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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels mit wenigstens zwei Spiegelflächen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie und eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen Spiegel.
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Eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie gliedert sich üblicherweise in ein Beleuchtungssystem und ein Projektionsobjektiv. Mit dem Beleuchtungssystem wird eine gewünschte Lichtverteilung zur Beleuchtung eines Musters einer Maske oder eines Retikels erzeugt. Mit dem Projektionsobjektiv wird das beleuchtete Muster mit extrem hoher Auflösung auf ein lichtempfindliches Material abgebildet und dadurch das lichtempfindliche Material mit dem Muster strukturiert belichtet. Auf Basis des in das lichtempfindliche Material einbelichteten Musters können durch nachfolgende Arbeitsschritte reale Strukturen beispielsweise in einem Halbleitermaterial hergestellt werden.
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Sowohl das Beleuchtungssystem als auch das Projektionsobjektiv weist in der Regel eine Vielzahl von optischen Elementen, wie beispielsweise Linsen und/oder Spiegel auf. Bei einer Projektionsbelichtungsanlage, die für einen Betrieb bei sehr kurzen Wellenlängen, beispielsweise bei einer Wellenlänge unterhalb 100 nm., ausgelegt ist, ist der Einsatz von Spiegeln bereits deshalb erforderlich, weil keine Materialien verfügbar sind, die über eine ausreichend hohe und zugleich ausreichend homogene Transmission verfügen und deshalb keine Linsen in ausreichender Qualität hergestellt werden können. Der Wellenlängenbereich unterhalb von ca. 100 nm wird auch als extremes Ultraviolett, abgekürzt EUV, bezeichnet. Lithographiesysteme, die im EUV-Bereich arbeiten, sind häufig für eine Arbeitswellenlänge von 13.6 nm ausgelegt. Je nach Verfügbarkeit von Lichtquellen und optischen Elementen können aber auch andere Arbeitswellenlängen zum Einsatz kommen.
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Um ein Einbelichten des Musters in das lichtempfindliche Material mit hoher Präzision zu ermöglichen, ist es erforderlich, die in der Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Spiegel mit hoher Präzision herzustellen und relativ zueinander zu orientieren. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage von der präzisen Formgebung und der präzisen Orientierung der Spiegel lediglich innerhalb einer zulässigen Toleranz abgewichen wird. Aus diesen Gründen weisen die Spiegel in vielen Fällen einen sehr massiven Substratkörper auf, der den Spiegeln eine hohe mechanische Stabilität verleiht. Allerdings kann es durch diese massive Ausbildung und die damit verbundenen großen äußeren Abmessungen der Spiegel zu Bauraumproblemen kommen, insbesondere wenn das zugrundeliegende optische Design der Projektionsbelichtungsanlage eine Anordnung zweier Spiegel in geringem Abstand Rücken an Rücken zueinander erfordert.
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In diesem Zusammenhang ist es aus der
DE 10 2005 042 005 A1 bekannt, bei einem hochaperturigen Projektionsobjektiv der Mikrolithographie mit einer obskurierten Pupille einen Spiegel als Doppelspiegel auszubilden, bei dem auf einer Vorder- und einer Rückseite eines Substrats je eine Spiegelfläche angeordnet ist.
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Allerdings erfordern die bei einer Fertigung eines Doppelspiegels unter Anwendung üblicher Fertigungs- und Messverfahren entstehenden Fehlorientierungen zwischen den beiden Spiegelflächen aufgrund der damit einhergehenden Abbildungsfehler eine umfangreiche Korrektur durch weitere Spiegel oder sonstige optische Elemente des Projektionsobjektivs. Dies kann insbesondere dann zu Problemen führen, wenn die Anzahl an vorhandenen optischen Elementen vergleichsweise gering ist und damit die Korrekturmöglichkeiten sehr begrenzt sind. Ein weiteres Problem besteht darin, dass bei bekannten Verfahren zur Messung der Fehlorientierung zwischen zwei optischen Flächen, beispielsweise den beiden optischen Flächen einer Linse, die Messung in der Regel durch den Substratkörper hindurch erfolgt und somit für ein präzises Messergebnis hohe Anforderungen an den Substratkörper zu stellen sind. Bei einer Linse verursacht dies in der Regel keinen Zusatz Aufwand, da auch das für die Belichtung verwendete Licht den Substratkörper passiert und diese bereits aus diesem Grund eine hohe optische Qualität aufweisen muss. Bei einem Spiegel, dessen Abbildungseigenschaften durch seine Oberfläche und nicht durch die Volumeneigenschaften seines Substratkörpers geprägt sind, verursacht ein Substratkörper, der für eine präzise Messung in Transmission geeignet ist, dagegen einen erheblichen Zusatzaufwand und hat zudem eine deutliche Einschränkung hinsichtlich der geeigneten Materialien zur Folge.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie so auszubilden, dass Bauraumprobleme vermieden werden und mit der Projektionsbelichtungsanlage ein präzises Einbelichten eines Musters in ein lichtempfindliches Material möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Spiegel und ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Der erfindungsgemäße Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie zur strukturierten Belichtung eines lichtempfindlichen Materials weist einen Substratkörper, eine erste Spiegelfläche und eine zweite Spiegelfläche auf. Die erste Spiegelfläche ist auf einer ersten Seite des Substratkörpers ausgebildet. Die zweite Spiegelfläche ist auf einer von der ersten Seite des Substratkörpers verschiedenen zweiten Seite des Substratkörpers ausgebildet. Der Substratkörper ist aus einem Glaskeramikmaterial hergestellt.
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Der erfindungsgemäße Spiegel hat den Vorteil, dass er sehr kompakt ausgebildet werden kann und demgemäß einen vergleichsweise geringen Bauraum in der Projektionsbelichtungsanlage benötigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Glaskeramikmaterialien verfügbar sind, die einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so dass die Form und die Lage der Spiegelflächen auch bei Temperaturänderungen nahezu unverändert erhalten bleiben.
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Die Erfindung betrifft Weiterhin einen Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie zur strukturierten Belichtung eines lichtempfindlichen Materials, wobei der Spiegel einen Substratkörper, eine erste Spiegelfläche und eine zweite Spiegelfläche aufweist, die erste Spiegelfläche auf einer ersten Seite des Substratkörpers ausgebildet ist, die zweite Spiegelfläche auf einer von der ersten Seite des Substratkörpers verschiedenen zweiten Seite des Substratkörpers ausgebildet ist und der Substratkörper einen Brechungsindex aufweist, der innerhalb des Volumens des Substratkörpers um wenigstens 1 ppm variiert. Diese Angabe bzgl. der Variation des Brechungsindex bezieht sich auf eine Wellenlänge von 633 nm, die bei interferometrischen Messungen häufig als Messwellenlänge eingesetzt wird.
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Ein derart ausgebildeter Spiegel hat den Vorteil, dass für die Ausbildung des Substratkörpers eine Vielzahl geeigneter Materialien verfügbar ist und somit über die Materialwahl gewünschte Eigenschaften des Substratkörpers realisiert werden können.
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Der Brechungsindex des Substratkörpers kann innerhalb des Volumens des Substratkörpers insbesondere um wenigstens 10 ppm variieren. Die Angabe bzgl. der Variation des Brechungsindex bezieht sich wiederum auf eine Wellenlänge von 633 nm.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie zur strukturierten Belichtung eines lichtempfindlichen Materials, wobei der Spiegel einen Substratkörper, eine erste Spiegelfläche und eine zweite Spiegelfläche aufweist. die erste Spiegelfläche auf einer ersten Seite des Substratkörpers ausgebildet ist, die zweite Spiegelfläche auf einer von der ersten Seite des Substratkörpers verschiedenen zweiten Seite des Substratkörpers ausgebildet ist und der Spiegel wenigstens eine reflektierende Hilfsfläche aufweist. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Spiegel wenigstens drei Hilfsflächen auf.
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Ein Spiegel mit wenigstens einer reflektierenden Hilfsfläche hat den Vorteil, dass die Lage der ersten Spiegelfläche und die Lage der zweiten Spiegelfläche mit vergleichsweise geringem Aufwand sehr genau ermittelt werden können.
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Der Spiegel kann so ausgebildet sein, dass die Hilfsfläche Licht reflektiert, das nicht zu einer Belichtung des lichtempfindlichen Materials beiträgt. Insbesondere kann die Hilfsfläche ausschließlich Licht reflektieren, das nicht zu einer Belichtung des lichtempfindlichen Materials beiträgt. Dies hat den Vorteil, dass die Hilfsfläche losgelöst von den Anforderungen der Belichtung für Messzwecke optimiert werden kann.
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Die Hilfsfläche kann wenigstens bereichsweise sphärisch ausgebildet sein. Dies vereinfacht etwaige Messungen unter Einbeziehung der Hilfsfläche.
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Weiterhin kann die Hilfsfläche als eine Referenz ausgebildet sein, relativ zu der eine gewünschte Lage der ersten Spiegelfläche und eine gewünschte Lage der zweiten Spiegelfläche vorgegeben sind. Ebenso kann für die zweite Spiegelfläche eine gewünschte Lage relativ zur ersten Spiegelfläche vorgegeben sein. Auf diese Weise kann der Spiegel mit hoher Genauigkeit spezifiziert werden.
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Die erste Spiegelfläche und/oder die zweite Spiegelfläche kann eine tatsächliche Lage aufweisen, die um einen Verschiebeweg von maximal 100 nm und um einen Drehwinkel von maximal 100 nrad von der gewünschten Lage abweicht. Ebenso ist es möglich, dass die tatsächliche Lage der ersten Spiegelfläche und/oder der zweiten Spiegelfläche um einen Verschiebeweg von maximal 10 nm, insbesondere maximal 1 nm und um einen Drehwinkel von maximal 10 nrad, insbesondere maximal 1 nrad von der gewünschten Lage abweicht. Die Ausbildung der Spiegelflächen mit so hohen Genauigkeiten hat den Vorteil, dass etwaige verbleibende Lageabweichungen durch weitere Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage leicht kompensiert werden können oder eine Kompensation gar nicht erforderlich ist.
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Der Spiegel kann so ausgebildet sein, dass die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche Licht reflektieren, das zu einer Belichtung des lichtempfindlichen Materials beiträgt und eine Wellenlänge unterhalb von 100 nm aufweist.
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Der Spiegel kann genau zwei Spiegelflächen aufweisen. Ebenso ist es aber auch möglich, dass der Spiegel drei oder mehr Spiegelflächen aufweist.
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Die erste Seite des Substratkörpers kann als eine Vorderseite und die zweite Seite des Substratkörpers als eine von der Vorderseite abgewandte Rückseite ausgebildet sein.
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Die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche können jeweils ein Reflexionsvermögen für das Belichtungslicht bei senkrechtem Einfall von wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 50%, aufweisen.
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Weiterhin können die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche durch einen Bereich voneinander getrennt sein, der ein Reflexionsvermögen für das Belichtungslicht bei senkrechtem Einfall von unterhalb 20% aufweist.
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Die erste Spiegelfläche kann einen ersten Teilbereich und die zweite Spiegelfläche einen zweiten Teilbereich aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sich kein Lichtstrahl, der im ersten Teilbereich reflektiert wird, mit einem Lichtstrahl schneidet, der im zweiten Teilbereich reflektiert wird. Dies bedeutet, dass die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche räumlich stark voneinander getrennt sein können.
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Die erste Spiegelfläche und/oder die zweite Spiegelfläche können eine Krümmung aufweisen.
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Der Spiegel kann weiterhin so ausgebildet sein, dass das zu einer Belichtung des lichtempfindlichen Materials beitragende Licht nach der Reflexion an der ersten Spiegelfläche wenigstens zweimal reflektiert wird, bevor es auf die zweite Spiegelfläche trifft.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie zur strukturierten Belichtung eines lichtempfindlichen Materials. wobei die Projektionsbelichtungsanlage wenigstens einen erfindungsgemäßen Spiegel aufweist.
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Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Spiegels, der einen Substratkörper, eine erste Spiegelfläche und eine zweite Spiegelfläche aufweist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche hinsichtlich ihrer Lage relativ zueinander interferometrisch vermessen und dabei wird Licht direkt auf die erste Spiegelfläche und Licht über einen Zusatzspiegel auf die zweite Spiegelfläche gerichtet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es eine Realisierung wenigstens zweier Spiegelflächen, die sehr präzise zueinander orientiert sind, innerhalb eines vergleichsweise kleinen Bauraums ermöglicht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das Licht bei der Messung nicht durch den Substratkörper hindurch treten muss und somit die optischen Eigenschaften des Substratkörpers für die Messung nicht von Bedeutung sind. Demgemäß kann bei der Herstellung des Spiegels für den Substratkörper ein Material zum Einsatz kommen, das eine Messung durch den Substratkörper hindurch aufgrund seiner optischen Eigenschaften nicht mit hoher Genauigkeit, insbesondere nicht mit der Genauigkeit zulässt, die bei einem Einsatz des Spiegels in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche ohne eine Änderung der Messanordnung vermessen werden können. Dabei können die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche sogar gleichzeitig vermessen werden. Insbesondere können die erste Spiegelfläche und die zweite Spiegelfläche mit einer Abweichung von einer durch ein optisches Design vorgegebenen Lage zueinander hergestellt werden, die einer Verschiebung um maximal 100 nm, insbesondere maximal 10 nm oder sogar maximal 1 nm in Kombination mit einer Drehung um maximal 100 nrad, insbesondere maximal 10 nrad oder sogar maximal 1 nrad entspricht.
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Der Spiegel kann für einen Einsatz im Wellenlängenbereich unterhalb 100 nm, insbesondere für eine Wellenlänge von 13,6 nm, ausgebildet sein, wobei das Reflexionsvermögen der ersten Spiegelfläche und/oder der zweiten Spiegelfläche in diesem Wellenlängenbereich bei senkrechtem Einfall wenigstens 20%, vorzugsweise wenigstens 50%, betragen kann.
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Eine Bearbeitung der ersten Spiegelfläche und/oder der zweiten Spiegelfläche kann abhängig vom Ergebnis der Vermessung der ersten Spiegelfläche und der zweiten Spiegelfläche durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die gewünschte Präzision des Spiegels zuverlässig erreicht werden. Dabei kann zunächst mit einer Zugabe gearbeitet werden, um einen zu hohen Materialabtrag zu vermeiden. Wenn die gewünschte Lage der beiden Spiegelflächen erreicht ist, erfolgt dann nur noch ein gleichmäßiger Abtrag, bis sich die Spiegelflächen in der gewünschten Entfernung zueinander befinden. Ebenso ist es aber auch möglich, einen unzulässig starken Materialabtrag durch ein Aufbringen von Material abzumildern oder zu beheben. Dies kann beispielsweise durch ein Aufwachsen von Material aus der Gasphase erfolgen.
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Bei der Vermessung der ersten Spiegelfläche und der zweiten Spiegelfläche kann Licht auf die erste Spiegelfläche und/oder auf die zweite Spiegelfläche fokussiert werden. Auf diese Weise kann die Position der angetasteten Stelle mit sehr hoher Präzision ermittelt werden. Weiterhin kann bei der Vermessung der ersten Spiegelfläche und der zweiten Spiegelfläche Licht im senkrechten Einfall auf die erste Spiegelfläche und/oder auf die zweite Spiegelfläche gerichtet werden. Dies ermöglicht eine sehr präzise Messung der Form der ersten und/oder zweiten Spiegelfläche. Durch eine Kombination der Messungen im Fokus und im senkrechten Einfall kann die Form und die räumliche Anordnung der Spiegelflächen sehr präzise ermittelt werden.
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Die erste Spiegelfläche kann mittels eines ersten Satzes diffraktiver Strukturen und die zweite Spiegelfläche mittels eines zweiten Satzes diffraktiver Struktur vermessen werden. Die diffraktiven Strukturen können beispielsweise jeweils als computergenerierte Hologramme, kurz CGH, ausgebildet sein. CGHs können für nahezu beliebig ausgebildete zu vermessende Flächen mit vertretbarem Aufwand in hoher Präzision hergestellt werden.
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Der erste Satz diffraktiver Strukturen und der zweite Satz diffraktiver Strukturen können in einer definierten Lage relativ zueinander angeordnet sein. Insbesondere ist die relative Lage des ersten Satzes diffraktiver Strukturen und des zweiten Satz diffraktiver Strukturen mit einer Genauigkeit von besser als 10 nm oder besser als 1 nm relativ zueinander bekannt. Diese Lagegenauigkeit von Mikrostrukturen wird beispielsweise auch für Lithographiemasken angestrebt.
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Beispielsweise können der erste Satz diffraktiver Strukturen und der zweite Satz diffraktive Strukturen zusammen auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Dies hat den Vorteil. dass die Ausrichtung der diffraktiven Strukturen zueinander dauerhaft erhalten bleibt, selbst dann, wenn die Position der diffraktiven Strukturen durch eine Änderung der Position des Trägers geändert wird.
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Ebenso ist es auch möglich, dass der erste Satz diffraktiver Strukturen und der zweite Satz diffraktiver Strukturen jeweils auf zwei, insbesondere auf jeweils dieselben zwei, Träger verteilt sind. Außerdem besteht auch die Möglichkeit, für den ersten Satz diffraktiver Strukturen und den zweiten Satz diffraktive Strukturen jeweils einen separaten Träger vorzusehen.
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Die Vermessung der ersten Spiegelfläche und die Vermessung der zweiten Spiegelfläche kann in derselben Position des Spiegels durchgeführt werden. Dadurch kann eine mit einer Neupositionierung des Spiegels einhergehende erneute Justage oder erneute Positionsermittlung vermieden werden.
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Beispielsweise kann das Licht mittels der ersten diffraktiven Struktur auf die erste Spiegelfläche und mittels der zweiten diffraktiven Struktur auf den Zusatzspiegel gerichtet werden.
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Der Zusatzspiegel kann hinsichtlich seiner Lage relativ zur zweiten Spiegelfläche vermessen werden. Dadurch kann verhindert werden, dass durch eine etwaige Abweichung des Zusatzspiegels von einer vorgegebenen Lage das Messergebnis verfälscht wird. Die Kontrolle der Lage des Zusatzspiegels ist auch während der Vermessung der Spiegelflächen des Spiegels möglich. Die dafür benötigten diffraktiven Strukturen können jeweils auf demselben Träger untergebracht werden, der auch die diffraktiven Strukturen zur Vermessung der Spiegelflächen des Spiegels aufweist.
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Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Vermessung der zweiten Spiegelfläche Licht durch eine Ausnehmung im Spiegel gelenkt. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine sehr kompakte Messanordnung.
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Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Vermessung der zweiten Spiegelfläche Licht um den Spiegel herum gelenkt. Diese Vorgehensweise ist universell anwendbar, insbesondere auch bei einem Spiegel ohne Ausnehmung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie in einer schematischen Darstellung,
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2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs in einer schematischen Darstellung,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spiegels in einer schematischen Darstellung,
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4 ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Vermessung des erfindungsgemäßen Spiegels während der Durchführung eines ersten Messschritts in einer schematischen Darstellung,
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5 die Messanordnung der 4 während der Durchführung eines zweiten Messschritts in einer schematischen Darstellung,
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung zur Vermessung des erfindungsgemäßen Spiegels während der Durchführung eines ersten Messschritts in einer schematischen Darstellung,
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7 die Messanordnung der 6 während der Durchführung eines zweiten Messschritts in einer schematischen Darstellung und
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung zur Vermessung des Spiegels in einer schematischen Darstellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie in einer schematischen Darstellung. Die Projektionsbelichtungsanlage weist ein Beleuchtungssystem 1 und ein Projektionsobjektiv 2 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Projektionsbelichtungsanlage als ein katoptrisches System ausgebildet und weist demgemäß ausschließlich Spiegel und keine Linsen als optische Elemente auf
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Das Beleuchtungssystem 1 weist eine Lichtquelle 3, einen Spiegel M1, einen Spiegel M2, einen Spiegel M3 und einen Spiegel M4 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder Spiegel des Beleuchtungssystems 1 einen Substratkörper und eine auf dem Substratkörper ausgebildete Spiegelfläche auf, d. h. der Spiegel M1 weist einen Substratkörper B1 und eine Spiegelfläche S1 auf der Spiegel M2 weist einen Substratkörper B2 und eine Spiegelfläche S2 auf, der Spiegel M3 weist einen Substratkörper B3 und eine Spiegelfläche S3 auf und der Spiegel M4 weist einen Substratkörper B4 und eine Spiegelfläche S4 auf.
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Die Substratkörper D1, B2, B3, B4 können aus einem Material bestehen, das einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, beispielsweise aus einem Glaskeramikmaterial wie Zerodur oder ULE. Weiterhin eignen sich als Spiegelmaterialien beispielsweise Silizium oder Siliziumcarbid. Das Material der Substratkörper B1, B2, B3, B4 kann eine vergleichsweise hohe Inhomogenität bzgl. des Brechungsindex aufweisen. Insbesondere kann der Brechungsindex innerhalb des Volumens der Substratkörper B1, B2, B3, B4 jeweils um wenigstens 1 ppm (parts per million) oder gar um wenigsten 10 ppm variieren. Diese Angaben bzgl. der Variation des Brechungsindex beziehen sich jeweils auf eine Wellenlänge von 633 nm, die bei interferometrischen Messungen häufig als Messwellenlänge eingesetzt wird. Die Spiegelflächen S1, S2, S3, S4 können beispielsweise durch einen Schichtstapel, insbesondere durch einen Stapel alternierender Schichten aus Silizium und Molybdän ausgebildet sein.
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Der Spiegel M1 kann insbesondere als ein Kollektorspiegel mit einer konkaven Spiegelfläche S1 ausgebildet sein. Die Spiegel M2 und M3 können facettierte Spiegelflächen S2 und S3 aufweisen. Der Spiegel M4 kann insbesondere als ein Fokussierspiegel mit einer konkaven Spiegelfläche S4 ausgebildet sein.
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Die Lichtquelle 3 ist beispielsweise als eine Plasmaquelle ausgebildet und erzeugt Licht im EUV-Bereich mit einer Wellenlänge, die kleiner als 100 nm ist. Beispielsweise kann die Wellenlänge des von der Lichtquelle 3 erzeugten Lichts 13,6 nm oder 7 nm betragen.
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Das von der Lichtquelle 3 erzeugte Licht wird der Reihe nach von der Spiegelfläche S1 des Spiegels M1, der Spiegelfläche S2 des Spiegels M2, der Spiegelfläche S3 des Spiegels M3 und der Spiegelfläche S4 des Spiegels M4 reflektiert und trifft dann auf ein Retikel 4. Dabei kann das Beleuchtungssystem 1 so ausgelegt sein, dass das Retikel 4 nicht vollflächig ausgeleuchtet wird, sondern lediglich ein Teilbereich, der beispielsweise die Form eines Kreisrings oder eines Segments davon haben kann.
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Das Retikel 4 weist ein Muster auf, welches das auftreffende Licht zum Projektionsobjektiv 2 hin reflektiert. Das Muster des Retikels 4 kann beispielsweise Bestandteile eines integrierten Schaltkreises repräsentieren. Das Projektionsobjektiv 2 ist in 1 lediglich als eine „Black Box” dargestellt. Der Aufbau des Projektionsobjektivs wird anhand von 2 näher erläutert.
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Das Projektionsobjektiv 2 bildet das Muster des Retikels 4 auf ein lichtempfindliches Material ab. mit dem ein Wafer 5 beschichtet ist. Demgemäß ist der Wafer 5 im Strahlengang nach dem Projektionsobjektiv 2 angeordnet. Die Abbildung des Musters auf das lichtempfindliche Material des Wafers 5 kann insbesondere im Rahmen eines Scan-Vorgangs erfolgen, bei dem in Scan-Richtung lediglich ein Teilbereich des abzubildenden Musters ausgeleuchtet wird und das Retikel 4 und der Wafer 5 relativ zum Projektionsobjektiv 2 synchron bewegt werden. Um eine in Bezug auf die Abbildung synchrone Bewegung zu ermöglichen, wird bei den Vorschubbewegungen des Retikels 4 und des Wafers 5 der Abbildungsmaßstab des Projektionsobjektivs 2 berücksichtigt. Die Vorschubbewegungen des Retikels 4 und des Wafers 5 erfolgen jeweils parallel zu der in 1 eingezeichneten y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zu den Ebenen in denen die Oberfläche des Retikels 4 bzw. die Oberfläche des Wafers 5 angeordnet sind.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs 2 in einer schematischen Darstellung.
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Das Projektionsobjektiv 2 weist einen Spiegel M5, einen Spiegel M6, einen Spiegel M7, einen Spiegel M8 und einen Spiegel M9 auf, die ausgehend vom Retikel 4 im Strahlengang nacheinander angeordnet sind. Der Spiegel M5 weist einen Substratkörper B5 und eine nahezu plane Spiegelfläche S5 auf, der Spiegel M6 weist einen Substratkörper B6 und eine konkave Spiegelfläche S6 auf, der Spiegel M7 weist einen Substratkörper B7 und eine konvexe Spiegelfläche S7 sowie eine konkave Spiegelfläche S7' auf. Der Spiegel M7 weist somit auf seinem Substratkörper B7 zwei Spiegelflächen S7 und S7' auf, die auf zueinander entgegengesetzten Seiten des Substratkörpers B7 ausgebildet sind. Der Spiegel M8 weist einen Substratkörper B8 und eine konkave Spiegelfläche S8 auf und der Spiegel M9 weist einen Substratkörper B9 und eine konvexe Spiegelfläche S9 auf.
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Demgemäß wird das Licht auf seinem Weg vom Retikel 4 zum Wafer 5 der Reihe nach an der Spiegelfläche S5 des Spiegels M5, der Spiegelfläche S6 des Spiegels M6, der Spiegelfläche S7 des Spiegels M7, der Spiegelfläche S8 des Spiegels M8, der Spiegelfläche S9 des Spiegels M9 und der Spiegelfläche S7' des Spiegels M7 reflektiert.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Spiegelflächen S1, S6, S7, S7', S8 und S9 rotationssymmetrisch zu einer optischen Achse 6 des Projektionsobjektivs 2 ausgebildet und können eine sphärische oder eine asphärische Form besitzen. Allerdings muss nicht jeweils der vollständige Rotationskörper tatsächlich vorhanden sein. Es reicht vielmehr aus, dass die Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 dort tatsächlich ausgebildet sind, wo das zur Belichtung des Lichtempfindlichen Materials des Wafers 5 beitragende Licht auf die Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 auftrifft. Dort, wo es zu einer Abschattung käme ist jeweils keine Spiegelfläche S5, S6, S7, S7', S8 und S9 ausgebildet. Ansonsten ist es fertigungstechnischen Erwägungen und Erwägungen im Hinblick auf einen möglichst optimalen Betrieb des Projektionsobjektivs 2 überlassen, an welchen Stellen der Rotationskörper die Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 tatsächlich ausgebildet werden und an welchen nicht.
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Alternativ zu rotationssymmetrischen Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 können auch Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 zum Einsatz kommen, die keine Rotationssymmetrie aufweisen und als Freiformflächen bezeichnet werden. Die vorstehenden Ausführungen zu den rotationssymmetrisch ausgebildeten Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 gelten für Freiformflächen in sinngemäß analoger Weise. Außerdem gelten die Ausführungen zu den Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 des Projektionsobjektivs 2 in analoger Weise auch für die Spiegelflächen S1, S2, S3 und S4 des Beleuchtungssystems. Insbesondere ist es auch möglich, dass das Beleuchtungssystem 1 einen Spiegel mit zwei Spiegelflächen auf einem gemeinsamen Substratkörper aufweist.
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Um bei der Abbildung des Musters des Retikels 4 auf das lichtempfindliche Material des Wafers 5 eine hohe Abbildungsqualität zu erzielen ist es erforderlich, die Spiegelflächen S5, S6, S7, S7', S8 und S9 des Projektionsobjektivs 2 im Hinblick auf ihre Formgebung mit hoher Präzision zu fertigen und mit hoher Präzision zueinander zu justieren. Allerdings ist nach der Herstellung des Spiegels M7 wegen ihrer gemeinsamen Ausbildung auf dem Substratkörper B7 eine Justage der Spiegelflächen S7 und S7' unabhängig voneinander nicht mehr möglich. Die beiden Spiegelflächen S7, S7' können lediglich gemeinsam justiert werden. Dies bedeutet, dass eine Fehlorientierung der beiden Spiegelflächen S7 und S7' relativ zueinander nachträglich nicht mehr behoben werden kann. Es kann lediglich versucht werden, die aus einer solchen Fehlorientierung resultierenden Aberrationen durch Justageoperationen der restlichen Spiegelflächen S5, S6, S8 und S9 zu korrigieren. Dies kann allerdings sehr aufwendig sein. Außerdem sind wegen der relativ geringen Anzahl an Spiegelflächen S5, S6, S8 und S9 die Korrekturmöglichkeiten begrenzt, so dass die durch eine Fehlorientierung zwischen den Spiegelflächen S7 und S7' hervorgerufenen Aberrationen in der Regel nur zum Teil korrigiert werden können.
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Um diese Problematik zumindest abzumildern, werden im Rahmen der Erfindung Maßnahmen getroffen, um die Fehlorientierung zwischen den Spiegelflächen S7 und S7' oder allgemeiner zwischen zwei Spiegelflächen S und S', die auf einem gemeinsamen Substratkörper B eines Spiegels M ausgebildet sind, möglichst gering zu halten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass interferometrische Messungen durchgeführt werden, die beide Spiegelflächen S, S' einbeziehen und abhängig von den Messergebnissen eine Nachbearbeitung des Spiegels M zur Reduzierung der Fehlorientierung zwischen den beiden Spiegelflächen S, S' erfolgt.
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Eine solche Vorgehensweise erscheint zunächst unmöglich, da für Linsen bekannte interferometrische Messverfahren, bei denen die jeweils vorderseitige optische Fläche direkt und die jeweils rückseitige optische Fläche durch die Linse hindurch optisch angetastet wird bei den Spiegelflächen S, S' nicht anwendbar ist. Dies würde nämlich eine Messung beispielsweise durch die Spiegelfläche S und den Substratkörper B hindurch erfordern. Eine derartige Messung wäre wegen der mangelnden Transmission im EUV-Bereich allenfalls bei einer längeren Wellenlänge möglich, bei der die Spiegelfläche S und der Substratkörper B ausreichend transparent sind und würde dann aber an der mangelnden optischen Homogenität des Substratkörpers B scheitern.
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Im Rahmen der Erfindung wird deshalb anders vorgegangen. So werden gemäß einer Variante der Erfindung Hilfsflächen am Spiegel M vorgesehen und in die Messungen einbezogen. Dies wird im Folgenden anhand der 3 bis 5 näher erläutert.
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Bei einer in den 6 und 7 dargestellten weiteren Variante, die insbesondere auch bei der Vermessung von obskurierten Spiegeln anwendbar ist, werden Flächen in die Messungen einbezogen, die keine Bestandteile des zu vermessenden Spiegels M sind.
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Bei einer in 8 dargestellten Variante sind für die Vermessung der Spiegelflächen S, S' keine der vorstehend genannten zusätzlichen Flächen erforderlich.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Spiegels M in einer schematischen Darstellung. Der Spiegel M weist einen Substratkörper B und zwei Spiegelflächen S und S' auf. die auf voneinander abgewandten Seiten des Substratkörpers B ausgebildet sind. Aus Gründen der Anschaulichkeit wird die Seite des Substratkörpers B, auf welcher die Spiegelfläche S ausgebildet ist, im Folgenden als Vorderseite VS bezeichnet und die Seite des Substratkörpers B, auf welcher die Spiegelfläche S' ausgebildet ist, als Rückseite RS.
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Der Spiegel M besitzt insgesamt die Grundform eines Zylinders, wobei die Vorderseite VS des Substratkörpers B mit der Spiegelfläche S und die Rückseite RS des Substratkörpers B mit der Spiegelfläche S' Boden und Deckel des Zylinders bilden. Über den Umfang der Mantelfläche des Zylinders verteilt sind drei sphärisch ausgebildete Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 am Substratkörper B angeordnet. Die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 sind sehr präzise geformt und reflektierend ausgebildet. Dabei ist für das im Folgenden noch näher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren primär die Präzision in der Formgebung, d. h. eine möglichst geringe Abweichung von einer sphärischen Form und nicht so sehr die absolute Größe, d. h. der Radius der Sphäre von Bedeutung. Insbesondere können die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 aus den gleichen Materialien wie die Spiegelflächen S und S' hergestellt sein und demgemäß ähnliche Reflexionseigenschaften aufweisen.
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Der in 3 dargestellte Spiegel M kann bei geeigneter Ausbildung der Spiegelflächen S und S' beispielsweise als Spiegel M7 des in 2 dargestellten Projektionsobjektivs 2 zum Einsatz kommen.
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Die Vermessung der Spiegelflächen S und S' des Spiegels M unter Einbeziehung der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 wird anhand der 4 und 5 erläutert.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Vermessung des Spiegels M während der Durchführung eines ersten Messschritts in einer schematischen Darstellung. Die Vermessung wird mit Hilfe eines Interferometers IF, das beispielsweise als ein Fizeau-Interferometer ausgebildet ist, auf folgende Weise durchgeführt:
Mittels einer Messlichtquelle 6, die beispielsweise als ein Helium-Neon-Laser ausgebildet ist, werden parallele Lichtstrahlen 7 erzeugt. Die parallelen Lichtstrahlen 7 treffen auf eine Linse 8. welche die Lichtstrahlen 7 auf einen Ortsfilter 9 fokussiert. Anstelle der Linse 8 kann auch ein Objektiv für die Fokussierung der Lichtstrahlen 7 vorgesehen sein. Der Ortsfilter 9 ist beispielsweise als ein Pinhole ausgebildet und erzeugt ein Bündel divergierender Lichtstrahlen 10 mit einer sphärischen Wellenfront. Start eines Pinholes können auch andersartig ausgebildete Ortsfilter 9 zum Einsatz kommen. Die divergierenden Lichtstrahlen 10 passieren einen Strahlteiler 11 und treffen dann auf eine Kollimator-Linse 12. Die Kollimator-Linse 12 erzeugt aus den divergierenden Lichtstrahlen 10 parallele Lichtstrahlen 13 mit einer ebenen Wellenfront. Die parallelen Lichtstrahlen 13 durchqueren eine keilförmige Platte 14 und treten senkrecht durch eine ebene Fläche 15 aus der keilförmigen Platte 14 aus.
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Die ebene Fläche 15 ist teildurchlässig ausgebildet und reflektiert demgemäß einen Teil der parallelen Lichtstrahlen 13 in sich zurück. Die zurückreflektierten Lichtstrahlen passieren die keilförmige Platte 14 abermals, werden von der Kollimator-Linse 12 fokussiert und dann vom Strahlteiler 11 in Richtung auf einen Ortsfilter 16 umgelenkt. Nach Passieren des Ortsfilters 16 treffen die zurückreflektierten Lichtstrahlen auf ein Kameraobjektiv 17 und dann auf einen ortsauflösenden Detektor 18, der beispielsweise als ein CCD-Chip ausgebildet sein kann. An den ortsauflösenden Detektor 18 ist eine Auswerteelektronik 19 angeschlossen.
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Die aus der ebenen Fläche 15 der keilförmigen Platte 14 austretenden Lichtstrahlen treffen auf eine CGH-Anordnung 20. Die CGH-Anordnung 20 weist mehrere nicht figürlich dargestellte diffraktive Strukturen, insbesondere computergenerierte Hologramme, abgekürzt CGH, auf, die auf einen gemeinsamen Träger angeordnet sind und erzeugt eine Reihe von Prüfstrahlen. Von der CGH-Anordnung 20 erzeugte Prüfstrahlen 21 werden auf die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 des Spiegels M gerichtet. Die Prüfstrahlen 21 treffen unter senkrechtem Einfall auf die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 des Spiegels M und werden demgemäß in sich zurückreflektiert. Weiterhin erzeugt die CGH-Anordnung 20 Prüfstrahlen 22, die senkrecht auf die Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M treffen und in sich zurückreflektiert werden. Schließlich erzeugt die CGH-Anordnung 20 Prüfstrahlen 23, die auf die Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M fokussiert werden und von der Spiegelfläche S zur CGH-Anordnung 20 zurückreflektiert werden.
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Sämtliche zurückreflektierten Prüfstrahlen passieren die CGH-Anordnung 20, die keilförmige Platte 14 und die Kollimator-Linse 12 und werden dann vom Strahlteiler 11 zum Ortsfilter 16 umgelenkt. Nach Passieren des Ortsfilters 16 und des Kameraobjektivs 17 treffen die zurückreflektierten Prüfstrahlen auf den ortsauflösenden Detektor 18. Dort interferieren die zurückreflektierten Prüfstrahlen jeweils mit den an der ebenen Fläche 15 der keilförmigen Platte 14 zurückreflektierten Lichtstrahlen, die als Referenzstrahlen dienen. Auf diese Weise wird eine Reihe von Interferogrammen erzeugt, die jeweils vom ortsauflösenden Detektor 18 detektiert und von der Auswerteelektronik 19 analysiert werden.
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Die mit den Prüfstrahlen 21 erzeugten Interferogramme können für eine exakte Positionsbestimmung der Hilfsflächen HF1, HF2. HF3 verwendet werden. Die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 sind mit hoher Präzision sphärisch ausgebildet. Somit ist deren Oberflächenform und damit deren Einfluss auf die Prüfstrahlen 21 sehr genau bekannt. Da die Reflexion der Prüfstrahlen 21 an den Hilfsflächen HF1, HF2. HF3 von der Oberflächenform und der Position der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 abhängt, kann aus den mit den Prüfstrahlen 21 erzeugten Interferogrammen jeweils die Position der Hilfsflächen HF1, HF2. HF3 ermittelt werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 mit hoher Präzision an vorgegebenen Positionen anzuordnen, die allerdings mit der durch die starre Verbindung der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 vorgegebenen Zwangsbedingung kompatibel sein müssen. Auf diese Weise wird die Lage des Spiegels M insgesamt mit hoher Präzision definiert. Eine grobe Vorpositionierung der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 kann mit taktilen Messungen oder auf sonstige Weise erfolgen. Auch für den Fall, dass keine exakte Positionierung der Hilfsfläche HF1, HF2, HF3 an vorgegebenen Orten vorgenommen wird ist deren tatsächliche Position und somit auch die tatsächliche Lage des Spiegels M mit hoher Genauigkeit bekannt.
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Nach der vorstehend beschriebenen präzisen Ausrichtung bzw. Lagebestimmung des Spiegels M werden Form und Lage der Spiegelfläche S mit Hilfe der Prüfstrahlen 22 und 23 vermessen. Hierzu werden Interferogramme ausgewertet, die durch Interferieren der an der Spiegelfläche S zurückreflektierten Prüfstrahlen 22 und 23 mit den an der ebenen Fläche 15 der keilförmigen Platte 14 zurückreflektierten Lichtstrahlen erzeugt werden. Aus den Interferogrammen der zurückreflektierten Prüfstrahlen 22 kann in für sich bekannter Weise die Formabweichung der Spiegelfläche S von einer in die CGH-Anordnung 20 einkodierten gewünschten Form ermittelt werden. Allerdings ist diese Ermittlung in sofern nicht eindeutig als sie für ähnliche Flächen, d. h. für Flächen welche durch Propagation entlang der Normalenrichtungen auf der Fläche ineinander überführbar sind, das gleiche Ergebnis liefert. Deshalb werden zusätzlich die Prüfstrahlen 23 ausgewertet. Aus den Interferogrammen der zurückreflektierten Prüfstrahlen 23 kann in für sich bekannter Weise der Grad der Defokussierung der Prüfstrahlen 23 auf der Spiegelfläche S und somit der Abstand des bestrahlten Bereichs der Spiegelfläche S zur CGH-Anordnung 20 ermittelt werden. Die Abstandsbestimmung beruht darauf, dass die CGH-Anordnung 20 die Prüfstrahlen 23 in definierter Weise fokussiert, d. h. die Lage des Fokus relativ zur CGH-Anordnung 20 genau bekannt ist.
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Da die Vermessung der Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M mit derselben CGH-Anordnung 20 wie die Vermessung der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 durchgeführt wird. kann auf die vorstehend beschriebene Weise die Spiegelfläche S relativ zu einem durch die Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 definierten Koordinatensystem vermessen werden.
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Nach dem Vermessen der Spiegelfläche S wird die CGH-Anordnung 20 durch eine CGH-Anordnung 20 ersetzt, welche diffraktive Strukturen zur Vermessung der Spiegelfläche S' und zum Antasten der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 aufweist. Außerdem wird der Spiegel M so positioniert, dass die Spiegelfläche S' der CGH-Anordnung 20 zugewandt ist. Dies kann beispielsweise durch eine Drehung des Spiegels M um 180° um eine Achse erreicht werden, die parallel zur Oberfläche der CGH-Anordnung 20 verläuft. Die Vermessung der Spiegelfläche S' des derart neu positionierten Spiegels M wird anhand von 5 erläutert.
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Ebenso ist es auch möglich, die Vermessung der Spiegelfläche S und die Vermessung der Spiegelfläche S' mit derselben CGH-Anordnung 20 durchzuführen. In diesem Fall weist die CGH-Anordnung 20 diffraktive Strukturen für die Vermessung der Spiegelfläche S und diffraktive Strukturen für die Vermessung der Spiegelfläche S' auf und es ist dafür Sorge zu tragen, dass die jeweils benötigten diffraktiven Strukturen beleuchtet werden. Dies kann beispielsweise durch ein teilweises Ausblenden des Lichts erreicht werden.
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5 zeigt die Messanordnung der 4 während der Durchführung eines zweiten Messschritts in einer schematischen Darstellung. In 5 ist das Interferometer IF lediglich als „Black Box” dargestellt, da dessen innerer Aufbau gegenüber 4 unverändert ist. Außer dem Interferometer IF sind in 5 die CGH-Anordnung 20 und der zu vermessende Spiegel M dargestellt. Bei dem in 5 veranschaulichten zweiten Messschritt wird die Messanordnung gegenüber 4 nahezu unverändert beibehalten. Lediglich die Orientierung des Spiegels M zur CGH-Anordnung 20 wird gegenüber dem in 4 dargestellten ersten Messschritt geändert, so dass die Rückseite RS des Spiegels M für die Messung zugänglich ist. Außerdem wird je nach Ausführungsvariante ggf. die CGH-Anordnung 20 durch eine CGH-Anordnung 20 mit anderen diffraktiven Strukturen ersetzt oder es wird dafür Sorge getragen, dass andere diffraktive Strukturen der CGH-Anordnung 20 beleuchtet werden.
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In identischer Weise wie beim ersten Messschritt wird beim zweiten Messschritt der Spiegel S zunächst mittels der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 mit hoher Genauigkeit ausgerichtet bzw. es wird die tatsächliche Position der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 und somit auch die tatsächliche Lage des Spiegels M mit hoher Genauigkeit ermittelt. Somit steht für den zweiten Messschritt das gleiche Koordinatensystem zur Verfügung, das auch im ersten Messschritt verwendet wurde.
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Als nächstes wird die Spiegelfläche S' in analoger Weise vermessen wie dies mit der Spiegelfläche S im ersten Messschritt erfolgte. Nach der Durchführung des zweiten Messschritts sind die Form der Spiegelfläche S und die Form der Spiegelfläche S' mit hoher Präzision bekannt. Außerdem ist die Lage der Spiegelfläche S und auch die Lage der Spiegelfläche S' jeweils relativ zu den Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 und somit auch relativ zueinander mit hoher Präzision bekannt.
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Wie bereits ausgeführt kann bei den beiden Messschritten jeweils auf eine exakte Positionierung der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 verzichtet werden und stattdessen lediglich deren Positionen bestimmt werden. In diesem Fall sind dann jedoch die Positionsabweichungen der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 zwischen dem ersten Messschritt und dem zweiten Messschritt jeweils bei der Ermittlung der Lage der Spiegelflächen S und S' zueinander zu berücksichtigen.
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Im Rahmen der Herstellung des Spiegels M werden die mit bekannten Bearbeitungstechniken, wie beispielsweise Schleif-, Polier- oder Beschichtungsverfahren, ausgebildeten Spiegelflächen S, S' wenigstens einmal mit dem vorstehend beschriebenen Messverfahren oder einer im Folgenden beschriebenen oder sonstigen Variante geprüft und ggf. nachgearbeitet. Bei der Nacharbeitung können für sich bekannte Bearbeitungstechniken eingesetzt werden.
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Die Vermessung und Nacharbeitung des Spiegels M wird so oft wiederholt, bis sowohl die Form der Spiegelflächen S, S' als auch die Lage der Spiegelflächen S oder S' zueinander maximal um eine zulässige Toleranz von einer gewünschten Form bzw. einer gewünschten Lage abweichen. Um dies zu erreichen, wird jeweils die Spiegelfläche S, S' nachgearbeitet, die hinsichtlich ihrer Form noch nicht innerhalb der Toleranz liegt. Eine Lageabweichung zwischen den beiden Spiegelflächen S, S' kann wahlweise durch Nachbearbeiten der Spiegelfläche S, durch Nachbearbeiten der der Spiegelfläche S' oder durch Nachbearbeiten beider Spiegelflächen S, S' korrigiert werden. Die Auswahl der für die Korrektur der Lageabweichung nachzuarbeitenden Spiegelfläche S, S' kann mit den Erfordernissen zur Korrektur der Formabweichung gekoppelt werden. Beispielsweise kann für die Korrektur der Lageabweichung die Spiegelfläche S oder S' herangezogen werden, die zur Korrektur der Formabweichung ohnehin nachgearbeitet werden müsste. Ebenso kann versucht werden, die Nacharbeitung für die Lageabweichung auf das für die Korrektur der Formabweichung erforderliche Ausmaß der Nachbearbeitung der jeweiligen Spiegelfläche S, S' zu begrenzen. Diese Vorgehensweise kommt insbesondere dann in Betracht, wenn zur Korrektur der Formabweichung beide Spiegelflächen S, S nachgearbeitet werden müssen und zu entscheiden ist, wie die Korrektur der Lageabweichung auf die beiden. Spiegelflächen S, S' verteilt werden soll.
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Um einen zu hohen Materialabtrag zu vermeiden, der nicht oder nur mit großem Aufwand rückgängig gemacht werden kaum, kann zunächst mit einer Zugabe gearbeitet werden. Wenn die gewünschte Form und Lage der beiden Spiegelflächen S, S' erreicht sind, erfolgt dann nur noch ein gleichmäßiger Abtrag, bis sich die Spiegelflächen in der gewünschten Entfernung zueinander befinden. Es ist aber auch möglich. einen unzulässig starken Materialabtrag durch ein Aufbringen von Material abzumildern oder zu beheben. Dies kann beispielsweise durch ein Aufwachsen von Material aus der Gasphase erfolgen.
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Auf die geschilderte Weise kann der Spiegel M so hergestellt werden, dass die Spiegelflächen S, S' jeweils eine hochpräzise ausgebildete Form besitzen mit hoher Präzision relativ zueinander ausgerichtet sind, wobei die Ausrichtung zueinander nicht nur die Winkelausrichtung, sondern auch den Abstand zueinander umfasst. Insbesondere kann der Spiegel M mit einer Präzision hergestellt werden, die einen Einsatz des Spiegels M in einer Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht.
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In analoger Weise können auch Spiegel mit drei oder mehr Spiegelflächen hergestellt werden.
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Die Präzision der Spiegelfläche S und der Spiegelfläche S' hinsichtlich der Form kann jeweils durch die Abweichung der tatsächlichen Form von einer gewünschten Form ausgedrückt werden. Zur Ermittlung konkreter Zahlenwerte kann die Formabweichung als ein quadratischer Mittelwert F_RMS definiert werden, der auf folgende Weise berechnet werden kann:
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Dabei stellt zi für eine Stützstelle i die Abweichung zwischen einem tatsächlichen Wert und einem gewünschten Wert dar. Die Anzahl der Stützstellen i ist als n bezeichnet.
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Bei der Ermittlung des Werts F_RMS ist darauf zu achten, dass die Stützstellendichte auf den maximalen Gradienten der Form der Spiegelflächen S, S' abgestimmt ist, damit dem Wert F_RMS eine möglichst hohe Aussagekraft zukommt. Bei hohen Gradienten ist eine entsprechend hohe Stützstellendichte vorzusehen.
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Die zulässige Toleranz hinsichtlich der der Form der Spiegelflächen S, S' kann durch eine Obergrenzen für den Wert F_RMS ausgedrückt werden, die nicht überschritten werden dürfen. Als Obergrenze für den Wert F_RMS können für beide Spiegelflächen F und F' beispielsweise jeweils Werte von 1 nm oder 0.1 nm vorgegeben werden.
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Je nach den Erfordernissen des Anwendungsfalls können für beide Spiegelflächen S und S' gleiche oder verschiedene Obergrenzen für den Wert F_RMS vorgegeben werden.
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Der Wert F_RMS enthält ausschließlich Beiträge, die aus einer Abweichung von der gewünschten Form resultieren. Abweichungen von der gewünschten Lage gehen in den Wert F_RMS nicht ein. Diese Trennung kann dadurch erreicht werden, dass vor der Ermittlung des Werts F_RMS ein Fit der gewünschten Form an die tatsächliche Form vorgenommen wird und dadurch Einflüsse der Lage eliminiert werden, d. h. die Lage wird als Fit-Parameter verwendet.
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Die Lage der Spiegelflächen S, S' kann jeweils durch drei Ortskoordinaten und drei Winkel definiert werden. Eine Lageabweichung lässt sich demgemäß jeweils durch drei Differenzwerte der Koordinaten und drei Differenzwerte der Winkel beschreiben, die jeweils durch einen Vergleich der gewünschten Werte und der tatsächlichen Werte, die beim Fit der Form ermittelt wurden, bestimmt werden können. Dabei können die gewünschten Werte relativ zu einem beliebigen Koordinatensystem vorgegeben werden, das beispielsweise mit Hilfe der Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 definiert werden kann. Aus den jeweils drei Differenzwerten der Ortskoordinaten kann jeweils ein Verschiebeweg und aus den jeweils drei Differenzwerten der Winkel kann jeweils ein Drehwinkel berechnet werden, die in Kombination die Lageabweichung charakterisieren. Dies bedeutet, dass durch eine Kombination einer einzigen Verschiebung um den Verschiebeweg und einer einzigen Drehung um den Drehwinkel ein Übergang von der tatsächlichen in die gewünschte Lage erfolgt. Dabei ist die Verschiebung entlang der Richtung eines Verschiebevektors durchzuführen, als dessen Absolutbetrag der Verschiebeweg ermittelt wurde. Die Drehung ist bzgl. einer Drehachse durchzuführen, die in für sich bekannter Weise aus den Differenzwerten der Winkel ermittelt werden kann.
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Auf die beschriebene Weise kann für die Spiegelfläche S und für die Spiegelfläche S' jeweils die Lageabweichung zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Lage quantitativ erfasst werden. Da in vielen Fällen insbesondere die relative Lage der Spiegelflächen S und S' zueinander von Bedeutung ist, ist es sinnvoll, anstelle der oder zusätzlich zu der Lageabweichung der Spiegelfläche S und der Lageabweichung der Spiegelfläche S' die Lageabweichung der Spiegelfläche S und der Spiegelfläche S' relativ zueinander zu ermitteln. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass das Koordinatensystem so gewählt wird, dass für eine der Spiegelflächen S oder S' die tatsächliche Lage mit der gewünschten Lage zusammenfällt. Die Abweichung der tatsächlichen Lage der anderen Spiegelfläche S bzw. S' im selben Koordinatensystem entspricht dann der relativen Lageabweichung. Die zulässige Toleranz bzgl. der relativen Lageabweichung der Spiegelflächen S und S' kann durch Obergrenzen für den Verschiebeweg und für den Drehwinkel ausgedrückt werden. Als Obergrenze für den Verschiebewege können beispielsweise 100 nm, 10 nm oder 1 nm vorgegeben werden. Für den Drehwinkel können beispielsweise 100 mrad, 10 mrad oder 1 mrad als Obergrenze vorgegeben werden. Dies bedeutet, dass die zulässigen Tolleranzen für die Formabweichungen in der Regel deutlich niedriger liegen als die zulässigen Toleranzen für die Lageabweichung.
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Alternativ zum Verschiebeweg können beispielsweise auch die Differenzwerte der Ortskoordinaten für die Beurteilung der Lageabweichung herangezogen werden. In analoger Weise können anstelle des Drehwinkels die Differenzwerte der Winkel herangezogen werden. Zur Reduzierung des Zahlenmaterials besteht in diesem Fall beispielsweise die Möglichkeit, jeweils lediglich den Maximalwert auszuwerten. Diese Auswertung kann wiederum durch Vergleich mit Obergrenzen erfolgen, welche die bereits genannten Größenordnungen aufweisen können. Auch bei dieser Variante ist insbesondere die relative Lageabweichung der Spiegelflächen S und S' von Interesse.
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Alternativ zu den in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen der Messanordnung können bei der Herstellung des Spiegels M auch andersartig aufgebaute Ausführungsbeispiele der Messanordnung zum Einsatz kommen. Dies wird im Folgenden anhand der 6 bis 8 erläutert.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung zur Vermessung des Spiegels während der Durchführung eines ersten Messschritts in einer schematischen Darstellung. Analog zu 4 weist die in 6 dargestellte Messanordnung das Interferometer IF, die CGH-Anordnung 20 und den Spiegel M auf. Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 4 bestehen in einer abweichenden Ausbildung des Spiegels M und in einer zusätzlichen Komponente in Form eines Zusatzspiegels 24, der zusammen mit dem Spiegel M in einer gemeinsamen Fassung 25 montiert ist. Im Gegensatz zu 4 weist der Spiegel M gemäß 6 keine Hilfsflächen HF1, HF2, HF3 auf. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der in 6 dargestellte Spiegel M eine zentrale Ausnehmung ZO aufweist, durch die Licht hindurch treten kann. Außerdem ist die CGH-Anordnung 20 in 6 gekippt dargestellt, um anzudeuten, das beispielsweise die Lichtstrahlen vom und zum Interferometer IF nicht senkrecht zur CGH-Anordnung 20 orientiert sein müssen. Eine Kippung der CGH-Anordnung 20 kann bzgl. der Vermeidung von Störreflexen sogar vorteilhaft sein. Selbstverständlich kann in der Messanordnung der 6 die CGH-Anordnung 20 auch ohne Verkippung zum Einsatz kommen. Um dies anzudeuten, ist die CGH-Anordnung 20 in 7, die ansonsten die gleiche Messanordnung zeigt, ohne Kippung dargestellt.
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Von der CGH-Anordnung 20 kommend treffen Prüfstrahlen 26 senkrecht auf die Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M auf und werden in sich zurückreflektiert, d. h. sie passieren die CGH-Anordnung 20 und treten dann in das Interferometer IF ein. Diese Prüfstrahlen 26 werden zur Ermittlung der Form der Spiegelfläche S verwendet.
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Weiterhin sind in 6 Prüfstrahlen 27 dargestellt, die von der CGH-Anordnung 20 kommend durch die Ausnehmung ZO im Spiegel M hindurch treten und dann auf den Zusatzspiegel 24 treffen. Der Zusatzspiegel 24 reflektiert die Prüfstrahlen 27 in Richtung Spiegel M derart, dass diese senkrecht auf die Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M auftreffen. Hierzu weist der Zusatzspiegel 24 eine gekrümmte Oberfläche auf. Die auf die Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M auftreffenden Prüfstrahlen 27 werden in sich zurückreflektiert, so dass es zu einer erneuten Reflexion am Zusatzspiegel 24 und anschließend zu einem Durchtritt durch die Ausnehmung ZO im Spiegel M kommt. Danach passieren die Prüfstrahlen 27 die CGH-Anordnung 20 und treten in das Interferometer IF ein. Mit Hilfe des Interferometers IF wird aus den Prüfstrahlen 27 die Form der Spiegelfläche S' ermittelt.
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Schließlich ist in 6 eine dritte Art von Prüfstrahlen 28 dargestellt, die von der CGH-Anordnung 20 kommend die Ausnehmung ZO des Spiegels M passieren und dann im senkrechten Einfall auf den Zusatzspiegel 24 treffen und von diesem in sich zurückreflektiert werden. Die zurückreflektierten Prüfstrahlen 28 gelangen durch die Ausnehmung ZO im Spiegel M zur CGH-Anordnung 20 und dann in das Interferometer IF. Mit Hilfe des Interferometers IF kann aus den Prüfstrahlen 28 die Form der Oberfläche des Zusatzspiegels 24 ermittelt werden. Wenn die Form der Oberfläche des Zusatzspiegels 24 bereits mit ausreichender Genauigkeit bekannt ist, werden die Prüfstrahlen 28 nicht benötigt.
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Zusätzlich zur Ermittlung der Form der Spiegelflächen S, S' des Spiegels M wird eine Ermittlung der Lage der Spiegelflächen S, S' durchgeführt. Dies wird anhand von 7 erläutert.
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7 zeigt das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Messanordnung zur Vermessung des Spiegels M während der Durchführung eines zweiten Messschritts in einer schematischen Darstellung. Mit Ausnahme der CGH-Anordnung 20 entsprechen die dargestellten Komponenten der 6. Lediglich die Strahlengänge weichen von 6 ab. Dies wird dadurch erreicht, dass die CGH-Anordnung 20 andersartig ausgebildete diffraktive Strukturen aufweist als bei der Messanordnung der 6. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die CGH-Anordnung 20 gemäß 7 nicht gekippt ist. Es ist aber auch möglich analog zu 7 eine Kippung der CGH-Anordnung 20 vorzusehen.
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In 7 sind Prüfstrahlen 29 dargestellt, die von der CGH-Anordnung 20 kommend auf die Spiegelfläche S auf der Vorderseite des Spiegels M fokussiert sind.
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Außerdem sind Prüfstrahlen 30 dargestellt, die von der CGH-Anordnung 20 kommend die Ausnehmung ZO des Spiegels M passieren und dann vom Zusatzspiegel 24 in Richtung Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M reflektiert werden und im Fokus auf die Spiegelfläche S' auftreffen.
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Schließlich sind in 7 noch Prüfstrahlen 31 dargestellt, die von der CGH-Anordnung 20 kommend die Ausnehmung ZO des Spiegels M passieren und auf den Zusatzspiegel 24 fokussiert sind.
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Sämtliche in 7 dargestellten Prüfstrahlen 29, 30, 31 ermöglichen jeweils eine Ermittlung des Abstandes zwischen der CGH-Anordnung 20 und dem Auftreffbereich auf der jeweils angetasteten Fläche. Zusammen mit den gemäß 6 ermittelten Informationen über die Form der angetasteten Flächen kann die Lage der Spiegelflächen S und S' auf der Vorderseite VS und auf der Rückseite RS des Spiegels M relativ zueinander ermittelt werden.
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Die Vorgehensweise bei der in den 6 und 7 dargestellten Messanordnung unterscheidet sich in sofern von der Vorgehensweise gemäß den 4 und 5, dass im ersten Messschritt beide Spiegelflächen S, S' auf der Vorderseite VS und auf der Rückseite RS des Spiegels flächig und im zweiten Messschritt beide Spiegelflächen S, S' im Fokus vermessen werden. Bei der in den
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4 und 5 dargestellten Messanordnung wird im ersten Messschritt die Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M flächig und im Fokus und im zweiten Messschritt die Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M flächig und im Fokus vermessen.
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Alternativ zur Darstellung der 6 und 7 ist es prinzipiell auch möglich, die Prüfstrahlen 27, 30 um den Spiegel M herum zur Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M zu lenken. Diese Variante kann insbesondere auch bei Spiegeln M angewendet werden, die keine zentrale Ausnehmung ZO aufweisen. Auch bei dieser Variante kann der Zusatzspiegel 24 zum Einsatz kommen, um alle benötigten Punkte des Spiegels M zugänglich zu machen.
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Außerdem besteht die Möglichkeit, den ersten Messschritt und den zweiten Messschritt zu einem gemeinsamen Messschritt zusammenzufassen, da zwischen den beiden Messschritten keine Änderung der Messanordnung erforderlich ist, falls man die CGH-Anordnung 20 mit allen diffraktiven Strukturen ausstattet, die für die Messungen des ersten Messschritts und des zweiten Messschritts erforderlich sind. In diesem Fall ist es insbesondere auch möglich, sämtliche Messungen gleichzeitig auszuführen.
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Ebenso ist es möglich, die flächigen Messungen des ersten Messschritts durchzuführen und den zweiten Messschritt mit den Fokus-Messungen zu streichen. In diesem Fall werden die mit dem zweiten Messschritt ermittelbaren Abstandsinformationen auf andere Weise beschafft. Beispielsweise können die benötigten Abstandsinformationen mit Hilfe eines Laserwegstreckenmessers ermittelt werden, soweit dies die Genauigkeitsanforderungen zulassen.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung zur Vermessung des Spiegels M in einer schematischen Darstellung. Die in 8 dargestellte Messanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die diffraktiven Strukturen der CGH-Anordnung 20 auf zwei Trägern angeordnet sind, d. h. die CGH-Anordnung 20 weist eine Komponente 20a und eine Komponente 20b auf.
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Die Komponente 20a der CGH-Anordnung 20 erzeugt am einer ebenen Welle, die in der Darstellung der 8 von links auf die Komponente 20a der CGH-Anordnung 20 trifft, eine Reihe von Prüfstrahlen 32, 33, 34, 35, 36, 37. Die ebene Welle kann in ähnlicher Weise wie in 4 dargestellt erzeugt werden.
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Die Prüfstrahlen 32, 33, 34, 35 werden am Spiegel M reflektiert und treffen dann auf die Komponente 20b der CGH-Anordnung 20. Dabei wird der Prüfstrahl 32 im Fokus und der Prüfstrahl 33 flächig an der Spiegelfläche S auf der Vorderseite VS des Spiegels M reflektiert. Der Prüfstrahl 34 wird im Fokus und der Prüfstrahl 35 wird flächig an der Spiegelfläche S' auf der Rückseite RS des Spiegels M reflektiert.
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Die Prüfstrahlen 36, 37 gelangen direkt, d. h. ohne Reflexion am Spiegel M, zur Komponente 20b der CGH-Anordnung 20 und dienen der Abstandsbestimmung und somit der Positionierung der Komponenten 20a und 20b der CGH-Anordnung 20 relativ zueinander.
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Nach Passieren der Komponente 20b der CGH-Anordnung 20 werden die Prüfstrahlen 32, 33, 34, 35, 36, 37 dem Interferometer IF zugeführt. Nicht figürlich dargestellte Referenzstrahlen können vor der Komponente 20a der CGH-Anordnung 20 aus der ebenen Welle ausgekoppelt, um die CGH-Anordnung 20 und den Spiegel M herumgelenkt und dann dem Interferometer IF zugeführt werden. Das Interferometer IF kann analog zu 4 aufgebaut sein, wobei allerdings die strahlerzeugenden Komponenten entfallen, da diese benachbart zur Komponente 20b der CGH-Anordnung 20 angeordnet sind.
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Ähnlich wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden auch bei 8 die flächig reflektierten Prüfstrahlen 33, 35 zur Formbestimmung der Spiegelflächen S und S' verwendet. Durch Hinzunahme der im Fokus reflektierten Prüfstrahlen 32, 34 ist dann eine Lagebestimmung der Spiegelflächen S und S' relativ zueinander möglich. Ein Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen besteht allerdings darin, dass die Prüfstrahlen 32, 33, 34, 35 nicht senkrecht oder symmetrisch auf die Spiegelflächen S, S' treffen und somit nicht in sich oder ineinander zurück reflektiert werden.
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Die Bearbeitung des Spiegels M auf Basis der Messergebnisse kann dann auf analoge Weise erfolgen, wie bereits beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005042005 A1 [0005]
