NL2030071A

NL2030071A - Method for determining an image quality of an image system, device

Info

Publication number: NL2030071A
Application number: NL2030071A
Authority: NL
Inventors: Schellhorn Uwe
Original assignee: Zeiss Carl Smt Gmbh
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-07-08
Also published as: NL2030071B1; DE102020215540A1; DE102020215540B4

Abstract

Er wordt een werkwijze beschreven voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een afbeeldingsysteem (2). De afbeeldingskwaliteit van het afbeeldingsysteem wordt typisch gekenmerkt door het effect ervan op een golffront. Er worden richtingsafgeleiden van het golffront bepaald in deelopnames, respectievelijk in deelmetingen. Het golffront wordt echter verkeerd uit de richtingsafgeleiden gereconstrueerd wanneer het tijdens de deelopnames ongemerkt wijzigt. Deze fout wordt vermeden wanneer in nietorthogonale richtingen gemeten wordt of het vectorveld ontbonden wordt in het gradi'entveld en het rotatieveld.A method for determining an image quality of an imaging system (2) is described. The image quality of the imaging system is typically characterized by its effect on a wavefront. Directional derivatives of the wavefront are determined in partial recordings and partial measurements, respectively. However, the wavefront is incorrectly reconstructed from the directional derivatives if it changes unnoticed during the partial recordings. This error is avoided when measuring in non-orthogonal directions or decomposing the vector field into the gradient field and the rotational field.

Description

P131670NL00 Werkwijze voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een afbeeldingsysteem, inrichting Vakgebied van de uitvinding De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een afbeeldingsysteem.P131670EN00 Method of Determining an Image Quality of an Image System, Device Field of the Invention The invention relates to a method of determining an image quality of an image system.

Daarenboven heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een afbeeldingsysteem.In addition, the invention relates to an apparatus for determining an image quality of an image system.

Stand der techniekState of the art

In vele gebieden van de techniek en van het onderzoek worden optische afbeeldingsystemen gebruikt waaraan grote eisen gesteld worden, en dan in het bijzonder eisen op het vlak van de afbeeldingskwaliteit ervan.In many fields of art and research, optical imaging systems are used which place great demands on them, in particular with regard to their image quality.

Een voorbeeld daarvan is de met behulp van microlithografie uitgevoerde productie van halfgeleidercomponenten en van andere fijn-gestructureerde componenten, waarbij met behulp van optische afbeeldingsystemen in de vorm van projectieobjectieven structuren gerealiseerd kunnen worden in het sub-micrometerbereik.An example of this is the production of semiconductor components and other finely structured components carried out by means of microlithography, whereby structures in the sub-micrometer range can be realized with the aid of optical imaging systems in the form of projection objectives.

Dergelijke afbeeldingsystemen hebben een complexe optische opbouw, en omvatten een veelheid aan optische elementen, wat het gewoonlijk onmogelijk maakt om de werkelijke optische eigenschappen af te leiden uit theoretische berekeningen.Such imaging systems have a complex optical structure, and include a plurality of optical elements, which usually makes it impossible to deduce the actual optical properties from theoretical calculations.

Daarvoor dienen de optische eigenschappen van afbeeldingsystemen op betrouwbare wijze bepaald, respectievelijk gemeten te kunnen worden.To this end, it must be possible to reliably determine or measure the optical properties of imaging systems.

Hiervoor worden dikwijls op interferometrie gebaseerde meetwerkwijzen gebruikt.Interferometry based measurement methods are often used for this.

Een volgens het principe van een afschuifinterferometer werkende inrichting voor het opnemen van een golffront, waarmee een snelle en zeer nauwkeurige meting van fotolithografische projectieobjectieven met zeer hoge resolutie mogelijk wordt gemaakt, wordt beschreven in het gepubliceerde octrooi EP 1 257 882 B1. Bij deze inrichting wordt in een objectvlak van een op te meten optisch afbeeldingsysteem een masker opgesteld. Het masker omvat een starre en transparante structuurdrager waarop een tweedimensionaal objectpatroon is aangebracht. Het masker wordt voor de meting bestraald met incoherente straling. In een beeldvlak van het optische afbeeldingsysteem is een als buigraster uitgevoerd referentiepatroon aangebracht. Door het objectpatroon wordt een coherentie van de door het afbeeldingsysteem gaande straling ingesteld. Door een superpositie van de door het buigen van het buigraster geproduceerde golven ontstaat er een superpositiepatroon in de vorm van een interferogram dat met behulp van een daarvoor geschikte detector, in het bijzonder met een resolutie in de ruimte, kan opgenomen en vervolgens geëvalueerd worden. Om uit het interferogram een tweedimensionale faseverdeling te kunnen berekenen, worden meerdere interferogrammen met verschillende faseposities gedetecteerd. Volgens een voorstel uit het document EP 1 257 882 B1 vertoont het buigraster bij voorkeur telkens een buigende periodieke structuur voor verschillende richtingen. Zodoende kunnen uit een enkel, door de detector met de ruimtelijke resolutie opgenomen interferogram fasegradiënten, respectievelijk golffrontgradiënten in meer dan een enkele richting bepaald worden. Wanneer deze richtingen onderling orthogonaal zijn, zoals bijvoorbeeld bij een in de vorm van een schaakbordraster of van een kruisraster uitgevoerd buigraster, dan wordt in de zin van de theorie van de laterale afschuifinterferometer de door het buigraster veroorzaakte afschuiving tegelijkertijd in een eerste richting, bijvoorbeeld in de X-richting, en in een orthogonaal ten opzichte ervan aanwezige tweede richting, bijvoorbeeld in de Y-richting, geproduceerd. Uit de m de X- en in de Y-richtingen geproduceerde golffrontgradiënten wordt dan het golffront gereconstrueerd.A wavefront pick-up device operating on the principle of a shear interferometer and allowing a fast and very accurate measurement of very high resolution photolithographic projection objectives is described in published patent EP 1 257 882 B1. In this device, a mask is arranged in an object plane of an optical imaging system to be measured. The mask comprises a rigid and transparent structure carrier on which a two-dimensional object pattern has been applied. Before the measurement, the mask is irradiated with incoherent radiation. A reference pattern in the form of a diffraction grating is provided in an image plane of the optical imaging system. A coherence of the radiation passing through the imaging system is set by the object pattern. By superimposing the waves produced by bending the diffraction grating, a superposition pattern is created in the form of an interferogram, which can be recorded and then evaluated with the aid of a suitable detector, in particular with a resolution in space. In order to be able to calculate a two-dimensional phase distribution from the interferogram, several interferograms with different phase positions are detected. According to a proposal from document EP 1 257 882 B1, the bending grid preferably has a bending periodic structure for different directions. Thus, phase gradients or wavefront gradients in more than one direction, respectively, can be determined from a single interferogram recorded by the detector with the spatial resolution. When these directions are mutually orthogonal, as for example in a bending grid in the form of a checkerboard grid or a cross grid, then in the sense of the theory of the lateral shear interferometer the shear caused by the bending grid is simultaneously measured in a first direction, for example in the X direction, and in a second direction orthogonal thereto, e.g. in the Y direction. The wavefront is then reconstructed from the wavefront gradients produced in the X and Y directions.

Naast de hierboven beschreven soort inrichting voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een optisch afbeeldingsysteem, werkend volgens het principe van de afschuifinterferometer, wordt dikwijls een tweede soort gebruikt, waarbij deze tweede soort gebaseerd 1s op het principe van de pupildeling volgens Schack-Hartmann. In het gepubliceerde octrooi USIn addition to the above-described type of apparatus for determining an image quality of an imaging optical system operating on the principle of the shear interferometer, a second type is often used, this second type being based on the principle of pupil division according to Schack-Hartmann. In the published patent US

5.978.085 A wordt een dergelijke, op het principe van Shack-Hartmann gebaseerde werkwijze voor het analyseren van een optisch afbeeldingsysteem, in het bijzonder een afbeeldend lenzensysteem, door het meten van golffrontaberraties beschreven. Bij deze werkwijze wordt een masker, respectievelijk een dradenkruis met een structuur uit meerdere kleine openingen in een objectvlak aangebracht. Op een geschikte afstand daarvan wordt een diafragma met ten minste een opening gepositioneerd.No. 5,978,085 A describes such a method based on the principle of Shack-Hartmann for analyzing an optical imaging system, in particular an imaging lens system, by measuring wavefront aberrations. In this method, a mask or a reticle with a structure of several small openings is arranged in an object plane. A diaphragm having at least one opening is positioned at a suitable distance therefrom.

Het dradenkruis wordt door het diafragma op een beeldvlak van het afbeeldingsysteem afgebeeld waarin daardoor een veelheid aan lichtvlekken ontstaat. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt een structuur van de lichtvlekken met behulp van een met een fotolak gecoate wafer opgetekend. Door het vergelijken van voornoemde structuren op de wafer met een daarmee in superpositie gebrachte referentieplaat, die met referentiestructuren belicht werd, worden de verschuivingen van de gemeten ten opzichte van de ideale, door de buiging begrensde posities van de zwaartepunten van de lichtvlekken bepaald. Uit deze verschuivingen wordt een golffrontgradiënt in de pupil van het op te meten lenzensysteem, en daaruit de aberratie van het golffront bepaald. Een probleem bestaat uit het feit dat men de beschikking wenst te hebben over een betrouwbare manier voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het afbeeldingsysteem, wanneer zich tijdens een bepaling van een dergelijke afbeeldingskwaliteit het golffront wijzigt, of wanneer tijdens de bepaling van de afbeeldingskwaliteit het golffront of in het bijzonder een scherpstelling van het atbeeldingsysteem onderhevig is aan een drift of verschuiving. Wanneer bijvoorbeeld bij de hierboven beschreven afschuifinterferometer de golffrontgradiënt in de eerste en in de ten opzichte daarvan orthogonale tweede richting componentgewijs, in de tijd achter elkaar bepaald worden, dan treedt er in het resultaat van de bepaling van de afbeeldingskwaliteit een astigmatische golffrontfout op in een in functie van de eerste en van de tweede golffrontgradiënten gereconstrueerd golffront in gevallen waarin de scherpstelling onderhevig was aan een drift of aan een verschuiving. Bijkomende inrichtingen voor het opmeten van een golffront zijn bijvoorbeeld terug te vinden in het document WO 2005/069 079 Al. Opgave van de uitvinding In het licht van het bovenstaande is het dan ook een doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een werkwijze en in een inrichting waarmee de hiervoor vermelde problemen vermeden of opgelost kunnen worden, in het bijzonder een werkwijze en een inrichting waarmee een betrouwbare bepaling van de afbeeldingskwaliteit ook kan plaatsvinden of uitgevoerd kan worden wanneer tijdens de bepaling van de afbeeldingskwaliteit het golffront zich wijzigt of wanneer tijdens de bepaling van de afbeeldingskwaliteit de scherpstelling onderhevig is aan een drift of verschuiving.The reticle is imaged by the diaphragm on an image plane of the imaging system in which a plurality of light spots are created as a result. In such an embodiment, a structure of the light spots is recorded using a wafer coated with a photoresist. By comparing the above structures on the wafer with a reference plate superimposed therewith and which has been exposed with reference structures, the shifts of the measured relative to the ideal positions of the centers of gravity of the light spots, which are limited by the diffraction, are determined. A wavefront gradient in the pupil of the lens system to be measured is determined from these shifts, and the aberration of the wavefront is determined therefrom. A problem consists in the desire to have a reliable way of determining the image quality of the imaging system when the wavefront changes during a determination of such an image quality, or when the wavefront changes during the determination of the image quality. or in particular a focus of the imaging system is subject to a drift or shift. For example, in the above-described shear interferometer, if the wavefront gradient in the first and in the second direction orthogonal thereto is determined in succession in time component wise, an astigmatic wavefront error occurs in the image quality determination result in an wavefront reconstructed as a function of the first and second wavefront gradients in cases where the focus was subject to a drift or to a shift. Additional devices for measuring a wavefront can be found, for example, in the document WO 2005/069 079 A1. Object of the invention In view of the above, it is therefore an object of the present invention to provide a method and an apparatus with which the above-mentioned problems can be avoided or solved, in particular a method and an apparatus with which a reliable determination of the image quality can also take place or be performed when during the image quality determination the wavefront changes or when during the image quality determination the focus is subject to a drift or shift.

Deze opgave wordt gerealiseerd aan de hand van de kenmerken van de onafhankelijke conclusies. Beschrijving van de uitvinding Volgens de uitvinding wordt voorzien om de werkwijze voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het in het bijzonder optische afbeeldingsysteem uit te voeren met de volgende stappen: a) het instralen van een golffront in het afbeeldingsysteem; b) het opnemen van het golffront nadat het golffront het afbeeldingsysteem doorlopen heeft, waarbij het opnemen van het golffront een eerste deelopname van het golffront voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, en ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweedeThis assignment is realized on the basis of the features of the independent claims. Disclosure of the Invention According to the invention, it is provided to carry out the image quality determination method of the particular optical imaging system with the following steps: a) irradiating a wavefront into the imaging system; b) recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system, the recording of the wavefront being a first wavefront sub-record for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second wavefront sub-record for the determine a second

J golffrontgradiént in een tweede richting omvat, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn, en waarbij de eerste richting en de tweede richting niet onderling orthogonaal utgelijnd zijn; c) het reconstrueren van het golffront in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiënt. “Onderling verschillend” betekent in de onderhavige context dat het golffront bij de eerste deelopname in vergelijking met het golffront van de tweede deelopname in het bijzonder ongewild en/of ongemerkt gewijzigd is of werd.J comprises a wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording are different from each other, and the first direction and the second direction are not mutually orthogonally aligned; c) reconstructing the wavefront as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient. In the present context, "mutually different" means that the wavefront in the first sub-recording has been or has been modified in particular inadvertently and/or unnoticed compared to the wavefront of the second sub-recording.

De werkwijze volgens de uitvinding met de kenmerken van conclusie 1 biedt het voordeel dat, in het kader van de reconstructie van het golffront, golffrontfouten, in het bijzonder astigmatische golffrontfouten, in het geval van een zich, in het bijzonder tijdens een meting, wijzigend golffront, in het bijzonder in functie van een zich wijzigende brandpuntpositie of van een drift of verschuiving van de scherpstelling, niet mee in beschouwing dienen genomen te worden, maar te bepalen en te elimineren zijn.The method according to the invention with the features of claim 1 offers the advantage that, in the context of the reconstruction of the wavefront, wavefront errors, in particular astigmatic wavefront errors, in the case of a wavefront that changes, especially during a measurement , in particular as a function of a changing focal position or of a drift or shift of the focus, should not be taken into account, but can be determined and eliminated.

Dit maakt een bijzonder betrouwbare bepaling mogelijk van de afbeeldingskwaliteit van het afbeeldingsysteem, vermits een foute bepaling van het golffront, en zodoende van de afbeeldingskwaliteit, door het veinzen van golffrontfouten geminimaliseerd,This allows a particularly reliable determination of the imaging quality of the imaging system, since wavefront erroneous determination, and thus of image quality, is minimized by simulating wavefront errors.

respectievelijk uitgesloten wordt.respectively excluded.

De betrouwbare bepaling van de afbeeldingskwaliteit wordt in het bijzonder verzekerd doordat de reconstructie in functie van in niet onderling orthogonale richtingen bepaalde golffrontgradiënten plaatsvindt.The reliable determination of the image quality is in particular ensured in that the reconstruction takes place as a function of wavefront gradients determined in non-orthogonal directions.

Hierdoor wordt in het bijzonder verzekerd dat een systeem van vergelijkingen op basis waarvan de reconstructie plaatsvindt, kan opgelost worden.In particular, this ensures that a system of equations on the basis of which the reconstruction takes place can be solved.

Het systeem van vergelijkingen wordt in het bijzonder oplosbaar omdat ten minste een in het bijzonder numeriek op te lossen of te elimineren variabele toegevoegd wordt of is, waarbij deze variabele de drift of de verschuiving vertegenwoordigt.In particular, the system of equations becomes solvable because at least one variable to be solved or eliminated in particular numerically is or is added, this variable representing the drift or the shift.

Het golffront wordt zodoende op correcte wijze uit de golffrontgradiënten of uit de richtingsafgeleiden gereconstrueerd, zelfs wanneer het tussen de deelopnames ongemerkt gewijzigd 1s of werd.The wavefront is thus correctly reconstructed from the wavefront gradients or from the directional derivatives, even if it was changed or changed unnoticed between the sub-recordings.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is voorzien dat de tweede deelopname in de tijd na de eerste deelopname wordt uitgevoerd. Het voordeel daarvan is dat, in vergelijkmg met een gelijktijdige eerste en tweede deelopname, bijzonder nauwkeurige methodes gebruikt kunnen worden voor het bepalen van de respectievelijke golffrontgradiënten. Bij voorkeur is een afstand in de tijd tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname naar keuze te kiezen. Als alternatief vinden de eerste deelopname en de tweede deelopname tegelijkertijd plaats.According to an embodiment of the invention, provision is made for the second partial recording to be performed in time after the first partial recording. The advantage of this is that, in comparison with a simultaneous first and second sub-recording, particularly accurate methods can be used for determining the respective wavefront gradients. Preferably, a distance in time between the first partial shot and the second partial shot can be selected as desired. Alternatively, the first partial shot and the second partial shot take place simultaneously.

Volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling van elkaar verschillen doordat tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname een verschuiving van een scherpstelling van het afbeeldingsysteem plaatsvindt. Het golffront wijzigt zodoende tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname in functie van een verschuiving van de scherpstelling van het afbeeldingsysteem. “Drift” of “verschuiving” betekent in deze context een wijziging in de tijd van de scherpstelling, in het bijzonder een zich wijzigende systematische afwijking van de scherpstelling ten opzichte van een voorgaande waarde. Een dergelijke drift vindt in het bijzonder ongewenst en/of ongemerkt plaats tijdens een werking van het afbeeldingsysteem of tijdens een uitgevoerde meting, in het bijzonder in functie van een wijziging of van een plaatswijziging van een met het afbeeldingsysteem werkzaam verbonden golffront-vormende eenheid en/of een wijziging van ten minste een optisch element van het afbeeldingsysteem. Equivalent daaraan kan ook een brandpuntpositie langs de ingangszijde van het afbeeldingsysteem of van het meetsysteem onderhevig zijn geweest aan een verschuiving of aan een drift.According to an additional embodiment, it is provided that the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording differ from each other in that a shift of a focus of the imaging system takes place between the first sub-recording and the second sub-recording. The wavefront thus changes between the first partial shot and the second partial shot as a function of a shift in the focus of the imaging system. “Drift” or “shift” in this context means a change in focus time, in particular a changing systematic deviation of focus from a previous value. Such a drift occurs in particular undesirably and/or unnoticed during an operation of the imaging system or during a measurement performed, in particular as a function of a change or change of position of a wavefront-forming unit operatively connected to the imaging system and/ or a modification of at least one optical element of the imaging system. Equivalently, a focal position along the input side of the imaging system or of the measurement system may also have been subject to a shift or drift.

Volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat meetfouten die in het bijzonder veroorzaakt worden door een ongewenste drift van de scherpstelling, door het reconstrueren van het golffront numeriek geëlimineerd worden. Het voordeel daarvan is dat in het kader van de reconstructie van het golffront golffrontfouten, in het bijzonder astigmatische golffrontfouten geëlimineerd worden.According to an additional embodiment, it is provided that measurement errors caused in particular by an undesired focus drift are numerically eliminated by reconstructing the wavefront. The advantage of this is that within the framework of the reconstruction of the wavefront, wavefront errors, in particular astigmatic wavefront errors, are eliminated.

De reconstructie van het golffront vindt zodoende bijzonder nauwkeurig plaats.The reconstruction of the wavefront thus takes place very accurately.

De numerieke eliminatie vindt in het bijzonder plaats door het oplossen van een overeenstemmend systeem van vergelijkingen dat aan de basis ligt van de reconstructie. “Numeriek geëlimineerd worden” betekent in deze context dat het systeem van vergelijkingen op basis waarvan de reconstructie plaatsvindt, op een zodanige wijze opgelost wordt dat ten minste een variabele van het systeem van vergelijkingen, waarbij deze variabele astigmatische componenten of astigmatische golffrontfouten vertegenwoordigt, geëlimineerd wordt of nul wordt gemaakt.In particular, the numerical elimination takes place by solving a corresponding system of equations underlying the reconstruction. “Numerically eliminated” in this context means that the system of equations on the basis of which the reconstruction takes place is solved in such a way that at least one variable of the system of equations, where this variable represents astigmatic components or astigmatic wavefront errors, is eliminated or zero is made.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste deelopname en de tweede deelopname plaatsvinden na een wisselwerking van het golffront met een diffractief element, waarbij het diffractieve element een eerste raster met een eerste rastervector, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd is, terwijl de tweede rastervector langs de tweede richting uitgelijnd is.According to yet another embodiment, it is provided that the first sub-recording and the second sub-recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element, the diffractive element comprising a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector. wherein the first raster vector is aligned along the first direction, while the second raster vector is aligned along the second direction.

Het voordeel daarvan is dat met behulp van een enkel element de eerste en de tweede golffrontgradiënten kunnen bepaald worden.The advantage of this is that the first and second wavefront gradients can be determined with the aid of a single element.

Dit verzekert een eenvoudige en in het bijzonder tijd- en kostenefficiënte uitvoering van de werkwijze.This ensures a simple and in particular time and cost efficient implementation of the method.

Het diffractieve element is bij voorkeur als buigraster of als diafragma uitgevoerd.The diffractive element is preferably designed as a diffraction grating or as a diaphragm.

Bij voorkeur wordt het diffractieve element in een beeldvlak van het afbeeldingsysteem opgesteld.Preferably, the diffractive element is arranged in an image plane of the imaging system.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste deelopname plaatsvindt na een wisselwerking van het golffront met een eerste diffractief element, terwijl de tweede deelopname plaatsvindt na een wisselwerking van het golffront met ten minste een tweede diffractief element, waarbij het eerste diffractief element een eerste raster met een eerste rastervector, waarbij de eerste rastervector is uitgelijnd langs de eerste richting, terwijl het tweede diffractieve element een tweede raster met een tweede rastervector omvat, waarbij de tweede rastervector langs de tweede richting is uitgelijnd.According to yet another embodiment, it is provided that the first sub-recording takes place after an interaction of the wavefront with a first diffractive element, while the second sub-recording takes place after an interaction of the wavefront with at least a second diffractive element, the first diffractive element having a first grating with a first grating vector, wherein the first grating vector is aligned along the first direction, while the second diffractive element comprises a second grating with a second grating vector, wherein the second grating vector is aligned along the second direction.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste rastervector een zodanige wijze langs de eerste richting is uitgelijnd, en dat de tweede rastervector op een zodanige wijze langs de tweede richting is uitgelijnd dat de eerste rastervector en de tweede rastervector een hoek van 45° of 135° insluiten. Met andere woorden betekent dit dat de eerste rastervector en de tweede rastervector een hoek van 45° of 135° vormen. Het voordeel daarvan is dat in het kader van de reconstructie van het golffront golffrontfouten op bijzonder efficiënte wijze geëlimineerd of opgelost kunnen worden.According to a still further embodiment, it is provided that the first raster vector is aligned along the first direction in such a way, and that the second raster vector is aligned along the second direction in such a way that the first raster vector and the second raster vector have an angle of 45° or 135° include. In other words, this means that the first raster vector and the second raster vector form an angle of 45° or 135°. The advantage of this is that in the context of the reconstruction of the wavefront, wavefront errors can be eliminated or resolved in a particularly efficient manner.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste en de tweede golffrontgradiënten in functie van een interferentiepatroon of van een puntpatroon opgenomen worden. Voor het produceren van het interferentiepatroon wordt bij voorkeur een buigraster gebruikt, terwijl voor het produceren van het puntpatroon een diafragma gebruikt wordt.According to yet another embodiment, it is provided that the first and the second wavefront gradients are recorded as a function of an interference pattern or a dot pattern. A diffraction grating is preferably used to produce the interference pattern, while a diaphragm is used to produce the dot pattern.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat het opnemen van het golffront ten minste een derde deelopname van het golffront voor het bepalen van een derde golffrontgradiënt in een derde richting omvat, waarbij de eerste richting, de tweede richting, en de derde richting telkens ten opzichte van elkaar verschillend uitgelijnd zijn. Optioneel omvat het opnemen van het golffront willekeurig veel deelopnames voor het bepalen van willekeurig veel golffrontgradiënten in willekeurig veel richtingen. Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste deelopname, de tweede deelopname en de derde deelopname plaatsvinden na een wisselwerking van het golffront met een diffractief element, waarbij het diffractieve element een eerste raster met een eerste rastervector, een tweede raster met een tweede rastervector, en ten minste een derde raster met een derde rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd is, de tweede rastervector langs de tweede richting uitgelijnd is, en de derde rastervector langs de derde richting uitgelijnd is.According to yet another embodiment, it is provided that the recording of the wavefront comprises at least a third partial recording of the wavefront for determining a third wavefront gradient in a third direction, wherein the first direction, the second direction and the third direction are each relative to are aligned differently from each other. Optionally, the wavefront recording includes arbitrarily many sub-recordings for determining arbitrarily many wavefront gradients in arbitrarily many directions. According to yet another embodiment, it is provided that the first sub-recording, the second sub-recording and the third sub-recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element, the diffractive element comprising a first grating with a first raster vector, a second grating with a second raster vector. and comprises at least a third grid with a third grid vector, wherein the first grid vector is aligned along the first direction, the second grid vector is aligned along the second direction, and the third grid vector is aligned along the third direction.

Optioneel omvat het diffractieve element willekeurig veel rasters met willekeurig veel rastervectoren, waarbij de respectievelijke rastervectoren telkens langs verschillende richtingen uitgelijnd zijn.Optionally, the diffractive element comprises arbitrarily many rasters with arbitrarily many raster vectors, the respective raster vectors being aligned along different directions.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste, tweede, en derde deelopnames in de tijd na elkaar uitgevoerd worden. Daarenboven heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een in het bijzonder optisch afbeeldingsysteem, omvattende: a) een stralingsbron voor het produceren van straling; b) een golffront-vormende eenheid voor het produceren van een golffront uit de straling, waarbij het golffront door het afbeeldingsysteem loopt; c) een detectoreenheid voor het opnemen van het golffront nadat het golffront door het afbeeldingsysteem is gegaan, waarbij het opnemen van het golffront een eerste deelopname van het golffront voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, en ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweede golffrontgradiént in een tweede richting omvat, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn, en waarbij de eerste richting en de tweede richting onderling niet orthogonaal uitgelijnd zijn; d) een reconstructie-eenheid voor het reconstrueren van het golffront in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiënt. Hierdoor worden de reeds vermelde voordelen gerealiseerd. Bijkomende voordelen en te verkiezen kenmerken zullen duidelijk worden uit het hiervoor beschrevene, alsook uit de bijgevoegde conclusies.According to another embodiment, it is provided that the first, second and third partial recordings are performed one after the other in time. In addition, the invention relates to an apparatus for determining an image quality of an in particular optical imaging system, comprising: a) a radiation source for producing radiation; b) a wavefront shaping unit for producing a wavefront from the radiation, the wavefront passing through the imaging system; c) a detector unit for recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system, the wavefront recording being a first partial recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second partial recording of comprises the wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-record are mutually different, and wherein the first direction and the second direction are mutually not orthogonally aligned; d) a reconstruction unit for reconstructing the wavefront as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient. This realizes the already mentioned advantages. Additional advantages and preferred features will become apparent from the foregoing, as well as from the appended claims.

Volgens een bijkomende uitvoeringsvorm van de meetinrichting is voorzien dat de mrichting geschikt is om de tweede deelopname in de tijd na de eerste deelopname uit te voeren.According to a further embodiment of the measuring device, it is provided that the device is suitable for performing the second partial recording in time after the first partial recording.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn doordat tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname een drift of een verschuiving van een scherpstelling van het afbeeldingsysteem heeft plaatsgevonden.According to an additional embodiment, it is provided that the wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot are mutually different because a drift or shift of a focus of the imaging system has taken place between the first partial shot and the second partial shot.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de inrichting een diffractief element omvat, waarbij het diffractieve element een eerste raster met een eerste rastervector, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting is uitgelijnd, terwijl de tweede rastervector langs de tweede richting is uitgelijnd.Still according to a further embodiment, it is provided that the device comprises a diffractive element, the diffractive element comprising a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector, the first grating vector being aligned along the first direction, while the second raster vector is aligned along the second direction.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de inrichting een eerste diffractief element en een tweede diffractief element omvat, waarbij het eerste diffractieve element een eerste raster met een eerste rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting is uitgelijnd, en waarbij het tweede diffractieve element een tweede raster omvat met een tweede rastervector die langs de tweede richting 1s uitgelijnd.Still in a further embodiment, the device is provided to comprise a first diffractive element and a second diffractive element, the first diffractive element comprising a first grating with a first grating vector, the first grating vector being aligned along the first direction, and wherein the second diffractive element comprises a second grating with a second grating vector aligned along the second direction 1s.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de inrichting een aanstuurapparaat omvat dat voorzien is om een werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 11 uit te voeren. Op deze wijze kunnen de reeds vermelde voordelen gerealiseerd worden. Bijkomende voordelen en te verkiezen kenmerken zullen duidelijk worden uit het hiervoor beschrevene alsook uit de bijgevoegde conclusies.Still according to a further embodiment, it is provided that the device comprises a control device which is provided for carrying out a method according to any one of claims 1 to 11. In this way the already mentioned advantages can be realized. Additional advantages and preferred features will become apparent from the foregoing as well as from the appended claims.

Daarenboven heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een in het bijzonder optisch afbeeldingsysteem, met de volgende stappen: a) het instralen van een golffront in het afbeeldingsysteem; b) het opnemen van het golffront nadat het golffront door het afbeeldingsysteem is gegaan, waarbij het opnemen van het golffront een eerste deelopname van het golffront voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, en ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in een tweede richting omvat, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn; c) het bepalen van een vectorveld in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiént; d) het bepalen van een gradiëntveld en van een rotatieveld in functie van het vectorveld; e) het bepalen van een drift van het golffront in functie van het rotatieveld; f) het reconstrueren van het golffront in functie van het gradiëntveld en van de drift.In addition, the invention relates to a method for determining an image quality of an in particular optical imaging system, comprising the following steps: a) irradiating a wavefront into the imaging system; b) recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system, the recording of the wavefront being a first wavefront partial shot for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second wavefront partial shot for comprises determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-record and the wavefront of the second sub-record are different from each other; c) determining a vector field as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient; d) determining a gradient field and a rotation field as a function of the vector field; e) determining a drift of the wavefront as a function of the rotational field; f) reconstructing the wavefront as a function of the gradient field and the drift.

Het voordeel van deze werkwijze is dat in het kader van de reconstructie van het golffront golffrontfouten, in het bijzonder astigmatische golffrontfouten, in het geval van een zich wijzigend golffront, in het bijzonder in functie van een zich wijzigende scherpstelpositie of van een drift van de scherpstelling niet op de koop toe moeten genomen worden maar bepaalbaar en in het bijzonder geëlimineerd kunnen worden.The advantage of this method is that within the framework of the reconstruction of the wavefront, wavefront errors, in particular astigmatic wavefront errors, in the case of a changing wavefront, in particular as a function of a changing focus position or of a drift of the focus should not be accepted, but can be determined and in particular eliminated.

In het onderhavige geval zijn de eerste en de tweede richtingen al of niet orthogonaal, dat wil zeggen onderling willekeurig uitgelijnd.In the present case, the first and second directions may or may not be orthogonal, i.e. aligned arbitrarily with each other.

Het voordeel is zodoende dat, in het geval van een zich tussen de deelopnames ongemerkt wijzigend of gewijzigd golffront, het golffront zowel correct gereconstrueerd kan worden wanneer de eerste en de tweede richting orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn, maar eveneens wanneer de eerste en de tweede richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn.The advantage is thus that, in the case of a wavefront that changes or changes unnoticed between the sub-recordings, the wavefront can be reconstructed correctly both when the first and second directions are aligned orthogonally to each other, but also when the first and the second directions are aligned. second direction are not orthogonally aligned to each other.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de tweede deelopname in de tijd na de eerste deelopname uitgevoerd wordt.According to yet another embodiment, it is provided that the second partial recording is performed in time after the first partial recording.

Volgens nog een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste deelopname en de tweede deelopname plaatsvinden na een wisselwerking van het golffront met een diffractief element dat een eerste raster met een eerste rastervector, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd is, terwijl de tweede rastervector langs de tweede richting uitgelijnd is.According to a still further embodiment, it is provided that the first sub-recording and the second sub-recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element comprising a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector, the first grating raster vector is aligned along the first direction, while the second raster vector is aligned along the second direction.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste deelopname plaatsvindt na een wisselwerking van het golffront met een eerste diffractief element, terwijl de tweede deelopname plaatsvindt na een wisselwerking van het golffront met ten minste een tweede diffractief element, waarbij het eerste diffractieve element een eerste raster met een eerste rastervector die langs de eerste richting uitgelijnd is, omvat, terwijl het tweede diffractieve element een tweede raster omvat met een tweede rastervector die langs de tweede richting uitgelijnd is.Still according to a further embodiment, it is provided that the first partial recording takes place after an interaction of the wavefront with a first diffractive element, while the second partial recording takes place after an interaction of the wavefront with at least a second diffractive element, the first diffractive element having a first grating with a first grating vector aligned along the first direction, while the second diffractive element includes a second grating with a second grating vector aligned along the second direction.

Nog volgens een bijkomende uitvoeringsvorm is voorzien dat de eerste en de tweede golffrontgradiënten in functie van een interferentiepatroon of van een puntpatroon opgenomen worden.According to another embodiment, it is provided that the first and the second wavefront gradients are recorded as a function of an interference pattern or a dot pattern.

Daarenboven heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een in het bijzonder optisch afbeeldingsysteem, omvattende: a) een stralingsbron voor het produceren van straling; b) een golffront-vormende eenheid voor het produceren van een golffront wit de straling, waarbij het golffront door het afbeeldingsysteem loopt; c) een detectoreenheid voor het opnemen van het golffront nadat het golffront door het atbeeldingsysteem is gegaan, waarbij het opnemen van het golffront een eerste deelopname van het golffront voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, en ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in een tweede richting omvat, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn; d) een evaluatie-eenheid voor het bepalen van een vectorveld in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiënt, alsook voor het bepalen van een gradiëntveld en van een rotatieveld in functie van het vectorveld, en e) een reconstructie-eenheid voor het reconstrueren van het golffront in functie van het gradiëntveld en van een in functie van het rotatieveld bepaalde drift van het golffront.In addition, the invention relates to an apparatus for determining an image quality of an in particular optical imaging system, comprising: a) a radiation source for producing radiation; b) a wavefront shaping unit for producing a wavefront wit the radiation, the wavefront passing through the imaging system; c) a detector unit for recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system, the wavefront recording being a first sub-recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second sub-recording of the wavefront comprises the wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-record and the wavefront of the second sub-record are different from each other; d) an evaluation unit for determining a vector field as a function of the first wavefront gradient and the second wavefront gradient, as well as for determining a gradient field and a rotation field as a function of the vector field, and e) a reconstruction unit for the reconstructing the wavefront as a function of the gradient field and of a drift of the wavefront determined as a function of the rotational field.

Hierdoor kunnen de reeds vermelde voordelen gerealiseerd worden.This allows the already mentioned advantages to be realised.

Bijkomende voordelen en te verkiezen kenmerken zullen duidelijk worden uit het hiervoor beschrevene, alsook uit de bijgevoegde conclusies.Additional advantages and preferred features will become apparent from the foregoing, as well as from the appended claims.

Daarenboven heeft de uitvinding betrekking op een projectiebelichtingsinstallatie voor de microlithografie, omvattende een projectieobjectief, waarbij het projectieobjectief een inrichting volgens een der conclusies 12 tot en met 17 omvat en/of een inrichting volgens conclusie 19 omvat.In addition, the invention relates to a projection exposure installation for microlithography, comprising a projection objective, the projection objective comprising a device according to any one of claims 12 to 17 and/or comprising a device according to claim 19.

Hierna zal, aan de hand van de bijgevoegde tekeningen, de uitvinding nader in detail verklaard worden.Hereinafter, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

Daarbij is:This includes:

Figuur 1 een schematische weergave van een inrichting voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een optisch afbeeldingsysteem volgens een utvoeringsvoorbeeld; Figuur 2 een weergave van een stroomdiagram van een werkwijze voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het optische afbeeldingsysteem volgens een eerste uitvoeringsvoorbeeld; Figuur3 een weergave van een stroomdiagram van een werkwijze voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het optische afbeeldingsysteem volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld; Figuur4A een schematische weergave van een diffractief element volgens een eerste uitvoeringsvoorbeeld;1 is a schematic representation of an image quality determination apparatus of an imaging optical system according to an exemplary embodiment; Fig. 2 shows a flow chart representation of a method for determining the image quality of the optical imaging system according to a first exemplary embodiment; Figure 3 is a flowchart representation of a method for determining the image quality of the optical imaging system according to a second exemplary embodiment; Figure 4A shows a schematic representation of a diffractive element according to a first exemplary embodiment;

Figuur4B een schematische weergave van een diffractief element volgens een tweede utvoeringsvoorbeeld; Figuur 5A een schematische weergave van een diffractief element volgens een derde uitvoeringsvoorbeeld; Figuur5B een schematische weergave van een diffractief element volgens een vierde uitvoeringsvorm; Figuur6A een schematische weergave van een diffractief element volgens een vijfde uitvoeringsvorm; Figuur 6B een schematische weergave van een diffractief element volgens een zesde uitvoeringsvoorbeeld; Figuur 7 een schematische weergave van het basisprincipe van de afschuifinterferometrie; Figuur 8 een eerste tabel waarin de vectorpotentialen in bronvrije en wervelvrije aandelen met stijgende rang d gegroepeerd zijn;Figure 4B is a schematic representation of a diffractive element according to a second embodiment; Figure 5A shows a schematic representation of a diffractive element according to a third exemplary embodiment; Figure 5B is a schematic representation of a diffractive element according to a fourth embodiment; Figure 6A is a schematic representation of a diffractive element according to a fifth embodiment; Figure 6B shows a schematic representation of a diffractive element according to a sixth exemplary embodiment; Figure 7 is a schematic representation of the basic principle of shear interferometry; Figure 8 is a first table grouping the vector potentials into source-free and vortex-free proportions with increasing rank d;

Figuur 9 een tweede tabel waarin vector-Zernikes in bronvrije en wervelvrije velden onderverdeeld zijn; Figuur 10 een derde tabel waarin lage vector-Zernikes in de vorm van vectorpolynomen vermeld zijn; en Figuur 11 een vierde tabel waarin (scalaire) Zernikes in de vorm van polynomen vermeld zijn.Figure 9 shows a second table in which vector Zernikes are divided into source-free and eddy-free fields; Figure 10 is a third table listing low vector Zernikes in the form of vector polynomials; and Figure 11 shows a fourth table in which (scalar) Zernikes in the form of polynomials are listed.

Figuur 1 geeft een weergave van een inrichting 1 voor het bepalen van een afbeeldingskwaliteit van een optisch afbeeldingsysteem 2, met een stralingsbron 3 voor het produceren van straling, bijvoorbeeld elektromagnetische straling of deeltjesstraling, en een golffront-vormende eenheid 4 voor het produceren van een golffront uit de straling.Figure 1 shows an apparatus 1 for determining an image quality of an optical imaging system 2, with a radiation source 3 for producing radiation, for example electromagnetic radiation or particle radiation, and a wavefront forming unit 4 for producing a wavefront from the radiation.

Het afbeeldingsysteem 2 is bij voorkeur een projectieobjectief of een onderdeel of component van een projectieobjectief van een hier niet nader in detail weergegeven projectiebelichtingsinstallatie voor de microlithografie.The imaging system 2 is preferably a projection objective or a part or component of a projection objective of a projection exposure installation for microlithography, not shown in detail here.

Als alternatief voor het optische afbeeldingsysteem 2 kan het afbeeldingsysteem 2 een elektronen-optisch afbeeldingsysteem of een ander afbeeldingsysteem zijn dat bij voorkeur ten minste een lens en/of ten minste een spiegel voor een optische afbeelding omvat.As an alternative to the optical imaging system 2, the imaging system 2 may be an electron-optical imaging system or other imaging system, preferably comprising at least one lens and/or at least one mirror for an optical imaging.

De golffront-vormende eenheid 4 omvat een in een objectvlak 5 van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld of op te stellen optisch element 6 dat langs de zijde van het object in het bijzonder een periodieke structuur omvat die door de straling belicht wordt.The wavefront-forming unit 4 comprises an optical element 6 arranged or to be arranged in an object plane 5 of the imaging system 2, which element on the side of the object in particular comprises a periodic structure which is illuminated by the radiation.

Het optische element 6 is in het bijzonder als coherentiemasker of als dradenkruis voor het vormen van de coherentie van de straling voorzien.The optical element 6 is provided in particular as a coherence mask or as a reticle for forming the coherence of the radiation.

Het met behulp van de golffront-vormende eenheid 4 geproduceerde golffront gaat door het afbeeldingsysteem 2. Daarenboven omvat de inrichting 1 een detectoreenheid 7 voor het opnemen van het golffront nadat het golffront door het afbeeldingsysteem 2 is gegaan.The wavefront produced by the wavefront forming unit 4 passes through the imaging system 2. In addition, the device 1 includes a detector unit 7 for recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system 2.

De detectoreenheid 7 is in of ten minste in de nabijheid van een beeldvlak 8,The detector unit 7 is in or at least in the vicinity of an image plane 8,

respectievelijk pupilvlak of daarmee geconjugeerd vlak van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld.pupil plane or plane conjugated thereto of the imaging system 2 respectively.

De detectoreenheid 7 omvat in het onderhavige geval een diffractief element 9, in het bijzonder een diffractief optisch element met een langs de zijde van het beeld in het bijzonder periodieke structuur, en bovendien een detectorelement 10 of een sensor voor het opnemen van een gesuperponeerd patroon, bijvoorbeeld een interferentiepatroon of een puntpatroon, van de afgebeelde objectzijdige structuur en van de beeldzijdige structuur.The detector unit 7 in the present case comprises a diffractive element 9, in particular a diffractive optical element with a structure, in particular periodic along the side of the image, and in addition a detector element 10 or a sensor for recording a superimposed pattern, for example, an interference pattern or a dot pattern, of the imaged object-side structure and of the image-side structure.

Het detectorelement 10 is in of ten minste in de buurt van het beeldvlak 8 of pupilvlak of een daarmee geconjugeerd vlak van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld.The detector element 10 is arranged in or at least in the vicinity of the image plane 8 or pupil plane or a plane conjugate therewith of the imaging system 2 .

Bij voorkeur omvat het detectorelement 10 een beeldsensor met een detectoroppervlak voor het uitlezen van het gesuperponeerde patroon.Preferably, the detector element 10 comprises an image sensor having a detector surface for reading the superimposed pattern.

Het detectorelement 10 is bij voorkeur uitgevoerd in de vorm van een camera.The detector element 10 is preferably designed in the form of a camera.

Als alternatief daarop kan het diffractieve element 9 een van de detectoreenheid 7 onafhankelijk element zijn.Alternatively, the diffractive element 9 may be an element independent of the detector unit 7 .

Daarenboven omvat de inrichting een reconstructie-eenheid 11 voor het reconstrueren van het golffront, alsook optioneel bijkomend een evaluatie- eenheid 12 voor het evalueren van het gesuperponeerde patroon. Figuur 2 geeft een weergave van een stroomdiagram van een werkwijze voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het optische afbeeldingsysteem 2 volgens een eerste uitvoeringsvoorbeeld. De werkwijze wordt in het bijzonder door een aanstuurapparaat uitgevoerd.In addition, the apparatus includes a reconstruction unit 11 for reconstructing the wavefront, as well as optionally additionally an evaluation unit 12 for evaluating the superimposed pattern. Figure 2 shows a flow chart of a method for determining the image quality of the optical imaging system 2 according to a first exemplary embodiment. The method is performed in particular by a control device.

Het aanstuurapparaat 1s bij voorkeur voorzien om elke van de werkwijzestappen of slechts een aantal van de werkwijzestappen uit te voeren. Het aanstuurapparaat maakt een integraal of afzonderlijk onderdeel uit van de inrichting 1. Bij voorkeur is het aanstuurapparaat met de reconstructie-eenheid 11 en/of met de evaluatie-eenheid 12 draadloos of bekabeld werkzaam verbonden. In een eerste stap S1 wordt het diffractieve element 9 in het beeldvlak 8 of in het pupilvlak van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld. Het diffractieve element 9 omvat een eerste raster met een eerste rastervector p_1, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector p_2, waarbij de eerste rastervector langs een eerste richting utgelijnd is, terwijl de tweede rastervector langs een tweede richting uitgelijnd is. De eerste richting en de tweede richting zijn niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd. De term “niet orthogonaal” betekent dat de hoek tussen de eerste en de tweede richting niet gelijk is aan 90°. Bij voorkeur is de eerste rastervector op een zodanige wijze langs de eerste richting uitgelijnd, en is de tweede rastervector op een zodanige wijze langs de tweede richting uitgelijnd, dat de eerste rastervector en de tweede rastervector met elkaar een hoek van 45° of van 135° insluiten. Met andere woorden betekent dit dat de eerste rastervector en de tweede rastervector een hoek van 45° of van 135° vormen. Optioneel omvat het diffractieve element 9 een micro-lenzengeheel.The control device 1 is preferably provided to perform any of the method steps or only some of the method steps. The control device forms an integral or separate part of the device 1. Preferably, the control device is operatively connected to the reconstruction unit 11 and/or to the evaluation unit 12 by wireless or wired connection. In a first step S1, the diffractive element 9 is arranged in the image plane 8 or in the pupil plane of the imaging system 2 . The diffractive element 9 comprises a first grating with a first grating vector p_1, and at least a second grating with a second grating vector p_2, wherein the first grating vector is aligned along a first direction, while the second grating vector is aligned along a second direction. The first direction and the second direction are not aligned orthogonally to each other. The term "not orthogonal" means that the angle between the first and second directions is not equal to 90°. Preferably, the first raster vector is aligned along the first direction, and the second raster vector is aligned along the second direction, in such a way that the first raster vector and the second raster vector are at an angle of 45° or 135° to each other. Enclose. In other words, this means that the first raster vector and the second raster vector form a 45° or 135° angle. Optionally, the diffractive element 9 comprises a micro-lens assembly.

In een tweede stap S2 wordt een golffront in het afbeeldingsysteem 2 ingestraald. Het golffront wordt, nadat het het afbeeldingsysteem 2 doorlopen heeft, in het bijzonder na een wisselwerking met het diffractieve element, door het detectorelement 10 opgenomen. De opname omvat daarbij een eerste en ten minste een tweede deelopname.In a second step S2, a wavefront is irradiated into the imaging system 2 . The wavefront is picked up by the detector element 10 after it has passed through the imaging system 2, in particular after an interaction with the diffractive element. The recording herein comprises a first and at least a second partial recording.

In een derde stap S3 wordt door de detectoreenheid 7 de eerste deelopname van het golffront uitgevoerd voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in de eerste richting. De golffrontgradiënt wordt in functie van een interferentiepatroon of van een puntpatroon bepaald. In een vierde stap S4 wordt door de detectoreenheid 7, in het bijzonder door het detectorelement 10, de ten minste tweede deelopname van het golffront uitgevoerd voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in de tweede richting. Zoals hierboven beschreven, zijn de eerste richting en de tweede richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd. De eerste deelopname en de tweede deelopname vinden in het bijzonder in de tijd na elkaar plaats. Dit verzekert dat bijzonder nauwkeurige methodes voor het bepalen van de respectievelijke golffrontgradiënten kunnen gebruikt worden. Daarenboven kan zodoende een wijziging van het golffront in de tijd bij het doorlopen van het afbeeldingsysteem in beschouwing genomen of gedetecteerd worden. Het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname zijn zodoende onderling verschillend naar aanleiding van een wijziging in de tijd van het golffront tussen de eerste en de tweede deelopname. In het bijzonder zijn het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend doordat tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname een in het bijzonder ongewenste en/of onbemerkte drift van een scherpstelling van het afbeeldingsysteem 2 plaatsvindt. De term “ongewenste en/of onbemerkte drift van de scherpstelling” betekent in het bijzonder dat de verschuiving niet met opzet veroorzaakt of geproduceerd wordt. De drift van de scherpstelling wordt in het bijzonder in functie van een wijziging of positiewijziging ten opzichte van de golffront-vormende eenheid 4 en/of ten opzichte van het ten minste optische element, bijvoorbeeld een lens of een spiegel, van het afbeeldingsysteem 2 veroorzaakt. Optioneel worden de eerste deelopname en de tweede deelopname tegelijkertijd uitgevoerd. Het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderscheiden zich onderling in het geval van de gelijktijdige deelopnames in het bijzonder vanwege een verschillende onderlinge ruimtelijke propagatie van de golffrontgradiënten.In a third step S3, the detector unit 7 carries out the first partial recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in the first direction. The wavefront gradient is determined as a function of an interference pattern or a dot pattern. In a fourth step S4, the detector unit 7, in particular the detector element 10, carries out the at least second partial recording of the wavefront for determining a second wavefront gradient in the second direction. As described above, the first direction and the second direction are not aligned orthogonally to each other. The first partial shot and the second partial shot take place one after the other in particular. This ensures that highly accurate methods for determining the respective wavefront gradients can be used. In addition, a change of the wavefront over time can thus be considered or detected as it traverses the imaging system. The wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot are therefore mutually different due to a change in the time of the wavefront between the first and the second partial shot. In particular, the wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot are mutually different in that a particularly undesired and/or unnoticed drift of a focus of the imaging system 2 takes place between the first partial shot and the second partial shot. In particular, the term "undesirable and/or undetected focus drift" means that the shift is not intentionally caused or produced. The focus drift is caused in particular as a function of a change or change of position with respect to the wavefront-forming unit 4 and/or with respect to the at least optical element, for example a lens or a mirror, of the imaging system 2 . Optionally, the first partial shot and the second partial shot are performed simultaneously. The wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording differ from each other in the case of the simultaneous sub-recordings, in particular because of a different mutual spatial propagation of the wavefront gradients.

In een vijfde stap S5 wordt het golffront in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiënt gereconstrueerd. De reconstructie vindt bij voorkeur op een zodanige wijze plaats dat zodoende meetfouten, die in het bijzonder door het verschuiven van de scherpstelling veroorzaakt werden, numeriek geëlimineerd worden. De reconstructie vindt in het bijzonder plaats door gebruik te maken van een numerieke werkwijze, waarbij een systeem van vergelijkingen opgelost wordt. In het bijzonder wordt het systeem van vergelijkingen op een zodanige wijze opgelost dat ten minste een variabele of meerdere variabelen van het systeem van vergelijkingen, die meetfouten, in het bijzonder astigmatische componenten of astigmatische golffrontfouten vertegenwoordigt of vertegenwoordigen, numeriek geëlimineerd wordt of worden. Meetfouten worden in het bijzonder veroorzaakt doordat bij een drift of verschuiving van de scherpstelling de golffrontgradiënt, in het bijzonder van de focus verkeerd bepaald of opgemeten wordt, waarbij in functie van de verkeerd opgemeten golffrontgradiënten het astigmatisme verkeerd gereconstrueerd wordt. Het systeem van vergelijkingen wordt in het bijzonder oplosbaar doordat ten minste een in het bijzonder numeriek op te lossen of te elimineren variabele aan het systeem van vergelijkingen toegevoegd wordt, waarbij deze variabele de drift of de verschuiving vertegenwoordigt.In a fifth step S5, the wavefront is reconstructed as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient. The reconstruction preferably takes place in such a way that measurement errors, in particular caused by shifting the focus, are numerically eliminated. In particular, the reconstruction takes place using a numerical method, in which a system of equations is solved. In particular, the system of equations is solved in such a way that at least one variable or more variables of the system of equations, which represent or represent measurement errors, in particular astigmatic components or astigmatic wavefront errors, is eliminated numerically. Measurement errors are in particular caused by the fact that the wavefront gradient, in particular of the focus, is incorrectly determined or measured during a drift or shift of the focus, whereby the astigmatism is incorrectly reconstructed as a function of the incorrectly measured wavefront gradients. In particular, the system of equations becomes solvable in that at least one variable to be solved or eliminated in particular numerically is added to the system of equations, this variable representing the drift or the shift.

Optioneel vindt de eerste deelopname plaats na een wisselwerking van het golffront met een hier niet weergegeven, eerste diffractief element 13, terwijl de tweede deelopname wordt uitgevoerd na een wisselwerking van het golffront met ten minste een hier niet weergegeven, tweede diffractief element 14, waarbij het eerste diffractieve element 13 een eerste raster met een eerste rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd is, en waarbij het tweede diffractieve element 14 een tweede raster met een tweede rastervector omvat, waarbij de tweede rastervector langs de tweede richting uitgelijnd is. In dit optionele geval is voorzien dat in stap S1 het eerste diffractieve element 13 in het beeldvlak 8 van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld wordt, en dat in een intermediaire stap tussen S3 en S4 het tweede diffractieve element 14 als vervanging voor het eerste diffractieve element 13 in het beeldvlak 8 van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld wordt.Optionally, the first partial recording takes place after an interaction of the wavefront with a first diffractive element 13, not shown here, while the second partial recording is performed after an interaction of the wavefront with at least one second diffractive element 14, not shown here, wherein the first diffractive element 13 comprises a first grating with a first grating vector, wherein the first grating vector is aligned along the first direction, and wherein the second diffractive element 14 comprises a second grating with a second grating vector, wherein the second grating vector is aligned along the second direction . In this optional case, it is provided that in step S1, the first diffractive element 13 is arranged in the image plane 8 of the imaging system 2, and in an intermediate step between S3 and S4, the second diffractive element 14 is arranged as a replacement for the first diffractive element 13 in the image plane 8 of the imaging system 2 is arranged.

Optioneel omvat het opnemen van het golffront ten minste een derde deelopname van het golffront voor het bepalen van een derde golffrontgradiënt in een derde richting, waarbij de eerste richting, de tweede richting, en de derde richting telkens onderling verschillend uitgelijnd zijn.Optionally, recording the wavefront comprises at least a third partial recording of the wavefront for determining a third wavefront gradient in a third direction, wherein the first direction, the second direction and the third direction are mutually aligned in different ways.

Bij voorkeur vinden de eerste deelopname, de tweede deelopname, en de derde deelopname plaats na een wisselwerking van het golffront met een hier niet weergegeven diffractief element 15, waarbij het diffractieve element 15 een eerste raster met een eerste rastervector, een tweede raster met een tweede rastervector, en ten minste een derde raster met een derde rastervector omvat, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd 1s, de tweede rastervector langs de derde richting uitgelijnd is, en de derde rastervector langs de derde richting uitgelijnd is. Een dergelijk diffractief element 15 omvat bijvoorbeeld een trigonaal of hexagonaal raster. Als alternatief omvat het diffractieve element een niet-kwadratisch rechthoekig raster. Bij voorkeur worden de eerste, de tweede, en de ten minste derde deelopnames in de tijd na elkaar uitgevoerd.Preferably, the first sub-recording, the second sub-recording, and the third sub-recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element 15 (not shown here), the diffractive element 15 comprising a first grating with a first raster vector, a second grating with a second raster vector, and comprises at least a third raster having a third raster vector, wherein the first raster vector is aligned along the first direction, the second raster vector is aligned along the third direction, and the third raster vector is aligned along the third direction. Such a diffractive element 15 comprises, for example, a trigonal or hexagonal grating. Alternatively, the diffractive element comprises a non-square rectangular grid. Preferably, the first, the second and the at least third partial recordings are performed one after the other in time.

Figuur 3 geeft een weergave van een stroomdiagram van een werkwijze voor het bepalen van de afbeeldingskwaliteit van het optische afbeeldingsysteem 2 volgens een tweede uitvoeringsvoorbeeld.Fig. 3 shows a flow chart of a method for determining the image quality of the optical imaging system 2 according to a second exemplary embodiment.

Ook deze werkwijze wordt in het bijzonder door een aanstuurapparaat uitgevoerd. Het aanstuurapparaat is bij voorkeur voorzien om elke van de werkwijzestappen of slechts een aantal van de werkwijzestappen uit te voeren. Het aanstuurapparaat maakt een integraal of afzonderlijk deel uit van de inrichting 1.This method is also performed in particular by a control device. The control device is preferably provided to perform any of the method steps or only some of the method steps. The control device is an integral or separate part of the device 1.

In een eerste stap S1 wordt een diffractief element 17 in het beeldvlak 8 van het afbeeldingsysteem 2 opgesteld. Het diffractieve element 17 omvat een eerste raster met een eerste rastervector, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector, waarbij de eerste rastervector langs een eerste richting uitgelijnd is, terwijl de tweede rastervector langs een tweede richting uitgelijnd is. De eerste richting en de tweede richting zijn al of niet onderling orthogonaal, en zijn in het bijzonder willekeurig ten opzichte van elkaar uitgelijnd.In a first step S1, a diffractive element 17 is arranged in the image plane 8 of the imaging system 2 . The diffractive element 17 comprises a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector, the first grating vector being aligned along a first direction, while the second grating vector is aligned along a second direction. The first direction and the second direction may or may not be mutually orthogonal, and in particular are aligned arbitrarily with respect to each other.

In een tweede stap S2 wordt een golffront in het afbeeldingsysteem 2 ingestraald. Het golffront wordt na het doorlopen van het afbeeldingsysteem 2, in het bijzonder na een wisselwerking met het diffractieve element 17, door de detectoreenheid 7, in het bijzonder door het detectorelement 10, opgenomen. De opname omvat daarbij een eerste en ten minste een tweede deelopname. In een derde stap S3 wordt door de detectoreenheid 7, in het bijzonder door het detectorelement 10, de eerste deelopname uitgevoerd van het golffront voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in de eerste richting. De golffrontgradiént wordt bepaald in functie van een interferentiepatroon of van een puntpatroon.In a second step S2, a wavefront is irradiated into the imaging system 2 . After passing through the imaging system 2, in particular after an interaction with the diffractive element 17, the wavefront is picked up by the detector unit 7, in particular by the detector element 10. The recording herein comprises a first and at least a second partial recording. In a third step S3, the detector unit 7, in particular the detector element 10, carries out the first partial recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in the first direction. The wavefront gradient is determined as a function of an interference pattern or a dot pattern.

In een vierde stap S4 wordt door de detectoreenheid 7, in het bijzonder door het detectorelement 10, de ten minste tweede deelopname van het golffront uitgevoerd voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in de tweede richting. Zoals hierboven reeds werd vermeld, zijn de eerste richting en de tweede richting al of niet onderling orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd. De eerste deelopname en de tweede deelopname vinden in het bijzonder na elkaar 1n de tijd plaats. Dit verzekert dat bijzonder nauwkeurige methodes voor het bepalen van de respectievelijke golffrontgradiënten gebruikt kunnen worden. Daarenboven kan op deze wijze een wijziging in de tijd van het golffront bij het doorlopen van het afbeeldingsysteem 1n beschouwing genomen worden of gedetecteerd worden. Het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname zijn zodoende onderling verschillend vanwege een wijziging in de tijd van het golffront tussen de eerste en de tweede deelopname. In het bijzonder onderscheiden het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname zich van elkaar doordat tussen de eerste deelopname en de tweede deelopname een in het bijzonder ongewenste en/of ongemerkte drift van een scherpstelling van het afbeeldingsysteem 2 plaatsvindt. Het verschuiven van de scherpstelling wordt in het bijzonder in functie van een wijziging of van een positiewijziging ten opzichte van de golffront-vormende eenheid 4, respectievelijk een dradenkruis, of ten opzichte van ten minste een optisch element, bijvoorbeeld een lens of een spiegel, van het afbeeldingsysteem 2 veroorzaakt. Optioneel worden de eerste deelopname en de tweede deelopname tegelijkertijd uitgevoerd. Het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderscheiden zich in het geval van de gelijktijdige deelopnames in het bijzonder van elkaar door een verschillende ruimtelijke propagatie van de golffrontgradiënten.In a fourth step S4, the detector unit 7, in particular the detector element 10, carries out the at least second partial recording of the wavefront for determining a second wavefront gradient in the second direction. As already mentioned above, the first direction and the second direction may or may not be mutually aligned orthogonally to each other. In particular, the first partial shot and the second partial shot take place one after the other in time. This ensures that highly accurate methods for determining the respective wavefront gradients can be used. In addition, in this way, a change in time of the wavefront as it traverses the imaging system 1n can be considered or detected. The wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot are therefore mutually different because of a change in the time of the wavefront between the first and the second partial shot. In particular, the wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot differ from each other in that a particularly undesired and/or unnoticed drift of a focus of the imaging system 2 takes place between the first partial shot and the second partial shot. The shifting of the focus is made in particular as a function of a change or a change of position with respect to the wavefront-forming unit 4 or a reticle, or with respect to at least one optical element, for example a lens or a mirror, of the imaging system 2. Optionally, the first partial shot and the second partial shot are performed simultaneously. In the case of simultaneous partial recordings, the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording differ from each other in particular by a different spatial propagation of the wavefront gradients.

In een vijfde stap S5 wordt een vectorveld in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiënt bepaald. Vervolgens worden een in het bijzonder wervelvrij gradiëntveld en een in het bijzonder bronvrij rotatieveld in functie van het vectorveld bepaald. In functie van het rotatieveld wordt een wijziging in de tijd of een drift van het golffront bepaald.In a fifth step S5, a vector field is determined as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient. Subsequently, an in particular vortex-free gradient field and a particularly source-free rotation field are determined as a function of the vector field. A change in time or a drift of the wavefront is determined as a function of the rotational field.

In een zesde stap S6 wordt het golffront in functie van het gradiëntveld en van de drift gereconstrueerd. De reconstructie vindt bij voorkeur op een zodanige wijze plaats dat daardoor meetfouten, die in het bijzonder door de drift of door de verschuiving van de scherpstelling of van het golffront veroorzaakt werden, numeriek geëlimineerd worden. In het bijzonder wordt daarbij een systeem van vergelijkingen, op basis waarvan de reconstructie plaatsvindt, op een zodanige wijze opgelost dat ten minste een variabele of meerdere variabelen van het systeem van vergelijkingen, die meetfouten, in het bijzonder astigmatische aandelen of astigmatische golffrontfouten, vertegenwoordigt of vertegenwoordigen, geëlimineerd wordt of worden. Het systeem van vergelijkingen wordt in het bijzonder oplosbaar doordat ten minste een in het bijzonder numeriek op te lossen of te elimineren variabele aan het systeem van vergelijkingen wordt toegevoegd, waarbij deze variabele de drift vertegenwoordigt.In a sixth step S6, the wavefront is reconstructed as a function of the gradient field and the drift. The reconstruction preferably takes place in such a way that measurement errors, which were caused in particular by the drift or by the shift of the focus or of the wave front, are numerically eliminated. In particular, a system of equations, on the basis of which the reconstruction takes place, is solved in such a way that at least one variable or several variables of the system of equations, which represent measurement errors, in particular astigmatic proportions or astigmatic wavefront errors, or represent, is or will be eliminated. In particular, the system of equations becomes solvable in that at least one variable to be solved or eliminated in particular numerically is added to the system of equations, this variable representing the drift.

Het diffractieve element 17 is te vormen of gevormd volgens elke van de beschreven diffractieve elementen 9, 13, 14, of 15. Als alternatief is het diffractieve element 17 op een zodanige wijze uitgevoerd dat het een eerste rastervector die langs de eerste richting utgelijnd is, en een tweede rastervector die langs de tweede richting uitgelijnd is, omvat, waarbij de eerste rastervector en de tweede rastervector onderling orthogonaal zijn uitgelijnd.The diffractive element 17 is moldable or formed according to any of the described diffractive elements 9, 13, 14, or 15. Alternatively, the diffractive element 17 is configured in such a way that it has a first raster vector aligned along the first direction. and a second raster vector aligned along the second direction, the first raster vector and the second raster vector being orthogonally aligned to each other.

Optioneel kan zodoende, zoals hierboven reeds werd beschreven, de eerste deelopname plaatsvinden na een wisselwerking van het golffront met het eerste diffractieve element 13, terwijl de tweede deelopname kan plaatsvinden na een wisselwerking van het golffront met ten minste het tweede diffractieve element 14.Optionally, therefore, as already described above, the first partial recording can take place after an interaction of the wavefront with the first diffractive element 13, while the second partial recording can take place after an interaction of the wavefront with at least the second diffractive element 14.

Daarenboven kan optioneel voorzien zijn dat de opname van het golffront, zoals hierboven reeds werd beschreven, ten minste een derde deelopname van het golffront omvat voor het bepalen van een derde golffrontgradiënt in een derde richting.In addition, it may optionally be provided that the wavefront recording, as already described above, comprises at least a third partial wavefront recording for determining a third wavefront gradient in a third direction.

Bij voorkeur vinden de eerste deelopname, de tweede deelopname, en de derde deelopname plaats na een wisselwerking van het golffront met het diffractieve element 15. Figuur 4A geeft een weergave van een diffractief element, in het bijzonder van de structuur van het diffractieve element, volgens een eerste uitvoeringsvorm, waarbij de eerste richting en de tweede richting orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn.Preferably, the first partial shot, the second partial shot, and the third partial shot take place after an interaction of the wavefront with the diffractive element 15. Figure 4A shows a diffractive element, in particular the structure of the diffractive element, according to a first embodiment, wherein the first direction and the second direction are aligned orthogonally to each other.

Met andere woorden betekent dit dat de eerste rastervector ¢_3 langs de eerste richting uitgelijnd 1s, terwijl de tweede rastervector _4 langs een tweede richting uitgelijnd is die orthogonaal staat op de eerste richting.In other words, this means that the first raster vector ¢_3 is aligned along the first direction 1s, while the second raster vector _4 is aligned along a second direction orthogonal to the first direction.

Het diffractieve element is in het bijzonder een orthogonaal afschuifraster dat in het bijzonder geschikt is als diffractief element 17 voor het wtvoeren van de in figuur 3 beschreven werkwijze.The diffractive element is in particular an orthogonal shear grating which is particularly suitable as a diffractive element 17 for carrying out the method described in FIG.

Figuur 4B geeft een weergave van een diffractief element, in het bijzonder van de structuur van het diffractieve element, volgens een tweede uitvoeringsvorm, waarbij de rastervectoren ¢_1 en ¢_2, respectievelijk van de eerste richting en van de tweede richting, orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn.Figure 4B shows a diffractive element, in particular the structure of the diffractive element, according to a second embodiment, in which the raster vectors ¢_1 and ¢_2, respectively of the first direction and of the second direction, are orthogonal to are aligned with each other.

In tegenstelling tot het diffractieve element dat is terug te vinden in figuur 4A, zijn in het onderhavige geval de rastervectoren over 45° verdraaid.In contrast to the diffractive element which can be found in figure 4A, in the present case the raster vectors are rotated by 45°.

Figuur 5A geeft een weergave van een diffractief element, in het bijzonder van de structuur van het diffractieve element, volgens een derde uitvoeringsvorm, waarbij de eerste richting en de tweede richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn.Figure 5A illustrates a diffractive element, in particular the structure of the diffractive element, according to a third embodiment, wherein the first direction and the second direction are not aligned orthogonally to each other.

Met andere woorden betekent dit dat de eerste rastervector p_3 langs de eerste richting uitgelijnd is, terwijl de tweede rastervector p_4 langs de tweede richting uitgelijnd is, waarbij de tweede richting orthogonaal staat op de eerste richting. Het diffractieve element heeft in het bijzonder een niet-orthogonaal afschuifraster. In het bijzonder het diffractieve element 9 is uitgevoerd in overeenstemming met het hiervoor beschreven diffractieve element.In other words, this means that the first raster vector p_3 is aligned along the first direction, while the second raster vector p_4 is aligned along the second direction, the second direction being orthogonal to the first direction. In particular, the diffractive element has a non-orthogonal shear grating. In particular, the diffractive element 9 is constructed in accordance with the above-described diffractive element.

Figuur 5B geeft een weergave van een diffractief element volgens een vierde uitvoeringsvorm, waarbij de rastervectoren p_1 en ¢_2, respectievelijk de eerste richting en de tweede richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn. In tegenstelling tot het diffractieve element uit figuur 5A zijn in het onderhavige geval de rastervectoren over 90° verdraaid. In het bijzonder is het diffractieve element 9 uitgevoerd in overeenstemming met het hiervoor beschreven diffractieve element. Figuur 6A geeft een weergave van een diffractief element volgens een vijfde uitvoeringsvorm, waarbij de eerste rastervector ¢_1, de tweede rastervector @_2, en de ten minste derde rastervector _3, respectievelijk de eerste richting, de tweede richting, en de ten minste derde richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn. Het diffractieve element is in het bijzonder een niet-orthogonaal afschuifraster met een hexagonaal raster. In het bijzonder 1s het diffractieve element 15 witgevoerd in overeenstemming met het hiervoor beschreven diffractieve element. Figuur 6B geeft een weergave van een diffractief element volgens een zesde uitvoeringsvorm, waarbij de eerste rastervector ¢_1, de tweede rastervector @_2, en de ten minste derde rastervector @_3, respectievelijk de eerste richting, de tweede richting, en de ten minste derde richting niet orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn. Het diffractieve element is in het bijzonder een niet-orthogonaal afschuifraster met een driehoekig of trigonaal raster. In het bijzonder is het diffractieve element 15 uitgevoerd in overeenstemming met het hiervoor beschreven diffractieve element.Fig. 5B shows a diffractive element according to a fourth embodiment, in which the raster vectors p_1 and ¢_2, the first direction and the second direction, respectively, are not aligned orthogonally to each other. In contrast to the diffractive element of Fig. 5A, in the present case the raster vectors are rotated through 90°. In particular, the diffractive element 9 is constructed in accordance with the above-described diffractive element. Fig. 6A shows a diffractive element according to a fifth embodiment, wherein the first raster vector ¢_1, the second raster vector @_2, and the at least third raster vector _3 are the first direction, the second direction, and the at least third direction, respectively. are not orthogonally aligned to each other. In particular, the diffractive element is a non-orthogonal shear grating with a hexagonal grating. In particular, the diffractive element 15 is whitened in accordance with the above-described diffractive element. Fig. 6B illustrates a diffractive element according to a sixth embodiment, wherein the first raster vector ¢_1, the second raster vector @_2, and the at least third raster vector @_3 are the first direction, the second direction, and the at least third direction, respectively. direction are not orthogonal to each other. In particular, the diffractive element is a non-orthogonal shear grating with a triangular or trigonal grating. In particular, the diffractive element 15 is configured in accordance with the above-described diffractive element.

Verwijzend naar figuur 7 zal hier een meting of een bepaling van de afbeeldingskwaliteit beschreven worden, waarbij een eerste deelopname en een tweede deelopname in de tijd na elkaar wmitgevoerd worden.Referring to Fig. 7, a measurement or determination of the image quality will be described here, in which a first sub-recording and a second sub-recording are performed one after the other in time.

Zoals hiervoor reeds beschreven, kan het voorkomen dat een dergelijke meting, of een golffrontmeting, niet te reproduceren onderhevig is aan een meetfout, in het bijzonder een astigmatische golffrontfout, wanneer het golffront wijzigt tussen de eerste en de tweede deelopname, bijvoorbeeld door een ongewenste en/of onopgemerkte drift van de scherpstelling van het afbeeldingsysteem 2. Hierna wordt beschreven hoe het mogelijk is om, door gebruik te maken van een geschikte combinatie van verschillende deelopnames en evaluaties daarvan, deze drift en zodoende de meetfouten te elimineren.As already described above, it may happen that such a measurement, or a wavefront measurement, cannot be reproduced and is subject to a measurement error, in particular an astigmatic wavefront error, when the wavefront changes between the first and the second sub-recording, for example due to an undesired and /or undetected drift of the focus of the imaging system 2. Hereinafter, it is described how it is possible to eliminate this drift and thus the measurement errors by using a suitable combination of different sub-recordings and evaluations thereof.

Hierna wordt een en ander aan de hand van een qua sterkte onbekende drift van de scherpstelling nader in detail beschreven.The following will be described in more detail on the basis of a drift of the focus, which is unknown in terms of strength.

De werkwijze kan in principe echter op welk type drift of verschuiving dan ook toegepast worden.However, the method can in principle be applied to any type of drift or shift.

Ter verklaring is in figuur 7 het basisprincipe terug te vinden van de afschuifinterferometrie.To explain this, figure 7 shows the basic principle of the shear interferometry.

Een golf WE met een golffront W is in het te controleren afbeeldingsysteem 2, bij voorkeur een projectieobjectief van een projectiebelichtingsinstallatie, onderhevig aan een golffrontfout.A wave WE having a wavefront W is subject to a wavefront error in the imaging system 2 to be checked, preferably a projection objective of a projection exposure installation.

In het beeldpunt BP van het afbeeldingsysteem wordt de golf W(£), in het onderhavige geval de eerste golf, opgesplitst en over 9% verschoven tot een tweede golf W(£+9%). De beide golven worden gesuperponeerd en geven aanleiding tot een interferogram, waarbij het faseverschil W(£+9% - W(E) tussen de eerste golf en de tweede golf evenredig is met de golffrontgradiënt M_§ = oW/65. Voor de afschuiving wordt een diffractief optisch element 9, 13, 14, 15, 17 met een in het bijzonder periodiek raster in het beeldvlak 8 of het pupilvlak gebruikt.In the pixel BP of the imaging system, the wave W(£), in the present case the first wave, is split and shifted by 9% to a second wave W(£+9%). The two waves are superimposed and give rise to an interferogram, where the phase difference W(£+9% - W(E) between the first wave and the second wave is proportional to the wavefront gradient M_§ = oW/65. For the shear, a diffractive optical element 9, 13, 14, 15, 17 with a particularly periodic grating is used in the image plane 8 or the pupil plane.

Om redenen van eenvoud is in het onderhavige geval enkel het diffractieve element 9 weergegeven.For reasons of simplicity, only the diffractive element 9 is shown in the present case.

In deze context dient erop gewezen te worden dat elk van de diffractieve optische elementen 9, 13, 14, 15, of 17, in het bijzonder in combinatie met de detectoreenheid 7, in of ten minste in de buurt van het beeldvlak 8 of het pupilvlak kan opgesteld worden. De uitvinder heeft vastgesteld dat bij de gebruikelijke metingen tot hiertoe onopgemerkte problemen kunnen ontstaan. Er worden oplossingen aangeboden om dergelijke problemen te vermijden. Bij de hier in beschouwing genomen afschuifinterferometer worden de componenten van de gradiënt van het golffront W(E, 1) in de tijd na elkaar opgemeten. Indien tussen de beide metingen of deelopnames Mg en M, de scherpstelling f over Az verschuift, of het golffront onderhevig is aan een wijziging, is er sprake van een astigmatische golffrontfout AW tussen de beide richtingen § en n. Het diagonale astigmatisme beïnvloedt de drift van de scherpstelling niet.In this context, it should be noted that each of the diffractive optical elements 9, 13, 14, 15, or 17, especially in combination with the detector unit 7, is in or at least near the image plane 8 or the pupil plane can be set up. The inventor has established that hitherto unnoticed problems may arise with conventional measurements. Solutions are offered to avoid such problems. In the shear interferometer considered here, the components of the wavefront gradient W(E, 1) are measured sequentially in time. If, between the two measurements or partial shots Mg and M, the focus f shifts over Az, or the wavefront is subject to a change, there is an astigmatic wavefront error AW between the two directions § and n. The diagonal astigmatism does not affect the focus drift.

Vanut wiskundig standpunt dient een systeem van differentiaalvergelijkingen voor het onbekende golffront W uit de metingen M geïntegreerd te worden. De volgende formules (1) beschrijven de afschuif- basisvergelijkingen voor de gradiënt en van het golffront W met in het bijzonder ongekende amplitude Az van de drift f van de verschuiving van de scherpstelling: mien EE (1) dW Az df ME “on 2 an {2} ee TIRE DHE RY f=n- yin {ng =) Ee NR! (oe ) Dan (EER (Ep) SE +) Tom TT ew 7 tems 7 azemFrom a mathematical point of view, a system of differential equations for the unknown wavefront W from the measurements M has to be integrated. The following formulas (1) describe the basic shear equations for the gradient and wavefront W with in particular unknown amplitude Az of the focus shift drift f: mien EE (1) dW Az df ME “on 2 an {2} ee TIRE DHE RY f=n- yin {ng =) Ee NR! (oe) Dan (EER (Ep) SE +) Tom TT ew 7 tems 7 azem

Bovenstaande formule (2) beschrijft het golffront van een bolvormige golf in een immersiemedium met brekingsindex n, en zodoende de golffrontfouten voor een scherpstelfout. Zoals vermeld, wordt de drift beschreven door Az. De functie f(£,n) beschrijft het patroon in het golffront dat door de drift ontstaat. In eerste benadering f = (£2+n2)/2n wordt de drift als astigmatisme zin de golffrontfout AW geïntegreerd DT] Voor de hogere ordes dient eerst het vectorveld (Mg, My) volgens de regels van de vectoranalyse ontbonden te worden in een wervelvrij veld of gradiéntveld, en in een bronvrij veld of rotatieveld. Het eerste deel kan tot een hoger astigmatisme (bijvoorbeeld als combinatie van Z12en van Zs) geïntegreerd worden, terwijl het tweede deel weliswaar als rotatie van een vectorpotentiaal V weergegeven kan worden, maar als residu in het kader van deze aanvrage geen verdere betekenis heeft.The above formula (2) describes the wavefront of a spherical wave in an immersion medium of refractive index n, and thus the wavefront errors for a focus error. As mentioned, the drift is described by Az. The function f(£,n) describes the wavefront pattern created by the drift. In a first approximation f = (£2+n2)/2n the drift is integrated as astigmatism meaning the wavefront error AW DT] For the higher orders the vector field (Mg, My) must first be resolved in accordance with the rules of vector analysis in a vortex-free field or gradient field, and in a source-free field or rotational field. The first part can be integrated to a higher astigmatism (for example as a combination of Z12 and Zs), while the second part can be represented as a rotation of a vector potential V, but has no further significance in the context of this application.

Voor de volgende hogere orde f = (§2+12)/8n3 vindt men zodoende BY ay er oe) aw òf dy z 6 and 1Zn® Zin) GAW OV Az af Az Az x = Áz LL on Tw 2m Tw Tw B&F +00) Verga En +R") De problematiek kan op elk type golffrontdrift f of gradiëntdrift daarvan (+af/at, - of/on) toegepast worden.For the next higher order f = (§2+12)/8n3 one thus finds BY ay er oe) aw òf dy z 6 and 1Zn® Zin) GAW OV Az af Az Az x = Áz LL on Tw 2m Tw Tw B&F + 00) Verga En +R") The problem can be applied to any type of wavefront drift f or its gradient drift (+af/at, - or/on).

De drift-problematiek kan bijvoorbeeld als volgt aangepakt worden: de overspraak van de Za4-drift op het Zs-astigmatisme wordt in een over 45° verdraaid coördinatenstelsel vermeden, waarin de rollen van Zs en Ze omgewisseld zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om het golffront over 45° verdraaid nogmaals op te meten. Door middel van een combinatie van de vier deelopnames (0° — en 90° — met 45°- en 135°-richting) kunnen de beide delen van het astigmatisme, Zs en Zs, ondanks een lichte drift van de scherpstelling Za, correct bepaald worden.For example, the drift problem can be tackled as follows: the crosstalk of the Za4 drift to the Zs astigmatism is avoided in a coordinate system rotated by 45°, in which the roles of Zs and Ze are reversed. For example, it is possible to measure the wavefront again, rotated by 45°. By means of a combination of the four partial shots (0° — and 90° — with 45° and 135° directions), the two parts of the astigmatism, Zs and Zs, can be correctly determined despite a slight drift of the focus Za become.

In een eerste variante kan het te testen objectief over 45° ten opzichte van de afschuifinterferometer verdraaid worden. Een alternatief daarop is het verdraaien van de opbouw van de interferometer.In a first variant, the objective to be tested can be rotated by 45° relative to the shear interferometer. An alternative to this is to twist the construction of the interferometer.

Bij een veldparallelle meting (gelijktijdige meting 1n meerdere veldpunten) stemmen de veldpunten van de beide verdraaide posities niet met elkaar overeen. De veldverlopen dienen dan in een gemeenschappelijk raster geïnterpoleerd te worden. In een tweede variante wordt het objectief niet gedraaid, maar wordt er een tweede afschuiving in diagonale richting doorgevoerd. Daarvoor kan in de meetkop, net zoals in de belichting, in de plaats van een eerste orthogonaal afschuifraster, zoals is terug te vinden in figuur 4B, een tweede, over 45° gedraaid afschuifraster, zoals is terug te vinden in figuur 4A, opgenomen worden dat dan met behulp van een schuifplateau in een meetpositie kan geplaatst worden. Deze werkwijze is met name geschikt voor niet- cirkelvormige veldbereiken waarin enkel een (gewoonlijke rechthoekig) uitgesneden deel gebruikt wordt. Men heeft vastgesteld dat alleen met orthogonale afschuifrasters met loodrecht ten opzichte van elkaar uitgelijnde rastervectoren, p 1 Lg 2, of p_3L @_4, zoals is terug te vinden in de figuren 4B en 4A, het niet mogelijk is om een onderscheid te maken tussen focusdrift en astigmatisme. Enkel met behulp van een combinatie van beide slaagt men erin om alle golffrontfouten te bepalen, in het bijzonder ook de Z4-, Z:-, en Zg-aandelen.In a field-parallel measurement (simultaneous measurement 1n several field points), the field points of the two rotated positions do not correspond to each other. The field courses must then be interpolated in a common grid. In a second variant, the lens is not rotated, but a second shear is applied in the diagonal direction. For this purpose, just as in the exposure, instead of a first orthogonal shear grating, as can be found in figure 4B, a second shear grating, rotated by 45°, can be included in the measuring head, as can be found in figure 4A. which can then be placed in a measuring position with the aid of a sliding platform. This method is particularly suitable for non-circular field ranges in which only a (usually rectangular) cut-out portion is used. It has been found that only with orthogonal shear gratings with grid vectors aligned perpendicular to each other, p 1 Lg 2, or p_3L @_4, as can be seen in Figures 4B and 4A, it is not possible to distinguish between focus drift and astigmatism. Only using a combination of the two is it possible to determine all wavefront errors, especially the Z4, Z:-, and Zg stocks.

Deze werkwijze heeft een aantal nadelen. Naast het feit dat er een dubbele meettijd (vier in de plaats van twee afschuivingen) vereist is, is er sprake van een complexe opbouw van de meetinstallatie. Zo wordt meer plaats vereist voor de beide afschuifrasters, wat niet enkel gepaard gaat met een groter optisch relaissysteem, maar ook meer ruimte vereist voor de camera.This method has a number of drawbacks. Besides the fact that a double measuring time (four instead of two shears) is required, there is a complex structure of the measuring installation. Thus, more space is required for the two shear gratings, which not only entails a larger optical relay system, but also requires more space for the camera.

Grotere beeldsensoren zijn moeilijker te vervaardigen, wat een effect heeft op de prijs ervan.Larger image sensors are more difficult to manufacture, which has an effect on their price.

Hierna wordt beschreven hoe de nadelen van de bekende en hierboven geschetste werkwijzen kunnen vermeden worden.It is described below how the drawbacks of the known methods outlined above can be avoided.

Bij een afschuiving van de pupil (£,n) onder een willekeurige hoek kunnen uit de fase van het afschuifinterferogram, in het bijzonder door een inschaling met de rasterconstanten, de richtingsafgeleiden van het golffront W bepaald worden. Wanneer de focus f over Az verschuift, komt daar nog bovenop de richtingsafgeleide van de focus. De volgende formule (3a) beschrijft een afschuifinterferogram langs een eerste richting, 1n het bijzonder langs een eerste rastervector, met een focusdrift Az: / GW Bf AW BA | ; p= ij ie 7. — + Az, — Vsin Mn) { 7 +âz 5) cosg + 4 77 + Azy 5) sin en {32} Om het golffront te reconstrueren, is nog een afschuifinterferogram in ten minste een tweede richting vereist, waar de focus op een andere manier onderhevig geweest kan zijn aan een drift. De onderstaande formule (3b) beschrijft een afschuifinterferogram langs de tweede richting of langs een tweede rastervector met focusdrift Az:: wen aw afy ow afy M (Eq) = Ge + Az, 5) Cos, + (5 + Az, a) sin @, {3b} Zonder het algemene karakter te willen beperken, heeft het golffront betrekking op de gemiddelde driftpositie van de scherpstelling, dat wil zeggen, in het geval van twee metingen: } = As » Az Az 0 = Az, + Az, Az, = += ho = ==With a shear of the pupil (£,n) at an arbitrary angle, the directional derivatives of the wavefront W can be determined from the phase of the shear interferogram, in particular by scaling with the grating constants. When the focus f shifts over Az, the directional derivative of the focus is added. The following formula (3a) describes a shear interferogram along a first direction, 1n especially along a first raster vector, with a focus drift Az: /GW Bf AW BA | ; p= ij ie 7. — + Az, — Vsin Mn) { 7 +âz 5) cosg + 4 77 + Azy 5) sin en {32} To reconstruct the wavefront, another shear interferogram in at least a second direction is required , where the focus may have been subject to a drift in another way. The formula (3b) below describes a shear interferogram along the second direction or along a second raster vector with focus drift Az:: wen aw afy ow afy M (Eq) = Ge + Az, 5) Cos, + (5 + Az, a) sin @, {3b} Without wishing to limit the generality, the wavefront relates to the mean drift position of the focus, that is, in the case of two measurements: } = As » Az Az 0 = Az, + Az, Az , = += ho = ==

De focusdrift of beeldschaal Za: en het astigmatisme Zs en Zs geven aanleiding tot lineaire verlopen in het interferogram. De volgende formule (4) beschrijft gelineariseerde afschuifinterferogrammen die uit de kwadratische verlopen van het golffront afgeleid kunnen worden: My = mig + my Ey £3} (4) My =m, TM De volgende formule 5 beschrijft kwadratische termen van het golffront naast hun (lineaire) gradiënten: TE 2 ri 52 SE : ZE + dn 1) in 257 Waz — ijt: +8. * ( NA? j Naz "NA? OW (42, + 2 ) rg Zg TT 5} a¢ (va Nat) naz’ (5) OW (42 Zo) dz an Ava wan wart alsook de laagste orde van de focusdrift uit formule (2): 6 nl ze + ie fT Zn af £The focus drift or image scale Za: and the astigmatism Zs and Zs give rise to linear gradients in the interferogram. The following formula (4) describes linearized shear interferograms that can be derived from the quadratic courses of the wavefront: My = mig + my Ey £3} (4) My =m, TM The following formula 5 describes quadratic terms of the wavefront next to their (linear) gradients: TE 2 ri 52 SE : ZE + dn 1) in 257 Waz — ijt: +8. * ( NA? j Naz "NA? EW (42, + 2) rg Zg TT 5} a¢ (va Nat) naz' (5) EW (42 Zo) dz an Ava wan wart as well as the lowest order of the focus drift out formula (2): 6 nl ze + ie fT Zn af £

ER df x mon Een coéfficiéntenvergelijking van de lineaire verlopen in § en n levert vier vergelijkingen op voor de vier onbekenden za, zs, ze, en Az: on {4 22g AR JZ | mi = (a +a + 2) 0s os HgEsines my” = (7 + Taz 7m) O50 Hsin ee oy {424 dig + =a | NN 27, mil ——= + — sing + —= COS @. = ar war 2a) Ss + pga cos mi = (2 23 -Ê sin 4/6 COS4 Ve TANaz NAT 29/72 7 Naz the Een geschikte lineaire combinatie elimineert de Zernike-coéfficiénten za tot en met zg, zoals kan teruggevonden worden in de volgende formule (6):ER df x mon A coefficient equation of the linear gradients in § and n yields four equations for the four unknowns za, zs, ze, and Az: on {4 22g AR JZ | mi = (a +a + 2) 0s os HgEsines my” = (7 + Taz 7m) O50 Hsin ee oy {424 dig + =a | NN 27, mil ——= + — sing + —= COS @. = ar war 2a) Ss + pga cos mi = (2 23 -Ê sin 4/6 COS4 Ve TANaz NAT 29/72 7 Naz the A suitable linear combination eliminates the Zernike coefficients za to zg, as can be found in the following formula (6):

mi cos @, m5 cos, + mV sing, - mV sing, = = cost, —@) (6a) Met een gekende focusdrift Az kunnen zonder problemen de astigmatische golffrontfouten of astigmatismen zs en zg berekend worden, zoals is terug te vinden in de volgende formules (6b) en (6c): mH sg — mi sing, + me COS Py — mi) COS {Jy Az dz. (6b) =—sinlg, +o) + msinle: 1) (60) mi? cosy mi cos, — mY sing, +m” sing, = ~ cost, +g) — sin: fp} De (gemiddelde) focus za verkrijgt men dan uit de volgende formule (6d): mt sing, — mi” sing, — mi cosy, + min cos, = PE sino, — 0) {6d} In ieder geval leidt het standaard geval met orthogonale afschuivingen, waarbij dus de eerste afschuifrichting loodrecht staat op de tweede afschuifrichting, tot een dilemma, vermits in dat geval het systeem van vergelijkingen vanwege cos(@z-¢1) = 0 in formule (6a) singulier wordt. Er bestaat dan geen (eenduidige) oplossing meer. Meer in het bijzonder wordt z5 onoplosbaar bij een meting waarin de eerste richting en de tweede richting met de assen § en n van het pupilcoördinatensysteem overeenstemmen.mi cos @, m5 cos, + mV sing, - mV sing, = = cost, —@) (6a) With a known focus drift Az, the astigmatic wavefront errors or astigmatisms zs and zg can be calculated without any problems, as can be found in the following formulas (6b) and (6c): mH sg — mising, + me COS Py — mi) COS {Jy Az dz. (6b) =—sinlg, +o) + msinle: 1) (60) mi? cozy mi cos, — mY sing, +m” sing, = ~ cost, +g) — sin: fp} The (average) focus za is then obtained from the following formula (6d): mt sing, — mi” sing, — mi cosy, + min cos, = PE sino, — 0) {6d} In any case, the standard case with orthogonal shears, in which the first shear direction is perpendicular to the second shear direction, leads to a dilemma, since in that case the system of equations due to cos(@z-¢1) = 0 in formula (6a) becomes singular. There is no longer a (clear) solution. More specifically, z5 becomes insoluble in a measurement in which the first direction and the second direction correspond to the axes and n of the pupil coordinate system.

Voor het asparallelle afschuifraster (91 [3 en 2 | n) kan vanwege cos(g:+91) = 0 ten minste ze uit formule (6c) afgeleid worden, of voor het diagonale afschuifraster, zoals is terug te vinden in figuur 4B, kan vanwege sin(g:+q1) = 0 ten minste z; uit formule (6b) afgeleid worden. Voor willekeurige orthogonale afschuivingen kan men dan ten minste de volgende lineaire combinatie berekenen: Zscos(p2 + 91) — Ze sings + 1)For the axis-parallel shear grid (91 [3 and 2 | n) at least they can be derived from formula (6c) because of cos(g:+91) = 0, or for the diagonal shear grid, as can be seen in figure 4B, can be at least z due to sin(g:+q1) = 0; be derived from formula (6b). For arbitrary orthogonal shears one can then calculate at least the following linear combination: Zscos(p2 + 91) — Ze sings + 1)

In ieder geval wordt het systeem van vergelijkingen onoplosbaar voor colineaire afschuivingen met sin(92-q1) = 0. Volgens een aspect van de m deze aanvrage beschreven uitvinding wordt voorgesteld om het golffront met niet-orthogonale rastervectoren af te schuiven. Met andere woorden betekent dit dat het golffront opgenomen wordt nadat het het afbeeldingsysteem doorlopen heeft, waarbij de opname van het golffront een eerste deelopname van het golffront omvat voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, en ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in een tweede richting, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn, en waarbij de eerste richting en de tweede richting onderling niet orthogonaal uitgelijnd zijn. In dat geval kunnen de beide astigmatismen uit de beide richtingsafgeleiden bepaald worden, zelfs wanneer tussen de beide afschuifmetingen de scherpstellingpositie gewijzigd is. Voorbeelden van diffractieve elementen die overeenstemmende rasterstructuren omvatten, dat wil zeggen een eerste raster met een eerste rastervector, en ten minste een tweede raster met een tweede rastervector, waarbij de eerste rastervector langs de eerste richting uitgelijnd is, terwijl de tweede rastervector langs de tweede richting uitgelijnd is, en waarbij de tweede richting niet orthogonaal is ten opzichte van de eerste richting, zijn, zonder daartoe beperkt te zijn, terug te vinden in de figuren 5A en 5B. Door het gebruik van ten minste een dergelijk diffractief element wordt verzekerd dat ook ondanks een eventuele wijziging van het golffront of van een eventuele focusdrift een volledige reconstructie van het golffront mogelijk wordt gemaakt.In any case, the system of equations becomes insoluble for colinear shears with sin(92-q1) = 0. According to one aspect of the invention described in this application, it is proposed to shear the wavefront with non-orthogonal grating vectors. In other words, this means that the wavefront is recorded after it has passed through the imaging system, the wavefront recording comprising a first wavefront partial shot for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second wavefront partial shot. wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording are mutually different, and wherein the first direction and the second direction are not mutually orthogonally aligned. In that case, the two astigmatisms can be determined from the two directional derivatives, even if the focus position is changed between the two shear measurements. Examples of diffractive elements comprising corresponding grating structures, i.e. a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector, wherein the first grating vector is aligned along the first direction, while the second grating vector is aligned along the second direction aligned, and wherein the second direction is not orthogonal to the first direction, can be found, but is not limited to, in Figures 5A and 5B. The use of at least one such diffractive element ensures that a complete reconstruction of the wavefront is made possible even in spite of a possible change in the wavefront or of a possible focus drift.

Ook het gebruik van een diffractief element volgens figuur 4A of 4B is mogelijk, waarbij dan niet alle vier de golffrontafleidingen opgemeten worden, maar slechts twee ervan, en dan meer bepaald in twee niet- orthogonale richtingen (i en 9; of 2 en @4), verdeeld over de beide rasterstructuren.The use of a diffractive element according to figure 4A or 4B is also possible, in which case not all four wavefront derivations are measured, but only two of them, and in particular in two non-orthogonal directions (i and 9; or 2 and @4 ), distributed over the two grid structures.

Het voordeel hierbij is in het bijzonder een besparing op het vlak van de meettijd.The advantage here is, in particular, a saving in the area of measuring time.

Optioneel kunnen met de rasters volgens de figuren 5A en 5B ook alle vier de richtingen opgemeten worden.Optionally, all four directions can also be measured with the grids according to figures 5A and 5B.

Optioneel kunnen ook andere diffractieve elementen of type rasters gebruikt worden, bijvoorbeeld trigonale afschuifrasters, zoals is terug te vinden in de figuren GA en 6B.Optionally, other diffractive elements or type of gratings can also be used, for example trigonal shear gratings, as can be seen in Figures GA and 6B.

Enkel met twee richtingen kan het golffront reeds volledig gereconstrueerd worden, zelfs wanneer het golffront tussen de eerste en de tweede deelopname onderhevig is aan een wijziging of indien de scherpstelling verandert.With only two directions, the wavefront can already be completely reconstructed, even if the wavefront between the first and the second partial shot is subject to a change or if the focus changes.

Met de derde richting kan de golffrontgradiënt isotroop opgemeten worden.With the third direction, the wavefront gradient can be measured isotropically.

Terwijl het diffractieve element met het raster met hexagonale structuurelementen volgens figuur 6A gekenmerkt wordt door minder en zwakkere bovengolven, laat het diffractieve element met het raster met driehoekige structuurelementen volgens figuur 6B meer licht door.While the diffractive element with the grid of hexagonal elements of Figure 6A is characterized by fewer and weaker overhead waves, the diffractive element with the grid of triangular elements of Figure 6B transmits more light.

Zelfs indien hier alle drie de richtingsafgeleiden van het golffront opgemeten worden, dan zijn de voordelen terug te vinden op het vlak van een compacte ontwerprumte (ten opzichte van het dubbelraster) en van een beperkte meetduur (ten opzichte van vier richtingen). Hierna wordt een uitvoeringsvorm besproken waarbij een berekening of een reconstructie van het golffront op basis van Zernike-coëfficiënten, zoals hierboven reeds werd beschreven, niet nodig is.Even if all three directional derivatives of the wavefront are measured here, the advantages can be found in terms of a compact design space (compared to the double grid) and a limited measurement time (compared to four directions). An embodiment is discussed below in which a calculation or reconstruction of the wavefront based on Zernike coefficients, as already described above, is not necessary.

In het bijzonder wordt daarbij het golffront opgenomen nadat het het afbeeldingsysteem 2 heeft doorlopen, waarbij de opname van het golffront een eerste deelopname van het golffront omvat voor het bepalen van een eerste golffrontgradiënt in een eerste richting, alsook ten minste een tweede deelopname van het golffront voor het bepalen van een tweede golffrontgradiënt in een tweede richting, waarbij het golffront van de eerste deelopname en het golffront van de tweede deelopname onderling verschillend zijn, en waarbij een vectorveld in functie van de eerste golffrontgradiént en van de tweede golffrontgradiént bepaald wordt, en waarbij een gradiëntveld en een rotatieveld in functie van het vectorveld bepaald worden, waarbij een drift of een wijziging in de tijd van het golffront in functie van het rotatieveld bepaald wordt, en waarbij het golffront in functie van het gradiëntveld en van de drift gereconstrueerd wordt. In dat geval is de reconstructie van het golffront zelfs uit te voeren wanneer de eerste en de tweede richting orthogonaal ten opzichte van elkaar uitgelijnd zijn.In particular, the wavefront is recorded here after it has passed through the imaging system 2, the wavefront recording comprising a first wavefront partial recording for determining a first wavefront gradient in a first direction, as well as at least a second wavefront partial recording. for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first partial recording and the wavefront of the second partial recording are mutually different, and wherein a vector field is determined as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient, and wherein a gradient field and a rotational field as a function of the vector field are determined, wherein a drift or a change in time of the wavefront as a function of the rotational field is determined, and the wavefront is reconstructed as a function of the gradient field and the drift. In that case, the reconstruction of the wavefront can be performed even when the first and second directions are aligned orthogonally to each other.

Het systeem van vergelijkingen dat bestaat uit de formules 6a tot en met 6d, is gebaseerd op de gelineariseerde vorm van de interferogrammen volgens de formules 3a en/of 3b, die algemeen in de beide oorspronkelijke richtingen § en 1 gescheiden kunnen worden. De volgende formule (7) beschrijft een omgevormd systeem van vergelijkingen voor de golffrontgradiënten onder schuine afschuivingen en een wijziging van het golffront, in het bijzonder een drift van de scherpstelling: (7) M, sing, — Mosing, = ow sing, g+ 229 sin(g: + gi} + Az in ©, Sing, jé 2 DÈ an © M‚cosp, — M cos, = ow sing, — pd — 2297 sag, Fop)” Ar cos © COS Py an 2 dn ai In plaats van te trachten lineaire verlopen volgens formule (4) te fitten, bepaalt men bij voorkeur met de afleidingen 9M:/8% en 0M i/dn, alsook 9M:/9% en dMy/on de focusdrift Az als amplitude van pupilverlopen. De volgende formule (8) geeft de bepalende vergelijking voor de focusdrift uit interferogram-differentiaalquotiënten onder een schuine afschuiving: {8} DM, aM, aM, am, Az(Df fy a COS Py — a cosy, + 9 sing — In 39 Py = = (ae + a7) cos{@; — wy) + ie — =) cos(p, +g;} + 2 (552) sin{gs + ©)The system of equations consisting of formulas 6a to 6d is based on the linearized form of the interferograms according to formulas 3a and/or 3b, which can generally be separated in the two original directions § and 1 . The following formula (7) describes a transformed system of equations for the wavefront gradients under oblique shears and a wavefront change, in particular a focus drift: (7) M, sing, — Mosing, = ow sing, g+ 229 sin(g: + gi} + Az in ©, Sing, jé 2 DÈ an © M‚cosp, — M cos, = ow sing, — pd — 2297 sag, Fop)” Ar cos © COS Py an 2 dn ai In Instead of trying to fit linear courses according to formula (4), the focus drift Az is preferably determined with the derivations 9M:/8% and 0M i/dn, as well as 9M:/9% and dMy/on as the amplitude of pupil courses. The following formula (8) gives the governing equation for the focus drift from interferogram differential quotients under an oblique shear: {8} DM, aM, aM, am, Az(Df fy a COS Py — a cosy, + 9 sing — In 39 Py = = (ae + a7) cos{@; — wy) + ie — =) cos(p, +g;} + 2 (552) sin{gs + ©)

De exacte laplaciaan van de focusdrift in de pupil (zie formule (2) is bekend af af u en? _ £2 — n° aot mpg net zoals de gemengde tweede afgeleiden ag: an? JEE en 20°F én agan Jn? -#2- 7 Volgens een aspect van de in deze aanvrage beschreven uitvinding wordt voorgesteld om de gemeten afschuifinterferogrammen Mi($,n) en M:(&1) voor (Error! Reference source not found.) numeriek naar 3/9% en 0/1 af te leiden, en vervolgens met behulp van formule (8) de ongekende focusdrift Az te fitten, en witeindelijk het golffront met behulp van de gebruikelijke methodes uit formule (7) te reconstrueren. In tegenstelling tot het lineaire geval wordt de bepalende vergelijking volgens formule (8) voor orthogonale afschuifrasters niet singulier, vermits de overige termen, naast cos(9:-q1) niet tegelijkertijd verdwijnen.The exact laplacian of the focus drive in the pupil (see formula (2) is known af af u en? _ £2 — n° aot mpg just like the mixed second derivatives ag: an? JEE and 20°F and agan Jn? - #2-7 According to one aspect of the invention described in this application, it is proposed to numerically convert the measured shear interferograms Mi($,n) and M:(&1) for (Error! Reference source not found.) to 3/9% and 0 /1, and then using formula (8) to fit the unknown focus drift Az, and finally to reconstruct the wavefront using the usual methods of formula (7).In contrast to the linear case, the determining equation is according to formula (8) for orthogonal shear gratings not singular, since the other terms, besides cos(9:-q1) do not disappear simultaneously.

Analoog aan de gelineariseerde benadering kunnen de vier afleidingen getransformeerd worden tot equivalente vergelijkingen die de tweede afgeleiden van het golffront scheiden, zodra de focusdrift Az bepaald is.Analogous to the linearized approach, the four leads can be transformed into equivalent equations separating the second derivatives of the wavefront, once the focus drift Az is determined.

aM, DM, aM, ad, UW AW ) i —— sin Ey ———— sing + COR he sind — go + 3 Pz a8 Wi an we an © [ JE dn Pa Pu Az (2 fate { Ld ead a . ++ sing +a) + —1 —— Jeanie, — ©) TAREE a) ER 2 er, mR AR, AM, AM, a, AW ) SUSE So COS Bip sing ow ~ (Sra jin, gi) + as Ps AF Di an Pi Sn Wi , as dn J A Pi As (7 fF f , 3 ax {df A , +— lists HOR bd tlio ns Ee — @ 2 a? On} WT Es 2 (7 u} FORE T Pa, dM, BEN JM, dM, EW AW } — shige, — sing Cus gy bons @y = i ——— + —— Isin{e, — pd + A7 Paggi, a + gy SP ( act om) {gg = pa a (2 f 31) 3 3 N Az (20°) Ka - doe isin +} esi + py) 2 lar apr TNR TEI (sean, Va Wi De tweede afgeleiden van het golffront dienen echter tweemaal geïntegreerd te worden om het gewenste golffront te verkrijgen.aM, DM, aM, ad, UW AW ) i —— sin Ey ———— sing + COR he sind — go + 3 Pz a8 Wi an we an © [ JE dn Pa Pu Az (2 fate { Ld ead a . ++ sing +a) + —1 —— Jeanie, — ©) TAREE a) ER 2 er, mR AR, AM, AM, a, AW ) SUSE So COS Bip sing ow ~ (Sra jin, gi) + as Ps AF Di an Pi Sn Wi , as dn J A Pi As (7 fF f , 3 ax {df A , +— lists HOR bd tlio ns Ee — @ 2 a? On} WT Es 2 (7 u} FORE T Pa, dM , BEN JM, dM, EW AW } — shige, — sing Cus gy bons @y = i ——— + —— Isin{e, — pd + A7 Paggi, a + gy SP ( act om) {gg = pa a (2 f 31) 3 3 N Az (20°) Ka - doe isin +} esi + py) 2 lar apr TNR TEI (sean, Va Wi However, the second wavefront derivatives need to be integrated twice to obtain the desired wavefront to acquire.

Deze numerieke bewerking houdt numeriek een duidelijk grotere inspanning in, behalve in het gelineariseerde geval volgens formule (5) waar ze rechtstreeks met de Zernike-coëfficiënten overeenstemmen: VW DW Bz, a= and NAS TW DW 4x Ee NAR IW deg afoy NA?This numerical operation implies a significantly greater effort numerically, except in the linearized case according to formula (5) where they correspond directly to the Zernike coefficients: VW DW Bz, a= and NAS TW DW 4x Ee NAR IW deg afoy NA?

Anderzijds kunnen de coëfficiënten van machtreeksen vergeleken worden: 52g 42 SEL a EEEN a FER a on gre? 342 EE 2d df Sf EE tz GO ER en + no) ee + wee AEE Dg Le (2E Toon u Ans 2n7 vj :On the other hand, the coefficients of power series can be compared: 52g 42 SEL a EEEN a FER a on gre? 342 EE 2d df Sf EE tz GO ER en + no) ee + wee AEE Dg Le (2E Show u Ans 2n7 vj :

= _ = a GE _ DD Goer 4 ge! ‚IE RE] SE +t Bin Lei Zn) seks STE Tes Hee ant Sn” ) In zeer open systemen komen, zoals hiervoor reeds werd vermeld, beduidend hogere termen voor in de afschuifinterferogrammen, die niet allemaal toe te schrijven zijn aan een golffrontfout. Uit hun signatuur in de niet te integreren bestanddelen (9M:/9n # 9M,/8%) kan de focusdrift Az bepaald worden indien de brekingsindex n met voldoende nauwkeurigheid bekend 1s. De pupicoördinaten (£,n) — in het bijzonder de inschaling ervan, dat wil zeggen de numerieke apertuur NA — moeten sowieso via andere wegen bepaald worden. Zodra de focusdrift Az bepaald is, kan de fout AW ervan numeriek van het op te meten golffront W afgetrokken worden. Het resultaat is dat, zonder bijkomende afschuivingen, zowel diagonaal als trigonaal, ondanks een wijziging van het golffront of focusdrift het astigmatisme kan opgemeten worden, ook de laagste orde z;5. Hoe groter de numerieke apertuur JET +n? — n, hoe gunstiger de foutvoortplanting ~1/NAZ van de hogere termen, waaruit Az kan bepaald worden, in de laagste die z; omvat. Enkel bij een kleine numerieke apertuur zijn de niet- orthogonale afschuivingen vereist om de meetnauwkeurigheid voor zs of zg te behouden.= _ = a GE _ DD Goer 4 ge! ‚IE RE] SE +t Bin Lei Zn) sex STE Tes Hee ant Sn” ) In very open systems, as mentioned above, significantly higher terms occur in the shear interferograms, not all of which are due to a wavefront error. From their signature in the components not to be integrated (9M:/9n # 9M,/8%) the focus drift Az can be determined if the refractive index n is known with sufficient accuracy 1s. The pupi coordinates (£,n) — in particular their scaling, ie the numerical aperture NA — must be determined by other means anyway. Once the focus drift Az has been determined, its error AW can be subtracted numerically from the wavefront W to be measured. The result is that, without additional shears, both diagonal and trigonal, despite a change in the wavefront or focus drift, the astigmatism can be measured, also the lowest order z;5. The larger the numerical aperture JET +n? — n, the more favorable the error propagation ~1/NAZ of the higher terms, from which Az can be determined, in the lowest z; includes. Only at a small numerical aperture are the non-orthogonal shears required to maintain the measurement accuracy for zs or zg.

In een bijkomende uitvoeringsvorm worden de beide afschuifinterferogrammen (Mg, M.) uit formule (1) in een wervelvrij gradiëntveld (8M:/9, = 9M,/97) en in een bronvrij rotatieveld (9M;/9; + 9M,/9;) ontbonden. Met andere woorden betekent dit dat in functie van de eerste golffrontgradiënt en van de tweede golffrontgradiént een vectorveld bepaald wordt, waarbij in functie van het vectorveld een gradiëntveld en een rotatieveld bepaald worden.In an additional embodiment, the two shear interferograms (Mg, M.) of formula (1) are placed in a vortex-free gradient field (8M:/9, = 9M,/97) and in a source-free rotation field (9M;/9; +9M,/ 9;) dissolved. In other words, this means that a vector field is determined as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient, wherein a gradient field and a rotation field are determined as a function of the vector field.

Dezelfde ontbinding of bepaling wordt op de wijziging van het golffront, bijvoorbeeld op de focusdrift toegepast.The same decomposition or determination is applied to the change of the wavefront, for example to the focus drift.

Met. andere woorden betekent dit dat een drift of een wijziging van het golffront in functie van het rotatieveld bepaald wordt: az 8F Az : sw av az 8F As % JAW AY 2 dy 2 Jot = EE gt dd De amplitude Az van de drift wordt bepaald door het gelijkstellen van de bronvrije delen: dv asf Zn of anti EN { dy Àà tT FEET ed {an — = 7) dn 2 {IEEE vaii gj “+ 28° i.Of. in other words, this means that a drift or a change of the wavefront as a function of the rotational field is determined: az 8F Az : sw av az 8F As % JAW AY 2 dy 2 Jot = EE gt dd The amplitude Az of the drift is determined by equating the source-free parts: dv asf Zn or anti EN { dy Àà tT FEET ed {an — = 7) dn 2 {IEEE vaii gj “+ 28° i.

HPP pind = ed 3 dz I & Ind — EF re f 453 & af Z 135° + Bee 5, vn? — £2 a wit 5° + Lr 29° 3E? + Bain? — £2 en we Met de aldus gekende amplitude Az worden vervolgens de bijbehorende wervelvrije delen van de afschuivingen uit formule (1) afgetrokken: DAW Az ant f Int Im my fi ZET ad z IME +t Jat tg £5 4g |J E24 397 | / HE) a AAW Az[ Ze (2 Int — Ft ) (i 25% ~ 1) TGS Ho + an 2 IE + pi) A £2497 Hin jj BER + yn? IntHPP pind = ed 3 dz I & Ind — EF re f 453 & af Z 135° + Bee 5, vn? — £2 a white 5° + Lr 29° 3E? + Bain? — £2 and we With the thus known amplitude Az, the associated vortex-free parts of the shearings from formula (1) are then subtracted: DAW Az ant f Int Im my fi ZET ad z IME +t Jat tg £5 4g |J E24 397 | / HE) a AAW Az[ Ze (2 Int — Ft ) (i 25% ~ 1) TGS Ho + an 2 IE + pi) A £2497 Hin jj BER + yn? int

Vervolgens wordt uit de meetgegevens, in het bijzonder in functie van het gradiëntveld en van de drift, het golffront gereconstrueerd door gebruik te maken van gebruikelijke methodes.Subsequently, the wavefront is reconstructed from the measurement data, in particular as a function of the gradient field and the drift, using conventional methods.

Als alternatief is het mogelijk om de golffrontfout AW van de bepaalde focusdrift Az af te trekken, nadat het golffront vooraf rechtstreeks uit de gemeten afschuivingsinterferometer gereconstrueerd werd, dat wil zeggen: AW = aid Qe Ee op Et ~q%) 2 IE + pty In het eindige gebied is de bovenstaande ontbinding echter niet eenduidig, vermits uit de gradiënt van elke harmonische functie Z vanwege 02Z/082 + 92Z/0n2 = 0 zowel wervels als bronnen ontbreken. Binnen de groep van de scalaire Zernike-polynomen, waarmee uiteindelijk het golffront beschreven wordt, zijn enkel de telkens hoogste golfordes van een radiale orde harmonisch, dat wil zeggen Z»3; Zs; Zi 11; Z171s; Zes.27, enzovoort (zie de in de volgende figuur 11 weergegeven tabel). De Laplace-bewerkingen van alle andere Zernike-polynomen zijn lineair onafhankelijk, en kunnen om deze reden niet tot 0 gecombineerd worden.Alternatively, it is possible to subtract the wavefront error AW from the determined focus drift Az, after the wavefront has been previously reconstructed directly from the measured shear interferometer, i.e.: AW = aid Qe Ee on Et ~q%) 2 IE + pty In the finite region, however, the above decomposition is not unambiguous, since from the gradient of each harmonic function Z due to 02Z/082 + 92Z/0n2 = 0 both vortices and sources are missing. Within the group of scalar Zernike polynomials, with which the wavefront is ultimately described, only the highest wave orders of a radial order are harmonic, ie Z»3; zs; Zi 11; Z171s; Six.27, and so on (see the table shown in Figure 11 below). The Laplace operations of all other Zernike polynomials are linearly independent, and for this reason cannot be combined to 0.

Vanwege de symmetrie komt de focusdrift voor als dubbelgolvige fout. Van alle harmonische Zernike-polynomen zijn enkel de kwadratische astigmatismen Zs en Zs dubbelgolvig. De bovenstaande ontbinding wordt dan ook in het kader van de focusdrift eenduidig wanneer de lineaire termen in de afschuifinterferogrammen afgezonderd worden. Zoals reeds werd vermeld, zijn de lineaire delen met de hogere ordes in het geval van een gekende brekingsindex vast met elkaar verbonden. Wanneer de apertuur genoeg geopend is, verschijnen ten minste de kwadratische termen uit de meetonnauwkeurigheid Algemeen is het mogelijk om, 1n de plaats van de analytische formules, de relevante polynomen uit de Taylor-reeks te gebruiken. Uiteindelijk wordt het golffront ook in (Zernike-)polynomen ontbonden.Because of the symmetry, the focus drift occurs as a double wave error. Of all harmonic Zernike polynomials, only the quadratic astigmatisms Zs and Zs are double-waves. The above decomposition therefore becomes unambiguous in the context of the focus drift when the linear terms in the shear interferograms are isolated. As already mentioned, in the case of a known refractive index, the linear parts of the higher orders are rigidly connected to each other. When the aperture is open enough, at least the quadratic terms from the measurement inaccuracy appear. Finally, the wavefront is also resolved into (Zernike) polynomials.

Concreet betekent dit voor het bronvrije deel van de focusdrift: 3 COE + (24 + Un ay HE + 2+ ined es Fm Ar py MERI TAKT LL ee ee dy “da (K+ DE uy GA) An 7 ” ze av GENER + DE +0 - = AZ: f N - 5 SD oe - ve - 8 + ie jz bek (RAF 23 Zn} dst ’ * respectievelijk voor de eerste machten: HY 42e 1 £2 +39 . JE + 8a TE Nn — me LAF —_——— 3— FE + m1 + — ij Zap an am zed fant © TWIT TWIT | av 1 Bie SF ant TER + A Ee | Or | Zz 4 Zx _ Fed ENE be ace ag = Taen 5 rs Hg Og TateIn concrete terms, this means for the source-free part of the focus drift: 3 COE + (24 + Un ay HE + 2+ ined es Fm Ar py MERI TAKT LL ee ee dy “da (K+ DE uy GA) An 7 ” ze av GENER + DE +0 - = AZ: f N - 5 SD oe - ve - 8 + ie jz bek (RAF 23 Zn} dst ' * respectively for the first powers: HY 42e 1 £2 +39 JE + 8a TE Nn — me LAF —_——— 3— FE + m1 + — ij Zap an am zed fant © TWIT TWIT | av 1 Bie SF ant TER + A Ee | Or | Zz 4 Zx _ Fed ENE be ace ag = Taen 5 rs Hg Og Tate

Nadat de amplitude Az van de focusdrift uit het bronvrije deel van het afschuifinterferogram (Mz, M,)) uit formule (1) is afgeleid, in het bijzonder zonder lineaire term, dienen nog de bijbehorende wervelvrije delen van de focusdrift, in het bijzonder met lineaire term, afgetrokken te worden: AAW SS (ZE) [Ce + ER Ce 1nd) Aa or RRM 1 ~~) Le ars =A y EN AS TART dep + pty? as fot (k + pF {anor Katt ’ i . wo 3 a saw , 5 {TER = 18 ~ (b+ 19] (57 4 zyn By ok (ht + Tiki? (2025 JAfter the amplitude Az of the focus drift has been derived from the source-free part of the shear interferogram (Mz, M,)) from formula (1), in particular without a linear term, the associated vortex-free parts of the focus drift, in particular with linear term, to be subtracted: AAW SS (ZE) [Ce + ER Ce 1nd) Aa or RRM 1 ~~) Le ars =A y AND AS TART dep + pty? as fot (k + pF {anor Katt ’ i . wo 3 a saw , 5 {TER = 18 ~ (b+ 19] (57 4 zyn By ok (ht + Tiki? (2025 J

Voor de laagste machten betekent dit: aaw ry 28 IEF ey Ee wm pA Ed A I (ag rE B¢ ’ EC ien? b$n” & Pe In 4 be ; JAW a 1 & Zn: Ei (349%) dnt — 247 Eg ms OE re dj 4n Tnt Gans azn’ Als alternatief kan men de geintegreerde Taylor-ontwikkeling van het gereconstrueerde golffront aftrekken, namelijk:For the lowest powers this means: aaw ry 28 IEF ey Ee wm pA Ed A I (ag rE B¢ ' EC ien? b$n” & Pe In 4 be ; JAW a 1 & Zn: Ei (349%) dnt — 247 Eg ms OE re dj 4n Tnt Gans azn' Alternatively, one can subtract the integrated Taylor development from the reconstructed wavefront, namely:

A = (24)! ia . AH . VIS me FEE dy me rrd ZE AW = (EF =n) Ges Dk (oma +) Emy * met de laagste machten: Az / mw 3 FR 4} pz (#2 + nee (2 + BES | — ei a3 LC 2 4n dn Sd4n> 320 Ter volledigheid wordt ook nog de vectorpotentiaal van de bronvrije Taylor- ontwikkeling gegeven: dr x {2k ya Vom BE Ni hers re + Pt z 9 Loa Ck + DYE (2m) Wa met de laagste machten: Az {1 xe + 9% (2: 4 FA (2? +95} A Vai 4 LO —— + ~~ 4... a 57 5 120? ö4n5 Zin’ Volgens een uitvoeringsvorm worden volgens de gebruikelijke werkwijzen de hogere machten ten opzichte van de lagere georthogonaliseerd. Details daarvan zijn terug te vinden in de volgende tabellen 1 tot en met 4. Voor een reconstructie van de door de focusdrift veroorzaakte golffrontfout is dit echter niet noodzakelijk.A = (24)! ia . ah . VIS me FEE dy me rrd ZE AW = (EF =n) Ges Dk (grandma +) Emy * with the lowest powers: Az / mw 3 FR 4} pz (#2 + no (2 + BES | — ei a3 LC 2 4n dn Sd4n> 320 For completeness, the vector potential of the source-free Taylor development is also given: dr x {2k ya Vom BE Ni hers re + Pt z 9 Loa Ck + DYE (2m) Wa with the lowest powers: Az {1 xe + 9% (2: 4 FA (2? +95} A Vai 4 LO —— + ~~ 4... a 57 5 120? ö4n5 Zin' In one embodiment, according to the usual methods, the higher powers with respect to the lower orthogonalized, details of which can be found in the following tables 1 to 4. However, this is not necessary for a reconstruction of the wavefront error caused by the focus drift.

Figuur 8 geeft een eerste tabel waarin de vectormachten in bronvrije en wervelvrije delen met toenemende graad d gegroepeerd zijn, waarbij de harmonische delen terug te vinden zijn in de middelste kolom “d+1”; de golfordes zijn in kolommen gesorteerd; rotatiesymmetrisch (referentie w0), eengolvig (referentie wl), tweegolvig (referentie w2), driegolvig (referentie w3), viergolvig (referentie w4); door verdraaiing gaan de velden paarsgewijs in functie van de golforde in elkaar over, het linker paar is symmetrisch ten opzichte van de £-as, het rechter paar 1s symmetrisch ten opzichte van de n- as; de rotatiesymmetrische delen blijven ongepaard; de verschillende golfordes zijn per se orthogonaal op de cirkel; machten van verschillende graden zijn hier niet achteraf georthogonaliseerd, zodat ze gemakkelijker met bovenstaande Taylor-reeks met sommatie-index k = (d-1)/2 geassocieerd kunnen worden.Figure 8 shows a first table in which the vector powers are grouped into source-free and eddy-free parts with increasing degree d, the harmonic parts being found in the middle column “d+1”; the wave orders are sorted in columns; rotationally symmetric (reference w0), uni-wave (reference wl), bi-wave (reference w2), tri-wave (reference w3), four-wave (reference w4); by twisting the fields merge into each other in pairs as a function of the wave order, the left pair is symmetrical with respect to the -axis, the right pair 1s symmetrical with respect to the n-axis; the rotationally symmetrical parts remain unpaired; the different wave orders are per se orthogonal to the circle; powers of different degrees are not here afterwards orthogonalized, so that they can be associated more easily with the above Taylor series with summation index k = (d-1)/2.

Figuur 9 geeft een weergave van een tweede tabel. Daaruit blijkt dat, na het orthogonaliseren van de vectormachten, de vectorpolynomen verder in bronvrije, harmonische, en wervelvrije delen ingedeeld kunnen worden; om redenen van overzichtelijkheid worden ze in een derde tabel, terug te vinden in figuur 10, in de vorm van vector-Zernikes weergegeven. De hoogste macht van de polynomen stemt overeen met de in figuur 8 weergegeven eerste tabel.Figure 9 shows a second table. This shows that, after orthogonalizing the vector powers, the vector polynomials can be further classified into source-free, harmonic, and vortex-free parts; for the sake of clarity they are presented in a third table, which can be found in figure 10, in the form of vector Zernikes. The highest power of the polynomials corresponds to the first table shown in figure 8.

Figuur 10 geeft een weergave van de derde tabel: de vector-Zernikes zijn gesorteerd volgens graad en rang; de rang (tweede kolom) heeft betrekking op de afzonderlijke vectorcomponenten die overeenstemmen met de scalaire Zernikes uit de vierde tabel die is terug te vinden in figuur 11. De golforde is voor vectorvelden (= sensoren van eerste orde) één lager. Bij een negatieve golforde transformeren de paren zich in negatieve draairichting; de lengte van de vectoren zijn op de eenheidscirkel tot 1 genormeerd. De respectievelijke referentiecijfers hebben betrekking op een volledige lijn (dat wil zeggen op beide kolommen “verticaal symmetrisch” en “horizontaal symmetrisch”).Figure 10 shows the third table: the vector Zernikes are sorted by degree and rank; the rank (second column) refers to the individual vector components that correspond to the scalar Zernikes from the fourth table, which can be found in figure 11. The wave order is one lower for vector fields (= sensors of the first order). In a negative wave order, the pairs transform in negative spin direction; the length of the vectors are normalized to 1 on the unit circle. The respective reference numbers refer to a full line (i.e. to both columns “vertical symmetric” and “horizontal symmetric”).

Figuur 11 geeft een weergave van de vierde tabel: de scalaire Zernike- polynomen zijn gesorteerd volgens graad en rang — dat wil zeggen anders dan de gebruikelijke volgorde in de optica; voor scalaire velden (dat wil zeggen tensoren van orde nul) stemt de golforde met de rang overeen. Het linker paar neemt de waarde +1 aan in het randpunt (£,n) = (1,0).Figure 11 shows the fourth table: the scalar Zernike polynomials are sorted by degree and rank — that is, different from the usual order in optics; for scalar fields (i.e. tensors of order zero), the wave order corresponds to the rank. The pair on the left takes the value +1 at the edge point (£,n) = (1.0).

Door de scalaire vector-Zernikes uit de vierde tabel (zie figuur 11) af te leiden, verkrijgt men de vectorpolynomen in de tweede tabel (zie figuur 9).By deriving the scalar vector Zernikes from the fourth table (see Figure 11), one obtains the vector polynomials in the second table (see Figure 9).

De golforde wijzigt niet.The wave order does not change.

De gradiënt is per se wervelvrij, bijvoorbeeld (9/98, dlon)Ziz = 4(Z31. - 23.3.) + 27. Analoog is de rotatie bronvrij, bijvoorbeeld (8/an, -8/08)Zg = -8Z31. - 12711. Uit de harmonische Zernike (golforde = graad) kunnen tegelijkertijd bron- en wervelvrije velden afgeleid worden, bijvoorbeeld (9/8%, 8/0m)Z10 = (@/9n, -0/08)Z11 = 3Z2 2 +The gradient is per se vortex-free, e.g. (9/98, dlon)Ziz = 4(Z31. - 23.3.) + 27. Analogously, the rotation is source-free, e.g. (8/an, -8/08)Zg = -8Z31. - 12711. Source- and eddy-free fields can be derived simultaneously from the harmonic Zernike (wave order = degree), for example (9/8%, 8/0m)Z10 = (@/9n, -0/08)Z11 = 3Z2 2 +

Claims

Conclusions

A method for determining an image quality of an imaging system (2), comprising the following steps: a) irradiating a wavefront into the imaging system (2), b) recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system (2 ), wherein the wavefront recording comprises a first wavefront partial recording for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second wavefront partial recording for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording are mutually different, and wherein the first direction and the second direction are not mutually orthogonal, c) reconstructing the wavefront as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient .

Method according to claim 1, characterized in that the second partial recording is carried out in time after the first partial recording.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot differ from each other in that a drift of the imaging system (2) takes place between the first partial shot.

Method according to claim 3, characterized in that measurement errors caused by the drift of the focus are arithmetically eliminated by reconstructing the wavefront.

Method according to one of the claims, characterized in that the first partial recording and the second partial recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element (9), the diffractive element (9) comprising a first grating with a first grating vector, and at least comprises a second raster having a second raster vector, the first raster vector being aligned along the first direction, while the second raster vector is aligned along the second direction.

Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the first partial recording takes place after an interaction of the wavefront with a first diffractive element (13), and the second partial recording takes place after an interaction of the wavefront with at least one second diffractive element (14), wherein the first diffractive element (13) comprises a first grating with a first grating vector aligned along the first direction, and wherein the second diffractive element (14) comprises a second grating with a second grating vector aligned aligned along the second direction.

Method according to one of the preceding claims 5 or 6, characterized in that the first raster vector is aligned along the first direction, and the second raster vector is aligned along the second direction in such a way that the first raster vector and the second raster vector form an angle of 45° or 135° to each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second wavefront gradients are determined as a function of an interference pattern or a dot pattern.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that recording the wavefront comprises at least a third partial wavefront recording for determining a third wavefront gradient in a third direction, wherein the first direction, the second direction, and the third direction are aligned differently with respect to each other.

Method according to claim 9, characterized in that the first partial recording, the second partial recording, and the third partial recording take place after an interaction of the wavefront with a diffractive element (15), the diffractive element (15) having a first grating with a first grating vector. , comprises a second raster with a second raster vector, and at least a third raster with a third raster vector, wherein the first raster vector is aligned along the first direction, the second raster vector is aligned along the second direction, and the third raster vector is aligned along the third direction.

Method according to one of the preceding claims 9 or 10, characterized in that the first, the second and the third partial recordings are carried out one after the other in time.

Apparatus (1) for determining an image quality of an imaging system (2), comprising: 2) a radiation source (3) for producing radiation, b) a wavefront shaping unit (4) for producing a wavefront ut the radiation wherein the wavefront passes through the imaging system (2), Cc) a detector unit (7) for recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system (2), the recording of the wavefront being a first partial recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in a first direction, and comprising at least a second sub-recording of the wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, wherein the wavefront of the first sub-record and the wavefront of the second sub-record are mutually different, and wherein the first direction and the second direction are not mutually orthogonal, d) a reconstruction unit (11) for reconstructing the t wavefront as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient.

Device according to claim 12, characterized in that the device (1) is provided for carrying out the second partial recording in time after the first partial recording.

Device according to one of the preceding claims 12 or 13, characterized in that the wavefront of the first partial shot and the wavefront of the second partial shot differ from each other in that between the first partial shot and the second partial shot there is a focus drift of the imaging system (2). has taken place.

A device according to any one of the preceding claims 12 to 14, characterized by a diffractive element (9), wherein the diffractive element (9) comprises a first grating with a first grating vector, and at least a second grating with a second grating vector, wherein the first raster vector is aligned along the first direction, and the second raster vector is aligned along the second direction.

An apparatus according to any one of claims 12 to 14, characterized by a first diffractive element (13), the first diffractive element comprising a first grating with a first grating vector, the first grating vector being aligned along the first direction, and by at least a second diffractive element (14), the second diffractive element comprising a second grating with a second grating vector, the second grating vector being aligned along the second direction.

A device according to any one of the preceding claims 12 to 16, characterized by a control device provided for carrying out a method according to any one of claims 1 to 11.

A method for determining an image quality of an imaging system (2), comprising the following steps: a) irradiating a wavefront into the imaging system (2),

b) recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system (2), the recording of the wavefront comprising a first sub-recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in a first direction, and at least a second sub-recording of the wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording being mutually different, Cc) determining a vector field as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient, d) determining a gradient field and a rotational field as a function of the vector field, e) determining a drift of the wavefront as a function of the rotational field, 1) reconstructing the wavefront as a function of the gradient field and of the drive.

Apparatus for determining an image quality of an imaging system (2), comprising: a) a radiation source (3) for producing radiation, b) a wavefront shaping unit (4) for producing a wavefront from the radiation the wavefront passing through the imaging system (2), Cc) a detector unit (7) for recording the wavefront after the wavefront has passed through the imaging system (2), the recording of the wavefront comprising a first partial recording of the wavefront for determining a first wavefront gradient in a first direction, and comprising at least a second sub-recording of the wavefront for determining a second wavefront gradient in a second direction, the wavefront of the first sub-recording and the wavefront of the second sub-recording being different from each other to be,

d) an evaluation unit (12) for determining a vector field as a function of the first wavefront gradient and of the second wavefront gradient, as well as for determining a gradient field and a rotational field as a function of the vector field, and ©) a reconstruction unit (11) for reconstructing the wavefront as a function of the gradient field and for a drift of the wavefront determined as a function of the rotational field.

Projection exposure installation for microlithography, comprising a projection objective, characterized in that the projection objective comprises a device according to one of Claims 12 to 17 and/or a device (1) according to Claim 19.