DE10260985A1 - Vorrichtung zur interferometrischen Wellenfrontvermessung eines optischen Abbildungssystems - Google Patents

Vorrichtung zur interferometrischen Wellenfrontvermessung eines optischen Abbildungssystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vermessung eines optischen Abbildungssystems durch Wellenfronterfassung mittels Shearinginterferometrie mit einem objektseitig vor dem Abbildungssystem (1) anzuordnenden Beleuchtungsteil, einem nach dem Abbildungssystem vor dessen Bildebene anzuordnenden Beugungsgitter (3), einer in der Bildebene des Abbildungssystems anzuordnenden Filtermaske (4) und einer der Filtermaske nachgeschalteten Detektoreinheit (5). DOLLAR A Erfindungsgemäß beinhaltet der Beleuchtungsteil eine Kohärenzmaske (2) mit einer Mehröffnungs-Maskenstruktur, die auf eine Unterdrückung unerwünschter Beugungsordnungen ausgelegt ist, und/oder die Filtermaske ist in der Bildebene des Abbildungssystems beweglich angeordnet. DOLLAR A Verwendung z. B. zur ortsaufgelösten Vermessung hochaperturiger Projektionsobjekte von Mikrolithographieanlagen hinsichtlich eventueller Bildfehler.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vermessung eines optischen Abbildungssystems durch Wellenfronterfassung mittels Shear- bzw. Shearinginterferometrie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Vorrichtungen zur Vermessung optischer Abbildungssysteme durch Wellenfronterfassung mittels Shearinginterferometrie können zur ortsaufgelösten Ermittlung der Abbildungsqualität bzw. von Bildfehlern optischer Abbildungssysteme über deren gesamten Pupillenbereich hinweg eingesetzt werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen, mit denen sich Bildfehler von hochauflösenden Abbildungssystemen, wie sie z.B. in Mikrolithographieanlagen zur Strukturierung von Halbleiterbauelementen zum Einsatz kommen, mit hoher Präzision ortsaufgelöst über die Pupille des Abbildungssystems hinweg bestimmen lassen. Wenn für die Wellenfrontmessung dieselbe Strahlung verwendet wird, wie sie vom Abbildungssystem in seinem normalen Betrieb benutzt wird, wobei die Vermessungsvorrichtung in einer Baueinheit mit dem Abbildungssystem integriert sein kann, wird dies auch als sogenanntes Betriebsinterferometer (BIF) bezeichnet.
  • Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der Offenlegungsschrift WO 02/12826 A1 angegeben. Bei der dortigen Vorrichtung ist zwischen dem zu vermessenden Abbildungssystem und der in dessen Bildebene positionierten Filtermaske ein Strahlteiler angeordnet, der von einem Beugungsgitter gebildet sein kann und dazu dient, die vom Abbildungssystem kommende Strahlung in zwei Strahlen aufzuteilen, die an lateral versetzten Stellen der Bildebene einfallen und dort durch je ein Fenster der Filtermaske hindurchtreten. In Kombination mit dieser Maßnahme beinhaltet objektseitig der Beleuchtungsteil eine Punktlichtquelle in Form einer Nadelloch(„Pinhole")-Filtermaske. Mit dieser Anordnung wird dann eine spezielle laterale Doppelbereich-Shearinginterferometriemessung ausgeführt, bei der Methoden im Zeitbereich, wie Phasenschieben, mit Methoden im Ortsbereich, wie Filterung in der Fourierebene, kombiniert sind.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 101 09 929 A1 ist eine BIF-Vorrichtung bekannt, bei welcher der Beleuchtungsteil eine in der Objektebene, des zu vermessenden Abbildungssystems anzuordnende Kohärenzmaske mit einer zweidimensionalen Struktur beinhaltet, durch deren Geometrie die räumliche Kohärenzverteilung gezielt geformt werden kann. Das Beugungsgitter ist dazu korrespondierend in der Bildebene des zu vermessenden Abbildungssystems angeordnet, so dass das Bild der Kohärenzmaske in der Beugungsgitterebene liegt. Eine dem Beugungsgitter nachgeschaltete Abbildungsoptik bildet die Pupille des zu vermessenden Abbildungssystems auf ein Detektorelement ab, z.B. ein CCD-Array einer Bildaufnahmekamera.
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer weiter verbesserten neuartigen Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Vermessung eines optischen Abbildungssystems durch Wellenfronterfassung mittels Shearinginterterometrie zugrunde.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei dieser Vorrichtung beinhaltet der Beleuchtungsteil eine Kohärenzmaske mit einer Mehröffnungs-Maskenstruktur, die auf eine Unterdrückung unerwünschter Beugungsordnungen ausgelegt ist, und/oder es ist vorgesehen, die Filtermaske in der Bildebene des zu vermessenden Abbildungssystems beweglich anzuordnen.
  • Es zeigt sich, dass die Verwendung einer solchen objektseitigen Kohärenzmaske, die sich vorzugsweise in der Objektebene des zu vermessenden Abbildungssystems befindet, in Kombination mit der in der Bildebene positionierten Filtermaske und dem zwischen Abbildungssystem und Filtermaske angeordneten Beugungsgitter eine weitestgehende Unterdrückung unerwünschter Beugungsordnungen und insbesondere unerwünschter Überlagerungen verschiedener Beugungsordnungen ermöglicht. Dazu ist die Kohärenzmaske so ausgelegt, dass der Kohärenzgrad in der Beugungsgitterebene für unerwünschte Beugungsordnungen und damit der Interferenzkontrast für diese Beugungsordnungen minimal ist. Bei beweglicher Anordnung der Filtermaske können je nach Bedarf selektiv unterschiedliche Beugungsordnungen ausgewählt werden.
  • Eine nach Anspruch 2 weitergebildete Vorrichtung beinhaltet eine bildseitige Filtermaske, die so ausgelegt ist, dass sie nur die –1., 0. und +1. Beugungsordnung in einer oder zwei nichtparallelen Lateralrichtungen durchlässt. Die Überlagerung dieser Beugungsordnungen erzeugen die zur Wellenfronterfassung erwünschten Interferenzen, aus denen mit Hilfe bekannter Auswerteverfahren die Wellenfront in der Pupille des zu vermessenden Abbildungssystems rekonstruiert werden kann. Uner wünschte Interferenzen zwischen höheren Beugungsordnungen werden wirksam unterdrückt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 sind Kohärenzmaske, Beugungsgitter und Filtermaske in ihrer Strukturierung und gegenseitigen Lage so aufeinander abgestimmt, dass die Bilder der Kohärenzmaskenstruktur in der Ebene der Filtermaske räumlich getrennt sind und in entsprechend verschiedene Fensterbereiche der Filtermaske fallen.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer BIF-Vorrichtung mit zu vermessendem Projektionsobjektiv,
  • 2 eine Draufsicht auf eine in der Vorrichtung von 1 verwendbare Kohärenzmaske,
  • 3 eine Draufsicht auf eine in der Vorrichtung von 1 verwendbare Beugungsgitterstruktur,
  • 4 eine Draufsicht auf eine in der Vorrichtung von 1 mit der Kohärenzmaske von 2 und der Beugungsgitterstruktur von 3 verwendbare Filtermaske,
  • 5 im linken Teilbild eine Draufsicht auf eine weitere, in der Vorrichtung vom 1 verwendbare Beugungsgitterstruktur und im rechten Teilbild schematisch ein zugehöriges Beugungsdiagramm,
  • 6 eine Draufsicht auf eine weitere, in der Vorrichtung von 1 verwendbare Kohärenzmaske,
  • 7 eine Draufsicht auf eine in der Vorrichtung von 1 mit der Kohärenzmaske von 6 und der Beugungsgitterstruktur von 5 verwendbare, drehbewegliche Filtermaske,
  • 8 eine Draufsicht auf eine weitere, in der Vorrichtung von 1 z.B. in Verbindung mit der Kohärenzmaske von 2 und der Beugungsgitterstruktur von 3 verwendbare Filtermaske mit einer nicht-mittigen Öffnungsstruktur,
  • 9 eine Draufsicht auf eine weitere, in der Vorrichtung von 1 mit der Kohärenzmaske von 2 und der Beugungsgitterstruktur von 3 verwendbare, drehbewegliche Filtermaske,
  • 10 eine Draufsicht auf eine weitere, in der Vorrichtung von 1 z.B. in Verbindung mit der Kohärenzmaske von 2 und einer Mehrfrequenz-Beugungsgitterstruktur verwendbare, drehbewegliche Filtermaske und
  • 11 eine Draufsicht auf eine alternativ zur Filtermaske von 10 verwendbare Filtermaske.
  • Die in 1 gezeigte BIF-Vorrichtung dient zur Vermessung optischer Abbildungssysteme, wie eines Projektionsobjektivs 1, das in 1 nur schematisch durch eine eintrittseitige Linse 1a und eine austrittseitige Linse 1b wiedergegeben ist. Insbesondere kann es sich hierbei um ein Projektionsobjektiv einer Mikrolithographieanlage zur Halbleiterbauelementstrukturierung handeln, wobei die BIF-Vorrichtung in diese Anlage eingebaut sein kann.
  • Die BIF-Vorrichtung beinhaltet objektseitig, d.h. im Strahlengang vor dem zu vermessenden Abbildungssystem 1, nachfolgend auch als Prüfling bezeichnet, einen Beleuchtungsteil mit einer Kohärenzmaske 2 und einer vorgeschalteten, herkömmlichen, nicht explizit gezeigten Beleuchtungsoptik. Bildseitig, d.h. nach dem Prüfling 1, weist sie ein Beugungsgitter 3, eine Filtermaske 4 und eine Detektoreinheit 5 auf.
  • Die Kohärenzmaske 2 ist in der Objektebene des Objektivs bzw. Prüflings 1 angeordnet, während die Filtermaske 4 in dessen Bildebene platziert ist. Das Beugungsgitter 3 befindet sich zwischen dem Prüfling 1 und der Filtermaske 4. Durch diese Positionierung des Beugungsgitters 3 wird eine Aufspaltung der Strahlung in die einzelnen Beugungsordnungen schon vor der Bildebene des Prüflings 1 bewirkt. Auf der Detektoreinheit, z.B. einem CCD-Array einer Bildaufnahmekamera, entsteht das auszuwertende Wellenfront-Interferenzbild. Aus den aufgenommenen Bildern kann mit herkömmlichen Auswertealgorithmen der lateralen Shearinginterferometrietechnik die Wellenfront in der Pupille des Prüflings 1 rekonstruiert werden, woraus eventuelle Abbildungsfehler des Prüflings 1 über seine gesamte Pupille hinweg ortsaufgelöst mit hoher Genauigkeit auch für Prüflinge mit hoher numerischer Apertur ermittelt werden können.
  • Wie aus 2 ersichtlich, beinhaltet die Kohärenzmaske 2 im gezeigten Beispiel eine Maskenstruktur mit fünf quadratischen Öffnungen, und zwar eine mittlere Öffnung und vier Öffnungen, welche die mittlere Öffnung schachbrettartig umgeben.
  • Wie aus 3 ersichtlich, beinhaltet das Beugungsgitter 3 eine zweidimensionale Beugungsstruktur in Form einer Schachbrettgitterstruktur. Dies führt bekanntermaßen im Beugungsdiagramm zu einem Beugungspunkt 0. Ordnung und zu weiteren Beugungspunkten entlang der Schachbrettdiagonalen, d.h. der Winkelhalbierenden des xy-Koordinatensystems der Schachbrettgitterstruktur.
  • Die Filtermaske 4 beinhaltet passend zu dieser Beugungsstruktur fünf quadratische Fensteröffnungen, und zwar eine in der optischen Achse der Anordnung befindliche, mittige quadratische Öffnung und vier weitere quadratische Öffnungen, die beidseits der mittigen Öffnung in Diagonalenrichtung mit lateralem Abstand zu dieser angeordnet sind, wie aus 4 ersichtlich. Die Fensteröffnungen sind in Größe und Lage so bemessen, dass in sie je ein Beugungs-Abbild der Kohärenzmaskenstruktur mit den fünf Kohärenzmaskenöffnungen fällt, wie in 4 durch Wiedergabe der Kohärenzmaskenstruktur in jedem der fünf Fensteröffnungsbereiche symbolisiert.
  • Wie daraus deutlich wird, sind die Kohärenzmaske 2, das Beugungsgitter 3 und die Filtermaske 4 in ihrer Strukturierung und ihrer gegenseitigen Lage so aufeinander abgestimmt, dass die in der Bildebene des Prüflings 1 positionierte Filtermaske 4 nur die 0. Beugungsordnung und jeweils die –1. und die +1. Beugungsordnung in der x- und y-Richtung durchlässt und dabei die Bilder der Kohärenzmaskenstruktur in der Bildebene lateral getrennt sind und in je eine der Filtermaskenöffnungen fallen.
  • Auf diese Weise ergibt sich auf der Detektionsebene der Detektoreinheit 5 das zur Wellenfronterfassung gewünschte Interferenzbild aus einer Überlagerung der –1., 0. und +1. Beugungsordnung in x- und y-Richtung. Aus dieser Überlagerung wird durch ein herkömmliches, hier nicht weiter zu erläuterndes Auswerteverfahren die Wellenfront in der Pupille des Prüflings 1 ortsaufgelöst rekonstruiert, woraus hochgenau auch für Prüflinge mit sehr hoher numerischer Apertur auf eventuelle Bildfehler bzw. Aberrationen geschlossen werden kann.
  • Eventuell störende Interferenzen zwischen höheren Beugungsordnungen sind bei der Vorrichtung von 1 durch die Verwendung der Filtermaske 4 in Kombination mit der Kohärenzmaske 2 und dem Beugungsgitter 3 wirksam unterdrückt. Die Kohärenzmaske 2 ist dazu speziell so ausgelegt, dass der Kohärenzgrad in der Beugungsgitterebene für unerwünschte Beugungsordnungen minimal wird und der Interferenzkontrast für diese Beugungsordnungen somit verschwindet. Dies minimiert weitgehend Störeinflüsse höherer Beugungsordnungen, z.B. aus einer Überlagerung der 0. und 3. Beugungsordnung oder aus einer Überlagerung der 1. Beugungsordnungen in x- und y-Richtung für den Fall, dass die Auslöschung der orthogonalen Beugungsordnungen durch die schnelle Phasenschiebebewegung der lateralen Shearinginterferometrietechnik nicht fehlerfrei ist.
  • Die Verwendung der Kohärenzmaske 2 in Kombination mit der Filtermaske 4 unterstützt folglich die Unterdrückung unerwünschter Interferenzen, wie sie durch das Phasenschiebeverfahren bewirkt werden soll. Bei letzterem werden Interferenzen mit höheren Modulationsfrequenzen z.B. durch einen FFT-Algorithmus herausgefiltert. So besitzt die Interferenz zwischen der 1. und 3. Beugungsordnung eine doppelt so hohe Modulationsfrequenz wie die Interferenz zwischen der 0. und 1. Beugungsordnung.
  • Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen der gezeigten und oben erläuterten BIF-Vorrichtung möglich sind. So kann für die Kohärenzmaske anstelle der gezeigten Struktur mit den fünf quadratischen Öffnungen eine andersartige Struktur mit mehreren Öffnungen gewählt werden, welche die oben genannten Anforderungen an die Kohärenzmaske erfüllt. Analog kann für die Filtermaske anstelle der gezeigten Fensterstruktur mit den fünf quadratischen Öffnungen eine andersartige Fensteröffnungsstruktur mit einer oder mehreren Fensteröffnungen in Abstimmung mit den Strukturen der Kohärenzmaske und des Beu gungsgitters verwendet werden, um die oben genannten Anforderungen an die Filtermaske zu erfüllen, insbesondere die Funktion des selektiven Durchlassens nur einer begrenzten Anzahl gewünschter Beugungsordnungen der vom Beugungsgitter gebeugten Strahlung. In gleicher Weise sind für das Beugungsgitter andere zweidimensionale Strukturen verwendbar, wie sie aus herkömmlichen Systemen zur lateralen Shearinginterterometrie dem Fachmann geläufig sind.
  • So zeigt 5 im linken Teilbild eine zweidimensionale Beugungsgitterstruktur 3a, die alternativ zur Beugungsgitterstruktur 3 der 3 in der Vorrichtung von 1 verwendbar ist. Die abwechselnd aus durchlässigen und undurchlässigen, gleichseitigen Dreiecken bestehende Beugungsgitterstruktur 3a führt im Beugungsdiagramm zu einer im rechten Teilbild von 5 wiedergegebenen Beugungspunktverteilung 6 mit einem zentralen Beugungspunkt 0. Ordnung und je einem Paar von Beugungspunkten +1. und –1. Beugungsordnung in den drei zu den Dreiecksseitenlinien der Beugungsstruktur 3a orthogonalen, jeweils um 60° gegeneinander verdrehten Richtungen, wobei die weiteren, weiter außen liegenden Beugungsordnungen nicht dargestellt sind.
  • 6 zeigt eine alternativ zur Kohärenzmaske 2 von 2 in der Vorrichtung von 1 verwendbare Kohärenzmaske 2a, die drei einzelne, gleichseitige Dreiecksöffnungen beinhaltet. Diese sind ihrerseits durch Unterteilen eines größeren gleichseitigen Dreiecks in vier gleich große, gleichseitige Dreiecke gebildet, von denen das mittlere nicht-transparent ist. An letzteres grenzen die drei transparenten Kohärenzmaskenöffnungen mit je einer Dreiecksseite an, wie aus 6 ersichtlich. Die Kohärenzmaskenstruktur 2a und die Beugungsgitterstruktur 3a sind somit bezüglich einer Drehung um jeweils 120° deckungsgleich.
  • 7 zeigt eine Filtermaske 4a, die anstelle der Filtermaske 4 von 4 in der Vorrichtung von 1 verwendbar ist, insbesondere in Kombina tion mit dem Beugungsgitter 3a von 5 und der Kohärenzmaske 2a von 6. Die Filtermaske 4a von 7 weist eine mittige quadratische Fensteröffnung 7a und beidseits von dieser in gewissem Abstand je eine weitere quadratische Fensteröffnung 7b, 7c auf, die in der in 7 gezeigten Filtermaskenstellung über bzw. unter der mittigen Öffnung 7a liegen.
  • Bei Einsatz der Filtermaske 4a von 7, der Kohärenzmaske 2a von 6 und des Beugungsgitters 3a von 5 in der Vorrichtung von 1 entsteht in der Filtermaskenebene durch das Beugungsgitter 3a je ein Beugungsbild der Kohärenzmaskenstruktur 2a an den Positionen der Beugungspunkte gemäß dem Beugungsbild 6 von 5, soweit die 0. und die –1. und +1. Beugungsordnung berücksichtigt werden. Diese Kohärenzmasken-Beugungsbilder 0. und ±1. Beugungsordnung fallen an den entsprechenden Stellen auf die Filtermaske 4a, wie in 7 durch je ein Abbild der Kohärenzmaskenstruktur 2a angedeutet. Wie aus 7 ersichtlich, tritt das Kohärenzmaskenstrukturbild 0. Ordnung durch die mittige Fensteröffnung 7a hindurch. Der Abstand der beiden äußeren Fensteröffnungen 7b, 7c zur mittigen Öffnung 7a ist so gewählt, dass durch die äußeren Öffnungen 7b, 7c je ein Kohärenzmasken-Beugungsbild –1. und +1. Ordnung in einer jeweiligen Beugungsrichtung hindurchtreten kann.
  • Wie in 7 durch einen Drehpfeil D repräsentiert, ist die Filtermaske 4a um die optische Achse drehbeweglich angeordnet. Dadurch können durch Drehen der Filtermaske 4a um jeweils 60° bzw. 120° die –1. und die +1. Beugungsordnung einer jeweiligen von den drei um 60° bzw. 120° gegeneinander versetzten Beugungsrichtungen der Beugungsgitterstruktur 3a zusammen mit der 0. Beugungsordnung selektiv ausgewählt werden, während die übrigen Beugungsordnungen durch die Filtermaske 4a weggeblendet werden. Auf diese Weise können für die Wellenfronterfassung drei Ableitungen der Wellenfront in den drei um 120° gegeneinander versetzten Richtungen bestimmt werden. Die Filtermaske 4a wird dazu nacheinander in die drei zugehörigen Positionen gedreht, in denen sie zusammen mit der 0. Beugungsordnung die –1. und +1. Beugungsordnung in der betreffenden Beugungsrichtung durchlässt. Eine solche Bestimmung mehrerer Ableitungen der vom Prüfling 1 emittierten Wellenfront in unterschiedlichen Richtungen erhöht die Messgenauigkeit.
  • 8 zeigt eine weitere, in der Vorrichtung von 1 verwendbare Filtermaske 4b, hier exemplarisch in Kombination mit dem Beugungsgitter 3 von 3 und der Kohärenzmaske 2 von 2. Die Filtermaske 4b von 8 weist eine bezüglich der optischen Achse als Symmetrieachse des Systems nicht-mittige, einzelne Fensteröffnung 8 auf, die so bemessen ist, dass das Kohärenzmasken-Beugungsbild 0. Ordnung und zwei der vier Kohärenzmasken-Beugungsbilder ±1. Ordnung durch die Fensteröffnung 8 hindurchtreten, während die beiden anderen Kohärenzmasken-Beugungsbilder ±1. Ordnung weggeblendet werden, wie aus 8 ersichtlich, in welcher diese fünf Kohärenzmasken-Beugungsbilder zur Veranschaulichung an den entsprechenden Positionen schematisch wiedergegeben sind. Bei Bedarf kann auch die Filtermaske 4b von 8 entsprechend derjenigen in 7 drehbeweglich angeordnet sein, so dass dann wahlweise je zwei benachbarte der vier Kohärenzmasken-Beugungsbilder ±1. Ordnung zusammen mit demjenigen 0. Ordnung durchgelassen werden können.
  • 9 zeigt eine weitere Filtermaske 4c, die entsprechend derjenigen von 7 drehbeweglich angeordnet ist und außer einer mittigen quadratischen Fensteröffnung zwei äußere quadratische Fensteröffnungen aufweist, die in diesem Fall in einer diagonalen Richtung beidseits der mittigen Öffnung im Abstand von dieser angeordnet sind. Abstand und Größe der Fensteröffnungen sind wiederum so bemessen, dass durch die mittige Öffnung das Beugungsbild 0. Ordnung und durch die beiden äußeren Öffnungen die Kohärenzmasken-Beugungsbilder –1. und +1. Ordnung einer jeweiligen Beugungsrichtung hindurchtreten können. 9 zeigt hierzu exemplarisch eine Verwendung der Filtermaske 4c in Kombination mit der Kohärenzmaskenstruktur 2 von 2 und dem Beugungsgitter 3 von 3. Wie aus 9 ersichtlich, kann durch Drehen der Filtermaske 4c um jeweils 90° je ein Beugungsbildpaar ±1. Ordnung in den beiden zueinander orthogonalen Beugungsrichtungen der Schachbrettgitterstruktur 3 zusammen mit dem Beugungsbild 0. Ordnung durchgelassen werden. Dies kann bei der Wellenfronterfassung durch Shearinginterferometrie zum Wegblenden der jeweils unerwünschten Beugungsordnungen in der zur eingestellten Beugungsrichtung orthogonalen Richtung genutzt werden. Dadurch kann auf eine schnelle Phasenschiebung verzichtet werden, mit der herkömmlicherweise diese unerwünschten Beugungsordnungen unterdrückt werden.
  • 10 zeigt eine weitere, in der Vorrichtung von 1 verwendbare, um die optische Achse drehbewegliche Filtermaske 4d, die außer einer mittigen Fensteröffnung zwei weitere Paare von je einer Fensteröffnung beidseits der mittigen Öffnung aufweist, die in zwei verschiedenen Richtungen und mit unterschiedlichem Abstand zur mittigen Öffnung vorgesehen sind. Speziell sind dies ein erstes Paar von in der Filtermaskenstellung der 10 links und rechts neben der mittigen, quadratischen Öffnung liegenden quadratischen Öffnungen mit geringerem Abstand zu letzterer sowie ein Paar von je einer quadratischen Öffnung, die sich in einer diagonalen Richtung bezüglich der mittigen Öffnung mit größerem Abstand als das andere Öffnungspaar gegenüberliegen. Größe, Lage und die gegenseitigen Abstände der Fensteröffnungen sind so gewählt, dass wahlweise je ein Kohärenzmasken-Beugungsbildpaar negativer und positiver Beugungsordnung zusammen mit dem Kohärenzmasken-Beugungsbild 0. Ordnung durch die Filtermaske 4d hindurchtreten kann, während die übrigen Beugungsbilder weggeblendet werden. Hierbei kann es sich um unterschiedliche Beugungsordnungen, z.B. die ±1. und die ±2. Beugungsordnung, einer bestimmten Beugungsgitterfrequenz handeln, oder um gleiche oder unterschiedliche Beugungsordnungen zweier verschiedener Beugungsgitterfrequenzen eines entsprechenden Mehrfrequenz-Beugungsgitters, z.B. um jeweils die ±1. Beugungsordnung zweier verschiedener Beugungsgitterfrequenzen.
  • Exemplarisch sind in 10 ein Kohärenzmasken-Beugungsbild 0. Ordnung innerhalb der mittigen Fensteröffnung und im Abstand hiervon längs einer diagonalen Richtung ein erstes Paar von Kohärenzmasken-Beugungsbilder ±1. Beugungsordnung einer ersten Gitterfrequenz mit geringerem Abstand und ein zweites Paar von Kohärenzmasken-Beugungsbildern ±1. Ordnung einer zweiten Gitterfrequenz mit größerem Abstand zur mittigen Öffnung wiedergegeben. In der gezeigten Filtermaskenstellung ist das erste Paar von Kohärenzmasken-Beugungsbilder ±1. Beugungsordnung ausgeblendet, während das zweite Paar von Kohärenzmasken-Beugungsbildern ±1. Beugungsordnung durch die entsprechenden, äußeren Fensteröffnungen hindurchtritt. Durch Drehen der Filtermaske 4d um 135° bzw. 45° kann das zweite, weiter außen liegende Beugungsbildpaar ±1. Beugungsordnung weggeblendet und stattdessen das erste Paar von Beugungsbildern ±1. Beugungsordnung durchgelassen werden. Mit dieser Funktionalität kann die Filtermaske 4d in Kombination mit einer entsprechenden Beugungsgitterstruktur dazu verwendet werden, bei der Wellenfronterfassung durch Shearinginterferometrie die Ableitungen der Wellenfront mit unterschiedlichen Scherabständen zu bestimmen.
  • 11 zeigt eine weitere Filtermaske 4e, die alternativ zur Filtermaske 4d von 10 mit gleichartiger Funktionalität verwendet werden kann. Die Filtermaske 4e von 11 weist hierzu eine gekrümmte, streifenförmige Fensteröffnung 9 auf, die sich vom Mittenbereich bogenförmig gekrümmt nach außen erstreckt. Größe und Form dieser Fensteröffnung 9 der drehbeweglichen Filtermaske 4e sind so gewählt, dass je nach Drehstellung zusammen mit dem Beugungsbild 0. Ordnung je ein weiteres Beugungsbild z.B. –1. oder +1. Ordnung einer Kohärenzmaskenstruktur durchgelassen werden kann, während die übrigen Beugungsbilder weggeblendet werden. Hierbei können auch sukzessive gleiche Beugungsordnungen, z.B. die jeweils +1. Beugungsordnung, die zu unterschiedlichen Frequenzen einer Mehrfrequenz-Beugungsgitterstruktur gehören, ausgewählt werden, wie oben zu 10 erläutert.
  • Außer den erwähnten drehbeweglichen Filtermasken ist auch die Verwendung andersartig beweglicher Filtermasken möglich, insbesondere von Filtermasken, die transversal in der Ebene senkrecht zur optischen Achse dergestalt beweglich angeordnet sind, dass selektiv jeweils gewünschte Kohärenzmaskenstruktur-Beugungsbilder durchgelassen bzw. weggeblendet werden können. Dabei ist es nicht unbedingt notwendig, dass die verschiedenen Beugungsordnungen in der Filtermaskenebene räumlich getrennt sind. Wesentlich ist nur, dass die jeweils erwünschten, durchzulassenden Beugungsordnungen von den unerwünschten, wegzublendenden Beugungsordnungen in der Filtermaskenebene räumlich getrennt sind und durch die entsprechende Filtermaskenstruktur durchgelassen bzw. abgeblockt werden können. Hingegen können erwünschte Beugungsordnungen in der Filtermaskenebene in Fensteröffnungsbereichen der Filtermaske überlappen, und ebenso können unerwünschte, von der Filtermaske weggeblendete Beugungsöffnungen in der Filtermaskenebene überlappen.
  • Es versteht sich, dass die Vorrichtung der Erfindung nicht nur zur Vermessung von Projektionsobjektiven in Mikrolithographieanlagen, sondern auch zur Vermessung andersartiger optischer Abbildungssysteme durch Wellenfronterfassung mittels Shearinginterferometrie geeignet ist.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Vermessung eines optischen Abbildungssystems durch Wellenfronterfassung mittels Shearinginterferometrie mit – einem objektseitig vor dem Abbildungssystem (1) anzuordnenden Beleuchtungsteil, – einem nach dem Abbildungssystem vor dessen Bildebene anzuordnenden Beugungsgitter (3), – einer in der Bildebene des Abbildungssystems anzuordnenden Filtermaske (4) und – einer der Filtermaske nachgeschalteten Detektoreinheit (5), dadurch gekennzeichnet, dass – der Beleuchtungsteil eine Kohärenzmaske (2) mit einer Mehröffnungs-Maskenstruktur beinhaltet, die auf eine Unterdrückung unerwünschter Beugungsordnungen ausgelegt ist, und/oder – die Filtermaske (4a, 4c, 4d, 4e) in der Bildebene des Abbildungssystems beweglich angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermaske so ausgelegt ist, dass sie nur die –1., 0. und +1. Beugungsordnung in einer oder in mehreren verschiedenen Lateralrichtungen durchlässt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Kohärenzmaske, das Beugungsgitter und die Filtermaske in Struktur und gegenseitiger Lage so aufeinander abgestimmt sind, dass die Bilder der Kohärenzmaskenstruktur in der Ebene der Filtermaske räumlich getrennt sind.
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