DE102022207884A1

DE102022207884A1 - Messvorrichtung, Verfahren zur interferometrischen Vermessung, Bearbeitungsverfahren, optisches Element und Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102022207884A1
Application number: DE102022207884.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schulte; Vladan Blahnik; Martin PESCHKA
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2042-07-30
Also published as: US20240035811A1; JP2024019117A; DE102022207884B4; CN117470129A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (1) zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche (2) eines Prüflings (3), insbesondere einer optischen Oberfläche (2) eines optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), mit:- einer Beleuchtungseinrichtung (4) aufweisend eine Beleuchtungsquelle (5) zur Erzeugung einer Beleuchtungswelle (6), und- einer Interferometereinrichtung (7), welche ein Aufspaltungselement (8) aufweist, um die Beleuchtungswelle (6) in eine auf die Oberfläche (2) gerichtete Prüfwelle (9) und eine Referenzwelle (10) aufzuspalten und die rücklaufende Prüfwelle (9) nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche (2) mit der Referenzwelle (10) zusammenzuführen, und- einer Erfassungseinrichtung (11), um ein Interferenzmuster zu erfassen und das Interferenzmuster auszuwerten, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche (2) von einer Sollform zu bestimmen, und- einer Steuereinrichtung (12), welche eingerichtet ist, um die zu vermessende Oberfläche (2) in mehrere zu vermessende Einzelflächen (13) aufzuteilen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings, insbesondere einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, mit einer Beleuchtungseinrichtung aufweisend eine Beleuchtungsquelle zur Erzeugung einer Beleuchtungswelle, und einer Interferometereinrichtung, welche ein Aufspaltungselement aufweist, um die Beleuchtungswelle in eine auf die Oberfläche gerichtete Prüfwelle und eine Referenzwelle aufzuspalten, und einer Erfassungseinrichtung, um die rücklaufende Prüfwelle nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche mit der Referenzwelle zusammenzuführen, ein Interferenzmuster zu erfassen und das Interferenzmuster auszuwerten, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche von einer Sollform zu bestimmen, und einer Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, um die zu vermessende Oberfläche in mehrere zu vermessende Einzelflächen aufzuteilen, und einer Positioniereinrichtung, welche eingerichtet ist, die Prüfwelle derart auf der zu vermessenden Oberfläche zu positionieren, dass die jeweilige Einzelfläche ausgeleuchtet ist, wobei die Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, um anhand der Daten der Einzelflächen eine Abweichung der Form wenigstens eines Teils der zu vermessenden Oberfläche von der Sollform zu bestimmen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings, insbesondere einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, wonach eine Beleuchtungswelle mittels eines Aufspaltungselements in eine auf die Oberfläche gerichtete Prüfwelle und eine Referenzwelle aufgespalten wird, wonach die rücklaufende Prüfwelle nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche mit der Referenzwelle zusammengeführt und ein Interferenzmuster erzeugt wird, wonach das Interferenzmuster ausgewertet wird, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche von einer Sollform zu bestimmen, wonach die zu vermessende Oberfläche in mehrere nacheinander zu vermessende Einzelflächen aufgeteilt wird, wonach die Prüfwelle derart auf der zu vermessenden Oberfläche positioniert wird, dass die jeweilige Einzelfläche wenigstens annähernd senkrecht ausgeleuchtet wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Prüflings, insbesondere eines optischen Elements, insbesondere für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, wonach eine Form einer Oberfläche des Prüflings, insbesondere eine optische Oberfläche des optischen Elements derart bearbeitet wird, dass die Form der Oberfläche einer Sollform zumindest angenähert wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein optisches Element, insbesondere für ein Lithografiesystem.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
Aus dem Stand der Technik sind Lithografiesysteme bekannt, welche ultraviolette Strahlung, insbesondere DUV (deep ultra violet)- und/oder EUV (extreme ultra violet)-Licht verwenden, um mikrolithografische Strukturen mit höchster Präzision herzustellen. Hierbei wird das Licht einer Strahlungsquelle über mehrere Spiegel zu einem zu belichtenden Wafer gelenkt. Eine exakte Ausbildung der Oberflächenform des Spiegels trägt hierbei entscheidend zu der Qualität der Belichtung bei.
Da die Genauigkeitsanforderungen an die optischen Elemente eines Lithografiesystems, insbesondere an Spiegeloberflächen sich beispielsweise auf Bruchteile von Nanometern belaufen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Überprüfung der Güte der optischen Elemente des Lithografiesystems interferometrische Messverfahren und -vorrichtungen zu verwenden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Interferometer zur Überprüfung der optischen Oberfläche von Spiegeln einzusetzen, wobei eine Prüflichtwelle des Interferometers jeweils nur einen Teilbereich des Spiegels abtastet. Abweichungen von einer Sollform des Spiegels in dem Teilbereich, werden gemäß dem Stand der Technik mittels interferometrischer Methoden bestimmt.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Methoden ist, dass die teilbereichsbasierte Abtastung von optischen Oberflächen, um die Form der Oberfläche mit einer gewünschten Zuverlässigkeit und Präzision bestimmen zu können, einen hohen Zeitaufwand erfordert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messvorrichtung zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings zu schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine zeiteffiziente und präzise Ermittlung der Form der Oberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Messvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings, zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine zeiteffiziente und präzise Ermittlung der Form der Oberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den in Anspruch 17 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Prüflings zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine zeiteffiziente und präzise Bearbeitung der Oberfläche ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Bearbeitungsverfahren mit den in Anspruch 32 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere eine präzise bearbeitete Oberfläche aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optisches Element mit den in Anspruch 36 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere hochpräzise geformte Wellenfronten zur Belichtung von Wafern aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 37 genannten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings, insbesondere einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, weist wenigstens folgende Bestandteile auf:

- eine Beleuchtungseinrichtung aufweisend eine Beleuchtungsquelle zur Erzeugung einer Beleuchtungswelle, und
- eine Interferometereinrichtung, welche ein Aufspaltungselement aufweist, um die Beleuchtungswelle in eine auf die Oberfläche gerichtete Prüfwelle und eine Referenzwelle aufzuspalten, und
- eine Erfassungseinrichtung, um die rücklaufende Prüfwelle nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche mit der Referenzwelle zusammenzuführen, ein Interferenzmuster zu erfassen und das Interferenzmuster auszuwerten, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche von einer Sollform zu bestimmen, und
- eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, um die zu vermessende Oberfläche in mehrere zu vermessende Einzelflächen aufzuteilen, und
- eine Positioniereinrichtung, welche eingerichtet ist, die Prüfwelle derart auf der zu vermessenden Oberfläche zu positionieren, dass die jeweilige Einzelfläche ausgeleuchtet ist,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung wenigstens eine einstellbare Blendeneinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, um eine Subapertur der Interferometereinrichtung zu definieren und an die jeweils zu vermessende Einzelfläche anzupassen.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung hat den Vorteil, dass die Subapertur, vorzugsweise dynamisch, an die jeweils zu vermessende Einzelfläche anpassbar ist. Hierdurch kann eine besonders zeitökonomische Vermessung der Oberfläche erfolgen, da die Größe der Subapertur an eine jeweilige zu erwartende Oberflächenform der Einzelfläche angepasst werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, die zu vermessende Oberfläche derart in mehrere zu vermessende Einzelflächen aufzuteilen, dass eine Größe und/oder eine Form der zu vermessenden Einzelflächen an die interferometrische Vermessbarkeit der zu erwartenden Form der zu vermessenden Oberfläche im Bereich der jeweils zu vermessenden Einzelfläche angepasst ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in einem interferometrisch mit hoher Präzision vermessbaren Bereich der zu vermessenden Oberfläche die zu vermessenden Einzelflächen eine größere Flächenausdehnung aufweisen als in schwierig zu vermessenden Abschnitten der zu vermessenden optischen Oberfläche.
Durch eine derartige, vorzugsweise dynamische, Anpassung der Einzelflächen an ein jeweiliges Areal der zu vermessenden Oberfläche sowie der darauffolgenden Anpassung einer Subapertur auf die derart selektierte Einzelfläche kann die Vermessung der Oberfläche zeitökonomisch bzw. zeitoptimiert ablaufen. In anderen Worten ermöglicht die erfindungsgemäße Messvorrichtung die Erhebung einer auf die jeweiligen Anforderungen an die Messpräzision in den jeweiligen Einzelflächen optimierten Datenmenge, wobei in jedem Areal der zu vermessenden Oberfläche nicht mehr als die notwendigen Datenmengen erhoben wird, welche zur Erreichung einer gewünschten Aussagekraft über die Form der zu vermessenden Oberfläche notwendig ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement eingerichtet ist, eine nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle auszubilden.
Dadurch, dass das Aufspaltungselement zur Ausbildung einer nicht-sphärischen Wellenfront der Prüfwelle eingerichtet ist, kann zudem bei nicht-sphärischen zu vermessenden Oberflächen eine auf die Oberfläche annähernd maßgeschneiderte Wellenfront ausgebildet werden, was eine Messpräzision verbessert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung und die Erfassungseinrichtung als Teil der Interferometereinrichtung ausgebildet sind.
Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement einstückig ausgebildet ist.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement mehrteilig ausgebildet ist.
Insbesondere bei einem mehrteilig ausgebildeten Aufspaltungselement kann vorgesehen sein, dass die Interferometereinrichtung als Michelson-Interferometer und/oder als Mach-Zehnder-Interferometer ausgebildet ist.
Unter einer Subapertur kann derjenige Bereich auf der zu vermessenden Oberfläche verstanden werden, dem durch die Interferometereinrichtung die Prüfwelle zugeführt und/oder von dem die rücklaufende Prüfwelle durch die Interferometereinrichtung ausgenommen wird.
Die einzelnen Subaperturen sind vorzugsweise deutlich kleiner als der Durchmesser der Oberfläche, zum Beispiel einer Freiformfläche des Prüflings, um so eine möglichst gute Ortsauflösung zu erreichen. Die Vermessung der Oberfläche, insbesondere einer Freiformfläche des Prüflings, hat gegenüber einer vollflächigen Prüfung mit einem CGH (computergeneriertes Hologramm) erhebliche Vorteile und führt insbesondere zu einer deutlich besseren Ortsauflösung, ferner gibt es keine Störreflexe, welche hochfrequente Wellenfrontfehler erzeugen können.
Die einstellbare Blendeneinrichtung kann vorzugsweise als variable Feldblende in der Beleuchtungseinrichtung der Messvorrichtung bzw. des interferometrischen Sensors ausgebildet sein.
Die einstellbare Blendeneinrichtung kann eine oder mehrere Blenden, insbesondere Feldblenden, aufweisen. Eine zweite bzw. mehrere Blenden, insbesondere Feldblenden bzw. Irisblenden, sind grundsätzlich nicht erforderlich, liefern aber einen weiteren Freiheitsgrad, um die Feldgröße und -form und damit die Messgenauigkeit zu optimieren.
Vorgesehen sein können ferner variable inkohärente Beleuchtungssettings. Es kann von Vorteil sein, dass jeweils ein kohärentes und/oder ein inkohärentes Setting für alle Messaufgaben eingesetzt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungswelle eine ebene Wellenfront aufweist und mithin eine ebene Beleuchtungswelle ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement eingerichtet ist, eine astigmatische oder torische Wellenfront als Prüfwelle auszubilden.
Unter den möglichen nicht-sphärischen Wellenfronten der Prüfwelle eignen sich astigmatische und/oder torische Wellenfronten in besonderem Maße zur Vermessung von Spiegeln in EUV-Lithografiesystemen. Diese weisen häufig näherungsweise astigmatische und/oder torische Oberflächenformen und/oder Sollformen der Oberfläche auf, so dass durch ein derart ausgebildetes Aufspaltungselement die Wellenfront der Prüfwelle der Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche in guter Weise angenähert werden kann.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement, vorzugsweise bestmöglich, an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche angepasst ist.
Hierdurch kann die Wellenfront der Prüfwelle derart ausgebildet werden, dass sie bereits zu einem großen Teil der zu vermessenden optischen Oberfläche in einem Bereich der jeweiligen Einzelfläche entspricht. Allfällige, gewünschte und/oder unerwünschte, Abweichungen der Form der zu vermessenden Oberfläche von der Wellenfront der Prüfwelle, können hierbei klein gehalten werden und eine interferometrische Detektion der Abweichungen wird erleichtert. Dadurch kann die Form der zu vermessenden Oberfläche besonders zuverlässig bestimmt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine bestmögliche Anpassung des Aufspaltungselements an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche keiner vollständigen Anpassung entspricht. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Sollform sehr komplex ausgebildet ist, jedoch zu einem großen Teil auf einer weniger komplexen Grundform, insbesondere einer astigmatischen und/oder torischen Grundform beruht. In diesem Fall kann das Aufspaltungselement an die Grundform angepasst sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass zur Vermessung der Oberfläche des Prüflings ein Set an austauschbaren Aufspaltungselementen vorgesehen ist, wobei die Aufspaltungselemente des Sets derart ausgebildet sind, dass für jede zu vermessende Einzelfläche ein Aufspaltungselement auswählbar ist, das an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche angepasst ist.
Durch die Bereitstellung eines Sets von Aufspaltungselementen können insbesondere zu vermessende Oberflächen besonders effizient vermessen werden, welche in verschiedenen Regionen verschiedene dominierende Grundformen aufweisen. Diese verschiedenen dominierenden Grundformen können durch die von den verschiedenen Aufspaltungselementen ausgebildeten Prüfwellen besonders gut approximiert werden, sofern das Aufspaltungselement der Region der zu vermessenden Oberfläche, in der die zu vermessende Einzelfläche liegt, entsprechend ausgewählt wird.
Es kann für einen gesamten Nutzbereich der zu vermessenden Oberfläche bzw. Freiformfläche ein einzelnes Aufspaltungselement bzw. Referenzelement vorgesehen sein. Bei einem Vorliegen einer sehr ungünstig geformten zu vermessenden Oberfläche bzw. Freiformflächen können zwei oder mehrere Aufspaltungselemente bzw. Referenzelemente für die Prüfung einer einzelnen zu vermessenden Oberfläche bzw. Freiformfläche vorgesehen sein, mittels welcher dann unterschiedliche Bereiche der zu vermessenden Oberfläche bzw. Freiformfläche vermessen werden.
Zur einfachen Ausbildung der Messvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die unterschiedlichen Bereiche nicht jeweils nur aus einer einzelnen Subapertur bestehen, da sonst die Messmethode nicht wirtschaftlich wäre.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Interferometereinrichtung als Fizeau-Interferometer ausgebildet ist und das Aufspaltungselement als Fizeauelement ausgebildet ist, welches eine Referenzfläche und eine der Referenzfläche gegenüberliegende Rückseitenfläche aufweist.
Eine Ausführungsform der Interferometereinrichtung als Fizeau-Interferometer und des Aufspaltungselements als Fizeauelement hat den Vorteil, dass die Interferometereinrichtung als Fizeau-Interferometer besonders kompakt ausgebildet werden kann. Die Referenzwelle und die Prüfwelle propagieren im Wesentlichen entlang desselben Strahlpfads, so dass keine platzaufwendigen Interferometerarme notwendig sind.
Die Fizeauelemente können bezüglich ihrer torischen und/oder astigmatischen Radien in besonders vorteilhafter Weise an den zu vermessenden Prüfling bzw. die zu vermessende Oberfläche bzw. die ausgewählte Einzelfläche, z. B. eine Freiformfläche (FFF) angepasst werden.
Es kann in einer alternativen Ausgestaltung auch vorgesehen sein, dass ein Aufspaltungselement, welches nicht als Fizeauelement ausgebildet ist, eine Rückseitenfläche und/oder eine Referenzfläche aufweist. Die im Zusammenhang mit dem Fizeauelement erläuterten Eigenschaften der Rückseitenfläche und/oder der Referenzfläche sind dann auch als auf die Rückseitenfläche und/oder die Referenzfläche des Aufspaltungselements, welches nicht als Fizeauelement ausgebildet ist, gerichtet zu verstehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche des Fizeauelements astigmatisch und/oder torisch ausgebildet ist.
Durch eine astigmatisch und/oder torisch geformte Referenzfläche lässt sich die nicht-sphärische Wellenfront bzw. eine astigmatische und/oder torische Wellenfront der Prüfwelle auf besonders einfache Weise realisieren. Die Ausbildung der astigmatisch und/oder torisch geformten Prüfwelle sowie der Referenzwelle wird vollständig durch das Fizeauelement gewährleistet, was wiederum einen kompakten Aufbau der Interferometereinrichtung begünstigt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche als für jede zu erwartende Form der Oberfläche separat bestmöglich an die zu erwartende Form der Oberfläche angepasster Torus ausgebildet ist.
Durch die Verwendung eines torischen und/oder astigmatischen Fizeauelements kann beispielsweise zu jeder zu vermessenden Oberfläche, insbesondere zu jeder Freiformfläche ein bestangepasstes torisches und/oder astigmatisches Fizeauelement ausgelegt werden. Hierdurch kann bereits der größte Freiformflächenanteil der zu vermessenden Oberfläche ohne zusätzliche Prüfoptik kompensiert werden und es verbleiben lediglich höhere Anteile der zu vermessenden Oberfläche in der Subapertur und ein kleinerer Anteil Astigmatismus, welcher über die zu vermessende Oberfläche lokal variiert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche des Fizeauelements torisch ausgebildet ist.
Eine rein torische Ausbildung hat den Vorteil, dass diese besonders einfach hergestellt werden kann.
Bei einer torischen Ausbildung der Referenzfläche kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche zwei zueinander senkrecht verlaufende torische Radien aufweist. Die torischen Radien der Referenzfläche können hierbei in einem großen Bereich variiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die torischen Radien wenigstens annähernd den Scheitelradien der zu vermessenden Oberfläche entsprechend ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine Ausbildung von Subaperturen, welche im Bereich des Scheitels größer und im Bereich von Rändern kleiner ausgebildet sind. Durch eine Variation der torischen Radien kann erreicht werden, dass die Subaperturen in anderen Bereichen der Oberfläche größer und im Bereich eines Scheitels kleiner ausgebildet werden können.
Von Vorteil ist es, wenn eine Gesamtzahl von Subaperturen bzw. Einzelflächen derart bestimmt ist, dass zum einen eine Messzeit minimiert wird und zum anderen eine Bandbreite, insbesondere ein Ortsfrequenzspektrum maximiert wird. Ein Kompromiss zwischen den vorbeschriebenen Parametern kann von Aufgabenstellung zu Aufgabenstellung variierend gewählt werden.
Eine astigmatische bzw. rein astigmatische Ausbildung der Referenzfläche hat den Vorteil, dass hierdurch die Referenzfläche besonders einfach kalibriert werden kann. Eine astigmatische Fläche ist annähernd invariant gegenüber Verkugelungen um den mittleren Radiusmittelpunkt. Hierdurch wird eine Absolutkalibrierung mittels einer Gegenfläche ermöglicht.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die torische und/oder astigmatische Referenzfläche mittels einer Schiebe-Schiebe-Kalibrierung bis auf die Zernikepolynome Z1 bis Z6 absolutkalibriert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Rückseitenfläche des Fizeauelements derart geformt ist, dass die, vorzugsweise ebene, Beleuchtungswelle an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle wenigstens annähernd senkrecht auf die Referenzfläche einfällt.
Um eine Ausbildung der Prüfwelle mit einer nicht-sphärischen, insbesondere astigmatischen und/oder torischen Wellenfront durch das refraktive Fizeauelement zu bewerkstelligen, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Beleuchtungswelle senkrecht auf die Referenzfläche einfällt. Um dies zu erreichen ist vorteilhafterweise die Rückseitenfläche entsprechend geformt. Durch eine derartige Ausbildung der Rückseitenfläche und der Referenzfläche kann durch das Fizeauelement in platzsparender Weise die Beleuchtungswelle zuerst beim Durchtritt durch die Rückseitenfläche transformiert werden, um senkrecht auf die Referenzfläche zu fallen und beim Durchtritt durch die Referenzfläche in eine nicht-sphärische, insbesondere astigmatische und/oder torische Wellenfront transformiert werden.
Ein senkrechter Einfall der Beleuchtungswelle auf die Referenzfläche ermöglicht ferner eine korrekte Überlagerung der Referenzwelle mit der von der zu vermessenden Oberfläche zurücklaufenden Prüfwelle, welche nach einem erneuten Durchtritt durch die Referenzfläche nunmehr wenigstens annähernd parallel zu der Referenzwelle ausgerichtet ist.
Es kann, insbesondere bei einer Verwendung eines interferometrischen Messverfahrens, welches auf Vielstreifenverfahren beruht, vorgesehen sein, dass ein kleiner, definierter Kipp bzw. Winkel zwischen der Referenzwelle und der Prüfwelle eingeschlossen ist bzw. eingeführt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungswelle an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle unter einem Winkel von wenigstens 0,1°, vorzugsweise von wenigstens 0,3° zur Flächennormalen auf die Rückseitenfläche des Fizeauelements einfällt.
Ein von der Senkrechten verschiedener Einfallswinkel auf die Rückseitenfläche hat den Vorteil, dass störende Rückreflexe von der Rückseitenfläche vermieden werden. Hierdurch wird ein für die Fizeau-Interferometrie bedeutender Keilwinkel eingeführt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rückseitenfläche des die torische Referenzfläche enthaltenden Fizeauelements derart geformt ist, dass eine einfallende ebene Beleuchtungswelle an jedem Punkt des Strahlquerschnitts der ebenen Beleuchtungswelle senkrecht auf der Referenzfläche steht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an keinem Punkt innerhalb des Strahlquerschnitts der einfallende Strahl senkrecht auf der Rückseitenfläche steht und dass ein bestimmter Mindestwinkel zum senkrechten Einfall, insbesondere 0,3 Grad, nicht unterschritten wird. Hierdurch kann ein Keilwinkel zur Vermeidung von Störreflexen eingeführt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungswelle an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle unter einem Winkelzwischen 0,1° und 45°, vorzugsweise zwischen 1° und 10°, zur Flächennormalen auf die Rückseitenfläche des Fizeauelements einfällt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Blendeneinrichtung eine Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser und/oder eine Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen und/oder einen Multilamellenblende aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Multilamellenblende als Strahlbegrenzungseinrichtung ausgebildet ist, welche eine Mehrzahl von Einzellamellen aufweist, die unabhängig, und vorzugsweise parallel, zueinander verschoben werden können, um die Subapertur zu formen.
Mittels einer Kreisblende kann auf besonders einfache Weise die Subapertur definiert werden. Zur vollständigen Erfassung der zu vermessenden Oberfläche müssen jedoch die Subaperturen bzw. die zu vermessenden Einzelflächen einen großen Überlapp aufweisen, was zu einer Verschlechterung der Zeiteffizienz führen kann.
Eine Ausbildung der Subapertur durch eine Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen hat den Vorteil, dass die zu vermessende Oberfläche durch die Lage der Rechtecke auf einfache Weise lückenlos vermessen werden kann und die Größe der Rechtecke in besonders einfacher Weise auf die vorgegebene Größe der Einzelflächen angepasst werden kann.
Mit einer Rechteckblende kann ferner die Größe der Subapertur in zwei Dimensionen, vorzugsweise abhängig von Gradienten einer Restwelle in diesen beiden Richtungen, angepasst werden.
Weist die Blendeneinrichtung eine variable Feldblende in der Beleuchtungseinrichtung auf, welche vorzugsweise rechteckig mit unabhängig einstellbaren Seitenlängen ausgebildet ist, kann die Ausleuchtung auf den zu vermessenden Bereich der Oberfläche, d. h. die Einzelfläche, begrenzt und somit die vorbeschriebenen Störreflexe vermieden werden. Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der rechteckigen Feldblende noch eine Irisblende dicht an der Rechteckblende mit dieser in Reihe geschaltet ist, so dass durch eine Kombination zweier Blenden die Messfeldform mit einem zusätzlichen Freiheitsgrad optimiert werden kann.
Eine Ausbildung der Blendeneinrichtung als Multilamellenblende hat den Vorteil, dass die Steuereinrichtung bei der Definition der zu vermessenden Einzelfläche eine besonders große geometrische Freiheit hat, wodurch die Einzelflächen in verschiedenen Bereichen der zu vermessenden Oberfläche unterschiedliche geometrische Formen annehmen können. Allerdings kann zur lückenlosen Erfassung der zu vermessenden Oberfläche im Vergleich zu einer Formung der Einzelflächen als Rechtecke ein größerer Überlapp notwendig sein.
Die Blendeneinrichtung der Messvorrichtung kann eine runde oder vorzugsweise in zwei zueinander senkrechte Richtungen verstellbare rechteckige Feldblende oder beide Blendentypen hintereinandergeschaltet aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Blendeneinrichtung optisch auf den Prüfling und/oder die Oberfläche des Prüflings abgebildet ist. Auf diese Weise kann eine Größe des ausgeleuchteten Bereichs bzw. der Subapertur eingestellt werden. Insbesondere ermöglicht eine derartige Abbildung der Blendeneinrichtung auf die Oberfläche eine Einstellung der Größe der Subapertur bzw. des ausgeleuchteten Bereichs entsprechend eines Gradientenkriteriums.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, um aus den Einzelflächen die Form der Oberfläche zu rekonstruieren.
Eine Rekonstruktion der Gesamtform der Oberfläche aus den erfassten Formen der Einzelflächen kann beispielsweise mittels eines Stitchingverfahrens erfolgen. Außerdem können andere Verfahren zur Interpolation und/oder auch maschinelles Lernen herangezogen werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder einen Überlapp der Einzelflächen derart zu ermitteln, dass ein Messparameter optimiert ist.
Je nach zu erfassender Information bezüglich der zu vermessenden Oberfläche kann der Messparameter unterschiedlich ausgebildet sein.
Bei dem wenigstens einen Messparameter kann es sich vorzugsweise um eine Messgenauigkeit und/oder eine Messgeschwindigkeit und/oder eine Lichtstärke, insbesondere an der Einzelflache und/oder an der Erfassungseinrichtung, und/oder einen Messdurchsatz handeln.
Insbesondere kann es sich bei dem wenigstens einen Messparameter um eine Messgenauigkeit einer gesamten Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche handeln.
Je nach zu erfassender Information bezüglich der zu vermessenden Oberfläche kann auch der Begriff der Optimierung Messparameters unterschiedlich zu verstehen sein.
Beispielsweise kann zur Erzielung einer hochpräzisen Messung einer schwierig zu vermessenden Oberfläche, d. h. einer Oberfläche, welche kleinräumige starke Abweichungen von einer astigmatischen und/oder torischen Form aufweist, eine große Anzahl von kleinen Einzelflächen vorteilhaft sein, welche zueinander einen großen Überlapp aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine hohe Redundanz der erfassten Information, wodurch die Oberfläche hochpräzise ermittelt werden kann. In diesem Fall stellt die Messgenauigkeit bezüglich der zu vermessenden Oberfläche den Messparameter dar, welcher optimiert ist.
Die Messgenauigkeit kann insbesondere durch eine Gradientenverteilung in der Einzelfläche bestimmt sein. Mit der Größe der Subaperturen kann wiederum der maximale Gradient im Messfeld eingestellt, bzw. minimiert werden.
In einem anderen Beispiel kann vorgesehen sein, dass die Anforderungen an die Auflösung der Oberflächenform zu Gunsten einer Zeiteffizienz reduziert werden. In diesem Fall gibt die Steuereinrichtung große Einzelflächen vor, so dass die zu vermessende Oberfläche mit nur wenig Aufnahmen vollständig erfasst werden kann. Die Messung ist hierbei auf eine Zeiteffizienz und weniger auf eine Messgenauigkeit optimiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen derart zu ermitteln, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche einen Grenzgradienten von 5 mrad, vorzugsweise 1 mrad, besonders bevorzugt 0,5 mrad nicht überschreitet.
Als Kriterium für die Auswahl und Definition der Einzelflächen kann insbesondere die Berücksichtigung eines Grenzgradienten herangezogen werden. Nach diesen Kriterien sind die Einzelflächen so zu wählen, dass die zu vermessende Oberflächenform innerhalb der Einzelfläche im Vergleich zu der einfallenden Form der Prüfwelle einen Gradienten von weniger als 5 mrad, vorzugsweise weniger als 1 mrad, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mrad aufweist.
In einem stark variierenden Areal der zu vermessenden Oberfläche wird demnach die Einzelfläche in ihrer Form und Position derart angepasst, dass sie nur noch einen Teilbereich umfasst, welcher einen Gradienten aufweist der geringer ist als der vorgegebenen Grenzgradient. Die weiteren Bereiche des zu vermessenden Areals werden anschließend mit weiteren Einzelflächen aufgefüllt, welche jede für sich wiederum das Grenzgradientenkriterium erfüllen.
Die Einhaltung des vorbeschriebenen Grenzgradientenkriteriums kann insbesondere einer Vermeidung von Störreflexen und von zu hohen lokalen Interferenzstreifendichten auf einer Kamera der Erfassungseinrichtung dienen. Hohe lokale Interferenzstreifendichten können beispielsweise zu starken Retracefehlern und damit zu einer reduzierten Messgenauigkeit führen.
Es kann vorgesehen sein, dass ein maximaler Gradient der Wellenfrontdifferenz zwischen der Prüfwelle und der Referenzwelle variierbar ist. Der Parameter des Gradienten der Wellenfrontdifferenz ist direkt mit einer Größe der Subapertur bzw. der Einzelfläche korreliert, insbesondere in erster Ordnung linear in eine X-Richtung und eine zu der X-Richtung senkrechte Y-Richtung und/oder in erster Ordnung linear zu einem Durchmesser der Subapertur. Der Parameter des maximalen Gradienten der Wellenfrontdifferenz kann ferner über die Blendeneinrichtung in der Beleuchtungseinrichtung für jede Subapertur individuell eingestellt werden. Hierdurch wird der Grenzgradient und damit die Größe der Einzelfläche bzw. der Subapertur gegen eine Messgenauigkeit, insbesondere einen nicht korrigierbaren Anteil des Retracefehlers, austarierbar.
Gegenüber Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei welchen Subaperturen bzw. Einzelflächen mit konstanter Größe verwendet werden, hat die erfindungsgemäße Messvorrichtung den Vorteil, dass die Feldgröße bzw. die Subapertur an einen lokalen maximalen Gradienten angepasst werden kann. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung sind mangels der Anpassungsmöglichkeit die meisten Einzelfelder unnötig klein, da die Feldgröße durch einen maximal auftretenden Gradienten an irgendeiner Stelle der zu vermessenden Oberfläche des Prüflings, insbesondere nach einer Kippjustage, gegeben ist. Eine Begrenzung der Messfeldgröße bzw. der Größe der Einzelfläche bzw. der Größe der Subapertur mittels eines Gradientenkriteriums ist vorteilhaft, weil zu große Gradienten großflächige Störreflexe verursachen, welche die zu analysierende Wellenfront überlagen und massive Messfehler verursachen können.
Eine Möglichkeit zur Vermeidung massiver Messfehler durch zu große Gradienten wäre, lediglich einen zentralen Bereich der jeweiligen Einzelfläche auszuwerten und Bereiche mit zu großen Gradienten zu ignorieren. Ein derartiges Vorgehen kann dadurch verbessert werden, dass eine Beleuchtung von Bereichen mit zu großen Gradienten vermieden wird, weil durch eine Optik der Messvorrichtung die von diesen Bereichen zurücklaufende Prüfwelle auf einem Kamerachip der Erfassungseinrichtung auch Störungen in einem zentralen Bereich der Einzelfläche bzw. der Subapertur verursachen kann. Derartige Störungen können insbesondere im Wesentlichen durch einen Doppelreflex zwischen der Referenzfläche und der zu vermessenden Oberfläche bedingt sein, welcher durch die Grundkippung zwischen diesen beiden Flächen in die Gegenrichtung des Referenzkipps reflektiert wird. Ferner wird der rücklaufenden Prüfwelle wegen der hierbei erfolgenden zweifachen Reflexion an der Oberfläche des Prüflings die doppelte Asphärizität in der Einzelfläche aufgeprägt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Reduktionseinrichtung vorgesehen ist, um eine räumliche Kohärenz der Beleuchtungswelle zu reduzieren.
Zur Vermeidung von Störreflexen kann eine Reduktion der räumlichen Kohärenz der Beleuchtungswelle von Vorteil sein, da hierdurch Interferenzphänomene nur noch innerhalb der räumlichen Kohärenzlänge der zu vermessenden Oberfläche auftreten.
Diese kann beispielsweise durch eine Form einer Ausleuchtung in einer Pupille der Interferometereinrichtung, welche eine sekundäre Lichtquelle definiert, gegeben sein.
Die vorbeschriebene räumliche Kohärenzreduktion reduziert insbesondere kohärente Störungen, die durch eine Reflexion und/oder eine Streuung an anderen optischen Flächen der Interferometereinrichtung entstehen. Ferner reduziert die vorbeschriebene räumliche Kohärenzreduktion auch großflächige Störungen, die einen deutlich anderen optischen Weg zu der Erfassungseinrichtung, insbesondere der Kamera, nehmen als der Prüflingsreflex bzw. die Prüfwelle und/oder die Referenzwelle. Dies kann beispielsweise auch ein Doppelreflex von der zu vermessenden Oberfläche sein.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung mehrere Reduktionselemente aufweist, welche einen unterschiedlichen Grad der Kohärenzreduktion der Beleuchtungswelle bewirken. Die Reduktionselemente können in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Abweichung der zu vermessenden Oberfläche von der Wellenfront der Prüfwelle ausgewählt und eingesetzt werden.
Die vorbeschriebene Reduktionseinrichtung kann insbesondere zur Ausbildung eines räumlich ausgedehnten Beleuchtungssettings eingerichtet sein, um kohärente Störungen zu vermeiden.
Die angestrebte flächig ausgedehnte Beleuchtungswelle kann vorteilhafterweise innerhalb eines gegebenen Durchmessers, insbesondere innerhalb eines maximal zu verwendenden inkohärenten Beleuchtungspupillendurchmessers, wenigstens annähernd homogen sein. Es kann vorgesehen sein, ein Design der Beleuchtungseinrichtung hierauf zu optimieren. Eine Homogenisierung der Beleuchtungswelle erfolgt durch eine Umverteilung einer gaußförmigen Intensität der Beleuchtungswelle an der Beleuchtungsquelle, insbesondere einem Faserausgang in eine wenigstens annähernd tophatförmige bzw. rechteckförmige Verteilung. Hierdurch kann ein Lichtverlust an einem Rand der Pupille vermieden werden. Hierzu sei insbesondere auf die Druckschrift US 3 476 463 verwiesen.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Homogenität der Beleuchtungswelle I_PV/I_max 1%, 5%, 10% oder 20% beträgt. Hierbei wird die Homogenität I_PV/I_max als Quotient bzw. Prozentsatz aus einer Differenz zwischen einer maximalen und einer minimalen Intensität (peak-to-valley-Intensität) und der maximalen Intensität bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Homogenität weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 %, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 % beträgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung eine rotierende Streuscheibe und/oder ein rotierendes Mikrolinsenarray aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass das rotierende Mikrolinsenarray dazu eingerichtet ist, eine sekundäre Beleuchtungsquelle zur Ausbildung der Beleuchtungswelle auszubilden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung eine Einschwenkoptik mit einer Linsengruppe aufweist. Durch ein Einschwenken und/oder ein Ausschwenken der Einschwenkoptik kann zwischen einer räumlich kohärenten und einer räumlich teilkohärenten Beleuchtung der Oberfläche umgeschaltet werden.
Durch das Einschwenken der Linsengruppe mittels der Einschwenkoptik kann von einem kohärenten Fokuspunkt auf eine flächige Beleuchtung umgeschaltet werden, wobei bei einer flächigen Beleuchtung kleinere Strahlabweichungen unkritisch sind. Hierdurch bleibt eine kohärente Fokusposition von dem Umschaltmechanismus unbeeinflusst und stabil. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung auf einen Zustand mit ausgeschwenkter Einschwenkoptik und somit auf einen Zustand der kohärenten Beleuchtung optimiert wird, da durch ein Einschwenken der Einschwenkoptik bedingte Strahlabweichungen weniger kritisch sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung einen Diffusor und/oder eine Einschwenkoptik sowie einen Diffusor aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Einschwenkoptik zu Transformationen von Abbildungseigenschaften der Beleuchtungseinrichtung eingerichtet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Einschwenkoptik eine von Punkt zu Punkt, insbesondere von der Beleuchtungsquelle zu einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungseinrichtung, erfolgende Abbildung zu einer von einem Punkt ins Unendliche erfolgende Abbildung transformiert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung eine vorzugsweise schaltbare Transmissionsmaskeneinrichtung mit einem oder mehreren Beleuchtungsmaskenelementen aufweist, welche vorzugsweise in einer Beleuchtungspupille der Messvorrichtung austauschbar angeordnet sind.
Das jeweils gewählte Beleuchtungsmaskenelement bildet hierbei eine sekundäre Beleuchtungsquelle aus, deren genaues Aussehen von einer Ausbildungsform der Beleuchtungsmaskenelemente bestimmt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung lediglich in manchen Ausführungsformen der Messvorrichtung vorgesehen ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass alle optischen Komponenten der Messvorrichtung als reflektive und/oder refraktive Komponenten ausgebildet sind.
Eine Ausbildung der optischen Komponenten der Messvorrichtung als reflektive und/oder refraktive Komponenten ermöglicht eine besonders hohe Lichteffizienz und damit Signalstärke der Beleuchtungswelle, der Referenzwelle und der Prüfwelle. Hierdurch kann mit schwächeren Beleuchtungsquellen und/oder geringeren Belichtungszeiten eine zuverlässigere Information bezüglich der Form der Oberfläche ermittelt werden als bei der Verwendung von diffraktiven Komponenten.
Dadurch, dass lediglich reflektive und/oder refraktive Komponenten vorgesehen sind, kann eine verfügbare Lichtmenge im Vergleich zu im Stand der Technik verwendeten Systemen erhöht werden. Ein Verzicht auf diffraktive Komponenten, insbesondere mehrfachkodierte computergenerierte Hologramme zur vollflächigen Prüfung von Freiformflächen in einem Prüfturm, welche einen großen Lichtverlust erzeugen, erhöht die verfügbare Lichtmenge. Hierdurch können die gewünschten ausgedehnten Beleuchtungssettings optisch sehr einfach erzeugt werden, beispielsweise durch großflächige Ausleuchtung einer Streuscheibe, welche beispielsweise eine Transmission von Sigma = 0,5 aufweisen kann. Ferner wird ein einfaches Abmaskieren in einem Zwischenbild einer sekundären Lichtquelle, welche beispielsweise durch ein rotierendes Mikrolinsenarray gebildet wird, ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung sechs Freiheitsgrade aufweist.
Weist die Positioniereinrichtung sechs Freiheitsgrade auf und/oder ist die Positioniereinrichtung als 6-Achs-Roboter ausgebildet, so kann die Interferometereinrichtung in jeder beliebigen Orientierung und jeder beliebigen Position gegenüber der zu vermessenden Oberfläche angeordnet werden. Dies ermöglicht eine zielgerichtete Ausrichtung der Prüfwelle auf die zu vermessende optische Oberfläche.
Durch einen 6-Achs-Roboter lässt sich die Interferometereinrichtung, insbesondere das Aufspaltungselement, besonders vorteilhaft so positionieren, dass eine auf die zu vermessende Oberfläche, insbesondere die Einzelfläche einfallende, vorzugsweise torische, Wellenfront der Prüfwelle im Wesentlichen senkrecht auf der Einzelfläche steht (bis auf einen zu definierenden maximalen lokalen Gradienten). Die azimutale Orientierung des Fizeauelements kann durch den 6-Achs-Roboter so eingestellt werden, dass der Grundastigmatismus der Einzelfläche, insbesondere einer Freiformfläche, durch einen Astigmatismus der Referenzfläche des Fizeauelements bzw. der Fizeaufläche optimal kompensiert werden kann, d. h. dass der Astigmatismus des Fizeauelements im Wesentlichen die gleiche Orientierung hat wie der Grundastigmatismus der zu vermessenden Freiformfläche bzw. der Einzelfläche. Es kann hierbei vorgesehen sein bzw. ist vorteilhaft, wenn alle azimutalen Orientierungen des Fizeauelements bzw. der Prüfwelle um einen Hauptstrahl der Prüfwelle in einem Winkelbereich von +/- 90 Grad einstellbar sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Beleuchtungseinrichtung, die Erfassungseinrichtung und die Interferometereinrichtung relativ zum Prüfling entlang von sechs Freiheitsgraden gemeinsam derart zu positionieren, dass die Beleuchtungseinrichtung, die Erfassungseinrichtung und die Interferometereinrichtung relativ zueinander gleich angeordnet verbleiben.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung dazu eingerichtet ist, lediglich das Aufspaltungselement und/oder die Interferometereinrichtung relativ zum Prüfling entlang von sechs Freiheitsgraden zu positionieren, wobei eine Strahllenkeinrichtung vorgesehen sein kann, um die Beleuchtungswelle auch bei sich ändernden Orten und Ausrichtungen des Aufspaltungselements geeignet, insbesondere unter den vorbeschriebenen Winkeln, auf das Aufspaltungselement zu lenken.
Es kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung eingerichtet ist, die Referenzfläche in einem konstanten Arbeitsabstand von 0,1 cm bis 10 cm, vorzugsweise 0,5 cm bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,5 cm bis 2,5 cm, von der Oberfläche des Prüflings beabstandet zu positionieren. Durch eine derart kurze Kavitätslänge zwischen der Referenzfläche und der zu vermessenden Oberfläche können zum Beispiel im Vergleich zu der Technik deutlich großflächigere Beleuchtungssettings eingestellt werden. Hierdurch kann ein sehr großer Unterdrückungsfaktor für kohärente Störungen erzielt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement und/oder die Positionierungseinrichtung derart ausgebildet sind, dass die Prüfwelle an jedem Punkt eines Querschnitts der Prüfwelle wenigstens annähernd senkrecht auf die zu vermessende Oberfläche einfällt.
Ein möglichst senkrechter Einfall der Prüfwelle auf die zu vermessende optische Oberfläche ermöglicht eine zuverlässige interferometrische Vermessung der zu vermessenden Oberfläche. Um einen möglichst senkrechten Einfall zu erreichen, kann das Aufspaltungselement zur Ausbildung einer auf die zu vermessende Oberfläche möglichst angepassten Prüfwelle eingerichtet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung zur Ausrichtung der auf die zu vermessende Oberfläche angepassten Prüfwelle relativ zu der vermessenden Oberfläche eingerichtet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass als Teil der Messvorrichtung ein Set von Aufspaltungselementen, insbesondere Fizeauelementen, vorhanden ist, welche jeweils unterschiedliche astigmatische und/oder torische Prüfwellenfronten auszubilden vermögen. In Abhängigkeit der zu vermessenden optischen Oberfläche, insbesondere einer zu erwartenden Grundform der zu vermessenden Oberfläche, kann beispielsweise die Positioniereinrichtung und/oder eine hierfür vorzusehende Auswechseleinrichtung eingerichtet sein, ein geeignetes Aufspaltungselement auszuwählen und zur Vermessung der Oberfläche heranzuziehen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren mit den in Anspruch 17 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche eines Prüflings, insbesondere einer optischen Oberfläche eines optischen Elements, ist vorgesehen, dass eine Beleuchtungswelle mittels eines Aufspaltungselements in eine auf die Oberfläche gerichtete Prüfwelle und eine Referenzwelle aufgespalten wird, wonach die rücklaufende Prüfwelle nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche mit der Referenzwelle zusammengeführt und ein Interferenzmuster erzeugt wird, wonach das Interferenzmuster ausgewertet wird, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche von einer Sollform zu bestimmen, wonach die zu vermessende Oberfläche in mehrere nacheinander zu vermessende Einzelflächen aufgeteilt wird, wonach die Prüfwelle derart auf der zu vermessenden Oberfläche positioniert wird, dass die jeweilige Einzelfläche wenigstens annähernd senkrecht ausgeleuchtet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Beleuchtung der Einzelflächen eine die Größe der Prüfwelle definierende Subapertur an die jeweils zu vermessende Einzelfläche angepasst wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch eine Anpassung der Größe der Prüfwelle an die zu vermessende Einzelfläche einer Messbarkeit der zu vermessenden Oberfläche im Bereich der jeweiligen Einzelfläche Rechnung getragen werden kann. Dies ermöglicht eine zeiteffiziente und präzise Erfassung der gesamten Oberfläche mit großer Lichtstärke.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass durch das Aufspaltungselement eine an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche angepasste, nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle ausgebildet wird.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung einer nicht-sphärischen Wellenfront der Prüfwelle diese bereits auf die vermessende Oberfläche angepasst werden kann. Dies ermöglicht eine noch zeiteffizientere und präzisere Erfassung der gesamten Oberfläche mit großer Lichtstärke.
Es kann vorgesehen sein, dass die zu vermessende Oberfläche derart in mehrere nacheinander zu vermessende Einzelflächen aufgeteilt wird, dass die Größe, Anzahl, Position und der Überlapp der zu vermessenden Einzelflächen in Abhängigkeit von einer Abweichung der zu vermessenden Oberfläche im Bereich der Einzelfläche von der nicht-sphärischen Form der Wellenfront der Prüfwelle ausgewählt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Subapertur durch wenigstens eine variable Feldblende in einem Beleuchtungssystem eines interferometrischen Sensors angeordnet und ausgebildet wird, wobei mittels der variablen Feldblende eine Teilausleuchtung der zu vermessenden Oberfläche ermöglicht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung als 6-Achs-Roboter bzw. 6-Achs-Positioniermaschine ausgebildet wird, welche die Interferometereinrichtung an jeden Punkt der zu vermessenden Oberfläche so positionieren kann, dass die auf die Oberfläche einfallende torische und/oder astigmatische Wellenfront der Prüfwelle im Wesentlichen senkrecht auf der zu vermessenden Oberfläche steht.
Es kann vorgesehen sein, dass die auf die zu vermessende Oberfläche einfallende torische und/oder astigmatische Wellenfront bis auf einen zu definierenden maximalen lokalen Gradienten senkrecht auf der zu vermessenden Oberfläche steht.
Es kann vorgesehen sein, dass eine azimutale Orientierung des Fizeauelements mittels der Positioniereinrichtung derart einstellbar ist, dass ein Grundastigmatismus der zu vermessenden Oberfläche durch einen Astigmatismus der Referenzfläche optimal kompensiert ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche mittels der Positioniereinrichtung derart positionierbar ist, dass der Astigmatismus der Referenzfläche im Wesentlichen gleich orientiert ist wie ein Grundastigmatismus einer zu vermessenden Oberfläche.
Es ist von Vorteil, wenn alle azimutalen Orientierungen der Interferometereinrichtung um einen Hauptstrahl der Beleuchtungswelle und/oder der Prüfwelle in einem Winkelbereich von -90 Grad bis +90 Grad einstellbar sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens und in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann vorgesehen sein, dass aus den Einzelflächen die Form der Oberfläche rekonstruiert wird.
Eine Rekonstruktion der Form der Oberfläche aus den Einzelflächen ermöglicht die Ermittlung einer globalen Information bezüglich der Oberfläche aus einzelnen Informationen bezüglich der Einzelflächen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderem Maße dazu, Freiformflächen, insbesondere Oberflächen von Spiegeln von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, mittels eines Subapertur-Stitching-Verfahrens vollflächig zu vermessen. Insbesondere ist es möglich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Messgenauigkeit von 8 Pikometer bis 12 Pikometer für Variationen der zu vermessenden Oberfläche in einem Band von 0,1 mm bis 50 mm Ortswellenlänge zu erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Subaperturen bzw. die Einzelflächen dabei deutlich kleiner sind als ein freier Durchmesser der jeweils zu vermessenden Oberfläche. Hierdurch kann eine hohe Ortsauflösung erreicht werden.
Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Methoden hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil einer verbesserten Ortsauflösung, da die Einzelflächen bzw. Subaperturen deutlich kleiner sind als ein freier Durchmesser der zu untersuchenden Oberfläche, insbesondere einer Freiformfläche.
Ferner erzielt das erfindungsgemäße Verfahren eine erhöhte Ortsauflösung, da Verzeichnungseffekte geringer ausgeprägt sind.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vermeidung von Störreflexen, welche hochfrequente Wellenfrontfehler erzeugen können. Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Messvorrichtung auf die Verwendung von computergenerierten Hologrammen verzichtet und wird die Verwendung von Flächen, die an irgendeinem Punkt innerhalb des Strahlquerschnitts senkrecht zu der einfallenden Beleuchtungswelle orientiert sind, vermieden, so können Störreflexe effizient reduziert werden.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere bei einer Vermessung der optischen Oberfläche auf Fehler mit einer mittleren und hohen Ortsfrequenz hin, eine Verwendung von Messaufbauten mit großen Kavitätslängen und/oder unterschiedlichen Abständen vermieden bzw. reduziert werden.
Prüfgeometrien bzw. Messaufbauten mit kleinem Abstand zwischen der zu untersuchenden Oberfläche, insbesondere einer zu prüfenden Asphäre, und einer zugehörigen interferometrischen Referenzfläche, d.h. mit einer kurzen Kavitätslänge, haben mehrere Vorteile. Ein erster Vorteil ist, dass es nur geringe Störungen durch Luftschlieren gibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei solchen Prüfgeometrien bzw. Messaufbauten mit einer kurzen Kavitätslänge im Allgemeinen ein Kalibrierspiegel den gleichen Arbeitsabstand wie der Prüfling haben kann. Hierdurch können Fehler durch Specklepropagationseffekte sowie durch unterschiedlich scharfe Abbildung von optischen Flächen der Interferometereinrichtung bzw. des interferometrischen Sensors auf die Erfassungseinrichtung, insbesondere die Interferometerkamera, bei einer Kalibrierung vermieden werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Verwendung von computergenerierten Hologrammen und damit das Auftreten von Störreflexen, verursacht durch höhere Beugungsordnungen des computergenerierten Hologramms, vermieden werden. Dies wiederum kann zu einer vorteilhaften Verringerung von Phasenfehlern bei der Vermessung der optischen Oberfläche führen.
Durch die Vermeidung derartiger Messaufbauten können auch Fehler durch Specklepropagationseffekte oder Verunschärfung von Schreibstreifen der computergenerierten Hologramme vermieden werden, da eine Kalibrierung der Referenzfläche im gleichen Abstand erfolgt wie die Prüflingsmessung selbst. Ist der Abstand gering gewählt sowie konstant, ergibt sich eine besonders effektive Fehlervermeidung.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist die Möglichkeit zur Durchführung in einer Standardumgebungsatmosphäre, insbesondere die Möglichkeit zum Verzicht auf ein Vakuum, wobei auch bei der Durchführung unter einer Standardumgebungsatmosphäre Genauigkeiten von wenigen Pikometern erreicht werden können.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche stabil und absolut kalibrierbar ausgebildet ist und zwischen der Referenzfläche und der zu vermessenden Oberfläche keine weitere Kompensationsoptik angeordnet ist, die Störungen in die interferometrische Phasenmessung einbringen könnte. Es kann demnach vorgesehen sein, dass die Prüfwelle zwischen der Referenzfläche und der zu vermessenden Oberfläche frei propagiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Vermessung der Oberfläche des Prüflings ein Set an austauschbaren Aufspaltungselementen vorgesehen wird, wobei die Aufspaltungselemente des Sets derart an die zu vermessenden Einzelfläche der Oberfläche des Prüflings angepasst ausgebildet werden, dass für jede der Einzelflächen ein an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche angepasstes Aufspaltungselement vorhanden ist, und zur Vermessung jeder Einzelfläche ein an die Sollform der Einzelfläche angepasstes Aufspaltungselement aus dem Set ausgewählt wird.
Durch die Bereitstellung eines Sets von Aufspaltungselementen und die geeignete Auswahl des jeweils bestangepassten Aufspaltungselements können insbesondere zu vermessende Oberflächen besonders effizient vermessen werden, welche in verschiedenen Regionen verschiedene dominierende Grundformen aufweisen. Diese verschiedenen dominierenden Grundformen können durch die von den verschiedenen Aufspaltungselementen ausgebildeten Prüfwellen besonders gut approximiert werden, sofern das Aufspaltungselement der Region der zu vermessenden Oberfläche, in welcher die jeweils zu vermessende Einzelfläche liegt, entsprechend ausgewählt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass an einer Referenzfläche des Aufspaltungselements ein Teil der Beleuchtungswelle als Prüfwelle transmittiert wird und ein Teil der Beleuchtungswelle als Referenzwelle reflektiert wird. Eine Ausbildung der Prüfwelle und der Referenzwelle an einer Referenzfläche des Aufspaltungselements mittels Transmission und Reflexion ermöglicht die Erzeugung lichtstarker Prüfwellen und Referenzwellen bei geringem Lichtverlust und geringen Kosten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement in einem Abstand von 0,1 cm bis 10 cm, vorzugsweise 0,5 cm bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,5 cm bis 2,5 cm von der Oberfläche positioniert wird.
Ein geringer Abstand zwischen dem Aufspaltungselement und der Oberfläche ermöglicht beispielsweise eine Reduktion der räumlichen Kohärenz der Beleuchtungswelle, wodurch Reflexe von nicht beteiligten weiter entfernten Bereichen vorteilhafterweise gewissermaßen interferometrisch ausgeblendet werden, wodurch sich ein verbessertes interferometrisches Signal ergibt.
Es kann vorgesehen sein, dass zur vollflächigen Vermessung der Oberfläche und/oder der Passe des Prüflings ein interferometrischer Sensor für die einzelnen Subaperturen in einem festen Arbeitsabstand positioniert wird. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Prüfwelle die Oberfläche unter möglichst senkrechtem Einfall trifft. Insbesondere kann die Positionierung des interferometrischen Sensors bzw. Interferometereinrichtung auf die einzelnen Einzelflächen mittels einer 6 DOF (Degree of freedom)-Positioniermaschine bzw. eines 6-Achs-Roboters erfolgen.
Eine Wellenfrontform der jeweils von der Einzelfläche reflektierten Prüfwelle hängt hierbei sehr stark von einer lokalen Flächenform ab und kann stark über die gesamte Oberfläche variieren.
Bei den genannten Abständen haben Luftschlieren lediglich einen geringen Einfluss auf die Propagation der Prüfwellen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement als Fizeauelement ausgebildet wird.
Eine Ausbildung des Aufspaltungselements als Fizeauelement hat den Vorteil, dass hierdurch Methoden der Fizeau-Interferometrie herangezogen werden können, welche eine besonders raumsparende und zuverlässige Vermessung der Oberfläche ermöglichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche an die Sollform der zu vermessenden Oberfläche des Prüflings angepasst ausgebildet wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche des Fizeauelements torisch und/oder astigmatisch ausgebildet wird.
Es kann eine Verwendung austauschbarer Fizeauelemente mit einer torischen und/oder astigmatischen Referenzfläche vorgesehen sein. Vorteilhafterweise können die Fizeauelemente bezüglich ihrer torischen Radien an den zu vermessenden Prüfling, insbesondere eine Freiformfläche angepasst werden.
Eine Anpassung der Referenzfläche des Fizeauelements an die Sollform der zu vermessenden Oberfläche hat den Vorteil, dass hierdurch die Wellenfront der Prüfwelle eine der Form der zu vermessenden Oberfläche geometrisch ähnliche Form erhält.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine astigmatische und/oder torische Wellenfront der Prüfwelle ausgebildet wird.
Eine astigmatische und/oder torische Wellenfront der Prüfwelle hat den Vorteil, dass sie bereits in hohem Maße einer geometrischen Form von Spiegeln, insbesondere von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen entspricht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Prüfwelle an jedem Ort der jeweiligen Einzelflächen möglichst parallel zur einer lokalen mittleren Flächennormalen und/oder möglichst senkrecht auf die Oberfläche geleitet wird.
Unter einem zu der Oberfläche möglichst senkrechten Einfall ist ein Einfall der Prüfwelle zu verstehen, bei dem die unvermeidlichen lokalen Abweichungen von einem senkrechten Einfall auf die Oberfläche minimiert sind. Unvermeidlich sind die Abweichungen immer dann, wenn die Sollform von der Wellenfrontform der Prüfwelle abweicht.
Unter einem Einfall möglichst parallel zur einer lokalen mittleren Flächennormalen ist ein Einfall der Prüfwelle auf die Oberfläche derart zu verstehen, dass in einer gewissen Umgebung, beispielsweise in einem Bereich von 10 mm x 10 mm oder mehr, die Abweichung der Einfallsrichtung der Prüfwellenfront von der Durchschnittsflächennormalen in diesem Bereich minimiert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Vermessung der Einzelflächen eine die Beleuchtungswelle ausbildende Beleuchtungseinrichtung, eine die Referenzwelle und die Prüfwelle ausbildende Interferometereinrichtung und eine ein Interferenzmuster erfassende Erfassungseinrichtung relativ zu der Oberfläche derart positioniert werden, dass die Prüfwelle möglichst senkrecht auf die Oberfläche trifft.
Besonders vorteilhaft ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Oberflächenform, wobei sich die Oberflächenform aus einer Grundform und einer auf die Grundform aufgesetzten Modulation ergibt. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens auf eine Form der Oberfläche, wobei die Grundform bekannt ist, während die Modulation durch das Verfahren bestimmt werden soll. In diesem Fall kann die nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle auf die vorbekannte Grundform angepasst ausgebildet werden. Führt die Modulation im Vergleich zu der Grundform lediglich geringe Abweichungen an der Oberfläche ein, so können diese mit dem Verfahren besonders schnell, einfach und zuverlässig bestimmt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Anwendung des Verfahrens auf Oberflächenformen der Oberfläche, bei denen die Grundform astigmatisch ausgebildet ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Modulation einen Gradienten zur Grundform von weniger als 5 mrad, vorzugsweise weniger als 1 mrad, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mrad, innerhalb einer Einzelfläche aufweist, wobei die Modulation ebenfalls vorbekannt ist. Dies hat den Vorteil, dass zur Vermessung der gesamten Oberfläche lediglich ein an die Grundform der Oberfläche angepasstes Aufspaltungselement bzw. eine an die Grundform der Oberfläche angepasste Prüfwelle eingesetzt werden kann, während geringfügige Modulationen mittels des Verfahrens interferometrisch quantifiziert und auf ihre Richtigkeit überprüft werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Subapertur durch die Blendeneinrichtung mittels einer Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser und/oder einer Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen und/oder einer Multilamellenblende definiert wird.
Durch die vorgenannten Ausführungen der Blendeneinrichtungen kann eine Vielzahl geometrischer Formen für die Subapertur definiert werden, wodurch insbesondere eine Einhaltung des an späterer Stelle beschriebenen Grenzgradientenkriteriums in einfacher Weise ermöglicht wird.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine ringförmige Beleuchtung mittels eines diffraktiven Elementes zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass mehrere Ringe und/oder mehrere von der Ringform leicht abweichende Bereiche simultan durch eine oder mehrere Blenden, insbesondere ein oder mehrere Beleuchtungsmaskenelemente erzeugt werden.
Das Beleuchtungsmaskenelement bildet hierbei eine sekundäre Lichtquelle aus, deren genaues Aussehen von einer Ausbildungsform der Beleuchtungsmaskenelemente bestimmt wird.
Hierbei ermöglicht eine realisierbare Intensität von wenigstens 500 mW an der Beleuchtungsquelle, insbesondere an einem Faserausgang, insbesondere an einem Eingang der Beleuchtungseinrichtung, eine Realisierung der einzusetzenden vorbeschriebenen sinnvollen Beleuchtungssettings, da der mit dem Abblenden einhergehende Lichtverlust durch die hohe Eingangsintensität kompensiert werden kann.
Da der Arbeitsabstand bzw. die Kavitätslängen, wie weiter oben beschrieben, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 100 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 5 mm, ausgelegt werden, können die transmittierenden Bereiche in den Beleuchtungsmaskenelementen relativ groß ausgebildet werden, ohne dass ein Kontrast verschlechtert wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder ein Überlapp der einzelnen Einzelflächen derart ermittelt wird, dass ein Messparameter optimiert wird.
Unter einer Optimierung des Messparameters kann beispielsweise eine Optimierung einer Lichtstärke der rücklaufenden und aufgenommenen Prüfwelle, eine Optimierung der Aufnahmegeschwindigkeit bzw. Vermessungsdauer der Oberfläche und/oder eine Optimierung einer Messgenauigkeit verstanden werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen derart ermittelt wird, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche einen Grenzgradienten von 5 mrad, vorzugsweise 1 mrad, besonders bevorzugt 0,5 mrad nicht überschreitet.
Wird die Überschreitung eines Grenzgradienten vermieden, so kann eine innerhalb der Einzelfläche erfasste Datenqualität erhalten werden. Bei einer Überschreitung des Grenzgradienten wird eine interferometrische Bestimmung der Abweichung der Modulation von der Grundform bzw. eine interferometrische Bestimmung der Abweichung der Oberflächenform von der Form der Prüfwelle erschwert, sofern die Prüfwelle auf eine Grundform der optischen Oberfläche angepasst ist. Ziel des vorbeschriebenen Verfahrensschritts ist es daher, die Abweichungen durch Beschränkung der Ausdehnung der Einzelfläche auf ein interferometrisch zuverlässig bestimmbares Maß zu begrenzen.
Das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren und die vorbeschriebene erfindungsgemäße Messvorrichtung ermöglichen insbesondere eine vollflächige Passemessung von Freiformflächen für optische Elemente für die EUV-Lithografie mit hoher Ortsauflösung. Insbesondere können durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Messvorrichtung Verbesserungen in der Ortsauflösung verglichen mit einem vollflächig messenden Prüfsystem sowie Verbesserungen des Bearbeitungsprozesses erreicht werden.
Durch die Verwendung einer Einschwenkoptik kann zwischen einer kohärenten und einer inkohärenten Beleuchtung durch Einschwenken bzw. Ausschwenken einer Linsengruppe umgeschaltet werden und somit ein Einsatz eines zweiten unabhängigen Beleuchtungssystems eingespart werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bearbeitungsverfahren mit den in Anspruch 32 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Prüflings, insbesondere eines optischen Elements, insbesondere für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, wird eine Form einer Oberfläche des Prüflings, insbesondere eine optische Oberfläche des optischen Elements derart bearbeitet, dass die Form der Oberfläche einer Sollform zumindest angenähert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Form der Oberfläche mittels der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Messvorrichtung oder einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen und/oder mittels des vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines seiner Ausführungsformen ermittelt wird.
Das Bearbeitungsverfahren eignet sich in besonderer Weise für die Bearbeitung von optischen Elementen und für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.
Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren hat den Vorteil, dass eine iterative Bearbeitung des Prüflings bzw. der Oberfläche durch die besonders präzise und schnelle Vermessung mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders zuverlässig und schnell durchgeführt werden kann. Hierdurch wird eine zeit- und kosteneffiziente Herstellung hochpräzise geformter optischer Elemente, insbesondere von Spiegel für die EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass das Bearbeitungsverfahren in einem oder mehreren Bearbeitungsschritten durchgeführt wird und nach jedem Bearbeitungsschritt die Form der Oberfläche ermittelt wird.
Eine iterative Ermittlung der Form der Oberfläche nach und/oder vor jedem Bearbeitungsschritt hat den Vorteil, dass der auf die Ermittlung der Oberfläche folgende Bearbeitungsschritt auf die bei der Ermittlung der Form der Oberfläche gewonnenen Informationen abgestimmt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage der ermittelten Form der Oberfläche das Bearbeitungsverfahren des nachfolgenden Bearbeitungsschritts bestimmt wird.
Eine Auswahl der Bearbeitungsmethode auf Grundlage der ermittelten Form hat den Vorteil, dass beispielsweise bei einer starken Abweichung der ermittelten Form der Oberfläche von der Sollform ein stark veränderndes Bearbeitungsverfahren gewählt werden kann. Hierdurch wird eine zeit- und kosteneffiziente Fertigung von optischen Elementen ermöglicht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens kann vorgesehen sein, dass das Bearbeitungsverfahren ein Polierverfahren ist.
Ein Polierverfahren eignet sich in besondere Maße zur Oberflächenbearbeitung auf Größenskalen, welche mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgelöst und erfasst werden können.
Durch das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren kann insbesondere ein im allgemeinen Stand der Technik verwendeter Glättprozess vermieden werden, mit welchem die Oberfläche ohne deterministische Korrektur in einem Bandbereich von 1 mm bis 10 mm Ortswellenlänge bearbeitet werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein optisches Element mit den in Anspruch 36 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Element, insbesondere für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, ist vorgesehen, dass die Oberfläche des optischen Elements mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung oder einer der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vermessen ist, und/oder mit dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren oder einer der bevorzugten Ausführungsformen bearbeitet ist.
Das erfindungsgemäße optische Element hat den Vorteil, dass es eine hochpräzise geformte optische Oberfläche aufweist und zugleich kostengünstig und zeiteffizient produziert ist.
Insbesondere kann es sich bei dem optischen Element um einen Spiegel für eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage handeln.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 37 genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente eine optische Oberfläche aufweist, welche wenigstens teilweise mit der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Messvorrichtung oder einer der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und/oder dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren oder einer der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vermessen ist, und/oder wenigstens eines der optischen Elemente mit dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahren oder einer der bevorzugten Ausführungsformen des vorbeschriebenen Bearbeitungsverfahrens bearbeitet ist und/oder wenigstens eines der optischen Elemente ein vorbeschriebenes erfindungsgemäßes optisches Element ist.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem hat den Vorteil, dass es eine zuverlässige und hochpräzise Belichtung von Wafern dadurch ermöglicht, dass die optischen Elemente des Lithografiesystems besonders präzise vermessen und/oder bearbeitet sind. Zugleich weist das erfindungsgemäße Lithografiesystem einen besonderen Kostenvorteil durch die effiziente Fertigung der darin verwendeten optischen Elemente auf.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren, das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren, das erfindungsgemäße optische Element und das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
5 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Blendeneinrichtung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
6 eine schematische Darstellung einer möglichen Aufteilung einer zu vermessenden Oberfläche in mehrere zu vermessende Einzelflächen;
7 eine schematische Darstellung einer isometrischen Ansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
8 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Seitenansicht;
9 eine schematische Darstellung einer weiteren Seitenansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
10 eine schematische Darstellung der Messvorrichtung nach 9 in einem räumlich gefalteten Zustand;
11 eine schematische Darstellung möglicher Ausführungsformen des Beleuchtungsmaskenelements;
12 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Beleuchtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
13 eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung nach 12 mit ausgeschwenkter Einschwenkoptik;
14 eine weitere schematische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer Seitenansicht;
15 eine schematische Detaildarstellung der Strahlengänge in einem Bereich eines Aufspaltungselements und einer zu vermessenden Oberfläche;
16 eine blockdiagrammmäßige Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
17 eine blockdiagrammmäßige Darstellung des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar.
Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Projektionsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe einer Laserstrahlungsquelle erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt, bei welcher das Prinzip der vorliegenden Erfindung zur Reinigung der Linsen von Fremdpartikeln grundsätzlich auch eingesetzt werden kann. Die EUV-spezifischen Komponenten, wie zum Beispiel ein Kollektorspiegel 116, werden hierfür dann nicht benötigt bzw. können entsprechend substituiert werden. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 bzw. eine Projektionsstrahlung in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur aufweisen als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen. Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Messvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche, das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Prüflings und auch das optische Element insbesondere bei Lithografiesystemen und hierbei insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie eingesetzt werden können, eine Verwendung jedoch auch in anderen Bereichen, in denen es auf eine präzise Messung ankommt bzw. bei denen ein Prüfling, insbesondere ein optisches Element hochgenau vermessen bzw. bearbeitet werden soll, eingesetzt werden können.
Die nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele, insbesondere die Ausführungsbeispiele, die anhand der 3 bis 17 erläutert sind, sind entsprechend zu verstehen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1.
Die Messvorrichtung 1 zur interferometrischen Messung einer Form einer Oberfläche 2 eines Prüflings 3, insbesondere einer optischen Oberfläche 2 eines optischen Elements 3, bei dem es sich insbesondere um eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 handeln kann, umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 4 mit einer Beleuchtungsquelle 5 zur Erzeugung einer Beleuchtungswelle 6, welche in 3 als durchgezogene Linie dargestellt ist, sowie eine Interferometereinrichtung 7, welche ein Aufspaltungselement 8 aufweist, um die Beleuchtungswelle 6 in eine auf die Oberfläche 2 gerichtete Prüfwelle 9 (in 3 als punktierte Linie dargestellt) und eine Referenzwelle 10 (in 3 als strichpunktierte Linie dargestellt) aufzuspalten.
Ferner umfasst die Messvorrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung 11, um ein Interferenzmuster zu erfassen und das Interferenzmuster auszuwerten, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche 2 von einer Sollform zu bestimmen. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung 1 eines Steuereinrichtung 12, welche eingerichtet ist, um die zu vermessende Oberfläche 2 in mehrere zu vermessende Einzelflächen 13 (siehe 6) aufzuteilen, so wie eine Positioniereinrichtung 14, welche eingerichtet ist, die Prüfwelle 9 derart auf der zu vermessenden Oberfläche 2 zu positionieren, dass die jeweilige Einzelfläche 13 ausgeleuchtet ist. Hierbei ist die Erfassungseinrichtung 11 eingerichtet, um anhand der Daten der Einzelflächen 13 eine Abweichung der Form wenigstens eines Teils der zu vermessenden Oberfläche 2 von der Sollform zu bestimmen.
Die Beleuchtungseinrichtung 4 weist wenigstens eine einstellbare Blendeneinrichtung 15 auf, welche eingerichtet ist, um eine Subapertur 16 (siehe 6) der Interferometereinrichtung 7 zu definieren und an die jeweils zu vermessende Einzelfläche 13 anzupassen.
Vorzugsweise ist das Aufspaltungselement 8 ferner eingerichtet, eine nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle 9 auszubilden.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Strahlteiler 24 vorgesehen, um die Beleuchtungswelle 6 auf das Aufspaltungselement 8 zu leiten und der rücklaufenden Strahlung, welche aus der Referenzwelle 10 und der Prüfwelle 9 ausgebildet wird, einen Durchtritt in Richtung der Erfassungseinrichtung 11 zu ermöglichen.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Positioniereinrichtung 14 dazu eingerichtet, die Beleuchtungseinrichtung 4, die Erfassungseinrichtung 11 und die Interferometereinrichtung 7 relativ zum Prüfling 3 entlang von sechs Freiheitsgraden derart zu positionieren, dass die Beleuchtungseinrichtung 4, die Erfassungseinrichtung 11 und die Interferometereinrichtung 7 relativ zueinander gleich angeordnet verbleiben.
Alternativ oder zusätzlich kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung 14 dazu eingerichtet ist, lediglich das Aufspaltungselement 8 und/oder die Interferometereinrichtung 7 relativ zum Prüfling 3 entlang von sechs Freiheitsgraden zu positionieren, wobei eine Strahllenkeinrichtung vorgesehen sein kann, um die Beleuchtungswelle 6 auch bei sich ändernden Orten und Ausrichtungen des Aufspaltungselements 8 geeignet auf das Aufspaltungselement 8 zu lenken.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Vermessung der Oberfläche 2 des Prüflings 3 vorzugsweise ein Set 8a an austauschbaren Aufspaltungselementen 8 vorgesehen, wobei die Aufspaltungselemente 8 des Sets 8a derart ausgebildet sind, dass für jede zu vermessende Einzelfläche 13 ein Aufspaltungselement 8 auswählbar ist, das an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche 13 angepasst ist.
Zum Auswechseln der austauschbaren Aufspaltungselemente 8 des Sets 8a ist dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise eine Auswechseleinrichtung 8b vorgesehen, welche vorzugsweise mit der Steuereinrichtung 12 kommunikations- und wirkverbunden ist, um ein Aufspaltungselement 8 auszuwählen, welches eine Prüfwelle 9 ausbildet, welche an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche 13 vorzugsweise bestmöglich angepasst ist.
In einer bevorzugten, in 3 nicht dargestellten Ausführungsform führt die Auswechseleinrichtung 8b nicht mehrere Aufspaltungselemente 8 im Sensor mit. Bei einem durch die Auswechseleinrichtung 8b ausgeführten automatischen Wechsel kann vorgesehen sein, dass die Auswechseleinrichtung 8b eine Handhabungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Aufspaltungselement 8 abzumontieren und dann ein zweites Aufspaltungselement 8 aus einer Lagereinrichtung, insbesondere einem Regal, zu holen und an der Interferometereinrichtung 7 zu montieren.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Aufspaltungselement 8 vorzugsweise an die Sollform der Einzelfläche 13 angepasst, besonders bevorzugt bestmöglich angepasst.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beleuchtungseinrichtung 4, die Erfassungseinrichtung 11 und die Interferometereinrichtung 7 vorzugsweise fest in einem gemeinsamen Rahmen 1a angeordnet, welcher auch als Gehäuse ausgebildet sein kann.
Alle optischen Komponenten der Messvorrichtung 1 sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise als reflektive und/oder refraktive Komponenten ausgebildet.
4 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren möglichen Ausführungsform der Messvorrichtung 1.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Aufspaltungselement 8 vorzugsweise eingerichtet, eine astigmatische und/oder torische Wellenfront der Prüfwelle 9 auszubilden.
In den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Interferometereinrichtung 7 als Fizeau-Interferometer ausgebildet. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Aufspaltungselement 8 vorzugsweise als Fizeau-Element ausgebildet ist, welches eine Referenzfläche 17 und eine der Referenzfläche 17 gegenüberliegende Rückseitenfläche 18 aufweist.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Referenzfläche 17 vorzugsweise astigmatisch und/oder torisch ausgebildet.
Ferner zeigt das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Ausführungsform, bei der die Rückseitenfläche 18 vorzugsweise derart geformt ist, dass die, vorzugsweise ebene, Beleuchtungswelle 6 an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle 6 wenigstens annähernd senkrecht auf die Referenzfläche 17 fällt.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel fällt die Beleuchtungswelle 6 vorzugsweise an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle 6 unter einem Winkel von wenigstens 0,1 Grad, vorzugsweise von wenigstens 0,3 Grad, zur Flächennormalen auf die Rückseitenfläche 18 ein.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Aufspaltungselement 8 und/oder die Positionierungseinrichtung 14 derart ausgebildet, dass die Prüfwelle 9 an jedem Punkt eines Querschnitts der Prüfwelle 9 wenigstens annähernd senkrecht auf die zu vermessende Oberfläche 2 einfällt.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Blendeneinrichtung 15.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Blendeneinrichtung 15 vorzugsweise als eine Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen 19 ausgebildet. In 5 sind die verstellbaren Seitenlängen 19 als Doppelpfeile dargestellt. Ein durch die Rechteckblende freigegebenes Messfeld 20 ist in 5 fett umrahmt dargestellt.
Das Messfeld 20 definiert hierbei die Subapertur 16, welche auf die zu vermessende Einzelfläche 13 angepasst ist (siehe 6).
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform der Blendeneinrichtung 15 kann die Blendeneinrichtung 15 eine Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser aufweisen. In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann die Blendeneinrichtung 15 einen Multilamellenblende aufweisen.
Eine Ausführungsform, bei der die Blendeneinrichtung 15 eine Kreisblende und eine Rechteckblende aufweist, kann von Vorteil sein, um spezifische geometrische Formen der Einzelflächen 13 zu erzielen. In einer Reihenschaltung können Kombinationen mehrerer oder aller Ausführungsformen der Blendeneinrichtung 15 von Vorteil sein.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Aufteilung der zu vermessenden Oberfläche 2 in mehrere zu vermessende Einzelflächen 13. In 6 ist die zu vermessende Oberfläche 2 schraffiert dargestellt.
Die Erfassungseinrichtung 11 (siehe 3) ist vorzugsweise eingerichtet, um aus den Einzelflächen 13 die Form der Oberfläche 2 zu rekonstruieren.
Die Einzelflächen 13 werden durch jeweilige Subaperturen 16 definiert.
Die Steuereinrichtung 12 (siehe 1) ist ferner vorzugsweise eingerichtet, um eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder eine überlappte Einzelfläche 13 derart zu ermitteln, dass ein Messparameter optimiert ist. In dem vorliegenden, in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Messparameter um eine Messgenauigkeit einer gesamten Oberflächenform der zu vermessenden Oberfläche.
In den in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Steuereinrichtung 12 vorzugsweise jeweils dazu eingerichtet, um die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen 13 derart zu ermitteln, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche 13 einen Grenzgradienten von 5 mrad, vorzugsweise 1 mrad, besonders bevorzugt 0,5 mrad nicht überschreitet.
6 zeigt demnach variabel große Subaperturen 16, welche auf der zu prüfenden Oberfläche 2, insbesondere einer Freiformfläche angeordnet sind. In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Größe der einzelnen Subaperturen 16 durch den maximal zulässigen Gradienten in der Einzelfläche 13 begrenzt.
7 zeigt eine isometrische Ansicht einer schematischen Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Messvorrichtung 1.
Die Blendeneinrichtung 15 ist hierbei in einem durch Linsen 21 ausgebildeten Teleskop angeordnet. In einer Fourier-Ebene ist ein Beleuchtungsmaskenelement 22 angeordnet. Mittels eines Beleuchtungsobjektivs 23 wird die Blendeneinrichtung 15 auf die zu vermessende Oberfläche 2 (nicht dargestellt) abgebildet.
Nach einem Durchtritt durch das Beleuchtungsobjektiv 23 wird die Beleuchtungsquelle 6 durch einen Strahlteiler 24 transmittiert, trifft danach auf das Aufspaltungselement 8 (in 7 vereinfacht als Platte dargestellt), welches die Prüfwelle 9 ausbildet, die auf die Oberfläche 2 des Prüflings 3 trifft. Die rücklaufende Prüfwelle 9 sowie die Referenzwelle 10 werden am Strahlteiler 24 zu einem parabolischen Fokussierspiegel 25 reflektiert.
Der parabolische Fokussierspiegel 25 fokussiert eine aus der mit der Referenzwelle 10 überlagerten Prüfwelle 9 ausgebildeten Strahlung auf eine Sekundärblendeneinrichtung 26, durch welche eine Form der Einzelflächen 13 weiterdefiniert werden kann.
Die aus der Überlagerung der Prüfwelle 9 und der Referenzwelle 10 gebildete Strahlung trifft nach einem Durchtritt durch die Sekundärblendeneinrichtung 26 auf einen parabolischen Okularspiegel 27, welcher die Strahlung auf einen Sensorchip 28 reflektiert. Der parabolische Fokussierspiegel 25, die Sekundärblendeneinrichtung 26, der parabolische Okularspiegel 27 und der Kamerachip 28 sind hierbei Teil der Erfassungseinrichtung 11.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der Messvorrichtung 1 in einer Seitenansicht.
Hinsichtlich der Bezugszeichen sei auf die Bezugszeichenerläuterung und Vergabe zu 7 verwiesen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement 8 wenigstens annähernd rechteckig ausgebildet ist, wobei die Seitenlängen 50 mm bis 200 mm, vorzugsweise 120 mm bis 140 mm, betragen.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Seitenansicht einer weiteren möglichen Ausführungsform der Messvorrichtung 1.
Die Beleuchtungsquelle 5 wird in dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Lichtwellenleiter 29 ausgebildet. Mittels einer Linse 21 wird die Beleuchtungswelle 6 auf eine Reduktionseinrichtung 30 fokussiert.
Die Reduktionseinrichtung 30 ist hierbei vorgesehen und eingerichtet, um eine räumliche Kohärenz der Beleuchtungswelle 6 zu reduzieren.
In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reduktionseinrichtung 30 als rotierende Streuscheibe 30a ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Reduktionseinrichtung 30 als ein rotierendes Mikrolinsenarray ausgebildet ist, welches als sekundäre Lichtquelle dienen kann.
In den in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Beleuchtungsobjektiv 23 jeweils als Linse ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungsobjektiv 23 als Linsensystem ausgebildet ist.
In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sekundärblendeneinrichtung 26 vorzugsweise als Maskenplatte ausgebildet, welche mittels einer geeigneten Verschiebungseinrichtung derart im Strahlengang positioniert werden kann, dass die Strahlung durch eine geeignete Apertur der Maskenplatte fällt.
Vor einem Auftreffen auf den Strahlteiler 24 und den Prüfling 3 wird die Beleuchtungswelle 6 durch einen Umlenkspiegel 31 umgelenkt. Der in 9 dargestellte Strahlengang ist insofern vereinfacht, da ein gewissermaßen dreidimensionaler Aufbau der Messvorrichtung 1 in einer aufgefalteten bzw. ausgestreckten Form dargestellt ist.
10 zeigt eine schematische Darstellung der Messvorrichtung 1 nach 9 in einem räumlich gefalteten Zustand. Die Umlenkspiegel 31 sowie die parabolischen Spiegel 25 und 27 ermöglichen eine räumliche Faltung der Messvorrichtung 1. Bezüglich der Bezugszeichenvergabe sei auf die Erklärung und Erläuterungen zu 9 verwiesen.
11 zeigt eine schematische Darstellung möglicher Ausführungsformen des Beleuchtungsmaskenelements 22.
In den in 11 dargestellten Ausführungsformen sind schwarz gefärbte Bereiche des Beleuchtungsmaskenelements 22 jeweils lichtundurchlässig. Demnach weist das links dargestellte Beleuchtungsmaskenelement 22 lediglich drei dünne lichtundurchlässige Ringe auf, während das rechts dargestellte Beleuchtungsmaskenelement 22 im Wesentlichen einer nahezu geschlossenen Blende entspricht. Die in der Mitte dargestellte Zwischenform blockieren die Beleuchtungswelle 6 in unterschiedlichem Maße.
Durch die in 11 dargestellten Beleuchtungsmaskenelemente 22 kann insbesondere ein Kontrast des Interferenzmusters erhöht und verbessert werden.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung 4.
In dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Reduktionseinrichtung 30 eine Einschwenkoptik 32 sowie einen Diffusor 32a auf.
Die Einschwenkoptik 32 ihrerseits weist eine Gruppe von Linsen 21 auf, welche derart angeordnet und eingerichtet ist, dass der Diffusor 32a nach Durchlauf der Beleuchtungswelle 6 durch das Teleskop homogen ausgeleuchtet ist.
Mittels der Einschwenkoptik 32 kann zwischen einer kohärenten und einer inkohärenten Beleuchtung durch die Beleuchtungswelle 6 umgeschaltet werden, indem die Einschwenkoptik 32 in einen Strahlengang der Messvorrichtung 1 eingeschwenkt bzw. ausgeschwenkt wird. In dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Einschwenkoptik 32 drei Linsen 21 auf, so dass keine zwei separaten optischen Systeme eingesetzt werden müssen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Einschwenkoptik 32 zu Transformationen von Abbildungseigenschaften der Beleuchtungseinrichtung 4 eingerichtet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Einschwenkoptik 32 eine von Punkt zu Punkt, insbesondere von der Beleuchtungsquelle 5 zu der Beleuchtungspupille 5a erfolgende Abbildung zu einer von einem Punkt ins Unendliche erfolgende Abbildung transformiert.
13 zeigt eine schematische Darstellung der Beleuchtungseinrichtung 4 nach 12, wobei die Einschwenkoptik 32 aus dem Strahlengang entnommen ist. Hierdurch wird der Diffusor 32a punktförmig ausgeleuchtet. Die Umschaltung zwischen räumlich kohärenter und teilkohärenter Beleuchtung erfolgt demnach über das Einschwenken der Einschwenkoptik 32. Ein genaues Aussehen der sekundären Lichtquelle wird durch eine Anordnung eines geeigneten Beleuchtungsmaskenelements 22 (siehe 11) in der Beleuchtungspupille 5a bestimmt.
14 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teils der Messvorrichtung 1 in einer Seitenansicht.
Insbesondere ist in 14 ein Abbildungsstrahlengang dargestellt. Es wird in 14 verdeutlicht, dass die Intensitätsverteilung der Beleuchtungswelle 6 am Ort der Blendeneinrichtung 15 auf die Ebene der zu vermessenden Oberfläche 2 des Prüflings 3 abgebildet wird. Ferner sind in 14 die Blendeneinrichtung 15 und die Beleuchtungsmaskenelemente 22 mit dargestellt. Die Tatsache, dass mehrere Beleuchtungsmaskenelemente 22 dargestellt sind, soll darauf hinweisen, dass eine Wechseleinrichtung für die Beleuchtungsmaskenelemente 22 vorgesehen ist, um diese auf einfache Art und Weise auswechseln zu können.
Bezüglich der weiteren Bezugszeichen sei auf die 9 verwiesen.
15 zeigt eine schematische Detaildarstellung der Strahlengänge im Bereich des Aufspaltungselements 8 und der zu vermessenden Oberfläche 2.
Es wird ersichtlich, dass das Aufspaltungselement 8 um einen Anstellwinkel 33 gegen die zu vermessende Oberfläche 2 angestellt ist. Hieraus resultiert ein Referenzwinkel 34 zwischen der rücklaufenden Prüfwelle 9 und der rücklaufenden Referenzwelle 10.
Ferner ist aus 15 ersichtlich, dass eine Störreflexwelle 35 vom Strahlengang der Referenzwelle 10 und der Prüfwelle 9 abgelenkt wird.
Die in Zusammenhang mit den 3 bis 15 geschilderten Ausführungsformen der Messvorrichtung 1 eignen sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche 2 eines Prüflings 3.
16 zeigt eine blockdiagrammmäßige Darstellung eines Verfahrens zur interferometrischen Vermessung der Form der Oberfläche 2 des Prüflings 3, insbesondere einer optischen Oberfläche 2 eines optischen Elements 3 bei dem es sich insbesondere um eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 handeln kann.
In einem Beleuchtungsblock 36 wird die Beleuchtungswelle 6 mittels des Aufspaltungselements 8 in die auf die Oberfläche 2 gerichtete Prüfwelle 9 und die Referenzwelle 10 aufgespalten.
In einem Interferenzblock 37 wird die rücklaufende Prüfwelle 9 nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche 2 mit der Referenzwelle 10 zusammengeführt und ein Interferenzmuster wird erzeugt.
In einem Auswertungsblock 40 wird das Interferenzmuster ausgewertet, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche 2 von einer Sollform zu bestimmen.
In einem Aufteilungsblock 38 wird die zu vermessende Oberfläche 2 in mehrere nacheinander zu vermessende Einzelflächen 13 aufgeteilt.
In einem Positionierblock 39 wird die Prüfwelle 9 derart auf der zu vermessenden Oberfläche 2 positioniert, dass die jeweilige Einzelfläche 13 wenigstens annähernd senkrecht ausgeleuchtet wird.
In einem Feldblendenblock 41 wird zur Beleuchtung der Einzelflächen 13 die die Größe der Prüfwelle 9 definierende Subapertur 16 an die jeweils zu vermessende Einzelfläche 13 angepasst. Vorzugsweise ist der Feldblendenblock 41 zeitlich nach dem Aufteilungsblock 38 und vor dem Positionierblock 39 angesiedelt.
Vorzugsweise werden die Blöcke 36 bis 41 in der geschilderten chronologischen Abfolge ausgeführt. Es kann auch eine andere Reihenfolge oder eine parallele Ausführung mehrerer Blöcke von Vorteil sein, insbesondere die in 16 dargestellte chronologische Reihenfolge der Blöcke 36 bis 41.
Als Teil des Beleuchtungsblocks 36 ist in dem in 16 dargestellten Ausführungsbeispiel ferner vorzugsweise vorgesehen, dass durch das Aufspaltungselement 8 eine an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche 3 angepasste nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle 9 ausgebildet wird.
Im Rahmen des Beleuchtungsblocks 36 kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass zur Vermessung der Oberfläche 2 des Prüflings 3 ein Set 8a an austauschbaren Aufspaltungselementen 8 vorgesehen wird, wobei die Aufspaltungselemente 8 des Sets 8a derart an die zu vermessenden Einzelfläche 13 der Oberfläche 2 des Prüflings 3 angepasst ausgebildet werden, dass für jede der Einzelflächen 13 ein an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche 13 angepasstes Aufspaltungselement 8 vorhanden ist, und zur Vermessung jeder Einzelfläche 13 ein an die Sollform der Einzelfläche 13 angepasstes Aufspaltungselement 8 aus dem Set 8a ausgewählt wird. Das Set 8a an austauschbaren Aufspaltungselementen 8 wird bevorzugt in einer Lagereinrichtung, insbesondere einem Regal, gelagert.
Als Teil des Auswertungsblocks 40 ist vorzugsweise vorgesehen, dass aus den Einzelflächen 13 die Form der Oberfläche 2 rekonstruiert wird.
Als Teil des Beleuchtungsblocks 36 ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass an der Referenzfläche 17 des Aufspaltungselements 8 ein Teil der Beleuchtungswelle 6 als Prüfwelle 9 transmittiert wird und ein Teil der Beleuchtungswelle 6 als Referenzwelle 10 reflektiert wird.
Im Rahmen des Positionierblocks 39 ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Aufspaltungselement 8 in einem Abstand von 0,1 cm bis 10 cm, vorzugsweise 0,5 cm bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,5 cm bis 2,5 cm von der Oberfläche 2 positioniert wird.
Als Teil des Beleuchtungsblocks 36 kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Aufspaltungselement 8 als Fizeau-Element ausgebildet wird.
Ebenfalls im Rahmen des Beleuchtungsblocks 36 kann vorgesehen sein, dass die Referenzfläche 17 des Fizeau-Elements an die, vorzugsweise durchschnittliche und/oder mittlere, Sollform der zu vermessenden Oberfläche 2 des Prüflings 3 angepasst ausgebildet wird.
Weiterhin kann als Teil des Beleuchtungsblocks 36 die Ausbildung einer astigmatischen und/oder torischen Wellenfront der Prüfwelle 9 vorgesehen sein.
Der Positionierblock 39 und/oder der Beleuchtungsblock 36 können vorsehen, dass die Prüfwelle 9 an jedem Ort der jeweiligen Einzelflächen 13 möglichst parallel einer mittleren Flächennormalen und/oder möglichst senkrecht auf die Oberfläche 2 geleitet wird.
Der Positionierblock 39 kann vorzugsweise einen Verfahrensschritt beinhalten, bei dem zur Vermessung der Einzelflächen 13 die die Blendeneinrichtung 15 aufweisende und die Beleuchtungswelle 6, die Referenzwelle 10 und die Prüfwelle 9 ausbildende Interferometereinrichtung 7 relativ zu der Oberfläche 2 derart positioniert wird, dass die Prüfwelle 9 möglichst senkrecht auf die Oberfläche 2 trifft.
Im Rahmen des Beleuchtungsblocks 36 ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Subapertur 16 durch die Blendeneinrichtung 15 mittels einer Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser und/oder einer Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen und/oder mittels einer Multilamellenblende definiert wird.
In wenigstens einem der Blöcke 36 bis 41 kann ein Verfahrensschritt vorgesehen sein, bei welchem die Einzelflächen 13 der Oberfläche 2 mittels Erfassung durch eine der jeweiligen Einzelfläche 13 zugeordneten Subapertur 16 hindurch vermessen werden.
Der Aufteilungsblock 38 kann einen Verfahrensschritt beinhalten, bei dem eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder ein Überlapp der einzelnen Einzelflächen 13 derart ermittelt wird, dass ein Messparameter optimiert wird.
Insbesondere kann der Aufteilungsblock 38 vorzugsweise einen Verfahrensschritt beinhalten, bei dem die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen 13 derart ermittelt wird, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche 13 einen Grenzgradienten von 5 mrad, vorzugsweise 1 mrad, besonders bevorzugt 0,5 mrad, nicht überschreitet.
17 zeigt eine blockdiagrammmäßige Darstellung zur Bearbeitung des Prüflings 3, insbesondere eines optischen Elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 für ein Lithografiesystem 100, 200, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage 200, 300 für die Halbleiterlithografie. In einem Bearbeitungsblock 42 wird die Form der Oberfläche 2 des Prüflings 3, insbesondere eine optische Oberfläche 2 des optischen Elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 derart bearbeitet, dass die Form der Oberfläche 2 einer Sollform zumindest angenähert wird.
In einem Ermittlungsblock 43 wird die Form der Oberfläche 2 mittels einer oder mehrerer der im Zusammenhang mit den 3 bis 15 beschriebenen Messvorrichtung 1 und/oder mit dem vorbeschriebenen Verfahren in einer oder mehrerer der geschilderten bevorzugten Ausführungsformen ermittelt.
In einem Iterationsblock 44 ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Bearbeitungsverfahren in einem oder mehreren Bearbeitungsschritten im Rahmen des Bearbeitungsblocks 42 durchgeführt wird und nach jedem Bearbeitungsschritt im Rahmen des Ermittlungsblocks 43 die Form der Oberfläche 2 ermittelt wird.
Als Teil des Ermittlungsblocks 43 kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage der ermittelten Form der Oberfläche 2 das Bearbeitungsverfahren des nachfolgenden Bearbeitungsschritts bestimmt wird.
Insbesondere kann in dem Bearbeitungsblock 42 vorgesehen sein, dass das Bearbeitungsverfahren ein Polierverfahren ist.
In dem in den 3 bis 15 dargestellten Ausführungsbeispielen bilden somit die Oberfläche 2 und der Prüfling 3 ein optisches Element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207, insbesondere für ein Lithografiesystem. Hierbei ist die Oberfläche 2 des optischen Elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 mit einer Messvorrichtung 1 oder einem Verfahren nach den vorbeschriebenen Ausführungsformen vermessen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche 2 des optischen Elements 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 mit einer der Ausführungsformen des vorbeschriebenen Bearbeitungsverfahrens bearbeitet ist.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
1a: Rahmen
2: Oberfläche
3: Prüfling
4: Beleuchtungseinrichtung
5: Beleuchtungsquelle
5a: Beleuchtungspupille
6: Beleuchtungswelle
7: Interferometereinrichtung
8: Aufspaltungselement
8a: Set an Aufspaltungselementen
8b: Auswechseleinrichtung
9: Prüfwelle
10: Referenzwelle
11: Erfassungseinrichtung
12: Steuereinrichtung
13: Einzelfläche
14: Positioniereinrichtung
15: Blendeneinrichtung
16: Subapertur
17: Referenzfläche
18: Rückseitenfläche
19: Seitenlänge
20: Messfeld
21: Linse
22: Beleuchtungsmaskenelement
23: Beleuchtungsobjektiv
24: Strahlteiler
25: parabolischer Fokussierspiegel
26: Sekundärblendeneinrichtung
27: parabolischer Okularspiegel
28: Kamerachip
29: Lichtwellenleiter
30: Reduktionseinrichtung
30a: rotierende Streuscheibe
31: Umlenkspiegel
32: Einschwenkoptik
32a: Diffusor
33: Anstellwinkel
34: Referenzwinkel
35: Störreflexwelle
36: Beleuchtungsblock
37: Interferenzblock
38: Aufteilungsblock
39: Positionierblock
40: Auswertungsblock
41: Feldblendenblock
42: Bearbeitungsblock
43: Ermittlungsblock
44: Iterationsblock
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3476463 [0102]
DE 102008009600 A1 [0222, 0226]
US 20060132747 A1 [0224]
EP 1614008 B1 [0224]
US 6573978 [0224]
US 20180074303 A1 [0243]

Claims

Messvorrichtung (1) zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche (2) eines Prüflings (3), insbesondere einer optischen Oberfläche (2) eines optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), mit: - einer Beleuchtungseinrichtung (4) aufweisend eine Beleuchtungsquelle (5) zur Erzeugung einer Beleuchtungswelle (6), und - einer Interferometereinrichtung (7), welche ein Aufspaltungselement (8) aufweist, um die Beleuchtungswelle (6) in eine auf die Oberfläche (2) gerichtete Prüfwelle (9) und eine Referenzwelle (10) aufzuspalten und die rücklaufende Prüfwelle (9) nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche (2) mit der Referenzwelle (10) zusammenzuführen, und - einer Erfassungseinrichtung (11), um ein Interferenzmuster zu erfassen und das Interferenzmuster auszuwerten, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche (2) von einer Sollform zu bestimmen, und - einer Steuereinrichtung (12), welche eingerichtet ist, um die zu vermessende Oberfläche (2) in mehrere zu vermessende Einzelflächen (13) aufzuteilen, und - einer Positioniereinrichtung (14), welche eingerichtet ist, die Prüfwelle (9) derart auf der zu vermessenden Oberfläche (2) zu positionieren, dass die jeweilige Einzelfläche (13) ausgeleuchtet ist, wobei die Erfassungseinrichtung (11) eingerichtet ist, um anhand der Daten der Einzelflächen (13) eine Abweichung der Form wenigstens eines Teils der zu vermessenden Oberfläche (2) von der Sollform zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (4) wenigstens eine einstellbare Blendeneinrichtung (15) aufweist, welche eingerichtet ist, um eine Subapertur (16) der Interferometereinrichtung (7) zu definieren und an die jeweils zu vermessende Einzelfläche (13) anzupassen.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspaltungselement (8) eingerichtet ist, eine nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle (6) auszubilden.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspaltungselement (8) eingerichtet ist, eine astigmatische und/oder torische Wellenfront als Prüfwelle (6) auszubilden.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermessung der Oberfläche (2) des Prüflings (3) ein Set (8a) an austauschbaren Aufspaltungselementen (8) vorgesehen ist, wobei die Aufspaltungselemente (8) des Sets (8a) derart ausgebildet sind, dass für jede zu vermessende Einzelfläche (13) ein Aufspaltungselement (8) auswählbar ist, das an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche (13) angepasst ist.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Interferometereinrichtung (7) als Fizeau-Interferometer ausgebildet ist und das Aufspaltungselement (8) als Fizeauelement ausgebildet ist, welches eine Referenzfläche (17) und eine der Referenzfläche (17) gegenüberliegende Rückseitenfläche (18) aufweist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche (17) des Fizeauelements (8) astigmatisch und/oder torisch ausgebildet ist.
Messvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenfläche (18) des Fizeauelements (8) derart geformt ist, dass die, vorzugsweise ebene, Beleuchtungswelle (6) an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle (6) wenigstens annähernd senkrecht auf die Referenzfläche (17) einfällt.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungswelle (6) an jedem Punkt eines Querschnitts der Beleuchtungswelle (6) unter einem Winkel von wenigstens 0,1°, vorzugsweise von wenigstens 0,3° zur Flächennormalen auf die Rückseitenfläche (18) des Fizeauelement (8) einfällt.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendeneinrichtung (15) eine Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser und/oder eine Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen (19) und/oder eine Multilamellenblende aufweist.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (11) eingerichtet ist, um aus den Einzelflächen (13) die Form der Oberfläche (2) zu rekonstruieren.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) eingerichtet ist, um eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder einen Überlapp der Einzelflächen (13) derart zu ermitteln, dass ein Messparameter optimiert ist
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) eingerichtet ist, um die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen (13) derart zu ermitteln, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche (13) einen Grenzgradienten von 1 mrad, vorzugsweise 0,1 mrad nicht überschreitet.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reduktionseinrichtung (30) vorgesehen ist, um eine räumliche Kohärenz der Beleuchtungswelle (6) zu reduzieren.
Messvorrichtung (1) einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle optischen Komponenten der Messvorrichtung (1) als reflektive und/oder refraktive Komponenten ausgebildet sind.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (14) sechs Freiheitsgrade aufweist.
Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspaltungselement (8) und/oder die Positionierungseinrichtung (14) derart ausgebildet sind, dass die Prüfwelle (9) an jedem Punkt eines Querschnitts der Prüfwelle (9) wenigstens annähernd senkrecht auf die zu vermessende Oberfläche (2) einfällt.
Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Oberfläche (2) eines Prüflings (3), insbesondere einer optischen Oberfläche (2) eines optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), wonach - eine Beleuchtungswelle (6) mittels eines Aufspaltungselements (8) in eine auf die Oberfläche (2) gerichtete Prüfwelle (6) und eine Referenzwelle (9) aufgespalten wird, wonach - die rücklaufende Prüfwelle (9) nach einer Wechselwirkung mit der zu vermessenden Oberfläche (2) mit der Referenzwelle (10) zusammengeführt und ein Interferenzmuster erzeugt wird, wonach - das Interferenzmuster ausgewertet wird, um eine Abweichung der Form der zu vermessenden Oberfläche (2) von einer Sollform zu bestimmen, wonach - die zu vermessende Oberfläche (2) in mehrere nacheinander zu vermessende Einzelflächen (13) aufgeteilt wird, wonach - die Prüfwelle (9) derart auf der zu vermessenden Oberfläche (2) positioniert wird, dass die jeweilige Einzelfläche (13) wenigstens annähernd senkrecht ausgeleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung der Einzelflächen (13) eine die Größe der Prüfwelle (9) definierende Subapertur (16) an die jeweils zu vermessende Einzelfläche (13) angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Aufspaltungselement (8) eine an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche (13) angepasste nicht-sphärische Wellenfront der Prüfwelle (9) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Einzelflächen (12) die Form der Oberfläche (2) rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermessung der Oberfläche (2) des Prüflings (3) ein Set (8a) an austauschbaren Aufspaltungselementen (8) vorgesehen wird, wobei die Aufspaltungselemente (8) des Sets (8a) derart an die zu vermessenden Einzelfläche (13) der Oberfläche (2) des Prüflings (3) angepasst ausgebildet werden, dass für jede der Einzelflächen (13) ein an die Sollform der zu vermessenden Einzelfläche (13) angepasstes Aufspaltungselement (8) vorhanden ist, und zur Vermessung jeder Einzelfläche (13) ein an die Sollform der Einzelfläche (13) angepasstes Aufspaltungselement (8) aus dem Set (8a) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Referenzfläche (17) des Aufspaltungselements (8) ein Teil der Beleuchtungswelle (6) als Prüfwelle (9) transmittiert wird und ein Teil der Beleuchtungswelle (6) als Referenzwelle (10) reflektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspaltungselement (8) in einem Abstand von 0,1 cm bis 10 cm, vorzugsweise von 0,5 cm bis 3 cm, besonders bevorzugt 1,5 cm bis 2,5 cm von der Oberfläche (2) positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspaltungselement (8) als Fizeauelement ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzfläche (17) an die Sollform der zu vermessenden Oberfläche (2) des Prüflings (3) angepasst ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine astigmatische und/oder torische Wellenfront der Prüfwelle (9) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfwelle (9) an jedem Ort der jeweiligen Einzelflächen (13) möglichst parallel zur einer lokalen mittleren Flächennormalen und/oder möglichst senkrecht auf die Oberfläche (2) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermessung der Einzelflächen (13) eine die Beleuchtungswelle (6) ausbildende Beleuchtungseinrichtung (4), eine die Referenzwelle (10) und die Prüfwelle (9) ausbildende Interferometereinrichtung (7) und eine ein Interferenzmuster erfassende Erfassungseinrichtung (11) relativ zu der Oberfläche (2) derart positioniert werden, dass die Prüfwelle (9) möglichst senkrecht auf die Oberfläche (2) trifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Subapertur (16) durch eine Blendeneinrichtung (15) mittels einer Kreisblende mit verstellbarem Durchmesser und/oder einer Rechteckblende mit verstellbaren Seitenlängen (19) und/oder einer Multilamellenblende definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelflächen (13) der Oberfläche (2) mittels Erfassung durch eine der jeweiligen Einzelfläche (13) zugeordneten Subapertur (16) vermessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl, eine Position, eine Form und/oder einen Überlapp der Einzelflächen (13) derart ermittelt wird, dass ein Messparameter optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl, Position und/oder Form der Einzelflächen (13) derart ermittelt wird, dass ein maximal auftretender Gradient in der jeweiligen Einzelfläche (12) einen Grenzgradienten von 5 mrad, vorzugsweise 1 mrad, besonders bevorzugt 0,5 mrad nicht überschreitet.
Bearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Prüflings (3), insbesondere eines optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), insbesondere für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, wonach eine Form einer Oberfläche (2) des Prüflings (3), insbesondere eine optische Oberfläche (2) des optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) derart bearbeitet wird, dass die Form der Oberfläche (2) einer Sollform zumindest angenähert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Oberfläche (2) mittels einer Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31 ermittelt wird.
Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsverfahren in einem oder mehreren Bearbeitungsschritten durchgeführt wird und nach jedem Bearbeitungsschritt die Form der Oberfläche (2) ermittelt wird.
Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der ermittelten Form der Oberfläche (2) das Bearbeitungsverfahren des nachfolgenden Bearbeitungsschritts bestimmt wird.
Bearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungsverfahren ein Polierverfahren ist.
Optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207), insbesondere für ein Lithografiesystem, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (2) des optischen Elements (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) mit einer Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und/oder einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31 vermessen ist und/oder mit einem Bearbeitungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 32 bis 35 bearbeitet ist.
Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) - eine optische Oberfläche (2) aufweist, welche wenigstens teilweise mittels einer Messvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 vermessen ist, und/oder - eine optische Oberfläche (2) aufweist, welche wenigstens teilweise mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 31 vermessen ist, und/oder - mit einem Bearbeitungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 32 bis 35 bearbeitet ist, und/oder - ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) gemäß Anspruch 36 ist.