter 350 oder einem Prisma in Kombination mit einer fokussierenden Linse 360 vorgesehen, wobei diese optische Baugruppe wie in 3 angedeutet einen von der Wellenlänge abhängigen – und damit wiederum eindeutig einer der unterschiedlichen Fokuspositionen innerhalb des Substrats 330 zugeordneten – lateralen Versatz in der mit „IP“ bezeichneten Bildebene (= x-y-Ebene) bewirkt. Relative to the optical beam path following the dispersive optical element 340 is an optical assembly of a grid 350 or a prism in combination with a focusing lens 360 provided, this optical assembly as in 3 indicated one dependent on the wavelength - and thus again clearly one of the different focus positions within the substrate 330 assigned - lateral offset in the image plane designated by "IP" (= xy plane) causes.

Im Ausführungsbeispiel von 3 bildet somit das Gitter 340 eine in z-Richtung multifokale Optik, und die Baugruppe aus Gitter 350 und Linse 360 bildet eine senkrecht zur z-Richtung (z.B. in x-Richtung) multifokale Optik. In the embodiment of 3 thus forms the grid 340 a z-directional multifocal optic, and the assembly of lattice 350 and lens 360 forms a perpendicular to the z-direction (eg in the x-direction) multifocal optics.

Infolgedessen kann auch bei dieser Ausführungsform ein etwaiger, im Substrat 330 vorhandener Defekt hinsichtlich seiner z-Position innerhalb des Substrats 130 aufgrund der eindeutigen Zuordnung zu jeweils einem der lateral in der Bildebene IP bzw. der x-y-Ebene versetzen Einzelbilder durch Analyse der betreffenden Einzelbilder bzw. Ermittlung der zwischen diesen erhaltenen Intensitätsdifferenz unmittelbar lokalisiert werden. As a result, also in this embodiment, any, in the substrate 330 existing defect in its z-position within the substrate 130 due to the unique assignment to each one of the laterally in the image plane IP or the xy plane offset individual images by analyzing the respective frames or determining the intensity difference obtained between them are located directly.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei im Vergleich zu 3 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten wiederum mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich von derjenigen aus 3 dadurch, dass das zu charakterisierende Substrat 430 in Reflexion betrieben wird. Hierzu wird ein Strahlteiler 405 genutzt und im optischen Strahlengang noch vor dem dispersiven optischen Element 440 eingesetzt, welcher den Beleuchtungs- und weiteren Abbildungsstrahlengang wie aus 4 ersichtlich voneinander trennt. Das Substrat 430 muss hierzu (leicht) reflektierende Grenzbereiche bzw. Materialien mit voneinander verschiedenen komplexen Brechzahlen aufweisen, wobei sämtliche dieser Materialien nur geringfügig absorbieren (und bevorzugt einen Absorptionsgrad von weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, aufweisen). Die erste multifokale Optik und die zweite multifokale Optik können hierbei z.T. identisch sein und insbesondere identische Gitter aufweisen. 4 shows a further embodiment, wherein compared to 3 analogous or substantially functionally identical components are again designated by "100" increased reference numerals. The embodiment according to 4 is different from the one 3 in that the substrate to be characterized 430 is operated in reflection. For this purpose, a beam splitter 405 used and in the optical beam path before the dispersive optical element 440 used, which the illumination and other imaging beam path as out 4 clearly separated from each other. The substrate 430 it must have (slightly) reflective boundary areas or materials with different refractive indices different from each other, with all of these materials only slightly absorbing (and preferably have an absorbance of less than 20%, in particular less than 10%). The first multifocal optics and the second multifocal optics may in some cases be identical and in particular have identical gratings.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

Claims (17)

Anordnung zur Charakterisierung eines transparenten Substrats, mit • einer Lichtquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung; und • einer ersten multifokalen Optik und einer zweiten multifokalen Optik, welche derart ausgebildet sind, dass ein von der ersten multifokalen Optik zur zweiten multifokalen Optik verlaufendes kollimiertes Strahlenbündel eine Mehrzahl von Teilstrahlen aufweist, welche sich im Wert wenigstens eines vorgegebenen optischen Parameters voneinander unterscheiden und unterschiedlichen, bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor oder nach der ersten multifokalen Optik befindlichen Fokuslagen zugeordnet sind; • wobei die zweite multifokale Optik die Teilstrahlen dieses kollimierten Strahlenbündels abhängig von dem Wert des optischen Parameters in eine Mehrzahl von unterschiedlichen, in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Bildebene (IP) benachbarten Fokuslagen fokussiert; und • einem Detektor zur Erfassung der in dieser Bildebene (IP) auftreffenden Strahlung. Arrangement for characterizing a transparent substrate, comprising: • a light source for generating electromagnetic radiation; and • a first multifocal optic and a second multifocal optic formed such that a collimated beam passing from the first multifocal optic to the second multifocal optic comprises a plurality of sub-beams differing in value from one another and different in value of at least one predetermined optical parameter with respect to the light propagation direction before or after the first associated with multifocal optics located focal positions; Wherein the second multifocal optics focuses the sub-beams of this collimated beam, depending on the value of the optical parameter, into a plurality of different focal positions adjacent to each other in an image plane perpendicular to the light propagation direction (IP); and • a detector for detecting the radiation incident in this image plane (IP). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu charakterisierende Substrat (130, 230, 330) zwischen der Lichtquelle und der ersten multifokalen Optik angeordnet ist. Arrangement according to claim 1, characterized in that the substrate to be characterized ( 130 . 230 . 330 ) is disposed between the light source and the first multifocal optic. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem zu charakterisierenden Substrat (130, 230) ein doppelbrechendes optisches Element (120, 220) angeordnet ist. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that with respect to the light propagation direction in front of the substrate to be characterized ( 130 . 230 ) a birefringent optical element ( 120 . 220 ) is arranged. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Lichtausbreitungsrichtung vor dem doppelbrechenden optischen Element (120, 220) ein Gitter (110, 210) angeordnet ist. Arrangement according to claim 3, characterized in that with respect to the light propagation direction in front of the birefringent optical element ( 120 . 220 ) a grid ( 110 . 210 ) is arranged. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste multifokale Optik ein Gitter (140, 240, 340) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first multifocal optic is a grating ( 140 . 240 . 340 ) having. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste multifokale Optik eine dispersive Linse (440) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first multifocal optic is a dispersive lens ( 440 ) having. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite multifokale Optik eine Doppelkeilanordnung (150), welche aus doppelbrechendem Material hergestellt ist, aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second multifocal optic a double wedge arrangement ( 150 ) made of birefringent material. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite multifokale Optik ein Gitter (350, 450) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second multifocal optic a grid ( 350 . 450 ) having. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite multifokale Optik ein Prisma aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second multifocal optics has a prism. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite multifokale Optik eine fokussierende Linse (360, 460) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second multifocal optic is a focusing lens ( 360 . 460 ) having. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene optische Parameter der Polarisationszustand ist. Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the predetermined optical parameter is the polarization state. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene optische Parameter die Wellenlänge ist. Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the predetermined optical parameter is the wavelength. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens einen Strahlteiler (405) aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one beam splitter ( 405 ) having. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu charakterisierende Substrat (130, 230, 330, 430) eine Maske zur Verwendung in der Lithographie ist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate to be characterized ( 130 . 230 . 330 . 430 ) is a mask for use in lithography. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine bildebenseitige numerische Apertur (NA) von wenigstens 0.8, insbesondere von wenigstens 0.9, aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it has a bildebenseitige numerical aperture (NA) of at least 0.8, in particular of at least 0.9. Verfahren zur Charakterisierung eines transparenten Substrats unter Verwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.  A method of characterizing a transparent substrate using an assembly according to any one of the preceding claims. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf der Analyse einer in der Bildebene (IP) erhaltenen Intensitätsverteilung eine Lokalisierung von Objekten und/oder Defekten in dem Substrat (130, 230, 330, 430) erfolgt. A method according to claim 16, characterized in that based on the analysis of an intensity distribution obtained in the image plane (IP) a localization of objects and / or defects in the substrate ( 130 . 230 . 330 . 430 ) he follows.
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