WO2011012267A1

WO2011012267A1 - Vergrössernde abbildende optik sowie metrologiesystem mit einer derartigen abbildenden optik

Info

Publication number: WO2011012267A1
Application number: PCT/EP2010/004519
Authority: WO
Inventors: Hans-Jürgen Mann
Original assignee: Carl Zeiss Sms Gmbh
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-02-03
Also published as: US20140362584A1; DE102009035583A1; US9482794B2; US20120140454A1; US8842284B2

Abstract

Eine vergrößernde abbildende Optik (1) hat mindestens vier Spiegel (M1 bis M4), die ein Objektfeld (2) in einer Objektebene (3) in ein Bildfeld (4) in einer Bildebene (5) abbilden. Ein Betrag des Petzvalradius des Bildfeldes (4) ist größer als 500 mm. Es resultiert eine abbildende Optik, bei der eine Inspektion auch größerer Maskenabschnitte von Lithographiemasken, die bei der Projektionsbelichtung zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauteile eingesetzt werden, mit ausreichender Abbildungsqualität möglich ist.

Description

Vergrößernde abbildende Optik sowie Metrologiesystem mit einer derartigen abbildenden Optik

Die Erfindung betrifft eine vergrößernde abbildende Optik nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1 sowie ein Metrologiesystem mit einer derartigen abbildenden Optik.

Eine vergrößernde abbildende Optik der eingangs genannten Art ist zur Situation und Analyse von Auswirkungen von Eigenschaften von Masken für die Mikrolithografie aus der DE 102 20 815 Al bekannt. Weitere abbildende Optiken sind bekannt aus der US 6,894,834 B2, der

WO 2006/0069725 Al und der US 5,071,240.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch eine Inspektion größerer Maskenabschnitte von Lithographiemasken, die bei der Projektionsbelichtung zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauteile eingesetzt werden, mit ausreichender Abbildungsqualität möglich ist. Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein großer Petzvalradius zur Möglichkeit führt, auch größere Abschnitte eines im Objektfeld angeordneten Objektes mit ausreichender Abbildungsqualität in ein planes Bildfeld abzubilden. Die abbildende Optik eignet sich daher insbesondere dazu, Lithographiemasken, die bei der Projektionsbelichtung zur Herstellung von Halbleiterbauelementen zum Einsatz kommen, nach Strukturierungsfehlern abzuscannen und auf ein planes Detektionsfeld, in dem beispielsweise ein CCD-Chip untergebracht werden kann, abzubilden. Eine großflächige De- tektion, insbesondere von Maskendefekten, ist mit der abbildenden Optik also möglich. Ein derartiger Prozess ist als PMI (Patterned Mask Inspecti- on, Untersuchung strukturierter Masken) bekannt. Der Betrag des Petzval- radius des Bildfeldes kann größer sein als 500 mm, kann 659 mm betragen, kann größer sein als 1.000 mm, kann 1.452 mm betragen, kann größer sein als 1.500 mm, kann 1.874 mm betragen, kann größer sein als 2.000 mm, kann 2.469 mm betragen, kann größer sein als 2.500 mm, kann 2.907 mm betragen, kann größer sein als 4.000 mm, kann größer sein als 5.000 mm und kann insbesondere 5.027 mm betragen. Das Objektfeld kann außeraxial angeordnet, also beabstandet zu einer optischen Achse sein. Der Abbildungsmaßstab größer als 500 führt zu einer guten Eignung der abbildenden Optik im Rahmen eines Metrologie- und Inspektionssystems. Der Abbildungsmaßstab kann größer sein als 600 und kann insbesondere 750 betra- gen.

Die abbildende Optik kann natürlich umgedreht auch als verkleinernde abbildende Optik benutzt werden, wobei dann Objektfeld und Bildfeld ihre Funktion tauschen und als Abbildungsmaßstab das Verhältnis zwischen Objektgröße und Bildgröße eingesetzt wird. Wenn nachfolgend von objekt- seitigen Komponenten der abbildenden Optik die Rede ist, sind diejenigen Komponenten auf der hochaperturigen Seite der abbildenden Optik gemeint. Wenn von bildseitigen Komponenten der abbildenden Optik die Rede ist, sind die Komponenten auf der niederaperturigen Seite gemeint. Wenn die abbildende Optik als verkleinernde abbildende Optik genutzt wird, geht der Lichtweg von Abbildungslicht von der niederaperturigen Seite hin zur hochaperturigen Seite der abbildenden Optik. Die beiden im Abbildungsstrahlengang feldnächsten Spiegel auf der hochaperturigen Sei- te der abbildenden Optik können konkav ausgebildet sein. Dies führt zur Möglichkeit eines gut korrigierten Designs der abbildenden Optik.

Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und einer Baulänge der abbildenden Optik nach Anspruch 2 fuhrt zu einem besonders geringen Einfluss der Bildfeldkrümmung auf die Abbildungsqualität. Das Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und einer Baulänge der abbildenden Optik kann mindestens 0,5, mindestens 1,0, mindestens 1 ,5 und kann beispielsweise 1 ,66 oder 1 ,94 betragen.

Bei der Baulänge handelt es sich um den Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernt angeordneten Komponenten der abbildenden Optik, wobei als Komponenten in diesem Zusammenhang auch das Objektfeld und/oder das Bildfeld verstanden werden. In der Regel handelt es sich bei der Baulänge also um den Abstand zwischen dem Objektfeld und dem

Bildfeld. Im Einzelfall, wenn nämlich beispielsweise einer der Spiegel von einem der Felder weiter entfernt ist als die beiden Felder voneinander beabstandet sind, kann es sich auch um den Abstand zwischen einem der Felder und der am weitesten von diesem entfernten Komponente handeln. Die Baulänge bezieht sich dabei immer auf einen ungefalteten Strahlengang, d. h. auf eine abbildende Optik ohne Strahlumlenkung mittels Planspiegel.

Wenn die abbildende Optik nach Anspruch 3 mindestens einen Spiegel ohne Durchgangsöffnung zum Durchgang von Abbildungslicht, also mit einer durchgehend genutzten Reflexionsfläche hat, vereinfacht dies die Herstellung der abbildenden Optik. Eine Objektfeldgröße nach Anspruch 4 eignet sich besonders für eine PMI- Anwendung. Das Objektfeld kann insbesondere die Dimensionen 0,2 mm x 0,2 mm, 0,6 mm x 0,6 mm, 1,0 mm x 0,2 mm oder 1,0 mm x 0,4 mm haben. Flächenmäßig große Objektfelder wie z. B. die Objektfelddimensio- nen 1,0 mm x 0,2 mm oder 1,0 mm x 0,4 mm können durch Verwendung eines außeraxialen Feldes begünstigt werden.

Eine objektseitige numerische Apertur nach Anspruch 5 ist gut an die Abbildungsverhältnisse von Projektionsobjektiven von Projektionsbelich- tungsanlagen für die EUV-Mikrolithografie zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Bauteile angepasst. Die objektseitige numerische Apertur kann mindestens 0,0825, mindestens 0,125, mindestens 0,2 oder sogar 0,3 betragen. Je höher die objektseitige numerische Apertur ist, desto vielseitiger sind die Einsatzmöglichkeiten der abbildenden Optik, insbesondere im Zusammenhang mit einem Metrologiesystem. Die abbildende Optik kann so ausgelegt sein, dass zwischen diesen numerischen Aperturen mit- hilfe einer Aperturblende gewechselt werden kann.

Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel nach Anspruch 6 ist ebenfalls an die Verhältnisse bei der EUV-Projektionsbelichtung angepasst. Der objektseitige Hauptstrahlwinkel kann auch 8° betragen. Die abbildende Optik kann für mehrere Hauptstrahlwinkel ausgelegt sein, zwischen denen mithilfe einer Aperturblende gewechselt werden kann. Dabei kann es sich um die gleiche Aperturblende handeln, mit der gegebenenfalls die objektseitige numerische Apertur einstellbar ist. Die vorstehend diskutierten Hauptstrahlwinkel können an der hochaperturigen Seite der abbildenden Optik vorliegen. Die abbildende Optik kann telezentrisch ausgeführt sein. Eine bildseitig telezentrische Ausgestaltung der abbildenden Optik verhindert, dass sich bei einer Defokussierung beispielsweise eines Detektorelements in der Bildebene auch eine laterale Position der Bildpunkte verändert. Durch die bildseitig telezentrische Ausgestaltung ist also verhindert, dass Maßstabsund Verzeichnungsfehler bei einer derartigen bildseitigen Verlagerung entstehen.

Ein maximaler Einfallswinkel eines Hauptstrahls nach Anspruch 7 erlaubt die Ausgestaltung der abbildenden Optik mit einer hochreflektiven Mehr- lagen-(Multilayer)Beschichtung zur Optimierung des Nutzlicht- Durchsatzes der abbildenden Optik.

Ein maximaler Wellenfrontfehler (rms) nach Anspruch 8 und eine maxima- Ie Verzeichnung nach Anspruch 9 führen zu einer besonders hohen Abbildungsqualität der abbildenden Optik. Der maximale Wellenfrontfehler (rms) kann 37,6 mλ, 26,0 mλ, 11,6 mλ, 10,7 mλ oder 6,4 mλ betragen. Die maximale Verzeichnung kann 5,7 μm, 3,0 μm, 2,0 μm, 1,0 μm, 0,8 μm oder auch 0,4 μm betragen.

Die Vorteile eines Metrologie- bzw. Inspektionssystems nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik bereits erläutert wurden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Meridionalschnitt durch eine erste Ausführungsform einer vergrößernden abbildenden Optik zum Einsatz in einem Metrologiesystem zur Simulation und zur Analyse von Auswirkungen von Eigenschaften von Lithographiemasken auf eine optische Abbildung innerhalb einer Projektionsoptik einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sowie zur großflächigen Detektion von Maskendefekten;

Fig. 2 bis 6 jeweils in einer zu Fig. 1 ähnlichen Darstellung eine weitere

Ausfuhrungsform der abbildenden Optik. Eine vergrößernde abbildende Optik 1 , die in der Fig. 1 dargestellt ist, wird in einem Metrologiesystem zur scannenden Analyse einer Lithographiemaske nach Strukturierungsfehlern eingesetzt. Ein derartiges Metrologiesystem wird auch als PMI- (Patterned Mask Inspection, Inspektion strukturierter Masken) Tool bezeichnet. In einem nachfolgenden Analyseschritt kann ein mit dem PMI-Tool erfasster Strukturierungsfehler mit Hilfe einer Analyse eines so genannten Luftbildes (Aerial Image Metrology System, AIMS) genauer untersucht werden. Das Metrologiesystem dient zur Simulation und Analyse der Auswirkungen von Eigenschaften von Lithographiemasken, die wiederum bei der Projektionsbelichtung zur Herstellung von Halbleiterbauelementen zum Einsatz kommen, auf die optische Abbildung von Projektionsoptiken innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage. AIMS-Systeme sind aus der DE 102 20 815 Al bekannt. Das PMI-Tool, dessen Bestandteil die vergrößernde abbildende Optik 1 ist, hat im Vergleich zu einem AIMS-System ein wesentlich größeres Objektfeld 2. Die abbildende Optik 1 mit einem derart großen Feld erlaubt durch entsprechende Auslegung der Beleuchtung die Verwendung sowohl in einem PMI-Modus, als auch in einem AIMS-Modus. Die abbildende Optik 1 bildet das Objektfeld 2 in einer Objektebene 3 mit einem Vergrößerungsfaktor von 750 in ein Bildfeld 4 in einer Bildebene 5 ab. Im Objektfeld 2 kann die zu vermessende Lithographiemaske, die auch als Retikel bezeichnet ist, angeordnet sein. Im Bildfeld 4 kann zur Analyse des erzeugten, vergrößerten Bildes ein für die Abbildungswellenlänge empfindlicher CCD-Chip einer CCD-Kamera angeordnet sein.

Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft in der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y- Achse verläuft in der Fig. 1 nach oben. Die z-Achse verläuft in der Fig. 1 nach rechts.

Dargestellt ist in der Fig. 1 der Verlauf von Hauptstrahlen 6 sowie von Komastrahlen 7, 8, die von fünf in der y-Richtung übereinanderliegenden Objektfeldpunkten ausgehen. Die Hauptstrahlen 6 einerseits und die Komastrahlen 7, 8 andererseits werden nachfolgend auch als Abbildungsstrahlen bezeichnet.

Das Objektfeld 2 einerseits und das Bildfeld 4 andererseits liegen in zuein- ander beabstandeten xy-Ebenen. Das Objektfeld 2 hat in der x-Richtung und in der y-Richtung jeweils eine Erstreckung von 0,2 mm, hat also eine Feldgröße von 0,2 x 0,2 mm².

Die Hauptstrahlen 6 gehen im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Ob- jektfeld 2 und dem Bildfeld 4 vom Objektfeld 2 mit einem Hauptstrahlwinkel α von 8° zu einer in z-Richtung verlaufenden Normalen 9 auf einem zentralen Objektfeldpunkt der Objektebene 3 aus. Andere Hauptstrahlwinkel α von z. B. 9°, 10° oder noch größere Hauptstrahlwinkel sind in Abhängigkeit von der gewählten Apertur möglich und können zur Separierung eines Beleuchtungsstrahlengangs vom Abbildungsstrahlengang erforderlich sein.

Eine objektfeldseitige numerische Apertur der abbildenden Optik 1 beträgt NAO = 0, 125. Mithilfe einer dezentrierbaren Aperturblende kann die objektfeldseitige numerische Apertur auf NAO = 0,0625 oder NAO = 0,0825 reduziert werden, wobei dabei gleichzeitig ein Hauptstrahlwinkel α von 6° realisiert werden kann. In der Bildebene 5 treffen die Abbildungsstrahlen 6 bis 8 nahezu senkrecht zur Bildebene 5 und nahezu parallel zueinander auf das Bildfeld 4.

Im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld 2 und dem Bildfeld 4 hat die abbildende Optik 1 genau vier Spiegel, die in der Reihenfolge ihrer Anordnung im Abbildungsstrahlengang nachfolgend mit Ml, M2, M3 und M4 bezeichnet werden.

Die dezentrierbare und austauschbare Aperturblende kann im Bauraum zwischen der Objektebene 3 und dem Spiegel M2 angeordnet sein. Dies ist in der Fig. 1 nicht dargestellt.

Der im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 2 und dem Bildfeld 4 erste Spiegel Ml ist asphärisch und die weiteren Spiegel M2 bis M4 sind sphärisch ausgeführt.

Dargestellt sind in der Fig. 1 die Schnittkurven von Parentflächen, die für die mathematische Modellierung der Reflexionsflächen der Spiegel Ml bis M4 eingesetzt werden. In der dargestellten Schnittebene tatsächlich physikalisch vorhanden sind diejenigen Bereiche der Reflexionsflächen der Spiegel Ml bis M4, die von den Komastrahlen 7, 8 und zwischen den Komastrahlen 7, 8 tatsächlich mit Abbildungsstrahlung beaufschlagt werden.

Das Objektfeld 2 der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 ist von einer opti- sehen Achse oA beabstandet (off-axis). Die optische Achse ist die gemeinsame Rotations-Symmetrie-Achse der Reflexionsflächen der abbildenden Optik 1, also der Spiegel Ml bis M4.

Im Abbildungsstrahlengang zwischen den Spiegeln Ml und M2 liegt ein Zwischenbild 10.

Die abbildende Optik 1 ist ausgelegt auf eine Betriebswellenlänge von 13,5 nm. Die abbildende Optik 1 hat eine objektseitige numerische Apertur von 0,125.

Optische Daten der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 werden nachfolgend anhand zweier Tabellen wiedergegeben. Die erste Tabelle zeigt in der Spalte„Radius" jeweils den Krümmungsradius der Spiegel Ml bis M4. Die dritte Spalte (Dicke) beschreibt den Abstand, ausgehend von der Objekt- ebene 3, jeweils zur nachfolgenden Oberfläche in z-Richtung.

Die zweite Tabelle beschreibt die genaue Oberflächenform der Reflexionsflächen des Spiegels Ml, wobei die Konstanten K sowie A bis E in folgende Gleichung für die Pfeilhöhe einzusetzen sind:

+ Bh⁶ + Ch* + D/7¹⁰ + Eh^]2(+ Fti* + Ghⁱ⁶)

^v ' h stellt hierbei den Abstand zur optischen Achse, also zur Normalen 9, der abbildenden Optik 1 dar. Es gilt also h² = x² + y². Für c wird in die Gleichung der Kehrwert von„Radius" eingesetzt.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Einfallswinkel des Hauptstrahls 6 des zentralen Objektfeldpunktes sowie die maximalen Einfallswinkel der Abbildungsstrahlen 6 bis 8 auf den einzelnen Spiegeln Ml bis M4 wieder:

Der maximale Einfallswinkel beträgt 10,34°, also weniger als 1 1 °. Für diese maximalen Einfallswinkel reicht es aus, die Spiegel Ml bis M4 für die Betriebswellenlänge bei 13,5 nra mit einer Mehrlagen-(Multilayer) Be- schichtung mit einer über die genutzte Reflexionsfläche der Spiegel Ml bis M4 konstanten Einzelschichtdicke aufzubringen. Bei vergleichsweise einfacher Herstellung ergeben sich hierdurch hohe Reflexionsgrade der Spie- gel Ml bis M4 und ein entsprechend hoher Durchsatz der abbildenden Optik 1 für die Betriebswellenlänge von 13,5 nm.

Die abbildende Optik 1 hat einen Petzvalradius, dessen Betrag 1.874 mm ist. Der Betrag des Petzvalradius ist also größer als 500 mm.

Eine Definition des Petzvalradius findet sich in dem Fachbuch von

H.Gross,Handbook of Optics, Vol. 1, Wiley- VCH- Verlag, Weinheim, 2005, Seite 514, Formel 1 1-37. Danach gilt für den Betrag des Petzvalradius \R, eines Spiegelsystems aus m Spiegeln

\^R*

*—> D

(=1 R, wobei |Rj| der Betrag des Radius des i-ten Spiegels ist und

für Konkavspiegel und (Xj=- 1 für Konvexspiegel gilt.

Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5, beträgt 1.000 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und der Baulänge T beträgt daher 1.874 / 1.000 = 1 ,874. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt

1.000 mm / 750 = 1,33 mm.

Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 0,27 mm. Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt bei der abbildenden Optik 1 10,7 mλ. Eine Verzeichnung über das Bildfeld 4 beträgt bei der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 3,0 μm.

Die abbildende Optik 1 ist bildseitig telezentrisch.

Die abbildende Optik 1 ist also Teil eines Metrologiesystems. Zu diesem Metrologiesystem gehören noch eine Lichtquelle, die Beleuchtungslicht mit der Betriebswellenlänge von 13,5 mm bereitstellt, sowie eine Beleuchtungsoptik zur Ausleuchtung des Objektfeldes 2 und der im Zusammenhang mit dem Bildfeld 4 schon angesprochene CCD-Chip, der Teil einer Detektionseinrichtung des Metrologiesystems ist. Als Lichtquellen kommen die auch für Lithografiesysteme üblichen Lichtquellen in Frage, also beispielsweise Laser-Plasma-Quellen (LPP; laser produced plasma) oder auch Entladungsquellen (DPP; discharge produced plasma). Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik 11 beschrieben, die anstelle der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffem und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Bei der abbildenden Optik 1 1 sind die beiden ersten Spiegel Ml, M2 im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld 2 und dem Bildfeld 4 asphärisch und die beiden weiteren Spiegel M3, M4 sphärisch gestaltet. Die optischen Daten der abbildenden Optik 1 1 nach Fig. 2 werden nachfolgend anhand zweier Tabellen wiedergegeben, die vom Aufbau her den Tabellen der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 entsprechen.

Die Einfallswinkel des Hauptstrahls 6 des zentralen Objektfeldpunktes so- wie die maximalen Einfallswinkel der Abbildungsstrahlen 6 bis 8 im Meri- dionalschnitt auf den einzelnen Spiegeln Ml bis M4 sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Der maximale Einfallswinkel beträgt 16,75°, also weniger als 20° und insbesondere weniger als 17°. Auch hier ist es möglich, bei vergleichsweise einfacher Herstellung eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung auf die Spiegel der abbildenden Optik aufzubringen.

Der Betrag des Petzvalradius beträgt bei der abbildenden Optik 1 1

1.452 mm. Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5, beträgt 1.323 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und der Baulänge beträgt daher 1.452 / 1.323 = 1,097. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt 1.323 mm / 750 = 1,764. Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 0,29 mm.

Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt 6,4 mλ. Eine Verzeichnung über das Bildfeld 4 beträgt 0,8 μm. Die abbildende Optik 1 1 hat eine objektseitige numerische Apertur von 0,2. Anhand der Fig. 3 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik 12 beschrieben, die anstelle der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 be- reits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Wie bei der abbildenden Optik 1 1 sind auch bei der abbildenden Optik 12 die ersten beiden Spiegel Ml, M2 im Abbildungsstrahlengang asphärisch und die nachfolgenden Spiegel M3, M4 sphärisch gestaltet.

Der Betrag des Petzvalradius der abbildenden Optik 12 ist 2.469 mm. Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5, beträgt 1487 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradi- us und der Baulänge beträgt daher 2.469 / 1.487 = 1 ,66. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt 1.983 mm / 750 = 1,764.

Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 0,29 mm.

Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt 37,6 mλ. Eine Verzeichnung über das Bildfeld 4 beträgt 2,0 μm.

Die Optik 12 ist bildseitig telezentrisch.

Eine objektseitige numerische Apertur der abbildenden Optik 12 beträgt 0,3. Diese hohe objektseitige numerische Apertur ermöglicht nicht nur eine PMI- oder eine AIMS-Inspektion einer strukturierten Lithographiemaske, sondern sogar eine Inspektion eines unstrukturierten, aber beschichteten Maskensubstrats. Eine derartige Inspektion wird auch als„Mask Blank In- spection" bezeichnet. Mit der abbildenden Optik 12 und einem diese einsetzenden Metrologiesystem ist daher eine vollständige dreistufige Maskenqualifizierung möglich, bei der in einer ersten Stufe eine Inspektion des unstrukturierten, beschichteten Maskensubstrats erfolgt, in einer zweiten Stufe eine PMI-Inspektion erfolgt und in der dritten Stufe eine AIMS- Inspektion erfolgt.

Die optischen Daten der abbildenden Optik 12 nach Fig. 3 werden nachfol- gend anhand zweier Tabellen wiedergegeben, die vom Aufbau her den Tabellen der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 entsprechen.

Die Einfallswinkel des Hauptstrahls 6 des zentralen Objektfeldpunktes sowie die maximalen Einfallswinkel der Abbildungsstrahlen 6 bis 8 im Meri- dionalschnitt auf den einzelnen Spiegeln Ml bis M4 sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Der maximale Einfallswinkel beträgt 22,10°, also insbesondere weniger als 25°. Auch hier ist es möglich, bei vergleichsweise einfacher Herstellung eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung auf die Spiegel der abbildenden Optik aufzubringen. Anhand der Fig. 4 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik 13 beschrieben, die anstelle der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Der Betrag des Petzvalradius der abbildenden Optik 13 ist 5.027 mm. Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5, beträgt 1.500 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und der Baulänge beträgt daher 5.027 / 1.500 = 3,351. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt 1.500 mm / 750 = 2 mm. Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 0,67 mm.

Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt 26,0 mλ. Eine Verzeichnung über das Bildfeld 4 beträgt 5,7 μm.

Eine objektseitige numerische Apertur der abbildenden Optik 13 beträgt 0,2.

Die optischen Daten der abbildenden Optik 13 nach Fig. 4 werden nachfol- gend anhand zweier Tabellen wiedergegeben, die vom Aufbau her den Tabellen der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 entsprechen.

Fläche K A B C

Ml 0. OOOOOOE+00 8 .657800E-I l 3.708934E-16 -4,276723E-23

M2 0. OOOOOOE+00 -7 .860763E-08 -7.484639E-12 -4,374040E-24

Fläche D E F G

Ml 6 .944037E-27 3 .767298E-08 2.602137E-37 O.OOOOOOE+00

M2 0. OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00 O.OOOOOOE+00 O.OOOOOOE+00 Die Einfallswinkel des Hauptstrahls 6 des zentralen Objektfeldpunktes sowie die maximalen Einfallswinkel der Abbildungsstrahlen 6 bis 8 im Meri- dionalschnitt auf den einzelnen Spiegeln Ml bis M4 sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Der maximale Einfallswinkel beträgt 17,91°, also weniger als 20° und insbesondere weniger als 18°. Auch hier ist es möglich, bei vergleichsweise einfacher Herstellung eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung auf die Spiegel der abbildenden Optik aufzubringen. Anhand der Fig. 5 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer abbildenden Optik 14 beschrieben, die anstelle der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Der Betrag des Petzvalradius der abbildenden Optik 14 ist 658,7 mm. Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der Bildebene 5, beträgt 1.500 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und der Baulänge beträgt daher 658,7 / 1.500 = 0,439. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt 1.500 mm / 750 = 2 mm. Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 1 ,00 mm. Aufgrund dieses großen Feldradius kann das Objektfeld 2 in der x-Richtung deutlich vergrößert werden. Ein x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 2 ist bei der abbildenden Optik 14 nicht mehr, wie bei den abbildenden Optiken 1, 1 1 , 12, und 13, 1 : 1 , was einer quadratischen Feldform entspricht, sondern 5 : 1. Das Objektfeld 2 hat dabei in einer x/y- Aufsicht die Form eines Ringfeldsegmentes mit den Abmessungen 1 ,0 mm x 0,2 mm.

Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt 11 ,6 mλ. Eine Ver- Zeichnung über das Bildfeld 4 beträgt 1,0 μm.

Eine objektseitige numerische Apertur der abbildenden Optik 14 beträgt 0,125. Die optischen Daten der abbildenden Optik 14 nach Fig. 5 werden nachfolgend anhand zweier Tabellen wiedergegeben, die vom Aufbau her den Tabellen der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 entsprechen.

Fläche K A B C

Ml O.OOOOOOE+00 3 .1 16367E-I l 7 .886056E-17 1 .725819E-22

M2 O.OOOOOOE+00 -6 .977090E-08 -4 .818854E-12 0. OOOOOOE+00

Fläche D E F G

Ml 6.1 17098E-28 0. OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00

M2 O.OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00 0. OOOOOOE+00

Der maximale Einfallswinkel beträgt 20,10°, also weniger als 25° und ins- besondere weniger als 21°. Auch hier ist es möglich, bei vergleichsweise einfacher Herstellung eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung auf die Spiegel der abbildenden Optik aufzubringen.

Anhand der Fig. 6 wird nachfolgend eine weitere Ausführung einer abbil- denden Optik 15 beschrieben, die anstelle der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Komponenten und Funktionen, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 be- reits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.

Bei der abbildenden Optik 15 sind alle vier Spiegel Ml bis M4 asphärisch gestaltet.

Der letzte Spiegel M4 der abbildenden Optik 15 ist konvex ausgeführt. Das Bildfeld 4 der abbildenden Optik 15 kann dann stark außeraxial angeordnet, also weit von der optischen Achse beabstandet sein, ohne dass gleich- zeitig die Ausdehnung einer Reflexionsfläche des letzten Spiegels M4 besonders groß sein muss. Die Reflexionsfläche des Spiegels M4 hat in der x- Richtung eine Ausdehnung von 166 mm und damit nur 22% der x- Ausdehnung des Bildfeldes 4, die 750 mm beträgt. Der Abstand des Spiegels M4 zur optischen Achse ist verglichen mit dem Abstand des Bildfel- des 4 zur optischen Achse klein, so dass die abbildende Optik 15 eine kompakte Anordnung der Spiegel Ml bis M4 aufweist.

Der Betrag des Petzvalradius der abbildenden Optik 15 ist 2.907 mm. Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene 3 und der BiId- ebene 5, beträgt 1.500 mm. Ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und der Baulänge beträgt daher 2.907 / 1.500 = 1 ,94. Ein Verhältnis aus der Baulänge T und dem Abbildungsmaßstab ß beträgt 1.500 mm / 750 = 2 mm. Ein Feldradius in der Objektebene 3 beträgt 1,20 mm. Aufgrund dieses großen Feldradius kann das Objektfeld 2 in der x-Richtung deutlich vergrößert werden. Ein x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes 2 ist bei der abbildenden Optik 15 nicht mehr, wie bei den abbildenden Optiken 1, 1 1, 12, und 13, 1 : 1 , was einer quadratischen Feldform entspricht, sondern 2,5 : 1. Das Objektfeld 2 hat dabei in einer x/y-Aufsicht die Form eines Ringfeldsegmentes mit den Abmessungen 1,0 mm x 0,4 mm.

Ein Wellenfrontfehler (rms) über das Bildfeld 4 beträgt 6,4 mλ. Eine Ver- Zeichnung über das Bildfeld 4 beträgt 0,4 μm.

Eine objektseitige numerische Apertur der abbildenden Optik 15 beträgt 0,125. Die optischen Daten der abbildenden Optik 15 nach Fig. 6 werden nachfolgend anhand zweier Tabellen wiedergegeben, die vom Aufbau her den Tabellen der abbildenden Optik 1 nach Fig. 1 entsprechen.

Der maximale Einfallswinkel beträgt 21,99°, also weniger als 25° und ins- besondere weniger als 22°. Auch hier ist es möglich, bei vergleichsweise einfacher Herstellung eine hochreflektierende Mehrlagen-Beschichtung auf die Spiegel der abbildenden Optik aufzubringen. Die Baulänge T bezieht sich immer auf eine ungefaltete Ausgestaltung der abbildenden Optik, also auf eine Ausgestaltung ohne rein umlenkend wirkende zwischengeschaltete Planspiegel. Die Baulänge T wird entweder durch den Abstand zwischen dem Objektfeld und dem Bildfeld, durch den Abstand zwischen dem Objektfeld und der zu diesem entferntesten optischen Komponente oder durch den Abstand zwischen dem Bildfeld und der von diesem entferntesten optischen Komponente definiert.

Claims

Patentanspriiche

1. Vergrößernde abbildende Optik (1 ; 11 ; 12; 13) mit mindestens vier

Spiegeln (Ml bis M4), die ein Objektfeld (2) in einer Objektebene (3) in ein Bildfeld (4) in einer Bildebene (5) abbilden, wobei die abbildende Optik (1 ; 1 1 ; 12; 13) einen Betrag eines Petzvalradius hat, der größer ist als 500 mm, und wobei die abbildende Optik (1 ; 1 1 ; 12; 13) einen Abbildungsmaßstab hat, der größer ist als 500.

2. Abbildende Optik nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verhältnis aus dem Betrag des Petzvalradius und einer Baulänge (T) der abbildenden Optik (1 ; 1 1 ; 12; 13), das mindestens 0,4 beträgt.

3. Abbildende Optik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Spiegel (Ml bis M4) keine Durchgangsöffnung zum Durchgang von Abbildungslicht aufweist.

4. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Objektfeld (2) mit einer Größe von mindestens 0,01 mm .

5. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine objektseitige numerische Apertur von mindestens 0,0625.

6. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen objektseitigen Hauptstrahlwinkel von mindestens 6°.

7. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen maximalen Einfallswinkel eines Hauptstrahls (6) eines zentralen Feldpunktes auf einen der Spiegel (Ml bis M4) von 1 1 °.

8. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch maximalen Wellenfrontfehler (rms) von 25 mλ.

9. Abbildende Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine maximale Verzeichnung von 1000 nm.

10. Metrologiesystem zur Untersuchung von Objekten

- mit einer abbildenden Optik (1 ; 1 1 ; 12; 13) nach einem der Ansprü- che I bis 9,

- mit einer Lichtquelle zur Ausleuchtung des Objektfeldes (2),

- mit einer das Bildfeld (4) erfassenden ortsauflösenden Detektions- einrichtung.