DE102020202623A1 - Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH) - Google Patents

Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH) Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das CGH wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist. Gemäß einem Aspekt weist das Verfahren folgende Schritte auf: Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f), Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen, und Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades derart, dass eine Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit über die Mehrzahl von Ausgangswellen reduziert wird, wobei das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades unter Berücksichtigung einer vorgegebenen systematischen Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH erfolgt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH).
  • Stand der Technik
  • 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.
  • In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Typische für EUV ausgelegte Projektionsobjektive, wie z.B. aus US 2016/0085061 A1 bekannt, können beispielsweise eine bildseitige numerische Apertur (NA) im Bereich von NA = 0.55 aufweisen und bilden ein (z.B. ringsegmentförmiges) Objektfeld in die Bildebene bzw. Waferebene ab.
  • Zur hochgenauen Prüfung der Spiegel ist insbesondere der Einsatz Computer-generierter Hologramme (CGH) bekannt. Dabei ist es auch bekannt, in ein- und dasselbe CGH zusätzlich zu der für die eigentliche Prüfung benötigten Funktionalität (d.h. der entsprechend der Spiegelform ausgelegten CGH-Struktur zur Formung der mathematisch der Prüflingsform entsprechenden Wellenfront) wenigstens eine weitere „Kalibrierfunktionalität“ zur Bereitstellung einer zur Kalibrierung bzw. Fehlerkorrektur dienenden Referenzwellenfront einzukodieren.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer interferometrischen Prüfanordnung zur Prüfung eines Spiegels. Gemäß 7 tritt die von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle erzeugte und aus der Austrittsfläche eines Lichtwellenleiters 701 austretende Beleuchtungsstrahlung als Eingangswelle 705 mit einer sphärischen Wellenfront aus, durchläuft einen Strahlteiler 710 und trifft anschließend auf ein diffraktives optisches Element in Form eines komplex kodierten Computer-generierten Hologramms (CGH) 720. Das CGH 720 erzeugt in Transmission im Beispiel gemäß seiner komplexen Kodierung aus der Eingangswelle 705 insgesamt vier Ausgangswellen, von denen eine Ausgangswelle als Prüfwelle auf die Oberfläche des Testobjekts in Form eines Spiegels 740 mit einer an die Sollform der Oberfläche dieses Spiegels 740 angepassten Wellenfront auftrifft. Des Weiteren erzeugt das CGH 720 aus der Eingangswelle 705 in Transmission drei weitere Ausgangswellen, von denen jede auf jeweils ein weiteres reflektives optisches Element 731, 732 bzw. 733 trifft. Von diesen reflektiven optischen Elementen 731-733 sind die Elemente 731 und 732 im Beispiel jeweils als Planspiegel und das Element 733 als sphärischer Spiegel ausgestaltet. Mit „735“ ist ein Shutter bezeichnet. Das CGH 720 dient auch zur Überlagerung der vom Testobjekt bzw. Spiegel 740 reflektierten Prüfwelle sowie der von den Elementen 731-733 reflektierten Referenzwellen, welche als konvergente Strahlen wieder auf den Strahlteiler 710 treffen und von diesem in Richtung einer als CCD-Kamera ausgelegten Interferometerkamera 760 reflektiert werden, wobei sie ein Okular 750 durchlaufen. Die Interferometerkamera 760 erfasst ein durch die interferierenden Wellen erzeugtes Interferogramm, aus welchem über eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des Testobjekts 740 bestimmt wird.
  • Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass der Kontrast und/oder die Intensität der unterschiedlichen Ausgangswellen, welche aufgrund der komplexen Kodierung einer CGH-Struktur aus jeweils einer eingestrahlten Eingangswelle erzeugt werden, über die optisch wirksame Fläche des Computer-generierten Hologramms in unerwünschter Weise variieren. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass eine relativ hohe Sensitivität in Bezug auf vorhandene Abweichungen in dem in der Prüfanordnung eingestellten Polarisationsgrad gegeben ist, so dass derartige Abweichungen das jeweilige Messergebnis stark verfälschen.
  • Ein weiteres in der Praxis auftretendes Problem resultiert aus dem Umstand, dass als Resultat des zur Herstellung der CGH-Strukturen durchgeführten Fertigungsprozesses unerwünschte Abweichungen in den das CGH charakterisierenden Profilparametern (wie z.B. der Ätztiefe oder vorhandener Flankenwinkel) auftreten. Das Vorhandensein solcher Profilparameterschwankungen kann nun dazu führen, dass bei der typischerweise zur Auslegung des jeweiligen CGH durchgeführten, im Weiteren noch näher beschriebenen Optimierung der komplexen Phasenfunktion bzw. deren Binärisierung Ergebnisse erzielt werden, welche - infolge besagter fertigungsprozessbedingter Profilparameterschwankungen - z.B. hinsichtlich einer gewünschten Homogenität der Intensität und/oder einer angestrebten Maximierung des Kontrasts der vom CGH erzeugten Ausgangswellen nicht mehr optimal sind. Infolgedessen werden auch die unter Verwendung des jeweiligen CGH in einer interferometrischen Prüfanordnung erhaltenen Messergebnisse verfälscht.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2015 209 490 A1 , DE 10 2012 217 800 A1 , DE 10 2015 202 695 A1 , US 7,936,521 B2 , US 8,089,634 B2 sowie die Publikation Beyerlein, M.; Lindlein, N.; Schwider, J.: „Dual-wave-front computer-generated holograms for quasi-absolute testing of aspherics", Appl. Opt. (USA) 41, Seite 2440 (2002), verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH) bereitzustellen, welche in einer interferometrischen Prüfanordnung eine erhöhte Messgenauigkeit unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • - Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f),
    • - Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen, und
    • - Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) derart, dass eine Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit über die Mehrzahl von Ausgangswellen reduziert wird,
    • - wobei das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen systematischen Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH erfolgt.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Auslegung eines computergenerierten Hologramms im Wege der geeigneten Ausgestaltung der für die komplexe Kodierung charakteristischen Gewichtsfaktoren und/oder des Füllgrades nicht etwa die nominellen, dem Hersteller vorgegebenen (und typischerweise konstanten) Werte bestimmter Profilparameter wie z.B. der Ätztiefe zugrundezulegen, sondern insoweit von vorneherein von einer systematischen Variation des betreffenden Profilparameters auszugehen.
  • Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass hinsichtlich der für die dreidimensionale CGH-Struktur charakteristischen Profilparameter wie Ätztiefe oder Flankenwinkel nicht nur statistische bzw. zufällige Schwankungen, sondern auch systematisch wiederkehrende Variationen bzw. Verläufe auftreten.
  • So kann etwa je nach Fertigungsprozess die Ätztiefe insoweit einen systematischen ortsabhängigen Verlauf aufweisen, als die Ätztiefe vom Rand des CGH radial nach innen hin zunimmt (wie im beispielhaften Diagramm von 1 ersichtlich).
  • Des Weiteren kann auch der Flankenwinkel einen radial ortsabhängigen Verlauf aufweisen und z.B. zum Rand des CGH hin bei zunehmender Neigung der CGH-Strukturen nach außen hin größer werden. Dies ist in 2 veranschaulicht, indem für unterschiedliche radiale Abstände von der Mitte des CGH bis zum äußeren Rand (entsprechend dem mit R bezeichneten Radius des CGH) die jeweilige lokale Neigung der CGH-Strukturen lediglich schematisch angedeutet ist.
  • Dadurch, dass nun gemäß dem o.g. Aspekt der Erfindung bei der Auslegung des CGH hinsichtlich wenigstens eines Profilparameters wie z.B. der Ätztiefe von vorneherein ein systematischer Fehlverlauf zugrundegelegt wird, kann hinsichtlich der bei der Optimierung zu treffenden Wahl von Gewichtsverhältnissen und Füllgrad eine verbesserte Anpassung an die tatsächlich nach dem jeweiligen Fertigungsprozess zu erwartenden Gegebenheiten erzielt werden mit der Folge, dass eine weitere Verbesserung hinsichtlich Homogenität der Intensität und/oder Kontrast der vom CGH erzeugten Ausgangswellen erreicht werden kann.
  • Mit anderen Worten können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gewichtsfaktoren und der Füllgrad bei der Auslegung der komplexen Phasenfunktion so gewählt werden, dass diese bereits unter Berücksichtigung des zu erwartenden, systematischen Fehlverlaufs eines Profilparameters wie z.B. der Ätztiefe das gewünschte Ergebnis z.B. hinsichtlich Kontrast oder Helligkeit ergeben.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Profilparameter aus der Gruppe ausgewählt, welche Ätztiefe, Flankenwinkel, Stegbreite und Kantenverrundungen enthält.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) derart, dass eine Sensitivität der Ausgangswellen in Bezug auf Abweichungen wenigstens eines das CGH charakterisierenden Profilparameters reduziert wird.
  • Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch unabhängig von dem zuvor beschriebenen Aspekt der Reduzierung der Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit vorteilhaft. Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • - Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f),
    • - Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen, und
    • - Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades derart, dass eine Sensitivität der Ausgangswellen in Bezug auf Abweichungen wenigstens eines das CGH charakterisierenden Profilparameters reduziert wird,
    • - wobei das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades unter Berücksichtigung einer vorgegebenen systematischen Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH erfolgt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • - Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f),
    • - Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen, und
    • - Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) derart, dass eine Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit über die Mehrzahl von Ausgangswellen reduziert wird,
    • - wobei ferner ein örtlicher Verlauf eines das CGH charakterisierenden Profilparameters relativ zu einem festgelegten Ausgangsverlauf variiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist dieser Profilparameter die Ätztiefe.
  • Gemäß dem vorstehenden Aspekt beinhaltet die Erfindung das weitere Konzept, bei Vorhandensein der Möglichkeit zur gezielten Variation eines Profilparameters wie etwa der Ätztiefe in der jeweiligen Fertigungsanlage den betreffenden Profilparameter selbst als freien, variablen Parameter bzw. Freiheitsgrad zu nutzen. Infolgedessen kann dann bei Durchführung des eigentlichen Herstellungsprozesses von vornherein ein gewünschter, örtlich variabler Verlauf des betreffenden Profilparameters (z.B. als „Ätztiefenkarte“) vorgegeben werden, um eine weitere Optimierung z.B. hinsichtlich Helligkeit und/oder Kontrast zu erzielen. Dabei kann in Ausführungsbeispielen besagte örtliche Variation des Profilparameters gegebenenfalls auch (z.B. unter Verwendung eines Frequenzfilters) geglättet werden, um fertigungstechnisch vergleichsweise schwierig realisierbare hohe Ortsfrequenzen hinsichtlich des örtlich variable Verlaufs des betreffenden Profilparameters zu vermeiden bzw. um insoweit einen verhältnismäßig langwelligen Verlauf (z.B. mit einer Ortswellenlänge im Millimeter-Bereich über die Fläche des CGH) zu erreichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das CGH wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine zu Justagezwecken vorgesehene Hilfsstruktur auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Schritt des Modifizierens des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) für eine Mehrzahl von CGHs abhängig vom jeweils vorgesehenen Einsatz des jeweiligen CGHs in unterschiedlicher Weise durchgeführt.
    Mit anderen Worten können CGHs in unterschiedlicher Weise auf unterschiedliche Aufgaben optimiert werden (z.B. im Hinblick auf maximale Helligkeit, optimalen Kontrast etc.). Insbesondere kann diese Optimierung für mehrere CGHs unterschiedlich abhängig davon erfolgen, für welche Messaufgabe das jeweilige CGH bestimmt ist bzw. in welchem Stadium der Spiegelfertigung das CGH eingesetzt werden soll. Dabei kann z.B. zwischen der Prüfung des noch unbeschichteten Spiegelsubstrats und der Prüfung des bereits entsprechend mit einer hochreflektierenden Beschichtung versehenen Spiegels unterschieden werden.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Computer-generiertes Hologramm (CGH), insbesondere zur Verwendung in einer interferometrischen Prüfvorrichtung zum Prüfen eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das CGH mit einem Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen hergestellt ist.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1-5 schematische Darstellungen zur Erläuterung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
    • 6 eine schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines komplex-kodierten CGH;
    • 7 eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus einer interferometrischen Prüfvorrichtung; und
    • 8 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 8 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, welche mit einem erfindungsgemäßen Verfahren prüfbare Spiegel aufweist.
  • Gemäß 8 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 10 einen Feldfacettenspiegel 3 und einen Pupillenfacettenspiegel 4 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 3 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 1 und einen Kollektorspiegel 2 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 4 sind ein erster Teleskopspiegel 5 und ein zweiter Teleskopspiegel 6 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 7 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 21-26 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 31 auf einem Maskentisch 30 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 41 auf einem Wafertisch 40 befindet.
  • Bei dem in einer interferometrischen Prüfanordnung (z.B. mit dem anhand von 7 bereits beschriebenen Aufbau) und unter Verwendung eines erfindungsgemäßen CGHs geprüften optischen Element kann es sich z.B. um einen beliebigen Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage 10 handeln.
  • Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematischen Abbildungen in 1-6 beschrieben.
  • 6 zeigt in lediglich schematischer Darstellung einen möglichen, prinzipiellen Aufbau eines komplex kodierten, Computer-generierten Hologramms (CGH) 600, wobei eine auf dem CGH 600 vorhandene Nutzstruktur mit „610“ bezeichnet ist, und wobei zwei jeweils zu Justagezwecken vorgesehene Hilfsstrukturen mit „621“ bzw. „622“ bezeichnet sind. Jede dieser CGH-Strukturen kann nun in grundsätzlich für sich bekannter Weise insofern komplex kodiert sein, als sie gemäß der nachfolgenden Beziehung (1) durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen Φj beschreibbar ist, wobei die komplexe Kodierung S über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) definiert ist: S g j , f ( x ) = { 1, | arg ( ∑ j = 1 n g j e − i ( ∇ ϕ j ( x ) , x ) ) | 0 , sonst < f ( π 2 )
    Figure DE102020202623A1_0001
  • Hierbei bezeichnet arg das Argument einer komplexen Zahl. Mit dieser Binärisierungsvorschrift wird aus der kontinuierlichen Phasenfunktion ein Binärprofil erzeugt, d.h. an den Stellen, wo S(x)=1 gilt, wird ins CGH-Substrat geätzt. Dabei können die Gewichtsfaktoren (gj) sowie der Füllgrad (f) über die Fläche des CGH in geeigneter Weise variabel gewählt werden, um unerwünschte Schwankungen in der Intensitäts- und/oder der Kontrastverteilung zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren. Diesem Ansatz liegt die Überlegung zugrunde, dass in Gleichung (1) zwar die Werte kj durch die Geometrie des jeweiligen Prüflings bzw. Spiegels vorgegeben sind, die Gewichtsfaktoren gj sowie der Füllgrad f jedoch erfindungsgemäß in geeigneter Weise angepasst und über die Fläche des CGH variiert werden können. In einem konkreten Ausführungsbeispiel kann zur Ermittlung geeigneter Werte für die Gewichtsfaktoren gj und den Füllgrad f zunächst eine Festlegung geeigneter Startwerte erfolgen, woraufhin für diese Startwerte eine optische Vorwärtssimulation (durch Lösung der Maxwell-Gleichungen) durchgeführt wird. Anhand der hierbei ermittelten elektrischen Ausgangsfelder Ej für den Vektor der Gewichtsfaktoren gj, Füllgrad f, Menge der Profilparameter p und Polarisation α E j ( g , f , p , α )
    Figure DE102020202623A1_0002
    für die von dem CGH erzeugten Ausgangswellen wird die entsprechende Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung, welche sich für die gewählten Startwerte ergibt, ermittelt. Allgemeiner gesprochen werden verschiedene Funktionale F, F i [ { E j } ]
    Figure DE102020202623A1_0003
    (wie z.B. die Intensität Ij der j-ten Funktionalität) gebildet. Anschließend können die entsprechenden Werte der Gewichtsfaktoren gj und/oder des Füllgrades f auf Basis der ermittelten Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung modifiziert werden, was insbesondere in einem iterativen Verfahren wiederholt durchgeführt werden kann. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein geeigneter Optimierungsalgorithmus (z.B. Levenberg-Marquardt-Algorithmus) verwendet werden. Dazu muss abstrakt gesprochen das folgende nichtlineare „least squares-Problem“ (= „Problem kleinster Quadrate“) gelöst werden mit dem Vektor F der Funktionale Fi: min g j , f ‖ F ‖
    Figure DE102020202623A1_0004
  • Erfindungsgemäß erfolgt nun gemäß einem ersten Aspekt die vorstehend beschriebene Modifizierung der Gewichtsfaktoren und/oder des Füllgrades in solcher Weise, dass von vorneherein eine systematische Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH zugrundegelegt wird. Hierbei kann es sich lediglich beispielhaft um einen aus dem Fertigungsprozess typischerweise resultierenden radial ortsabhängigen Verlauf z.B. der Ätztiefe gemäß 1 oder des Flankenwinkels gemäß 2 handeln.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die vorstehend beschriebene Auslegung der Phasenfunktionen auch in solcher Weise erfolgen, dass von vorneherein ein Profilparameter wie z.B. die Ätztiefe als freier, variabler Parameter bei dieser Auslegung genutzt wird. 3a-3c zeigen hierzu ein Ausführungsbeispiel, wobei jeweils die über die Fläche des CGH erzielte (unpolarisierte) Beugungseffizienz der ersten Beugungsordnung für drei unterschiedliche Szenarien dargestellt ist, nämlich bei konstanten Werten für Füllgrad sowie Ätztiefe und Gewichte (3a), für variablen Füllgrad und variable Gewichte bei konstanter Ätztiefe (3b) und für variable Werte sowohl des Füllgrads und der Gewichte als auch der Ätztiefe (3c). Dabei wurde für 3a und 3b ein konstanter Wert der Ätztiefe von 520nm gewählt. 4a zeigt für das Ausführungsbeispiel von 3b die Variation des Füllgrads, und 4b-4c zeigen die für das Ausführungsbeispiel von 3c erfolgende Variation von Füllgrad (4b) bzw. Ätztiefe (4c). Es zeigt sich, dass die Schwankung der Beugungseffizienz von einem Variationsbereich von etwa (15-18.5)% gemäß 3a über etwa (14.7-15)% auf etwa (14.9-15)% gemäß 3c reduziert werden kann. Wie aus 5a-5c ersichtlich ist, kann ferner eine Reduzierung der Polarisationsaufspaltung erreicht werden, welche definiert ist als Polarisationsaufspaltung = | ( eff _ x - eff_y ) | eff _ unpol
    Figure DE102020202623A1_0005
  • Dabei bezeichnet eff_x die Beugungseffizienz für x-Polarisation, eff_y die Beugungseffizienz für y-Polarisation und eff_unpol die Beugungseffizienz für unpolarisiertes Licht. Eine Betrachtung dieser Polarisationsaufspaltung zeigt, dass diese betragsmäßig ausgehend von einem Wert von etwa 18.5% gemäß 5a (für das Ausführungsbeispiel von 3a) über einen Wert von etwa 10% gemäß 5b (für das Ausführungsbeispiel von 3b) auf einen Wert von etwa 3% gemäß 5c (für das Ausführungsbeispiel von 3c) reduziert werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das in einer interferometrischen Prüfvorrichtung verwendete CGH etwa im Laufe des Herstellungsprozesses bei der Herstellung eines Spiegels einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auch abhängig davon gewechselt werden, in welchem Fertigungsstadium sich das betreffende optische Element bzw. der Spiegel gerade befindet. Dabei kann z.B. zwischen der Prüfung des noch unbeschichteten (d.h. insbesondere noch keine hochreflektierende Beschichtung aufweisenden) Spiegels bzw. Spiegelsubstrats und der Prüfung des bereits entsprechend beschichteten Spiegels unterschieden werden. Diese Unterscheidung kann dahingehend erfolgen, dass jeweils unterschiedlich CGHs eingesetzt werden, welche gezielt auf unterschiedliche Aufgaben optimiert werden (z.B. im Hinblick auf maximale Helligkeit, optimalen Kontrast etc.). Insbesondere kann die zuvor beschriebene, erfindungsgemäße Auslegung des jeweiligen CGH im Wege der geeigneten Ausgestaltung der für die komplexe Kodierung charakteristischen Gewichtsfaktoren und/oder des Füllgrades sowie ggf. eines oder mehrere Profilparameter bereits abhängig davon (und für mehrere CGHs unterschiedlich) erfolgen, für welche Messaufgabe das jeweilige CGH bestimmt ist bzw. in welchem Stadium der Spiegelfertigung das CGH eingesetzt werden soll.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2016/0085061 A1 [0003]
    • DE 102015209490 A1 [0008]
    • DE 102012217800 A1 [0008]
    • DE 102015202695 A1 [0008]
    • US 7936521 B2 [0008]
    • US 8089634 B2 [0008]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Publikation Beyerlein, M.; Lindlein, N.; Schwider, J.: „Dual-wave-front computer-generated holograms for quasi-absolute testing of aspherics“, Appl. Opt. (USA) 41, Seite 2440 (2002) [0008]

Claims (9)

  1. Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f); b) Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen; und c) Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades derart, dass eine Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit über die Mehrzahl von Ausgangswellen reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) im Schritt c) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen systematischen Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Profilparameter aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Ätztiefe, Flankenwinkel, Stegbreite und Kantenverrundungen enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) im Schritt c) derart erfolgt, dass eine Sensitivität der Ausgangswellen in Bezug auf Abweichungen wenigstens eines das CGH charakterisierenden Profilparameters reduziert wird.
  4. Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f); b) Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen; und c) Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades derart, dass eine Sensitivität der Ausgangswellen in Bezug auf Abweichungen wenigstens eines das CGH charakterisierenden Profilparameters reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) im Schritt c) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen systematischen Variation wenigstens eines Profilparameters des CGH erfolgt.
  5. Verfahren zur komplexen Kodierung eines Computer-generierten Hologramms (CGH), wobei das Computer-generierte Hologramm (CGH) wenigstens eine CGH-Struktur aufweist, welche infolge der komplexen Kodierung eine eingestrahlte Eingangswelle in eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausgangswellen umwandelt und durch eine Mehrzahl von verschiedenen, sich überlagernden Phasenfunktionen beschreibbar ist, wobei die Kodierung über eine Mehrzahl von die Stärke der einzelnen Beiträge dieser Phasenfunktionen definierenden Gewichtsfaktoren (gj) sowie einen Füllgrad (f) beschreibbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Festlegen von Start-Werten für die Gewichtsfaktoren (gj) sowie den Füllgrad (f); b) Durchführen einer optischen Vorwärtssimulation für diese Werte zum Erhalt einer Intensitäts- und/oder Kontrastverteilung für die Ausgangswellen; und c) Modifizieren des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) derart, dass eine Schwankung von Kontrast und/oder Helligkeit über die Mehrzahl von Ausgangswellen reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) ferner ein örtlicher Verlauf eines das CGH charakterisierenden Profilparameters relativ zu einem im Schritt a) festgelegten Ausgangsverlauf variiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Profilparameter die Ätztiefe ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das CGH wenigstens eine Nutzstruktur (610) und wenigstens eine zu Justagezwecken vorgesehene Hilfsstruktur (621, 622) aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) des Modifizierens des Wertes wenigstens eines der Gewichtsfaktoren (gj) und/oder des Füllgrades (f) für eine Mehrzahl von CGHs abhängig vom jeweils vorgesehenen Einsatz des jeweiligen CGHs in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden.
  9. Computer-generiertes Hologramm (CGH), insbesondere zur Verwendung in einer interferometrischen Prüfvorrichtung zum Prüfen eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8089634B2 (en) * 2007-07-09 2012-01-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical element and method of calibrating a measuring apparatus comprising a wave shaping structure
DE102012217800A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Carl Zeiss Smt Gmbh Diffraktives optisches Element sowie Messverfahren

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