DE102011086910A1

DE102011086910A1 - Verfahren und Messanordnung zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjektes

Info

Publication number: DE102011086910A1
Application number: DE201110086910
Authority: DE
Inventors: Bernd Dörband
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Ein Verfahren zum Vermessen einer Form einer Oberfläche (14) eines Testobjektes (12), bei dem die Oberfläche (14) von einer Oberflächenschicht (16) gebildet wird, die bezüglich einer Prüfstrahlung (26) transparent ist und auf einem Substrat (38) aufgebracht ist, umfasst die Schritte: Vermessen einer Dickenverteilung der Oberflächenschicht, Einstrahlen der Prüfstrahlung (26) auf die Oberfläche (14) des Testobjekts (12), Überlagern einer Referenzstrahlung (52) mit der Prüfstrahlung (26) nach Reflexion der Prüfstrahlung (26) am Testobjekt (12), Variieren der Phase der Referenzstrahlung (52) und Aufzeichnen jeweiliger durch die Überlagerung der reflektierten Prüfstrahlung (26ro, 26rs) mit der Referenzstrahlung (52) unterschiedlicher Phase erzeugter Intensitätsverteilungen, sowie Bestimmen der Form der Oberfläche (14) durch Verrechnen der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit der vermessen Dickenverteilung der Oberflächenschicht.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Messanordnung zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjektes, bei dem die Oberfläche von einer Oberflächenschicht gebildet wird, die bezüglich einer Prüfstrahlung transparent ist und auf einem Substrat aufgebracht ist. Die transparente Schicht kann dem Substratmaterial des Testobjektes eine verbesserte Bearbeitbarkeit verleihen oder es gegen Kompaktierung durch hohe Strahlungsleistung schützen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Form der Oberfläche des Testobjekts.
Als Testobjekt kommt beispielsweise eine optische Komponente, wie etwa ein Spiegel in Frage. Derartige optische Komponenten werden in optischen Systemen, wie etwa in der Astronomie verwendeten Teleskopen oder in Abbildungssystemen, die in lithographischen Verfahren zum Einsatz kommen, eingesetzt. Der Erfolg solcher optischer Systeme ist wesentlich bestimmt durch eine Genauigkeit, mit der dessen optische Komponenten hergestellt und dahingehend bearbeitet werden können, dass deren Oberflächen jeweils einer Soll-Gestalt entsprechen, welche von einem Designer des optischen Systems bei dessen Auslegung festgelegt wurde. Im Rahmen einer solchen Herstellung ist es notwendig, die tatsächliche Gestalt einer bearbeiteten optischen Oberfläche mit deren Soll-Gestalt zu vergleichen und Differenzen bzw. Abweichungen zwischen der gefertigten Oberfläche und der Soll-Oberfläche zu bestimmen. Die optische Oberfläche kann dann in solchen Bereichen bearbeitet werden, wo Differenzen zwischen der bearbeiteten Fläche und der Soll-Fläche beispielsweise vorbestimmte Schwellenwerte überschreiten.
An optische Komponenten für die Lithographie im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich (EUV), wie z. B. Spiegel für das Projektionsobjektiv, Facetten und Beleuchtungskomponenten werden besonders hohe Anforderungen bezüglich ihrer Oberflächengenauigkeit gestellt. Als Substratmaterial für Beleuchtungskomponenten kommen bevorzugt metallische Materialien in Frage. Metallische Materialien können jedoch nicht in ausreichender Qualität poliert werden. Durch Aufbringen einer z. B. 1 μm dünnen Quarzschicht und anschließendes Polieren kann die gewünschte Qualität erreicht werden.
Als Substratmaterial für die EUV-Objektivspiegel kann z. B. ULE oder Zerodur Verwendung finden. Diese Materialien kompaktieren bei starker Bestrahlung in der Lithographiebelichtungsanlage in Abhängigkeit von der Bestrahlungsdosis – trotz EUV-Spiegelschicht. Dadurch ergibt sich eine unzulässige Formabweichung bei längerer Nutzung der Lithographiebelichtungsanlage.
Um die Kompaktierung zu verhindern, kann beispielsweise eine EUV-Sperrschicht und eine Bearbeitungsschicht aus z. B. Quarz aufgebracht werden, die dann weiter poliert und bearbeitet wird. Eine weitere Maßnahme zum Verhindern der Kompaktierung während des Betriebs der Lithographiebelichtungsanlage umfasst eine Vorkompaktierung des Materials durch hohe Bestrahlungsdosis. Dadurch wandelt sich die Brechzahl in einer geringen Tiefe entlang der Oberfläche des Substrates, wodurch eine Art Schutzschicht entsteht, die nicht weiter kompaktieren kann.
Asphärische Spiegel von der Art, wie sie z. B. im Objektiv für die EUV-Lithografie eingesetzt werden, werden herkömmlicherweise mit hochkohärenten Interferometern unter Verwendung von computergenerierten Hologrammen (CGHs) vermessen. Der Einsatz von CGHs schließt die Anwendung von kurzkohärenten Interferometern, sogenannten Weisslicht-Interferometern, wegen deren dispersiven Wirkung aus. Spiegel mit transparenten dünnen Schichten können jedoch mit hochkohärenten Interferometern auf herkömmliche Weise nicht vermessen werden. Das Interferogramm aus einem Referenzreflex des Interferometers und dem Reflex von der Oberseite der dünnen Schicht wird durch einen weiterhin auftretenden Reflex von der Grenzfläche zwischen der dünnen Schicht und dem Substrat gestört, wodurch die Messgenauigkeit verringert wird oder sogar die Auswertung auf herkömmliche Weise komplett unmöglich gemacht wird.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung die vorgenannten Probleme zu lösen und insbesondere ein Verfahren sowie eine Messanordnung bereitzustellen, womit die Form bzw. die Rauheit einer Oberfläche einer auf einem Substrat aufgebrachten transparenten Oberflächenschicht mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit dem nachstehend beschriebenen Verfahren zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjektes, bei dem die Oberfläche von einer Oberflächenschicht gebildet wird, die bezüglich einer Prüfstrahlung transparent ist und auf einem Substrat aufgebracht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Vermessen einer Dickenverteilung der Oberflächenschicht sowie Einstrahlen der Prüfstrahlung auf die Oberfläche des Testobjekts, Überlagern einer Referenzstrahlung mit der Prüfstrahlung nach Reflexion der Prüfstrahlung am Testobjekt, Variieren der Phase der Referenzstrahlung und Aufzeichnen jeweiliger durch die Überlagerung der reflektierten Prüfstrahlung mit der Referenzstrahlung unterschiedlicher Phase erzeugter Intensitätsverteilungen. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Form der Oberfläche durch Verrechnen der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit der vermessen Dickenverteilung der Oberflächenschicht bestimmt.
Unter der Vermessung der Dickenverteilung der Oberflächenschicht wird verstanden, dass die Dicke der Oberflächenschicht an mehreren Punkten derselben gemessen wird. Dies kann mittels optischer Messvorrichtungen, insbesondere interferometrischer Messvorrichtungen, erfolgen. Beispiele für derartige optische Messvorrichtungen umfassen Ellipsometer, chromatisch-konfokale und chromatisch interferometrische Dickensensoren. Diese Vorrichtungen vermessen die Oberflächenschicht punktweise. Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Dickenverteilungsmessung mittels eines flächenhaft messenden interferometrischen Verfahrens, bei dem eine Wellenlängen-abstimmbare Strahlungsquelle verwendet wird. Die Dicke der Oberflächenschicht kann sich beispielsweise im Bereich von etwa 1 μm bewegen. Wie vorstehend erwähnt, ist die Oberflächenschicht transparent bezüglich einer Prüfstrahlung, deren Wellenlänge beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen kann.
Neben der Vermessung der Dickenverteilung der Oberflächenschicht werden erfindungsgemäß Intensitätsverteilungen aufgezeichnet, welche durch Überlagerung der Referenzstrahlung eines Interferometers unterschiedlicher Phase mit einer am Testobjekt reflektierten Prüfstrahlung erzeugt werden. Die reflektierte Prüfstrahlung setzt sich aus einem an der Oberseite der Oberflächenschicht reflektierten Strahlungsanteil und einem am Übergang zwischen Oberflächenschicht und Substrat reflektierten Strahlungsanteil zusammen. Das Substrat kann ein reflektierendes Material, wie etwa Metall, aufweisen. Alternative Substratmaterialien umfassen z. B. ULE oder Zerodur. Die aufgezeichneten Intensitätsverteilungen werden damit durch 3-Strahl-Interferenz erzeugt.
Erfindungsgemäß werden die durch 3-Strahl-Interferenz erzeugten Intensitätsverteilungen mit der vermessenen Dickenverteilung verrechnet. Die Verrechnung erfolgt derart, dass als Ergebnis die Form der Oberfläche des Testobjekts erlangt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit die Vermessung der Form einer Oberfläche einer auf einem Substrat aufgebrachten transparenten Oberflächenschicht, und zwar mit einer hohen Genauigkeit.
Wie bereits vorstehend erwähnt, wird gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform bei der Dickenverteilungsmessung die Dicke an mehreren Punkten der Oberflächenschicht gleichzeitig vermessen. Es handelt sich damit um ein flächenhaft messendes Messverfahren. Alternativ können Messverfahren zum Einsatz kommen, welche die Oberflächenschicht punktweise abscannen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Dickenverteilungsmessung durch interferometrische, insbesondere flächige interferometrische Vermessung der Oberflächenschicht. Unter einer flächenhaften interferometrischen Vermessung wird verstanden, dass zumindest ein Flächenabschnitt der Oberflächenschicht zeitgleich vermessen wird, d. h. mehrere Messpunkte des Flächenabschnitts werden zeitgleich vermessen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei der Dickenverteilungsmessung die Oberflächenschicht mit Messstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen vermessen. Gemäß einer Variante sind die unterschiedlichen Wellenlängen mindestens 10 nm, insbesondere mindestens 50 nm voneinander beabstandet.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei der Dickenverteilungsmessung Messstrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen auf die Oberfläche des Testobjekts eingestrahlt, sodass die Messstrahlung an der Oberflächenschicht reflektiert wird. Weiterhin wird bezüglich mehrerer Punkte der Oberfläche für jede der Wellenlängen eine Intensität der reflektierten Messstrahlung aufgezeichnet, wobei die Intensität der reflektierten Messstrahlung bezüglich eines jeweiligen Punktes der Oberfläche eine periodische Funktion der Wellenlänge der Messstrahlung ist. Aus den aufgezeichneten Intensitäten an den einzelnen Punkten der Oberfläche wird eine jeweilige Periodenlänge der Intensitätsfunktion in Gestalt eines Wellenlängenintervalls ermittelt. Vorzugsweise umfassen die Wellenlängen der eingestrahlten Messstrahlung einen derart breiten Wellenlängenbereich, dass die Periodenlänge der Intensitätsfunktion ermittelt werden kann. Als Strahlungsquelle für die Messstrahlung kann insbesondere ein abstimmbarer Laser, z. B. ein Titan-Saphir-Laser verwendet werden.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden beim Vermessen der Dickenverteilung der Oberflächenschicht nacheinander unterschiedliche Oberflächenabschnitte vermessen. Die Dickenverteilungen der einzelnen Oberflächenabschnitte werden vorzugsweise unter Verwendung sogenannter Stitching-Algorithmen miteinander kombiniert. Das Ergebnis einer solchen Kombination ist eine die gesamte Oberfläche umfassende Dickenverteilung, welche dann mit den unter Variation der Phase erzeugten Intensitätsverteilungen verrechnet wird. Alternativ kann die Kombination auch erst nach Verrechnung der Abschnitts-Dickenverteilungen mit den Intensitätsverteilungen erfolgen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Intensitätsverteilungen zumindest abschnittsweise aus Interferogrammen gebildet. Dazu beleuchtet die Prüfstrahlung die Oberfläche des Testobjekts flächig. Durch Überlagerung der flächig reflektierten Prüfstrahlung mit der jeweiligen Referenzstrahlung entstehen Interferogramme.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird vor Auftreffen der Prüfstrahlung auf die Oberfläche die Referenzstrahlung mittels eines Abzweigelements, z. B. in Gestalt eines Fizeauelements, von der Prüfstrahlung abgezweigt und die Phase der Referenzstrahlung wird durch Verschiebung des Abzweigelements parallel zur Ausbreitungsrichtung der Prüfstrahlung variiert. Die Verschiebung des Abzweigelements kann mittels eines Piezoelements erfolgen. Insbesondere erfolgt die Vermessung mit einem Fizeauinterferometer, welches vorzugsweise ein wellenfrontformendes Element zur Anpassung der Wellenfront der eingestrahlten Prüfstrahlung an eine Sollform der Oberfläche des Testobjekts aufweist.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird hochkohärente Strahlung als Prüfstrahlung verwendet. Unter hochkohärenter Strahlung wird in diesem Zusammenhang Strahlung verstanden, die eine größere Kohärenzlänge als sogenannte kurzkohärente Strahlung aufweist. Kurzkohärente Strahlung findet bei Weißlichtinterferometern Verwendung und ist durch eine Wellenlängenbandbreite von einigen Nanometern gekennzeichnet.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Prüfstrahlung nacheinander auf unterschiedliche Oberflächenabschnitte des Testobjekts eingestrahlt und für jeden Oberflächenabschnitt werden die resultierenden Intensitätsverteilungen aufgezeichnet. Daraufhin werden vorzugsweise für die jeweilige Phase die entsprechenden Abschnitts-Intensitätsverteilungen kombiniert, so dass für jede Phase eine Intensitätsverteilung bezüglich der gesamten Oberflächenschicht vorliegt. Gemäß einer weiteren Variante werden die Abschnitts-Intensitätsverteilungen erst nach Verrechnung mit der Dickenverteilung kombiniert.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine mathematische Darstellung einer Intensitätsverteilung, welche durch Überlagerung der Referenzstrahlung mit an der Oberseite der Oberflächenschicht reflektierter Prüfstrahlung sowie an einem Übergang zwischen der Oberflächenschicht und dem Substrat reflektierter Prüfstrahlung erzeugt wird, bereitgestellt, und die Form der Oberfläche wird unter Verwendung der mathematischen Darstellung aus den aufgezeichneten Intensitätsverteilungen sowie der vermessenen Dickeverteilung bestimmt.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit Hilfe von Ausgleichsrechnung ausgewertet. Die Ausgleichsrechnung kann beispielsweise einen Algorithmus zur Kleinste-Quadrate-Approximation (auch als „Least-Squares-Fitting” bekannt) beinhalten.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Messanordnung zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjekts bereitgestellt, bei dem die Oberfläche von einer Oberflächenschicht gebildet ist, die bezüglich einer Prüfstrahlung transparent ist und auf einem Substrat aufgebracht ist. Die erfindungsgemäße Messanordnung umfasst eine Schichtdickenmesseinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine Dickenverteilung der Oberflächenschicht zu vermessen. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Messanordnung eine interferometrische Messeinrichtung, welche eine Strahlungsquelle zum Einstrahlen von Prüfstrahlung auf die Oberfläche des Testobjekts umfasst. Die Messeinrichtung ist dazu konfiguriert, die Prüfstrahlung nach Reflexion am Testobjekt mit einer Referenzstrahlung zu überlagern und die Phase der Referenzstrahlung zu variieren. Weiterhin umfasst die Messeinrichtung einen Detektor, welcher zum Aufzeichnen jeweiliger durch die Überlagerung der reflektierten Prüfstrahlung mit der Referenzstrahlung unterschiedlicher Phase erzeugter Intensitätsverteilungen konfiguriert ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Messanordnung eine Auswerteeinrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, die Form der Oberfläche durch Verrechnen der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit der vermessenen Dickenverteilung der Oberflächenschicht zu bestimmen.
Die vorstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Ausführungsformen und Varianten können analog auf die erfindungsgemäße Anordnung übertragen werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Schichtdickenmesseinrichtung eine von der interferometrischen Messeinrichtung separate Vorrichtung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Schichtdickenmesseinrichtung und die interferometrische Messeinrichtung in eine Messvorrichtung integriert. Insbesondere kann auch die Auswerteeinrichtung in die Messvorrichtung integriert sein.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Messanordnung eine Messvorrichtung, die von der Schichtdickenmesseinrichtung in die interferometrische Messeinrichtung umkonfigurierbar ist. In diesem Fall werden die Schichtdickenmesseinrichung und interferometrische Messeinrichtung von der Messvorrichtung gebildet. Die Umkonfiguration kann beispielsweise durch Einführen eines optischen Elements zum Abspalten der Referenzstrahlung in einen Messstrahlengang der Messvorrichtung erfolgen. Als derartiges optisches Element zum Abspalten der Referenzstrahlung kann etwa ein Fizeauelement dienen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Schichtdickenmesseinrichtung eine Wellenlängen-abstimmbare Messstrahlungsquelle. Gemäß einer Variante erstreckt sich der abstimmbare Wellenlängenbereich über mindestens 10 nm, vorzugsweise mindestens 50 nm.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die interferometrische Messeinrichtung ein Abzweigelement zum Abzweigen der Referenzstrahlung von der Prüfstrahlung sowie eine Verschiebeeinheit zum Verschieben des Abzweigelements parallel zur Ausbreitungsrichtung der Prüfstrahlung auf. Dies ermöglicht es, die Phase der Referenzstrahlung zu variieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsfrom wird in der Auswerteeinrichtung eine mathematische Darstellung einer Intensitätsverteilung, welche durch Überlagerung der Referenzstrahlung mit der an dem Testobjekt reflektierten Prüfstrahlung erzeugt wird, vorgehalten, und die Auswerteeinrichtung ist dazu konfiguriert, die Form der Oberfläche unter Verwendung der mathematischen Darstellung aus den aufgezeichneten Intensitätsverteilungen sowie der vermessenen Dickeverteilung zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Messanordnung nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dazu konfiguriert, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen auszuführen.
Weiterhin wird nach der Erfindung eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen einer Form einer Oberfläche eines Testobjekts bereitgestellt, bei dem die Oberfläche von einer Oberflächenschicht gebildet ist, die bezüglich einer Prüfstrahlung transparent ist und auf einem Substrat aufgebracht ist. Die Auswerteeinrichtung umfasst eine Einleseeinheit zum Einlesen einer Dickenverteilung der Oberflächenschicht und von Intensitätsverteilungen, sowie eine Recheneinheit, welche dazu konfiguriert ist, die Form der Oberfläche durch Verrechnen der eingelesenen Intensitätsverteilungen mit der eingelesenen Dickenverteilung zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung kann weiterhin gemäß einer der in Zusammenhang mit der Messanordnung aufgeführten Ausführungsformen der Auswerteeinrichtung konfiguriert sein.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Anordnung und die erfindungsgemäße Auswerteeinrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. der erfindungsgemäßen Auswerteeinrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Messvorrichtung zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjekts mit einer Schichtdickenmesseinrichtung sowie einer interferometrischen Messeinrichtung,
2 eine Ausführungsform der Schichtdickenmesseinrichtung gemäß 1,
3 eine Veranschaulichung der Funktionsweise der Schichtdickenmesseinrichtung gemäß 2,
4 ein die Reflektivität des Testobjekts in Abhängigkeit von der Wellenlänge der eingestrahlten Strahlung zeigendes Diagramm,
5 eine Ausführungsform der interferometrischen Messeinrichtung gemäß 1,
6 eine Veranschaulichung der Funktionsweise der interferometrischen Messeinrichtung gemäß 5, sowie
7 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Messvorrichtung zum Vermessen einer Form einer Oberfläche eines Testobjekts.
Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
1 veranschaulicht stark schematisiert eine Messvorrichtung 10 zum Vermessen einer Form einer Oberfläche 14 eines Testobjekts 12. Die Oberfläche 14 des Testobjekts 12 wird dabei von einer Oberflächenschicht 16 gebildet, die transparent ist in Bezug auf eine Messstrahlung 24 und eine Prüfstrahlung 26. Sowohl die Messstrahlung 24 als auch die Prüfstrahung 26 befinden sich im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Messvorrichtung 10 umfasst eine Schichtdickenmesseinrichtung 18, welche dazu konfiguriert ist, eine Dickenverteilung der Oberflächenschicht 16 mittels der Messstrahlung 24 zu messen. Eine beispielhafte Ausführungsform einer derartigen Schichtdickenmesseinrichtung 18 ist in 2 dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.
Darüber hinaus umfasst die Messvorrichtung 10 eine interferometrische Messeinrichtung 20 zum Vermessen der Oberfläche 14 des Testobjekts 12 mittels der Prüfstrahlung 26. Die interferometrische Messvorrichtung 20 kann beispielsweise als Fizeau-Interferometer konfiguriert sein, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 5 näher beschrieben. Zur Vermessung des Testobjekts 12 ist dieses auf einem Objekthalter 17 angeordnet. Der Objekthalter 17 dient dazu, das Testobjekt 12 im Strahlengang der Schichtdickenmesseinrichtung 18 zu platzieren und daraufhin in den Strahlengang der interferometrischen Messeinrichtung 20 zu verschieben.
Die Messergebnisse der Schichtdickenmesseinrichtung 18 sowie der interferometrischen Messeinrichtung 20 werden von einer Einleseeinheit einer Auswerteeinrichtung 22 eingelesen. Die Auswerteeinrichtung 22 umfasst weiterhin eine Recheneinheit, welche die Form der Oberfläche 14 durch Verrechnen der eingelesenen Messergebnisse bestimmt.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Schichtdickenmesseinrichtung 18 gemäß 1. Die dargestellte Schichtdickenmesseinrichtung 18 umfasst eine Wellenlängen-abstimmbare Strahlungsquelle 28 in Gestalt eines sogenannten tunebaren Lasers. Die Strahlungsquelle 28, nachstehend auch als Messstrahlungsquelle bezeichnet, erzeugt die Messstrahlung 24, im vorliegenden Fall in Form von sichtbarem Licht, mit einer zur Erzeugung interferometrischer Effekte ausreichenden Kohärenz. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Strahlungsquelle 28 Wellenlängen-abstimmbar, im vorliegenden Beispiel kann die Wellenlänge der Messstrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 600 nm variiert werden.
Die Messstrahlung 24 wird über einen Lichtleiter 30 in Gestalt einer Faser an die Rückseite eines Teilerspiegels 32 geführt. Die Messstrahlung 24 durchläuft den Teilerspiegel und läuft als expandierende Welle auf einen konkaven Spiegel 34 zu, von dem sie auf einen Umlenkspiegel 36 reflektiert wird. Vom Umlenkspiegel 36 wird die Messstrahlung als eingehende Messstrahlung 24i senkrecht auf die Oberfläche 14 des Testobjekts 12 eingestrahlt. Wie in 3 detailliert dargestellt, wird ein Teil der eingehenden Messstrahlung 24i an der Oberfläche 14 der transparenten Oberflächenschicht 16 reflektiert. Die an der Oberflächenschicht 16 reflektierte Strahlung ist mit dem Bezugszeichen 24ro bezeichnet. Der Reflektionskoeffizent der Oberfläche 14 ist mit R_O und die Intensität der Messstrahlung 24ro mit I_O bezeichnet.
Wie bereits vorstehend erwähnt, wird die Oberfläche 14 durch eine transparente Oberflächenschicht 16 gebildet. Die transparente Oberflächenschicht 16 wiederum ist auf einem Substrat 38 angeordnet, welches bezüglich der eingehenden Messstrahlung 24i einen hohen Reflexionskoeffizienten R_S aufweist und damit als Spiegel wirkt. Der die transparente Oberflächenschicht 16 durchlaufende Anteil der eingehenden Messstrahlung 24i wird im Wesentlichen vollständig an dem Übergang 39 zwischen der Oberflächenschicht 16 und dem Substrat 38 reflektiert. Die durch diese Reflexion resultierende Strahlung ist mit dem Bezugszeichen 24rs bezeichnet und weist eine Intensität I_S auf. Der Reflexionskoeffizient für die Reflexion am Übergang 39 bzw. an der Oberseite des Substrats 38 wird mit R_S bezeichnet.
Der Weglängenunterschied zwischen der Strahlung 24ro und der Strahlung 24rs ist abhängig von der Dicke d der Oberflächenschicht 16. Variiert die Dicke d in Abhängigkeit vom Ort (x, y) auf der Oberfläche 14, so variiert auch der Weglängenunterschied zwischen den reflektierten Messstrahlungen 24ro und 24rs. Die aus den Strahlungsanteilen 24ro und 24rs zusammengesetzte reflektierte Messstrahlung 24r läuft im Strahlengang der eingehenden Messstrahlung 24i über den Umlenkspiegel 36 und den konkaven Spiegel 34 zurück zum Teilerspiegel 32, wie in 2 dargestellt. Die reflektierte Messstrahlung 24r wird daraufhin am Teilerspiegel 32 reflektiert und trifft nach abermaliger Reflektion am konkaven Spiegel 34 auf eine Detektorkamera 37, z. B. in Gestalt einer CCD-Kamera.
Die Detektorkamera 37 registriert das sich durch die Überlagerung der Messstrahlungen 24ro und 24rs ergebende Interferenzbild. Dabei erfasst die Detektorkamera 37 eine Subapertur von z. B. 25×25 mm² mit 1000×1000 Pixeln. Für ein großes Testobjekt 12 können überlappende Subaperturen aufgenommen und daraufhin rechnerisch durch sogenanntes „Stitching” wieder zusammengesetzt werden, so daß als Ergebnis eine durchgehende Dickenverteilung über die gesamte Prüflingsfläche resultiert.
Für eine gegebene Wellenlänge λ der Messstrahlung 24 berechnet sich das Interferenzbild I(x, y) nach:
wobei Φ(x, y, λ) die Phasendifferenz zwischen den Phasen der elektromagnetischen Wellen der Messstrahlungen 24ro und 24rs ist und sich wie folgt berechnet: ϕ(x, y, λ) = 4π / λn_O(λ)·d(x, y) (2) Hierbei ist n_O(λ) der Brechungsindex der transparenten Oberflächenschicht 16. Erfindungsgemäß wird die Wellenlänge λ der Messstrahlung 24 variiert und die sich jeweils ergebenden Interferenzbilder mit der Detektorkamera 37 aufgezeichnet. Durch Einstellen einer Serie von bekannten Wellenlängen λ_i, wobei i = 1, 2, ..., N mit N > 2, läßt sich ein Wellenlängenintervall Δλ_m = λ_m,A – λ_m,B finden, für das Δϕ(x, y) gerade um eine Periode 2π geschoben wird. Nach (2) resultiert dann
wobei λ_m,A und λ_m,B Wellenlängen sind, bei denen z. B. aufeinanderfolgend Intensitätsminima auftreten. Aus den Wellenlängen λ_m,A und λ_m,B und den als bekannt vorausgesetzten Brechzahlen n_O(λ_m,A) und n_O(λ_m,B) wird nach Gleichung (3) die lokale Dicke d(x, y) berechnet und in die Auswerteeinrichtung 22 eingelesen.
4 zeigt die relative Reflektivität R_rel an einem Punkt (x, y) der Oberfläche 14 des Testobjekts 12 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ der Messstrahlung 24. In dem gezeigten Beispiel weist das Testobjekt 12 eine 1 μm dicke Quarzschicht als transparente Oberflächenschicht 16 auf einem Substrat 38 aus Glas auf. Die relative Reflektivität R_rel korrespondiert mit der für den betreffenden Punkt (x, y) von der Detektionskamera 37 registrierten Intensität.
5 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Ausführungsform der vorstehend genannten interferometrischen Messeinrichtung 20. Diese ist als hochkohärentes Interferometer in Form eines Fizeau-Interferometers ausgeführt. Die Messvorrichtung 20 umfasst eine Prüfstrahlungsquelle 40 zum Erzeugen der Prüfstrahlung 26, z. B. im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Prüfstrahlungsquelle 40 kann beispielsweise einen Laser, wie etwa einen Helium-Neon-Laser, umfassen. Die Prüfstrahlung 26 breitet sich entlang einer optischen Achse 42 der Messvorrichtung 20 aus, durchläuft dabei zunächst eine Fokussierlinse, eine Blende sowie eine kollimierende Linsengruppe und tritt daraufhin im vorliegenden Beispiel mit einer im Wesentlichen ebenen Wellenfront durch einen Strahlteiler 44.
Daraufhin trifft die Prüfstrahlung 26 auf ein Referenzelement in Gestalt eines Fizeau-Elements 46 mit einer Fizeau-Fläche 48. Ein Teil der Strahlung 26 wird an der Fizeau-Fläche 48 als Referenzstrahlung 52 reflektiert. Der die Fizeau-Fläche 48 durchlaufende Anteil der Prüfstrahlung 26 weist im vorliegenden Beispiel eine ebene Wellenfront 50 auf und wird nachstehend als eingehende Prüfstrahlung 26i bezeichnet. Die eingehende Prüfstrahlung 26i durchläuft daraufhin ein Wellenformelement 54. Dabei wird die Wellenfront der Prüfstrahlung 26i an die Grundform der Oberfläche 14 des Testobjekts 12 angepasst. Das Wellenformelement kann ein computergeneriertes Hologramm (CGH) umfassen. Damit ist die Vermessung von asphärischen Oberflächenformen möglich. Das Wellenformelement 54 kann auch entfallen, etwa in dem Fall, in dem die Grundform der Oberfläche 14 eben ist.
Die eingehende Prüfstrahlung 26i wird daraufhin an dem Testobjekt 12, wie in 6 näher veranschaulicht, reflektiert. Ein Teil der eingehenden Strahlung 26i wird an der Oberfläche 14 der transparenten Oberflächenschicht 16 reflektiert. Der derart reflektierte Anteil wird nachstehend als reflektierte Prüfstrahlung 26ro bezeichnet und weist die Intensität I_o auf. Die diesbezügliche Reflektivität des Testobjekts 14 wird mit R_o bezeichnet. Ein weiterer Teil der eingehenden Prüfstrahlung 26i durchläuft die transparente Oberflächenschicht 16 und wird am Übergang 39 zwischen Substrat 38 und Oberflächenschicht 16 mit der Intensität I_S reflektiert. Die diesbezügliche Reflektivität wird mit R_S bezeichnet. Die reflektierten Prüfstrahlungen 26ro und 26rs laufen im Strahlengang der eingehenden Prüfstrahlung 26i in umgekehrter Richtung zurück, durchlaufen dabei das Wellenformelement 54 sowie das Fizeau-Element 52 und werden daraufhin von dem Strahlteiler 44 zusammen mit der Referenzstrahlung 52 über ein Objektivsystem 56 auf die Oberfläche einer Detektorkamera 58 gelenkt. Die Referenzstrahlung 52 weist eine Intensität I_R auf.
Auf der Detektorkamera 58 entsteht durch die Überlagerung dieser drei Strahlungsanteile eine Intensitätsverteilung in Gestalt eines Interferogramms. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Fizeau-Element 46 mit einer Verschiebeeinheit 49, z. B. in Gestalt eines Piezoelements, verbunden. Die Verschiebeeinheit 49 erlaubt es, das Fizeau-Element 46 in Richtung der optischen Achse 42 um Bruchteile der Wellenlänge der Prüfstrahlung 26 zu verschieben. Durch ein derartiges Verschieben kann die Phase der Referenzstrahlung 52 variiert werden. Dies hat zur Folge, dass die auf der Kamera 58 erzeugten Intensitätsverteilungen verändert werden. Die sich für verschiedene Stellungen des Fizeau-Elements 46 ergebenden Intensitätsverteilungen werden von der Kamera 58 aufgezeichnet und in der Auswerteeinrichtung 22 gespeichert.
Es werden N Interferogramme mit jeweils verschobener Referenzphase aufgenommen, die nachfolgend mit I_i(x, y) bezeichnet werden, wobei i = 1, ..., N. Durch den Reflex 26rs am Übergang 26rs zwischen dem Substrat 38 und der transparenten Oberflächenschicht 16 entstehen Störmuster in den durch Überlagerung der Strahlung 26ro mit der Referenzstrahlung 52 gebildeten Interferenzmustern. Diese Störmuster setzen die Messgenauigkeit herab bzw. machen eine Auswertung der Interferogramme allein im Wesentlichen unmöglich. Die Erfindung sieht deshalb eine besondere Verrechnung der Interferogramme I_i(x, y) mit der mittels der Schichtdickenmesseinrichtung 18 gewonnenen Dickenverteilung d(x, y) vor.
Durch diese Verrechnung kann erfindungsgemäß die Form O(x, y) der Oberfläche 14 der transparenten Oberflächenschicht 16, insbesondere deren Rauheit bestimmt werden. Dabei wird wie im Folgenden beschrieben vorgegangen.
Die gemessene Intensität I bei Überlagerung der Referenzstrahlung 52 mit der an dem Testobjekt reflektierten Prüfstrahlung, genauer der Überlagerung der drei anhand von 6 veranschaulichten kohärenten Wellen aus Referenzstrahlung 52, Prüfstrahlung 26ro und Prüfstrahlung 26rs, ergibt sich aus:
mit den Abkürzungen ϕ_RS = ϕ_R – ϕ_S + Δ (5) ϕ_OS = ϕ_O – ϕ_S (6) ϕ_RS = ϕ_R – ϕ_O + Δ (7) für die optischen Wegdifferenzen der drei interferierenden Wellen. Hierbei bezeichnet Φ_R die Phase der durch die Referenzstrahlung 52 gebildeten Welle, Φ_O die Phase der durch die reflektierte Prüfstrahlung 26ro gebildeten Welle und Φ_S die Phase der durch die reflektierte Prüfstrahlung 26rs gebildeten Welle. Δ ist ein konstanter, bekannter Phasenhub, der durch Verschiebung des Fizeau-Elements 46 per Piezotechnik beliebig gewählt werden kann.
Aus (5) bis (7) ergibt sich: ϕ_RS = ϕ_RO – ϕ_OS(8)
Damit kann (4) umformuliert werden zu:
In (9) ist der Dickenverlauf d(x, y) der Schicht enthalten, nämlich über: ϕ_OS(x, y) = 4π / λn_O(λ)·d(x, y) (10) mit n_O(λ) als Brechzahl des Materials der Oberflächenschicht 16 und λ als Wellenlänge der verwendeten Prüfstrahlung 26.
Der gesuchte Oberflächenverlauf O(x, y) ist enthalten in: ϕ_OS(x, y) = 4π / λ·(F(x, y) – O(x, y) + Δ), (11) wobei F(x, y) die Form der Referenzfläche (Fizeau-Fläche 48) ist, die im Normalfall nach einer Kalibrierung bekannt ist.
Die Reflektivitäten R_R, R_O, R_S an der Referenzfläche in Gestalt der Fizeaufläche 48, der Oberfläche der transparenten Schicht 16 und der den Übergang 39 bildenden Fläche des Substrats 38 sind für senkrechten Lichteinfall gegeben durch:
wobei n_R die Brechzahl der Referenzplatte in Gestalt des Fizeauelements 46, n_O die Brechzahl der transparenten Schicht 16, n_S die Brechzahl des Substrats 38 und n_L die Brechzahl des Umgebungsmediums, z. B. von Luft, ist. Alle Brechzahlen sind abhängig von der verwendeten Wellenlänge λ.
Die relativen Intensitäten I_R, I_O, I_S der interferierenden Wellen ergeben sich damit in guter Näherung zu: I_R = R_R (15) I_O = (1 – R_R)²R_O (16) I_S = (1 – R_R)²(1 – R_O)²R_S (17)
Aus (9)–(17) wird ersichtlich, dass die Intensität in der aufgezeichneten Intensitätsverteilung in Gestalt eines Interferogramms I_i(x, y) nunmehr bestimmt wird durch die Größen F(x, y), O(x, y), d(x, y), n_R, n_O, n_S und n_L.
Nachdem d(x, y) mittels der Schichtdickenmesseinrichtung 18 vermessen wurde, liegen mit den bekannten Brechzahlen und der bekannten Referenzfläche F(x, y) alle notwendigen Größen vor, um aus (9) die unbekannte Oberfläche O(x, y) zu bestimmen.
Die mittels der interferometrischen Messeinrichtung 18 aufgenommenen Interferogramme I_i(x, y), i = 1, ..., N werden erfindungsgemäß wie nachfolgend beschrieben verrechnet. Geichung (9) ergibt für die einzelnen Interferogramme: I_i(x, y) = A₁ + A₂cos(ϕ_RO(x, y) + Δ_i) + A₃sin(ϕ_RO(x, y) + Δ_i) = A₁ + (A₂cosϕ_RO(x, y) + A₃sinϕ_RO(x, y))cosΔ_i + + (A₃cosϕ_RO(x, y) – A₂sinϕ_RO(x, y))sinΔ_i = A₁ + D₁cosΔ_i + D₂sinΔ_i (18) mit

A₁, A₂, A₃ sind aus den Gleichungen (9)–(17) bekannte Größen.
D₁ und D₂ werden mit Hilfe von Ausgleichsrechnung aus dem Datensatz der I_i(x, y) bestimmt. Die Ausgleichsrechnung erfolgt mittels eines Algorithmusses zur Kleinste-Quadrate-Approximation (Least Squares Fitting).
Die gesuchte Phase ϕ_RO(x, y) wird dann berechnet nach:
Mit Hilfe der Gleichung (11) wird daraus der unbekannte Oberflächenverlauf O(x, y) berechnet.
7 veranschaulicht eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Messvorrichtung 10 zum Vermessen der Oberfläche 14 des Testobjekts 12. Die Messvorrichtung 10 gemäß 7 unterscheidet sich von der Messvorrichtung 10 gemäß 1 darin, dass die Schichtdickenmesseinrichtung 18 und die interferometrische Messeinrichtung 20 durch eine gemeinsame Messeinrichtung gebildet werden. Diese gemeinsame Messeinrichtung ist durch Verschieben einer Fizeau-Linse 146 von der Schichtdickenmesseinrichtung 18 in die interferometrische Messeinrichtung 20 umkonfigurierbar.
Die Messvorrichtung 10 gemäß 7 umfasst die Schichtdickenmesseinrichtung 18 gemäß 2, eine Fizeau-Linse 146 sowie eine Verschiebeeinheit 149. Die Verschiebeeinheit 149 dient dazu, die Fizeau-Linse 146 zur Abzweigung von Referenzstrahlung 52 in den Strahlengang der Messvorrichtung 10 hineinzuschieben bzw. aus diesem herauszuschieben. Weiterhin ermöglicht die Verschiebeeinheit 149 eine Verschiebung der Fizeau-Linse 146 in z-Richtung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung in der abgezweigten Referenzstrahlung 52 analog zur Verschiebeeinheit 49 gemäß 5. Die Fizeau-Linse 146 kann durch eine Anordnung aus einem Fizeau-Element 46 und einem Wellenformelement 54, wie in 5 gezeigt, ersetzt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fizeau-Linse 146 zunächst aus dem Strahlengang der Vorrichtung 10 herausgenommen und die Dickenverteilung d(x, y) der Oberflächenschicht 16, wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben, vermessen.
Daraufhin wird die Fizeau-Linse 146 in den Strahlengang eingeführt, wodurch die Vorrichtung 10 die Funktion der interferometrischen Messeinrichtung 20 gemäß 5 erhält. Die Messapertur der Vorrichtung 10 deckt allerdings lediglich einen Teilbereich der Oberfläche 14 ab. Erfindungsgemäß wird daher die Prüfstrahlung 26 nacheinander auf verschiedene Abschnitte der Oberfläche 14 eingestrahlt und die Oberfläche dabei abschnittsweise vermessen. Dazu wird das Testobjekt 12 vom Objekthalter 17 in der x-y-Ebene, d. h. quer zur Einstrahlrichtung der Prüfstrahlung 26 verschoben. Mit anderen Worten wird das Testobjekt 12 über die Oberfläche 14 mit überlappenden Subaperturen vermessen. Die Messergebnisse werden daraufhin rechnerisch zusammengefügt, beispielsweise mit Hilfe eines sogenannten „Stiching”-Algorithmusses, analog zum beispielsweise in US 2009/0079992 A1 beschriebenen Verfahren.
Bezugszeichenliste

10: Messvorrichtung
12: Testobjekt
14: Oberfläche
16: transparente Oberflächenschicht
17: Objekthalter
18: Schichtdickenmesseinrichtung
20: interferometrische Messeinrichtung
22: Auswerteeinrichtung
24: Messstrahlung
24i: eingehende Messstrahlung
24r: reflektierte Messstrahlung
24ro: reflektierte Messstrahlung
24rs: reflektierte Messstrahlung
26: Prüfstrahlung
26i: eingehende Prüfstrahlung
26rs: reflektierte Prüfstrahlung
26ro: reflektierte Prüfstrahlung
28: Wellenlängen-abstimmbare Strahlungsquelle
30: Lichtleiter
32: Teilerspiegel
34: konkaver Spiegel
36: Umlenkspiegel
37: Detektorkamera
38: Substrat
39: Übergang
40: Prüfstrahlungsquelle
42: optische Achse
44: Strahlteiler
46: Fizeau-Element
48: Fizeau-Fläche
49: Verschiebeeinheit
50: ebene Wellenfront
52: Referenzstrahlung
54: Wellenformelement
56: Objektivsystem
58: Detektorkamera
146: Fizeau-Linse
149: Verschiebeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2009/0079992 A1 [0075]

Claims

Verfahren zum Vermessen einer Form einer Oberfläche (14) eines Testobjektes (12), bei dem die Oberfläche (14) von einer Oberflächenschicht (16) gebildet wird, die bezüglich einer Prüfstrahlung (26) transparent ist und auf einem Substrat (38) aufgebracht ist, mit den Schritten: – Vermessen einer Dickenverteilung der Oberflächenschicht, – Einstrahlen der Prüfstrahlung (26) auf die Oberfläche (14) des Testobjekts (12), Überlagern einer Referenzstrahlung (52) mit der Prüfstrahlung (26) nach Reflexion der Prüfstrahlung (26) am Testobjekt (12), Variieren der Phase der Referenzstrahlung (52) und Aufzeichnen jeweiliger durch die Überlagerung der reflektierten Prüfstrahlung (26ro, 26rs) mit der Referenzstrahlung (52) unterschiedlicher Phase erzeugter Intensitätsverteilungen, sowie – Bestimmen der Form der Oberfläche (14) durch Verrechnen der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit der vermessen Dickenverteilung der Oberflächenschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Dickenverteilungsmessung die Dicke an mehreren Punkten der Oberflächenschicht (16) gleichzeitig vermessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dickenverteilungsmessung durch interferometrische Vermessung der Oberflächenschicht (16) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem bei der Dickenverteilungsmessung die Oberflächenschicht (16) mit Messstrahlung (24) unterschiedlicher Wellenlängen vermessen wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem bei der Dickenverteilungsmessung Messstrahlung (24) mit unterschiedlichen Wellenlängen auf die Oberfläche (14) des Testobjekts (12) eingestrahlt wird, sodass die Messstrahlung (24) an der Oberflächenschicht reflektiert wird, und bezüglich mehrerer Punkte der Oberfläche (14) für jede der Wellenlängen eine Intensität der reflektierten Messstrahlung (24r) aufgezeichnet wird, wobei die Intensität der reflektierten Messstrahlung (24r) bezüglich eines jeweiligen Punktes der Oberfläche (14) eine periodische Funktion der Wellenlänge der Messstrahlung ist (24), und aus den aufgezeichneten Intensitäten an den einzelnen Punkten der Oberfläche (14) eine jeweilige Periodenlänge der Intensitätsfunktion in Gestalt eines Wellenlängenintervalls ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem beim Vermessen der Dickenverteilung der Oberflächenschicht (16) nacheinander unterschiedliche Oberflächenabschnitte vermessen werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Intensitätsverteilungen zumindest abschnittsweise aus Interferogrammen gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem vor Auftreffen der Prüfstrahlung (26) auf die Oberfläche (14) die Referenzstrahlung (52) mittels eines Abzweigelements (46) von der Prüfstrahlung (26) abgezweigt wird und die Phase der Referenzstrahlung (52) durch axiale Verschiebung des Abzweigelements parallel zur Ausbreitungsrichtung der Prüfstrahlung (26) variiert wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem hochkohärente Strahlung als Prüfstrahlung (26) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Prüfstrahlung (26) nacheinander auf unterschiedliche Oberflächenabschnitte des Testobjekts (12) eingestrahlt wird und für jeden Oberflächenabschnitt die resultierenden Intensitätsverteilungen aufgezeichnet werden.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem eine mathematische Darstellung einer Intensitätsverteilung, welche durch Überlagerung der Referenzstrahlung (52) mit an der Oberseite der Oberflächenschicht (16) reflektierter Prüfstrahlung (26ro) sowie an einem Übergang (39) zwischen der Oberflächenschicht (16) und dem Substrat (38) reflektierter Prüfstrahlung (26rs) erzeugt wird, bereitgestellt wird, und die Form der Oberfläche (14) unter Verwendung der mathematischen Darstellung aus den aufgezeichneten Intensitätsverteilungen sowie der vermessenen Dickeverteilung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit Hilfe von Ausgleichsrechnung ausgewertet werden.
Messanordnung (10) zum Vermessen einer Form einer Oberfläche (14) eines Testobjekts (12), bei dem die Oberfläche (14) von einer Oberflächenschicht (16) gebildet ist, die bezüglich einer Prüfstrahlung (26) transparent ist und auf einem Substrat (38) aufgebracht ist, wobei die Messanordnung umfasst: – eine Schichtdickenmesseinrichtung (18), welche dazu konfiguriert ist, eine Dickenverteilung der Oberflächenschicht (16) zu vermessen, – eine interferometrische Messeinrichtung (20), welche eine Strahlungsquelle (40) zum Einstrahlen von Prüfstrahlung (26) auf die Oberfläche (14) des Testobjekts (12) umfasst, dazu konfiguriert ist, die Prüfstrahlung (26) nach Reflexion am Testobjekt (12) mit einer Referenzstrahlung (52) zu überlagern und die Phase der Referenzstrahlung (52) zu variieren, sowie einen Detektor (58) umfasst, welcher zum Aufzeichnen jeweiliger durch die Überlagerung der reflektierten Prüfstrahlung (26ro, 26rs) mit der Referenzstrahlung (52) unterschiedlicher Phase erzeugter Intensitätsverteilungen konfiguriert ist, sowie – eine Auswerteeinrichtung (22), welche dazu konfiguriert ist, die Form der Oberfläche (14) durch Verrechnen der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen mit der vermessenen Dickenverteilung der Oberflächenschicht zu bestimmen.
Messanordnung nach Anspruch 13, welche eine Messvorrichtung (10) umfasst, die von der Schichtdickenmesseinrichtung (18) in die interferometrische Messeinrichtung (20) umkonfigurierbar ist.
Messanordnung nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Schichtdickenmesseinrichtung (18) eine wellenlängen-abstimmbare Messstrahlungsquelle (28) umfasst.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die interferometrische Messeinrichtung (20) ein Abzweigelement (46) zum Abzweigen der Referenzstrahlung (52) von der Prüfstrahlung (26) sowie eine Verschiebeeinheit (49, 149) zum Verschieben des Abzweigelements parallel zur Ausbreitungsrichtung der Prüfstrahlung (26) aufweist.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der in der Auswerteeinrichtung (22) eine mathematische Darstellung einer Intensitätsverteilung, welche durch Überlagerung der Referenzstrahlung (52) mit der an dem Testobjekt (12) reflektierten Prüfstrahlung (26ro) erzeugt wird, vorgehalten wird, und die Auswerteeinrichtung (22) dazu konfiguriert ist, die Form der Oberfläche (14) unter Verwendung der mathematischen Darstellung aus den aufgezeichneten Intensitätsverteilungen sowie der vermessenen Dickeverteilung zu bestimmen.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, welche dazu konfiguriert ist, das Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Auswerteeinrichtung (22) zum Bestimmen einer Form einer Oberfläche (14) eines Testobjekts (12), bei dem die Oberfläche (14) von einer Oberflächenschicht (16) gebildet ist, die bezüglich einer Prüfstrahlung (26) transparent ist und auf einem Substrat (38) aufgebracht ist, wobei die Auswerteeinrichtung (22) umfasst: – eine Einleseeinheit zum Einlesen einer Dickenverteilung der Oberflächenschicht und von Intensitätsverteilungen, sowie – eine Recheneinheit, welche dazu konfiguriert ist, die Form der Oberfläche (14) durch Verrechnen der eingelesenen Intensitätsverteilungen mit der eingelesenen Dickenverteilung zu bestimmen.