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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Messsystems zur insbesondere interferometrischen oder Wellenfront- Vermessung der Abbildungsqualität eines optischen Abbildungssystems, wobei das Messystem einen ersten Strukturträger mit einer zweidimensionalen ersten Musterstruktur, einen zweiten Strukturträger mit einer zweidimensionalen zweiten Musterstruktur, eine Beleuchtungseinrichtung und einen Detektor aufweist, wobei der erste Strukturträger in einer Objektebene zwischen Beleuchtungseinrichtung und Abbildungssystem und der zweite Strukturträger in einer Bildebene zwischen Abbildungssystem und Detektor angeordnet wird, sodass die erste Musterstrukturdurch das Abbildungssystem in der Bildebene abgebildet wird.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturträgers mit einer ersten Messstruktur zur Verwendung in einem Messystem zur Vermessung der Abbildungsqualität eines optischen Abbildungssystems, insbesondere zum Betreiben des Messystems wie es obenstehend beschrieben wurde, wobei das Messystem einen zweiten Strukturträger mit einer zweiten Messstruktur aufweist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen Strukturträger mit einer zweidimensionalen Musterstruktur zur Verwendung in einem Messystem zur Vermessung der Abbildungsqualität eines optischen Abbildungssystems, hergestellt durch das oben beschriebene Verfahren.
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Verfahren zum Betreiben von Messsystemen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Optische Abbildungssysteme finden auf unterschiedlichsten Gebieten der Technik Anwendung. Bei der lithografischen, insbesondere mikrolithografischen Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen werden mithilfe von optischen Abbildungssystemen Strukturen im Submikrometerbereich erzeugt. Als Abbildungssysteme werden beispielsweise Projektionsobjektive oder Hochleistungsobjektive eingesetzt, die die erste Musterstruktur aus der Objektebene in die Bildebene des Abbildungssystems abbilden und dabei in der Regel deutlich verkleinern. Die Bildebene liegt im produktiven Betrieb auf einem zu belichtenden, beispielsweise mit einer strahlungsempfindlichen Schicht versehenen Substrat, dessen Oberfläche in der zur Objektebene optisch konjugierten Bildebene des Abbildungssystems liegt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2016 22 477 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung der Abbildungsqualität eines optischen Abbildungssystems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Des Weiteren ist aus der Offenlegungsschrift
EP 12 57 882 B1 eine Vorrichtung zur Wellenfronterfassung bekannt, die eine Wellenfrontquelle zur Erzeugung einer zum Durchlaufen eines zu vermessenden optischen Abbildungssystems vorgesehenen Wellenfront eingerichtet ist und eine zweidimensionale Struktur aufweist. Außerdem ist aus der Offenlegungsschrift
DE 195 38747 ein Verfahren zur Vermessung von Wellenabberationen von Wellenfronten bekannt, bei welchem zwei Phasengitter in einer Reihenschaltung benutzt werden, die derart gestaltet sind, dass die 0-te und alle geraden Beugungsordnungen weitestgehend unterdrückt werden.
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Zur Verbesserung einer Overlay-Performance, im Wesentlichen Z2/Z3 der Wellenfront, von Immersionsobjektiven soll in Messsystemen, die eine Wellenfrontmesstechnik einsetzen, die Wellenfrontmesstechnik verbessert werden. Ein Teil von Wellenfrontenmessfehlern ergeben sich aus der Verzeichnung zwischen erster und zweiter Musterstruktur. Mit aktuell etablierten Fertigungsprozessen lässt sich die Verzeichnungsfreiheit der zweiten Musterstruktur, die in der Regel deutlich kleiner dimensioniert ist als die der ersten Musterstruktur, nicht mit der notwendigen Genauigkeit sicherstellen. Durch die dadurch resultierende Verzeichnung kann es beim Phasenschieben in Wellenfrontmessprozessen zu einer feldabhängigen Anfangsphase - bezogen auf das Gesamtfeld von Feldpunkten der Musterstruktur - kommen. Es ist daher nicht möglich, für das gesamte Feld die Anfangsphase auf einen Wert einzustellen, bei dem die Auswirkung von externen Störungen, wie beispielsweise Variationen in der Beleuchtungsintensität, auf die Messgenauigkeit minimal ist. Im Feldmittel ist die Sensitivität gegenüber Störungen also erhöht und es verschlechtert sich die Messgenauigkeit im Vergleich zu verzeichnungsfreien Kombinationen von Musterstrukturen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messgenauigkeit eines optischen Messsystems, insbesondere eines Wellenfrontmesssystems, zu optimieren und insbesondere den Einfluss von äußeren Störungen auf Messungen zu reduzieren.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses bietet den Vorteil, dass durch eine vorteilhafte designtechnische Verzeichnungskorrektur in der Objektebene eine Verzeichnung eliminiert oder zumindest reduziert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht hierzu vor, dass zur Verzeichnungskorrektur des Messystems eine Verzeichnung zwischen erster und zweiter Musterstruktur ermittelt und eine korrigierte erste Musterstruktur in Abhängigkeit von einer beziehungsweise der ermittelten Verzeichnung hergestellt und anstelle der ersten Musterstruktur in das Messystem eingesetzt wird. Die Erfindung sieht also vor, dass das Objektgitter beziehungsweise die erste Musterstruktur in Abhängigkeit einer erfassten Verzeichnung korrigiert beziehungsweise optimiert wird. Dadurch wird es ermöglicht, dass Verzeichnungen, die durch ein einfaches Verschieben, Verschwenken oder Verkippen der Strukturträger zueinander nicht eliminiert oder reduziert werden können, nunmehr sicher ausgeglichen werden. Insbesondere in dem Fall, dass es sich bei der ersten Struktur um eine Struktur mit größerer Dimensionierung im Vergleich zu der zweiten Musterstruktur handelt, ist das Herstellen einer an die Verzeichnung angepassten beziehungsweise einer kalibrierten oder korrigierten ersten Musterstruktur mit ausreichend hoher Genauigkeit realisierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird eine Verzeichnung zwischen erster und zweiter Messstruktur mittels des Detektors des Messsystems selbst ermittelt. Dadurch kann das Erfassen der Verzeichnung in dem Messystem selbst, insbesondere in dem Wellenfrontmesssystem selbst ermittelt oder ausgewertet und auf externe Systeme verzichtet werden. Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile sowie eine besonders hohe Messgenauigkeit.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird als erster Strukturträger ein Objektgitter, dass die erste Musterstruktur bildet, und als zweiter Strukturträger ein Bildgitter, dass die zweite Musterstruktur bildet, verwendet. Vorzugsweise weist das Bildgitter eine kleiner dimensionierte Musterstruktur auf als das Objektgitter, sodass das Messystem insbesondere für den Einsatz zur Prüfung von verkleinernden Abbildungssystemen eingesetzt werden kann. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird als erster Strukturträger ein Bildgitter und als zweiter Strukturträger ein Objektgitter verwendet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Verzeichnung in einem externen Korrigiersystem ermittelt. Damit erfolgt das Bestimmen der Verzeichnung nicht in dem Wellenfrontmesssystem selbst, wodurch beispielsweise der Vorteil erreicht wird, dass in der Zeit der Verzeichnungskorrektur das Messystem für andere Messungen bereits eingesetzt werden kann und dass zu Beginn der Nutzung eines neuen Bildgitters im Messsystem bereits ein optimiertes Obj ektgitter verwendet werden kann.
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Vorzugsweise wird als externes Korrigiersystem ein Moire-Messystem oder ein dediziertes Verzeichnungsmessgerät verwendet. Dadurch wird auf bereits bekannte Messsysteme zur Verzeichnungskorrektur zurückgegriffen, die ein präzises Ergebnis gewährleisten können.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Verzeichnung in Abhängigkeit eines erwarteten Verzeichnungseintrags bei der Fertigung des Bildgitters bestimmt wird. Hier wird beispielsweise auf bekannte Daten bei der Herstellung des Bildgitters zurückgegriffen, die zu einem typischen Verzeichnungseintrag führen. Insbesondere wird dazu beispielsweise eine künstliche Intelligenz oder ein neuronales Netzwerk eingesetzt, dass mit einer Vielzahl von Herstellungsdaten von Bildgittern trainiert wird, um einen erwarteten Verzeichnungseintrag in Abhängigkeit von der Fertigung eines Bildgitters zu bestimmen.
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Insbesondere wird dabei der Verzeichnungseintrag berechnet und/oder geschätzt. Dadurch kann auf ein Vermessen der Verzeichnung verzichtet werden und bereits bei der Herstellung des Bildgitters die Fertigung des von Beginn an eingesetzten Objektgitters optimiert werden.
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Vorzugsweise zeichnet sich die Korrektur der ersten Musterstruktur beziehungsweise die korrigierte erste Musterstruktur im Vergleich zur ursprünglichen ersten Musterstruktur durch einen seitlichen Versatz aus, also einen seitlichen Versatz der neuen oder korrigierten Musterstruktur im Vergleich zu der ursprünglichen Musterstruktur, insbesondere in der x-y-Ebene des Strukturträgers. Die neue oder korrigierte Musterstruktur ist somit im Vergleich zur ursprünglichen ersten Musterstruktur in x-Richtung und/oder in y-Richtung der x-y-Ebene versetzt. Der Versatz in x- und/oder y-Richtung ist vorzugsweise vorgebbar.
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Weiterhin wird bevorzugt der seitliche Versatz durch die Herstellung eines neuen Strukturträgers hergestellt oder realisiert. Dadurch wird ein insgesamt neuer Strukturträger eingesetzt oder bereitgestellt, der eine vollständig neue, insbesondere im Vergleich zum ursprünglichen Strukturträger seitlich versetzte Musterstruktur aufweist.
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Ferner wird der seitliche Versatz durch eine Umformung des ersten Strukturträgers, insbesondere durch lokale Kompaktierung des Materials des Strukturträgers, vorzugsweise mittels hochenergetischer Strahlung, hergestellt. Dazu wird beispielsweise ein Verfahren eingesetzt, wie es in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 202 536 A1 beschrieben ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Strukturträgers mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich dadurch aus, dass zur Verzeichnungskorrektur des ersten Strukturträgers eine Verzeichnung zwischen erster und zweiter Musterstruktur ermittelt und eine korrigierte erste Musterstruktur in Abhängigkeit von einer beziehungsweise der ermittelten Verzeichnung hergestellt und anstelle der ersten Musterstruktur zur Verwendung in dem Messsystem bereitgestellt wird. Insbesondere wird der Strukturträger wie obenstehend beschrieben korrigiert. Dabei wird der erste Strukturträger insbesondere zur Realisierung eines lateralen oder seitlichen Versatzes der ersten Musterstruktur entweder neu hergestellt oder verformt, insbesondere mittels hochenergetischer Strahlung, wie obenstehend beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Strukturträger mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich dadurch aus, dass er durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass die Musterstruktur in Abhängigkeit einer ermittelten Verzeichnung zwischen der in einer Objektebene angeordneten Musterstruktur und einer weiteren, in einer Bildebene angeordneten Musterstruktur eines weiteren Strukturträgers derart hergestellt ist, dass im Betrieb des Messystems eine Verzeichnung zwischen der Musterstruktur und der weiteren Musterstruktur eliminiert wird. Es ergeben sich hieraus die oben bereits genannten Vorteile.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich insbesondere aus dem oben Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll Erfindung an der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems zur Wellenfrontmessung,
- 2A und B vereinfachte Darstellungen einer Abbildung des Messsystems und
- 3 ein Diagramm zur Darlegung der Vorteile eines vorderen Betriebssystems des Messsystems.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein vorteilhaftes Messsystem 1 zur Vermessung der Abbildungsqualität eines optischen Abbildungssystems 2, das beispielsweise als Hochleistungsobjektiv oder Projektionsobjektiv 3 ausgebildet ist. Das Projektionsobjektiv 3 weist beispielsweise mehrere Linsen 4 und/oder Spiegel auf.
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Das Messystem 1 weist eine Beleuchtungsquelle 5 zur Beleuchtung eines ersten Strukturträgers 6 in einer Objektebene 7 auf, die zumindest eine Wellenfrontquelle für einen oder mehrere Feldpunkte bildet. Der Strukturträger 6 ist als Reticle ausgebildet und weist eine zweidimensionale Musterstruktur 8 auf, die sich durch lichtundurchlässige Bereiche 9 und lichtdurchlässige Bereiche 10 des Strukturträgers 6 auszeichnet.
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Der erste Strukturträger 6 beziehungsweise die Objektebene 7 liegt zwischen der Beleuchtungseinrichtung 5 und dem Abbildungssystem 2, so dass von der Beleuchtungseinrichtung 5 erzeugte Lichtstrahlen durch die lichtdurchlässigen Bereiche 10 (Feldpunkte) der Musterstruktur 8 zu dem Abbildungssystem 2 gelangen. Im Strahlengang folgt auf das Abbildungssystem 2 ein weiterer Strukturträger 11, der in einer Bildebene 12 des Abbildungssystems 2 liegt beziehungsweise angeordnet ist. Der Strukturträger 11 weist ebenfalls eine Musterstruktur 13 auf, die sich durch lichtundurchlässige Bereiche 14 und lichtdurchlässige Bereiche 15 (je Feldpunkt) auszeichnet. Auf der von dem Abbildungssystem 2 abgewandten Seite des Strukturträgers 11 ist ein Detektor 16 angeordnet, der beispielsweise als Kamerasensor ausgebildet ist und die auch die Musterstruktur 13 durchdringenden Lichtstrahlen erfasst.
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Das vorliegende Messsystem 1 ist dazu ausgebildet, mithilfe von einer Wellenfrontmessung die Funktionsfähigkeit und Abbildungsgenauigkeit des Abbildungssystems 2 zu erfassen. Die Musterstrukturen 8, 13 bilden hierzu sogenannte Gitter aus beziehungsweise die Musterstrukturen 8, 13 weisen jeweils Gitterstrukturen auf. Dabei wird die Musterstruktur 8 der Objektebene 7 als Objektgitter und die Musterstruktur 13 in der Bildebene als Bildgitter bezeichnet. Ist das Abbildungssystem 2 dazu ausgebildet, in der Lithographie, insbesondere in der Mikrolithographie, eingesetzt zu werden, bedeutet dies, dass es das von dem Objektgitter bereitgestellte Muster stark verkleinert in der Bildebene 12 abbildet, sodass das Bildgitter deutlich kleinere Strukturen aufweisen muss, die bei der späteren Verwendung des Abbildungssystems 2 in einer Lithographiemaschine die präzise Bearbeitung eines Substrats gewährleisten. Die Präzision des Abbildungssystems 2 ist daher von hoher Bedeutung für dessen spätere Verwendung. Durch das vorliegende Messsystem wird mittels Wellenfrontmessung diese Präzision geprüft. Dabei kann es zu feldabhängigen Verzeichnungen zwischen dem Bildgitter und dem Objektgitter beziehungsweise zu Wellenfrontmessfehlern kommen. Durch diese Verzeichnung kommt es beim Phasenschieben im Wellenfrontmessprozess zu einer feldabhängigen Anfangsphase, sodass es nicht möglich ist, für das gesamte Feld von Feldpunkten der Musterstrukturen 8, 13 die Anfangsphase auf den Wert einzustellen, bei dem die Auswirkung von externen Störungen, wie beispielsweise Beleuchtungsintensitätsveränderungen, auf die Messgenauigkeit minimal ist.
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Vorliegend wird durch die Oberfläche des Strukturträgers 8 eine x-y-Ebene aufgespannt.
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2A zeigt hierzu in einer vereinfachten Darstellung beispielhaft die Verzeichnung zwischen dem Bildgitter (durchgezogene Linie) und dem Objektgitter (gestrichelte Linien) im Bereich mehrerer Feldpunkte.
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Durch das in 3 in einem Flussdiagramm beispielhaft gezeigte Verfahren soll diese Verzeichnung reduziert oder eliminiert werden, sodass die Verzeichnung eliminiert wird, wie in 2B beispielhaft gezeigt.
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Das Verfahren beginnt in einem Schritt S1 mit der Inbetriebnahme des Messsystems 1. In dem darauffolgenden Schritt S2 wird die Beleuchtungseinrichtung 5 angesteuert, um das Objektgitter beziehungsweise die Musterstruktur 8 mittels des Abbildungssystems 2 in der Bildebene 12 beziehungsweise auf dem Bildgitter abzubilden. Das Ergebnis wird von dem Detektor 16 erfasst.
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In einem darauffolgenden Schritt S3 wird geprüft, ob die dargestellten Bildpunkte in der Bildebene verzeichnungsfrei sind. Ist dies der Fall (j), so wird das eigentliche Messverfahren im darauffolgenden Schritt S4 durchgeführt. Wird in Schritt S3 jedoch erfasst, dass unerwünschte Verzeichnungen vorliegen (n), so wird in dem folgenden alternativen Schritt S5 die Verzeichnung zwischen Objektgitter und Bildgitter erfasst beziehungsweise bemessen oder ermittelt.
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In Abhängigkeit von der erfassten oder ermittelten Verzeichnung wird in einem darauffolgenden Schritt S6 ein an die Verzeichnung angepasstes beziehungsweise in Abhängigkeit von der erfassten Verzeichnung korrigiertes Objektgitter in oder auf einem insbesondere neuen Strukturträger hergestellt, durch welches der Verzeichnungsfehler beziehungsweise die Verzeichnung zwischen Objektgitter und Bildgitter eliminiert wird. Vorzugsweise weist die korrigierte erste Musterstruktur oder das korrigierte Objektgitter im Vergleich zur ursprünglichen ersten Musterstruktur einen insbesondere vorgebbaren seitlichen Versatz auf. Insbesondere erfolgt dieser seitliche Versatz entlang einer durch eine Oberfläche des Strukturträgers aufgespannten Ebene. Ist die durch die Oberfläche des Strukturträgers aufgespannte Ebene beispielsweise eine x-y-Ebene, so erfolgt der seitliche Versatz in x-Richtung und/oder y-Richtung dieser x-y-Ebene. Die x-y-Ebene ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht zur Papierebene ausgerichtet. Anschließend wird dieses korrigiertes Objektgitter beziehungsweise die nun korrigierte Musterstruktur 8 in einem Schritt S7 in das Messystem 1 anstelle der ursprünglich vorgesehenen Musterstruktur 8 eingesetzt. Die Trägerstruktur 9 mit der ursprünglichen Musterstruktur 8 wird somit durch eine Trägerstruktur 9 mit einer korrigierten Musterstruktur 8 ersetzt. Anschließend wird das Verfahren ab Schritt S2 wiederholt und erneut die Verzeichnung geprüft.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zum Erfassen der Verzeichnung der Detektor 16 des Messystems 1 selbst genutzt. Somit werden die Wellenfrontmessdaten auch dazu genutzt, das korrigierte Objektgitter herzustellen. Dadurch ist ein Verzeichnungsfehler zwischen den Gittern vorteilhaft kompensierbar und feldabhängige Anfangsphasen werden eliminiert.
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Da die Fertigung des Objektgitters beziehungsweise der ersten Musterstruktur 8 praktisch verzeichnungsfrei erfolgen kann aufgrund der im Vergleich zum Bildgitter größeren Dimensionierung, werden Verzeichnungsfehler zwischen den beiden Gittern vorteilhaft und mit geringem Aufwand kompensiert.
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Versuche haben gezeigt, dass durch den Einsatz des entsprechend korrigierten Objektgitters beziehungsweise Reticles an einer Wellenfrontmessvorrichtung die für die Messgenauigkeit kritische Z2/Z3-Wiederholbarkeit um circa 20 % verbessert wurde. Die Phasenverschiebung erfolgt für das gesamte Feld der Bildpunkte mit einer gemeinsamen Anfangsphase. Diese kann so gewählt werden, dass eine Sensitivität gegenüber Störungen minimal ist.
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Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Erfassen oder Ermitteln der Verzeichnung beziehungsweise des Verzeichnungseintrags in der Wellenfrontmesseinrichtung selbst erfolgt, ist gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass das Objektgitter in Abhängigkeit einer erwarteten Verzeichnung hergestellt wird. Dazu wird ein erwarteter Verzeichnungseintrag bei der Fertigung des Bildgitters geschätzt oder berechnet oder mithilfe von künstlicher Intelligenz, insbesondere mittels neuronaler Netze, vorhergesagt. Vorzugsweise wird dann das Objektgitter gleich optimiert hergestellt und eine Verzeichnungsprüfung mit einem Anfangs-Obj ektgitter kann entfallen.
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Das vorgeschlagene Vorgehen ist auch mit vertauschten Rollen von Objekt- und Bildgitter und für beliebige objekt- beziehungsweise bildseitige Messstrukturen anwendbar. Abweichend zur Bestimmung der Bildgitterverzeichnung durch eine Verzeichnungskorrektur in der Wellenfrontmesseinrichtung selbst, kann die Verzeichnung auch auf anderem Wege, beispielsweise in einer externen Messeinrichtung, wie beispielsweise mittels Moire-Messtechnik oder kommerziell induzierten Verzeichnungsmessgeräten bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10201622477 A1 [0005]
- EP 1257882 B1 [0005]
- DE 19538747 [0005]
- DE 102012202536 A1 [0018]
