DE102021208880A1 - Diffractive optical element for generating a test wave - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein diffraktives optisches Element (11) zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle, wobei das diffraktive optische Element (11) ein Substrat (14) mit einer ersten Seite (10) und einer der ersten Seite (10) gegenüberliegenden zweite Seite (12) aufweist, auf der zweiten Seite (12) des Substrats (14) eine diffraktive Struktur (13) angeordnet ist, die als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist, die erste Seite (10) des Substrats (14) in einem Abstand zur zweiten Seite (12) des Substrats (14) angeordnet ist, der Abstand zwischen der ersten Seite (10) und der zweiten Seite (12) des Substrats (14) ortsabhängig variiert.The invention relates to a diffractive optical element (11) for generating a test wave from an input wave, the diffractive optical element (11) having a substrate (14) with a first side (10) and a second side ( 12) has, on the second side (12) of the substrate (14) a diffractive structure (13) is arranged, which is designed as a computer-generated hologram, the first side (10) of the substrate (14) at a distance from the second side (12) of the substrate (14) is arranged, the distance between the first side (10) and the second side (12) of the substrate (14) varies depending on the location.

Description

Die Erfindung betrifft ein diffraktives optisches Element zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Messanordnung zur interferometrischen Vermessung einer optischen Fläche. Mit dem erfindungsgemäßen diffraktiven optischen Element bzw. der erfindungsgemäßen Messanordnung kann insbesondere eine optische Fläche einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie vermessen werden.The invention relates to a diffractive optical element for generating a test wave from an input wave. Furthermore, the invention relates to a measuring arrangement for the interferometric measurement of an optical surface. In particular, an optical surface of an optical component of a microlithographic projection exposure system can be measured with the diffractive optical element according to the invention or the measuring arrangement according to the invention.

Projektionsbelichtungsanlagen werden insbesondere bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen und anderen mikrostrukturierten Bauteilen eingesetzt und weisen in der Regel ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsoptik auf. Das Beleuchtungssystem erzeugt aus dem Licht einer Lichtquelle eine gewünschte Lichtverteilung zur Beleuchtung eines Retikels, das auch als Maske bezeichnet wird. Mit der Projektionsoptik wird das Retikel auf ein lichtempfindliches Material abgebildet, das beispielsweise auf einen Wafer oder ein anderes Substrat, insbesondere aus einem Halbleiter-Material, aufgebracht ist. Auf diese Weise wird das lichtempfindliche Material mit einem durch das Retikel vorgegebenen Muster strukturiert belichtet. Da das Retikel winzige Strukturelemente aufweist, die mit hoher Präzision auf das Substrat übertragen werden sollen, ist es erforderlich, dass das Beleuchtungssystem präzise und reproduzierbar eine gewünschte Lichtverteilung erzeugt und die Abbildung durch die Projektionsoptik präzise und reproduzierbar erfolgt.Projection exposure systems are used in particular in the production of integrated circuits and other microstructured components and generally have an illumination system and projection optics. The illumination system uses the light from a light source to generate a desired light distribution for illuminating a reticle, which is also referred to as a mask. With the projection optics, the reticle is imaged onto a light-sensitive material that is applied, for example, to a wafer or another substrate, in particular made of a semiconductor material. In this way, the light-sensitive material is exposed in a structured manner with a pattern specified by the reticle. Since the reticle has tiny structural elements that are to be transferred to the substrate with great precision, it is necessary for the illumination system to generate a desired light distribution precisely and reproducibly, and for the projection optics to produce the image precisely and reproducibly.

Das Beleuchtungssystem und die Projektionsoptik können neben weiteren optischen Komponenten wenigstens eine Linse und/oder wenigstens einen Spiegel im Lichtweg aufweisen. Die optische Wirkung der Linse und des Spiegels hängen insbesondere von der Form ihrer optischen Flächen ab. Es ist daher sehr wichtig, dass bei der Herstellung der optischen Komponenten die Vorgaben bzgl. ihrer Form präzise eingehalten werden. Um das zu erreichen werden die optischen Flächen der optischen Komponenten insbesondere mit Hilfe interferometrischer Verfahren vermessen. Bei der Vermessung einer solchen optischen Fläche kann ein diffraktives optisches Element zum Einsatz kommen, das eine diffraktive Struktur aufweist, welches insbesondere als computergeneriertes Hologramm ausgebildet sein kann. Mit Hilfe der diffraktiven Struktur kann eine Prüfwelle generiert werden, welche eine für die optische Fläche vorgegebene Form repräsentiert. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das diffraktive optische Element zusätzlich zur Prüfwelle eine Referenzwelle erzeugt, die ebenfalls für die Durchführung der interferometrischen Messung benötigt wird. Dies ist beispielsweise aus der DE 10 2017 217 369 A1 bekannt. Dort ist ein diffraktives optisches Element offenbart, das aus einer Eingangswelle sowohl eine Prüfwelle als auch eine Referenzwelle erzeugt. Die Prüfwelle wird beim Durchtritt der Eingangswelle durch die diffraktive Struktur des diffraktiven optischen Elements erzeugt. Die Referenzwelle wird in Littrow-Reflexion an der diffraktiven Struktur erzeugt.In addition to other optical components, the illumination system and the projection optics can have at least one lens and/or at least one mirror in the light path. The optical effect of the lens and the mirror depend in particular on the shape of their optical surfaces. It is therefore very important that the specifications for the shape of the optical components are precisely adhered to during the manufacture of the optical components. In order to achieve this, the optical surfaces of the optical components are measured using interferometric methods in particular. When measuring such an optical surface, a diffractive optical element can be used, which has a diffractive structure, which can be designed in particular as a computer-generated hologram. With the help of the diffractive structure, a test wave can be generated, which represents a shape specified for the optical surface. It is particularly advantageous if the diffractive optical element generates a reference wave in addition to the test wave, which is also required for carrying out the interferometric measurement. This is for example from the DE 10 2017 217 369 A1 known. A diffractive optical element is disclosed there, which generates both a test wave and a reference wave from an input wave. The test wave is generated when the input wave passes through the diffractive structure of the diffractive optical element. The reference wave is generated in Littrow reflection at the diffractive structure.

Das bekannte diffraktive optische Element liefert sehr gute Ergebnisse. Allerdings gewinnen Störreflexe, die durch unerwünschte Reflektionen am diffraktiven optischen Element entstehen können und die Durchbiegung des diffraktiven optischen Elements durch die Schwerkraft mit steigendenden Anforderungen an die Messgenauigkeit an Bedeutung. Wenn als Eingangswelle eine Planwelle verwendet wird, wirken sich die Störreflexe besonders stark aus. Allerdings erleichtert eine Planwelle die Justage des diffraktiven optischen Elements in der Messanordnung und wird deshalb gerne als Eingangswelle verwendet.The well-known diffractive optical element delivers very good results. However, interfering reflections, which can be caused by undesired reflections on the diffractive optical element, and the deflection of the diffractive optical element due to gravity, become more important with increasing demands on the measurement accuracy. If a plane wave is used as the input wave, the interference reflections have a particularly strong effect. However, a plane wave makes it easier to adjust the diffractive optical element in the measuring arrangement and is therefore often used as an input wave.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Präzision bei der interferometrischen Vermessung optischer Flächen weiter zu steigern. Insbesondere sollen Störreflexe und/oder die Durchbiegung des diffraktiven optischen Elements, die sich jeweils negativ auf die Messgenauigkeit auswirken, möglichst vermieden oder zumindest in einem vertretbaren Rahmen gehalten werden.The object of the invention is to further increase the precision in the interferometric measurement of optical surfaces. In particular, interference reflections and/or the deflection of the diffractive optical element, which each have a negative effect on the measurement accuracy, should be avoided as far as possible or at least kept within reasonable limits.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.This problem is solved by the feature combinations of the independent claims.

Das erfindungsgemäße diffraktive optische Element zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle weist ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite auf. Auf der zweiten Seite des Substrats ist eine diffraktive Struktur angeordnet, die als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist. Die erste Seite des Substrats ist in einem Abstand zur zweiten Seite des Substrats angeordnet. Der Abstand zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Substrats variiert ortsabhängig.The inventive diffractive optical element for generating a test wave from an input wave has a substrate with a first side and a second side opposite the first side. A diffractive structure, which is in the form of a computer-generated hologram, is arranged on the second side of the substrate. The first side of the substrate is arranged at a distance from the second side of the substrate. The distance between the first side and the second side of the substrate varies depending on the location.

Mit dem erfindungsgemäßen diffraktiven optischen Element ist eine sehr präzise Vermessung optischer Flächen möglich. Störreflexe, die sich negativ auf die Messgenauigkeit auswirken, werden weitgehend unterdrückt.A very precise measurement of optical surfaces is possible with the diffractive optical element according to the invention. Interfering reflections, which have a negative effect on the measurement accuracy, are largely suppressed.

Der Abstand zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Substrats kann zumindest innerhalb eines ersten Teilbereichs der ersten Seite variieren. Der erste Teilbereich kann sich wenigstens über die Hälfte der Fläche, vorzugsweise wenigstens über 90 % der Fläche der ersten Seite erstrecken.The distance between the first side and the second side of the substrate can vary at least within a first portion of the first side. The first partial area can extend at least over half the area, preferably at least over 90% of the area of the first side.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein diffraktives optisches Element zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle, wobei das diffraktive optische Element ein Substrat mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite aufweist, auf der zweiten Seite des Substrats eine diffraktive Struktur angeordnet ist, die als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist und das Substrat einen Durchmesser von wenigstens 150 mm und eine schwerkraftbedingte Eigendurchbiegung von maximal 200 nm aufweist. Vorzugsweise weist das Substrat eine schwerkraftbedingte Eigendurchbiegung von maximal 20 nm auf. Dies kann durch ein Substrat erreicht werden, das eine große Dicke aufweist, die beispielsweise durch eine im Folgenden noch näher beschriebene mehrteilige Ausbildung des Substrats realisiert werden kann.The invention further relates to a diffractive optical element for generating a test wave from an input wave, wherein the diffractive optical element has a substrate with a first side and a second side opposite the first side, a diffractive structure is arranged on the second side of the substrate is designed as a computer-generated hologram and the substrate has a diameter of at least 150 mm and a gravity-induced inherent deflection of a maximum of 200 nm. The substrate preferably has an inherent deflection caused by gravity of at most 20 nm. This can be achieved by a substrate that has a large thickness, which can be realized, for example, by a multi-part design of the substrate, which is described in more detail below.

Durch die vergleichsweise geringe schwerkraftbedingte Eigendurchbiegung des Substrats des diffraktiven optischen Elements wird die Messgenauigkeit bei der Vermessung einer optischen Fläche mit dem diffraktiven optischen Element lediglich in einem geringen Maß beeinträchtigt. Außerdem ist die geringe Eigendurchbiegung des Substrats in der Regel mit einer relativ hohen Steifigkeit verbunden, so dass etwaige parasitäre Kräfte, die in einem Prüfaufbau auf das Substrat einwirken eine geringe Deformation zur Folge haben. Das führt wiederum zu einer guten Reproduzierbarkeit beim Einlegen des diffraktiven optischen Elements in den Prüfaufbau.Due to the comparatively low inherent deflection of the substrate of the diffractive optical element caused by gravity, the measurement accuracy when measuring an optical surface with the diffractive optical element is impaired only to a small extent. In addition, the low inherent deflection of the substrate is usually associated with a relatively high degree of rigidity, so that any parasitic forces that act on the substrate in a test setup result in low deformation. This in turn leads to good reproducibility when inserting the diffractive optical element into the test setup.

Die schwerkraftbedingte Eigendurchbiegung wird bei einer horizontalen Lagerung des Substrats, bei der die Schwerkraftrichtung senkrecht zur zweiten Seite des Substrats verläuft und einer Unterstützung des Substrats im Randbereich ermittelt. Dabei wirkt eine Erdbeschleunigung von 9,81 m/s2auf das Substrat und die Eigendurchbiegung wird als Höhendifferenz auf der zweiten Seite des Substrats zwischen dem unterstützten Randbereich und dem Ort der maximalen Durchbiegung ermittelt.The inherent deflection caused by gravity is determined when the substrate is stored horizontally, in which the direction of gravity runs perpendicularly to the second side of the substrate, and the substrate is supported in the edge region. A gravitational acceleration of 9.81 m/s 2 acts on the substrate and the inherent deflection is determined as the height difference on the second side of the substrate between the supported edge area and the location of the maximum deflection.

Das diffraktive optische Element kann so konfiguriert sein, dass die erste Seite des Substrats für die Bestrahlung mit der Eingangswelle vorgesehen ist.The diffractive optical element can be configured such that the first side of the substrate is provided for the irradiation with the input wave.

Die Prüfwelle kann der interferometrischen Vermessung einer optischen Fläche, insbesondere einer optischen Fläche einer optischen Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie dienen.The test shaft can be used for interferometric measurement of an optical surface, in particular an optical surface of an optical component of a microlithographic projection exposure system.

Die erste Seite des Substrats kann wenigstens bereichsweise einen von Null verschiedenen Winkel mit der zweiten Seite einschließen. Dadurch ist eine wirksame Unterdrückung von Störreflexen möglich. Der Winkel kann wenigstens 0,1°,vorzugsweise 0,3° betragen. Die erste Seite des Substrats kann innerhalb eines zweiten Teilbereichs, der sich wenigstens über die Hälfte der Fläche, vorzugsweise wenigstens über 90 % der Fläche der ersten Seite erstreckt, einen von Null verschiedenen Winkel mit der zweiten Seite einschließen.The first side of the substrate can enclose an angle that is different from zero with the second side, at least in regions. This enables effective suppression of interfering reflections. The angle can be at least 0.1°, preferably 0.3°. The first side of the substrate may enclose a non-zero angle with the second side within a second partial region which extends at least over half the area, preferably at least over 90% of the area of the first side.

Die zweite Seite des Substrats kann als eine ebene Fläche ausgebildet sein. Das erleichtert die Ausbildung der diffraktiven Struktur auf der zweiten Seite des Substrats.The second side of the substrate can be formed as a flat surface. This facilitates the formation of the diffractive structure on the second side of the substrate.

Die erste Seite des Substrats kann als eine ebene Fläche ausgebildet sein. Ebenso ist es auch möglich, dass die erste Seite des Substrats als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Insbesondere kann die erste Seite des Substrats als eine sphärische Fläche ausgebildet sein.The first side of the substrate can be formed as a flat surface. Likewise, it is also possible for the first side of the substrate to be in the form of a curved surface. In particular, the first side of the substrate can be designed as a spherical surface.

Das diffraktive optische Element kann dazu konfiguriert sein, aus der Eingangswelle eine Referenzwelle zu generieren. Durch eine Überlagerung der an einer optischen Fläche reflektierten Prüfwelle und der Referenzwelle kann ein Interferenzmuster erzeugt werden, aus dem mit hoher Präzision die Form der optischen Fläche ermittelt werden kann.The diffractive optical element can be configured to generate a reference wave from the input wave. By superimposing the test wave reflected on an optical surface and the reference wave, an interference pattern can be generated from which the shape of the optical surface can be determined with high precision.

Das diffraktive optische Element kann dazu konfiguriert sein, die Referenzwelle in Reflexion zu generieren. Die Referenzwelle kann insbesondere in Littrow-Reflexion, d. h. in einer zur Eingangswelle entgegengesetzten Ausbreitungsrichtung generiert werden.The diffractive optical element can be configured to generate the reference wave in reflection. In particular, the reference wave can be in Littrow reflection, i. H. are generated in a propagation direction opposite to the input wave.

Das diffraktive optische Element kann dazu konfiguriert sei, als Referenzwelle eine Planwelle zu generieren. Eine Planwelle hat den Vorteil, dass Abstände von Komponenten im Strahlengang der Planwelle relativ unkritisch sind und die Justage dieser Komponenten mit geringem Aufwand möglich ist. Außerdem kann der Prüfaufbau sehr flexibel genutzt werden. Beispielsweise ist eine Wechseloptik möglich, bei der der Abstand der optischen Komponenten innerhalb des Bereichs der Planwelle variieren kann.The diffractive optical element can be configured to generate a plane wave as a reference wave. A plane wave has the advantage that distances between components in the beam path of the plane wave are relatively uncritical and the adjustment of these components is possible with little effort. In addition, the test setup can be used very flexibly. For example, interchangeable optics are possible, in which the distance between the optical components can vary within the range of the planar wave.

Die Prüfwelle kann beim Durchgang der Eingangswelle durch die diffraktive Struktur generiert werden. Dies ermöglicht die Anordnung eines Prüfobjekts im Strahlengang nach dem diffraktiven optischen Element.The test wave can be generated when the input wave passes through the diffractive structure. This enables a test object to be arranged in the beam path after the diffractive optical element.

Die diffraktive Struktur kann als ein komplex kodiertes binäres Phasengitter ausgebildet sein. Ein derartiges Gitter lässt sich mit hoher Präzision herstellen. In dieses Phasengitter können eine erste Strukturkomponente zur Generierung der Referenzwelle und eine zweite Strukturkomponente zur Generierung der Prüfwelle einkodiert sein.The diffractive structure can be designed as a complex coded binary phase grating. Such a grating can be manufactured with high precision. A first structural component for generating the reference wave and a second structural component for generating the test wave can be coded into this phase grating.

Das Substrat kann ein erstes Substratteil und ein zweites Substratteil aufweisen, die starr miteinander verbunden sind. Das hat den Vorteil, dass die diffraktive Struktur mit Hilfe bekannter Anlagen hergestellt werden kann, die für Substrate mit einem vorgegebenen Formfaktor ausgelegt sind. Hierzu würde beispielsweise das zweite Substratteil gemäß diesem Formfaktor ausgebildet. Das erste Substratteil kann die erste Seite und das zweite Substratteil kann die zweite Seite des Substrats aufweisen. Das erste Substratteil und das zweite Substratteil können durch Ansprengen miteinander verbunden sein. Das ermöglicht eine optisch sehr hochwertige Verbindung zwischen dem ersten Substratteil und dem zweiten Substratteil. Ebenso ist es auch möglich das Substrat einteilig auszubilden.The substrate can have a first substrate part and a second substrate part which are rigidly connected to one another. This has the advantage that the diffractive structure can be produced using known systems that are designed for substrates with a predetermined form factor. For this purpose, for example, the second substrate part would be formed according to this form factor. The first substrate part can have the first side and the second substrate part can have the second side of the substrate. The first substrate part and the second substrate part can be connected to one another by wringing. This enables an optically very high-quality connection between the first substrate part and the second substrate part. It is also possible to design the substrate in one piece.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Messanordnung zur interferometrischen Vermessung einer optischen Fläche mit dem erfindungsgemäßen diffraktiven optischen Element, einer Lichtquelle und eine Detektoranordnung zur Detektion eines Interferogramms, das durch eine Überlagerung der Prüfwelle und der Referenzwelle generiert wird. Die erfindungsgemäße Messanordnung lässt sich sehr kompakt ausbilden, da sowohl die Prüfwelle als auch die Messwelle vom diffraktiven optischen Element erzeugt werden können.The invention also relates to a measuring arrangement for interferometric measurement of an optical surface with the diffractive optical element according to the invention, a light source and a detector arrangement for detecting an interferogram that is generated by superimposing the test wave and the reference wave. The measuring arrangement according to the invention can be made very compact, since both the test wave and the measuring wave can be generated by the diffractive optical element.

Die Messanordnung kann so ausgebildet sein, dass das diffraktive optische Element mit einer Planwelle bestrahlt wird. Das erleichtert die Justage des diffraktiven optischen Elements in der Messanordnung. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Messanordnung wahlweise mit verschiedenen diffraktiven optischen Elementen betrieben werden soll.The measuring arrangement can be designed in such a way that the diffractive optical element is irradiated with a plane wave. This makes it easier to adjust the diffractive optical element in the measurement arrangement. This is particularly advantageous if the measurement arrangement is to be operated with different diffractive optical elements.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing.

Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Messanordnung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messanordnung,
  • 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messanordnung,
  • 4 eine mögliche Ausbildung der ersten Strukturkomponente der diffraktiven Struktur, die dazu dient, die Referenzwelle zu generieren
  • 5 eine mögliche Ausbildung der zweiten Strukturkomponente der diffraktiven Struktur, die dazu dient, die Prüfwelle zu generieren,
  • 6 eine mögliche Ausbildung der diffraktiven Struktur, welche die erste Strukturkomponente und die zweite Strukturkomponente beinhaltet und
  • 7 eine schematische Darstellung einer Messanordnung des Standes der Technik.
Show it
  • 1 a schematic representation of a first exemplary embodiment of a measuring arrangement designed according to the invention,
  • 2 a schematic representation of a second embodiment of the measuring arrangement according to the invention,
  • 3 a schematic representation of a third exemplary embodiment of the measuring arrangement according to the invention,
  • 4 a possible design of the first structural component of the diffractive structure, which is used to generate the reference wave
  • 5 a possible design of the second structural component of the diffractive structure, which is used to generate the test wave,
  • 6 a possible design of the diffractive structure, which includes the first structural component and the second structural component and
  • 7 a schematic representation of a measuring arrangement of the prior art.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Messanordnung. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a measuring arrangement designed according to the invention.

Die Messanordnung dient der interferometrischen Vermessung einer optischen Fläche 1 einer optischen Komponente 2. Insbesondere wird mit der Messanordnung die Abweichung der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 von einer vorgegebenen Form ermittelt. Die vorgegebene Form kann sphärische, asphärisch oder gemäß einer Freiformfläche ausgebildet sein. Bei der optischen Komponente 2 kann es sich beispielsweise um einen Spiegel oder eine Linse einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie handeln. Dabei kommen gleichermaßen Projektionsbelichtungsanlagen für die DUV- Mikrolithographie und Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV- Mikrolithographie in Betracht.The measuring arrangement is used for the interferometric measurement of an optical surface 1 of an optical component 2. In particular, the deviation of the actual shape of the optical surface 1 from a predetermined shape is determined with the measuring arrangement. The predetermined shape can be spherical, aspherical or in accordance with a free-form surface. The optical component 2 can be, for example, a mirror or a lens of a microlithographic projection exposure system. Equally suitable are projection exposure systems for DUV microlithography and projection exposure systems for EUV microlithography.

Die Messanordnung weist eine Lichtquelle 3 zur Erzeugung eines Lichtbündels 4 auf, das für die Messung benötigt wird.The measuring arrangement has a light source 3 for generating a light beam 4 that is required for the measurement.

Die Lichtquelle 3 kann einen Laser 5 umfassen, der beispielsweise als ein Helium-Neon-Laser ausgebildet ist und das Lichtbündel 4 in Form eines parallelen, kohärenten Laserstrahls emittiert. Das vom Laser 5 emittierte Lichtbündel 4 trifft auf eine Fokussierlinse 6 und wird durch die Fokussierlinse 6 auf eine Öffnung einer Blende 7 fokussiert, so dass das Lichtbündel 4 aus der Öffnung der Blende 7 als ein divergierendes Lichtbündel austritt, das eine sphärische Wellenfront aufweist. Nach Passieren der Blende 7 ist das Lichtbündel 4 somit als eine sphärische Welle ausgebildet. Die Fokussierlinse 6 und die Blende 7 sind ebenso wie der Laser 5 Bestandteile der Lichtquelle 3.The light source 3 can include a laser 5, which is designed, for example, as a helium-neon laser and emits the light bundle 4 in the form of a parallel, coherent laser beam. The light beam 4 emitted by the laser 5 strikes a focusing lens 6 and is focused by the focusing lens 6 onto an opening of a diaphragm 7, so that the light beam 4 emerges from the opening of the diaphragm 7 as a diverging light beam having a spherical wavefront. After passing the diaphragm 7, the light bundle 4 is thus formed as a spherical wave. The focusing lens 6 and the diaphragm 7, like the laser 5, are components of the light source 3.

Die sphärische Welle passiert anschließend einen Strahlteiler 8. Beim Durchgang durch den Strahlteiler 8 wird die sphärische Welle nur sehr geringfügig abgelenkt (geringer seitlicher Versatz, kleine Winkelabweichung und geringe Aberrationen). Da diese Effekte alle sehr klein sind, wurden sie in 1 nicht dargestellt. Als nächstes trifft die sphärische Welle auf eine Kollimatorlinse 9. Die Kollimatorlinse 9 kollimiert die sphärische Welle und formt dadurch aus der sphärischen Welle eine Planwelle, d. h. ein paralleles Lichtbündel 4, das eine plane Wellenfront aufweist.The spherical wave then passes through a beam splitter 8. When passing through the beam splitter 8, the spherical wave is deflected only very slightly (small lateral offset, small angular deviation and small aberrations). Because these effects are all very small, they were included in 1 not shown. Next, the spherical wave impinges on a collimator lens 9. The collimator lens 9 collimates the spherical wave and thereby forms a plane wave from the spherical wave, ie a parallel light beam 4 which has a plane wavefront.

Die Planwelle trifft auf eine Vorderseite 10 eines diffraktiven optischen Elements 11, das auf seiner Rückseite 12 eine diffraktive Struktur 13 aufweist. Die auf das diffraktive optische Element 11 auftreffende Welle wird im Folgenden unabhängig von ihrer Ausbildung als eine Planwelle oder eine sonstige Wellenform allgemein als Eingangswelle bezeichnet. Die diffraktive Struktur 13 ist auf ein Substrat 14 aufgebracht, das zweiteilig ausgebildet ist und insgesamt eine Keilform aufweist. Ein erstes Substratteil 15 enthält die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 und ist keilförmig ausgebildet. Aus Gründen der Anschaulichkeit ist die Keilform stark unmaßstäblich dargestellt. Ein zweites Substratteil 16 enthält die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 und ist als eine Planparallelplatte ausgebildet. Das erste Substratteil 15 kann um ein Vielfaches dicker als das zweite Substratteil 16 ausgebildet sein, so dass die mechanischen Eigenschaften des diffraktiven optischen Elements 11 hauptsächlich durch das erste Substratteil 15 vorgegeben werden. Das erste Substratteil 15 und das zweite Substratteil 16 können durch Ansprengen miteinander verbunden sein. Alternativ zur Darstellung der 1 ist es auch möglich, dass das Substrat 14 einteilig ausgebildet ist, wobei dessen Außenkontur mit der Außenkontur des in 1 dargestellten zweiteiligen Substrats 14 übereinstimmt.The planar wave impinges on a front side 10 of a diffractive optical element 11 which has a diffractive structure 13 on its rear side 12 . The wave impinging on the diffractive optical element 11 is generally referred to below as an input wave, regardless of whether it is in the form of a plane wave or another wave form. The diffractive structure 13 is applied to a substrate 14, which is formed in two parts and has an overall wedge shape. A first substrate part 15 contains the front side 10 of the diffractive optical element 11 and is wedge-shaped. For reasons of clarity, the wedge shape is shown not to scale. A second substrate part 16 contains the rear side 12 of the diffractive optical element 11 and is designed as a plane-parallel plate. The first substrate part 15 can be many times thicker than the second substrate part 16 so that the mechanical properties of the diffractive optical element 11 are mainly determined by the first substrate part 15 . The first substrate part 15 and the second substrate part 16 can be connected to one another by wringing. As an alternative to displaying the 1 it is also possible that the substrate 14 is formed in one piece, with its outer contour having the outer contour of the in 1 illustrated two-part substrate 14 matches.

Die Eingangswelle wird an der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 infolge des Brechungsindexunterschieds zwischen dem ersten Substratteils 15 und der Umgebung etwas abgelenkt und verläuft dann ohne Ablenkung durch das erste Substratteil 15 und das zweite Substratteil 16 bis zur Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Dort trifft die Eingangswelle auf die diffraktive Struktur 13, die als ein computergeneriertes Hologramm (CGH) ausgebildet ist. In die diffraktive Struktur 13 sind eine erste Strukturkomponente 17 und eine zweite Strukturkomponente 18 einkodiert. Die Strukturkomponenten 17, 18 sind in 1 lediglich aus Gründen der Anschaulichkeit räumlich getrennt dargestellt. In der Regel sind die Strukturkomponenten 17, 18 zu einem gemeinsamen Muster überlagert. Im Folgenden wird noch näher erläutert, wie die Kodierung der Strukturkomponenten 17, 18 ausgebildet sein kann.The input wave is slightly deflected on the front side 10 of the diffractive optical element 11 as a result of the difference in refractive index between the first substrate part 15 and the environment and then runs without deflection through the first substrate part 15 and the second substrate part 16 to the rear side 12 of the diffractive optical element 11. There, the input wave meets the diffractive structure 13, which is designed as a computer-generated hologram (CGH). A first structural component 17 and a second structural component 18 are encoded in the diffractive structure 13 . The structural components 17, 18 are in 1 only shown spatially separated for reasons of clarity. As a rule, the structural components 17, 18 are superimposed to form a common pattern. It is explained in more detail below how the coding of the structural components 17, 18 can be designed.

Die erste Strukturkomponente 17 hat die Wirkung, dass sie die auf die diffraktive Struktur 13 auftreffende Eingangswelle in sich zurückreflektiert und dadurch eine Referenzwelle erzeugt, die in exakt entgegengesetzter Richtung zur Eingangswelle zurückläuft und wieder auf die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 trifft. Diese Rückreflexion wird auch als Littrow-Reflexion bezeichnet. Prinzipiell ist es auch möglich, dass die Referenzwelle nicht in exakt entgegengesetzter Richtung zu Referenzwelle zurückläuft, z. B. bei Anwendung eines Vielstreifen-Auswerteverfahrens. Der weitere Weg der Referenzwelle wird im Folgenden noch näher erläutert.The first structural component 17 has the effect that it reflects back the input wave impinging on the diffractive structure 13 and thereby generates a reference wave that travels back in exactly the opposite direction to the input wave and impinges on the front side 10 of the diffractive optical element 11 again. This back reflection is also referred to as Littrow reflection. In principle, it is also possible that the reference wave does not run back in exactly the opposite direction to the reference wave, e.g. B. when using a multi-strip evaluation method. The further path of the reference wave is explained in more detail below.

Die zweite Strukturkomponente 18 hat die Wirkung, dass sie die Eingangswelle beim Durchtritt durch die diffraktive Struktur 13 in eine Prüfwelle umwandelt, deren Wellenfront die vorgegebene Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 repräsentiert. Demgemäß trifft die Prüfwelle weitgehend senkrecht auf die optische Fläche 1 und wird von der optischen Fläche 1 in sich zurückreflektiert. Etwaige Unterschiede zwischen der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 und der vorgegebenen Form der optischen Fläche 1 führen dazu, dass die Wellenfront der Prüfwelle durch die Reflexion der Prüfwelle an der optischen Fläche 1 verändert wird. Im weiteren Verlauf trifft die reflektierte Prüfwelle auf das diffraktive optische Element 11 und wird durch die Wirkung der zweiten Strukturkomponente 18 der diffraktiven Struktur 13 in eine Planwelle umgewandelt. Falls die Wellenfront der Prüfwelle bei der Reflexion an der optischen Fläche 1 verändert wurde, d. h. falls die tatsächliche Form der optischen Fläche 1 von ihrer vorgegebenen Form abweicht, wird keine perfekte Planwelle erzeugt. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, lässt sich das mit Hilfe der Referenzwelle detektieren.The second structural component 18 has the effect that it converts the input wave as it passes through the diffractive structure 13 into a test wave, the wave front of which represents the predetermined shape of the optical surface 1 of the optical component 2 . Accordingly, the test wave strikes the optical surface 1 largely perpendicularly and is reflected back into itself by the optical surface 1 . Any differences between the actual shape of the optical surface 1 and the predetermined shape of the optical surface 1 result in the wave front of the test wave being changed by the reflection of the test wave on the optical surface 1. In the further course, the reflected test wave impinges on the diffractive optical element 11 and is converted into a plane wave by the action of the second structural component 18 of the diffractive structure 13 . If the wave front of the test wave was changed when reflected on the optical surface 1, i. H. if the actual shape of the optical surface 1 deviates from its predetermined shape, a perfect plane wave will not be generated. As will be explained in more detail below, this can be detected using the reference wave.

Durch die Wechselwirkung der Eingangswelle mit dem diffraktiven optischen Element 11 entstehen zusätzlich zur Referenzwelle und zur Prüfwelle auch Lichtablenkungen, die nicht erwünscht sind, da sie evtl. die Messung stören können. Die Geometrie des diffraktiven optischen Elements 11 ist beim ersten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass der störende Einfluss der unerwünschten Lichtablenkungen möglichst gering ist. Dies wird beispielhaft an einem Störlichtbündel 19 erläutert, das in 1 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.Due to the interaction of the input wave with the diffractive optical element 11, in addition to the reference wave and the test wave, light deflections also arise, which are not desired since they can possibly interfere with the measurement. In the first exemplary embodiment, the geometry of the diffractive optical element 11 is designed in such a way that the disturbing influence of the undesired light deflections is as small as possible. This is explained using an example of a stray light bundle 19, which is shown in 1 is represented by a dashed line.

Das Störlichtbündel 19 entsteht durch eine spiegelnde Reflexion eines Anteils der Eingangswelle an der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Das so erzeugte Störlichtbündel 19 trifft dann auf die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11. An der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 wird ein Anteil des Störlichtbündels 19 spiegelnd reflektiert und trifft wieder auf die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Dort wird durch die Wirkung der ersten Strukturkomponente 17 ein Anteil des Störlichtbündels 19 in Richtung Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 reflektiert. Das Störlichtbündel 19 verlässt dann das diffraktive optischen Element 11 durch dessen unstrukturierte Vorderseite 10.The stray light beam 19 is created by a specular reflection of a portion of the input wave on the rear side 12 of the diffractive optical element 11. The stray light beam 19 generated in this way then strikes the front side 10 of the diffractive optical element 11. On the front side 10 of the diffractive optical element 11, a A proportion of the stray light beam 19 is mirror-reflected and hits the rear side 12 of the diffractive optical element 11 again. The stray light beam 19 then leaves the diffractive optical element 11 through its unstructured front side 10.

Zwar bewegt sich das Störlichtbündel 19 im weiteren Verlauf ebenso wie die Referenzwelle und die von der optischen Fläche 1 zurückreflektierte Prüfwelle, die beide für die Messung benötigt werden, in Richtung Kollimatorlinse 9. Allerdings weist das Störlichtbündel 19 eine etwas andere Richtung auf als die Referenzwelle und die von der optischen Fläche 1 zurückreflektierte Prüfwelle, so dass das Störlichtbündel 19 - wie im Folgenden noch näher erläutert wird -im weiteren Verlauf aus dem Strahlengang ausgefiltert wird. Die etwas andere Richtung des Störlichtbündels 19 entsteht durch die keilförmige Ausbildung des diffraktiven optischen Elements 11. Dies ist durch einen Vergleich mit 7 ersichtlich, die eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildung des diffraktiven optischen Elements 11 als eine Planparallelplatte zeigt. Um ein zuverlässiges Herausfiltern des Störlichtbündels 19 aus dem Strahlengang zu ermöglichen, sollte der Keil einen Winkel 20 von wenigstens 0,01° aufweisen. Größere Winkel 20 von wenigstens 0,02° oder wenigstens 0,1° erleichtern das Herausfiltern. In the further course, the stray light beam 19 moves in the direction of the collimator lens 9, as do the reference wave and the test wave reflected back from the optical surface 1, both of which are required for the measurement. However, the stray light beam 19 has a slightly different direction than the reference wave and the test wave reflected back by the optical surface 1, so that the stray light bundle 19—as will be explained in more detail below—is filtered out of the beam path as it progresses. The slightly different direction of the stray light beam 19 is caused by the wedge-shaped design of the diffractive optical element 11. This is by comparison with 7 can be seen, which shows a configuration of the diffractive optical element 11 known from the prior art as a plane-parallel plate. In order to enable the stray light beam 19 to be reliably filtered out of the beam path, the wedge should have an angle 20 of at least 0.01°. Larger angles 20 of at least 0.02° or at least 0.1° facilitate filtering out.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Messanordnung des Standes der Technik. In 7 ist lediglich ein Ausschnitt der bekannten Messanordnung im Bereich des diffraktiven optischen Elements 11 und der optischen Komponente 2 dargestellt, da nur dieser Bereich für die Erläuterung von Interesse ist. Bei der bekannten Messanordnung ist das diffraktive optische Element 11 nicht keilförmig, sondern als eine Planparallelplatte ausgebildet. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel entsteht das Störlichtbündel 19 bei der bekannten Messanordnung durch eine spiegelnde Reflexion eines Anteils der Eingangswelle an der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Dann wird das Störlichtbündel 19 bei der bekannten Messanordnung analog zum ersten Ausführungsbeispiel spiegelnd an der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 reflektiert. Da das diffraktive optische Element 11 bei der bekannten Messanordnung als eine Planparallelplatte ausgebildet ist, wird durch eine spiegelnde Reflexion an der Rückseite 12 und der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 die Ausbreitungsrichtung nicht geändert, sondern es kommt lediglich zu einem Parallelversatz. Somit verläuft das Störlichtbündel 19 nach der spiegelnden Reflexion an der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 parallel zur Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle und wird daher durch die Wirkung der ersten Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 in die gleiche Richtung zurückreflektiert wie die Eingangswelle. Es ist daher sehr schwierig, das Störlichtbündel 19 herauszufiltern. Demgegenüber verläuft das Störlichtbündel 19 beim ersten Ausführungsbeispiel wegen der Keilform des diffraktiven optischen Elements 11 nach der spiegelnden Reflexion an der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 nicht parallel zur Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle und wird somit auch durch die Wirkung der ersten Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 in eine andere Richtung gelenkt als die Eingangswelle. 7 shows a schematic representation of a measurement arrangement of the prior art. In 7 only a section of the known measuring arrangement in the area of the diffractive optical element 11 and the optical component 2 is shown, since only this area is of interest for the explanation. In the known measuring arrangement, the diffractive optical element 11 is not wedge-shaped, but is designed as a plane-parallel plate. Analogous to the first exemplary embodiment, the stray light bundle 19 is created in the known measuring arrangement by a specular reflection of a portion of the input wave on the rear side 12 of the diffractive optical element 11. Then the stray light bundle 19 in the known measuring arrangement, analogous to the first exemplary embodiment, becomes reflective on the front side 10 of the diffractive optical element 11 reflected. Since the diffractive optical element 11 is designed as a plane-parallel plate in the known measuring arrangement, the direction of propagation is not changed by a specular reflection on the back 12 and the front 10 of the diffractive optical element 11, but only a parallel offset occurs. Thus, after specular reflection on the front side 10 of the diffractive optical element 11, the stray light bundle 19 runs parallel to the propagation direction of the input wave and is therefore reflected back in the same direction as the input wave by the effect of the first structural component 17 of the diffractive structure 13. It is therefore very difficult to filter out the stray light beam 19 . In contrast, the stray light beam 19 in the first exemplary embodiment does not run parallel to the direction of propagation of the input wave due to the wedge shape of the diffractive optical element 11 after the specular reflection on the front side 10 of the diffractive optical element 11 and is therefore also affected by the effect of the first structural component 17 of the diffractive structure 13 steered in a different direction than the input shaft.

Wie aus 1 ersichtlich treten die Referenzwelle und die zurückreflektierte Prüfwelle aus der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 aus und werden dabei abhängig vom damit verbundenen Brechungsindexsprung abgelenkt. Anschließend werden die Referenzwelle und die zurückreflektierte Prüfwelle beim Durchgang durch die Kollimatorlinse 9 fokussiert und treffen auf den Strahlteiler 8. Der Strahlteiler 8 lenkt die Referenzwelle und die zurückreflektierte Prüfwelle beispielsweise um 90 °um in Richtung einer Detektoranordnung 21. Die Detektoranordnung 21 weist eine Blende 22, ein Okular 23 und einen lichtempfindlichen Sensor 24 auf, die in dieser Reihenfolge im Strahlengang hintereinander angeordnet sind. Demgemäß treffen die Referenzwelle und die zurückreflektierte Prüfwelle zunächst auf die Blende 22, die in deren Fokusbereich angeordnet ist und Störreflexe wie beispielsweise das Störlichtbündel 19, unerwünschte Beugungsordnungen usw. ausblendet und durch ihre Größe die optische Auflösung bestimmt. Anschließend passieren die Referenzwelle und die zurückreflektierte Prüfwelle das Okular 23, das die optische Fläche 1 der optischen Komponente 2 auf den lichtempfindlichen Sensor 24 abbildet.How out 1 As can be seen, the reference wave and the test wave that is reflected back emerge from the front side 10 of the diffractive optical element 11 and are deflected in the process depending on the associated jump in the refractive index. The reference wave and the test wave that is reflected back are then focused as they pass through the collimator lens 9 and impinge on the beam splitter 8. The beam splitter 8 deflects the reference wave and the test wave that is reflected back, for example by 90° in the direction of a detector arrangement 21. The detector arrangement 21 has an aperture 22 , an eyepiece 23 and a light-sensitive sensor 24, which are arranged one behind the other in this order in the optical path. Accordingly, the reference wave and the test wave reflected back first hit the diaphragm 22, which is arranged in the focus area and suppresses interfering reflections such as the stray light beam 19, undesired diffraction orders, etc., and determines the optical resolution through their size. The reference wave and the test wave reflected back then pass through the eyepiece 23 which images the optical surface 1 of the optical component 2 onto the light-sensitive sensor 24 .

Auf dem lichtempfindlichen Sensor 24 kommt es zu einer kohärenten Überlagerung der Referenzwelle und der zurückreflektierten Prüfwelle, so dass ein Interferenzmuster ausgebildet wird. Über eine Auswertung des Interferenzmusters können Rückschlüsse auf die Abweichungen zwischen der Referenzwelle und der zurückreflektierten Prüfwelle und somit auf die Abweichungen der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 von der vorgegebenen Form gezogen werden. Falls die Abweichungen ein zulässiges Maß überschreiten, kann die optische Komponente 2 einer Nachbearbeitung zugeführt werden, um die Form ihrer optischen Fläche 1 zu korrigieren. Danach kann sich eine weitere Messung zur Überprüfung der Nachbearbeitung anschließen und ggf. eine weitere Nachbearbeitung usw. Dabei ist jeweils zu berücksichtigen, dass die Messgenauigkeit unter anderem durch die Fertigungspräzision der Komponenten der Messanordnung, insbesondere durch die Präzision bei der Herstellung der diffraktiven Struktur 13 und durch die bei der Justage der Komponenten der Messanordnung erzielbare Genauigkeit begrenzt ist.A coherent superimposition of the reference wave and the test wave reflected back occurs on the light-sensitive sensor 24, so that an interference pattern is formed. By evaluating the interference pattern, conclusions can be drawn about the deviations between the reference wave and the test wave reflected back and thus about the deviations of the actual shape of the optical surface 1 of the optical component 2 from the specified shape. If the deviations exceed a permissible level, the optical component 2 can be subjected to post-processing in order to correct the shape of its optical surface 1. This can be followed by another measurement to check the post-processing and, if necessary, another post-processing, etc. It must be taken into account in each case that the measurement accuracy is affected, among other things, by the manufacturing precision of the components of the measurement arrangement, in particular by the precision in the manufacture of the diffractive structure 13 and is limited by the accuracy that can be achieved when adjusting the components of the measuring arrangement.

Wie bereits erwähnt kann bei einer zweiteiligen Ausbildung des Substrats 14 die Geometrie des ersten Substratteils 15 und des zweiten Substratteils 16 so gewählt werden, dass das erste, keilförmig ausgeführte Substratteil 15 erheblich dicker ausgebildet ist als das zweite planparallel ausgeführte Substratteil 16, welches die diffraktive Struktur 13 aufweist. In diesem Fall werden die mechanischen Eigenschaften des diffraktiven optischen Elements 11 hauptsächlich durch das erste Substratteil 15 und die optischen Eigenschaften des diffraktiven optischen Elements 11 im Wesentlichen durch die diffraktive Struktur 13 des zweiten Substratteils 16 bestimmt. Dadurch ist es möglich einen herkömmlichen Träger, auf den ein computergeneriertes Hologramm aufgebracht ist, als zweites Substratteil 16 zu verwenden und zur Erzielung gewünschter mechanischer Eigenschaften und/oder zur Unterdrückung von Störreflexen mit einem geeignet ausgelegten ersten Substratteil 16 zu kombinieren.As already mentioned, with a two-part construction of the substrate 14, the geometry of the first substrate part 15 and the second substrate part 16 can be selected in such a way that the first, wedge-shaped substrate part 15 is designed to be considerably thicker than the second substrate part 16 , which is designed plane-parallel and has the diffractive structure 13 . In this case, the mechanical properties of the diffractive optical element 11 are mainly determined by the first substrate part 15 and the optical properties of the diffractive optical element 11 are essentially determined by the diffractive structure 13 of the second substrate part 16 . This makes it possible to use a conventional carrier on which a computer-generated hologram is applied as the second substrate part 16 and to combine it with a suitably designed first substrate part 16 to achieve desired mechanical properties and/or to suppress interfering reflections.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messanordnung. In 2 ist lediglich ein Ausschnitt der Messanordnung im Bereich des diffraktiven optischen Elements 11 und der optischen Komponente 2 dargestellt, da das zweite Ausführungsbeispiel im Übrigen mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Demgemäß wird im Folgenden auch lediglich der dargestellte Ausschnitt beschrieben und im Übrigen auf 1 verwiesen. 2 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of the measuring arrangement according to the invention. In 2 only a section of the measuring arrangement in the area of the diffractive optical element 11 and the optical component 2 is shown, since the second exemplary embodiment otherwise corresponds to the first exemplary embodiment. Accordingly, only the section shown is described below and otherwise 1 referred.

Analog zum ersten Ausführungsbeispiel kann das Substrat 14 des diffraktiven optischen Elements 11 beim zweiten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet sein und ein erstes Substratteil 15 und ein zweites Substratteil 16 aufweisen. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 14 des diffraktiven optischen Elements 11 beim zweiten Ausführungsbeispiel aber nicht keilförmig ausgebildet. Stattdessen weist das diffraktive optische Element 11 eine konkav gekrümmte Vorderseite 10 auf. Die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel analog zum ersten Ausführungsbeispiel als eine ebene Fläche ausgebildet und weist analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine diffraktive Struktur 13 auf, die insbesondere als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist und in die eine erste Strukturkomponente 17 und eine zweite Strukturkomponente 18 einkodiert sind. Allerdings unterscheiden sich die erste Strukturkomponente 17 und die zweite Strukturkomponente 18 und damit auch die diffraktive Struktur 13 des zweiten Ausführungsbeispiels vom ersten Ausführungsbeispiel.Analogously to the first exemplary embodiment, the substrate 14 of the diffractive optical element 11 in the second exemplary embodiment can be formed in two parts and have a first substrate part 15 and a second substrate part 16 . In contrast to the first exemplary embodiment, however, the substrate 14 of the diffractive optical element 11 is not wedge-shaped in the second exemplary embodiment. Instead, the diffractive optical element 11 has a concavely curved front side 10 . In the second exemplary embodiment, the rear side 12 of the diffractive optical element 11 is designed as a flat surface, analogously to the first exemplary embodiment, and, analogously to the first exemplary embodiment, has a diffractive structure 13, which is designed in particular as a computer-generated hologram and into which a first structural component 17 and a second structural component 18 are encoded. However, the first structural component 17 and the second structural component 18 and thus also the diffractive structure 13 of the second exemplary embodiment differ from the first exemplary embodiment.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel trifft in analoger Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Planwelle als Eingangswelle auf die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 und wird beim Eintritt in das erste Substratteil 15 abgelenkt und infolge der konkaven Krümmung der Vorderseite 10 in eine divergierende Welle umgewandelt. Die divergierende Welle verläuft ohne weitere Ablenkung durch das erste Substratteil 15 und das zweite Substratteil 16 bis zur Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Dort trifft die divergierende Welle auf die diffraktive Struktur 13.In the second embodiment, in a manner analogous to the first embodiment, a plane wave as an input wave hits the front side 10 of the diffractive optical element 11 and is deflected when it enters the first substrate part 15 and, as a result of the concave curvature of the front side 10, is converted into a diverging wave. The diverging wave runs without further deflection through the first substrate part 15 and the second substrate part 16 to the rear side 12 of the diffractive optical element 11. There the diverging wave meets the diffractive structure 13.

Die erste Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 hat die Wirkung, dass sie die auf die diffraktive Struktur 13 auftreffende divergierende Welle in sich zurückreflektiert und dadurch eine konvergierende Welle erzeugt, die in exakt entgegengesetzter Richtung zur einlaufenden divergierenden Welle bis zur Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 läuft. Dort tritt die konvergierende Welle aus dem diffraktiven optischen Element 11 aus und wird dabei so abgelenkt, dass aus der konvergierenden Welle eine Planwelle erzeugt wird, die sich in einer Richtung ausbreitet, welche exakt entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung der einlaufenden Planwelle verläuft und in analoger Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben als Referenzwelle dient.The first structural component 17 of the diffractive structure 13 has the effect that it reflects the diverging wave impinging on the diffractive structure 13 back into itself and thereby generates a converging wave that travels in exactly the opposite direction to the incoming diverging wave up to the front side 10 of the diffractive optical element 11 running. There, the converging wave emerges from the diffractive optical element 11 and is deflected in such a way that a plane wave is generated from the converging wave, which propagates in a direction that runs exactly opposite to the direction of propagation of the incoming plane wave and in a manner analogous to that in first embodiment described serves as a reference wave.

Die zweite Strukturkomponente 18 der diffraktiven Struktur 13 hat die Wirkung, dass sie die divergierende Welle beim Durchtritt durch die diffraktive Struktur 13 in eine Prüfwelle umwandelt, deren Wellenfront der vorgegebenen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 entspricht. Die Prüfwelle wird von der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 wenigstens näherungsweise in sich zurückreflektiert, wobei es durch Abweichungen der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 von der vorgegebenen Form zu einer Abweichung der Wellenfront der reflektierten Prüfwelle von der Wellenfront der einlaufenden Prüfwelle kommen kann.The second structural component 18 of the diffractive structure 13 has the effect that it converts the diverging wave as it passes through the diffractive structure 13 into a test wave whose wave front corresponds to the predetermined shape of the optical surface 1 of the optical component 2 . The test wave is at least approximately reflected back into itself by the optical surface 1 of the optical component 2, whereby deviations in the actual shape of the optical surface 1 from the specified shape can lead to a deviation of the wave front of the reflected test wave from the wave front of the incoming test wave.

Im weiteren Verlauf trifft die reflektierte Prüfwelle auf das diffraktive optische Element 11 und wird durch die Wirkung der zweiten Strukturkomponente 18 in eine konvergierende Welle umgewandelt, aus der beim Austritt aus dem diffraktiven optischen Element 11 wieder eine Planwelle entsteht. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel haben Abweichungen der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 von der vorgegebenen Form zur Folge, dass durch die reflektierte Prüfwelle beim Austritt aus dem diffraktiven optischen Element 11 letztlich keine perfekte Planwelle ausgebildet wird. Dies kann in der bereits beim ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise durch eine kohärente Überlagerung mit der Referenzwelle detektiert werden.In the further course, the reflected test wave hits the diffractive optical element 11 and is converted by the action of the second structural component 18 into a converging wave, from which a plane wave arises again when exiting the diffractive optical element 11 . As in the first exemplary embodiment, deviations in the actual shape of the optical surface 1 from the specified shape result in the reflected test wave exiting the diffractive optical element 11 ultimately not forming a perfect plane wave. This can be detected in the manner already described in the first exemplary embodiment by coherent superimposition with the reference wave.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel entstehen durch die Wechselwirkung der Eingangswelle mit dem diffraktiven optischen Element 11 zusätzlich zur Referenzwelle und zur Prüfwelle auch Lichtablenkungen, die nicht erwünscht sind. Die Störung der Messung durch diese unerwünschten Lichtablenkungen soll durch die konkave Form der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 reduziert werden. Dies wird beispielhaft anhand des Störlichtbündels 19 erläutert.Also in the second exemplary embodiment, the interaction of the input wave with the diffractive optical element 11 results in light deflections that are not desired, in addition to the reference wave and the test wave. The disturbance of the measurement by these unwanted light bars Effects should be reduced by the concave shape of the front side 10 of the diffractive optical element 11. This is explained by way of example using the stray light beam 19 .

Das Störlichtbündel 19 entsteht durch eine spiegelnde Reflexion der divergierenden Welle an der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Das Störlichtbündel 19 wird anschließend von der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 in Richtung Rückseite 12 spiegelnd zurückreflektiert. Wegen der Krümmung der Vorderseite 10 ergibt sich ein anderer Reflexionswinkel als bei einer planparallel zur Rückseite 12 ausgebildeten Vorderseite 10. An der Rückseite 12 wird das Störlichtbündel 19 von der diffraktiven Struktur 13 wieder zur Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 umgelenkt. Diese Umlenkung ist auf die Wirkung der ersten Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 zurückzuführen. Danach verlässt das Störlichtbündel 19 das diffraktive optische Element 11 an dessen Vorderseite 10. Wie aus 2 ersichtlich ist, schließt das Störlichtbündel 19 nach dem Austritt aus dem diffraktiven optischen Element 11 einen Winkel mit der Ausbreitungsrichtung der Referenzwelle und der von der optischen Fläche 1 zurückreflektierten Prüfwelle ein. Dies führt analog zum ersten Ausführungsbeispiel dazu, dass das Störlichtbündel 19 nicht in die Detektoranordnung 21 gelangt.The stray light bundle 19 is created by a specular reflection of the diverging wave on the rear side 12 of the diffractive optical element 11. The stray light bundle 19 is then reflected back from the front side 10 of the diffractive optical element 11 in the direction of the rear side 12 in a specular manner. Due to the curvature of the front side 10, a different reflection angle results than in the case of a front side 10 which is configured plane-parallel to the rear side 12. This deflection is due to the effect of the first structural component 17 of the diffractive structure 13 . Thereafter, the stray light beam 19 leaves the diffractive optical element 11 on its front side 10. As shown in FIG 2 As can be seen, the stray light beam 19 encloses an angle with the direction of propagation of the reference wave and the test wave reflected back from the optical surface 1 after exiting the diffractive optical element 11 . Analogously to the first exemplary embodiment, this means that the stray light beam 19 does not reach the detector arrangement 21 .

Demgemäß kann durch eine gekrümmte Ausbildung der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 ähnlich wie durch eine keilförmige Ausbildung des diffraktiven optischen Elements 11 der Einfluss störender Lichtreflexe reduziert werden, auch wenn die Eingangswelle als eine Planwelle ausgebildet ist.Accordingly, the influence of disruptive light reflections can be reduced by a curved design of the front side 10 of the diffractive optical element 11 similar to a wedge-shaped design of the diffractive optical element 11, even if the input wave is designed as a plane wave.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Messanordnung. In 3 ist lediglich ein Ausschnitt der Messanordnung im Bereich des diffraktiven optischen Elements 11 und der optischen Komponente 2 dargestellt, da das dritte Ausführungsbeispiel im Übrigen weitgehend mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt. Ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht allerdings insofern, als die beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehene Kollimatorlinse 9 beim dritten Ausführungsbeispiel entfällt. Das bedeutet, dass die auf die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 auftreffende Eingangswelle beim dritten Ausführungsbeispiel nicht als eine Planwelle, sondern als eine divergierende sphärische Welle ausgebildet ist. 3 shows a schematic representation of a third exemplary embodiment of the measuring arrangement according to the invention. In 3 only a section of the measuring arrangement in the area of the diffractive optical element 11 and the optical component 2 is shown, since the third exemplary embodiment otherwise largely corresponds to the first exemplary embodiment. However, there is a difference from the first exemplary embodiment in that the collimator lens 9 provided in the first exemplary embodiment is omitted in the third exemplary embodiment. This means that the input wave impinging on the front side 10 of the diffractive optical element 11 in the third exemplary embodiment is not designed as a plane wave but as a diverging spherical wave.

Analog zum ersten Ausführungsbeispiel kann das Substrat 14 des diffraktiven optischen Elements 11 beim dritten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet sein und ein erstes Substratteil 15 und ein zweites Substratteil 16 aufweisen. Die Substratteile 15, 16 können durch Ansprengen miteinander verbunden sein. Alternativ dazu kann das Substrat 14 einteilig ausgebildet sein. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 14 des diffraktiven optischen Elements 11 beim dritten Ausführungsbeispiel aber nicht keilförmig ausgebildet, sondern weist eine Vorderseite 10 auf, die parallel zur Rückseite 12 orientiert ist, d. h. das Substrat 14 ist als eine Planparallelplatte ausgeführt. Die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 ist beim dritten Ausführungsbeispiel analog zum ersten Ausführungsbeispiel als eine ebene Fläche ausgebildet und weist analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine diffraktive Struktur 13 auf, die insbesondere als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist und in die eine erste Strukturkomponente 17 und eine zweite Strukturkomponente 18 einkodiert sind. Allerdings unterscheiden sich die erste Strukturkomponente 17 und die zweite Strukturkomponente 18 und damit auch die diffraktive Struktur 13 des dritten Ausführungsbeispiels vom ersten Ausführungsbeispiel.Analogously to the first exemplary embodiment, the substrate 14 of the diffractive optical element 11 in the third exemplary embodiment can be formed in two parts and have a first substrate part 15 and a second substrate part 16 . The substrate parts 15, 16 can be connected to one another by wringing. Alternatively, the substrate 14 can be formed in one piece. In contrast to the first exemplary embodiment, however, the substrate 14 of the diffractive optical element 11 in the third exemplary embodiment is not wedge-shaped, but has a front side 10 which is oriented parallel to the rear side 12, ie. H. the substrate 14 is designed as a plane-parallel plate. In the third exemplary embodiment, the rear side 12 of the diffractive optical element 11 is designed as a flat surface, analogously to the first exemplary embodiment, and, analogously to the first exemplary embodiment, has a diffractive structure 13, which is designed in particular as a computer-generated hologram and into which a first structural component 17 and a second structural component 18 are encoded. However, the first structural component 17 and the second structural component 18 and thus also the diffractive structure 13 of the third exemplary embodiment differ from the first exemplary embodiment.

Die auf die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 auftreffende Eingangswelle wird beim Eintritt in das erste Substratteil 15 abgelenkt und verläuft ohne weitere Ablenkung durch das erste Substratteil 15 und das zweite Substratteil 16 bis zur Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11. Dort trifft die Eingangswelle auf die diffraktive Struktur 13.The input wave impinging on the front side 10 of the diffractive optical element 11 is deflected when it enters the first substrate part 15 and runs without further deflection through the first substrate part 15 and the second substrate part 16 to the rear side 12 of the diffractive optical element 11. The input wave hits there on the diffractive structure 13.

Die erste Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 hat die Wirkung, dass sie die auf die diffraktive Struktur 13 auftreffende Eingangswelle in sich zurückreflektiert und dadurch eine Referenzwelle erzeugt, die nach dem Austritt aus der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 als eine konvergierende sphärische Welle exakt komplementär zur einlaufenden divergierenden sphärischen Welle ausgebildet ist und in exakt entgegengesetzter Richtung zur einlaufenden divergierenden Welle bis zur Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 läuft.The first structural component 17 of the diffractive structure 13 has the effect that it reflects back the input wave impinging on the diffractive structure 13 and thereby generates a reference wave which, after exiting from the front side 10 of the diffractive optical element 11, is exactly as a converging spherical wave is designed to be complementary to the incoming diverging spherical wave and runs in exactly the opposite direction to the incoming diverging wave up to the front side 10 of the diffractive optical element 11 .

Dies gilt allerdings nur dann, wenn die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 exakt eben ausgebildet ist. Auch wenn die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 mit hoher Präzision als eine ebene Fläche gefertigt ist, kann es vorkommen, dass die Rückseite 12 und damit auch die diffraktive Struktur 13 durch den Einfluss der Schwerkraft etwas verformt wird. Dies hat zur Folge, dass die Eingangswelle nicht exakt in sich zurückreflektiert wird. Besonders problematisch ist dabei, dass sich die unerwünschte Wirkung der Verformung der diffraktiven Struktur 13 durch die Reflexion der Eingangswelle an der diffraktiven Struktur 13 verdoppelt und sich die Verformung dadurch besonders stark auf die Präzision der auf diese Weise erzeugten Referenzwelle auswirkt. Um diese negative Auswirkung auf ein vertretbares Maß zu begrenzen, ist das Substrat 14 beim dritten Ausführungsbeispiel so dick ausgebildet, dass es sich unter dem Einfluss der Schwerkraft nur wenig verformt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Dicke des Substrats 14 so gewählt wird, dass es zu einer schwerkraftbedingten Durchbiegung von maximal 200 nm kommt. Das Substrat kann beispielsweise eine Größe von 6 oder 9 Zoll aufweisen.However, this only applies if the rear side 12 of the diffractive optical element 11 is designed to be exactly flat. Even if the back 12 of the diffractive optical element 11 is manufactured with high precision as a flat surface, it can happen that the back 12 and thus also the diffractive structure 13 is deformed somewhat by the influence of gravity. As a result, the input wave is not exactly reflected back into itself. A particular problem is that the undesired effect of the deformation of the diffractive structure 13 is caused by the reflection of the input wave at the diffractive structure 13 is doubled and the deformation has a particularly strong effect on the precision of the reference wave generated in this way. In order to limit this negative effect to an acceptable level, the substrate 14 in the third exemplary embodiment is made so thick that it deforms only slightly under the influence of gravity. In particular, it can be provided that the thickness of the substrate 14 is selected in such a way that gravity-related deflection of a maximum of 200 nm occurs. For example, the substrate may be 6 or 9 inches in size.

Die Referenzwelle tritt an der Vorderseite 10 aus dem diffraktiven optischen Element 11 aus und wird dabei in umgekehrter Weise abgelenkt wie beim Eintritt in das diffraktive optischen Element 11. Demgemäß weist die Referenzwelle eine Ausbreitungsrichtung auf, welche exakt entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung der Eingangswelle verläuft. Die Referenzwelle trifft anschließend direkt auf den in 1 dargestellten Strahlteiler 8, da beim dritten Ausführungsbeispiel im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem Strahlteiler 8 und dem diffraktiven optischen Element 11 keine Kollimatorlinse 9 angeordnet ist.The reference wave emerges from the front side 10 of the diffractive optical element 11 and is deflected in the opposite way as when entering the diffractive optical element 11. Accordingly, the reference wave has a direction of propagation which runs exactly opposite to the direction of propagation of the input wave. The reference wave then hits the in directly 1 shown beam splitter 8, since in the third embodiment, in contrast to the first embodiment, no collimator lens 9 is arranged between the beam splitter 8 and the diffractive optical element 11.

Die zweite Strukturkomponente 18 der diffraktiven Struktur 13 hat beim dritten Ausführungsbeispiel analog zum ersten Ausführungsbeispiel die Wirkung, dass sie die Eingangswelle beim Durchtritt durch die diffraktive Struktur 13 in eine Prüfwelle umwandelt, deren Wellenfront der vorgegebenen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 entspricht. Auch die Ausbildung der Prüfwelle wird durch eine Verformung der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 beeinflusst. In Transmission wirkt sich der Einfluss der Verformung allerdings deutlich geringer aus als in Reflexion. Die Beeinflussung der Prüfwelle hat zur Folge, dass die Wellenfront der Prüfwelle nicht exakt der vorgegebenen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 entspricht und dadurch ein Messfehler entsteht. Die Prüfwelle wird von der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 wegen der Beeinflussung durch die Verformung lediglich näherungsweise in sich zurückreflektiert und trifft dann auf das diffraktive optische Element 11, wobei sich die die Verformung der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 beim Durchgang durch die zweite Strukturkomponente 18 abermals negativ auswirkt. Beim Austritt aus dem diffraktiven optischen Element 11 wird die reflektierte Prüfwelle gemäß der vorliegenden Geometire abgelenkt und breitet sich dann in entgegengesetzter Richtung wie die Eingangswelle aus. Danach trifft die reflektierte Prüfwelle direkt auf den in 1 dargestellten Strahlteiler 8.In the third exemplary embodiment, the second structural component 18 of the diffractive structure 13 has the effect, analogously to the first exemplary embodiment, that it converts the input wave as it passes through the diffractive structure 13 into a test wave, the wavefront of which corresponds to the predetermined shape of the optical surface 1 of the optical component 2. The formation of the test wave is also influenced by a deformation of the back 12 of the diffractive optical element 11 . In transmission, however, the influence of the deformation has a much smaller effect than in reflection. The effect of influencing the test wave is that the wavefront of the test wave does not correspond exactly to the specified shape of the optical surface 1 of the optical component 2, and this results in a measurement error. Due to the influence of the deformation, the test wave is only approximately reflected back into itself by the optical surface 1 of the optical component 2 and then hits the diffractive optical element 11, with the deformation of the rear side 12 of the diffractive optical element 11 changing when passing through the second structural component 18 again has a negative effect. When exiting the diffractive optical element 11, the reflected test wave is deflected according to the present geometry and then propagates in the opposite direction to the input wave. After that, the reflected test wave hits the in directly 1 shown beam splitter 8.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel haben Abweichungen der tatsächlichen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 von der vorgegebenen Form zur Folge, dass die Wellenfront der reflektierten Prüfwelle nicht exakt mit der Wellenfront der Referenzwelle übereinstimmt, wobei zusätzliche Abweichungen durch die Verformung des diffraktiven optischen Elements 11 dazukommen. Somit handelt es sich bei der reflektierten Prüfwelle nach dem Austritt aus dem diffraktiven optischen Element 11 auch im Falle einer perfekt geformten optischen Fläche 1 nicht um eine exakt sphärische Welle. Die insgesamt resultierende Abweichung zwischen der reflektierten Prüfwelle und der Referenzwelle kann mit Hilfe der Detektoranordnung 21 detektiert werden.As in the first exemplary embodiment, deviations in the actual shape of the optical surface 1 of the optical component 2 from the specified shape result in the wavefront of the reflected test wave not exactly matching the wavefront of the reference wave, with additional deviations being caused by the deformation of the diffractive optical element 11 join in. Thus, the reflected test wave after exiting the diffractive optical element 11 is not an exactly spherical wave, even in the case of a perfectly formed optical surface 1 . The overall resulting deviation between the reflected test wave and the reference wave can be detected using the detector arrangement 21 .

Auch beim dritten Ausführungsbeispiel generiert das diffraktive optische Element 11 unerwünschte Lichtablenkungen, welche die Messung stören können. Anders als beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiele wird der Einfluss der unerwünschten Lichtablenkungen auf die Messung nicht dadurch reduziert, dass die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 oder zumindest große Bereiche der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 einen von Null verschiedenen Winkel 20 mit der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 einschließen. Stattdessen sind die Vorderseite 10 und die Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 beim dritten Ausführungsbeispiel planparallel ausgebildet. Um dennoch den Einfluss unerwünschter Lichtablenkungen zu reduzieren, wird die Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 anders als beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nicht mit einer Planwelle, sondern mit einer divergierenden sphärischen Welle als Eingangswelle bestrahlt. Wie dies zu einer Reduktion des Einflusses unerwünschter Lichtablenkungen auf die Messung führt, wird im Folgenden anhand eines Störlichtbündels 19 erläutert, das in 3 als eine gestrichelte Linie eingezeichnet ist.In the third exemplary embodiment, too, the diffractive optical element 11 generates undesired light deflections, which can disrupt the measurement. In contrast to the first and second exemplary embodiments, the influence of the undesired light deflections on the measurement is not reduced by the fact that the front side 10 of the diffractive optical element 11 or at least large areas of the front side 10 of the diffractive optical element 11 have a non-zero angle 20 with the back side 12 of the diffractive optical element 11 include. Instead, the front side 10 and the back side 12 of the diffractive optical element 11 are designed to be plane-parallel in the third exemplary embodiment. In order to nevertheless reduce the influence of undesired light deflections, the front side 10 of the diffractive optical element 11 is not irradiated with a plane wave, as in the first and second exemplary embodiment, but with a diverging spherical wave as the input wave. How this leads to a reduction in the influence of undesired light deflections on the measurement is explained below using an interfering light bundle 19, which is shown in 3 is drawn as a dashed line.

Das Störlichtbündel 19 entsteht durch eine spiegelnde Reflexion der Eingangswelle an der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 und breitet sich durch das Substrat 14 in Richtung Vorderseite 10 aus. Von der Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 wird das Störlichtbündel 19 in Richtung Rückseite 12 zurückreflektiert. Dort wird das Störlichtbündel 19 von der diffraktiven Struktur 13 zur Vorderseite 10 des diffraktiven optischen Elements 11 umgelenkt. Diese Umlenkung ist auf die erste Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13 zurückzuführen. Danach verlässt das Störlichtbündel 19 das diffraktive optische Element 11 an dessen Vorderseite 10. Das Störlichtbündel 19 weist beim Verlassen des Substrats 14 eine Defokussierung und eine etwas andere Richtung als die Ausbreitungsrichtung der Referenzwelle und der zurückreflektierten Prüfwelle an dieser Stelle auf. Dies führt analog zum ersten Ausführungsbeispiel dazu, dass das Störlichtbündel 19 nicht oder nur zu einem sehr kleinen Anteil in die Detektoranordnung 21 gelangt.The stray light bundle 19 is created by a specular reflection of the input wave on the rear side 12 of the diffractive optical element 11 and propagates through the substrate 14 in the direction of the front side 10 . The stray light beam 19 is reflected back from the front side 10 of the diffractive optical element 11 in the direction of the rear side 12 . There, the stray light bundle 19 is deflected by the diffractive structure 13 to the front side 10 of the diffractive optical element 11 . This deflection is due to the first structure component 17 of the diffractive structure 13 . The stray light beam 19 then leaves the diffractive optical element 11 on its front side 10. The stray light beam 19 has a defocusing and a slightly different direction than the propagation direction of the reference wave and the reflected back test wave at this point when leaving the substrate 14. Analogously to the first exemplary embodiment, this means that the stray light beam 19 is not or only closed enters the detector array 21 to a very small extent.

Die für das dritte Ausführungsbeispiel beschriebene deformationsbedingte Beeinflussung der Referenzwelle tritt auch beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auf, so dass auch bei diesen Ausführungsbeispielen ein dickes Substrat 14 vorteilhaft ist. Allerdings sind herkömmliche Anlagen zur Herstellung computergenerierter Hologramme nicht dafür ausgelegt die Hologramme auf dicke Träger aufzubringen. Im Rahmen der Erfindung ist es deshalb als eine Option vorgesehen, die diffraktive Struktur 13 mit einer herkömmlichen Anlage auf einen herkömmlichen und somit dünnen Träger aufzubringen, der als eine Planparallelplatte ausgebildet ist. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei diesem dünnen Träger jeweils um das zweite Substratteil 16. Um die gewünschte Dicke und ggf. auch eine von einer Planparallelplatte abweichende Ausgestaltung des diffraktiven optischen Elements 11 zu erreichen, wird das zweite Substratteil 16 mit einem geeigneten ersten Substratteil 15 verbunden.The influencing of the reference wave due to deformation described for the third exemplary embodiment also occurs in the first and second exemplary embodiment, so that a thick substrate 14 is also advantageous in these exemplary embodiments. However, conventional systems for producing computer-generated holograms are not designed to apply the holograms to thick carriers. It is therefore provided as an option within the scope of the invention to apply the diffractive structure 13 to a conventional and therefore thin carrier, which is designed as a plane-parallel plate, using a conventional system. In the exemplary embodiments described, this thin support is in each case the second substrate part 16. In order to achieve the desired thickness and possibly also a configuration of the diffractive optical element 11 that deviates from a plane-parallel plate, the second substrate part 16 is connected to a suitable first substrate part 15 connected.

Alternativ dazu ist es auch möglich, wenn auch mit einem gewissen Aufwand verbunden, herkömmliche Fertigungsanlagen so abzuwandeln, dass damit auch Hologramme auf dicke Träger aufgebracht werden können oder neue Fertigungsanlagen zu entwickeln, die für dicke Träger ausgelegt sind. Dann kann auf eine zweiteilige Ausbildung des Substrats 14 verzichtet werden.Alternatively, it is also possible, albeit with a certain amount of effort, to modify conventional production systems in such a way that holograms can also be applied to thick carriers or to develop new production systems that are designed for thick carriers. A two-part construction of the substrate 14 can then be dispensed with.

Im Folgenden wird anhand der 4, 5 und 6 erläutert, wie die diffraktive Struktur 13 auf der Rückseite 12 des diffraktiven optischen Elements 11 ausgebildet sein kann. Die Erläuterung bezieht sich beispielhaft auf die diffraktive Struktur 13 des ersten Ausführungsbeispiels, gilt sinngemäß aber auch für die anderen Ausführungsbeispiele.The following is based on the 4 , 5 and 6 explains how the diffractive structure 13 on the back 12 of the diffractive optical element 11 can be formed. The explanation relates to the diffractive structure 13 of the first exemplary embodiment, but also applies analogously to the other exemplary embodiments.

4 zeigt eine mögliche Ausbildung der ersten Strukturkomponente 17 der diffraktiven Struktur 13, die dazu dient, die Referenzwelle zu generieren. Da die in der ersten Strukturkomponente17 enthaltenen Strukturen extrem kleine Abmessungen aufweisen, ist in 4 lediglich ein kleiner Ausschnitt der ersten Strukturkomponente 17 dargestellt. Der dargestellte Ausschnitt zeigt mehrere parallele Streifen, die jeweils den gleichen Abstand zu den jeweils benachbarten Streifen aufweisen. Ein derart regelmäßiges Muster hat die Wirkung, dass es eine einlaufenden Planwelle in eine auslaufende Planwelle umlenkt. Durch eine geeignete Auslegung des Musters kann erreicht werden, dass sich die auslaufende Planwelle in eine Richtung ausbreitet, die exakt entgegengesetzt zur Ausbreitungsrichtung der einlaufenden Planwelle verläuft, d. h. die einlaufende Planwelle wird in sich zurückreflektiert. Wie bereits erwähnt, wird diese Rückreflexion als Littrow-Reflexion bezeichnet. 4 shows a possible embodiment of the first structural component 17 of the diffractive structure 13, which is used to generate the reference wave. Since the structures contained in the first structural component17 have extremely small dimensions, in 4 only a small section of the first structural component 17 is shown. The section shown shows a number of parallel strips which are each at the same distance from the respective adjacent strips. Such a regular pattern has the effect of redirecting an incoming plane wave into an outgoing plane wave. A suitable design of the pattern can ensure that the outgoing plane wave propagates in a direction that runs exactly opposite to the direction of propagation of the incoming plane wave, ie the incoming plane wave is reflected back into itself. As already mentioned, this back reflection is called Littrow reflection.

5 zeigt eine mögliche Ausbildung der zweiten Strukturkomponente 18 der diffraktiven Struktur 13, die dazu dient, die Prüfwelle zu generieren. Wie bei 4 ist auch bei 5 lediglich ein Ausschnitt der zweiten Strukturkomponente 18 dargestellt. Der dargestellte Ausschnitt zeigt mehrere nebeneinander angeordnete Streifen. Die einzelnen Streifen verlaufen in der Regel nicht parallel zueinander und benachbarte Streifen weisen in der Regel unterschiedliche Abstände voneinander auf. Da nur ein sehr kleiner Ausschnitt der zweiten Strukturkomponente 18 dargestellt ist und die Ausbildung der Streifen nur sehr langsam örtlich variiert, sind die Abweichungen zwischen den Streifen in 5 nicht erkennbar. Das durch die Streifen gebildete Muster hat die Wirkung, dass aus einer einlaufenden Planwelle beim Durchgang durch das Muster eine Prüfwelle mit einer Wellenfront generiert wird, welche der vorgegebenen Form der optischen Fläche 1 der optischen Komponente 2 entspricht. 5 shows a possible design of the second structural component 18 of the diffractive structure 13, which is used to generate the test wave. As in 4 is also at 5 only a section of the second structural component 18 is shown. The section shown shows several strips arranged side by side. The individual strips generally do not run parallel to one another, and adjacent strips generally have different distances from one another. Since only a very small section of the second structural component 18 is shown and the formation of the strips varies locally only very slowly, the deviations between the strips in 5 not visible. The pattern formed by the strips has the effect that a test wave with a wavefront that corresponds to the predetermined shape of the optical surface 1 of the optical component 2 is generated from an incoming plane wave when passing through the pattern.

6 zeigt eine mögliche Ausbildung der diffraktiven Struktur 13, welche die erste Strukturkomponente 17 und die zweite Strukturkomponente 18 beinhaltet. Bei der dargestellten Ausbildung ist die diffraktive Struktur 13 als ein komplex kodiertes binäres Phasengitter ausgeführt, d. h. aus den beiden Strukturkomponenten 17, 18 wurde eine gemeinsame Struktur erzeugt. Demgemäß reflektiert die diffraktive Struktur 13 eine einlaufende Planwelle zum Teil in sich zurück und generiert beim Durchgang des nicht reflektierten Teils der einlaufenden Planwelle durch die diffraktive Struktur 13 eine Prüfwelle. 6 shows a possible configuration of the diffractive structure 13, which includes the first structural component 17 and the second structural component 18. In the embodiment shown, the diffractive structure 13 is designed as a complex-coded binary phase grating, ie a common structure was produced from the two structural components 17, 18. Accordingly, the diffractive structure 13 partially reflects an incoming plane wave back into itself and generates a test wave when the non-reflected part of the incoming plane wave passes through the diffractive structure 13 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Optische Flächeoptical surface
22
Optische KomponenteOptical component
33
Lichtquellelight source
44
Lichtbündellight beam
55
LaserLaser
66
Fokussierlinsefocusing lens
77
Blendecover
88th
Strahlteilerbeam splitter
99
Kollimatorlinsecollimator lens
1010
Vorderseitefront
1111
Diffraktives optisches ElementDiffractive optical element
1212
Rückseiteback
1313
Diffraktive Strukturdiffractive structure
1414
Substratsubstrate
1515
Erstes SubstratteilFirst substrate part
1616
Zweites SubstratteilSecond substrate part
1717
Erste StrukturkomponenteFirst structural component
1818
Zweite StrukturkomponenteSecond structural component
1919
Störlichtbündelstray light beam
2020
Winkelangle
2121
Detektoranordnungdetector array
2222
Blendecover
2323
Okulareyepiece
2424
Lichtempfindlicher SensorPhotosensitive sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017217369 A1 [0003]DE 102017217369 A1 [0003]

Claims (14)

Diffraktives optisches Element zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle, wobei - das diffraktive optische Element (11) ein Substrat (14) mit einer ersten Seite (10) und einer der ersten Seite (10) gegenüberliegenden zweite Seite (12) aufweist, - auf der zweiten Seite (12) des Substrats (14) eine diffraktive Struktur (13) angeordnet ist, die als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist, - die erste Seite (10) des Substrats (14) in einem Abstand zur zweiten Seite (12) des Substrats (14) angeordnet ist, - der Abstand zwischen der ersten Seite (10) und der zweiten Seite (12) des Substrats (14) ortsabhängig variiert.Diffractive optical element for generating a test wave from an input wave, wherein - the diffractive optical element (11) has a substrate (14) with a first side (10) and a second side (12) opposite the first side (10), - on the second side (12) of the substrate (14) a diffractive structure (13) is arranged, which is designed as a computer-generated hologram, - the first side (10) of the substrate (14) is arranged at a distance from the second side (12) of the substrate (14), - The distance between the first side (10) and the second side (12) of the substrate (14) varies depending on the location. Diffraktives optisches Element zur Generierung einer Prüfwelle aus einer Eingangswelle, wobei - das diffraktive optische Element (11) ein Substrat (14) mit einer ersten Seite (10) und einer der ersten Seite (10) gegenüberliegenden zweite Seite (12) aufweist, - auf der zweiten Seite (12) des Substrats (14) eine diffraktive Struktur (13) angeordnet ist, die als ein computergeneriertes Hologramm ausgebildet ist, - das Substrat (14) einen Durchmesser von wenigstens 150 mm und eine schwerkraftbedingte Eigendurchbiegung von maximal 200 nm aufweist.Diffractive optical element for generating a test wave from an input wave, wherein - the diffractive optical element (11) has a substrate (14) with a first side (10) and a second side (12) opposite the first side (10), - on the second side (12) of the substrate (14) a diffractive structure (13) is arranged, which is designed as a computer-generated hologram, - The substrate (14) has a diameter of at least 150 mm and a gravitational inherent deflection of at most 200 nm. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Seite (10) des Substrats (14) wenigstens bereichsweise einen von Null verschiedenen Winkel (20) mit der zweiten Seite (12) einschließt.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, in which the first side (10) of the substrate (14) encloses an angle (20) which is different from zero with the second side (12), at least in regions. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Seite (12) des Substrats (14) als eine ebene Fläche ausgebildet ist.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, wherein the second side (12) of the substrate (14) is designed as a flat surface. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Seite (10) des Substrats als eine ebene Fläche ausgebildet ist.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, wherein the first side (10) of the substrate is formed as a flat surface. Diffraktives optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Seite (10) des Substrats (14) als eine gekrümmte Fläche ausgebildet ist.Diffractive optical element according to one of Claims 1 until 4 wherein the first side (10) of the substrate (14) is formed as a curved surface. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das diffraktive optische Element dazu (11) konfiguriert ist, aus der Eingangswelle eine Referenzwelle zu generieren.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, wherein the diffractive optical element is configured (11) to generate a reference wave from the input wave. Diffraktives optisches Element nach Anspruch 7, wobei das diffraktive optische Element (11) dazu konfiguriert ist, die Referenzwelle in Reflexion zu generieren.Diffractive optical element claim 7 , wherein the diffractive optical element (11) is configured to generate the reference wave in reflection. Diffraktives optisches Element nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das diffraktive optische Element (11) dazu konfiguriert ist, als Referenzwelle eine Planwelle zu generieren.Diffractive optical element according to one of Claims 7 or 8th , wherein the diffractive optical element (11) is configured to generate a plane wave as a reference wave. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das diffraktive optische Element (11) dazu konfiguriert ist, die Prüfwelle beim Durchgang der Eingangswelle durch die diffraktive Struktur (13) zu generieren.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, wherein the diffractive optical element (11) is configured to generate the test wave when the input wave passes through the diffractive structure (13). Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die diffraktive Struktur (13) als ein komplex kodiertes binäres Phasengitter ausgebildet ist.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, in which the diffractive structure (13) is designed as a complex-coded binary phase grating. Diffraktives optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (14) ein erstes Substratteil (15) und ein zweites Substratteil (16) aufweist, die starr miteinander verbunden sind.Diffractive optical element according to one of the preceding claims, in which the substrate (14) has a first substrate part (15) and a second substrate part (16) which are rigidly connected to one another. Messanordnung zur interferometrischen Vermessung einer optischen Fläche (1) mit - einem diffraktiven optischen Element (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - einer Lichtquelle (3) und - eine Detektoranordnung (21) zur Detektion eines Interferogramms, das durch eine Überlagerung der Prüfwelle und der Referenzwelle generiert wird.Measuring arrangement for interferometric measurement of an optical surface (1). - a diffractive optical element (11) according to any one of the preceding claims, - a light source (3) and - A detector arrangement (21) for detecting an interferogram which is generated by superimposing the test wave and the reference wave. Messanordnung nach Anspruch 13, wobei die Messanordnung so ausgebildet ist, dass das diffraktive optische Element (11) mit einer Planwelle bestrahlt wird.measurement arrangement Claim 13 , The measuring arrangement being designed in such a way that the diffractive optical element (11) is irradiated with a plane wave.
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