CN104884996B - 用于制造包含至少两个光学元件的波前校正的光学装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造包含至少两个光学元件(2)的波前校正的光学装置的方法。利用该方法，测定该光学装置中的总波前误差并将其与该总波前误差的允许容差范围比较。为了进行该方法，通过给光学元件(2)相应地指定各自的标识符(9)而将这些光学元件个体化，从而获得个体化的光学元件(2.1A至2.1H)，按正确坐标测量所有个体化的光学元件(2.1A至2.1H)的各自的表面缺陷，并将测得的各个表面缺陷按指定给适当的个体化的光学元件(2.1A至2.1H)的正确坐标而予以储存。虚拟地制造包含这些个体化的光学元件(2.1A至2.1H)的光学装置以作为虚拟光学装置(1)，并计算该虚拟光学装置(1)的总波前误差。

Description

用于制造包含至少两个光学元件的波前校正的光学装置的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造包含至少两个光学元件的波前校正的光学装置的方法。
背景技术
当制造光学装置、尤其是高性能光学系统时，对整体光学装置的容差和由此产生的单独部件的允许容差提出非常严格的要求。
单独部件与理论上理想的形状和理想的光学行为之间的偏差常常表现为穿过该光学装置的光束的波前误差的形式。波前误差理解为距离理想波前(例如，理想平面式波前(平面波)或理想球面式波前(球波))的波前(相同相的轨迹)的二维或三维偏差。
具有窄容差限的单独部件的制造和使用就制造工艺而言是复杂的，会产生许多废料，需要的测量耗费高，并因此是昂贵的，并且难于以较大数目进行制造。
正如例如从EP 0 823 976 B1中已知，将单独部件的制造复杂性降低到最低限度的一个可能性是，在光学装置的光束路径中引入至少两个预制光学补偿元件以补偿波前变形(＝波前误差)。为此，使用波前测量仪器测量该光学装置的波前误差。根据测量结果选择光学补偿元件。这个解决方案的缺点在于，需要提供一定数目的光学补偿元件，需要在该光学装置中设置其他元件，并且这些光学补偿元件的组装复杂性和空间要求高。
从DE 102 58 715 B4已知另一个途径。在其中公开的用于制造光学装置的方法中，该光学装置为带有多个光学元件的光学成像系统的形式，首先组装该光学装置。在这种情况下，将光学元件布置在它们的正确位置。随后，测量该组装后的光学装置，并在光学装置的出射光瞳中或该出射光瞳的共轭面内以空间解析方式测定波前误差。在下一步中，在这些光学元件的至少一个处选择至少一个被提供为校正非球面()的校正区域，并计算该校正区域的拓扑和/或折射率分布，藉此可实现该光学装置的所测定的波前误差的校正。为了能够根据计算出的该校正区域的拓扑和/或折射率分布进行必要的改变，从光学装置移除该至少一个校正非球面并以空间解析方式对其进行处理。在这里重要的是，在完成处理之后将该校正非球面以正确坐标，即，利用在计算校正值(拓扑和/或折射率分布)中使用的对齐与旋转位置再次装入该光学装置中，从而实现所希望的波前误差校正效果。补偿元件校正各个光学元件的误差总和。
这个程序的一个缺点在于，首先必须在实际上组装该光学装置，然后再部分拆卸，接着再组装，并且如果需要的话进行再调整。因此，需要额外的工作步骤来制造该光学装置。
根据DE 10 2005 022 459 A1的解决方案，已知一种用于优化光学系统的品质的方法，该光学系统包括至少两个具有光学有效表面的元件(光学元件)。通过测定表面形状的实际形状与预定形状的偏差，且随后通过计算机算出相关的特定波前误差，从单个光学元件或从光学元件组测定产生的特定波前误差。然而，该唯一披露的计算规则在这里不适合于特定波前误差的场依赖型模拟。在计算结果基础上，通过计算机预先确定该光学系统的预期总波前误差，并且测定通过哪些表面形状可校正该总波前误差，其中采用测定的特定波前误差作为基础。在至少一个表面上形成这些确定的表面形状，并且直到那时在实际上组装该光学系统。根据DE 10 2005 022 459 A1的程序，以场独立的方式校正这些波前误差。这个途径对于场依赖型光学系统(例如，投影透镜)而言不是便利的，因为场点的波前误差需要个别(＝场点依赖型)校正。根据DE 10 2005 022 459 A1，以相同的波前(相函数)校正每个波前误差，因此校正潜力未充分发挥。
发明内容
本发明是以提出一种方法为基本目的，藉此方法能够高效制造波前校正的光学装置。
通过一种用于制造包括至少两个光学元件的波前校正的光学装置的方法可实现这个目的，其中在步骤a)中测定该光学装置的总波前误差；在步骤b)中将该总波前误差与该总波前误差的允许容差范围比较；在步骤c)中如果超过该允许容差范围时，则选择这些光学元件中的至少一个，并且在步骤d)中改变该至少一个选定光学元件的光学特性，使得该光学装置的测定的总波前误差处于该允许容差范围内。根据本发明的方法的特征在于，在步骤a)之前进行的步骤a-2)中，在每一种情况下都通过给这些光学元件指定各自的标识符而将这些光学元件个体化。该各个标识符例如可为光学元件安装件上的识别号、字母、数字和字符的组合、或条形码。该标识符也可存在于一个表面上，例如该光学元件的周面。各个光学元件的一对一储存位置(例如，在仓库中)也可用作个别的标识符，而不是该光学元件在实体上含有标识符。按正确坐标测量所有个体化的光学元件的各自的表面误差，并将测得的各个表面误差按正确坐标以其中这些正确坐标指定给对应的个体化的光学元件的方式储存。在这里有用的是，对于每个光学元件都获得一个标记，据此标记可推导出光学元件的特定旋转位置。在本发明的其他实施例中，可将该标识符用作该标记，该标记可以是该标识符的一部分，或者将该标记整合在该标识符中。在同样在步骤a)之前进行的步骤a-1)中，用个体化的光学元件虚拟地制造该光学装置，从而产生虚拟光学装置。在步骤a)中，通过根据各个表面误差并且覆盖所有场点进行的计算来测定虚拟光学装置的总波前误差。该结果为计算的总波前误差，其中该总波前误差是覆盖所有场点的波前误差的总和，从而使得能同时为所有场点作出总波前误差的校正。
在步骤b)中，将计算的总波前误差与总波前误差的允许容差范围比较。步骤d)中，虚拟地改变该至少一个选定的个体化的光学元件的光学特性，使得该光学装置的计算的总波前误差处于允许容差范围内。在步骤e)中，将该至少一个选定的个体化的光学元件的光学特性的虚拟地实现的改变作为加工数据予以储存并且使其可得，以便它们可被反复调用。最后，在步骤f)中，根据加工数据加工该至少一个选定的个体化的光学元件，并用个体化的光学元件制造该光学装置。在步骤f)之后，该光学装置已制成并且以实体形式实际存在。
波前误差是实际波前距离理想波前(例如球波或平面波)的偏差。波前误差例如会导致赛德尔(Seidel)像差、像场弯曲、点像和失真。失真可被描述成波前的倾斜。
总波前误差应该被理解为表示覆盖所有场点的波前误差的总和。根据本发明的方法的优点在于可能作出场依赖型模拟，并且可以同时为所有场点优化总波前误差。在本说明书的含义内，场点也可以是物点。在这里，该总波前误差被优化为使得它处于允许容差范围内。
场(视场(field of view)的简称)在这里应该理解为表示所有场点的总和。
场点是光束的起点或起始角度。场点是场内可通过坐标指示的位置。在这里的总光束是所有光束的合并。
术语场依赖型模拟意指根据场点来计算(模拟)任何一个表面对造成波前误差的影响。典型地，一个光学系统具有多个透镜，其中不同场点的光束穿过差异很大的体积(特别是表面的多个部分)(被称为场侧透镜)。在被称为瞳侧透镜的其他透镜、或光学有效面中，来自不同场点的光束穿过几乎相同的体积。在模拟中必须将光束差异性地穿过其中的体积考虑在内。因此，场侧透镜特别适合用来校正场依赖型波前误差。
在本说明书关于根据本发明的方法的描述中，术语校正应该被理解为表示相对于目标值优化总波前误差(允许容差范围)。如果总波前误差大于或小于该目标值，则适当的校正是必要的，使得总波前误差再次匹配该目标值。通过仔细实施该校正，该总波前误差被优化。
光学元件在其范围内并不理想，但具有由材料和制造方法引起的小偏差(表面误差、不规则)。在这里，例如，光学元件表面的个别区域在每一种情况下都个别地影响由该光学元件引起的波前误差。所述各个表面误差例如可通过触觉手段、通过干涉仪或通过条带投影进行测量。
对于本发明至关重要的是以下认识：个别的个体化的光学元件的安装件、材料均匀性和涂层仅仅在微小的程度上引起该总波前误差。造成光学装置的总波前误差的最显著影响来自于表面的不规则。因此，仅基于个体化的光学元件的坐标校正测量数据就可能计算出光学装置的总波前误差。坐标校正意味着将造成个别的波前误差的影响指定给所考虑光学元件的对应区域，并且在知晓该光学元件的对应旋转位置的情况下，这些区域的空间布置和由此引起的波前误差是已知的。旋转位置例如可相对于固定参考点和/或参考平面(例如在实验室或制造设施中的固定坐标系)加以定义。
在根据本发明方法的第一个实施例中，仅考虑遵循个别的波前误差的允许容差限的那些个体化的光学元件。在根据本发明方法的另一个实施例中，还使用了未遵循允许容差限的个体化的光学元件。利用根据本发明的方法，由于总波前误差被优化，使得可能以有利的方式使用要不然会需要被淘汰或再加工的个体化的光学元件。
术语总波前误差是指将要在实施根据本发明的方法过程中测量的目标值。该目标值例如也可以在将总波前误差分解成泽尼克(Zernike)系数之后以单独的泽尼克系数获得。该目标值可被改变为使得可以按有针对性的方式影响该总波前误差。
如果在步骤a)中产生一定数目的虚拟光束(＝总光束的分光束)并计算出当其穿过该虚拟光学装置时的行为，则实现了根据本发明的方法的一个非常适宜的实施例。这些虚拟光束的起点是物平面。在步骤a)中，考虑到任意数目的场点，并对每个场点产生了一个虚拟光束。计算每个虚拟光束在它穿过该虚拟光学装置时在每个个体化的光学元件的各个表面上的投影(子孔径)。
随着从一个场点出发的虚拟光束在每个个体化的光学元件的各个表面上的投影，一个区域被覆盖，根据个体化的光学元件在该光学装置的光路中的位置和对应虚拟光束的射线在这个位置上的相关发散性、会聚性或并行性，该区域具有相对于该光学装置的特定大小、形状和位置。对于每个场点，测定相对于该光学装置的这个特定的大小、形状和位置，并在每种情况下将其储存为子孔径。也就是说，每个场点都通过该虚拟光束在该个体化的光学元件的表面上留下个别的“足迹”(区域)。个体化的光学元件在此区域(＝子孔径)内的表面上的不规则例如可经由该个体化的光学元件的折射率换算成个别的波前误差，并且被储存。每个个别的波前误差对该计算的总波前误差具有影响。
可以按照本领域技术人员已知的各种方式，通过使用参考系来描述任何表面和任何子孔径。例如，可以定义一个参考系，例如一个参考平面或一个适当的坐标系，可相对于该参考系对该表面或子孔径作唯一性描述。坐标系可以是例如二维或三维笛卡尔坐标系或极坐标系。也可以通过函数系统描述该表面和/或该子孔径。例如，可使用泽尼克多项式以泽尼克表示法来描述不规则或个别的波前误差。同时，这些系数具有面向应用的关联性(application-oriented relevance)。其使得能够更好地评估单独表面或子孔径对整个光学装置的影响。可根据对应的(个体化的)光学元件的配置来选择参考系。以坐标校正和位置校正的方式给出该表面的描述。
可推导出每个子孔径对计算的总波前误差的影响。因此，计算的总波前误差应该理解为表示并且可被解释为子孔径所产生的影响的数目的所得误差。因此，通过按照正确的符号和正确的定向将推导出的影响相加，可测定计算的总波前误差。在根据本发明的方法的另一个实施例中，将推导出的对计算的总波前误差的影响分解成系数，随后按正确的符号和正确的定向将这些系数相加。
这些虚拟光束被设置在具有相对于彼此的优选已知的栅格间距的任意栅格中。在这里，虽然栅格间距优选是已知的，但它们不必是相同的。因此该栅格可以是规则的、不规则的、或者是规则与不规则栅格间距的组合。该栅格可以处于场点矩阵的形式。可能有用的是，例如，将位于远离光轴的栅格间距选择为小于位于靠近光轴的栅格间距。结果，因此有利地实现了个体化的光学元件的边缘区域被虚拟光束的充分覆盖。
在这里特别重要的是，这些栅格间距被选择为使得这些子孔径在选定的个体化的光学元件的表面上至少部分地重叠。重叠的程度例如可以被表示为百分数，例如表示为虚拟光束在个体化的光学元件表面的位置处的横截面积与被至少两个虚拟光束的虚拟射线射中的面积的比率。完全重叠具有的优点在于，不必在任何点上对选定的个体化的光学元件的待计算校正区域进行内插，由此避免计算伪影，而计算伪影可能导致在栅格点之间的总波前误差的歪曲。
此外，可能将个体化的光学元件的下陷或其他变形考虑在内，例如这可发生在安装这些个体化的光学元件时出现。如果这些被考虑在内，则使用根据本发明方法的计算将更好地与实际总波前误差匹配。
在根据本发明方法的开发中，进一步有可能从一定数目的个体化的光学元件中进行选择，并且将这样的个体化的光学元件结合在对应的光学装置中，其中就工艺和制造而言可以有效进行这些个体化的光学元件的必要改变的使用和组合。基于测量数据，可从一定数目的个体化的光学元件中选择多个个体化的光学元件的组合。这些组合的选择被实现为使得针对组合而计算的加工数据就制造而言得以优化。例如，有可能以这种方式制造、测量和个体化更大批量的光学元件。根据所述批量，这些个体化的光学元件的优化选择是可能的，从而可以用最小的努力制造出最大数目的用于改变个体化的光学元件的光学装置。
在根据本发明方法的开发实施例中，进行了至少一个个体化的光学元件的旋转位置(“定时”(“clocking”))的虚拟改变。由此，如果藉由改变旋转位置可以有利地利用补偿效应，则可以减少或避免必要的改变。这个过程可以与个体化的光学元件的上述选择相结合。
利用根据本发明的方法，另外有可能校正在场侧个体化的光学元件上的像平面中的失真。在这里，该失真是根据场点依赖型波前误差的局部倾斜计算的。另外，还能根据在所有场点处的总波前误差计算像场弯曲，例如在将总波前误差分解成泽尼克多项式时作为场点依赖型散焦系数。
理想的光学装置也可对总波前误差产生影响。对于每个场点，可将被称为标称误差的这个影响考虑在内，并将其包括在步骤d)的计算中。
在根据本发明方法的一个实施例中，这些个体化的光学元件可以是裸露部分。裸露部分是尚未涂覆(例如尚未设置抗反射层)的个体化的光学元件。可以安装裸露部分。众所周知，由安装件可引起光学元件的应力和变形，进而可另外引起个别的波前误差。可在步骤a-2)中将由安装件引起的个别光学特性单独地和/或作为造成对应的个体化的光学元件的个别光学特性的影响而予以测量和储存。
在根据本发明方法的一个开发实施例中，该至少一个选定的个体化的光学元件是一个裸露部分。
如果至少一个个体化的光学元件是裸露部分，则在真正制造该光学装置之前在步骤f)中将所有裸露部分转入成品状态。这指的是藉此将裸露部分转化成全功能的个体化的光学元件的所有精整步骤和工艺。这尤其指的是在个体化的光学元件上施用一层或多层涂层和/或附接一个安装件。
在具有裸露部分的光学装置上的总波前误差的校正允许非常灵活地选择这些个体化的光学元件或有待改变的表面或子孔径。如果对总波前误差的主要影响是由已知的裸露部分误差引起，则这是特别有利的。裸露部分误差例如由裸露部分的表面上的不规则引起。当实施根据本发明的方法时，可选择各个个体化的光学元件以及任何数目的个体化的光学元件。结果，可以增加裸露部分允许的容差限，并且由此节约资金并可缩短贯穿制造链的产出时间。
如果总波前误差的校正在很大程度上是基于已被涂覆且安装的个体化的光学元件，则应当优选地提前确定选定的个体化的光学元件。它们最初保持未涂覆且可被安装在特定的安装件中。这样会略微限制根据本发明的方法的灵活性。然而，可以补偿来自安装或涂覆引起的误差。
当实施根据本发明的方法时，可根据虚拟地测定的总波前误差来测定在步骤c)中所选择的个体化的光学元件的数目。例如，可以在以下标准下作出选择，即，必须选择尽可能少的个体化的光学元件或者对每个选定的个体化的光学元件的必要改变保持尽可能地少。还有可能为选定的个体化的光学元件的数目定义一个上限和/或下限。当选择较大数目的个体化的光学元件时，可为选定的个体化的光学元件选择较大的个别容差，使得每个个体化的光学元件的制造复杂性降低。如果仅选一个个体化的光学元件，则在加工该个体化的光学元件的过程中有必要遵循明显更严格的容差限。在另一个实施例中，也有可能选择对总波前误差具有最大影响的个体化的光学元件并有可能改变其光学特性，以便将总波前误差保持在允许容差之内。
通过对选定的个体化的光学元件的数目进行选择，有可能以灵活的方式实施该方法。如果这些选定的个体化的光学元件是裸露部分，这是有利的，但不是必要的。通过调整选定的个体化的光学元件的数目，有可能选择大的待遵循容差，藉此节约制造成本。裸露部分是(尚)未涂覆的光学元件。裸露部分是尚未完全完成的光学元件的加工状态。
通过将选定的个体化的光学元件的至少一个表面作为校正区域加以处理，以虚拟方式完成该至少一个选定的个体化的光学元件的光学特性的改变。可通过二维或三维坐标描述该校正区域。可将其他特征指定给这些坐标，使得该校正区域的多维描述是可能的。该校正区域也可以处于函数系统的形式，例如使用如泽尼克函数或汉克尔(Hankel)函数、B样条曲线(B-Splines)或NURBS(“非均匀有理B样条曲线”(“Non-uniform rational B-splines”))。也有可能局部改变折射率或者在该表面(校正区域)上/中施用或加工衍射结构。在这里，在加工之前和之后测量该校正区域并将其与计算的预定区域比较。如果该校正区域在允许容差下与该预定区域相符，则可以制造出该光学装置。对该至少一个选定的个体化的光学元件的光学特性的改变可以在该选定的个体化的光学元件的一面上或两面上进行。
由于个体化的光学元件的个别的波前误差的坐标校正储存，也可以改变关于这些个体化的光学元件的旋转位置，并利用在光学装置中的改变的旋转位置进行虚拟计算。因此，可以利用通过一个或多个个体化的光学元件相对于彼此改变的旋转位置而实现的可能有利的补偿效应。
在该光学装置中有可能的是，提供对总波前误差自身不产生影响(即光学中性)的个体化的光学元件。例如，可在具有平行光束引导的光学装置的光路的一个区域中提供平面板。将该平面板的至少一个表面提供为校正区域。如果认为有必要校正总波前误差，则选择该平面板并相应地改变其光学特性。此外，该平面板是光学装置的个体化的光学元件并且不是光学中性的。此处的优点在于，所有其他个体化的光学元件已经可以具有各自对应的最终状态，例如可处于已经被涂覆和安装的最终状态。仅仅改变选定的个体化的光学元件的光学特性。如果计算的总波前误差处于允许容差限之内且没有必要校正，则也有可能不将选定的个体化的光学元件整合在光学装置中。
通过修改根据本发明的方法可进一步实现这个目的。在这里，步骤f)仅被提供为任选特征。利用这种修改，提出了一种校正方法，藉此方法可以纯虚拟方式提供波前校正的光学装置。
根据计算的校正，例如可采用局部校正方法(局部校正抛光、IBF(离子束修形(IonBeam Figuring))、MRF(磁流变精整(Magneto Rheological Finishing))、FJP(流体喷射抛光(Fluid Jet Polishing))、CCP(计算机控制抛光(Computer-Controlled Polishing))来进行步骤f)中的加工。
优选地，根据本发明的方法应用于在半导体光刻领域中与紫外线辐射一起使用的光学装置中。然而该方法也可以在其他应用领域中使用，而不限于成像光学装置。
利用根据本发明的方法，实现了若干优点。首先，避免构建难以校正的光学装置。由于现实计算，可鉴别一般光学元件和特殊的个体化的光学元件。如果例如通过安装引起总波前误差的进一步影响，则这样的影响通常具有简单性质(例如，像散)。光学装置的总波前误差可较早在制造过程中优化，并且可为每个光学装置单独进行。另外，可同时在选定的个体化的光学元件上进行改变。由此有利地缩短了贯穿制造工艺的产出时间。与纯粹的测量比较，计算的栅格可被选择为精细得多，因此避免由于栅格太粗糙而引起的失真。如果在极细的栅格上进行测量，则对于这些测量需要许多(测量)时间。根据本发明的方法也允许光学元件的更大容差，因为它们可被校正。因此，有利地降低了在制造光学元件的过程中的废品率。在根据本发明的方法中，可以使用按正确坐标储存的诸如光学元件的个别的标识符和表面误差之类的数据，这些数据在许多情况下无论如何必须进行测定和储存或者可以用较少的努力进行收集。
附图说明
以下将参考附图和示例性实施例更详细地解释本发明。在这些附图中：
图1显示了个体化的光学元件的简图，
图2显示了具有个体化的光学元件的虚拟光学装置的第一示例性实施例的示意图，
图3显示了一系列的示意性展示的第一示例性实施例的个体化的光学元件的子孔径，以及
图4显示了带有具有平面板的个体化的光学元件的虚拟光学装置的第二示例性实施例的示意图。
附图标记清单
1 虚拟光学装置
1.1 (虚拟光学装置1的)光轴
2 光学元件
2.1 个体化的光学元件
2.2 (个体化的光学元件2.1的)侧面
2.3 (个体化的光学元件2.1的)光轴
3 标记
4 第一虚拟光束
5 第二虚拟光束
6 像平面
7 物体
7.1 物平面
8 子孔径
9 标识符
10 光阑
a (在物体7上的)场点
b (在物体7上的)场点
a’ (在像平面6中的)场点
b’ (在像平面6中的)场点
具体实施方式
图1以简化方式显示了作为个体化的光学元件2.1的透镜的半透视图。个体化的光学元件2.1具有平坦的圆周面，其与穿过个体化的光学元件2.1的中心点的光轴2.3同轴延伸。个体化的光学元件2.1的侧面2.2面向观察者。在个体化的光学元件2.1的圆周面上提供有处于点形式的标记3。标记3被施用为使得它朝向在虚拟光学装置1(参见图2和图3)中面向物平面7.1方向的侧面2.2偏置。同样，在该圆周面上提供有标识符9，通过为光学元件2指定唯一的字母/数字序列(在这里用“标识符”表示)并标注于标识符9上，可藉此将个体化的光学元件2.1个体化。
在图2中展示的虚拟光学装置1的第一个示例性实施例具有一定数目的个体化的光学元件2.1B至2.1G、沿虚拟光学装置1的光轴1.1的光阑10、像平面6和物平面7.1，作为主要部件，其中在该物平面内可布置物体7。个体化的光学元件2.1B至2.1G的光轴2.3与虚拟光学装置1的光轴1.1重合。该第一个示例性实施例被很大程度地图式化和简化，并且仅用作说明和解释本发明。每个个体化的光学元件2.1B至2.1G皆具有两个侧面，其中面向物平面7.1的侧面具有标号1(B1，C1，…G1)，面向像平面6的侧面具有标号2(B2，C2，…G2)。
作为举例，从任意数目的虚拟光束中进行选择，第一虚拟光束4和第二虚拟光束5被显示为从物体7出发。第一虚拟光束4被指定给场点a，并且第二虚拟光束5被指定给场点b。场点a和b位于场点的矩阵内(参见图3)。第一虚拟光束4自物体7的场点a出发并且沿着虚拟光学装置1中的光轴1.1传播。为此，第一虚拟光束4的射线发散。第一虚拟光束4的射线在个体化的光学元件2.1B至2.1D的作用下平行化。在虚拟光学装置1的光学元件2.1D与2.1E之间的区段上，第一虚拟光束4具有其最大横截面。由于个体化的光学元件2.1E、2.1F和2.1G的作用，第一虚拟光束4的射线再次会聚并将场点a作为场点a'成像于像平面6中。第二虚拟光束5从场点b出发而传播。场点b被布置在物平面7.1上，并紧挨着光轴1.1与物平面7.1之间的相交点。第二虚拟光束5同样通过个体化的光学元件2.1B至2.1D来传播且平行化，并且借助于个体化的光学元件2.1E、2.1F和2.1G再次会聚，之后作为场点b'成像于像平面6中。侧面D1被提供为校正区域。个体化的光学元件2.1D是一个选定的光学元件，其选自光学装置1的个体化的光学元件2.1B至2.1G，以用于校正总波前误差。
图3以平面图展示了物体7的面向虚拟光学装置1的表面以及个体化的光学元件2.1B、2.1C和2.1D(参见图2)的侧面B1、C1和D1。场点被显示为布置在物体7上的矩阵中。由于该矩阵，这些场点以相对于彼此的相同栅格间距排列成规则的栅格。出于说明性的目的，这些场点命名为a和b。第一和第二虚拟光束4、5相对于场点a和b传播，并且作为投影成像在侧面B1上。所述投影具有取决于虚拟光束4、5的横截面和取决于侧面B1的形状的形状和大小，并且被称为子孔径8。每个子孔径8对于光轴1.1的相对位置是由场点在矩阵中的位置并且由光学元件B至G的分别考虑的侧面B1至G2在光学装置中的位置决定的。第一虚拟光束4的子孔径8围绕光轴1.1对称地延伸。第二虚拟光束5的子孔径8在侧面B1上位于相对于光轴1.1的相对位置，该相对位置对应于场点b在矩阵中的相对位置。
第一虚拟光束4在侧面C1上的子孔径8再次围绕光轴1.1对称存在，并且相对于侧面B1上的子孔径8扩大。同样，第二虚拟光束5的子孔径8的大小增加，并且该子孔径8与第一虚拟光束4的子孔径8部分地重叠。
第一和第二虚拟光束4、5的子孔径8位于侧面D1上并围绕在光轴1.1周围，并且彼此几乎完全重叠。另外，个体化的光学元件2.1D的自由表面(即，未被安装件覆盖的表面)被子孔径8几乎完全填满。
根据图4的光学装置1的第二个示例性实施例与第一个示例性实施例相对应，其区别在于：具有侧面H1和H2的个体化的光学元件2.1H被设置在个体化的光学元件2.1D与2.1E之间并紧挨着光阑10。虚拟光束4、5的射线以及未显示的所有虚拟光束的射线在个体化的光学元件2.1D与2.1E之间彼此平行延伸。个体化的光学元件2.1H被配置为由光学玻璃制成的平面板。个体化的光学元件2.1H就其光学效应而言是中性的。
参考图1至图3，根据本发明的方法被解释如下。制造许多不同的光学元件2。每个光学元件2被指定用于单独表征(即，个体化)光学元件2的标识符9(图1)。另外，在由此被个体化的光学元件2.1的边缘上施用标记3。可通过适当的坐标系(笛卡尔坐标系、极坐标系)从标记3出发对个体化的光学元件2.1的表面上的每个点作唯一描述。随后测量每个个体化的光学元件2.1，并且按正确的位置和坐标捕获个体化的光学元件2.1的表面上的不规则关于它们在个体化的光学元件2.1的表面上的位置、形状和范围、以及关于对应不规则的品质和由此可预期的光学效应，并且以其中它们被指定给个体化的光学元件2.1的方式作为测量数据储存在数据库(未展示)中。相对于存在于个体化的光学元件2.1上的标记3来捕获个体化的光学元件2.1的位置和坐标。
为了虚拟地制造虚拟光学装置1，根据制造所需的光学元件2，从数据库中选择个体化的光学元件2.1B至2.1G，并且提供其测量数据。以已知的侧面范围(位置)并且以已知的旋转位置，沿着光轴1.1虚拟地布置个体化的光学元件2.1B至2.1G。利用相对于围绕光轴1.1的定义参考位置的标记3的已知位置，该旋转位置被给定并已知。
通过在已知栅格中并且以已知的相对于彼此的栅格间距生成虚拟光束4、5来测定总波前误差。计算所述虚拟光束4、5穿过虚拟光学装置1的轮廓(图3)。在这里，除了轮廓之外，还计算了虚拟光束4、5相对于彼此的会聚度、发散度和平行度。由于在对应的虚拟光学装置1中使用的每个个体化的光学元件2.1的测量数据、位置及旋转位置是已知的，因此有可能通过使用本领域技术人员已知的方法按正确坐标计算存在于侧面B1至H2上以及在每种情况下存在于个体化的光学元件2.1B至2.1G的子孔径8处的各个波前误差的虚拟光束4、5。
由此将每个个体化的光学元件2.1的对应子孔径8和/或侧面描述为泽尼克多项式的系数。通过使用以正确的符号进行的加法运算，根据各个波前误差计算出虚拟光学装置1的总波前误差。在根据本发明的方法的另一个实施例中，测定虚拟光学装置1的标称误差(光学设计的残留误差)，并将该标称误差包括在总波前误差的计算中。
在根据本发明的方法的所述实施例中，侧面D2从开始就被确立为校正区域。个体化的光学元件2.1D是裸露部分，而其他个体化的光学元件2.1B、2.1C、2.1E、2.1F及2.1G已经被涂覆和安装并且处于最终状态。在计算总波前误差之后，将其与允许容差限比较。如果总波前误差在允许容差限之外，对于有关选定的光学元件2.1D并且确切地说在校正区域D2上需要进行什么改变而言，进行在位置和坐标方面正确的计算，从而获得在允许容差限之内的总波前误差。将遵循容差限的必要虚拟改变作为加工数据予以储存。
随后，依照加工数据对选定的个体化的光学元件2.1D进行加工和改变。在加工之后，将选定的个体化的光学元件2.1D进行涂覆和安装。
现在，在现实中使用借此制造虚拟光学装置1的个体化的光学元件2.1B至2.1G来制造光学装置，并且将这些个体化的光学元件按正确位置和坐标沿着该实际光学装置(未展示)的光轴1.1布置。然后在适当的情况下，进一步调整个体化的光学元件2.1B至2.1G。
在根据本发明方法的另一个实施例中，将在根据图4的虚拟光学装置1中的个体化的光学元件2.1H定位在虚拟光学装置1的某一区段中，在该区段上方，虚拟光束几乎完全重叠且将设置在该处的光学元件2.1D、2.1E的自由表面覆盖。个体化的光学元件2.1H在理论上没有光学效应。侧面H1、H2的至少一个被提供为校正区域。个体化的光学元件2.1H是选定的个体化的光学元件，同样按正确的位置和坐标从其捕获测量数据并予以储存。
在计算出虚拟光学装置1的总波前误差之后，如果必要的话，计算出对于校正区域H1和/或H2需要作出的改变并作为加工数据予以储存，藉此实现在允许容差限之内的总波前误差。如果不必改变，在本发明的另一个实施例中，有可能省略设置个体化的光学元件2.1H。
在根据本发明的方法的另一个实施例中，个体化的光学元件2.1H对光学装置1的标称误差的影响是已知的，并且将其考虑在内。在其他实施例中，除了个体化的光学元件2.1H之外，选择了至少一个其他个体化的光学元件2.1。

Claims (14)

1.一种用于制造包含至少两个光学元件(2)的波前校正的光学装置的方法，其中
在步骤a)中，测定该光学装置的总波前误差，
在步骤b)中，将该总波前误差与该总波前误差的允许容差范围比较，
在步骤c)中，如果超出该允许容差范围，则选择至少一个光学元件(2)，并且
在步骤d)中，改变该至少一个选定的光学元件(2)的光学特性，以使得该光学装置的该测定的总波前误差处于该允许容差范围内，
其特征在于，
-在步骤a)之前：
-在步骤a-2)中，将该些光学元件(2)个体化，其方式为：相应地为该些光学元件指定各自的标识符(9)，以形成个体化的光学元件(2.1B至2.1H)，按正确坐标测量所有个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的各自的表面误差，并将测得的各个表面误差按正确坐标以它们被指定给对应的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的方式予以储存，并且
-在步骤a-1)中，虚拟地制造具有该些个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的光学装置作为虚拟光学装置(1)，
-在步骤a)中，通过计算各个表面误差来测定该虚拟光学装置(1)的该总波前误差并获得计算的总波前误差，其中该总波前误差是覆盖所有场点的波前误差的总和，从而使得能够同时为所有场点作出该总波前误差的校正；
-在步骤b)中，将计算的总波前误差与该总波前误差的允许容差范围比较，
-在步骤d)中，虚拟地改变该至少一个选定的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的光学特性，以使得该光学装置(1)的计算的总波前误差处于该允许容差范围内，
-在步骤e)中，将该至少一个选定的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的光学特性的虚拟地实现的改变作为加工数据予以储存并且提供这些加工数据以使其可被反复调用，并且
-在步骤f)中，根据该加工数据加工该至少一个选定的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)，并用该些个体化的光学元件(2.1B至2.1H)制造该光学装置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在步骤a)中，考虑任意数目的场点(a，b)，并针对每个场点(a，b)产生虚拟光束(4，5)，并且计算当该些虚拟光束穿过该虚拟光学装置(1)时在每个个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的每个表面上的投影作为子孔径(8)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
针对每个场点(a，b)，从该子孔径(8)的各自的表面误差计算对应的波前误差比例并予以储存。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
推导出每个子孔径(8)对该计算的总波前误差的影响。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
按正确的符号和正确的定向将推导出的对该计算的总波前误差的影响相加。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
将推导出的对该计算的总波前误差的影响分解成系数，随后按正确的符号和正确的定向将该些系数相加。
7.如权利要求2到6中的一项所述的方法，其特征在于，
该些虚拟光束(4，5)被设置在具有已知的相对于彼此的栅格间距的任意栅格中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
该些栅格间距被选择为使得该些子孔径(8)在至少一个选定的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的表面上重叠。
9.如权利要求2到6中的一项所述的方法，其特征在于，
针对每个场点(a，b)考虑对该计算的总波前误差的影响，该影响被称为一个假定为理想状况的虚拟光学装置(1)的标称误差。
10.如权利要求1到6以及8中的一项所述的方法，其特征在于，另外还校正了在场侧的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)上的像平面(6)中的失真。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该些个体化的光学元件(2.1)未被涂覆。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该至少一个选定的个体化的光学元件(2.1B至2.1H)未被涂覆。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在步骤f)中，在制造该光学装置之前将所有未被涂覆的个体化的光学元件(2.1)转入成品状态。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中所选择的该些个体化的光学元件(2.1B至2.1H)的数目取决于虚拟地测定的总波前误差。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10732336B2 (en) * 2017-02-02 2020-08-04 Corning Incorporated Method of assembling optical systems and minimizing retardance distortions in optical assemblies

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0823976B1 (de) * 1995-05-02 2002-03-06 Leica Geosystems AG Verfahren zur kompensation von wellenfrontdeformationen
DE10258715A1 (de) * 2002-12-10 2004-08-05 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Herstellung eines optischen Abbildungssystems
WO2005121899A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus
DE102005022459A1 (de) * 2005-05-14 2006-11-23 Carl Zeiss Jena Gmbh Verfahren zur Optimierung der Güte eines optischen Systems
CN101968567A (zh) * 2010-09-30 2011-02-09 华中科技大学 无波前传感器的新型自适应光学方法及系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5265034A (en) * 1991-05-13 1993-11-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Feedback controlled optics with wavefront compensation
US5350911A (en) * 1993-04-09 1994-09-27 Hughes Aircraft Company Wavefront error estimation derived from observation of arbitrary unknown extended scenes
US5457533A (en) * 1994-06-10 1995-10-10 Wilcken; Stephen K. Point-diffraction interferometer utilizing separate reference and signal beam paths
JP2000249917A (ja) 1998-12-28 2000-09-14 Nikon Corp 投影光学系、投影光学系の製造方法、照明光学系の製造方法、及び露光装置の製造方法
US6710930B2 (en) * 1999-12-01 2004-03-23 Nikon Corporation Illumination optical system and method of making exposure apparatus
JP4650712B2 (ja) * 2000-08-02 2011-03-16 株式会社ニコン 装置設計製作システム、このシステムにより製作される装置およびこの装置により製造される製品
KR100877022B1 (ko) * 2000-10-10 2009-01-07 가부시키가이샤 니콘 결상성능의 평가방법
JP2002184667A (ja) * 2000-12-14 2002-06-28 Nikon Corp 補正部材の製造方法、投影光学系の製造方法および露光装置の調整方法
US20060109559A1 (en) * 2002-07-17 2006-05-25 Carl Zeiss Semiconductor Manufacturing Technologies Ag Catadioptric multi-mirror systems for projection lithography
JP3824597B2 (ja) 2003-03-28 2006-09-20 川崎重工業株式会社 光学的三次元形状測定装置および測定方法
EP1615575B1 (en) * 2003-04-18 2014-11-05 AMO Manufacturing USA, LLC Systems and methods for correcting high order aberrations in laser refractive surgery
US20130190736A1 (en) * 2003-04-18 2013-07-25 Amo Manufacturing Usa, Llc Systems and methods for correcting high order aberrations in laser refractive surgery
JP4984747B2 (ja) * 2005-08-31 2012-07-25 株式会社ニコン 光学素子、それを用いた露光装置及びマイクロデバイスの製造方法
DE102008001800A1 (de) * 2007-05-25 2008-11-27 Carl Zeiss Smt Ag Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie, Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Projektionsobjektiv, mikrolithographisches Herstellungsverfahren für Bauelemente sowie mit diesem Verfahren hergestelltes Bauelement
JP2010251462A (ja) * 2009-04-14 2010-11-04 Canon Inc 光学系の調整方法、露光装置、及びデバイス製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0823976B1 (de) * 1995-05-02 2002-03-06 Leica Geosystems AG Verfahren zur kompensation von wellenfrontdeformationen
DE10258715A1 (de) * 2002-12-10 2004-08-05 Carl Zeiss Smt Ag Verfahren zur Herstellung eines optischen Abbildungssystems
WO2005121899A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Carl Zeiss Smt Ag Projection objective for a microlithographic projection exposure apparatus
DE102005022459A1 (de) * 2005-05-14 2006-11-23 Carl Zeiss Jena Gmbh Verfahren zur Optimierung der Güte eines optischen Systems
CN101968567A (zh) * 2010-09-30 2011-02-09 华中科技大学 无波前传感器的新型自适应光学方法及系统

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