DE102021200109A1 - Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element - Google Patents

Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element Download PDF

Info

Publication number
DE102021200109A1
DE102021200109A1 DE102021200109.2A DE102021200109A DE102021200109A1 DE 102021200109 A1 DE102021200109 A1 DE 102021200109A1 DE 102021200109 A DE102021200109 A DE 102021200109A DE 102021200109 A1 DE102021200109 A1 DE 102021200109A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cgh
structured surface
phase
interferogram
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102021200109.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Scheid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE102021200109.2A priority Critical patent/DE102021200109A1/en
Priority to PCT/EP2022/050267 priority patent/WO2022148838A1/en
Publication of DE102021200109A1 publication Critical patent/DE102021200109A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/22Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flächenhaften, insbesondere simultanen Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturparameters einer strukturierten Oberfläche (1) eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, CGH (2), oder eines Wafers, wobei mittels eines interferometrischen Messverfahrens eines oder mehrere Interferogramme (3) der strukturierten Oberfläche (1) aufgenommen werden, aus denen Phasenwerte der von dem CGH (2) oder Wafer ausgehenden Messlichtstrahlen (16a, 20) in nullter Beugungsordnung bestimmt werden, und wobei aus dem wenigstens einen Interferogramm (3) der strukturierten Oberfläche (1) die Karte des wenigstens einen Strukturparameters bestimmt wird.The invention relates to a method for the areal, in particular simultaneous determination of a map of at least one structural parameter of a structured surface (1) of a diffractive optical element, in particular a computer-generated hologram, CGH (2), or a wafer, with one or more interferograms being measured by means of an interferometric measuring method (3) of the structured surface (1) are recorded, from which phase values of the measuring light beams (16a, 20) emanating from the CGH (2) or wafer are determined in the zeroth diffraction order, and from the at least one interferogram (3) of the structured surface (1) the map of the at least one structural parameter is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur flächenhaften, insbesondere simultanen Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturparameters einer strukturierten Oberfläche eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, CGH, oder eines Wafers.The invention relates to a method for the areal, in particular simultaneous determination of a map of at least one structural parameter of a structured surface of a diffractive optical element, in particular a computer-generated hologram, CGH, or a wafer.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer für ein real gefertigtes CGH flächenhaft bestimmten Karte wenigstens eines Strukturparameters zur Berechnung einer Korrekturwellenfront.The invention also relates to the use of a map of at least one structural parameter determined areally for a CGH that has actually been manufactured, for calculating a correction wavefront.

Zur Bestimmung von Profilparametern oder Strukturparametern eines CGHs werden häufig scatterometrische (Beugungs-) Methoden verwendet. Bei diesen Methoden wird die Intensität des Lichts von Beugungsordnungen in Transmission oder Reflexion gemessen. Des Weiteren wird ein Modell für die strukturierte Oberfläche bzw. das Profil des CGHs aufgestellt, welches das Profil über Strukturparameter beschreibt. Typische Strukturparameter sind eine Ätztiefe, ein Tastverhältnis oder auch ein Flankenwinkel. Für dieses modellierte Profil werden nun zum Beispiel mittels RCWA (rigorous coupled wave analysis) Lichtintensitäten berechnet. Die gemessenen Intensitäten werden mit den berechneten Intensitäten verglichen. Die Strukturparameter mit der besten Übereinstimmung stellen das Messergebnis dar. Es handelt sich somit um eine modellbasierte Messung. Aus der Praxis sind verschiedene Systeme bekannt, die nach diesem Prinzip arbeiten und zur Bestimmung von Profilparametern bei strukturierten Wafern verwendet werden. Diesbezüglich sei auf Morten H. Madsen und Poul. E. Hansen; Surface Topogragphy: Metrology and Properties 4 023003 2016 verwiesen. Dabei werden Intensitäten für mehrere Wellenlängen, Polarisationen und zum Teil auch Winkel gemessen. Die Vielzahl an unterschiedlichen gemessenen Intensitäten ermöglicht eine stabile Bestimmung der Profilparameter. Ein Nachteil vieler dieser Systeme ist, dass sie jeweils nur an einem Punkt oder Messpunkt messen. Für die Korrektur der Prüfwellenfront eines CGHs werden aber die Strukturparameter über die gesamte Fläche des CGHs benötigt. Für eine flächenhafte, insbesondere vollflächige, Karte müssen bei diesen Methoden viele einzelne Punkte gemessen und zu einer Karte zusammengefügt werden, was sehr zeitaufwändig ist und daher typischerweise nur für einige wenige Punkte durchgeführt werden kann.Scatterometric (diffraction) methods are often used to determine profile parameters or structural parameters of a CGH. With these methods, the intensity of the light of diffraction orders is measured in transmission or reflection. Furthermore, a model for the structured surface or the profile of the CGH is set up, which describes the profile via structure parameters. Typical structure parameters are an etching depth, a duty cycle or a flank angle. Light intensities are now calculated for this modeled profile, for example using RCWA (rigorous coupled wave analysis). The measured intensities are compared to the calculated intensities. The structural parameters with the best match represent the measurement result. It is therefore a model-based measurement. Various systems are known from practice that work according to this principle and are used to determine profile parameters for structured wafers. In this regard, see Morten H. Madsen and Poul. E Hansen; Surface Topography: Metrology and Properties 4 023003 2016. Intensities are measured for several wavelengths, polarizations and, in some cases, angles. The large number of different measured intensities enables a stable determination of the profile parameters. A disadvantage of many of these systems is that they only measure at one point or measurement point at a time. For the correction of the test wavefront of a CGH, however, the structural parameters are required over the entire surface of the CGH. For a two-dimensional, in particular full-surface, map, many individual points must be measured with these methods and combined to form a map, which is very time-consuming and can therefore typically only be carried out for a few points.

Es ist bekannt, zur flächenhaften, insbesondere vollflächigen, und insbesondere simultanen Bestimmung der Profilparameter eines CGH einen sogenannten Beugungsmessstand zu benutzen. Dabei wird die Transmission (genauer gesagt die Intensität der ersten Beugungsordnung der Strahlung in Transmission) eines CGHs bei verschiedenen Wellenlängen und Polarisationen der Eingangsstrahlung ortsaufgelöst bestimmt. Dies erlaubt eine Bestimmung der Profilparameter über die gesamte CGH-Fläche. Hierzu wird auf die US 2006/0274325 A1 und die DE 10 2018 200 568 A1 verwiesen.It is known to use a so-called diffraction measurement stand for the areal, in particular full-area, and in particular simultaneous determination of the profile parameters of a CGH. The transmission (more precisely the intensity of the first diffraction order of the radiation in transmission) of a CGH is determined in a spatially resolved manner at different wavelengths and polarizations of the input radiation. This allows the profile parameters to be determined over the entire CGH area. For this, on the U.S. 2006/0274325 A1 and the DE 10 2018 200 568 A1 referred.

Die vorstehend genannten optischen Methoden verwenden als Messsignal die Lichtintensitäten der Beugungsordnungen. Die Genauigkeit der Messung ist damit durch die Genauigkeit, mit der Lichtintensitäten bestimmt werden können, limitiert. Die ortsaufgelöste Messung an einem Beugungsmessstand nutzt CCD- oder CMOS-Sensoren, deren Genauigkeit auf etwa 1% limitiert ist. Mit aufwendigen Kalibrierungen lassen sich dort auch etwa 0,1% erreichen. Genauere Sensoren wie beispielsweise Photodioden oder Photomultiplier erlauben wiederum keine ortsaufgelöste Messung.The optical methods mentioned above use the light intensities of the diffraction orders as the measurement signal. The accuracy of the measurement is thus limited by the accuracy with which light intensities can be determined. The spatially resolved measurement on a diffraction measuring system uses CCD or CMOS sensors, the accuracy of which is limited to around 1%. With complex calibrations, about 0.1% can also be achieved there. More precise sensors such as photodiodes or photomultipliers, on the other hand, do not allow spatially resolved measurements.

Des Weiteren führen Reflexe in den eingesetzten Optiken direkt zu Fehlern im Messsignal und damit zu falsch bestimmten Profilparametern bzw. Strukturparametern. Nachteilig im Stand der Technik ist daher, dass für eine ortsaufgelöste Messung lediglich Messmittel nach dem Prinzip des Beugungsmessstands zur Verfügung stehen und deren Messgenauigkeit für Strukturparameter von CGHs oder Wafern begrenzt ist.Furthermore, reflections in the optics used lead directly to errors in the measurement signal and thus to incorrectly determined profile parameters or structural parameters. It is therefore disadvantageous in the prior art that only measuring means based on the principle of the diffraction measuring stand are available for a spatially resolved measurement and their measuring accuracy for structural parameters of CGHs or wafers is limited.

Zur Messung von Profilparametern gibt es noch eine Vielzahl alternativer, nicht optischer Methoden wie beispielsweise Atomkraftmikrosopie / Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) und Transmission Electron Microscopy (TEM), sowie Röntgenbeugung. Keine dieser Methoden ermöglicht aber bisher eine flächenhafte, insbesondere vollflächige, Vermessung mit vielen Messpunkten auf der zu vermessenden Fläche in einer akzeptablen Messzeit.There are a number of alternative, non-optical methods for measuring profile parameters, such as Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM), as well as X-ray diffraction. So far, however, none of these methods has made it possible to carry out an area-based, in particular full-area, measurement with many measurement points on the area to be measured in an acceptable measurement time.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Verwendung der eingangs erwähnten Art anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere eine höhere Genauigkeit besitzen.The present invention is therefore based on the object of specifying a method and a use of the type mentioned at the outset which avoid the disadvantages of the prior art and in particular have greater accuracy.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by claim 1 .

Bezüglich der Verwendung wird diese Aufgabe durch Anspruch 12 gelöst.With regard to the use, this object is achieved by claim 12.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur flächenhaften, insbesondere gleichzeitigen bzw. simultanen, Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturparameters einer strukturierten Oberfläche eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, CGH, oder eines Wafers, vorgeschlagen, wobei mittels eines interferometrischen Messverfahrens eines oder mehrere Interferogramme der strukturierten Oberfläche aufgenommen werden, aus denen Phasenwerte der von dem diffraktiven optischen Element, insbesondere dem CGH oder Wafer, ausgehenden und/oder manipulierten Messlichtstrahlen in nullter Beugungsordnung bestimmt werden, und wobei aus dem wenigstens einen Interferogramm der strukturierten Oberfläche die Karte des wenigstens einen Strukturparameters bestimmt wird.According to the invention, a method for the areal, in particular simultaneous or simultaneous, determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element, in particular a computer-generated hologram, CGH, or of a wafer, wherein one or more interferograms of the structured surface are recorded by means of an interferometric measuring method, from which phase values of the measuring light beams emitted and/or manipulated by the diffractive optical element, in particular the CGH or wafer, are determined in the zeroth diffraction order, and wherein the map of the at least one structure parameter is determined from the at least one interferogram of the structured surface.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht in der interferometrischen Vermessung der von dem CGH generierten Phasenwirkung in nullter Beugungsordnung, insbesondere bei unterschiedlichen Wellenlängen, Polarisationen und/oder Winkeln sowohl in Transmission als auch in Reflexion. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird nicht die Intensität der Strahlung in nullter Beugungsordnung, sondern die Phasenlage gemessen. Die interferometrische Bestimmung von Profilparametern bzw. Strukturparametern (beispielsweise einer Ätztiefe) eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines CGHs oder Wafers ermöglicht eine besonders genaue Bestimmung der Profilparameter. Es ist vorgesehen, die von dem CGH ausgehende Phase nullter Beugungsordnung der Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen, Polarisationen und/oder Winkeln in Transmission sowie in Reflektion zu messen.The basic principle of the invention consists in the interferometric measurement of the phase effect generated by the CGH in the zeroth order of diffraction, in particular at different wavelengths, polarizations and/or angles both in transmission and in reflection. In contrast to the known methods, it is not the intensity of the radiation in the zeroth diffraction order that is measured, but the phase position. The interferometric determination of profile parameters or structural parameters (for example an etching depth) of a diffractive optical element, in particular a CGH or wafer, enables the profile parameters to be determined particularly precisely. It is intended to measure the phase of the zeroth diffraction order of the radiation emanating from the CGH at different wavelengths, polarizations and/or angles in transmission and in reflection.

Das Grundprinzip wird nachstehend zunächst anhand des Beispiels der Messung eines CGHs unter senkrechtem Lichteinfall in Reflexionskonfiguration verdeutlicht. Dazu wird im Folgenden zur Vereinfachung und Verdeutlichung die skalare Näherung zur Berechnung der Intensitäten und Phasen verwendet anstatt zum Beispiel der eingangs bereits erwähnten RCWA. Dies hat den Vorteil, dass hier eine geschlossene Formel zu Bestimmung der Intensität und der Phase aus den Strukturparametern angegeben werden kann. Als diffraktives optisches Element wird vorliegend ein CGH, welches als einfaches Liniengitter ausgebildet ist, angenommen. Das Gitterprofil wird mit beispielhaft nur zwei Parametern, der Ätztiefe und dem Tastverhältnis, modelliert. Damit ergeben sich die Intensität und die Phase der nullten Beugungsordnung wie folgt: η 0 = A 2 ( 1 D ) 2 + A 2 D 2 + 2 A 2 D ( 1 D ) cos ( φ )

Figure DE102021200109A1_0001
ψ 0 = a tan ( A D sin ( φ ) A ( 1 D ) + A D cos ( φ ) ) λ 2 π
Figure DE102021200109A1_0002
The basic principle is explained below using the example of measuring a CGH under perpendicular incidence of light in a reflection configuration. For this purpose, the scalar approximation for the calculation of the intensities and phases is used in the following for simplification and clarification instead of, for example, the RCWA already mentioned at the beginning. This has the advantage that a closed formula for determining the intensity and the phase from the structure parameters can be given here. In the present case, a CGH, which is designed as a simple line grating, is assumed to be the diffractive optical element. The grating profile is modeled with only two parameters, the etch depth and the duty cycle. This results in the intensity and the phase of the zeroth diffraction order as follows: n 0 = A 2 ( 1 D ) 2 + A 2 D 2 + 2 A 2 D ( 1 D ) cos ( φ )
Figure DE102021200109A1_0001
ψ 0 = a tan ( A D sin ( φ ) A ( 1 D ) + A D cos ( φ ) ) λ 2 π
Figure DE102021200109A1_0002

Dabei ist:

  • Ψ0 die Phasenänderung der reflektierten Prüfwelle, also der nullten Beugungsordnung;
  • η0 die Effizienz (Beugungswirkungsgrad) der nullten Beugungsordnung;
  • A der Reflexionskoeffizient der reflektierenden Oberfläche;
  • D das Tastverhältnis der Gitterstruktur; und
  • φ der Phasenhub des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs, wobei für den Fall in Reflexionskonfiguration φ = 4 π T λ
    Figure DE102021200109A1_0003
    gilt mit der Ätztiefe T und der verwendeten Prüfwellenlänge λ.
where:
  • Ψ 0 the phase change of the reflected test wave, i.e. the zeroth diffraction order;
  • η 0 the efficiency (diffraction efficiency) of the zero diffraction order;
  • A is the reflection coefficient of the reflecting surface;
  • D is the duty cycle of the grating structure; and
  • φ is the phase deviation of the diffractive optical element, in particular of the CGH, where for the case in reflection configuration φ = 4 π T λ
    Figure DE102021200109A1_0003
    applies to the etching depth T and the test wavelength λ used.

Diesbezüglich wird auf Ping Zhou and James H. Burge; APPLIED OPTICS 2007 Vol. 46, No. 5 2007 verwiesen.In this regard, reference is made to Ping Zhou and James H. Burge; APPLIED OPTICS 2007 Vol. 46, No. 5 referenced in 2007.

Misst man nun die Phase der am CGH reflektierten Welle bei verschiedenen Wellenlängen, indem die Prüfwellenlänge des Interferometers umgeschaltet wird, so erhält man verschiedene Phasenwerte für die verschiedenen Wellenlängen, insbesondere da sich die Phasenänderung Ψ0 durch das CGH nach Formel 2 mit der Wellenlänge ändert. Hat man nun an einem Ort des CGHs mindestens zwei Phasenänderungen Ψ01) und Ψ02) durch das CGH, so kann mit Formel 2 die zu diesen Phasenänderungen passende Ätztiefe und das zu diesen Phasenänderungen passende Tastverhältnis bestimmt werden. Verwendet man mehr, also zumindest zwei unterschiedliche, Wellenlängen λ1, λ2, so hat man damit mehr Phasenänderungen. Dies gewährleistet, dass dadurch beispielsweise die Ätztiefe und das Tastverhältnis bestimmt werden kann beziehungsweise können, bei dem die Summe der quadratischen Abweichungen der berechneten Phasenänderungen und der gemessenen Phasenänderungen minimal ist. Diese Zuordnung von gemessenen Werten zu dazu passenden Strukturparametern wird als inverse Rechnung bezeichnet, wobei zur Berechnung der Werte für höhere Genauigkeiten Methoden wie z.B. die RCWA verwendet werden.If one now measures the phase of the wave reflected at the CGH at different wavelengths by switching the test wavelength of the interferometer, one obtains different phase values for the different wavelengths, in particular since the phase change Ψ 0 through the CGH changes with the wavelength according to formula 2. If one now has at least two phase changes Ψ 01 ) and Ψ 02 ) through the CGH at one location of the CGH, the etching depth suitable for these phase changes and the duty cycle suitable for these phase changes can be determined using formula 2. If one uses more, ie at least two different, wavelengths λ1, λ2, then one has more phase changes. This ensures that as a result, for example, the etching depth and the pulse duty factor can be determined, for which the sum of the squared deviations of the calculated phase changes and the measured phase changes is minimal. This assignment of measured values to suitable structural parameters is referred to as inverse calculation, with methods such as RCWA being used to calculate the values for higher accuracy.

Die derart bestimmten Strukturparameter scheinen dabei zunächst nicht eindeutig zu sein. Der Phasenhub Φ durch die Ätztiefe kann nur modulo 2π bestimmt werden. Die Ätztiefe bewegt sich typischerweise in einem hinreichend kleinen Band um eine vorgebbare Sollätztiefe des Ätzprozesses. Damit ist in der Praxis lediglich ein Wert der Ätztiefe realistisch. Gegebenenfalls kann auch an einigen Stützstellen mit einem anderen Sensor (z. B. mittels Atomkraftmikroskopie bzw. AFM) die Ätztiefe bestimmt werden.The structural parameters determined in this way do not appear to be unambiguous at first. The phase deviation Φ through the etching depth can only be determined modulo 2π. The etching depth typically moves in a sufficiently small band around a predefinable setpoint etching depth of the etching process. Only one value for the etching depth is therefore realistic in practice. If necessary, the etching depth can also be determined at some support points with another sensor (e.g. by means of atomic force microscopy or AFM).

Bei einer flächigen beziehungsweise flächenhaften, insbesondere ortsaufgelösten, interferometrischen Messung wird typischerweise die relative Phase von verschiedenen Orten und nicht die absolute Phase gemessen. D. h. die absoluten Phasen stehen als Eingangssignal für die inverse Rechnung zunächst nicht zur Verfügung.In the case of an areal or areal, in particular spatially resolved, interferometric measurement, the relative phase of different locations and not the absolute lute phase measured. i.e. the absolute phases are initially not available as an input signal for the inverse calculation.

Von Vorteil kann sein, wenn auf der Oberfläche des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs oder des Wafers, wenigstens ein Referenzbereich mit Strukturen bekannter Phasenwirkung aufgebracht wird, und wobei durch die Bildung einer Differenz zwischen den zu bestimmenden Phasenwerten der strukturierten Oberfläche und den bekannten Phasenwerten des Referenzbereichs eine unbekannte globale Phase des wenigstens einen Interferogramms eliminiert wird.It can be advantageous if at least one reference area with structures with a known phase effect is applied to the surface of the diffractive optical element, in particular the CGH or the wafer, and by forming a difference between the phase values to be determined of the structured surface and the known phase values of the reference range an unknown global phase of the at least one interferogram is eliminated.

In vorteilhafter Weise kann nun ein Bereich mit bekannter Phase auf dem CGH oder Wafer aufgebracht werden. Dieser Referenzbereich kann beispielsweise nicht geätzt sein (D=0, T=0 und somit Ψ0=0). Die Differenz der gemessenen, relativen Phasen zur gemessenen Phase des Referenzbereichs können dann als absolute Phasenwerte für Ψ0 an diesem Punkt oder Bereich betrachtet werden, welche in die inverse Rechnung als Eingangssignale eingehen. Aus den gemessenen relativen Phasenwerten des wenigstens einen Interferogramms der strukturierten Oberfläche können mittels des Referenzbereichs damit absolute Phasenwerte für Ψ0 gebildet werden. Nun können, wie auch bei den intensitätsbasierten Methoden, über die inverse Rechnung die Profilparameter bzw. Strukturparameter ermittelt werden, die am besten zu den Messwerten, jetzt um die ermittelte globale Phase bereinigten Phasenwerten, passen.An area with a known phase can now advantageously be applied to the CGH or wafer. This reference area cannot be etched, for example (D=0, T=0 and thus Ψ 0 =0). The difference between the measured, relative phases and the measured phase of the reference area can then be viewed as absolute phase values for Ψ 0 at this point or area, which are included in the inverse calculation as input signals. Absolute phase values for Ψ 0 can thus be formed from the measured relative phase values of the at least one interferogram of the structured surface by means of the reference area. As with the intensity-based methods, the profile parameters or structure parameters that best match the measured values, phase values now adjusted for the global phase determined, can now be determined via the inverse calculation.

Mehrere Interferogramme der strukturierten Oberfläche können unter Verwendung von unterschiedlichen Lichtwellenlängen λij der Messlichtstrahlen erstellt werden, wobei für die beteiligten Lichtwellenlängen λij gilt: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0,001.

Figure DE102021200109A1_0004
Several interferograms of the structured surface can be created using different light wavelengths λ ij of the measuring light beams, where the following applies to the light wavelengths λ ij involved: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0004

Hierdurch können mehrere unabhängige Messsignale erzeugt und damit die Strukturparameter genauer und robuster, das heißt unabhängiger von anderen Fertigungsfehlern, bestimmt werden. Das zu verwendende Interferometer kann hierbei so ausgelegt sein, dass eine Messung mit verschiedenen Wellenlängen der Prüfwelle bzw. der Messlichtstrahlen durch Umschalten möglich ist. Beispielsweise können ein Fizeau-Interferometer, ein Twyman-Green-Interferometer oder andere Typen von Interferometern verwendet werden.As a result, a number of independent measurement signals can be generated and the structure parameters can thus be determined more precisely and more robustly, that is to say more independently of other manufacturing errors. The interferometer to be used can be designed in such a way that a measurement with different wavelengths of the test wave or the measuring light beams is possible by switching. For example, a Fizeau interferometer, a Twyman-Green interferometer, or other types of interferometers can be used.

Vorteilhaft ist es, wenn mehrere Interferogramme der strukturierten Oberfläche unter Verwendung von unterschiedlichen Polarisationsrichtungen von linear polarisierten Messlichtstrahlen erstellt werden, wobei für die jeweilige Polarisationsrichtung definierende beteiligte Winkel αij gilt: 2 α i α j α i + α j > 0,001.

Figure DE102021200109A1_0005
It is advantageous if several interferograms of the structured surface are created using different polarization directions of linearly polarized measuring light beams, where the following applies to the angles α ij that define the respective polarization direction: 2 a i a j a i + a j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0005

Hierdurch können ebenfalls weitere unabhängige Messsignale hinzugefügt werden. Dabei kann ein Polarisator in den Messstrahlengang zwischen Interferometer und CGH bzw. Wafer eingefügt werden, welcher in diskreten Schritten rotierbar ist.This also allows additional independent measurement signals to be added. A polarizer can be inserted into the measuring beam path between the interferometer and CGH or wafer, which can be rotated in discrete steps.

Alternativ ist vorgesehen, dass mehrere Interferogramme der strukturierten Oberfläche unter Verwendung von unterschiedlichen Polarisationsrichtungen von beliebig, beispielsweise linear, zirkular oder elliptisch, polarisierten Messlichtstrahlen erstellt werden, wobei für die die jeweilige Polarisation definierenden Jones Vektoren E i = ( E x i E y i e i φ i ) und E j = ( E x j E y j e i φ j )

Figure DE102021200109A1_0006
gilt: 2 E x i | E i | E x j | E j | E x i | E i | + E x j | E j | > 0,001
Figure DE102021200109A1_0007
und/oder 2 E y i | E i | E y j | E j | E y i | E i | + E y j | E j | > 0,001
Figure DE102021200109A1_0008
und/oder 2 φ i φ j | φ i | + | φ j | > 0,001.
Figure DE102021200109A1_0009
Alternatively, it is provided that several interferograms of the structured surface are created using different polarization directions of measuring light beams polarized as desired, for example linearly, circularly or elliptically, with Jones vectors defining the respective polarization E i = ( E x i E y i e i φ i ) and E j = ( E x j E y j e i φ j )
Figure DE102021200109A1_0006
is applicable: 2 E x i | E i | E x j | E j | E x i | E i | + E x j | E j | > 0.001
Figure DE102021200109A1_0007
and or 2 E y i | E i | E y j | E j | E y i | E i | + E y j | E j | > 0.001
Figure DE102021200109A1_0008
and or 2 φ i φ j | φ i | + | φ j | > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0009

Vorteilhaft ist es, wenn mehrere Interferogramme der strukturierten Oberfläche unter verschiedenen Winkeln der mittleren Oberflächennormalen der strukturierten Oberfläche zu einem einfallenden Messlichtstrahl erstellt werden, wobei für die beteiligten
Winkel Θ i , Θ j gilt : 2 Θ i Θ j Θ i + Θ j > 0,001.

Figure DE102021200109A1_0010
It is advantageous if several interferograms of the structured surface are created at different angles of the mean surface normal of the structured surface to an incident measuring light beam, with the participating
angle θ i , θ j is applicable : 2 θ i θ j θ i + θ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0010

Hierdurch können ebenfalls weitere unabhängige Messsignale hinzugefügt werden. Für Linien mit niedriger Frequenz verhalten sich in der skalaren Näherungsrechnung Winkeländerungen und Wellenlängenänderungen sehr ähnlich in der skalaren Näherungsrechnung. Jedoch kann eine Winkeländerung in einer Messanordnung unter Umständen einfacher erzielt werden. Somit ist ein handelsübliches Interferometer ausreichend und es wird kein Interferometer mit mehreren unterschiedlichen einstellbaren Wellenlängen benötigt. Es können mehrere unterschiedliche Messkanäle mittels eines Interferometers mit nur einer Wellenlänge erstellt werden, indem eine Winkeländerung und/oder eine Änderung der Polarisationsrichtungen erfolgt.This also allows additional independent measurement signals to be added. For lines with low frequency, angle changes and waves behave in the scalar approximation length changes very similar in the scalar approximation. However, a change in angle in a measuring arrangement can sometimes be achieved more easily. A commercially available interferometer is therefore sufficient and no interferometer with several different adjustable wavelengths is required. Several different measurement channels can be created using an interferometer with only one wavelength by changing the angle and/or changing the directions of polarization.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Interferogramm der strukturierten Oberfläche in Transmission im doppelten Durchtritt und/oder in Reflexion und/oder in doppelter Reflexion über einen Spiegel erstellt wird. Hierdurch können ebenfalls weitere unabhängige Messsignale hinzugefügt werden beziehungsweise es kann ein einfacher Messaufbau realisiert werden oder ein Aufbau mit guter Sensitivität für einen bestimmten Strukturparameter.In an advantageous development of the method according to the invention, it can be provided that the at least one interferogram of the structured surface is created in transmission in double passage and/or in reflection and/or in double reflection via a mirror. As a result, further independent measurement signals can also be added or a simple measurement setup can be implemented or a setup with good sensitivity for a specific structural parameter.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Modell oder Gitterprofil der strukturierten Oberfläche für jeden Teilbereich der Oberfläche, für den in dem wenigstens einen Interferogramm ein Phasenwert gemessen wurde, durch den wenigstens einen Strukturparameter erstellt oder modelliert wird, wobei ein Phasenwert der nullten Beugungsordnung für diese Teilbereiche unter Verwendung des Modells oder des modellierten Gitterprofils durch eine Lösung von Maxwellgleichungen berechnet wird, wonach derjenige Wert des Strukturparameters oder der Strukturparameter für den jeweiligen Teilbereich bestimmt wird, bei dem der berechnete Phasenwert oder die berechneten Phasenwerte mit dem gemessenen Phasenwert oder den gemessenen Phasenwerten bestmöglich übereinstimmt und auf diese Weise die die Teilbereiche umfassende Karte der strukturierten Oberfläche mit Werten des wenigstens einen bestimmten Strukturparameters ermittelt wird.According to one embodiment, it is provided that a model or grating profile of the structured surface is created or modeled for each partial area of the surface for which a phase value was measured in the at least one interferogram, using the at least one structure parameter, with a phase value of the zeroth diffraction order for this Partial areas are calculated using the model or the modeled grating profile by solving Maxwell's equations, after which that value of the structure parameter or structural parameters is determined for the respective partial area in which the calculated phase value or the calculated phase values match the measured phase value or the measured phase values as best as possible corresponds and in this way the map of the structured surface comprising the partial regions is determined with values of the at least one specific structure parameter.

Der wenigstens eine Strukturparameter bzw. Profilparameter kann eine Ätztiefe, ein Tastverhältnis, einen Trenchingradius und/oder einen Flankenwinkel von Strukturen des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs oder des Wafers umfassen.The at least one structure parameter or profile parameter can include an etching depth, a pulse duty factor, a trenching radius and/or a flank angle of structures of the diffractive optical element, in particular of the CGH or of the wafer.

Derartige Strukturparameter bzw. Profilparameter sind für die Charakterisierung eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines CGHs, bedeutend und ihre genaue Kenntnis von großem Vorteil. So werden die optischen Eigenschaften des CGHs wie Intensität und Phase von transmittierten und reflektierten Beugungsordnungen sowie die Streueigenschaften von den Strukturparametern wie beispielsweise Ätztiefe, Trenchradius, Kantenversatz und Flankenwinkel beeinflusst Insbesondere vorteilhaft ist im Zusammenhang mit einer möglichen Inspektion das CGH auf seine Fertigungsgüte die Kenntnis der lokalen Ausprägung besagter Parameter. Die Verwendung dieser Parameter als Strukturparameter ermöglicht die Erfassung der durch die üblicherweise verwendeten Oberflächenstrukturierungsprozesse, wie beispielsweise Ätzprozesse, steuerbaren Parameter. Hierdurch kann eine Qualitätskontrolle eben jener Parameter und damit der Fabrikationsprozesse erreicht werden. Such structural parameters or profile parameters are important for the characterization of a diffractive optical element, in particular a CGH, and their precise knowledge is of great advantage. The optical properties of the CGH such as intensity and phase of transmitted and reflected diffraction orders as well as the scattering properties are influenced by the structural parameters such as etching depth, trench radius, edge offset and flank angle. Knowledge of the local expression of said parameters. The use of these parameters as structure parameters enables the parameters that can be controlled by the surface structuring processes usually used, such as etching processes, to be recorded. As a result, quality control of precisely those parameters and thus of the manufacturing processes can be achieved.

Vorteilhaft ist es, wenn eine Phasenwirkung eines Substrats, insbesondere eine Passe des diffraktiven optischen Elements oder Wafers bei der Bestimmung des wenigstens einen Strukturparameters berücksichtigt wird.It is advantageous if a phase effect of a substrate, in particular a pass of the diffractive optical element or wafer, is taken into account when determining the at least one structural parameter.

Da die gemessene Phasenverteilung auch durch die Phasenwirkung oder die Passe bzw. den Passformfehler des CGH-Substrats beeinflusst wird, kann durch diese Maßnahme vermieden werden, dass die rekonstruierten Profilparameter erheblich verfälscht werden. Als Passe oder Passformfehler wird die Formabweichung, insbesondere einer optischen Fläche eines optischen Elements bezeichnet.Since the measured phase distribution is also influenced by the phase effect or the fit or the fit error of the CGH substrate, this measure can prevent the reconstructed profile parameters from being significantly falsified. The shape deviation, in particular of an optical surface of an optical element, is referred to as a yoke or fit error.

Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Referenzinterferogramm des unstrukturierten Substrats des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs oder Wafers, bestimmt wird, welches von dem wenigstens einen Interferogramm der strukturierten Oberfläche in Abzug gebracht wird.It is advantageous if at least one reference interferogram of the unstructured substrate of the diffractive optical element, in particular of the CGH or wafer, is determined, which is subtracted from the at least one interferogram of the structured surface.

Die Passe des unstrukturierten Substrats wird vor der Strukturierung bestimmt. Anschließend wird die Substratpasse von allen Messungen des strukturierten CGHs abgezogen. Die verbleibende Wellenfront stammt dann aus den Profilen. Im bereits beschriebenen einfachen Fall (mit zumindest zwei unterschiedlichen Wellenlängen λ1, λ2 für zwei unterschiedliche Parameter, beispielsweise Ätztiefe und Tastverhältnis) kann wie folgt vorgegangen werden (die im Folgenden beschriebene Vorgehensweise zur Berücksichtigung der Phasenwirkung des Substrats wird vorliegend als Methode 1 bezeichnet):

  1. 1. Das unstrukturierte Substrat wird vermessen. Bei einer Messung in Reflexionskonfiguration kann bereits eine Messung ausreichen. Bei einer Messung in Transmissionskonfiguration sollten aufgrund der Brechungsindexinhomogenität alle Wellenlängen gemessen werden. Damit erhält man die beiden Wellenfronten Wλ1,unstrukt und Wλ2,unstrukt.
  2. 2. Das strukturierte CGH wird bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen vermessen. Dabei erhält man die zwei Wellenfronten Wλ1,strukt und Wλ2,strukt.
  3. 3. Danach werden Differenzen Δλ1 = Wλ1,strukt - Wλ1,unstrukt und Δλ2 = Wλ2,strukt - Wλ2,unstrukt gebildet.
The yoke of the unstructured substrate is determined before structuring. The substrate pass is then subtracted from all measurements of the structured CGH. The remaining wavefront then comes from the profiles. In the simple case already described (with at least two different wavelengths λ1, λ2 for two different parameters, for example etching depth and duty cycle), the following procedure can be followed (the procedure described below for taking into account the phase effect of the substrate is referred to as method 1 in this case):
  1. 1. The unstructured substrate is measured. When measuring in reflection configuration, one measurement can already be sufficient. When measuring in transmission configuration, all wavelengths should be measured due to the refractive index inhomogeneity. This gives the two wave fronts W λ1,unstructured and W λ2,unstructured .
  2. 2. The structured CGH is measured at two different wavelengths. Included one obtains the two wavefronts W λ1,struct and W λ2,struct .
  3. 3. Then differences Δ λ1 = W λ1,struct - W λ1,unstruct and Δ λ2 = W λ2,struct - W λ2,unstruct are formed.

Damit liegen nun zwei Messgrößen vor, welche mit den zwei unbekannten Profilparametern verbunden sind. Die unbekannten Profilparameter können nun durch die inverse Rechnung bestimmt werden.This means that there are now two measured variables that are linked to the two unknown profile parameters. The unknown profile parameters can now be determined by the inverse calculation.

Im vorangestellten Verfahren zur Berücksichtigung der Substratpasse kann ein Unterschied zwischen der Substratpasse und der Passe des strukturierten CGH-Substrats zu einem Messfehler der Profilparameter führen. Dies könnte beispielsweise durch Unterschiede in der Aufnahme des Substrats oder auch eine Beschichtung des CGHs nach einer Strukturierung des CGHs auftreten.In the above method for considering the substrate pass, a difference between the substrate pass and the pass of the structured CGH substrate can lead to a measurement error of the profile parameters. This could occur, for example, due to differences in the recording of the substrate or a coating of the CGH after structuring of the CGH.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche bei einer Referenzwellenlänge, einem Referenzwinkel und einer Referenzpolarisation erstellt wird, wobei Vergleiche oder Differenzen zwischen den Phasenwerten des wenigstens einen Interferogramms der strukturierten Oberfläche bei einer von der Referenzwellenlänge verschiedenen Wellenlänge und/oder einem von dem Referenzwinkel verschiedenen Winkel und/oder einer von der Referenzpolarisation verschiedenen Polarisation gegenüber dem wenigstens einen Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche bei der Bestimmung des wenigstens eines Strukturparameters berücksichtigt werden.In an advantageous development of the invention, it can be provided that at least one reference interferogram of the structured surface is created at a reference wavelength, a reference angle and a reference polarization, with comparisons or differences between the phase values of the at least one interferogram of the structured surface at a wavelength different from the reference wavelength and/or an angle different from the reference angle and/or a polarization different from the reference polarization compared to the at least one reference interferogram of the structured surface can be taken into account when determining the at least one structure parameter.

Diese Vorgehensweise erlaubt die Bestimmung der Profilparameter auch ohne vorher die unstrukturierte Substratpasse vermessen zu haben.This procedure allows the profile parameters to be determined without having previously measured the unstructured substrate pass.

Dazu kann zunächst bei einer Referenzwellenlänge gemessen werden. Dann werden die Messungen der anderen Wellenlängen auf diese Referenzmessung bezogen. Somit werden nur noch die Differenzen der Messung der anderen Wellenlängen zu der Referenzwellenlänge betrachtet. Auch in die inverse Rechnung gehen dann nur noch die jeweiligen Differenzen der Phase der Referenzwellenlänge zur Messwellenlänge ein. Die Passe des Substrats geht für alle Wellenlängen gleich in die Messung ein. Des Weiteren ist bei diesem Vorgehen vorteilhaft, dass sämtliche Absolutfehler des Prüfaufbaus eliminiert werden. Es wird lediglich noch die Reproduzierbarkeit des Prüfaufbaus genutzt. In einem einfachen Beispiel mit drei unterschiedlichen Wellenlängen für zwei unterschiedliche Parameter, beispielsweise Ätztiefe und Tastverhältnis, kann wie folgt vorgegangen werden (die im Folgenden beschriebene Vorgehensweise zur Berücksichtigung der Phasenwirkung des Substrats wird vorliegend als Methode 2 bezeichnet):

  1. 1. Messung des CGH bei drei verschiedenen Wellenlängen, wodurch man die drei Passen Wλ1,strukt, Wλ2,strukt und Wλref,strukt erhält.
  2. 2. Bilden der Differenzen Δλ1 = Wλ1,strukt - Wλref,strukt und Δλ2 = Wλ2,strukt - Wλref,strukt.
For this purpose, measurements can first be carried out at a reference wavelength. Then the measurements of the other wavelengths are related to this reference measurement. Thus, only the differences between the measurement of the other wavelengths and the reference wavelength are considered. Only the respective differences in the phase of the reference wavelength to the measurement wavelength then also go into the inverse calculation. The pass of the substrate is included in the measurement for all wavelengths. Another advantage of this procedure is that all absolute errors in the test setup are eliminated. Only the reproducibility of the test setup is used. In a simple example with three different wavelengths for two different parameters, e.g. etch depth and duty cycle, one can proceed as follows (the procedure described below for taking into account the phase effect of the substrate is referred to here as method 2):
  1. 1. Measurement of the CGH at three different wavelengths, whereby the three passes W λ1,struct , W λ2,struct and W λref,struct are obtained.
  2. 2. Forming the differences Δ λ1 = W λ1,struct - W λref,struct and Δ λ2 = W λ2,struct - W λref,struct .

Damit liegen nun wieder zwei Messgrößen vor, welche mit den zwei unbekannten Profilparametern verbunden sind. Die unbekannten Profilparameter können nun durch die inverse Rechnung bestimmt werden.This means that there are now again two measured variables which are linked to the two unknown profile parameters. The unknown profile parameters can now be determined by the inverse calculation.

Zwar kann durch diese Methode der Unterschied in der Sensitivität zwischen den Messwellenlängen und der Referenzwellenlänge genutzt werden, nicht aber die Sensitivität selbst.The difference in sensitivity between the measurement wavelengths and the reference wavelength can be used with this method, but not the sensitivity itself.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer für ein real gefertigtes CGH mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens flächenhaft bestimmten Karte wenigstens eines Strukturparameters zur Berechnung einer Korrekturwellenfront, insbesondere einer Abweichung einer real erzeugbaren Wellenfront aufgrund einer Ist-Struktur des real gefertigten CGHs gegenüber einer vorgegebenen Wellenfront eines CGHs mit einer Soll-Struktur, zur Korrektur der durch Fertigungsfehler des real gefertigten CGHs verursachten Messfehler bei der interferometrischen Prüfung von optischen Elementen mittels des real gefertigten CGHs.The invention also relates to the use of a map of at least one structural parameter determined over an area for an actually manufactured CGH using the method according to the invention for calculating a correction wavefront, in particular a deviation of a wavefront that can actually be generated on the basis of an actual structure of the actually manufactured CGH compared to a predetermined wavefront of a CGH a target structure, to correct the measurement errors caused by manufacturing errors in the actually manufactured CGH during the interferometric testing of optical elements using the actually manufactured CGH.

Es ist demnach vorgesehen, dass eine für ein CGH mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Karte wenigstens eines Strukturparameters zur Berechnung einer Korrekturwellenfront, insbesondere einer Abweichung einer realen Wellenfront aufgrund einer real gefertigten Struktur des CGHs gegenüber einer idealen Wellenfront eines perfekt gefertigten CGHs, zur Korrektur von durch Fertigungsfehler verursachten Messfehlern mittels eines Prüflingsinterferometers verwendet wird. Vorteilhafterweise kann die Karte des wenigstens einen Strukturparameters somit zur Verbesserung einer Zuverlässigkeit einer von einem CGH ausgehenden Wellenfront verwendet werden.It is therefore provided that a map determined for a CGH using the method according to the invention of at least one structure parameter for calculating a correction wavefront, in particular a deviation of a real wavefront due to a actually manufactured structure of the CGH compared to an ideal wavefront of a perfectly manufactured CGH, for correcting by Manufacturing errors caused measurement errors by means of a test piece interferometer is used. Advantageously, the map of the at least one structural parameter can thus be used to improve the reliability of a wavefront emanating from a CGH.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung prinzipmäßig Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.In the following, exemplary embodiments of the invention are described in principle with reference to the drawing.

Funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

Es zeigen schematisch:

  • 1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
  • 2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
  • 3 ein Interferometersystem zur Prüfung von optischen Elementen mittels eines CGHs;
  • 4 eine vereinfachte Schnittansicht eines Teilbereichs einer strukturierten Oberfläche eines CGHs;
  • 5 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer interferometrischen Beugungsmessung eines CGHs in der Reflexionskonfiguration bei senkrechtem Einfall eines Messlichtstrahls;
  • 6 eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer interferometrischen Beugungsmessung eines CGHs in Transmissionskonfiguration in doppeltem Durchtritt;
  • 7 eine Darstellung einer dritten Ausführungsform einer interferometrischen Beugungsmessung eines CGHs in doppelter Reflexion;
  • 8a und 8b Schaubilder der Effizienz der Strahlung in nullter Beugungsordnung in Transmission und Reflexion;
  • 9a und 9b Schaubilder von Sensitivitäten von Strukturparametern für deren Messung mittels Intensität in Transmissionskonfiguration;
  • 10a und 10b Schaubilder von Sensitivitäten von Strukturparametern für deren Messung mittels Intensität in Reflexionskonfiguration;
  • 11a und 11b Schaubilder von Sensitivitäten von Strukturparametern für deren Messung mittels Phase in Transmissionskonfiguration; und
  • 12a und 12b Schaubilder von Sensitivitäten von Strukturparametern für deren Messung mittels Phase in Reflexionskonfiguration.
They show schematically:
  • 1 an EUV projection exposure system;
  • 2 a DUV projection exposure system;
  • 3 an interferometer system for testing optical elements using a CGH;
  • 4 a simplified sectional view of a portion of a structured surface of a CGH;
  • 5 a representation of a first embodiment of an interferometric diffraction measurement of a CGH in the reflection configuration with perpendicular incidence of a measuring light beam;
  • 6 a representation of a second embodiment of an interferometric diffraction measurement of a CGH in transmission configuration in double pass;
  • 7 an illustration of a third embodiment of an interferometric diffraction measurement of a CGH in double reflection;
  • 8a and 8b Diagrams of the efficiency of radiation in the zeroth diffraction order in transmission and reflection;
  • 9a and 9b Graphs of sensitivities of structural parameters for their measurement by means of intensity in transmission configuration;
  • 10a and 10b Graphs of sensitivities of structural parameters for their measurement by means of intensity in reflection configuration;
  • 11a and 11b Graphs of sensitivities of structural parameters for their measurement by phase in transmission configuration; and
  • 12a and 12b Graphs of sensitivities of structural parameters for their measurement by phase in reflection configuration.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV - Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Halbleiterlithographie, für die die Erfindung Anwendung finden kann. Insbesondere kann die Erfindung durch den Einbau eines oder mehrerer optischer Elemente Anwendung finden, welche mit einem diffraktiven optischen Element, insbesondere einem CGH 2 (siehe 3) geprüft wurden, das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermessen wurde. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Strahlungsquelle 402 eine Optik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 406, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 407 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 408 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 409 in einer Bildebene 410. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 406 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 409 in der Bildebene 410 angeordneten Wafers 411, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 412 gehalten ist. 1 shows an example of the basic structure of an EUV projection exposure system 400 for semiconductor lithography, for which the invention can be used. In particular, the invention can be used by installing one or more optical elements, which are combined with a diffractive optical element, in particular a CGH 2 (see 3 ) were checked, which was measured using the method according to the invention. In addition to a radiation source 402 , an illumination system 401 of the projection exposure system 400 has optics 403 for illuminating an object field 404 in an object plane 405 . A reticle 406 which is arranged in the object field 404 and is held by a reticle holder 407 shown schematically is illuminated. Projection optics 408, shown only schematically, are used to image the object field 404 in an image field 409 in an image plane 410. A structure on the reticle 406 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer 411 arranged in the area of the image field 409 in the image plane 410, which is wafer holder 412, also shown in part, is held.

Die Strahlungsquelle 402 kann EUV-Strahlung 413, insbesondere im Bereich zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer, insbesondere 13,5 nm, emittieren. Zur Steuerung des Strahlungswegs der EUV-Strahlung 413 werden optisch verschieden ausgebildete und mechanisch verstellbare optische Elemente eingesetzt. Die optischen Elemente sind bei der in 1 dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 als verstellbare Spiegel in geeigneten und nachfolgend nur beispielhaft erwähnten Ausführungsformen ausgebildet.The radiation source 402 can emit EUV radiation 413, in particular in the range between 5 nanometers and 30 nanometers, in particular 13.5 nm. To control the radiation path of the EUV radiation 413, optically differently designed and mechanically adjustable optical elements are used. The optical elements of the in 1 The EUV projection exposure system 400 shown is configured as an adjustable mirror in suitable embodiments that are mentioned below only by way of example.

Die mit der Strahlungsquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 413 wird mittels eines in der Strahlungsquelle 402 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass die EUV-Strahlung 413 im Bereich einer Zwischenfokusebene 414 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor die EUV-Strahlung 413 auf einen Feldfacettenspiegel 415 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 415 wird die EUV-Strahlung 413 von einem Pupillenfacettenspiegel 416 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 416 und einer optischen Baugruppe 417 mit Spiegeln 418, 419, 420 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 415 in das Objektfeld 404 abgebildet.The EUV radiation 413 generated with the radiation source 402 is aligned by means of a collector integrated in the radiation source 402 in such a way that the EUV radiation 413 passes through an intermediate focus in the region of an intermediate focal plane 414 before the EUV radiation 413 impinges on a field facet mirror 415. Downstream of the field facet mirror 415, the EUV radiation 413 is reflected by a pupil facet mirror 416. Field facets of the field facet mirror 415 are imaged in the object field 404 with the aid of the pupil facet mirror 416 and an optical assembly 417 with mirrors 418, 419, 420.

In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist ein Beleuchtungssystem 103, eine Retikelstage 104 genannte Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 105, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 102 bestimmt werden, einen Waferhalter 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektivs 107 gehalten sind, auf.In 2 an exemplary DUV projection exposure system 100 is shown. The projection exposure system 100 has an illumination system 103, a device known as a reticle stage 104 for receiving and precisely positioning a reticle 105, by means of which the subsequent structures on a wafer 102 are determined, a wafer holder 106 for holding, moving and precisely positioning the wafer 102, and an imaging device , namely a projection lens 107, with a plurality of optical elements 108 which are held in a lens housing 140 of the projection lens 107 by means of sockets 109.

Die optischen Elemente 108 können als einzelne refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 108, wie z. B. Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, ausgebildet sein.The optical elements 108 as individual refractive, diffractive and / or reflective optical elements 108 such. B. lenses, mirrors, prisms, end plates and the like, be formed.

Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage 100 sieht vor, dass die in das Retikel 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden.The basic functional principle of the projection exposure system 100 provides that the structures introduced into the reticle 105 are imaged onto the wafer 102 .

Das Beleuchtungssystem 103 stellt einen für die Abbildung des Retikels 105 auf den Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 111 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 111 beim Auftreffen auf das Retikel 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.The illumination system 103 provides a projection beam 111 in the form of electromagnetic radiation that is required for imaging the reticle 105 onto the wafer 102 . A laser, a plasma source or the like can be used as the source for this radiation. The radiation is shaped in the illumination system 103 via optical elements in such a way that the projection beam 111 has the desired properties in terms of diameter, polarization, shape of the wave front and the like when it strikes the reticle 105 .

Mittels des Projektionsstrahls 111 wird ein Bild des Retikels 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen. Dabei können das Retikel 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorgangs Bereiche des Retikels 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden.An image of the reticle 105 is generated by means of the projection beam 111 and transmitted to the wafer 102 by the projection lens 107 in a correspondingly reduced size. The reticle 105 and the wafer 102 can be moved synchronously, so that areas of the reticle 105 are imaged onto corresponding areas of the wafer 102 practically continuously during a so-called scanning process.

Ein Luftspalt zwischen der letzten Linse bzw. dem letzten optischen Element 108 und dem Wafer 102 kann durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex > 1 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.An air gap between the last lens or the last optical element 108 and the wafer 102 can be replaced by a liquid medium which has a refractive index>1. The liquid medium can be, for example, ultrapure water. Such a structure is also referred to as immersion lithography and has an increased photolithographic resolution.

In 3 wird beispielhaft ein interferometrisches Messsystem zur Messung einer Oberfläche 18, insbesondere einer Asphäre oder Freiformfläche, der zu prüfenden Optik 19, beispielsweise eines Spiegels, unter Verwendung eines computergenerierten Hologramms bzw. CGHs 2 gezeigt.In 3 an interferometric measuring system for measuring a surface 18, in particular an asphere or free-form surface, of the optics 19 to be tested, for example a mirror, is shown by way of example using a computer-generated hologram or CGHs 2.

Bei dem hier gezeigten Interferometer 5 handelt es sich um ein Fizeau-Interferometer, wobei das vorgestellte Verfahren auch mit anderen Interferometertypen wie einem Twymann-Green-Interferometer oder weiteren durchführbar ist.The interferometer 5 shown here is a Fizeau interferometer, and the method presented can also be carried out with other interferometer types such as a Twymann-Green interferometer or others.

Das Interferometer 5 besteht aus einer Lichtquelle 6, zum Beispiel eine Laserlichtquelle. Das emittierte Licht 7 wird durch eine Fokussierlinse 8 auf ein Pinhole bzw. eine Blende 9 fokussiert, so dass ein divergenter Strahl 10 kohärenten Lichts von der Blende 9 ausgeht. Der divergente Lichtstrahl 10 wird von einer Linsengruppe 11 zu einem Rohmesslichtstrahl 12 kollimiert, der eine im Wesentlichen ebene Wellenfront hat.The interferometer 5 consists of a light source 6, for example a laser light source. The emitted light 7 is focused by a focusing lens 8 onto a pinhole or an aperture 9 , so that a divergent beam 10 of coherent light emanates from the aperture 9 . The divergent light beam 10 is collimated by a lens group 11 to form a raw measurement light beam 12 which has a substantially planar wavefront.

Der Rohmesslichtstrahl 12 passiert anschließend einen Strahlteiler 13 und trifft auf eine gekeilte Optik 14 mit einer Fizeaufläche 15, die senkrecht zum Rohmesslichtstrahl 12 orientiert ist. Die Fizeaufläche 15 reflektiert einen Teil des Rohmesslichtstrahls 12 zurück und der vorliegend nicht dargestellte zurückreflektierte Anteil 16b dient als Referenzlicht für die interferometrische Messung.The raw measurement light beam 12 then passes through a beam splitter 13 and impinges on wedged optics 14 with a Fizeau surface 15 which is oriented perpendicular to the raw measurement light beam 12 . The Fizeau surface 15 reflects back part of the raw measurement light beam 12 and the part 16b that is reflected back and is not shown here serves as reference light for the interferometric measurement.

Der transmittierte Strahlanteil 16 des Rohmesslichtstrahls 12 wird durch eine Korrekturoptik 17 zu einem Messlichtstrahl 16a oder zu mehreren Messlichtstrahlen 16a umgeformt, insbesondere derart umgeformt bzw. manipuliert, dass die Wellenfront des Messlichtstrahls 16a zu der Form der Oberfläche 18 der zu prüfenden Optik 19 passt. Anders ausgedrückt: Der Messlichtstrahl 16a ist derart geformt, dass er an jeder Stelle der Oberfläche 18 senkrecht auf die Oberfläche 18 auftrifft. Der Messlichtstrahl 16a oder die Messlichtstrahlen 16a werden an der Oberfläche 18 reflektiert und läuft den Weg wieder zurück bis zum Strahlteiler 13, der einen Teil des Messlichtstrahls 16a und des Referenzlichtstrahls 16b in Richtung eines Detektors 23 reflektiert. Der am Strahlteiler 13 reflektierte, aus Messlichtstrahl 16a und Referenzlichtstrahl 16b kombinierte Strahl 20 wird durch ein Objektiv-Linsen-System 21 auf eine Kamera 22 mit dem positionssensitiven Detektor 23 gelenkt, so dass die zu prüfenden Oberfläche 18 auf den positionssensitiven Detektor 23 abgebildet wird. Der von der zu prüfenden Optik 19 reflektierte Anteil 16a des transmittierten Messlichtstrahls 16 und der von der Fizeaufläche 15 reflektierte Referenzstrahl 16b werden dadurch auf dem positionssensitiven Detektor 23 überlagert und formen das Interferogramm 3.The transmitted beam portion 16 of the raw measuring light beam 12 is converted by correction optics 17 into a measuring light beam 16a or into a plurality of measuring light beams 16a, in particular converted or manipulated in such a way that the wavefront of the measuring light beam 16a matches the shape of the surface 18 of the optics 19 to be tested. In other words: the measuring light beam 16a is shaped in such a way that it strikes the surface 18 perpendicularly at every point on the surface 18 . The measuring light beam 16a or the measuring light beams 16a are reflected on the surface 18 and travels the path back to the beam splitter 13, which reflects part of the measuring light beam 16a and the reference light beam 16b in the direction of a detector 23. The beam 20, which is combined from the measuring light beam 16a and the reference light beam 16b and is reflected at the beam splitter 13, is directed by an objective lens system 21 onto a camera 22 with the position-sensitive detector 23, so that the surface 18 to be checked is imaged on the position-sensitive detector 23. The portion 16a of the transmitted measuring light beam 16 reflected by the optics 19 to be tested and the reference beam 16b reflected by the Fizeau surface 15 are thereby superimposed on the position-sensitive detector 23 and form the interferogram 3.

Die Korrekturoptik 17 weist eine Linse 24 und das CGH 2 auf, wobei eine Seite dieser Korrekturoptik 17 mit der strukturierten Oberfläche 1 versehen ist.The correction optics 17 have a lens 24 and the CGH 2 , one side of this correction optics 17 being provided with the structured surface 1 .

Damit die Oberfläche 18 auf der zu prüfenden Optik 19 vermessen werden kann, wird die strukturierte Oberfläche 1 mit Methoden wie beispielsweise Strahldurchrechnung so berechnet, dass die in einer von Null verschiedenen Beugungsordnung vom CGH 2 transmittierten Messlichtstrahlen 16a senkrecht auf der Oberfläche 18 der zu prüfenden Optik 19 auftreffen. Anschließend wird die berechnete Struktur beispielsweise durch Lithographie und/oder Plasma-Ätzen auf das CGH 2 übertragen. Die tatsächlich bzw. real gefertigte Struktur wird aufgrund von Fertigungsfehlern von der idealen, berechneten Struktur abweichen. Insbesondere können die Strukturen vom Design abweichende Strukturparameter wie Ätztiefe, Breite oder Flankenwinkel haben. Mit anderen Worten: Die Iststrukturen weichen von den Sollstrukturen oder Designstrukturen ab, insbesondere hinsichtlich der Strukturparameter Ätztiefe, Breite oder Flankenwinkel. Diese Abweichungen vom Design führen zu Wellenfrontfehlern der durch das CGH 2 transmittierten und umgeformten Messlichtstrahlen 16a. Diese Wellenfrontfehler können zu signifikanten Fehlern in der Messung der zu prüfenden Oberfläche 18 führen.So that the surface 18 on the optics 19 to be tested can be measured, the structured surface 1 is calculated using methods such as ray tracing such that the measuring light beams 16a transmitted by the CGH 2 in a non-zero diffraction order are perpendicular to the surface 18 of the optics to be tested 19 hit. The calculated structure is then transferred to the CGH 2, for example by lithography and/or plasma etching. The actual or real manufactured structure will deviate from the ideal, calculated structure due to manufacturing errors. In particular, the structures can have structure parameters that deviate from the design, such as etching depth, width or flank angle. In other words, the actual structures deviate from the target structures or design structures, particularly with regard to the structural parameters of the etching depth, width or flank angle. These deviations from the design lead to wavefront errors in the measuring light beams 16a transmitted and reshaped by the CGH 2 . These wavefront errors can lead to significant errors in the measurement of the surface 18 under test.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die fertigungsbedingten Abweichungen der Strukturparameter mit hoher Genauigkeit über das gesamte CGH 2 zu vermessen. Mit den gemessenen Strukturparametern kann die Abweichung der Wellenfront oder Istwellenfront der Messlichtstrahlen 16a vom Design oder von einer Sollwellenfront berücksichtigt werden und damit eine höhere Genauigkeit der Messung der Oberfläche 18 erreicht werden.The method according to the invention makes it possible to measure the production-related deviations in the structural parameters with high accuracy over the entire CGH 2 . With the measured structure parameters, the deviation of the wavefront or actual wavefront of the measuring light beams 16a from the design or from a target wavefront can be taken into account and thus a higher accuracy of the measurement of the surface 18 can be achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf CGHe 2 zur Prüfung optischer Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, 400 beschränkt, insbesondere nicht auf optische Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, 400 mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich jedoch besonders für optische Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen, insbesondere für CGHe 2 zur Prüfung von Spiegeln von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.The method according to the invention is not limited to CGHe 2 for testing optical elements of projection exposure systems 100, 200, 400, in particular not to optical elements of projection exposure systems 100, 200, 400 with the structure described. However, the invention is particularly suitable for optical elements of projection exposure systems, in particular for CGHe 2 for testing mirrors of EUV projection exposure systems.

Die Beschreibung der Erfindung erfolgt zwar in den Ausführungsbeispielen anhand von CGHen 2 zur Prüfung optischer Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen, die Offenbarung ist jedoch derart zu verstehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren für beliebige CGHe 2 und auch andere strukturierte Oberflächen, insbesondere von Wafern, eingesetzt werden kann.Although the invention is described in the exemplary embodiments using CGHs 2 for testing optical elements of projection exposure systems, the disclosure is to be understood in such a way that the method according to the invention can be used for any CGHs 2 and also other structured surfaces, in particular of wafers.

4 zeigt eine schematische, zweidimensionale Repräsentation eines kleinen Ausschnitts einer strukturierten Oberfläche 1 wie sie als CGH 2 in einem interferometrischen Messsystem, wie in 3 beispielhaft gezeigt, genutzt wird. Bei einem einfachen CGH 2 kann man sich diese Strukturen als gekrümmte Linien senkrecht zur Zeichenebene mit dem dargestellten Querschnitt vorstellen. Die Abstände und Krümmungen der Linien variieren typischerweise über das CGH 2. 4 shows a schematic, two-dimensional representation of a small section of a structured surface 1 as it is known as CGH 2 in an interferometric measuring system, as in 3 shown as an example, is used. In the case of a simple CGH 2, these structures can be imagined as curved lines perpendicular to the plane of the drawing with the cross-section shown. The spacing and curvature of the lines typically vary across the CGH 2.

Das CGH 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als binäre Phasenmaske realisiert. Ein CGH-Substrat 25 hat vor der Fertigung der strukturierten Oberfläche eine Vorderseite 26 und eine Rückseite 27 mit jeweils einem durch die Substratfertigung festgelegten Passformfehler (nicht näher dargestellt). Bei der Fertigung wird, dem Design des CGH 2 entsprechend, beispielsweise durch Plasmaätzen in bestimmten Regionen 28 Material entfernt und es bleiben erhabene Regionen 29 übrig. Die geätzten Strukturen lassen sich näherungsweise mit Strukturparametern beschreiben, wovon hier beispielsweise eine Ätztiefe T, eine Breite w, ein Pitch p und ein Flankenwinkel 29a gezeigt sind. Ein Tastverhältnis D ergibt sich aus D = w/p.In the present exemplary embodiment, the CGH 2 is implemented as a binary phase mask. Before the structured surface is manufactured, a CGH substrate 25 has a front side 26 and a rear side 27, each with a fit error (not shown in more detail) determined by the substrate manufacture. In accordance with the design of the CGH 2, material is removed during manufacture, for example by plasma etching, in certain regions 28 and raised regions 29 remain. The etched structures can be described approximately with structure parameters, of which an etching depth T, a width w, a pitch p and a flank angle 29a are shown here, for example. A duty cycle D results from D=w/p.

Somit kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Strukturparameter die Ätztiefe T, das Tastverhältnis D, ein Trenchingradius und/oder den Flankenwinkel 29a von Strukturen des CGHs 2 oder des Wafers umfasst.It can thus be provided that the at least one structure parameter includes the etching depth T, the duty cycle D, a trenching radius and/or the flank angle 29a of structures of the CGH 2 or of the wafer.

In Transmission wird die transmittierte Wellenfront der Messtrahlen neben den zu bestimmenden Strukturparametern auch durch die Passe der Vorderseite 26, die Passe der Rückseite 27 und die Homogenität des CGH-Substrats 25 beeinflusst. In Reflexion wird die reflektierte Wellenfront neben den zu bestimmenden Strukturparametern nur durch die Passe der Vorderseite 26 beeinflusst. Beides kann in dem vorgestellten Verfahren berücksichtigt werden, um die Strukturparameter mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können.In transmission, the transmitted wave front of the measuring beams is influenced not only by the structure parameters to be determined but also by the fit of the front side 26 , the fit of the back side 27 and the homogeneity of the CGH substrate 25 . In reflection, the reflected wave front is influenced only by the fit of the front side 26 in addition to the structural parameters to be determined. Both can be taken into account in the presented method in order to be able to determine the structure parameters with high accuracy.

Es kann daher vorgesehen sein, dass eine Phasenwirkung eines Substrats bzw. eines CGH-Substrats 25, insbesondere eine Passe des diffraktiven optischen Elements oder Wafers bei der Bestimmung des wenigstens eines Strukturparameters berücksichtigt wird.Provision can therefore be made for a phase effect of a substrate or a CGH substrate 25, in particular a pass of the diffractive optical element or wafer, to be taken into account when determining the at least one structural parameter.

Die nachfolgend erwähnten Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.The figures mentioned below represent the invention only by way of example and in a highly schematic manner.

Beispielsweise mittels von in den 5 bis 7 dargestellten Messaufbauten wird das erfindungsgemäße Verfahren zur flächenhaften, insbesondere simultanen Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturparameters einer strukturierten Oberfläche 1 eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, CGH 2, oder eines Wafers durchgeführt, wobei mittels eines interferometrischen Messverfahrens eines oder mehrere Interferogramme 3 der strukturierten Oberfläche 1 aufgenommen werden, aus denen Phasenwerte der von dem CGH 2 oder Wafer ausgehenden und/oder veränderten Messlichtstrahlen 16a in nullter Beugungsordnung bestimmt werden, und wobei aus dem wenigstens einen Interferogramm 3 der strukturierten Oberfläche 1 die Karte des wenigstens einen Strukturparameters bestimmt wird.For example by means of in the 5 until 7 In the measurement setups shown, the method according to the invention for the areal, in particular simultaneous determination of a map of at least one structural parameter of a structured surface 1 of a diffractive optical element, in particular a computer-generated hologram, CGH 2, or a wafer is carried out, with one or more interferograms 3 of the structured surface 1 are recorded, from which phase values of the measuring light beams 16a emanating from the CGH 2 or wafer and/or changed in the zeroth diffraction order are determined, and the map of the at least one structure parameter is determined from the at least one interferogram 3 of the structured surface 1.

„Karte des wenigstens einen Strukturparameters“ bedeutet, dass der Strukturparameter auf einer Karte beziehungsweise insbesondere zweidimensionalen Fläche dargestellt wird oder darstellbar ist. Die Karte oder Fläche entspricht dabei einem vorgebbaren Teil der Oberfläche, mehreren Teilen der Oberfläche oder der ganzen Oberfläche des diffraktiven optischen Elements. Der Strukturparameter, insbesondere die Ätztiefe, das Tastverhältnis und/oder der Flankenwinkel, ist somit insbesondere für jeden oder auf jedem Punkt oder Ort auf der Karte beziehungsweise Fläche darstellbar. Auf der Karte erfolgt die Darstellung des Strukturparameters selbst, ohne hierauf beschränkt zu sein, insbesondere mittels vorgebbaren Kennfarben. Ist der Strukturparameter beispielsweise die Ätztiefe, so ist insbesondere vorgesehen, dass für eine vorgebbare erste Ätztiefe eine erste Farbe oder Kennfarbe und für zumindest eine vorgebbare zweite Ätztiefe eine zweite Farbe oder Kennfarbe verwendet wird. Dasselbe gilt für die anderen beschriebenen Strukturparameter.“Map of the at least one structural parameter” means that the structural parameter is displayed or can be displayed on a map or in particular a two-dimensional surface. In this case, the map or area corresponds to a predeterminable part of the surface, several parts of the surface or the entire surface of the diffractive optical element. The structure parameter, in particular the etching depth, the pulse duty factor and/or the flank angle, can thus be represented in particular for each or at each point or location on the map or area. The structure parameter itself is displayed on the map, without being limited to this, in particular by means of definable identification colors. If the structure parameter is the etching depth, for example, it is provided in particular that a first color or identification color is used for a predeterminable first etching depth and a second color or identification color is used for at least one predeterminable second etching depth. The same applies to the other structural parameters described.

5 zeigt eine Realisierung des vorgestellten interferometrischen Messverfahrens für die Messung eines CGHs 2 in Reflexion beziehungsweise in Reflexionskonfiguration bei senkrechtem Einfall des transmittierten Strahlanteils bzw. Messlichtstrahls 16. Das Interferometer 5 ist nur teilweise dargestellt. Im Gegensatz zu 3 wird nun der an der Fizeaufläche 15 reflektierte Referenzstrahl mit dem am CGH 2 in die nullte Beugungsordnung reflektierten Messlichtstrahl 16a zur Interferenz gebracht und damit die Phasenmessung der nullten reflektierten Beugungsordnung nach dem vorgestellten Verfahren realisiert. 5 shows an implementation of the interferometric measuring method presented for measuring a CGH 2 in reflection or in a reflection configuration with perpendicular incidence of the transmitted beam component or measuring light beam 16. The interferometer 5 is only partially shown. In contrast to 3 the reference beam reflected on the Fizeau surface 15 is now brought to interference with the measuring light beam 16a reflected in the zeroth diffraction order at the CGH 2 and the phase measurement of the zeroth reflected diffraction order is thus realized according to the method presented.

Um mehrere unterschiedliche Messungen des CGHs 2 zu erhalten, kann ein Polarisator 31 gedreht und damit die Polarisation geändert werden. Um die Änderung der Wellenfront des Messlichtstrahls 16a durch den Polarisator 31 zu berücksichtigen, kann die Wellenfront vorab für alle Messtellungen des Polarisators 31 mit einem Kalibrierspiegel anstatt des CGHs 2 vermessen werden. Außerdem kann auf diese Art auch ein eventuell vorhandener Interferometerfehler vermessen werden.In order to obtain several different measurements of the CGH 2, a polarizer 31 can be rotated and the polarization can thus be changed. In order to take into account the change in the wavefront of the measuring light beam 16a through the polarizer 31, the wavefront can be measured in advance for all measuring positions of the polarizer 31 with a calibration mirror instead of the CGH 2. In addition, any existing interferometer error can also be measured in this way.

Weitere unterschiedliche Messungen können in diesem Aufbau durch Änderung der Wellenlänge der Lichtquelle 6 des Interferometers 5 erreicht werden. Beispielsweise indem die Lichtquelle 6 automatisiert gegen eine Lichtquelle anderer Wellenlänge getauscht wird, oder indem eine breitbandige Lichtquelle verwendet wird und unterschiedliche Filter davor platziert werden. Wiederum können der Interferometerfehler und ein Fehler des Polarisators 31 durch Messungen mit einem Kalibrierspiegel vora+b ermittelt werden.Further different measurements can be achieved in this setup by changing the wavelength of the light source 6 of the interferometer 5. For example, by automatically exchanging the light source 6 for a light source with a different wavelength, or by using a broadband light source and placing different filters in front of it. Again, the interferometer error and an error of the polarizer 31 can be determined by measurements with a calibration mirror vora+b.

Für die Messungen mit verschiedenen Wellenlängen ist der Polarisator 31 nicht zwingend notwendig und kann ggf. auch entfernt werden.The polarizer 31 is not absolutely necessary for the measurements with different wavelengths and can also be removed if necessary.

Beispielsweise mittels eines in 5 dargestellten Messaufbaus kann demnach eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzt werden, wobei mehrere Interferogramme 3 der strukturierten Oberfläche 1 unter Verwendung von unterschiedlichen Lichtwellenlängen λij der Messlichtstrahlen 12, 16, 16a, 20 erstellt werden, wobei für die beteiligten Lichtwellenlängen λij gilt: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0,001.

Figure DE102021200109A1_0011
For example by means of an in 5 With the measurement setup shown, an embodiment of the method according to the invention can therefore be implemented, with several interferograms 3 of the structured surface 1 being created using different light wavelengths λ i , λ j of the measuring light beams 12, 16, 16a, 20, with the light wavelengths λ i , λ j holds: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0011

Ferner kann beispielsweise mittels eines in 5 dargestellten Messaufbaus demnach eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzt werden, wobei mehrere Interferogramme 3 der strukturierten Oberfläche 1 unter Verwendung von unterschiedlichen Polarisationen von beliebig, beispielsweise linear, zirkular oder elliptische polarisierten Messlichtstrahlen 12, 16, 16a, 20 erstellt werden, wobei für die die jeweilige Polarisation definierenden Jones Vektoren E i = ( E x i E y i e i φ i )

Figure DE102021200109A1_0012
und E j = ( E x j E y j e i φ j )
Figure DE102021200109A1_0013
gilt: 2 E x i | E i | E x j | E j | E x i | E i | + E x j | E j | > 0,001
Figure DE102021200109A1_0014
und/oder 2 E y i | E i | E y j | E j | E y i | E i | + E y j | E j | > 0,001
Figure DE102021200109A1_0015
und/oder 2 φ i φ j | φ i | + | φ j | > 0,001.
Figure DE102021200109A1_0016
Furthermore, for example by means of an in 5 According to the measurement setup shown, an embodiment of the method according to the invention can be implemented, with several interferograms 3 of the structured surface 1 being created using different polarizations of any, for example linear, circular or elliptical polarized measurement light beams 12, 16, 16a, 20, with the respective Jones vectors defining polarization E i = ( E x i E y i e i φ i )
Figure DE102021200109A1_0012
and E j = ( E x j E y j e i φ j )
Figure DE102021200109A1_0013
is applicable: 2 E x i | E i | E x j | E j | E x i | E i | + E x j | E j | > 0.001
Figure DE102021200109A1_0014
and or 2 E y i | E i | E y j | E j | E y i | E i | + E y j | E j | > 0.001
Figure DE102021200109A1_0015
and or 2 φ i φ j | φ i | + | φ j | > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0016

6 zeigt eine Realisierung des vorgestellten interferometrischen Messverfahrens für die Messung eines CGHs 2 in Transmission in doppeltem Durchtritt. 6 shows an implementation of the presented interferometric measurement method for the measurement of a CGH 2 in transmission in double passage.

Beispielsweise mittels des in 6 dargestellten Aufbaus kann eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzt werden, wonach das wenigstens eine Interferogramm 3 der strukturierten Oberfläche 1 in Transmission im doppelten Durchtritt über einen Spiegel 32 erstellt wird.For example using the in 6 With the structure shown, an embodiment of the method according to the invention can be implemented, according to which the at least one interferogram 3 of the structured surface 1 is created in transmission in double passage via a mirror 32 .

Das Interferometer 5 ist in 6 nur teilweise dargestellt. Der an der Fizeaufläche 15 reflektierte Referenzstrahl wird mit dem Messstrahl 16a, der auf dem Hin- und Rückweg durch das CGH 2 in nullter Beugungsordnung unter dem Winkel Θ transmittiert und an dem Spiegel 32 reflektiert wird, zur Interferenz gebracht und damit die Phasenmessung der nullten transmittierten Beugungsordnung nach dem vorgestellten Verfahren realisiert.The interferometer 5 is in 6 only partially shown. The reference beam reflected on the Fizeau surface 15 is brought to interference with the measuring beam 16a, which is transmitted on the outward and return path through the CGH 2 in the zeroth diffraction order at the angle Θ and reflected on the mirror 32, and thus the phase measurement of the zeroth transmitted Diffraction order realized according to the method presented.

Um mehrere unterschiedliche Messungen des CGHs 2 zu erhalten, kann der Polarisator 31 gedreht und damit die Polarisation geändert werden. Um die Änderung der Wellenfront des transmittierten Messlichtstrahls 16 durch den Polarisator 31 zu berücksichtigen, kann die Wellenfront vorab für alle Messtellungen des Polarisators 31 ohne CGH 2 vermessen werden. Auf diese Art erhält man den Messfehler des Messaufbaus inklusive Interferometerfehler, Polarisatorfehler und Spiegelfehler.In order to obtain several different measurements of the CGH 2, the polarizer 31 can be rotated and the polarization can thus be changed. In order to take into account the change in the wavefront of the transmitted measuring light beam 16 through the polarizer 31, the wavefront can be measured beforehand for all measuring positions of the polarizer 31 without CGH 2 . In this way one obtains the measurement error of the measurement setup including interferometer error, polarizer error and mirror error.

Weitere unterschiedliche Messungen können in diesem Aufbau durch Änderung der Wellenlänge der Lichtquelle 6 des Interferometers 5 erreicht werden. Darüber hinaus können weitere unterschiedliche Messungen in diesem Aufbau durch eine Änderung des Winkels Θ des CGHs 2 zu dem transmittierten Messlichtstrahlen 16 erreicht werden.Further different measurements can be achieved in this setup by changing the wavelength of the light source 6 of the interferometer 5. In addition, other different measurements can be achieved in this setup by changing the angle Θ of the CGH 2 to the transmitted measurement light beams 16 .

Beispielsweise mittels des in 6 dargestellten Messaufbaus kann demnach eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzt werden, bei welcher mehrere Interferogramme 3 der strukturierten Oberfläche 1 unter verschiedenen Winkeln Θij einer mittleren Oberflächennormalen 33 der strukturierten Oberfläche 1 zu dem einfallenden Messlichtstrahl 16 erstellt werden, wobei für die beteiligten
Winkel Θ i , Θ j gilt : 2 Θ i Θ j Θ i + Θ j > 0,001.

Figure DE102021200109A1_0017
For example using the in 6 With the measurement setup shown, an embodiment of the method according to the invention can therefore be implemented in which several interferograms 3 of the structured surface 1 are created at different angles Θ i , Θ j of a mean surface normal 33 of the structured surface 1 to the incident measuring light beam 16, with the participating
angle θ i , θ j is applicable : 2 θ i θ j θ i + θ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0017

7 zeigt eine Realisierung des vorgestellten interferometrischen Messverfahrens für die Messung des CGHs 2 in doppelter Reflexion in 2-Θ- Anordnung. Das Interferometer 5 ist nur teilweise dargestellt. Der transmittierte Strahlanteil 16 wird unter einem Winkel Θ auf das CGH 2 gelenkt. Die Strahlung in der nullten Beugungsordnung wird wieder im Winkel Θ reflektiert und anschließend über den Spiegel 32 erneut auf das CGH 2 gelenkt, an welchem sie ein zweites Mal reflektiert wird. Der derart an dem CGH 2 reflektierte Messlichtstrahl 16a wird dann mit dem an der Fizeaufläche 15 reflektierten Referenzstrahl zur Interferenz gebracht und damit die Phasenmessung der Strahlung in der nullten reflektierten Beugungsordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren realisiert. 7 shows an implementation of the presented interferometric measurement method for the measurement of the CGH 2 in double reflection in a 2-Θ arrangement. The interferometer 5 is only partially shown. The transmitted beam portion 16 is directed onto the CGH 2 at an angle Θ. The radiation in the zeroth order of diffraction is reflected again at the angle Θ and then directed again via the mirror 32 onto the CGH 2, at which it is reflected a second time. The measuring light beam 16a reflected in this way on the CGH 2 is then brought to interference with the reference beam reflected on the Fizeau surface 15 and the phase measurement of the radiation in the zeroth reflected diffraction order is thus implemented according to the method according to the invention.

Um mehrere unterschiedliche Messungen des CGHs 2 zu erhalten, kann der Polarisator 31 gedreht und damit die Polarisation geändert werden. Um die Änderung der Wellenfront des transmittierten Messlichtstrahls 16a durch den Polarisator 31 zu berücksichtigen, kann die Wellenfront vorab für alle Messstellungen des Polarisators 31 mit einem Kalibrierspiegel anstelle des CGHs 2 vermessen werden. Auf diese Art erhält man den Messfehler des Messaufbaus inklusive Interferometerfehler, Polarisatorfehler und Spiegelfehler.In order to obtain several different measurements of the CGH 2, the polarizer 31 can be rotated and the polarization can thus be changed. In order to take into account the change in the wavefront of the transmitted measuring light beam 16a through the polarizer 31, the wavefront can be measured in advance for all measuring positions of the polarizer 31 with a calibration mirror instead of the CGH 2. In this way one obtains the measurement error of the measurement setup including interferometer error, polarizer error and mirror error.

Weitere unterschiedliche Messungen können in diesem Aufbau durch Änderung der Wellenlänge der Lichtquelle 6 des Interferometers 5 erreicht werden. Darüber hinaus können weitere unterschiedliche Messungen in diesem Aufbau durch eine Änderung des Winkels Θ des CGHs 2 zu dem Messlichtstrahl 16 erreicht werden, wobei in diesem Fall auch die Position des Spiegels 32 angepasst werden muss, um die 2-Θ-Konfiguration zu erhalten.Further different measurements can be achieved in this setup by changing the wavelength of the light source 6 of the interferometer 5. Furthermore, other different measurements can be achieved in this setup by changing the angle θ of the CGH 2 to the measurement light beam 16, in which case the position of the mirror 32 must also be adjusted to obtain the 2θ configuration.

Es kann in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass auf der Oberfläche des CGHs 2 oder des Wafers wenigstens ein Referenzbereich mit Strukturen bekannter Phasenwirkung aufgebracht wird, und dass durch die Bildung einer Differenz zwischen den zu bestimmenden Phasenwerten der strukturierten Oberfläche 1 und den bekannten Phasenwerten des Referenzbereichs eine unbekannte globale Phase des wenigstens einen Interferogramms 3 eliminiert wird.It can be provided in one embodiment of the method according to the invention that at least one reference area with structures of known phase effect is applied to the surface of the CGH 2 or of the wafer, and that by forming a difference between the phase values to be determined of the structured surface 1 and the known Phase values of the reference range, an unknown global phase of the at least one interferogram 3 is eliminated.

Ferner kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass ein Modell oder Gitterprofil der strukturierten Oberfläche 1 für jeden Teilbereich der Oberfläche, für den in dem wenigstens einen Interferogramm 3 ein Phasenwert gemessen wurde, durch den wenigstens einen Strukturparameter erstellt oder modelliert wird, wobei ein Phasenwert der nullten Beugungsordnung für diese Teilbereiche unter Verwendung des Modells oder des modellierten Gitterprofils durch eine Lösung von Maxwellgleichungen berechnet wird, wonach derjenige Wert des Strukturparameters für den jeweiligen Teilbereich bestimmt wird, bei dem der berechnete Phasenwert mit dem gemessenen Phasenwert bestmöglich übereinstimmt und auf diese Weise die die Teilbereiche umfassende Karte der strukturierten Oberfläche 1 mit Werten des wenigstens einen bestimmten Strukturparameters ermittelt wird.Furthermore, in one embodiment of the method according to the invention, it can be provided that a model or grating profile of the structured surface 1 is created or modeled for each partial area of the surface for which a phase value was measured in the at least one interferogram 3, using the at least one structure parameter, wherein a phase value of the zeroth diffraction order for these sub-areas is calculated using the model or the modeled grating profile by solving Maxwell's equations, after which that value of the structure parameter is determined for the respective sub-area at which the calculated phase value matches the measured phase value as best as possible and on this Way the map of the structured surface 1 comprising the partial regions is determined with values of the at least one specific structure parameter.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein Referenzinterferogramm eines unstrukturierten Substrats 25 des CGHs 2 oder Wafers bestimmt wird, welches von dem wenigstens einen Interferogramm 3 der strukturierten Oberfläche 1 in Abzug gebracht wird (Methode 1).In one embodiment of the method according to the invention, it can also be provided that at least one reference interferogram of an unstructured substrate 25 of the CGH 2 or wafer is determined, which is subtracted from the at least one interferogram 3 of the structured surface 1 (method 1).

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche 1 bei einer Referenzwellenlänge, einem Referenzwinkel und einer Referenzpolarisation erstellt wird, wobei Vergleiche oder Differenzen zwischen den Phasenwerten des wenigstens einen Interferogramms 3 der strukturierten Oberfläche 1 bei einer von der Referenzwellenlänge verschiedenen Wellenlänge und/oder einem von dem Referenzwinkel verschiedenen Winkel und/oder einer von der Referenzpolarisation verschiedenen Polarisation gegenüber dem wenigstens einen Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche 1 bei der Bestimmung des wenigstens eines Strukturparameters berücksichtigt werden (Methode 2).In one embodiment of the method according to the invention, it can also be provided that at least one reference interferogram of the structured surface 1 is created at a reference wavelength, a reference angle and a reference polarization, with comparisons or differences between the phase values of the at least one interferogram 3 of the structured surface 1 at one of the reference wavelength different wavelength and / or a angles different from the reference angle and/or a polarization different from the reference polarization compared to the at least one reference interferogram of the structured surface 1 are taken into account when determining the at least one structure parameter (method 2).

Die 8a zeigt ein Schaubild der Effizienz der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Transmission bei einem Messaufbau gemäß der US 2006/0274325 A1 mit verschiedenen Wellenlängen. Die sich ergebende Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 8a shows a diagram of the efficiency of the zeroth diffraction order of a CGH 2 in transmission with a measurement setup according to FIG U.S. 2006/0274325 A1 with different wavelengths. The resulting efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 8b zeigt ein Schaubild der Effizienz der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Reflexion bei dem Messaufbau gemäß der US 2006/0274325 A1 bei verschiedenen Wellenlängen. Die sich ergebende Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 8b shows a diagram of the efficiency of the zeroth diffraction order of a CGH 2 in reflection in the measurement setup according to FIG U.S. 2006/0274325 A1 at different wavelengths. The resulting efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 9a bis 12b zeigen Schaubilder von Sensitivitäten der Strukturparameter für verschiedene Messaufbauten. Es wird jeweils eine Sensitivität für die Messung der Ätztiefe T und für die Messung des Tastverhältnisses D gezeigt. Die Sensitivitäten in den 9a bis 10b wurden für einen intensitätsbasierten Messstand berechnet, wie er dem Stand der Technik gemäß der US 2006/0274325 A1 zu entnehmen ist. Die 11a bis 12b zeigen demgegenüber die Sensitivitäten für einen phasenbasierten Messstand unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.the 9a until 12b show diagrams of sensitivities of the structure parameters for different measurement setups. A sensitivity for the measurement of the etching depth T and for the measurement of the duty cycle D is shown. The sensitivities in the 9a until 10b were calculated for an intensity-based measurement stand, as is the state of the art according to U.S. 2006/0274325 A1 can be seen. the 11a until 12b show, in contrast, the sensitivities for a phase-based measurement system using the method according to the invention.

Die 9a zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Ätztiefendifferenz von 1 nm mit dem aus der US 2006/0274325 A1 bekannten Messaufbau zur Messung der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Transmission bei verschiedenen Wellenlängen. Die Sensitivität wurde berechnet in dem die Differenz der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einer Ätztiefe von 521 nm gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung der Ätztiefe T ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 9a shows a graph of the sensitivity for the measurement of an etch depth difference of 1 nm with the from the U.S. 2006/0274325 A1 known measurement setup for measuring the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in transmission at different wavelengths. The sensitivity was calculated by forming the difference in the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines of etch depth T of 520 nm and duty cycle D of 0.55 and such a grating with an etch depth of 521 nm became. The resulting sensitivity for measuring the etching depth T is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 9b zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Tastverhältnisdifferenz von 0,01 mit dem Messaufbau gemäß der US 2006/0274325 A1 zur Messung der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Transmission bei verschiedenen Wellenlängen. Die Sensitivität wurde berechnet in dem die Differenz der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einem Tastverhältnis D von 0,56 gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung des Tastverhältnisses D ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 9b shows a graph of the sensitivity for the measurement of a duty cycle difference of 0.01 with the measurement setup according to FIG U.S. 2006/0274325 A1 for measuring the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in transmission at different wavelengths. The sensitivity was calculated by calculating the difference in the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines with an etching depth T of 520 nm and a duty cycle D of 0.55 and a similar grating with a duty cycle D of 0. 56 was formed. The resulting sensitivity for measuring the duty cycle D is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Nimmt man für eine Bewertung eines Messstandes gemäß der US 2006/0274325 A1 eine Unsicherheit der gemessenen Intensitäten von 0,1% an, ergibt sich damit eine Unsicherheit der Ätztiefe T von ungefähr 0,3 nm bei einem festen Tastverhältnis D. Ferner ergibt sich eine Unsicherheit des Tastverhältnisses D von 0,0025 bei einer festen Ätztiefe T.If one takes for an evaluation of a measuring stand according to the U.S. 2006/0274325 A1 Assuming an uncertainty of the measured intensities of 0.1%, this results in an uncertainty in the etching depth T of approximately 0.3 nm with a fixed duty cycle D. Furthermore, there is an uncertainty in the duty cycle D of 0.0025 with a fixed etching depth T.

Die 10a zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Ätztiefendifferenz von 1 nm mit dem aus der US 2006/0274325 A1 bekannten Messaufbau zur Messung der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen. Die Sensitivität wurde berechnet, indem die Differenz der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einer Ätztiefe T von 521 nm gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung der Ätztiefe T ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 10a shows a graph of the sensitivity for the measurement of an etch depth difference of 1 nm with the from the U.S. 2006/0274325 A1 known measurement setup for measuring the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in reflection at different wavelengths. The sensitivity was calculated by calculating the difference in the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines of etch depth T of 520 nm and duty cycle D of 0.55 and a similar grating with an etch depth T of 521 nm was formed. The resulting sensitivity for measuring the etching depth T is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 10b zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Tastverhältnisdifferenz von 0,01 mit dem Messaufbau gemäß der US 2006/0274325 A1 zur Messung der Intensität oder der Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen. Die Sensitivität wurde berechnet, indem die Differenz der Intensität oder die Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einem Tastverhältnis D von 0,56 gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung des Tastverhältnisses D ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 10b shows a graph of the sensitivity for the measurement of a duty cycle difference of 0.01 with the measurement setup according to FIG U.S. 2006/0274325 A1 for measuring the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in reflection at different wavelengths. The sensitivity was calculated by calculating the difference in the intensity or the efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines of etch depth T of 520 nm and duty cycle D of 0.55 and a similar grating with a duty cycle D of 0, 56 was formed. The resulting sensitivity for measuring the duty cycle D is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 11a zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Ätztiefendifferenz von 1 nm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einem Messaufbau nach 6 zur Messung der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Transmission bei verschiedenen Wellenlängen. Wobei der Aufbau ohne Polarisator 31 und mit einem festen Winkel von annähernd Null angenommen wird. Die Sensitivität wurde berechnet, indem die Differenz der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einer Ätztiefe T von 521 nm gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung der Ätztiefe T ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 11a shows a graph of the sensitivity for the measurement of an etch depth difference of 1 nm with the method according to the invention and a measurement setup 6 for measuring the phase of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in transmission at different wavelengths. Assuming the setup without polarizer 31 and with a solid angle close to zero. The sensitivity was calculated by forming the difference in the phase of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines with an etch depth T of 520 nm and a duty cycle D of 0.55 and a similar grating with an etch depth T of 521 nm. The resulting sensitivity for measuring the etching depth T is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 11b zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Tastverhältnisdifferenz von 0,01 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einem Messaufbau nach 6 zur Messung der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Transmission bei verschiedenen Wellenlängen. Wobei der Aufbau ohne Polarisator 31 und mit einem festen Winkel von annähernd Null angenommen wird. Die Sensitivität wurde berechnet indem die Differenz der Intensität oder Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einem Tastverhältnis D von 0,56 gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung des Tastverhältnisses T ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 11b shows a diagram of the sensitivity for the measurement of a duty cycle difference of 0.01 with the method according to the invention and a measurement setup 6 for measuring the phase of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in transmission at different wavelengths. Assuming the setup without polarizer 31 and with a solid angle close to zero. The sensitivity was calculated by forming the difference in the intensity or efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines of etch depth T of 520 nm and duty cycle D of 0.55 and a similar grating with a duty cycle D of 0.56 became. The resulting sensitivity for the measurement of the duty cycle T is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 12a zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Ätztiefendifferenz von 1 nm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und einem Messaufbau nach 5 zur Messung der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen, wobei ein Messaufbau ohne Polarisator 31 angenommen wird. Die Sensitivität wurde berechnet, indem die Differenz der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einer Ätztiefe T von 521 nm gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung der Ätztiefe T ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 12a shows a diagram of the sensitivity for the measurement of an etching depth difference of 1 nm with the method according to the invention and a measurement setup 5 for measuring the phase of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in reflection at different wavelengths, a measurement setup without a polarizer 31 being assumed. The sensitivity was calculated by forming the difference in the phase of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines with an etch depth T of 520 nm and a duty cycle D of 0.55 and a similar grating with an etch depth T of 521 nm. The resulting sensitivity for measuring the etching depth T is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Die 12b zeigt ein Schaubild der Sensitivität für die Messung einer Tastverhältnisdifferenz von 0.01 mit dem hier vorgestellten Verfahren und einem Messaufbau nach Figure 5 zur Messung der Phase der Strahlung in der nullten Beugungsordnung eines CGHs 2 in Reflexion bei verschiedenen Wellenlängen. Wobei der Aufbau ohne Polarisator 31 angenommen wird. Die Sensitivität wurde berechnet, indem die Differenz der Intensität oder Effizienz der Strahlung in der nullten Beugungsordnung für ein binäres Phasengitter mit Linien der Ätztiefe T von 520 nm und dem Tastverhältnis D von 0,55 und einem ebensolchen Gitter mit einem Tastverhältnis D von 0,56 gebildet wurde. Die sich ergebende Sensitivität für die Messung des Tastverhältnisses D ist auf der vertikalen Achse aufgetragen, die Wellenlänge der verwendeten Strahlung auf der horizontalen Achse.the 12b shows a diagram of the sensitivity for the measurement of a duty cycle difference of 0.01 with the method presented here and a measurement setup according to Figure 5 for measuring the phase of the radiation in the zeroth diffraction order of a CGH 2 in reflection at different wavelengths. The structure without polarizer 31 is assumed. The sensitivity was calculated by calculating the difference in the intensity or efficiency of the radiation in the zeroth diffraction order for a binary phase grating with lines of etch depth T of 520 nm and duty cycle D of 0.55 and a similar grating with a duty cycle D of 0.56 was formed. The resulting sensitivity for measuring the duty cycle D is plotted on the vertical axis, the wavelength of the radiation used on the horizontal axis.

Für die Sensitivitäten der Phasenmessung der 11a bis 12b wurde für jede Phase, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, jeweils die Phasendifferenz der verwendeten Gitterstruktur zu einer ungeätzten Referenzfläche mit bekannter Phase berechnet.For the sensitivities of the phase measurement of the 11a until 12b the phase difference of the grating structure used in relation to an unetched reference surface with a known phase was calculated for each phase in accordance with the method according to the invention.

Bei den Differenzen, beziehungsweise Sensitivitäten der Phasen zeigen sich breite Resonanzen an den Stellen, an denen ein Phasenversatz ein ganzzahliges Vielfaches der Kreiszahl π ist. In der Transmissionskonfiguration ergeben sich solche Resonanzen beispielsweise bei einer Wellenlänge von ungefähr 478 nm. Diese Resonanzen weisen dabei gute Sensitivitäten auf. Wellenlängenbereiche in einer spektralen Nähe zu derartigen Resonanzen sind daher besonders geeignet für eine interferometrische Profilmessung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Aus den 8a und 8b und ist ersichtlich, dass in Wellenlängenbereichen in der spektralen Nähe der Resonanzen wenig Licht transmittiert oder zurückreflektiert wird. Um bei einer interferometrischen Messung einen guten Kontrast zu erhalten, sollte die Intensität der Referenzwelle zum Beispiel über die Reflektivität der Fizeaufläche 15 auf die erwartete Intensität des Prüflingswelle abgestimmt werden.The differences or sensitivities of the phases show broad resonances at the points at which a phase offset is an integral multiple of the circuit number π. In the transmission configuration, such resonances occur, for example, at a wavelength of approximately 478 nm. These resonances have good sensitivities. Wavelength ranges in a spectral proximity to such resonances are therefore particularly suitable for an interferometric profile measurement using the method according to the invention. From the 8a and 8b and it can be seen that in wavelength regions in the spectral vicinity of the resonances little light is transmitted or reflected back. In order to obtain a good contrast in an interferometric measurement, the intensity of the reference wave should be matched to the expected intensity of the test object wave, for example via the reflectivity of the Fizeau surface 15.

Unter der Annahme, dass ein Interferogramm 3 in einem Bereich der Intensität des Messstrahlen 16a von einem Viertel bis zu einem Vierfachen der Intensität der Referenzwelle mit einer guten Reproduzierbarkeit ausgewertet werden kann und unter Verwendung einer Reflektivität der Fizeaufläche 15 von einem Prozent im Falle einer Messung in Reflexionskonfiguration, wie beispielsweise in 5 dargestellt, ergibt sich damit anhand von 8b ein nutzbarer Wellenlängenbereich von 428 nm bis 661 nm.Assuming that an interferogram 3 can be evaluated with good reproducibility in an intensity range of the measuring beam 16a from a quarter to four times the intensity of the reference wave and using a reflectivity of the Fizeau surface 15 of one percent in the case of a measurement in Reflection configuration, such as in 5 shown, results from 8b a usable wavelength range from 428 nm to 661 nm.

Unter der Annahme einer Unsicherheit von gemessenen Phasen von 0,1 nm ergibt sich eine Unsicherheit der Ätztiefe T von 0,04 nm bei einem festen Tastverhältnis D und eine Unsicherheit des Tastverhältnisses D von 0,00014 bei einer festen Ätztiefe T.Assuming an uncertainty of measured phases of 0.1 nm, this results in an uncertainty in the etch depth T of 0.04 nm for a fixed duty cycle D and an uncertainty in the duty cycle D of 0.00014 for a fixed etch depth T.

Vergleicht man die Sensitivitäten und die daraus ermittelten Messunsicherheiten für eine Intensitätsmessung und eine Phasenmessung, erkennt man die zu erwartende höhere Genauigkeit der phasenbasierten Messmethode nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.If one compares the sensitivities and the measurement uncertainties determined therefrom for an intensity measurement and a phase measurement, one recognizes the higher accuracy to be expected of the phase-based measurement method according to the method according to the invention.

Eine mit den erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens flächenhaft bestimmte Karte wenigstens eines Strukturparameters kann zur Berechnung einer Korrekturwellenfront, insbesondere einer Abweichung einer real erzeugbaren Wellenfront aufgrund einer Ist-Struktur des real gefertigten CGHs 2 gegenüber einer vorgegebenen Wellenfront eines (sozusagen perfekt gefertigten) CGHs 2 mit einer Soll-Struktur, zur Korrektur der durch eventuelle Fertigungsfehler des real gefertigten CGHs 2 verursachten Messfehler bei der interferometrischen Prüfung von optischen Elementen bzw. Optiken mittels des real gefertigten CGHs 2 verwendet werden.A map of at least one structure parameter determined over an area using the explained embodiments of the method according to the invention can be used to calculate a correction wavefront, in particular a deviation of a wavefront that can actually be generated based on an actual structure of the actually manufactured CGH 2 compared to a predetermined wavefront of a (perfectly manufactured, so to speak) CGH 2 a target structure, to correct the measurement errors caused by any manufacturing errors in the actually manufactured CGH 2 during the interferometric testing of optical elements or optics using the actually manufactured CGH 2 .

BezugszeichenlisteReference List

11
strukturierte Oberflächetextured surface
22
CGHCGH
33
Interferogramminterferogram
55
Interferometerinterferometer
66
Lichtquellelight source
77
emittiertes Lichtemitted light
88th
Fokussierlinsefocusing lens
99
Blendecover
1010
divergenter Strahldivergent ray
1111
Linsengruppelens group
1212
Rohmesslichtstrahlraw measurement light beam
1313
Strahlteilerbeam splitter
1414
gekeilte Optikwedged optics
1515
FizeauflächeFizeau surface
1616
transmittierter Strahlanteiltransmitted part of the beam
16a16a
Messlichtstrahle(n)measuring light beam(s)
1717
Korrekturoptikcorrection optics
1818
Oberfläche der zu prüfenden OptikSurface of the optics to be tested
1919
zu prüfende Optikoptics to be tested
2020
reflektierter Messlichtstrahlreflected measuring light beam
2121
Objektiv-Linsen-Systemobjective lens system
2222
Kameracamera
2323
positionssensitiver Detektorposition sensitive detector
2424
Linselens
2525
CGH-SubstratCGH substrate
2626
Substratvorderseitesubstrate front
2727
Substratrückseitesubstrate backside
2828
Regionen mit Abtragregions with erosion
2929
erhabene Regionlofty region
29a29a
Flankenwinkelflank angle
3131
Polarisatorpolarizer
3232
Spiegelmirror
3333
mittlere Oberflächennormalemean surface normal
100100
Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
102102
Waferwafers
103103
Beleuchtungssystemlighting system
104104
Retikelstagereticle stage
105105
Retikelreticle
106106
Waferhalterwafer holder
107107
Projektionsobjektivprojection lens
108108
Optisches Elementoptical element
109109
Fassungversion
111111
Projektionsstrahlprojection beam
140140
Objektivgehäuselens body
400400
Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
401401
Beleuchtungssystemlighting system
402402
Strahlungsquelleradiation source
403403
Optikoptics
404404
Objektfeldobject field
405405
Objektebeneobject level
406406
Retikelreticle
407407
Retikelhalterreticle holder
408408
Projektionsoptikprojection optics
409409
Bildfeldimage field
410410
Bildebenepicture plane
411411
Waferwafers
412412
Waferhalterwafer holder
413413
EUV-StrahlungEUV radiation
414414
Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
415415
Feldfacettenspiegelfield facet mirror
416416
Pupillenfacettenspiegelpupil facet mirror
417417
Optische Baugruppeoptical assembly
418418
Spiegelmirror
419419
Spiegelmirror
420420
Spiegelmirror
TT
Ätztiefeetching depth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2006/0274325 A1 [0004, 0095, 0096, 0097, 0098, 0099, 0100, 0101, 0102]US 2006/0274325 A1 [0004, 0095, 0096, 0097, 0098, 0099, 0100, 0101, 0102]
  • DE 102018200568 A1 [0004]DE 102018200568 A1 [0004]

Claims (12)

Verfahren zur flächenhaften Bestimmung einer Karte wenigstens eines Strukturparameters einer strukturierten Oberfläche (1) eines diffraktiven optischen Elements, insbesondere eines computergenerierten Hologramms, CGH (2), oder eines Wafers, wobei mittels eines interferometrischen Messverfahrens eines oder mehrere Interferogramme (3) der strukturierten Oberfläche (1) aufgenommen werden, aus denen Phasenwerte der von dem diffraktiven optischen Element, insbesondere dem CGH (2) oder Wafer, ausgehenden Messlichtstrahlen (16a,20) in nullter Beugungsordnung bestimmt werden, und wobei aus dem wenigstens einen Interferogramm (3) der strukturierten Oberfläche (1) die Karte des wenigstens einen Strukturparameters bestimmt wird.Method for the areal determination of a map of at least one structural parameter of a structured surface (1) of a diffractive optical element, in particular a computer-generated hologram, CGH (2), or a wafer, one or more interferograms (3) of the structured surface ( 1) are recorded, from which phase values of the measuring light beams (16a, 20) emanating from the diffractive optical element, in particular the CGH (2) or wafer, are determined in the zeroth diffraction order, and from the at least one interferogram (3) of the structured surface (1) the map of the at least one structural parameter is determined. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere Interferogramme (3) der strukturierten Oberfläche (1) unter Verwendung von unterschiedlichen Lichtwellenlängen λij der Messlichtstrahlen (12,16,16,20) erstellt werden, wobei für die beteiligten Lichtwellenlängen λij gilt: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0,001.
Figure DE102021200109A1_0018
procedure after claim 1 , where several interferograms (3) of the structured surface (1) are created using different light wavelengths λ ij of the measuring light beams (12,16,16,20), where the following applies to the light wavelengths λ ij involved: 2 λ i λ j λ i + λ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0018
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere Interferogramme (3) der strukturierten Oberfläche (1) unter Verwendung von unterschiedlichen Polarisationsrichtungen von linear polarisierten Messlichtstrahlen (12,16,16a,20) erstellt werden, wobei für die jeweilige Polarisationsrichtung definierende beteiligte Winkel αij gilt: 2 α i α j α i + α j > 0,001.
Figure DE102021200109A1_0019
procedure after claim 1 or 2 , wherein several interferograms (3) of the structured surface (1) are created using different polarization directions of linearly polarized measuring light beams (12,16,16a,20), wherein the angles α ij that define the respective polarization direction apply: 2 a i a j a i + a j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0019
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei mehrere Interferogramme (3) der strukturierten Oberfläche (1) unter verschiedenen Winkeln Θij der mittleren Oberflächennormalen (33) der strukturierten Oberfläche (1) zu einem einfallenden Messlichtstrahl (16,16a) erstellt werden, wobei für die beteiligten Winkel Θij gilt: 2 Θ i Θ j Θ i + Θ j > 0,001.
Figure DE102021200109A1_0020
procedure after claim 1 , 2 or 3 , where several interferograms (3) of the structured surface (1) are created at different angles Θ i , Θ j of the mean surface normal (33) of the structured surface (1) to an incident measuring light beam (16,16a), with the angles involved Θ ij applies: 2 θ i θ j θ i + θ j > 0.001.
Figure DE102021200109A1_0020
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das wenigstens eine Interferogramm (3) der strukturierten Oberfläche (1) in Transmission im doppelten Durchtritt und/oder in Reflexion und/oder in doppelter Reflexion über einen Spiegel (32) erstellt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the at least one interferogram (3) of the structured surface (1) is created in transmission in double passage and/or in reflection and/or in double reflection via a mirror (32). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf der Oberfläche (1) des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs (2) oder des Wafers, wenigstens ein Referenzbereich mit Strukturen bekannter Phasenwirkung aufgebracht wird, und wobei durch die Bildung einer Differenz zwischen den zu bestimmenden Phasenwerten der strukturierten Oberfläche (1) und den bekannten Phasenwerten des Referenzbereichs eine unbekannte globale Phase des wenigstens einen Interferogramms (3) eliminiert wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , wherein at least one reference area with structures of known phase effect is applied to the surface (1) of the diffractive optical element, in particular of the CGH (2) or the wafer, and wherein by forming a difference between the phase values to be determined of the structured surface (1 ) and the known phase values of the reference range, an unknown global phase of the at least one interferogram (3) is eliminated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Modell oder Gitterprofil der strukturierten Oberfläche (1) für jeden Teilbereich der Oberfläche (1), für den in dem wenigstens einen Interferogramm (3) wenigstens ein Phasenwert gemessen wurde, durch den wenigstens einen Strukturparameter erstellt oder modelliert wird, wobei wenigstens ein Phasenwert der nullten Beugungsordnung für jeden dieser Teilbereiche unter Verwendung des Modells oder des modellierten Gitterprofils durch eine Lösung von Maxwellgleichungen berechnet wird, wonach derjenige Wert des wenigstens einen Strukturparameters für den jeweiligen Teilbereich bestimmt wird, bei dem der wenigstens eine berechnete Phasenwert mit dem wenigstens einen gemessenen Phasenwert bestmöglich übereinstimmt und auf diese Weise die die Teilbereiche umfassende Karte der strukturierten Oberfläche (1) mit Werten des wenigstens einen bestimmten Strukturparameters ermittelt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , wherein a model or grating profile of the structured surface (1) for each sub-area of the surface (1) for which at least one phase value was measured in the at least one interferogram (3) is created or modeled by the at least one structure parameter, with at least one Phase value of the zeroth diffraction order for each of these sub-areas is calculated using the model or the modeled grating profile by solving Maxwell's equations, after which that value of the at least one structure parameter is determined for the respective sub-area in which the at least one calculated phase value corresponds to the at least one measured phase value matches as best as possible and in this way the map of the structured surface (1) comprising the partial regions is determined with values of the at least one specific structure parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der wenigstens eine Strukturparameter eine Ätztiefe (T), ein Tastverhältnis, einen Trenchingradius und/oder einen Flankenwinkel von Strukturen des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs (2) oder des Wafers, umfasst.Procedure according to one of Claims 1 until 8th , wherein the at least one structural parameter comprises an etching depth (T), a duty cycle, a trenching radius and/or a flank angle of structures of the diffractive optical element, in particular of the CGH (2) or of the wafer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 wobei eine Phasenwirkung eines Substrats (25), insbesondere eine Passe des diffraktiven optischen Elements bei der Bestimmung des wenigstens eines Strukturparameters berücksichtigt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 8th wherein a phase effect of a substrate (25), in particular a pass of the diffractive optical element, is taken into account when determining the at least one structural parameter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens ein Referenzinterferogramm eines unstrukturierten Substrats des diffraktiven optischen Elements, insbesondere des CGHs (2) oder Wafers, bestimmt wird, welches von dem wenigstens einen Interferogramm (3) der strukturierten Oberfläche (1) in Abzug gebracht wird.Procedure according to one of Claims 1 until 9 , wherein at least one reference interferogram of an unstructured substrate of the diffractive optical element, in particular of the CGH (2) or wafer, is determined, which is deducted from the at least one interferogram (3) of the structured surface (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens ein Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche (1) bei einer Referenzwellenlänge, einem Referenzwinkel und einer Referenzpolarisation erstellt wird, wobei Vergleiche oder Differenzen zwischen den Phasenwerten des wenigstens einen Interferogramms (3) der strukturierten Oberfläche (1) bei einer von der Referenzwellenlänge verschiedenen Wellenlänge und/oder einem von dem Referenzwinkel verschiedenen Winkel und/oder einer von der Referenzpolarisation verschiedenen Polarisation gegenüber dem wenigstens einen Referenzinterferogramm der strukturierten Oberfläche (1) bei der Bestimmung des wenigstens eines Strukturparameters berücksichtigt werden.Procedure according to one of Claims 1 until 10 , wherein at least one reference interferogram of the structured surface (1) is created at a reference wavelength, a reference angle and a reference polarization, comparisons or differences between the phase values of the at least one interferogram (3) of the structured surface (1) at one of the references z wavelength and/or an angle different from the reference angle and/or a polarization different from the reference polarization compared to the at least one reference interferogram of the structured surface (1) are taken into account when determining the at least one structure parameter. Verwendung einer für ein real gefertigtes CGH (2) mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 flächenhaft bestimmten Karte wenigstens eines Strukturparameters zur Berechnung einer Korrekturwellenfront, insbesondere einer Abweichung einer real erzeugbaren Wellenfront aufgrund einer Ist-Struktur des real gefertigten CGHs (2) gegenüber einer vorgegebenen Wellenfront eines CGHs (2) mit einer Soll-Struktur, zur Korrektur der durch Fertigungsfehler des real gefertigten CGHs (2) verursachten Messfehler bei der interferometrischen Prüfung von optischen Elementen mittels des real gefertigten CGHs (2).Using a for a real manufactured CGH (2) by means of a method according to one of Claims 1 until 11 areally determined map of at least one structure parameter for calculating a correction wavefront, in particular a deviation of a wavefront that can actually be generated based on an actual structure of the actually manufactured CGH (2) compared to a predetermined wavefront of a CGH (2) with a target structure, for correcting the errors caused by manufacturing errors of the actually manufactured CGH (2) caused measurement errors in the interferometric testing of optical elements using the actually manufactured CGH (2).
DE102021200109.2A 2021-01-08 2021-01-08 Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element Ceased DE102021200109A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200109.2A DE102021200109A1 (en) 2021-01-08 2021-01-08 Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element
PCT/EP2022/050267 WO2022148838A1 (en) 2021-01-08 2022-01-07 Method for determining the planar extension of a map of at least one structural parameter of a structured surface of a diffractive optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200109.2A DE102021200109A1 (en) 2021-01-08 2021-01-08 Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021200109A1 true DE102021200109A1 (en) 2022-07-14

Family

ID=80112242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021200109.2A Ceased DE102021200109A1 (en) 2021-01-08 2021-01-08 Method for the areal determination of a map of at least one structure parameter of a structured surface of a diffractive optical element

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021200109A1 (en)
WO (1) WO2022148838A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021211963A1 (en) 2021-10-25 2022-12-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and interferometric measuring arrangement for determining the surface shape of a test object
DE102022209887A1 (en) 2022-09-20 2023-08-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and device for characterizing the surface shape of an optical element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060274325A1 (en) 2005-05-23 2006-12-07 Carl Zeiss Smt Ag Method of qualifying a diffraction grating and method of manufacturing an optical element
WO2008110239A1 (en) 2007-03-15 2008-09-18 Carl Zeiss Smt Ag Diffractive component, interferometer arrangement, method for qualifying a dual diffraction grating, method of manufacturing an optical element, and interferometric method
DE102009019140A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Carl Zeiss Sms Gmbh Method and calibration mask for calibrating a position measuring device
DE102018200568A1 (en) 2018-01-15 2018-03-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for calibrating a diffraction measuring stand intended for characterizing a diffractive structure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2627609A1 (en) * 1976-06-19 1977-12-29 Ibm Deutschland INTERFEROMETRIC PROCEDURE
CN107110638B (en) * 2014-11-02 2018-11-16 诺威量测设备股份有限公司 Method and system for the optical measurement in pattern structure
US10288408B2 (en) * 2016-12-01 2019-05-14 Nanometrics Incorporated Scanning white-light interferometry system for characterization of patterned semiconductor features

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060274325A1 (en) 2005-05-23 2006-12-07 Carl Zeiss Smt Ag Method of qualifying a diffraction grating and method of manufacturing an optical element
WO2008110239A1 (en) 2007-03-15 2008-09-18 Carl Zeiss Smt Ag Diffractive component, interferometer arrangement, method for qualifying a dual diffraction grating, method of manufacturing an optical element, and interferometric method
DE102009019140A1 (en) 2009-04-29 2010-11-04 Carl Zeiss Sms Gmbh Method and calibration mask for calibrating a position measuring device
DE102018200568A1 (en) 2018-01-15 2018-03-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for calibrating a diffraction measuring stand intended for characterizing a diffractive structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cai W. et al., "Diffractive optics calibrator: measurement of etching variations for binary computer-generated holograms," Appl. Opt. 53, 2477-2486 (2014), http://dx.doi.org/10.1364/AO.53.002477

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021211963A1 (en) 2021-10-25 2022-12-29 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and interferometric measuring arrangement for determining the surface shape of a test object
DE102022209887A1 (en) 2022-09-20 2023-08-24 Carl Zeiss Smt Gmbh Method and device for characterizing the surface shape of an optical element

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022148838A1 (en) 2022-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009015393B3 (en) Measuring method and measuring system for measuring birefringence
DE102012204704A1 (en) Measuring device for measuring an imaging quality of an EUV objective
DE102011006468B4 (en) Measurement of an imaging optical system by overlaying patterns
DE102005041203A1 (en) Device for interferometric measurement of phase masks used for e.g. lithography, produces phase shifting interferogram to be applied over phase mask by translating coherence mask and/or diffraction grating in X-Y direction
CH693968A5 (en) Method and apparatus for the Topographiepruefung of surfaces.
WO2008012091A2 (en) Method and apparatus for determining a deviation of an actual shape from a desired shape of an optical surface
DE10229818A1 (en) Focus detection method and imaging system with focus detection system
DE102014201779B4 (en) Beam propagation camera and method for light beam analysis
DE102018209175B4 (en) Computer-generated hologram (CGH), interferometric test arrangement, and method for characterizing the surface shape of an optical element
WO2005003862A1 (en) Device for the polarization-specific examination of an optical system
DE102015218917B4 (en) Method for determining a position of a structural element on a mask and microscope for carrying out the method
DE102008017645A1 (en) Apparatus for microlithographic projection exposure and apparatus for inspecting a surface of a substrate
WO2022148838A1 (en) Method for determining the planar extension of a map of at least one structural parameter of a structured surface of a diffractive optical element
DE102011121532A1 (en) Method for characterizing a structure on a mask and device for carrying out the method
DE102019215800A1 (en) Method for determining an optical phase difference of measuring light of a measuring light wavelength over a surface of a structured object
DE102016218452A1 (en) Method for determining a distance of a first structural element on a substrate from a second structural element
WO2019101419A1 (en) Method and device for calibrating a diffractive measuring structure
DE102012011315B4 (en) Microscope and method for characterizing structures on an object
DE102012100311B4 (en) A method and apparatus for calibrating the wavefront error of a computer generated hologram for optical surface inspection
DE102011005826A1 (en) Optical device for e.g. extreme UV projection exposure system for manufacturing semiconductor chips, has sensor device comprising sensor line, where sensor device is formed to examine optic during shift of holder for exposure on wafer
WO2020109419A1 (en) Method, interferometer and signal processing device, each for determining an input phase and/or an input amplitude of an input light field
DE10304822A1 (en) Microlithography installation investigation device for determination of the effect of a microlithography UV light projecting installation on the polarization direction of UV radiation incident on it
DE102022212136A1 (en) Process for determining image errors in high-resolution imaging systems using wavefront measurement
EP0079981B1 (en) Phase balancing of an optical wave front
DE102008001448A1 (en) Aberration measuring method for optical imaging system, involves illuminating object structure, producing image output in image plane, and carrying out sequential wavelength-selective measuring of wave front of image output

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final