DE102015202676A1 - Interferometrische Messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14). Die Messvorrichtung umfasst ein optisches Element (18, 86) und einen Umlenkspiegel (22, 90) zum Erzeugen einer Messwelle mit einer an die Sollform der optischen Oberfläche (12) angepassten Wellenfront (24, 88). Weiterhin umfasst die Messvorrichtung (10) ein Interferometer (16) zur interferometrischen Vermessung der Messwelle (48) nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) und eine Auswerteeinrichtung (26) zur Bestimmung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14).

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts. Ferner betrifft die Erfindung ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen in eine Bildebene.
• Zur interferometrischen Bestimmung der Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts, insbesondere eines optischen Elements, sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 102 23 581 A1 ein System zur Vermessung einer asphärischen Oberfläche eine optischen Elements mittels eines computergenerierten Hologramms (CGH) als diffraktives optisches Element. Das CGH ist in einem Fizeau-Interferometer angeordnet und beugt eine einfallende Lichtwelle derart, dass in Transmission eine Messwelle mit einer Wellenfront entsprechend der Sollform der zu prüfenden Oberfläche des Testobjekts erzeugt wird. Gleichzeitig erzeugt das CGH in Reflexion eine zur einfallenden Lichtwelle konjugierte Referenzwelle. Die Messwelle trifft an jedem Punkt senkrecht auf die Oberfläche des Testobjekts und wird in sich zurückreflektiert. Die reflektierte Welle wird wiederum vom CGH gebeugt und anschließend mit der Referenzwelle überlagert. Diese auch als Null-Optik für die zu prüfende Oberfläche bezeichnete Anordnung führt bei Abweichungen von der Sollform zu einem Interferenzbild, welches in dem Interferometer erfasst wird. Aus dem erfassten Interferenzbild lassen sich Abweichung der vermessenen Oberfläche von der Sollform bestimmen.
• Mit solchen oder anderen bekannten Verrichtungen und Verfahren zur interferometrischen Bestimmung von Oberflächen lassen sich jedoch insbesondere großflächige optische Elemente nur unzureichend genau oder nicht während ihr Verwendung vermessen. Beispielsweise benötigen Projektionsoptiken für die Mikrolithographie mit Strahlung im extremen ultravioletten Bereich (EUV) große und hochgenau geformte Spiegel. Zur Erhöhung der Transmission der Strahlung durch solche Projektionsoptiken wäre eine Verwendung von Spiegeln mit streifendem Einfallswinkel vorteilhaft. Solche großflächigen Spiegel mit geringer Abweichung von einer Planfläche lassen sich mit den bekannten interferometrischen Vorrichtungen und Verfahren jedoch nicht in der erforderlichen Genauigkeit vermessen. So lassen sich mit herkömmlichen CGHs Messwellen mit annähernd ebenen Wellenfronten nicht in der für solche Spiegel notwendigen räumlichen Ausdehnung erzeugen.
• Zugrunde liegende Aufgabe
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine Vermessung von großflächigen optischen Oberflächen mit verbesserter Genauigkeit ermöglicht wird.
• Erfindungsgemäße Lösung
• Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch die nachfolgend beschriebene Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts gelöst. Die Messvorrichtung umfasst ein optisches Element zum Erzeugen einer sphärischen Messwelle, einen im Strahlengang der Messwelle angeordneten Freiformumlenkspiegel zum Anpassen der Wellenfront der Messwelle an die Sollform der optischen Oberfläche des Testobjekts und Richten der Messwelle auf die Oberfläche des Testobjekts. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung ein Interferometer zur interferometrischen Vermessung der Messwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche des Testobjekts, und eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche des Testobjekts aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung.
• Weiterhin wird die Aufgabe durch das nachstehende Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte Erzeugen einer sphärischen Messwelle durch ein dazu geeignet ausgebildetes optisches Element, Anpassen der Wellenfront der Messwelle an die Sollform der optischen Oberfläche des Testobjekts und Richten der Messwelle auf die Oberfläche des Testobjekts mittels eines dazu geeignet ausgebildeten Freiformumlenkspiegels, interferometrisches Vermessen der Messwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Fläche des Testobjekts, und Bestimmen der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung.
• Mit anderen Worten wird ein, beispielsweise von einem Interferometer bereitgestellter Messstrahl, nicht direkt auf eine zu vermessende Oberfläche eines Testobjekts gerichtet. Vielmehr durchläuft der Messstrahl zunächst ein optisches Element, welches eine Messwelle mit einer sphärischen Wellenfront erzeugt. Das optische Element kann dazu als diffraktives, refraktives oder reflexives Element ausgebildet sein. Insbesondere kann das optische Element durch ein geeignet ausgebildetes computergeneriertes Hologramm (CGH) gebildet sein. Die sphärische Messwelle trifft anschließend auf einen Freiformumlenkspiegel, welcher derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die Wellenfront der Messwelle nach einer Reflexion durch den Freiformumlenkspiegel am Ort der zu vermessenden Oberfläche des Testobjekts der Sollform der Oberfläche entspricht.
• Ein Freiformumlenkspiegel im Sinne der Anmeldung ist ein Spiegel mit einer Reflexionsfläche in Gestalt einer Freiformfläche. Als Freiformfläche eines Spiegels wird hier jede Fläche verstanden, die von jeder beliebigen idealen Sphäre, insbesondere von der an die Freiformfläche bestangepassten Sphäre, eine Abweichung von mindestens 10 λ aufweist, wobei λ die Wellenlänge der optischen Strahlung ist, zu deren Reflexion die Reflexionsfläche des Spiegels konfigurierst ist.. Mit anderen Worten weist die Freiformfläche mindestens einen Punkt auf, an dem diese um mindestens 10 λ von jeder idealen Sphäre abweicht. Bei einer Wellenlänge λ von 500 nm weist somit die Reflexionsfläche des Spiegels als Freiformfläche an mindestens einem Punkt eine Abweichung von mindestens 5 μm gegenüber jeder beliebigen idealen Sphäre auf. Gemäß einer Ausführungsform weist die Reflexionsfläche in Gestalt einer Freiformfläche eine Abweichung von jeder beliebigen idealen Sphäre von mindestens 1 mm auf.
• Von der Oberfläche des Testobjekts wird die Messwelle in sich zurückreflektiert und über den Freiformspiegel und das optische Element zum Interferometer zurückgeführt. Beim Interferometer findet eine Überlagerung der reflektierten Messwelle mit einer Referenzwelle statt. Dabei entsteht bei Abweichungen der Oberfläche des Testobjekts von der Sollform ein Interferenzbild, aus welchem die Auswerteeinrichtung die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des Testobjekts bestimmt.
• Mit dieser erfindungsgemäßen Messvorrichtung und dem entsprechenden Verfahren lassen sich auch großflächige Oberflächen hochgenau vermessen, wobei, insbesondere bei einer positiven Brechkraft des Freiformumlenkspiegels, das optische Element zur Erzeugung der sphärischen Messwellen kleiner als die zu vermessende Oberfläche sein kann und somit keine Einschränkung für die Ausdehnung der Oberfläche darstellt.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist ein zweites optisches Element in Gestalt eines diffraktiven Elements zum Erzeugen einer zweiten Messwelle mit einer an die Sollform des Freiformumlenkspiegels angepassten Wellenfront zur interferometrischen Vermessung der Oberflächenform des Freiformumlenkspiegels vorgesehen. Dazu kann beispielsweise ein weiteres Interferometer zur interferometrischen Vermessung der zweiten Messwelle nach Wechselwirkung mit dem Freiformumlenkspiegel vorgesehen sein. Das zweite optische Element kann beispielsweise ein geeignet ausgebildetes CGH darstellen. Durch diese Maßnahme kann die tatsächliche Form des Freiformumlenkspiegels bei der Bestimmung der Oberfläche des Testobjekts von der Auswerteeinrichtung berücksichtigt werden. Bei einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung zur Bestimmung der Oberflächenform des Freiformumlenkspiegels während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche des Testobjekts ausgebildet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das zweite optische Element Justagestrukturen zum Erzeugen von auf den Freiformumlenkspiegel gerichteten Justagewellen zur Vermessung der räumlichen Lage der reflektiven Oberfläche des Freiformumlenkspiegels relativ zu an dem Freiformumlenkspiegel angeordneten Justagereflektoren. Beispielsweise können die Justagestrukturen als diffraktive Strukturen eines CGH und die Justagereflektoren als sphärische Ausnehmungen beim Freiformumlenkspiegel ausgebildet sein. Die Bestimmung der Lage der Justagereflektoren gegenüber der Oberfläche des Freiformumlenkspiegels ermöglicht eine hochgenaue Vermessung der Position des Freiformumlenkspiegels bezüglich des ersten optischen Elements.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung enthält die Messvorrichtung ein Positionsbestimmungssystem, welches dazu konfiguriert ist, eine Position des Freiformumlenkspiegels relativ zum ersten optischen Element während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche des Testobjekts zu vermessen. Insbesondere ist in einer Ausführungsform das Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der Justageposition des Freiformumlenkspiegels bezüglich Translation und Rotation relativ zum ersten optischen Element vorgesehen und umfasst am ersten optischen Element angeordnete diffraktive Justagestrukturen zum Erzeugen von auf den Freiformumlenkspiegel gerichteten Justagewellen, am Freiformumlenkspiegel in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der Messwelle angeordnete Justagereflektoren zur jeweiligen Zurückreflexion einer der Justagewellen, und eine Justageauswerteeinheit zum Bestimmen der jeweiligen Positionen der Justagereflektoren relativ zum ersten optischen Element in allen Translationsfreiheitsgraden. Das Positionsbestimmungssystem ermöglicht eine hochgenaue Justage des Freiformumlenkspiegels und eine Bestimmung von während des Messbetriebs auftretenden Positionsänderungen. Diese können bei der Bestimmung der Oberflächenform des Testobjekts berücksichtigt werden. Die Justagereflektoren können mit den vorstehend im Zusammenhang mit den auf diese gerichteten Justagewellen erwähnten Justagereflektoren übereinstimmen.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch die nachstehend beschriebene Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts. Die Messvorrichtung umfasst ein diffraktives optisches Element zum Erzeugen einer Messwelle mit einer zumindest teilweise an die Sollform der optischen Oberfläche angepassten Wellenfront, einen im Strahlengang der Messwelle angeordneten Umlenkspiegel zum Umlenken der Messwelle auf die optische Oberfläche, sowie ein Interferometer zur interferometrischen Vermessung der Messwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche. Darüber hinaus umfasst die Messvorrichtung ein Positionsbestimmungssystem, welches dazu konfiguriert ist, ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle die Justageposition des Umlenkspiegels bezüglich Translation und Rotation relativ zum diffraktiven optischen Element zu bestimmen, sowie einer Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung der Messwelle sowie der vom Positionsbestimmungssystem bestimmten relativen Position des Umlenkspiegels die tatsächliche Form der optischen Oberfläche zu ermitteln.
• Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch das nachstehend beschriebene Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erzeugen einer Messwelle mit einer zumindest teilweise an die Sollform der optischen Oberfläche des Testobjekts angepassten Wellenfront durch ein dazu geeignet ausgebildetes diffraktives optische Element, Umlenken der Messwelle auf die optische Oberfläche des Testobjekts durch einen dazu geeignet ausgebildeten Umlenkspiegel, interferometrisches Vermessen der Messwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Fläche des Testobjekts, Bestimmen der Position des Umlenkspiegels bezüglich Translation und Rotation relativ zum diffraktiven optischen Element ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle, und Bestimmen der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung und der bestimmten relativen Position des Umlenkspiegels.
• Mit anderen Worten wird bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und dem Verfahren aus einer, beispielsweise von einem Interferometer bereitgestellten Messwelle durch ein diffraktives optisches Element eine Messwelle mit einer Freiformwellenfront erzeugt. Die Messwelle wird anschließend von einem Umlenkspiegel zu einem Testobjekt reflektiert. Das diffraktive optische Element und der Umlenkspiegel sind derart ausgebildet und angeordnet, dass die Wellenfront am Ort einer zu vermessenden Oberfläche des Testobjekts der Sollform der Oberfläche entspricht. Die Sollform der Oberfläche kann insbesondere asphärisch sein und somit einer der oben definierten Freiformflächen entsprechen.
• Als Freiformwellenfront wird in dieser Anmeldung eine Wellenfront einer elektromagnetischen Welle bezeichnet, welche von jeder beliebigen idealen Sphäre, insbesondere von der an die Wellenfront bestangepasste Sphäre, eine Abweichung von mindestens 10 λ aufweist, wobei λ die Wellenlänge der Welle ist. Mit anderen Worten weicht die Wellenfront der Freiformwellenfront bei mindestens einem Punkt um mindestens 10 λ von jeder idealen Sphäre ab.
• Von der Oberfläche des Testobjekts wird die Messwelle in sich zurückreflektiert und läuft über den Umlenkspiegel und das diffraktive optische Element zum Interferometer zurück. Beim Interferometer wird die reflektierte Messwelle mit einer Referenzwelle überlagert. Dabei entsteht bei Abweichungen der Oberfläche des Testobjekts von der Sollform ein Interferenzbild. Zusätzlich wird ohne Störung der Messwelle die Position des Umlenkspiegels relativ zum diffraktiven optischen Element in allen Starrkörperfreiheitsgraden bestimmt. Die Auswerteeinrichtung bestimmt schließlich aus dem Interferenzbild und der ermittelten relativen Position des Umlenkspiegels die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des Testobjekts.
• Auf diese Weise lassen sich auch großflächige asphärische Oberflächen hochgenau vermessen, wobei, insbesondere bei einer positiven Brechkraft des Umlenkspiegels, das diffraktive optische Element zur Erzeugung der entsprechenden Messwelle kleiner als die zu vermessende Oberfläche sein kann und somit keine Einschränkung für die Ausdehnung der Oberfläche darstellt. Durch die Bestimmung der Position des Umlenkspiegels relativ zum diffraktiven optischen Element in allen Starrkörperfreiheitsgraden ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle wird zudem sichergestellt, dass sich die Genauigkeit der Vermessung der optischen Oberfläche des Testobjekts nicht durch die Positionsvermessung verschlechtert. So wird etwa im Vergleich zu einer Positionsvermessung durch mechanisches Anbringen eines im angebrachten Zustand den Strahlengang störenden Justagegestells am Testobjekt verhindert, dass eine Dejustage des Umlenkspiegels durch ein nach der Positionsvermessung notwendiges Lösen der mechanischen Fixierung auftritt.
• Weiterhin ermöglicht es die Bestimmung der Position des Umlenkspiegels ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle, die Positionsvermessung während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche des Testobjekts, ggf. mehrfach in geeigneten zeitlichen Abständen, vorzunehmen. Damit können während des Messbetriebs auftretende Positionsverschiebungen, z.B. durch thermische Ausdehnung, bei der Auswertung der interferometrischen Vermessung berücksichtigt werden. Hierdurch wird die Genauigkeit der Oberflächenformbestimmung verbessert.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Positionsbestimmungssystem am diffraktiven optischen Element angeordnete diffraktive Justagestrukturen zum Erzeugen von auf den Umlenkspiegel gerichteten Justagewellen. Als Justagestrukturen können beispielsweise diffraktive Strukturen eines CGH verwendet werden. Die Justagewellen werden unmittelbar beim diffraktiven optischen Element erzeugt und ermöglichen so eine hochgenaue Vermessung der Position des Umlenkspiegels relativ zum optischen Element.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung weist das Positionsbestimmungssystem weiterhin am Umlenkspiegel in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der Messwelle angeordnete Justagereflektoren zur jeweiligen Zurückreflexion einer der Justagewellen auf. Insbesondere können die Justagereflektoren eine sphärische Gestalt aufweisen und sind beispielsweise als sphärische Ausnehmungen im Umlenkspiegel oder als sphärische Auskragungen, wie etwa am Umlenkspiegel angeordnete Kugelelemente, ausgebildet. Zur Vermessung der reflektierten Justagewellen lässt sich beispielsweise das Interferometer verwenden. Auf diese Weise ist die Vermessung der Position des Umlenkspiegels relativ zum optischen Element ohne Störung der Vermessung des Testobjekts durchführbar.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das Positionsbestimmungssystem weiterhin eine Positionsauswerteeinheit, welche dazu konfiguriert ist, aus den an den Justagereflektoren reflektierten Justagewellen die jeweiligen Positionen der Justagereflektoren relativ zum diffraktiven optischen Element in allen Translationsfreiheitsgraden zu bestimmen.
• Aus den Positionen der Justagereflektoren lässt sich die Position des Umlenkspiegels relativ zum diffraktiven optischen Element in allen Starrkörperfreiheitsgraden, d.h. in allen Translations- und Rotationsfreiheitsgraden bestimmen. Durch Berücksichtigung der hochgenau bekannten Position des Umlenkspiegels bei einer Vermessung der Oberfläche des Testobjekts werden Messfehler reduziert und eine genauere Bestimmung der Oberflächenform ermöglicht.
• Weiterhin weist das erste optische Element bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform Justagestrukturen zur Erzeugung der Justagewellen zur Bestimmung der Länge des optischen Wegs zwischen dem ersten optischen Element und dem Testobjekt auf. Zur Vermessung der Oberflächenform des Testobjekts muss der optische Weg möglichst genau einer Vorgabe entsprechen. Mit Hilfe der von den Justagestrukturen erzeugten Justagewellen lässt sich die Weglänge hochgenau bestimmen.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist der Umlenkspiegel als sphärischer Spiegel ausgebildet. Insbesondere kann der Umlenkspiegel als konkaver sphärischer Spiegel mit positiver Brechkraft ausgebildet sein. Weiterhin kann die sphärische Reflexionsfläche derart ausgebildet sein, dass die Kombination aus dem diffraktiven optischen Element und dem Umlenkspiegel eine vollständige Anpassung der Wellenfront der Messwelle an die Sollwellenfront der optischen Oberfläche bewirkt. Insbesondere bei einer positiven Brechkraft des sphärischen Spiegels kann das diffraktive optische Element kleiner als die zu prüfende Oberfläche des Testobjekts sein und stellt somit keine Einschränkung für die Ausdehnung der Oberfläche dar.
• Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Umlenkspiegel als planer Spiegel ausgebildet. Durch Verwendung eines planen Umlenkspiegels lässt sich der Abstand zwischen dem diffraktiven optischen Element und dem Testobjekt reduzieren und somit ein kompakter Aufbau der Messvorrichtung erreichen.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, die Vermessung der Position des Umlenkspiegels relativ zum diffraktiven optischen Element während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche vorzunehmen. Damit lassen sich während des Messbetriebs auftretende Positionsveränderungen des Umlenkspiegels, z.B. durch thermische Ausdehnung, bei einer Auswertung der interferometrischen Vermessung der Oberflächenform des Testobjekts berücksichtigen. Hierdurch wird die Genauigkeit der Formbestimmung verbessert. Eine Positionsbestimmung des Umlenkspiegels kann beispielsweise mehrfach in geeigneten zeitlichen Abständen während der Vermessung der Oberfläche erfolgen.
• Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Messvorrichtung ist das diffraktive optische Element ein komplex kodiertes computergeneriertes Hologramm. Unter einem komplex kodierten CGH wird im Sinne dieser Anmeldung ein CGH mit einem diffraktiven Strukturmuster verstanden, welches mindestens zwei separate Ausgangswellen erzeugt. Insbesondere gehen von einem Ort des Strukturmusters mindestens zwei separate Ausgangswellen aus. Unter „separate Ausgangswellen“ ist zu verstehen, dass die Ausgangswellen unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen oder Wellenfronten aufweisen und damit unabhängig voneinander reflektiert und interferometrisch erfasst werden können. Mit einem komplex kodierten CGH können beispielsweise die Freiformwelle zur Vermessung des Testobjekts und zusätzliche Kalibrierwellen zur Bestimmung der Herstellungsfehler des CHG erzeugt werden.
• Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Messvorrichtung ein zweites optisches Element zum Erzeugen einer zweiten Messwelle mit einer an eine Sollform des Umlenkspiegels angepassten Wellenfront zur interferometrischen Vermessung der Oberflächenform des Umlenkspiegels. Das zweite optische Element kann ein diffraktives, refraktives oder reflektives Element sein. Als diffraktives optisches Element kann z.B. ein CGH oder ein komplex kodiertes CGH verwendet werden. Insbesondere umfasst die Messvorrichtung ein weiteres Interferometer zur interferometrischen Vermessung der zweiten Messwelle nach Wechselwirkung mit dem Umlenkspiegel. Auf diese Weise lässt sich die tatsächliche Oberflächenform des Umlenkspiegels bei der Vermessung der optischen Oberfläche des Testobjekts berücksichtigen.
• Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst das zweite optische Element Justagestrukturen zum Erzeugen von auf den Umlenkspiegel gerichteten Justagewellen zur Vermessung der räumlichen Lage einer reflektiven Oberfläche des Umlenkspiegels relativ zu an dem Umlenkspiegel angeordneten Justagereflektoren. Die Justagestrukturen können beispielsweise als diffraktive Strukturen ausgestaltet sein. Die so ermittelte Lage der Umlenkspiegelfläche im Koordinatensystem der Justagereflektoren führt zu einer genaueren Bestimmung der Position des Umlenkspiegels relativ zum ersten optischen Element.
• Ferner wird erfindungsgemäß ein Projektionsobjektiv für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen in eine Bildebene bereitgestellt, welches mindestens einen Spiegel mit einer der Reflexion dienenden optischen Fläche aufweist. Die optische Fläche weist eine maximale Ausdehnung von größer als 100 mm und eine maximale Abweichung von einer Planfläche von kleiner als 10 mm auf. Weiterhin weist das Projektionsobjektiv eine Systemwellenfront von kleiner als 2 nm RMS, insbesondere von kleiner als 0,5 nm RMS, und eine numerische Apertur von größer als 0,4 auf. Gemäß weiterer Ausführungsvarianten kann die numerische Apertur größer als 0,6 oder größer als 0,8 sein.
• Als Systemwellenfront wird in dieser Anmeldung die maximale Abweichung der vom Projektionsobjektiv an den einzelnen Feldpunkten in der Bildebene des Projektionsobjektivs erzeugten Welle von einer sphärischen Welle verstanden. Dabei wird für jeden Feldpunkt eine Abweichung der vorliegenden Welle von einer zugehörigen sphärischen Welle durch quadratische Mittelwertbildung (RMS) mehrerer Messpunkte auf der Wellenfrontoberfläche bestimmt.
• Gemäß weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs ist die maximale Ausdehnung der optischen Fläche des Spiegels größer als 200 mm, insbesondere größer als 400 mm oder größer als 1 m. Bei weiteren Ausführungsformen ist die maximale Abweichung der optischen Fläche von einer Planfläche kleiner als 1 mm, insbesondere kleiner als 0,1 mm.
• Die Messvorrichtung und das Messverfahren nach dem ersten bzw. zweiten Aspekt der Erfindung ermöglichen die Herstellung eines optischen Elements mit einer großflächigen optischen Oberfläche, wie etwa eines großflächigen Spiegels, mit hoher Genauigkeit. Die Verfügbarkeit eines derartigen großflächigen optischen Elements ermöglicht wiederum die Herstellung des erfindungsgemäßen Projektionsobjektivs.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Projektionsobjektiv zum Betrieb mit extrem ultravioletter Strahlung (EUV) ausgelegt. Der EUV-Wellenlängenbereich erstreckt sich auf Wellenlängen unterhalb von 100 nm und betrifft insbesondere Wellenlängen von etwa 13,5 nm oder 6,8 nm. Beispielsweise kann ein Spiegel des Projektionsobjektivs für einen streifenden Einfallswinkel der EUV-Strahlung entsprechend angeordnet und dimensioniert sein. Hierdurch wird die Transmission der Strahlung durch das Projektionsobjektiv erhöht. Wie nachstehend näher erläutert wird unter einem streifenden Einfallswinkel ein Einfallswinkel von größer als 70°, insbesondere größer als 80°, verstanden.
• Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird. Insbesondere können geeignete Merkmale, die im Zusammenhang mit Ausführungsformen nach dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben sind, auch auf Ausführungsformen nach dem zweiten Aspekt der Erfindung 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 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem Freiformumlenkspiegel in einer schematischen Veranschaulichung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung,
• 2 ein Interferometer des Ausführungsbeispiels nach 1 in einer schematischen Veranschaulichung,
• 3 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem Freiformumlenkspiegel und einem weiteren diffraktiven optischen Element zur Vermessung des Freiformspiegels in einer schematischen Veranschaulichung,
• 4 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem Freiformumlenkspiegel und einem Positionsbestimmungssystem für den Freiformumlenkspiegel in einer schematischen Veranschaulichung,
• 5 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung mit einem sphärischen Umlenkspiegel und einem Positionsbestimmungssystem für den Umlenkspiegel in einer schematischen Veranschaulichung,
• 6 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem sphärischen Umlenkspiegel und einem zweiten optischen Element zur Vermessung der Oberfläche des Umlenkspiegels in einer schematischen Veranschaulichung,
• 7 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem sphärischen Umlenkspiegel und Justagestrukturen zum Bestimmen der Lage der Reflexionsfläche des Umlenkspiegels relativ zu Justagereflektoren in einer schematischen Veranschaulichung,
• 8 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem sphärischen Umlenkspiegel und Justagestrukturen zur Bestimmung des optischen Wegs zwischen dem erstem optischen Element und dem Testobjekt in einer schematischen Veranschaulichung,
• 9 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einem einschwenkbaren Kalibrierspiegel zur Vermessung des ersten optischen Elements in einer schematischen Veranschaulichung, sowie
• 10 ein Ausführungsbeispiel einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Projektionsobjektiv in einer Ausführungsform nach der Erfindung.
• Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
• In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten 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.
• Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
• Die 1 bis 4 betreffen Ausführungsbeispiele einer Messvorrichtung 10 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung. In 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer optischen Oberfläche 12 eines Testobjekts 14 von einer Sollform dargestellt. Das Testobjekt 14 kann beispielweise ein großflächiger, asphärischer Spiegel für die EUV-Mikrolithographie mit einer Reflexionsbeschichtung als optische Oberfläche 12 sein. Insbesondere kann das Testobjekt 14 ein Spiegel mit einer maximalen Ausdehnung der optischen Oberfläche 12 von größer als 200 mm, insbesondere größer als 400 mm oder größer als 1 m, und einer maximalen Abweichung der optischen Fläche von einer Planfläche von kleiner als 10 mm, insbesondere von kleiner als 1 mm oder kleiner als 0,1 mm, sein. Die Messvorrichtung 10 eignet sich aber auch zur Vermessung von optischen Oberflächen einer Vielzahl von anders ausgebildeten optischen Elementen.
• Die Messvorrichtung 10 enthält ein Interferometer 16, ein optisches Element 18 zum Erzeugen einer Messwelle mit einer sphärischen Wellenfront 20, einen Freiformumlenkspiegel 22 zum Erzeugen einer auf die optische Oberfläche 12 gerichteten und an eine Sollform der Oberfläche 12 angepassten Freiformwellenfront 24 sowie eine Auswerteeinrichtung 26.
• 2 zeigt das Interferometer 16 in einer schematischen Darstellung. Das Interferometer 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Fizeau-Interferometer ausgebildet und umfasst eine Lichtquelle 28, einen Strahlteiler 32, einen Kollimator 34, ein Fizeauelement 36 und eine Interferometerkamera 38. Die Lichtquelle 28 erzeugt eine zur Durchführung einer interferometrischen Messung ausreichend kohärente Beleuchtungsstrahlung. Dazu kann beispielsweise ein Laser, wie etwa ein Helium-Neon-Laser mit einer Wellenlänge von ungefähr 633 nm vorgesehen sein. Die Beleuchtungsstrahlung kann aber auch eine andere Wellenlänge im sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereich elektromagnetsicher Strahlung aufweisen. In einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle auch Beleuchtungsstrahlung mit mehreren verschiedenen Wellenlängen bereitstellen. Eine interferometrische Vermessung des Testobjekts 14 bei verschiedenen Wellenlängen ermöglicht eine Bestimmung von Schichteigenschaften der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14.
• Von der Lichtquelle 28 breitet sich ein Messstrahl 40 als divergenter Strahl 30 der Beleuchtungsstrahlung entlang einer optischen Achse 42 aus und durchläuft zunächst den Strahlteiler 32 und anschließend den Kollimator 34. Der Kollimator 34 kollimiert die Beleuchtungsstrahlung zu einem parallelen Strahl mit einer im Wesentlichen ebenen Wellenfront. Der parallele Strahl trifft dann auf das Fizeauelement 36. An einer Fizeaufläche des Fizeauelements 36 wird ein Teil der Beleuchtungsstrahlung als Referenzwelle 44 reflektiert. Ein anderer Teil der Beleuchtungsstrahlung durchläuft das Fizeauelement 36 und breitet sich als ebene Messwelle 46 weiter entlang der optischen Achse 43 des Interferometers 16 aus. Die Messwelle 46 verlässt das Interferometer 16 und läuft nach Reflexion an dem Testobjekt 14 als reflektierte Messwelle 48 wieder in das Interferometer 16 zurück. Die reflektierte Messwelle 48 durchläuft zunächst das Fizeauelement 36 und interferiert anschließend mit der Referenzwelle 44. Sowohl die Referenzwelle 44 als auch die reflektierte Messwelle 48 durchlaufen erneut den Kollimator 34 und treffen als konvergente Strahlen auf den Strahlteiler 32. Am Strahlteiler 32 werden die Referenzwelle 44 und die reflektierte Messwelle 48 in Richtung der Interferometerkamera 38 reflektiert. Beide konvergenten Strahlen 50 durchlaufen eine am Fokus angeordnete Blende 52 zur Reduzierung von Streustrahlung und ein Okular 54 und treffen schließlich auf eine Erfassungsfläche der Interferometerkamera 38. Die Erfassungsfläche kann beispielsweise als CCD-Sensor ausgebildet sein und erfasst ein durch die interferierenden Wellen erzeugtes Interferenzbild bzw. Interferogramm.
• Das hier beschriebene Interferometer 16 stellt lediglich ein Beispiel eines für die Messvorrichtung 10 verwendbaren Interferometers dar. In alternativen Ausführungen können anders aufgebaute Fizeau-Interferometer oder auch Interferometer anderer Bauart verwendet werden. Wesentlich sind lediglich eine Bereitstellung einer geeigneten Messwelle und eine Erfassung eines Interferenzbildes nach Rückführung der Messwelle in das Interferometer.
• Im Folgenden wird zur weiteren Beschreibung der Messvorrichtung 10 wieder Bezug auf 1 genommen. Die Funktionsweise und das Zusammenwirken einzelner Komponenten der Messvorrichtung 10 werden zusammen mit einem entsprechenden Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur interferometrischen Bestimmung einer Oberflächenform des Testobjekts 14 beschrieben. Die von dem Interferometer 16 ausgehende Messwelle 46 mit einer im Wesentlichen ebenen Wellenfront durchläuft zunächst das optische Element 18. Das optische Element 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel als refraktives optisches Element in Gestalt einer sphärischen Linse zum Erzeugen der Messwelle 56 mit sphärischer Wellenfront ausgebildet. Alternativ dazu kann das optische Element auch ein reflektives Element oder ein CGH mit einer diffraktiven Struktur, die zum Erzeugen einer Messwelle 56 mit einer sphärischen Wellenfront 20 aus der ebenen Messwelle 46 geeignet ausgebildet ist, sein. Die sphärische Messwelle 56 breitet sich divergent aus und trifft auf eine Reflexionsfläche 58 des Freiformumlenkspiegels 22. Die Reflexionsfläche 58 ist derart ausgebildet und relativ zum optischen Element 18 angeordnet, dass die Wellenfront der Messwelle nach einer Reflektion an der Reflexionsfläche 58 eine Freiformfläche darstellt, welche am Ort der zu vermessenden Oberfläche 12 des Testobjekts 14 einer Sollform der Oberfläche 12 entspricht. Die Reflexionsfläche 58 weist dazu eine Freiformfläche gemäß der vorstehend angeführten Definition auf, insbesondere weist. die Reflexionsfläche 58 mindestens einen Punkt auf, an dem diese um mindestens das Zehnfache der Wellenlänge der Messwelle 56 von jeder idealen Sphäre abweicht. Weiterhin hat die Reflexionsfläche 58 in diesem Ausführungsbeispiel eine positive Brechkraft und eine maximale Ausdehnung von 500 mm. Alternativ kann die maximale Ausdehnung der Reflexionsfläche 58 auch kleiner oder insbesondere größer als 500 mm sein. Je nach Sollform der zu vermessenden Oberfläche 12 und der Anordnung des optischen Elements 18, des Freiformumlenkspiegels 22 und des Testobjekts 14 zueinander kann in anderen Ausführungsbeispielen auch keine oder eine negative Brechkraft der Reflexionsfläche 58 vorgesehen sein. Der Einfallswinkel der Messwelle 56 am Freiformumlenkwinkel 22 beträgt etwa 20° und kann alternativ auch größer oder kleiner als 20° sein.
• Von der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 wird die Messwelle in sich zurückreflektiert und über den Freiformspiegel 22 und das optische Element 18 zum Interferometer 16 zurückgeführt. Im Interferometer 16 findet eine Überlagerung der reflektierten Messwelle 48 mit der Referenzwelle 44 statt. Dabei entsteht bei Abweichungen der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 von der Sollform auf der Erfassungsfläche der Interferometerkamera 38 ein Interferenzbild. Dieses Interferenzbild wird von der Interferometerkamera 38 erfasst. Anschließend bestimmt die Auswerteeinrichtung 26 aus dem erfassten Interferenzbild die tatsächliche Form der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14. Dazu verfügt die Auswerteeinrichtung 26 über eine geeignete Datenverarbeitungseinheit und verwendet entsprechende, dem Fachmann bekannte Berechnungsverfahren. Zur Reduzierung von Messfehlern kann der Strahlengang der Messvorrichtung 10 teilweise oder ganz in einem Vakuum mit einem Druck von kleiner als etwa 20 mbar oder in einer Helium-Umgebung vorgesehen sein. Die Messvorrichtung 10 ermöglicht eine hochgenaue Vermessung der Oberfläche von großflächigen Spiegeln mit einer geringen Abweichung von einer planen Fläche.
• In 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung 10 dargestellt. Die Messvorrichtung 10 umfasst die Messvorrichtung gemäß 1 und enthält zusätzlich ein zweites optisches Element 60 in Gestalt eines diffraktiven optischen Elements und ein zweites Interferometer 62. Das zweite Interferometer 62 stellt eine zweite Messwelle 64 bereit und entspricht in seinem Aufbau dem Interferometer nach 2. In anderen Ausführungen kann ein anders aufgebautes Fizeau-Interferometer, ein Interferometer anderer Bauart oder das erste Interferometer 16 zum Bereitstellen der zweiten Messwelle 64 vorgesehen sein.
• Das zweite optische Element 60 ist als CGH mit einer diffraktiven Struktur 66 ausgestaltet. Die diffraktive Struktur 66 des zweiten optischen Elements 60 ist derart ausgebildet, dass die vom zweiten Interferometer 62 ausgehende zweite Messwelle 64 nach Beugung durch das zweite optische Element 60 eine Freiformwellenfront 68 aufweist, die am Ort der Reflexionsfläche 58 des Freiformumlenkspiegels 22 einer Sollform der Reflexionsfläche 58 entspricht. In anderen Ausführungsbeispielen kann anstelle des CGH ein komplex kodiertes CGH oder ein anders geeignet konfiguriertes diffraktives optisches Element verwendet werden.
• Die zweite Messwelle 64 wird an der Reflexionsfläche 58 in sich zurückreflektiert, durchläuft wiederum das zweite optische Element 60 und interferiert schließlich in dem zweiten Interferometer 62 mit einer Referenzwelle. Bei einer Abweichung der tatsächlichen Form der Reflexionsfläche 58 von der Sollform entsteht am Ort einer Erfassungsfläche einer Interferometerkamera ein charakteristisches Interferenzbild, welches erfasst und durch die Auswerteeinrichtung 26 oder eine zweite Auswerteeinheit zur Bestimmung der tatsächlichen Form der Reflexionsfläche 58 ausgewertet wird. Weiterhin ist die Auswerteeinrichtung 26 so konfiguriert, dass die ermittelte tatsächliche Form des Freiformumlenkspiegels 22 bei einer Bestimmung der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 berücksichtigt wird. Hierdurch wird die Genauigkeit der Vermessung des Testobjekts 14 optimiert.
• Das zweite Interferometer 62 und das zweite optische Element 60 sind so angeordnet, dass eine Vermessung des Testobjekts 14 durch eine Vermessung des Freiformumlenkspiegels 22 nicht gestört wird. Eine Bestimmung der Oberflächenform des Freiformumlenkspiegels 22 ist somit während einer interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14 möglich und erlaubt die Berücksichtigung von während des Messbetriebs auftretenden Formänderungen des Freiformumlenkspiegels 22. Auf diese Weise ist eine Korrektur von Effekten durch eine Deformation des Spiegels möglich. Solche Deformationen können durch mechanischen Spannungen bei einer Halterung, durch die Gravitationskraft, oder durch thermischen Ausdehnungen des Spiegelmaterials oder der Halterung auftreten. In einer anderen Ausführungsform kann die Bestimmung einer Abweichung der Reflexionsfläche 58 des Freiformumlenkspiegels 22 von einer Sollform bereits vor der Verwendung des Freiformumlenkspiegels 22 in der Messvorrichtung 10 erfolgen.
• 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10, welche die Messvorrichtung gemäß 3 in einer Ausführungsvariante umfasst, in der das optische Element 18 als CGH mit einer diffraktiven Struktur 55 zum Erzeugen der sphärischen Messwelle 56 ausgebildet ist. Zusätzlich umfasst die Messvorrichtung gemäß 4 ein Positionsbestimmungssystem 70 zur Bestimmung der Position des Freiformumlenkspiegels 22 bezüglich Translation und Rotation relativ zum ersten optischen Element 18 enthält. Das Positionsbestimmungssystem 70 bestimmt die relative Position des Freiformumlenkspiegels 22 in allen Starkörperfreiheitsgraden. Die ermittelte Position kann entweder für eine Justage des Freiformumlenkspiegels 22 verwendet oder bei einer Vermessung der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 von der Auswerteeinrichtung 26 zur Erhöhung der Genauigkeit berücksichtigt werden.
• Das Positionsbestimmungssystem 70 umfasst am ersten optischen Element 18 angeordnete diffraktive Justagestrukturen 72, am Freiformumlenkspiegel 22 in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der sphärischen Messwelle 56 angeordnete Justagereflektoren 74, am diffraktiven zweiten optische Element 60 angeordnete diffraktive Justagestrukturen 76 und eine Positionsauswerteeinheit 78.
• Die diffraktiven Justagestrukturen 72 am ersten optischen Element 18 sind in diesem Ausführungsbeispiel als zusätzliche diffraktive Strukturen 72 beim als CGH ausgeführten ersten optischen Element 18 angeordnet und erzeugen aus der Messwelle 46 auf die Justagereflektoren 74 gerichtete Justagewellen 80. Die Justagewellen 80 sind jeweils als sphärische Wellen mit einem Fokus bei einer Sollposition einer reflektierenden Oberfläche eines Justagereflektors 74 ausgebildet. Vorzugsweise ist jeweils eine Justagestruktur 72 für einen von insgesamt drei Justagereflektoren 74 vorgesehen, wovon in 4 nur zwei dargestellt sind. Die Justagestrukturen 72 sind außerhalb der diffraktiven Struktur 55 zur Erzeugung der sphärischen Messwelle 56 auf dem CGH 18 in geeigneten Abständen zueinander angeordnet. Die Justagereflektoren 74 sind am Freiformumlenkspiegel 22 in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der sphärischen Messwelle 56 und in geeigneten Abständen zueinander angeordnet. Jede der drei Justagereflektoren 74 enthält eine konkave sphärische Reflexionsschicht. Nach Reflexion an dem jeweiligen Justagereflektor 74 durchlaufen die reflektierten Justagewellen 80 erneut die jeweilige diffraktive Justagestruktur 72 und werden im Interferometer 16 vermessen. Aus dem Ergebnis der Vermessung ermittelt die Positionsauswerteeinheit 78 zunächst die Positionen der Justagereflektoren 74 relativ zum ersten optischen Element 18 in jeweils allen Translationsfreiheitsgraden und daraus die Position des Freiformumlenkspiegels 22 bezüglich Translation und Rotation relativ zum ersten optischen Element 18.
• Die am diffraktiven zweiten optischen Element 60 angeordneten diffraktiven Justagestrukturen 76 sind ebenfalls als zusätzliche diffraktive Strukturen auf dem als zweites optisches Element 60 vorgesehenen CGH ausgebildet. Die Justagestrukturen 76 sind vorzugweise in geeigneten Abständen voneinander außerhalb der diffraktiven Strukturen 66 zur Erzeugung der Freiformwellenfront 68 zur Vermessung des Freiformumlenkspiegels 22 angeordnet. Jeweils eine Justagestruktur 76 erzeugt aus der zweiten Messwelle 64 eine auf einen entsprechenden Justagereflektor 74 gerichtete Justagewelle 82 mit einem Fokus bei der Sollposition der Oberfläche des Justagereflektors 74. Zusätzlich erzeugen weitere Justagestrukturen 76 eine Justagewelle 84 mit Fokus an der Reflexionsfläche 58 des Freiformumlenkspiegels 22. Die reflektierten Justagewellen 82, 84 durchlaufen wiederum das CGH 60 und werden im zweiten Interferometer 62 vermessen. Die Positionsauswerteeinheit 78 bestimmt anschließend die genaue Lage der Reflexionsschicht 58 des Freiformumlenkspiegels 22 relativ zu den Justagereflektoren 74 und kann dafür zusätzlich die zuvor oder gleichzeitig bestimmte tatsächliche Form der Reflexionsfläche 58 berücksichtigen. Zu diesem Zweck verfügt die Positionsauswerteeinheit 78 über eine entsprechend ausgebildete Datenverarbeitungseinheit und nutzt dem Fachmann bekannte Berechnungsverfahren.
• In alternativen Ausführungen können eine größere oder kleinere Anzahl von Justagestrukturen 72 beim ersten optischen Element 18, von Justagestrukturen 76 beim zweiten optischen Element 60 oder von Justagereflektoren 74 vorgesehen sein. Auch kann eine andere Anordnung dieser Elemente verwendet werden. Anstelle der Messwelle 46 des ersten Interferometers 16 oder der Messwelle 64 des zweiten Interferometers 62 kann jeweils eine weitere separat bereitgestellte Messwelle verwendet werden. Ebenso kann zur Vermessung der reflektierten Justagewellen ein weiteres Interferometer oder eine andere geeignete Vorrichtung verwendet werden. Eine oder mehrere Justagestrukturen können auch zur Erzeugung von geeigneten ebenen Justagewellen oder von sphärischen Justagewellen mit einem Fokus im Brennpunkt des jeweiligen Justagereflektors ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ können Justagereflektoren mit einer ebenen oder einer konvexen sphärischen Reflexionsoberfläche verwendet werden.
• Das Positionsbestimmungssystem 70 ermöglicht insbesondere eine hochgenaue Bestimmung der Position des Reflexionsfläche 58 des Freiformumlenkspiegels 22 relativ zum ersten optischen Element 18 während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14 ohne eine Störung der dafür verwendeten Messwelle 56. Bei einem Messbetrieb auftretende Positionsänderungen des Freiformumlenkspiegels 22, beispielsweise durch Erwärmung eines Spiegelmaterials oder einer Spiegelhalterung, lassen sich so unmittelbar bei einer Auswertung der interferometrischen Vermessung der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 berücksichtigen.
• Die 5 bis 7 betreffen Ausführungsbeispiele einer Messvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 zum interferometrischen Bestimmen einer Abweichung einer tatsächlichen Form einer optischen Oberfläche 12 eines Testobjekts 14 von einer Sollform. Das Testobjekt 14 ist z.B. ein großflächiger, asphärischer Spiegel für die EUV-Mikrolithographie mit einer geringen Abweichung von einer Planfläche. Insbesondere entspricht das Testobjekt 14 dem Testobjekt gemäß der Messvorrichtung nach 1 und ist für einen Einsatz mit streifendem Einfallswinkel, beispielsweise einem Einfallswinkel von größer als etwa 70°, in einer Projektionsbelichtungsanlage bzw. einem Projektionsobjektiv konfiguriert.
• Die Messvorrichtung 10 enthält ein Interferometer 16, ein diffraktives optisches Element 86 zum Erzeugen einer Messwelle 87 mit einer Freiformwellenfront 88, einen sphärischen Umlenkspiegel 90 zum Umwandeln der Freiformwellenfront 88 in eine auf die optische Oberfläche 12 gerichtete und an eine Sollform der Oberfläche 12 angepasste Freiformwellenfront 24, eine Auswerteeinrichtung 26, und ein Positionsbestimmungssystem 70 zum Bestimmen der Position des sphärischen Umlenkspiegels 90 relativ zum diffraktiven optischen Element 86 in allen Starkörperfreiheitsgraden.
• Die Funktionsweise und das Zusammenwirken einzelner Komponenten der Messvorrichtung 10 werden im Folgenden zusammen mit dem korrespondierenden Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur interferometrischen Bestimmung einer Oberflächenform des Testobjekts 14 beschrieben. Das Interferometer 16 entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem Interferometer gemäß 2 und stellt eine Messwelle 46 mit ebener Wellenfront bereit, welche nach Rückführung in das Interferometer 16 vermessen wird. Alternativ kann auch jedes andere Interferometer mit einer Bereitstellung einer geeigneten Messwelle und einer Erfassung eines Interferenzbildes nach Rückführung in das Interferometer verwendet werden.
• Die Messwelle 46 durchläuft zunächst teilweise das diffraktive optische Element 86 und wird anschließend von dem sphärischen Umlenkspiegel 90 in Richtung des Testobjekts 14 reflektiert. Das diffraktive optische Element 86 ist als CGH ausgebildet und verfügt über eine diffraktive Struktur 92, welche aus der ebenen Messwelle 46 eine Messwelle 87 mit einer Freiformwellenfront 88 erzeugt. Die diffraktive Struktur 92 ist derart konfiguriert, dass die Messwelle 87 nach einer Reflexion am sphärischen Umlenkspiegel 90 bei der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14 eine Freiformwellenfront 24 aufweist, welcher einer Sollform der Oberfläche 14 entspricht. Dabei kann die Freiformwellenfront 24 insbesondere der weiter oben angeführten Definition einer Freiformwellenfront entsprechen und somit an mindestens einem Punkt um mindestens das Zehnfache der Wellenlänge der Messwelle 87 von jeder idealen Sphäre abweichen. In anderen Ausbildungen kann als diffraktives optisches Element 86 auch ein komplex kodiertes CGH oder ein anderes geeignetes diffraktives Element zur Erzeugung der Messwelle mit Freiformwellenfront verwendet werden.
• Der sphärische Umlenkspiegel 90 weist eine konkave Reflexionsfläche 94 mit einer maximalen Ausdehnung von etwa 500 mm auf. Bei anderen Ausführungsformen kann die Reflexionsfläche 94 eine maximale Ausdehnung von kleiner oder insbesondere größer als 500 mm aufweisen. Der Einfallswinkel der Messwelle mit der Freiformwellenfront 88 beim sphärischen Umlenkspiegel 90 beträgt mindestens etwa 20°. Insbesondere ist zwischen dem diffraktiven optischen Element 86 und dem Umlenkspiegel 90 im Strahlengang kein Zwischenfokus vorgesehen. Die Messwelle ist in diesem Bereich eine durchgehend expandierende Welle. Durch diese Maßnahmen lässt sich die Messvorrichtung 10 raumsparend realisieren. Je nach Sollform der zu vermessenden Oberfläche 12 und der Anordnung des diffraktiven optischen Elements 86, des Umlenkspiegels 90 und des Testobjekts 14 kann alternativ zum sphärischen Umlenkspiegel 90 auch ein konvexer sphärischer Spiegel oder ein Planspiegel vorgesehen sein. Mit einem Planspiegel lässt sich der Abstand zwischen dem diffraktiven optischen Element 86 und dem Testobjekt 14 reduzieren und somit ein kompakter Aufbau der Messvorrichtung 10 erreichen.
• Die Messwelle wird an der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 in sich zurückreflektiert und läuft über den sphärischen Umlenkspiegel 90 und das diffraktive optische Element 86 zum Interferometer 16 zurück. Im Interferometer 16 wird die reflektierte Messwelle 48 mit der Referenzwelle 44 überlagert. Dabei entsteht bei Abweichungen der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 von der Sollform bei der Interferometerkamera 38 ein Interferenzbild. Das von der Interferometerkamera 38 erfasste Interferenzbild wird von der Auswerteeinrichtung 26 zur Bestimmung der tatsächlichen Oberflächenform des Testobjekts 14 benutzt. Die Auswerteeinrichtung 26 verfügt dazu über eine geeignete Datenverarbeitungseinheit und verwendet dem Fachmann bekannte Berechnungsverfahren. Zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung 26 dabei die von dem Positionsbestimmungssystem 70 ermittelte Position des sphärischen Umlenkspiegels relativ zum diffraktiven optischen Element 86 berücksichtigen.
• Das Positionsbestimmungssystem 70 enthält am diffraktiven optischen Element 86 angeordnete diffraktive Justagestrukturen 72, am sphärischen Umlenkspiegel 90 in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der Messwelle 87 mit der Freiformwellenfront 88 angeordnete Justagereflektoren 74 und eine Positionsauswerteeinheit 78. Die diffraktiven Justagestrukturen 72 sind als zusätzliche diffraktive Strukturen außerhalb der diffraktiven Struktur 92 zur Erzeugung der Freiformwellenfront 88 auf dem CGH 86 in geeigneten Abständen von einander angeordnet.
• Jede der drei vorgesehenen Justagestrukturen 72 erzeugt aus einem Teil der Messwelle 46 eine auf jeweils einen der drei Justagereflektoren 74 gerichtete Justagewelle 80 mit einem Fokus bei einer Sollposition einer reflektierenden Oberfläche des Justagereflektors 74. In 5 sind beispielhaft jeweils nur zwei Justagewellen 80 und zwei Justagereflektoren 74 dargestellt. Die Justagereflektoren 74 sind in einem geeigneten Abstand zueinander angeordnet und verfügen über eine konkave sphärische Reflexionsfläche. Die an den Justagereflektoren 74 reflektieren Justagewellen 80 durchlaufen wiederum die jeweilige Justagestruktur 72 und werden im Interferometer 16 durch Überlagerung mit der Referenzwelle 44 interferometrisch vermessen. Die Positionsauswerteeinheit 78 bestimmt aus dem von der Interferometerkamera 38 erfassten Interferenzmuster die jeweilige Positionen der Justagereflektoren 74 relativ zum diffraktiven optischen Element 86 in allen Translationsfreiheitsgraden. Anschließend bestimmt die Positionsauswerteeinheit 78 aus den ermittelten relativen Positionen der Justagereflektoren 74 die Position des Umlenkspiegels 90 relativ zum diffraktiven optischen Element 86 in allen Starkörperfreiheitsgraden und übermittelt diese Position an die Auswerteeinrichtung 26. Die relative Position kann auch zur Justage des Umlenkspiegels 90 verwendet werden.
• In alternativen Ausführungen können eine größere oder kleinere Anzahl von Justagestrukturen 72 oder Justagereflektoren 74 vorgesehen sein. Anstelle der Messwelle 46 kann eine weitere separat bereitgestellte Messwelle verwendet werden. Auch kann ein weiteres Interferometer oder eine andere geeignete Vorrichtung zur Vermessung der reflektierten Justagewellen benutzt werden. Weiterhin können eine oder mehrere Justagestrukturen auch zur Erzeugung von geeigneten ebenen Wellen oder von sphärischen Wellen mit einem Fokus im Brennpunkt des jeweiligen Justagereflektors ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ können Justagereflektoren mit einer ebenen oder einer konvexen sphärischen Reflexionsoberfläche zum Einsatz kommen.
• Mit der Messvorrichtung 10 gemäß 5 und dem entsprechenden Verfahren lassen sich großflächige asphärische Oberflächen hochgenau vermessen, wobei das diffraktive optische Element 86 kleiner als die zu vermessende Oberfläche 12 sein kann und somit keine Einschränkung für die Ausdehnung der Oberfläche 12 darstellt. Die Bestimmung der relativen Position des sphärischen Umlenkspiegels 90 lässt sich ohne Störung der Vermessung des Testobjekts 14 durchführen und ermöglicht so eine Berücksichtigung von während des Messbetriebs auftretenden Positionsverschiebungen des Umlenkspiegels 90. Zur Reduzierung von Messfehlern kann der Strahlengang der Messvorrichtung 10 teilweise oder ganz in einem Vakuum mit einem Druck von kleiner als etwa 20 mbar oder in einer Helium-Umgebung vorgesehen sein.
• 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung 10, welche die Messvorrichtung gemäß 5 umfasst und zusätzlich ein zweites Interferometer 62 zur Bereitstellung einer ebenen zweiten Messwelle enthält. Das zweite Interferometer 62 entspricht in seinem Aufbau dem Interferometer nach 2. In anderen Ausführungen kann auch ein anders aufgebautes Fizeau-Interferometer, ein Interferometer anderer Bauart oder das erste Interferometer 16 zum Bereitstellen der zweiten ebenen Messwelle vorgesehen sein. Weiterhin enthält die Messvorrichtung 10 gemäß 6 ein zweites optisches Element 96 in Gestalt eines CGH zur Erzeugung einer zweiten Messwelle 64 mit einer sphärischen Wellenfront 98 aus der vom Interferometer 62 bereitgestellten ebenen Messwelle. Alternativ kann auch ein refraktives, reflektives oder ein anderes diffraktives Element, etwa ein komplex kodiertes CGH, zur Erzeugung der zweiten Messwelle 64 verwendet werden.
• Das zweite optische Element 96 ist derart ausgebildet, dass die vom zweiten Interferometer 62 ausgehende zweite Messewelle 64 nach Durchlaufen des optischen Elements 96 eine sphärische Wellenfront 98 aufweist, die am Ort der Reflexionsfläche 94 des sphärischen Umlenkspiegels 90 einer Sollform der Reflexionsfläche 94 entspricht. Die zweite Messwelle 64 wird an der Reflexionsfläche 94 in sich zurückreflektiert und nach erneutem Durchlaufen des optischen Elements 96 in dem zweiten Interferometer 62 durch Überlagerung mit der Referenzwelle 44 interferometrisch vermessen. Bei einer Abweichung der tatsächlichen Form der Reflexionsfläche 94 von der Sollform erfasst die Interferometerkamera 38 ein Interferenzbild, welches von der Auswerteeinrichtung 26 zur Bestimmung der tatsächlichen Form der Reflexionsfläche 94 ausgewertet wird. Alternativ kann hierfür auch die Positionsauswerteeinheit 78 oder einer weiteren Auswerteeinrichtung verwendet werden. Die Auswerteeinrichtung 26 ist ferner zur Berücksichtigung der ermittelten tatsächlichen Form der Reflexionsfläche 94 bei einer Bestimmung der Oberflächenform des Testobjekts 14 ausgebildet.
• Die Anordnung des zweiten Interferometers 62 und des zweiten optischen Elements 96 erfolgt derart, dass eine Vermessung des Testobjekts 14 nicht durch eine Vermessung des sphärischen Umlenkspiegels 90 gestört wird. Dieses ermöglicht eine Bestimmung der Form der Reflexionsfläche 94 während einer Vermessung des Testobjekts 14, wodurch während des Messbetriebs auftretende Formänderungen des sphärischen Umlenkspiegels 90, etwa durch thermische Ausdehnung oder mechanische Spannungen, bei der Bestimmung der Oberfläche 12 des Testobjekts 14 berücksichtigt werden können.
• In 7 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 dargestellt. Die Messvorrichtung 10 umfasst die Messvorrichtung nach 6 in einer Ausführungsform, in der das zweite optische Element 96 als CGH mit diffraktiver Struktur 63 zum Erzeugen der sphärischen zweiten Messwelle 64 ausgebildet ist. Das optische Element 96 enthält zusätzlich diffraktive Justagestrukturen 76. Die Justagestrukturen 76 sind vorzugsweise als zusätzliche diffraktive Strukturen in geeigneten Abständen voneinander außerhalb der diffraktiven Struktur 63 auf dem CGH des optischen Elements 96 angeordnet. Jeweils eine Justagestruktur 76 erzeugt aus der ebenen Messwelle des zweiten Interferometers 62 eine auf einen entsprechenden Justagereflektor 74 gerichtete Justagewelle 82 mit einem Fokus bei der Sollposition der Reflexionsfläche des Justagereflektors 74. Zusätzlich erzeugen weitere Justagestrukturen 76 jeweils eine Justagewelle 84 mit Fokus bei der Reflexionsfläche 94 des sphärischen Umlenkspiegels 90. Die von den Justagereflektoren 74 reflektierten Justagewellen 82, 84 durchlaufen wiederum das optische Element 96 und werden im zweiten Interferometer 62 vermessen. Die Positionsauswerteeinheit 78 bestimmt anschließend die genaue Lage der Reflexionsfläche 58 des sphärischen Umlenkspiegels 90 relativ zu den Justagereflektoren 74 und kann dafür zusätzlich die zuvor oder gleichzeitig bestimmte tatsächliche Form der Reflexionsfläche 58 berücksichtigen. Die Lage der Reflexionsfläche 94 des Umlenkspiegels 90 bezüglich der Justagereflektoren 74 lässt sich bei einer Vermessung des Testobjekts 14 ohne störende Einflüsse bestimmen. Alternativ kann dies auch bereits vor Einsatz des sphärischen Umlenkspiegels 90 in der Messvorrichtung 10 durchgeführt werden. Die genaue Lage der Reflexionsfläche bezüglich der Justagereflektoren 74 kann anschließend bei einer Bestimmung der Position der Reflexionsfläche 94 relativ zum ersten optischen Element 86 berücksichtigt werden.
• In alternativen Ausführungen kann eine größere oder kleinere Anzahl von Justagestrukturen 76 verwendet werden. Auch kann eine andere Anordnung dieser Elemente vorgesehen sein. Die Justagestrukturen 76 können Bestandteil eines separaten optischen Elements sein. Anstelle der Messwelle 64 kann eine weitere, separat bereitgestellte Messwelle verwendet werden. Auch kann ein weiteres Interferometer oder eine andere geeignete Vorrichtung zur Vermessung der reflektierten Justagewellen verwendet werden. Eine oder mehrere Justagestrukturen können auch zur Erzeugung von geeigneten ebenen Wellen oder von sphärischen Wellen mit einem Fokus im Brennpunkt des jeweiligen Justagereflektors konfiguriert sein.
• 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 mit im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 zusätzlichen diffraktiven Justagestrukturen 100 am ersten optischen Element 86 zur Bestimmung der Länge eines optischen Wegs zwischen dem ersten optischen Element 86 und der zu vermessenden Oberfläche 12 des Testobjekts 14. Solche Justagestrukturen 100 können beispielsweise bei jedem der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen sein. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 4 sind die Justagestrukturen 100 entsprechend am ersten optischen Element 18 angeordnet. Die Justagestrukturen 100 sind vorzugsweise als diffraktive Strukturen auf dem als CGH ausgebildeten ersten optischen Element 86 vorgesehen und erzeugen aus der einlaufenden Messwelle 46 des ersten Interferometers 26 auf den Umlenkspiegel 90 gerichtete Justagewellen 102 mit einem Fokus an einer Sollposition der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14. Die Justagewellen 100 werden von der Oberfläche 12 zurückreflektiert und erreichen nach erneuter Reflexion am Umlenkspiegel 90 und Beugung an den Justagestrukturen 100 das erste Interferometer 16. Aus dem von der Interferometerkamera 38 erfassten Interferenzmuster berechnet die Positionsauswerteeinheit 78 anschließend die Länge des vorliegenden optischen Wegs zwischen erstem optischen Element 86 und der Oberfläche 12 des Testobjekts 14. Die ermittelte optische Weglänge kann zur Justage der Messanordnung verwendet oder bei einer Vermessung der Oberflächenform des Testobjekts 14 berücksichtigt werden. In alternativen Ausführungen können die Justagestrukturen 100 auf separaten optischen Elementen beim ersten optischen Element 86 angeordnet sein. Auch kann eine zusätzliche Messwelle anstelle der ersten Messwelle 46, beispielweise von einem zusätzlichen Interferometer, verwendet werden.
• 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10, welche eine der Messvorrichtungen gemäß 5 bis 8 umfasst und zusätzlich einen zwischen dem ersten optischen Element 86 und dem sphärischen Umlenkspiegel 90 in den Strahlengang einschwenkbaren zweiten konkaven sphärischen Spiegel 104 in Gestalt eines Kalibrierspiegels enthält. Der zweite sphärische Spiegel 104 dient zur Vermessung der zur Erzeugung der Messwelle 87 vorgesehenen diffraktiven Strukturen des ersten optischen Elements 86. Das erste optische Element 86 ist in der Ausführungsform gemäß 9 als komplex kodiertes CGH ausgebildet und erzeugt gleichzeitig neben der Messwelle 87 mit einer Freiformwellenfront 88 eine sphärische Messwelle 106 mit einer an eine Reflexionsfläche des zweiten sphärischen Spiegels 104 angepassten Wellenfront. Bei eingeschwenktem zweiten sphärischen Spiegel 104 wird die sphärische Messwelle 106 an dem Spiegel in sich zurückreflektiert, durchläuft das komplex kodierte CGH des optischen Elements 86 und wird in dem ersten Interferometer 16 interferometrisch vermessen. Hierdurch lassen sich beispielsweise Herstellungsfehler oder andere Abweichungen der diffraktiven Strukturen des CGH 86 von einer Sollform ermitteln und bei der Vermessung des Testobjekts berücksichtigen. Entsprechend kann auch bei einer Messvorrichtung nach 1 bis 4 ein einschwenkbarer zweiter Spiegel in Gestalt eines Kalibrierspiegels zwischen dem als komplex kodiertes CGH ausgebildeten ersten optischen Element 18 und dem Freiformumlenkspiegel 22 angeordnet sein.
• 10 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Projektionsbelichtungsanlage 200 für die Mikrolithographie mit einem Projektionsobjektiv 210, welches mindestens ein unter Verwendung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10 in einer der vorausgehenden Ausführungsformen hergestelltes optisches Element in Gestalt eines Spiegels 212-1 umfasst.
• Die Projektionsbelichtungsanlage 10 umfasst ein Beleuchtungssystem 202 zur Erzeugung einer Belichtungsstrahlung 204 in Gestalt von EUV-Strahlung (extrem ultraviolette Strahlung) mit einer Wellenlänge von < 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm. In anderen, nicht zeichnerisch dargestellten Varianten kann es sich bei der Belichtungsstrahlung 204 um sogenannte DUV-Strahlung, d.h. Strahlung im tiefen UV-Wellenlängenbereich mit einer Wellenlänge von z.B. 248 nm oder 193 nm, handeln.
• Die Belichtungsstrahlung 204 trifft auf eine Lithographiemaske 206 mit darauf angeordneten abzubildenden Maskenstrukturen. Dabei kann die Belichtungsstrahlung 204, wie in 10 gezeigt, an der Lithographie-Maske 206 reflektiert werden, wie dies oft bei Verwendung von EUV-Strahlung der Fall ist. Alternativ kann die Lithographie-Maske 16 auch als Transmissions-Maske ausgeführt sein. In diesem Fall tritt die Belichtungsstrahlung 12 durch die Maske 206 hindurch.
• Die Abbildung der Maskenstrukturen auf einen in einer Bildebene 216 angeordneten Wafer 214 erfolgt mittels des Projektionsobjektivs 210, welches eine Vielzahl von Spiegeln umfasst, von denen in 10 exemplarisch drei Spiegel, nämlich die Spiegel 212-1, 212-3 und 212-4 dargestellt sind. Mindestens einer der Spiegel, im dargestellten Beispiel der Spiegel 212-1, weist Spezifikationen auf, zu deren Einhaltung bei der Herstellung die erfindungsgemäße Messvorrichtung 10 nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Verwendung findet.
• Der Spiegel 212-1 wird im Projektionsobjektiv 210 im streifenden Einfall verwendet. Das heißt, der Strahlengang im Projektionsobjektiv 210 ist so konfiguriert, dass die Belichtungsstrahlung 204 im streifenden Einfallswinkel auf eine der Reflexion der Belichtungsstrahlung 204 dienende optische Fläche 226 des Spiegels 212-1 auftrifft. Der auf den Spiegel 212-1 auftreffende Strahl der Belichtungsstrahlung 204 ist in 10 mit dem Bezugszeichen 216 gekennzeichnet. Von einem streifenden Einfallswinkel wird in diesem Zusammenhang gesprochen, wenn der Einfallswinkel α des Strahls 216 in Bezug auf die Spiegelnormale 218 am Auftreffpunkt einen Wert von größer als 70°, insbesondere von größer als 80°, aufweist.
• 10 weist in einem der Veranschaulichung dienenden Rechteck Schemazeichnungen zur Erläuterung zweiter weiterer Eigenschaften des Spiegels 212-1 auf. Die erste Eigenschaft ist im linken Teil des Rechtecks veranschaulicht und besagt, dass die optische Fläche 226 des Spiegels 212-1 eine maximale Abweichung Δmax von einer Planfläche 224 mit einem Wert von kleiner als 10 mm, insbesondere von kleiner als 1 mm bzw. von kleiner als 0,1 mm, aufweist. Die zweite Eigenschaft des Spiegels 212-2 ist im rechten Teil des Rechtecks veranschaulicht und besagt, dass die optische Fläche 226 eine maximale Ausdehnung dmax von größer als 100 mm, insbesondere von größer als 200 mm, größer als 400 mm oder größer als 1 m, aufweist. Die maximale Ausdehnung dmax entspricht der Länge der kürzesten Verbindung zwischen den beiden am weitesten voneinander entfernten Randpunkten der optischen Fläche 226. Für einen Fall, in dem die optische Fläche 226 rotationssymmetrisch konfiguriert ist und nur geringfügig von der Planfläche 224 abweicht, kann die maximale Ausdehnung dmax mit dem Durchmesser der optischen Fläche approximiert werden.
• Weiterhin weist das Projektionsobjektiv eine Systemwellenfront von kleiner als 2 nm RMS, insbesondere von kleiner als 0,5 nm RMS, und eine numerische Apertur von größer als 0,4 auf. Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels kann die numerische Apertur auch größer als 0,6 oder 0,8 sein.
• Bezugszeichenliste

10

Messvorrichtung

12

optische Oberfläche

14

Testobjekt

16

Interferometer

18

optisches Element

20

sphärische Wellenfront

22

Freiformumlenkspiegel

24

Freiformwellenfront

26

Auswerteeinrichtung

28

Lichtquelle

30

Messstrahl

32

Strahlteiler

34

Kollimator

36

Fizeauelement

38

Interferometerkamera

40

divergenter Strahl

42

optische Achse

44

Referenzwelle

46

Messwelle

48

reflektierte Messwelle

50

konvergenter Strahl

52

Blende

54

Okular

55

diffraktive Struktur

56

sphärische Messwelle

58

Reflexionsfläche

60

zweites optisches Element

62

zweites Interferometer

63

diffraktive Struktur

64

zweite Messwelle

66

diffraktive Strukturen

68

Freiformwellenfront

70

Positionsbestimmungssystem

72

Justagestrukturen 1. opt. Element

74

Justagereflektoren

76

Justagestrukturen 2. opt. Element

78

Positionsauswerteeinheit

80

Justagewellen 1. opt. Element

82

Justagewellen 2. opt. Element

84

Justagewellen Reflexionsfläche

86

diffraktives optisches Element

87

Messwelle

88

Freiformwellenfront

90

sphärischer Umlenkspiegel

92

diffraktive Struktur

94

Reflexionsfläche

96

zweites optisches Element

98

sphärische Wellenfront

100

diffraktive Justagestruktur

102

Justagewellen

104

zweiter sphärischer Spiegel

106

sphärische Messwelle

200

Projektionsbelichtungsanlage

202

Beleuchtungssystem

204

Belichtungsstrahlung

206

Lithographiemaske

210

Projektionsobjektiv

212

Spiegel

214

Wafer

216

eingehender Strahl

218

Spiegelnormale

220

auftreffender Strahl

222

Senkrechte auf Spiegeloberfläche

224

Planfläche

226

optische Fläche

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 10223581 A1 [0002]

Claims (20)

1. Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14), umfassend: – ein optisches Element (18) zum Erzeugen einer sphärischen Messwelle (56), – einen im Strahlengang der Messwelle (56) angeordneten Freiformumlenkspiegel (22) zum Anpassen der Wellenfront (20) der Messwelle (56) an die Sollform der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) und Richten der Messwelle (56) auf die Oberfläche (12) des Testobjekts (14), – ein Interferometer (16) zur interferometrischen Vermessung der Messwelle (48) nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14), und – eine Auswerteeinrichtung (26) zur Bestimmung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein zweites optisches Element (60) in Gestalt eines diffraktiven Elements zum Erzeugen einer zweiten Messwelle (64) mit einer an die Sollform des Freiformumlenkspiegels (22) angepassten Wellenfront (68) zur interferometrischen Vermessung der Oberflächenform des Freiformumlenkspiegels (22) vorgesehen ist.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite optische Element (60) Justagestrukturen (76) zum Erzeugen von auf den Freiformumlenkspiegel (22) gerichteten Justagewellen (82) zur Vermessung der räumlichen Lage der reflektiven Oberfläche (58) des Freiformumlenkspiegels (22) relativ zu an dem Freiformumlenkspiegel (22) angeordneten Justagereflektoren (74) umfasst.
4. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin enthaltend ein Positionsbestimmungssystem (70), welches dazu konfiguriert ist, eine Position des Freiformumlenkspiegels (22) relativ zum ersten optischen Element (18) während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) zu vermessen.
5. Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14), mit: – einem diffraktiven optischen Element (86) zum Erzeugen einer Messwelle (87) mit einer zumindest teilweise an die Sollform der optischen Oberfläche (12) angepassten Wellenfront (88), – einem im Strahlengang der Messwelle angeordneten Umlenkspiegel (90) zum Umlenken der Messwelle auf die optische Oberfläche (12), – einem Interferometer (16) zur interferometrischen Vermessung der Messwelle (48) nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche (12), – einem Positionsbestimmungssystem (70), welches dazu konfiguriert ist, ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle die Justageposition des Umlenkspiegels (90) bezüglich Translation und Rotation relativ zum diffraktiven optischen Element (86) zu bestimmen, sowie – einer Auswerteeinrichtung (26), welche dazu konfiguriert ist, aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung der Messwelle (48) sowie der vom Positionsbestimmungssystem (70) bestimmten relativen Position des Umlenkspiegels (90) die tatsächliche Form der optischen Oberfläche (12) zu ermitteln.
6. Messvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Positionsbestimmungssystem (70) am diffraktiven optischen Element (86) angeordnete diffraktive Justagestrukturen (72) zum Erzeugen von auf den Umlenkspiegel (90) gerichteten Justagewellen (80) umfasst.
7. Messvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Positionsbestimmungssystem (70) weiterhin am Umlenkspiegel (90) in einem Bereich außerhalb des Strahlengangs der Messwelle angeordnete Justagereflektoren (74) zur jeweiligen Zurückreflexion einer der Justagewellen (80) aufweist.
8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Positionsbestimmungssystem (70) weiterhin eine Positionsauswerteeinheit (78) umfasst, welche dazu konfiguriert ist, aus den an den Justagereflektoren (74) reflektierten Justagewellen (80) die jeweiligen Positionen der Justagereflektoren (74) relativ zum diffraktiven optischen Element (86) in allen Translationsfreiheitsgraden zu bestimmen.
9. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das diffraktive optische Element (86) Justagestrukturen (100) zur Erzeugung von Justagewellen (102) zur Bestimmung der Länge des optischen Wegs zwischen dem diffraktiven optischen Element (86) und dem Testobjekt (14) aufweist.
10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Umlenkspiegel (90) als sphärischer Spiegel ausgebildet ist.
11. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Umlenkspiegel als planer Spiegel ausgebildet ist.
12. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, welche dazu konfiguriert ist, die Vermessung der Position des Umlenkspiegels (90) relativ zum diffraktiven optischen Element (86) während der interferometrischen Vermessung der optischen Oberfläche (12) vorzunehmen.
13. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei das diffraktive optische Element (86) ein komplex kodiertes computergeneriertes Hologramm ist.
14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, weiterhin enthaltend ein zweites optisches Element (96) zum Erzeugen einer zweiten Messwelle mit einer an eine Sollform des Umlenkspiegels (90) angepassten Wellenfront (98) zur interferometrischen Vermessung der Oberflächenform des Umlenkspiegels (90).
15. Messvorrichtung nach Anspruch 14, wobei das zweite optische Element (96) Justagestrukturen (76) zum Erzeugen von auf den Umlenkspiegel (90) gerichteten Justagewellen (82) zur Vermessung der räumlichen Lage einer reflektiven Oberfläche (94) des Umlenkspiegels (90) relativ zu an dem Umlenkspiegel (90) angeordneten Justagereflektoren (74) umfasst.
16. Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14), umfassend die Schritte: – Erzeugen einer sphärischen Messwelle (56) durch ein dazu geeignet ausgebildetes optisches Element (18), – Anpassen der Wellenfront (20) der Messwelle an die Sollform der optischen Oberfläche des Testobjekts und Richten der Messwelle auf die Oberfläche des Testobjekts mittels eines dazu geeignet ausgebildeten Freiformumlenkspiegels (22), – interferometrisches Vermessen der Messwelle (48) nach Wechselwirkung mit der optischen Fläche des Testobjekts, und – Bestimmen der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung.
17. Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form von einer Sollform einer optischen Oberfläche eines Testobjekts, umfassend die Schritte: – Erzeugen einer Messwelle (87) mit einer zumindest teilweise an die Sollform der optischen Oberfläche (12) des Testobjekts (14) angepassten Wellenfront (88) durch ein dazu geeignet ausgebildetes diffraktives optische Element (86), – Umlenken der Messwelle auf die optische Oberfläche des Testobjekts durch einen dazu geeignet ausgebildeten Umlenkspiegel (90), – interferometrisches Vermessen der Messwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Fläche des Testobjekts, – Bestimmen der Position des Umlenkspiegels (90) bezüglich Translation und Rotation relativ zum diffraktiven optischen Element (86) ohne Störung des Strahlengangs der Messwelle, und – Bestimmen der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche aus dem Ergebnis der interferometrischen Vermessung und der bestimmten relativen Position des Umlenkspiegels.
18. Projektionsobjektiv (210) für die Mikrolithographie zum Abbilden von Maskenstrukturen in eine Bildebene (216), welches mindestens einen Spiegel (212-1) mit einer der Reflexion dienenden optischen Fläche (226) umfasst, wobei die optische Fläche (226) eine maximale Ausdehnung von größer als 100 mm und eine maximale Abweichung von einer Planfläche (224) von kleiner als 10 mm aufweist und wobei das Projektionsobjektiv (210) eine Systemwellenfront von kleiner als 2 nm RMS und eine numerische Apertur von größer als 0,4 aufweist.
19. Projektionsobjektiv nach Anspruch 18, wobei die maximale Ausdehnung der optischen Fläche (226) des Spiegels größer als 400 mm ist.
20. Projektionsobjektiv nach Anspruch 18 oder 19, wobei die maximale Abweichung der optischen Fläche (226) von einer Planfläche (224) kleiner als 0,1 mm ist.

Images