DE102022209887A1

DE102022209887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements

Info

Publication number: DE102022209887A1
Application number: DE102022209887.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Scheid
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-08-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements. Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren folgende Schritte auf: (a) Durchführen wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element in einem kollimierten Strahlengang auftrifft; (b) Durchführung weiterer Kalibrier-Interferogramm-Messungen zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und (c) Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen, wobei das diffraktive Element wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion aufweist, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element auftrifft, voneinander unterscheiden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Typische für EUV ausgelegte Projektionsobjektive, wie z.B. aus US 2016/0085061 A1 bekannt, können beispielsweise eine bildseitige numerische Apertur (NA) im Bereich von NA = 0.55 aufweisen und bilden ein (z.B. ringsegmentförmiges) Objektfeld in die Bildebene bzw. Waferebene ab. Mit der Erhöhung der bildseitigen numerischen Apertur (NA) geht typischerweise eine Vergrößerung der erforderlichen Spiegelflächen der in der Projektionsbelichtungsanlage eingesetzten Spiegel einher. Dies und die aus der kurzen EUV Wellenlänge resultierenden hohe Genauigkeitsanforderungen an die Oberflächenform der Spiegel hat wiederum zur Folge, dass neben der Fertigung auch die Prüfung der Oberflächenform der Spiegel eine anspruchsvolle Herausforderung darstellt. Hierbei kommen zur hochgenauen Prüfung der Spiegel insbesondere interferometrische Messverfahren zum Einsatz.
Dabei ist u.a. die Verwendung Computer-generierter Hologramme (CGH) bekannt, wobei insbesondere in ein- und dasselbe CGH zusätzlich zu der für die eigentliche Prüfung benötigten Phasenfunktion (d.h. der entsprechend der Spiegelform ausgelegten Phasenfunktion zur Formung der mathematisch der Prüflingsform entsprechenden Wellenfront bei der für die Prüfung vorgesehenen Eingangswelle) wenigstens eine weitere „Kalibrierphasenfunktion“ zur Erzeugung einer zur Kalibrierung bzw. Fehlerkorrektur dienenden Kalibrierwellenfront aus der Eingangswelle einkodiert werden kann. Weiter ist es z.B. auch bekannt, in einer Fizeau-Anordnung ein Interferogramm zwischen einer an einer Referenzfläche („Fizeau-Platte“) reflektierten Referenzwelle und einer an dem Spiegel reflektierten Prüfwelle zu erzeugen.
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die bei der jeweiligen Interferogramm-Messung ermittelte und für die jeweilige Passe-Bestimmung herangezogene Interferogramm-Phase neben dem eigentlich zu bestimmenden Phasenanteil (entsprechend der Oberflächenform bzw. Passe des Prüflings) weitere Phasenanteile aufweist, durch welche die bei der Passe-Bestimmung erhaltenen Ergebnisse verfälscht werden. Diese weiteren Phasenanteile umfassen, neben den aus der Prüfung ohne CGH bekannten Phasenanteilen wie z.B. dem Fehler der Fizeaufläche, auch solche Phasenanteile, welche durch die jeweils eingesetzte diffraktive Struktur bzw. durch das verwendete Computer-generierten Hologramm verursacht werden, wie die Formabweichung des Substrats des diffraktiven Elements, der laterale Versatz der diffraktiven Strukturen und die lokale Formabweichung der dreidimensionalen diffraktiven Struktur von der Sollstruktur beispielsweise hinsichtlich Strukturparametern wie der Ätztiefe oder des Flankenwinkels. Die an den Kalibrierphasenfunktionen erzeugten Kalibrierwellen können genutzt werden, um diese Phasenanteile zu bestimmen und herauszurechnen.
Es ist bekannt, eine Kalibrierphasenfunktion zur Erzeugung mehrerer Kalibrierwellen zu nutzen, indem unterschiedliche Polarisationen der Eingangswelle verwendet werden oder indem neben der (+1)-te Beugungsordnung auch die (-1)-te Beugungsordnung verwendet wird.
Insbesondere der Phasenanteil aufgrund der lokalen Formabweichung der dreidimensionalen diffraktiven Struktur kann mit den bekannten Verfahren nicht hinreichend genau bestimmt bzw. kompensiert werden und verursacht unbekannte Fehler in der Interferogramm-Phase, die zu Fehlern bei der Passe-Bestimmung führen.
Das hieraus resultierende Problem ist umso gravierender, als sich zeigt, dass in diesem Phasenanteil neben einem von der Polarisation abhängigen Phasenanteil insbesondere ein von der Polarisation unabhängiger Phasenanteil enthalten ist, der im Normalfall größer als alle anderen von der Polarisation abhängigen Phasenanteile ist und der auch nicht bei Messungen für lineare Eingangspolarisationen oder bei Messungen für zwei beliebige orthogonale Eingangspolarisationen und anschließender Mittelung der gemessenen Interferogramm-Phasen verschwindet.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2019 215 707 A1 sowie DE 10 2012 217 800 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements bereitzustellen, welche eine erhöhte Genauigkeit unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem Aspekt weist ein Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements folgende Schritte auf:

- Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element in einem kollimierten Strahlengang auftrifft;
- Durchführung weiterer Kalibrier-Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und
- Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen;
- wobei das diffraktive Element wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion aufweist, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element auftrifft, voneinander unterscheiden.

Der Erfindung liegt das Konzept zugrunde, zur Passebestimmung eines optischen Elements einbezogene Interferogramm-Messungen an wenigstens einem Kalibrierspiegel mehrfach mit sich in wenigstens einer optischen Eigenschaft unterscheidenden, planen Kalibierwellen durchzuführen und die hierdurch erhaltenen zusätzlichen Informationen ebenfalls bei der Ermittlung der Kalibrierkorrekturen, welche wiederum bei der eigentlichen Passebestimmung des optischen Elements einzubeziehen sind, zu berücksichtigen. Dabei erfolgt die erfindungsgemäße Durchführung der Interferogramm-Messungen unter Realisierung eines optischen Strahlenganges in der verwendeten interferometrischen Prüfanordnung, bei welchem die elektromagnetische Strahlung auf das (u.a. die Kalibrierwellen erzeugende) diffraktive Element in einem kollimierten Strahlengang auftrifft und bei welchem die von der Kalibrierphasenfunktion erzeugten Kalibrierwellen ebenfalls ebene Wellen sind.
Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Ermittlung von Kalibrierkorrekturen zum einen insbesondere dadurch aus, dass es sich sowohl bei der auf das diffraktive Element auftreffenden Welle als auch bei den jeweiligen vom diffraktiven Element ausgehenden Kalibrierwellen um ebenen Welle handelt. Diesem Ansatz liegt wiederum die Überlegung zugrunde, dass in einer solchen Konfiguration eine zur Gewinnung zusätzlicher Information bei der Ermittlung von Kalibrierkorrekturen durchgeführte Variation wenigstens einer optischen Eigenschaft der Kalibrierwellen auch auf optische Eigenschaften erweitert werden kann, welche zum einen besonders effektiv hinsichtlich des durch besagte Variation gewonnenen Informationsgehalts sind und zum anderen auch in konstruktiver Hinsicht vergleichsweise einfach in der interferometrischen Prüfanordnung variiert werden können.
Insbesondere kann es sich bei der vorstehend genannten, erfindungsgemäß variierbaren optischen Eigenschaft um den Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung beim Auftreffen auf das diffraktive Element handeln. Sowohl die Variation des Einfallswinkels als auch die Variation der Wellenlänge liefern bei der Ermittlung von Kalibrierkorrekturen einen vergleichsweise - insbesondere relativ etwa zu einer Änderung des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung - hohen Informationsgehalt bzw. eine besonders ausgeprägte Kalibrierwirkung mit der Folge, dass auch eine mit der Kalibrierung angestrebte Bestimmung von Parametern, welche für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristisch sind, mit besonders hoher Genauigkeit erfolgen kann.
In weiteren Ausführungsformen kann es sich bei der erfindungsgemäß variierbaren optischen Eigenschaft zusätzlich oder alternativ auch um die Wellenlänge der besagten elektromagnetischen Strahlung handeln.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung somit auch ein Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element in einem kollimierten Strahlengang auftrifft;
- Durchführung weiterer Kalibrier-Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und
- Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen;
- wobei das diffraktive Element wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion aufweist, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, welche in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element auftrifft, voneinander unterscheiden.

Des Weiteren kann auch noch die Beugungsordnung der jeweils vom diffraktiven Element ausgehenden Kalibrierwelle und/oder deren Polarisationszustand variiert werden.
Wie schon aus DE 10 2019 215 707 A1 bekannt existiert hinsichtlich in der mit einer interferometrischen Prüfanordnung ermittelten Interferogramm-Phase vorhandener Fehler, die zu Fehlern bei der Passe-Bestimmung führen, u.a. ein vergleichsweise großer polarisationsunabhängiger Anteil, welcher auch allein durch Polarisationsmessungen nicht bestimmt bzw. eliminiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun insbesondere auch die Bestimmung dieses polarisationsunabhängigen Anteils. Im Ergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine wesentlich genauere Kalibrierung des diffraktiven Elements erzielt mit der Folge, dass auch die Bestimmung der Passe des hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden optischen Elements letztlich mit signifikant erhöhter Genauigkeit erfolgt.
Gemäß der Erfindung wird mit der Realisierung eines optischen Strahlengangs in der interferometrischen Prüfanordnung mit planer Eingangs- bzw. Ausgangswelle am diffraktiven Element insofern ein mit dieser Konfiguration einhergehender Nachteil in Kauf genommen, als hierbei unerwünschte (Stör-)Reflexe an der Eintritts- bzw. Austrittsfläche des diffraktiven Elements auftreten, welche ohne zusätzliche Maßnahmen ebenfalls zur Interferometerkamera bzw. Detektoreinheit in der interferometrischen Prüfanordnung gelangen und so einen unerwünschten, die erhaltenen Messergebnisse und damit auch die Passebestimmung verfälschenden Beitrag liefern können. Die Berücksichtigung bzw. Vermeidung solcher Störbeiträge durch entsprechende Gegenmaßnahmen verursacht wiederum einen erhöhten Aufwand, der jedoch erfindungsgemäß bewusst in Kauf genommen wird, um im Gegenzug die zuvor beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Gewinnung eines erhöhten Informationsgehalts bei der Kalibrierung und die damit verbundene größere Genauigkeit bei der Bestimmung von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristischen Parametern zu erzielen.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die planen Kalibrierwellen hinsichtlich des Polarisationszustandes der auf das diffraktive Element treffenden elektromagnetischen Strahlung voneinander.
Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens eine der planen Kalibrierwellen in einer höheren Beugungsordnung als der (±1)-ten Beugungsordnung von der diffraktiven Struktur erzeugt.
Wie im Weiteren noch näher beschrieben wird durch die vorstehend genannte zusätzliche Information in mathematischer Hinsicht eine Vergrößerung eines Gleichungssystems erreicht, welches die jeweils gemessenen Interferogramm-Phasen mit bekannten Größen (z.B. der Passe der Kalibrierspiegel und den im optischen Design berechneten oder in Messungen ermittelten Sensitivitäten auf bestimmte Fehler) und mit unbekannten, im Wege der Lösung des Gleichungssystems zu ermittelnden Korrekturgrößen (z.B. einem lateralen Strukturversatz sowie einem Passefehler des Substrats und den durch Strukturparameter beschriebenen dreidimensonalen Strukturabweichungen) in Beziehung setzt. Dieses Gleichungssystem wird im allgemeinen überbestimmt sein, d.h. man wird mehr Kalibriermessungen durchführen, als es zu bestimmende Korrekturgrößen gibt. In einem Optimierungsverfahren (z.B. Minimierung der Summe der quadratischen Abweichungen) werden die Korrekturgrößen dann so bestimmt, dass sie die Kalibriermessungen bestmöglich erklären. Aufgrund der zusätzlich aufgestellten Gleichungen und der Sensitivität der Kalibrierwellenfront gegenüber Änderungen der Einfallswinkels und/oder der Wellenlänge kann nun eine größere Anzahl von Korrekturgrößen (u.a. Strukturfehler des diffraktiven Elements) bestimmt werden und/oder es kann die Genauigkeit bei der Bestimmung der Parameter erhöht werden.
In einer mathematischen Betrachtung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die gemessene Phase einer Kalibriermessung wie folgt modelliert werden: $φ_{K} = φ_{K}^{P} + φ_{K,0}^{C} + 2 k_{x, K}^{'} * c_{x} + 2 k_{y, K}^{'} * c_{y} + c_{0} + \sum_{m = 0}^{M} φ_{K, m}^{C} * δ c_{m}$
Die gemessene Phase der Prüflingsmessung kann wie folgt modelliert werden: $φ_{S} = φ_{S}^{P} + φ_{S,0}^{C} + 2 k_{x, S}^{'} * c_{x} + 2 k_{y, S}^{'} * c_{y} + c_{0} + \sum_{m = 0}^{M} φ_{S, m}^{C} * δ c_{m}$
Dabei bezeichnet:

φK: die gemessene Phase einer Kalibriermessung,
: die Passe des jeweiligen Kalibrierspiegels (kann da es sich um einen planen Spiegel handelt mittels Selbstkalibrierverfahren gemessen werden),
: die bekannte, im optischen Design berechnete Phase der Kalibrierfunktion des nominellen CGH's (unter Einbeziehung der rigorosen Rechnung),
: die bekannte x-Komponente des Wellenvektor der Kalibrierphasenfunktion,
cx: der unbekannte laterale Versatz der Struktur in x Richtung,
: die bekannte y-Komponente des Wellenvektor der Kalibrierphasenfunktion,
cy: der unbekannte laterale Versatz der Struktur in y Richtung,
c0: der unbekannte für Prüf- und alle Kalibrierwellen identische, konstante Phasenanteil (z.B. durch Fehler der Referenzfläche),
: die bekannten, durch rigorose Rechnungen bestimmten Sensitivitäten der Phase des CGH's gegen Abweichungen in den Strukturparametern der dreidimensionalen Struktur (wobei hier M unterschiedliche Strukturparameter angenommen wurden),
δcm: die unbekannten Abweichungen der Strukturparameter.

Analog sind alle Größen mit tiefgestelltem S wie z.B. φ_S die entsprechenden Größen für die Messung des Spiegels bzw. die Prüfphasenfunktion im CGH.
Nimmt man nun z.B. drei im CGH kodierte ebene Kalibrierphasenfunktionen an, die bei jeweils vier Kombinationen von Wellenlänge, Winkel, Polarisation und Beugungsordnung gemessen werden, erhält man zwölf Kalibriermessungen, die Gleichung (1) folgen und damit ein Gleichungssystem mit zwölf Gleichungen. Nimmt man z.B. mit der Ätztiefe, dem Tastverhältnis und dem Flankenwinkel drei Strukturparameter an, so hat man insgesamt sechs Unbekannte in dem Gleichungssystem. Aus diesem überbestimmten Gleichungssystem können dann durch Minimierung der quadratischen Abweichungen die gesuchten Unbekannten bestimmt werden. Mit diesen derart bestimmten Größen kann dann nach Gleichung (2) aus der gemessenen Phase der Prüflingsmessung φ_S die gesuchte Passe des Prüflings $φ_{S}^{P}$
unter Berücksichtigung aller betrachteten Fertigungsfehler des CGH's bestimmt werden.
Dabei beinhaltet die Erfindung insbesondere auch das Konzept, die zusätzliche Information zur Ermittlung von Parametern zu nutzen, welche für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristisch sind, z.B. zur Bestimmung von Ätztiefe, Flankenwinkel, Kantenverrundungen und Tastverhältnis. Dabei bezeichnet das Tastverhältnis (auch als Füllgrad bezeichnet) das Verhältnis zwischen geätzter Fläche und Gesamtfläche auf dem diffraktiven Element bzw. CGH.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst somit die Ermittlung von Kalibrierkorrekturen ein Ermitteln einer über das diffraktive Element bzw. CGH ortsaufgelösten Karte von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristischen Parametern, insbesondere Ätztiefe, Flankenwinkel, Kantenverrundungen und Tastverhältnis.
„Ortsaufgelöste Karte“ bedeutet, dass die für die Struktur des diffraktiven Elements charakteristischen Parameter auf einer Karte bzw. insbesondere zweidimensionalen Fläche dargestellt werden oder darstellbar sind. Die Karte oder Fläche entspricht dabei einem vorgebbaren Teil der Oberfläche, mehreren Teilen der Oberfläche oder der ganzen Oberfläche des diffraktiven 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 bzw. Fläche darstellbar. Auf der Karte erfolgt die Darstellung des Strukturparameters selbst, ohne hierauf beschränkt zu sein, insbesondere mittels vorgebbaren Kennfarben. Ist der Parameter 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 Parameter.
Gemäß einen Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element in einem kollimierten Strahlengang auftrifft;
- Durchführung weiterer Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und
- Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen;
- wobei die Ermittlung von Kalibrierkorrekturen ein Ermitteln einer über das diffraktive Element ortsaufgelösten Karte von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristischen Parametern umfasst.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements charakteristischen Parametern unter Durchführung von rigorosen Simulationen der Wellenfronten z.B. durch eine RCWA-Analyse (RCWA= „Rigorous Coupled Wave Analysis“).
Gemäß einer Ausführungsform weist die interferometrische Prüfanordnung ein Fizeau-Element zur Erzeugung einer nicht an dem optischen Element reflektierten und nicht an dem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle auf.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt das diffraktive Element eine nicht an dem optischen Element reflektierte und nicht an dem Kalibrierspiegel reflektierte Referenzwelle in Littrow-Anordnung.
Gemäß einer Ausführungsform wird die nicht an dem optischen Element reflektierte Referenzwelle und/oder die nicht an dem Kalibrierspiegel reflektierte Referenzwelle dadurch erzeugt, dass an dem diffraktiven Element reflektierte elektromagnetische Strahlung an einem Referenzspiegel reflektiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das diffraktive Element ein Computer-generiertes Hologramm (CGH).
Das hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierende optische Element kann insbesondere ein Spiegel sein. Des Weiteren kann das optische Element für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt sein. Insbesondere kann das optische Element ein optisches Element einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sein.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung einen verkippbaren Spiegel zur Variation des Einfallswinkels der auf das diffraktive Element auftreffenden elektromagnetischen Strahlung auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zur Variation der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung durchstimmbare oder austauschbare Lichtquelle auf.
Zu Vorteilen sowie weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren interferometrischen Prüfanordnung in Form einer Fizeau-Anordnung, wobei eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch eine über ein Verkippen eines Teils des Messaufbaus bewirkte Variation des Einfallswinkels, unter welchem die Strahlung auf das verwendete diffraktive Element trifft, erzielt wird;
2a-2c schematische Darstellungen zur prinzipiellen Erläuterung unterschiedlicher Realisierungen des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Konzepts;
3a-3b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei ausgehend von einer Fizeau-Anordnung eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch eine über einen Umlenkspiegel bewirkte Variation des Einfallswinkels erzielt wird;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei ausgehend von einer Anordnung, in der die Referenzwelle durch das CGH in Littrow Anordnung erzeugt wird, eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch Nutzung zusätzlicher Beugungsordnungen erzielt wird;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei ausgehend von einer Anordnung, in der die Referenzwelle durch einen Referenzspiegel erzeugt wird, eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch Nutzung anderer Wellenlängen erzielt wird;
6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung von für die dreidimensionale Struktur eines CGH charakteristischen Parametern, welche bei der erfindungsgemäßen Ermittlung von Kalibrierkorrekturen bestimmt werden können; und
7 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
7 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer lediglich beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, welche mit einem erfindungsgemäßen Verfahren prüfbare Spiegel aufweist.
Gemäß 7 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 710 einen Feldfacettenspiegel 703 und einen Pupillenfacettenspiegel 704 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 703 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 701 und einen Kollektorspiegel 702 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 704 sind ein erster Teleskopspiegel 705 und ein zweiter Teleskopspiegel 706 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 707 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 721-726 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 731 auf einem Maskentisch 730 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 741 auf einem Wafertisch 740 befindet.
Bei dem in einer im Weiteren beschriebenen interferometrischen Prüfanordnung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüften optischen Element kann es sich z.B. um einen beliebigen Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage 710 handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung auf einen Spiegel, insbesondere in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch auf ein optisches Element (einen Spiegel oder auch eine Linse) einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage oder auch eines anderen optischen Systems vorteilhaft angewendet werden.
Die Erfindung geht nun zunächst von dem für sich bekannten Konzept aus, bei der Bestimmung der Passe eines optischen Elements bzw. Spiegels Kalibrierkorrekturen mit einzubeziehen, welche anhand von Kalibriermessungen von an zusätzlich im diffraktiven Element bzw. CGH eingebrachten Kalibrierphasenfunktionen erzeugten Kalibrierwellen und an wenigstens einem hierzu zusätzlich im interferometrischen Prüfaufbau vorgesehenen Kalibrierspiegel durchgeführt werden. Diese Kalibriermessungen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrfach mit sich in wenigstens einer optischen Eigenschaft voneinander unterscheidenden planen Kalibrierwellen durchgeführt, um auf diese Weise zusätzliche Informationen für die Ermittlung der bei der Passebestimmung einzubeziehenden Kalibrierkorrekturen zu erhalten. Erfindungsgemäß können so insbesondere Parameter mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, welche für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements bzw. CGHs charakteristisch sind, wie z.B. Ätztiefe, Flankenwinkel, Kantenverrundungen und Tastverhältnis bzw. Füllgrad.
Den im Weiteren beschriebenen Ausführungsformen ist dabei gemeinsam, dass jeweils bei der Ermittlung von Kalibrierkorrekturen in einer interferometrischen Prüfanordnung zum einen mehrere (d.h. wenigstens zwei) interferometrische (Kalibrier-)Messungen an wenigstens einem Kalibrierspiegel mit sich in wenigstens einer optischen Eigenschaft voneinander unterscheidenden, von einer Kalibrierphasenfunktion erzeugten, Kalibrierwellen durchgeführt werden und zum anderen hierbei ein optischer Strahlengang genutzt wird, in welchem sowohl die auf das die Kalibrierwellen erzeugende diffraktive Element auftreffende elektromagnetische Strahlung als auch die betreffenden Kalibrierwellen in einem kollimierten Strahlengang verlaufen bzw. ebene Wellen bilden.
1 zeigt eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer interferometrischen Prüfanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
In der interferometrischen Prüfanordnung gemäß 1 wird wenigstens eine erste Interferogramm-Messung an einem optischen Element 120 durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element 110 erzeugten und an dem optischen Element 120 reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element 120 reflektierten Referenzwelle durchgeführt, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element 110 in einem kollimierten Strahlengang auftrifft. Außerdem werden weitere Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element 110 erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel 111 reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen durchgeführt. Die Passe des optischen Elements 120 wird basierend auf der an dem optischen Element 120 durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen bestimmt.
Das diffraktive Element 110 weist wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion auf, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich in der Ausführungsform von 1 diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element 110 trifft, voneinander unterscheiden.
Gemäß 1 gelangt von einer Lichtquelle 101 erzeugte elektromagnetische (Beleuchtungs-)Strahlung über eine Linse 102, ein Pinhole 103 und einen Kollimator 104 bis zu einem Strahlteiler 105 und trifft nach Durchlaufen eines (optionalen) polarisationsbeeinflussenden optischen Elements 106 und eines Fizeau-Elements 130 auf ein diffraktives Element 110 in Form eines komplex kodierten CGH's (d.h. eines CGH's, bei dem mehrere Phasenfunktionen auf der gleichen Fläche eingebracht sind). Das CGH erzeugt gemäß seiner komplexen Kodierung aus der Eingangswelle in Transmission mehrere Ausgangswellen, von denen eine Ausgangswelle als Prüfwelle auf die Oberfläche eines hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden optischen Elements 120 in Form eines Spiegels mit einer an die Sollform der Oberfläche dieses Spiegels angepassten Wellenfront auftrifft. Des Weiteren erzeugt das CGH 110 aus der Eingangswelle wenigstens eine weitere Ausgangswelle als Kalibrierwelle, welche auf einen Kalibrierspiegel 111 auftrifft. Durch Verkippen des Interferometers 100 wird eine weitere Kalibrierwelle erzeugt, die dann auf einen Kalibrierspiegel 112 trifft. Dabei kann es sich hier sowie in den weiteren Ausführungsformen bei den jeweils schematisch dargestellten Kalibrierspiegeln um unterschiedliche Kalibrierspiegel oder auch um ein- und denselben verstellbaren Kalibrierspiegel in unterschiedlichen Positionen handeln.
Eine am Fizeau-Element 130 reflektierte Referenzwelle wird mit der vom optischen Element 120 bzw. Spiegel reflektierten Prüfwelle oder einer vom Kalibrierspiegel 111 reflektierten Kalibrierwelle zur Interferenz gebracht. Über geeignet ausgebildete Shutter (nicht dargestellt) können einzelne optische Elemente vorübergehend aus dem optischen Strahlengang ausgekoppelt werden.
Zur Erzielung der o.g. Interferenz treffen Referenzwelle, Prüfwelle bzw. Kalibrierwelle erneut auf den Strahlteiler 105 und werden von diesem in Richtung einer als CCD-Kamera ausgelegten Interferometerkamera 109 reflektiert, wobei sie ein aus Linsen 107, 108 gebildetes Okular durchlaufen. Die Interferometerkamera 109 erfasst ein durch die interferierenden Wellen erzeugtes Interferogramm, aus welchem über eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des optischen Elements 120 bzw. Spiegels bestimmt wird.
In der Ausführungsform von 1 erfolgte die erfindungsgemäße Bereitstellung unterschiedlicher Kalibrierwellen aus einer Kalibrierphasenfunktion durch eine Variation des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung in einem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element 110 trifft, wobei diese Variation des Einfallswinkels wiederum über ein (mit einem Pfeil angedeutetes) Verkippen eines Teils des Messaufbaus bewirkt wird.
Zusätzlich kann über das in 1 schematisch angedeutete polarisationsbeeinflussende Element 106 gezielt die Polarisation der auf das diffraktive Element 110 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung variiert werden. In Ausführungsformen kann als Element 106 ein geeigneter Polarisator zur Einstellung linearer Polarisation in Kombination mit einer Lambda/2-Platte zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Polarisationsrichtungen eingesetzt werden. In weiteren Ausführungsformen kann ein geeigneter Polarisator in Kombination mit einer drehbaren Lambda/2-Platte sowie einer drehbaren Lambda/4-Platte zur Einstellung orthogonaler linearer und zirkularer Eingangspolarisationen eingesetzt werden.
2a-2c zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzepts, wobei jeweils eine plane Eingangswelle auf ein mit „210a“, „210b“ bzw. „210c“ bezeichnetes diffraktives Element in Form eines CGH's trifft. Bei der erfindungsgemäß in den besagten Kalibriermessungen variierten optischen Eigenschaft der jeweiligen Kalibrierwelle kann es sich insbesondere um die Beugungsordnung der elektromagnetischen Strahlung bei Auftreffen auf das diffraktive Element 210a gemäß 2a, um die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung bei Auftreffen auf das diffraktive Element 210b gemäß 2b oder um auch den Einfallswinkel der elektromagnetischen Strahlung bei Auftreffen auf das diffraktive Element 210c gemäß 2c handeln. Insbesondere wird aus den schematischen Darstellungen von 2a-2c deutlich, dass es sich in den genannten Szenarien auch bei der jeweils vom diffraktiven Element 210a, 210b bzw. 210c ausgehenden Kalibrierwelle wiederum um eine ebene Welle bzw. Planwelle handelt. Diese Kalibrierwellen sind in 2a die Kalibrierwelle in nullter Beugungsordnung 204, die Kalibrierwellen in (±1)-ter Beugungsordnung 202 und 203 und die Kalibrierwelle in (+2)-ter Beugungsordnung 201. In 2b sind die Kalibrierwellen die Kalibrierwelle bei einer zur Prüfung des optischen Elements verwendeten ersten Wellenlänge 205 und eine Kalibrierwelle bei einer zweiten Wellenlänge 206. In 2c sind die Kalibrierwellen die Kalibrierwelle bei einem zur Prüfung des optischen Elements verwendeten ersten Einfallswinkel 207 und bei einem zweiten Einfallswinkel 208. Diese Kalibrierwellen treffen jeweils auf Kalibrierspiegel 211-214 gemäß 2a, auf Kalibrierspiegel 215-216 gemäß 2b bzw. auf Kalibrierspiegel 217-218 gemäß 2c.
3a-3b zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei wiederum ausgehend von einer Fizeau-Anordnung (mit einem in 3a-3b mit „330“ bezeichneten Fizeau-Element) insoweit analog zu 1 eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch Variation des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung auf das (in 3a-3b mit „310“ bezeichnete) diffraktive Element trifft, erzielt wird. Im Unterschied zu 1 wird gemäß 3a-3b diese Variation des Einfallswinkels über einen Umlenkspiegel 340 bewirkt. Mit „311“ bzw. „312“ ist jeweils ein Kalibrierspiegel zur Reflexion der betreffenden Kalibrierwelle bezeichnet. Auch hier kann es sich wie auch in den weiteren Ausführungsformen bei den jeweils schematisch dargestellten Kalibrierspiegeln 311, 312 um unterschiedliche Kalibrierspiegel oder auch um ein- und denselben verstellbaren Kalibrierspiegel in unterschiedlichen Positionen handeln.
Zur vereinfachten Darstellung ist in 3a-3b sowie auch in den weiteren 4 und 5 derjenige Teil der interferometrischen Prüfanordnung, welcher sich in 1 von der Lichtquelle 101 bis zur Interferometerkamera 109 bzw. bis zum optionalen polarisationsbeeinflussenden optischen Element 106 erstreckt und in 1 mit „100“ bezeichnet ist, lediglich angedeutet und mit „300“ (bzw. mit „400“ oder „500“ in 4 und 5) bezeichnet.
4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei die erfindungsgemäße Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch Nutzung zusätzlicher Beugungsordnungen erzielt wird, unter denen die elektromagnetische Strahlung von dem (in 4 mit „410“ bezeichneten) diffraktiven Element ausgeht. Diese Kalibrierwellen sind in 4 mit „401“-„404“, „205“-„206“ bzw. „207“-„208“ bezeichnet und treffen jeweils auf Kalibrierspiegel „411“-„414“. Im konkreten Ausführungsbeispiel (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) umfassen die besagten Beugungsordnungen zusätzlich zur nullten und (±1)-ten Beugungsordnung die (+2)-te Beugungsordnung.
Gemäß 4 erzeugt das diffraktive Element 410 die jeweils zur Interferenz benötigte (nicht an dem optischen Element und nicht an einem Kalibrierspiegel reflektierte) Referenzwelle in Littrow-Anordnung.
Zusätzlich kann in der Ausführungsform von 4 die erfindungsgemäße Bereitstellung unterschiedlicher Kalibrierwellen durch eine Variation des Einfallswinkels erfolgen, unter welchem die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element 410 trifft, wobei diese Variation des Einfallswinkels wiederum über ein (mit einem Pfeil angedeutetes) Verkippen eines Teils des Messaufbaus analog zu 1 bewirkt werden kann. Zur Einhaltung der „Littrow-Bedingung“ werden Wellenlänge und Einfallswinkel der auf das diffraktive Element 410 treffenden elektromagnetischen Strahlung gemeinsam variiert.
5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Bereitstellung weiterer Kalibrierwellen u.a. durch Nutzung anderer Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung erzielt wird, welche auf das (in 5 mit „510“ bezeichnete) diffraktive Element trifft. Mit „511“ bzw. „512“ ist jeweils ein Kalibrierspiegel zur Reflexion der betreffenden Kalibrierwelle bezeichnet. Im Unterschied zu den zuvor anhand von 1-4 beschriebenen Ausführungsformen wird gemäß 5 die jeweils zur Interferenz benötigte, nicht am optischen Element bzw. nicht an einem Kalibierspiegel reflektierte Referenzwelle dadurch erzeugt, dass von dem diffraktiven Element 510 ausgehende elektromagnetische Strahlung an einem Referenzspiegel 513 reflektiert wird. Bei Nutzung einer anderen Wellenlänge ändert sich wie in 5 angedeutet auch die jeweilige Position des zur Reflexion benötigten Kalibierspiegels bzw. Referenzspiegels, wobei es sich bei dem insoweit jeweils schematisch dargestellten weiteren Kalibrierspiegel 512 bzw. weiteren Referenzspiegel 514 um separate Spiegel oder auch um ein- und denselben verstellbaren Kalibrierspiegel 511 bzw. Referenzspiegel 513 in anderer Position handeln kann.
In 6 sind anhand einer schematischen Querschnittdarstellung der dreidimensionalen Struktur des diffraktiven Elements bzw. CGH's beispielhaft einige Strukturparameter gezeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt werden können. Dabei ist T die Ätztiefe, α der Flankenwinkel, B die Strukturbreite und S der Strukturabstand. Das Tastverhältnis ergibt sich aus B/S. Die bestimmbaren Strukturparameter sind nicht auf die hier gezeigten beschränkt.
Wenngleich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur erfindungsgemäßen Bereitstellung unterschiedlicher Kalibrierwellen jeweils hinsichtlich der „Referenzwellen-Erzeugung“ nur für einen konkrete Anordnung (Fizeau-Anordnung, Littrow-Anordnung oder Referenzspiegel-Anordnung) beschrieben wurden, sind die Ausführungsbeispiele insoweit entsprechend austauschbar (so dass ein für eine Fizeau-Anordnung beschriebenes Konzept zur Variation des Einfallswinkels analog z.B. auch in einer Referenzspiegel-Anordnung realisierbar ist, etc.).
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0085061 A1 [0003]
DE 102019215707 A1 [0009, 0019]
DE 102012217800 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element (120) durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) in einem kollimierten Strahlengang auftrifft; b) Durchführung weiterer Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel (111, 112, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 311, 411, 412, 413, 414, 511, 512) reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und c) Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element (120) durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen; dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive Element wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion aufweist, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich des Einfallswinkels, unter welchem die elektromagnetische Strahlung in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) auftrifft, voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese planen Kalibrierwellen hinsichtlich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) auftrifft, voneinander unterscheiden.
Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element (120) durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) in einem kollimierten Strahlengang auftrifft; b) Durchführung weiterer Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel (111, 112, 211, 212, 213, 214, 222, 223, 232, 233, 311, 411, 412, 413, 414, 511, 512) reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und c) Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen; dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive Element wenigstens eine plane Kalibrierphasenfunktion aufweist, an der mehrere plane Kalibrierwellen erzeugt und damit über einen planen Kalibrierspiegel mehrere Kalibrier-Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, wobei sich diese Kalibrier-Interferogramm-Messungen hinsichtlich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die in dem kollimierten Strahlengang auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) trifft, voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese planen Kalibrierwellen hinsichtlich der Beugungsordnung der an dem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) gebeugten elektromagnetischen Strahlung voneinander unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine dieser planen Kalibrierwellen in einer höheren Beugungsordnung als der (±1)-ten Beugungsordnung von der diffraktiven Struktur erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die planen Kalibrierwellen hinsichtlich des Polarisationszustandes der auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) treffenden elektromagnetischen Strahlung voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Kalibrierkorrekturen ein Ermitteln einer ortsaufgelösten Karte von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) charakteristischen Parametern umfasst.
Verfahren zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Durchführen, in einer interferometrischen Prüfanordnung, wenigstens einer ersten Interferogramm-Messung an dem optischen Element (120) durch Überlagerung einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an einem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle, wobei die elektromagnetische Strahlung auf das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) in einem kollimierten Strahlengang auftrifft; b) Durchführung weiterer Interferogramm-Messungen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem diffraktiven Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) erzeugten und an jeweils einem Kalibrierspiegel (111, 112, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 311, 411, 412, 413, 414, 511, 512) reflektierten Kalibrierwelle mit jeweils einer nicht an diesem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen; und c) Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten ersten Interferogramm-Messung und den ermittelten Kalibrierkorrekturen; dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Kalibrierkorrekturen ein Ermitteln einer ortsaufgelösten Karte von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) charakteristischen Parametern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln von für die dreidimensionale Struktur des diffraktiven Elements (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) charakteristischen Parametern unter Durchführung von rigorosen Simulationen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die interferometrische Prüfanordnung ein Fizeau-Element (130, 330) zur Erzeugung einer nicht an dem optischen Element (120) reflektierten und nicht an dem Kalibrierspiegel reflektierten Referenzwelle aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive Element (410) eine nicht an dem optischen Element reflektierte und nicht an dem Kalibrierspiegel reflektierte Referenzwelle in Littrow-Anordnung erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht an dem optischen Element reflektierte Referenzwelle dadurch erzeugt wird, dass von dem diffraktiven Element (510) ausgehende elektromagnetische Strahlung an einem Referenzspiegel (513, 514) reflektiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das diffraktive Element (110, 210a, 210b, 210c, 310, 410, 510, 610) ein Computer-generiertes Hologramm (CGH) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (120) ein Spiegel oder eine Linse ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (120) für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (120) ein optisches Element einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.
Vorrichtung zur Charakterisierung der Oberflächenform eines optischen Elements, insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass diese dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen verkippbaren Spiegel (340) zur Variation des Einfallswinkels der auf das diffraktive Element (310) auftreffenden elektromagnetischen Strahlung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine zur Variation der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung durchstimmbare oder austauschbare Lichtquelle aufweist.