DE102022209651A1

DE102022209651A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Referenzelements für ein Interferometer

Info

Publication number: DE102022209651A1
Application number: DE102022209651.7A
Authority: DE
Inventors: Jochen Hetzler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2022-12-01
Also published as: WO2024056501A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (10) zum Bearbeiten eines Referenzelements (14) für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer, wobei das Referenzelement (14) bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig ist und eine erste Oberfläche (16) aufweist, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient. Das Verfahren (10) umfasst ein Erzeugen (60) eines ersten Interferogramms durch Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer durch Wechselwirkung mit einem Normprüfling (32) erzeugten zweiten Messwelle (66); ein Erzeugen (70) eines zweiten Interferogramms durch Überlagerung der durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer dritten Messwelle (72, 172), wobei die dritte Messwelle einen Strahlengang (73; 173) durchläuft, welcher sich von einem von der zweiten Messwelle durchlaufenen Strahlengang (67) unterscheidet; sowie ein Auswerten (68, 74) der Interferogramme und ein Bearbeiten (78) der ersten Oberfläche (16) des Referenzelements (14) sowie einer der ersten Oberfläche (16) entgegengesetzten weiteren Oberfläche auf Grundlage des Auswertungsergebnisses. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung (12) zur Bearbeitung eines Referenzelements (14).

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Referenzelements für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer, wobei das Referenzelement bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig ist und eine erste Oberfläche aufweist, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient.
Für eine sehr genaue Vermessung einer asphärischen optischen Oberfläche eines Prüflings, z.B. eines optischen Elements für die Mikrolithographie, sind interferometrische Messvorrichtungen bekannt, welche eine Prüfwelle mit einer an eine Sollform der Oberfläche angepassten Wellenfront erzeugen. Hierfür wird beispielsweise ein computergeneriertes Hologramm (CGH) als diffraktives optisches Element verwendet. Die zur Erzeugung der Prüfwelle notwendigen diffraktiven Strukturen können durch eine rechnergestützte Simulation des Interferometers zusammen mit der Solloberfläche des Prüflings ermittelt und auf einem Substrat als CGH hergestellt werden. Bei einer Überlagerung der von der Oberfläche reflektierten Prüfwelle mit einer Referenzwelle entsteht ein Interferogramm, mit dem sich Abweichungen der Oberfläche von der Sollform hochgenau bestimmen lassen.
Die Referenzwelle kann ebenfalls von dem diffraktiven Element erzeugt werden und eine sphärische oder ebene Wellenfront aufweisen. Dazu wird z.B. ein komplex codiertes CGH verwendet, welches sich überlagernd angeordnete diffraktive Strukturen zur gleichzeitigen Erzeugung der Prüfwelle und der Referenzwelle mit jeweils unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung umfasst. Hierbei können jedoch punktuelle Strukturfehler am Beugungsmuster des komplexkodierten CGH zu Störreflexen führen, welche eine der beiden am jeweiligen Ort erzeugten Wellen wesentlich stärker betrifft als die andere. Dieses liegt insbesondere an den sehr unterschiedlichen diffraktiven Strukturen zur Erzeugung der jeweiligen asphärischen oder sphärischen bzw. ebenen Wellenfront. Die betroffene Welle weist eine Phasenstörung auf, welche zu Verfälschungen im Interferenzmuster und somit zu Fehlern bei der Bestimmung der Oberflächenform führen kann.
Es wurde daher vorgeschlagen, eine Referenzwelle mit einer zur Prüfwelle sehr ähnlichen oder identischen Wellenfront zu verwenden und diese nicht vom diffraktiven Element sondern mittels eines auch als Matrize bezeichneten Referenzelements zu erzeugen. Die vom diffraktiven Element erzeugte Prüfwelle mit einer an die Solloberfläche angepassten Wellenfront durchläuft zunächst das optisch durchlässige Referenzelement mit einer ebenfalls an die Solloberfläche angepassten Grenzfläche als Referenzfläche. An der Referenzfläche wird ein Anteil der Prüfwelle als Referenzwelle reflektiert, während ein anderer Anteil zum Prüfling weiterläuft und von der zu vermessenden Oberfläche zurückreflektiert wird. Die reflektierte Prüfwelle durchläuft erneut das Referenzelement und trifft zusammen mit der Referenzwelle auf eine Erfassungsebene eines Detektors. Aus dem so erzeugten und erfassten Interferenzmuster lässt sich eine Abweichung der Oberfläche von der Solloberfläche sehr genau bestimmen. Eventuelle Störreflexe des diffraktiven Elements betreffen dabei die Prüfwelle und die Referenzwelle gleichermaßen und führen somit nicht zu Fehlern im Interferenzmuster.
Ein Problem bei einer solchen interferometrischen Messvorrichtung besteht jedoch darin, dass die Referenzfläche des Referenzelements sehr formstabil gegenüber Temperaturschwankungen sein muss. Bereits kleine Formabweichungen von der Sollreferenzfläche führen zu Messfehlern bei der Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings. Es wird daher vorzugsweise ein Material mit geringer thermischer Ausdehnung für das Referenzelement verwendet. Materialien mit geringer thermischer Ausdehnung haben aber den Nachteil, dass sie optisch sehr inhomogen sind. Die Brechzahlinhomogenität kann um einen Faktor 1000 größer als bei Quarz sein. Da sowohl die Prüfwelle als auch die Referenzwelle das Material durchlaufen, hebt sich der Effekt bei einer perfekten Justage im Interferogramm auf. Bereits kleinste Fehler in der Justage des Prüflings gegenüber dem Referenzelements führen aber durch die Inhomogenität zu Messfehlern, welche eine Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings bis in den Subnanometerbereich wesentlich erschweren oder unmöglich machen.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere die Messgenauigkeit bei einen Interferometer mit einem Referenzelement verbessert wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zum Bearbeiten eines Referenzelements für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer. Das Referenzelement ist bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig und weist eine erste Oberfläche auf, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen eines ersten Interferogramms durch Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche erzeugten ersten Messwelle mit einer durch Wechselwirkung mit einem Normprüfling erzeugten zweiten Messwelle. Weiterhin erfolgt ein Erzeugen eines zweiten Interferogramms durch Überlagerung der durch Reflexion an der Referenzfläche erzeugten ersten Messwelle mit einer dritten Messwelle, wobei die dritte Messwelle einen Strahlengang durchläuft, welcher sich von einem von der zweiten Messwelle durchlaufenen Strahlengang unterscheidet. Ferner umfasst das Verfahren ein Auswerten der Interferogramme und ein Bearbeiten der ersten Oberfläche des Referenzelements sowie einer der ersten Oberfläche entgegengesetzten weiteren Oberfläche des Referenzelements auf Grundlage des Auswertungsergebnisses.
Das Referenzelement ist insbesondere für ein Interferometer zum Vermessen einer Oberfläche eines optischen Elements in der Mikrolithographie konfiguriert, beispielsweise zur Vermessung eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit extrem ultravioletter (EUV-) Strahlung. Die verwendete EUV-Strahlung weist eine Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm auf.
Das Referenzelement ist für die Messstrahlung durchlässig und kann auch als optische Matrize bezeichnet werden. Insbesondere ist das Referenzelement dazu konfiguriert, nur einen Teil der Intensität der Messstrahlung zu absorbieren, beispielsweise bis zu 80% oder bis zu 60% der Intensität der Messstrahlung. Das heißt, das Referenzelement ist ein für die Messstrahlung transmissives Element, wobei ein Teil der Intensität der Messstrahlung vom Referenzelement absorbiert werden kann. Ein Teil der nicht-absorbierten bzw. durch das Material des Referenzelements durchgelassenen Intensität wird als erste Messwelle an der ersten Oberfläche bzw. Referenzoberfläche des Referenzelements reflektiert. Dabei kann der reflektierte Teil zum Beispiel nur ungefähr der 4%-ige Anteil der nicht-absorbierten Intensität sein. Gemäß einer Ausführungsform durchläuft die Messstrahlung als Prüfwelle das Referenzelement, wobei ein Anteil der Prüfwelle an der ersten Oberfläche als erste Messwelle reflektiert wird, während ein nicht reflektierter Anteil der Prüfwelle hinter dem Referenzelement auf den Normprüfling trifft und von diesem als zweite Messwelle reflektiert wird. Das Referenzelement weist nach einer weiteren Ausführungsform eine maximale Dicke oder optische Durchgangslänge von mindestens 200 mm auf.
Der Normprüfling kann auch als Masterprüfling bezeichnet werden und ist ein Prüfling, dessen Oberfläche mit sehr hoher Genauigkeit einer Sollform entspricht. Diese Sollform kann der Sollform von Prüflingen entsprechen, welche mit dem Referenzelement nach dessen Bearbeitung vermessen werden. Die Herstellung des Masterprüflings erfolgt insbesondere unter Verwendung von aus dem Stand der Technik bekannten, oft sehr aufwändigen Messverfahren zur hochgenauen Vermessung der Oberflächenform. Diese Messverfahren können beispielsweise die Verwendung eines mehrfach kodierten diffraktiven optischen Elements umfassen, mit welchem nicht nur eine Prüflingswelle und eine Referenzwelle, sondern auch Kalibierwellen zur hochgenauen Charakterisierung von Fehlern im Beugungsmuster des diffraktiven optischen Elements erzeugt werden können. Die Vermessung kann dabei im Hochvakuum oder in einem Vakuumbereich mit niedrigerem Druck erfolgen. Ein derartiges, mehrfach kodiertes diffraktives optisches Element in Gestalt eines vierfach kodierten CGHs zu Erzeugung von zwei Kalibrierwellen ist z.B. in US 10,337,850 B2 beschrieben. Analog dazu kann auch ein fünffach kodiertes CGH zum Einsatz kommen, mit dem drei Kalibrierwellen erzeugt werden können.
Das Kalibrierelement ist beispielsweise als sphärischer oder ebener Spiegel ausgebildet und kann auch als interne Referenz bezeichnet werden. Nach einer Ausführungsform der Erfindung durchläuft die Messstrahlung als Prüfwelle einen Strahlenteiler, welcher einen Anteil der Prüfwelle zum Referenzelement und einen anderen Anteil zum Kalibrierelement passieren lässt. Beim Referenzelement durchläuft der Anteil der Prüfwelle zunächst das Referenzelement und wird dann von der Referenzfläche als erste Messwelle reflektiert. Der andere Anteil der Prüfwelle wird von dem Kalibrierelement als dritte Messwelle reflektiert.
Das Auswerten der Interferogramme erfolgt vorzugsweise mit bekannten computergestützten Rechenverfahren oder Simulationen. Dabei werden beispielsweise eine Abweichung der Referenzfläche von einer Sollfläche, der Einfluss von optischen Inhomogenitäten im Referenzelement auf dessen optische Eigenschaften, weitere optische Eigenschaften des Referenzelements oder eine beliebige Kombination dieser Merkmale ermittelt. Die Bearbeitung des Referenzelements kann insbesondere mit Vorrichtungen und Verfahren zur mechanischen Abtragung von Material an optischen Oberflächen durchgeführt werden, wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von intrinsisch korrigierten Asphären (ICA) verwendet werden. Solche Abtragungsvorrichtungen benutzen zum Beispiel einen Ionenstrahl zum Einarbeiten von beliebigen Korrekturprofilen in ein optisches Element.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können Fehler bei der interferometrischen Vermessung des Prüflings vermieden werden, die darauf zurückzuführen sind, dass das Material des Referenzelements optisch inhomogen ist und damit eine hohe Brechzahlinhomogenität aufweist. Darunter fallen unter anderem Retrace-Fehler sowie Fehler, die dadurch verursacht werden, dass sich die Auftreffunkte der Strahlen einer Prüfwelle bei der interferometrischen Vermessung durch die Brechzahlinhomogenitäten verschieben, insbesondere verursacht durch leichte Verkippung des Prüflings relativ zum Referenzelement bei der interferometrischen Vermessung.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird sowohl die erste Oberfläche als auch eine der ersten Oberfläche entgegengesetzte weitere Oberfläche des Referenzelements auf Grundlage des Auswertungsergebnisses bearbeitet. Die erste Oberfläche kann auch als Vorderseite oder Referenzoberfläche und die weitere Oberfläche als Rückseite des Referenzelements bezeichnet werden. Beispielsweise ist das Referenzelement derart konfiguriert und angeordnet, dass Messstrahlung als Prüfwelle durch die weitere Oberfläche in das Referenzelement eintritt, an der ersten Oberfläche teilweise als erste Messwelle reflektiert wird, und die erste Messwelle durch die weitere Oberfläche wieder aus dem Referenzelement austritt. Somit beeinflussen sowohl eine Bearbeitung der ersten Oberfläche als auch eine Bearbeitung der weiteren Oberfläche die optischen Eigenschaften des Referenzelements bezüglich der ersten Messwelle und eventuell auch einer weiteren von einem Prüfling kommende Messwelle.
Gemäß einer Ausführungsform durchlaufen sowohl die erste Messwelle als auch die zweite Messwelle das Referenzelement und die dritte Messwelle wird durch Wechselwirkung mit einem Kalibrierelement erzeugt, wobei die dritte Messwelle das Referenzelement nicht durchläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die dritte Messwelle ebenfalls durch Wechselwirkung mit dem Normprüfling erzeugt, wobei der Normprüfling bei der Erzeugung der dritten Messwelle eine andere Kippstellung aufweist als bei der Erzeugung der zweiten Messwelle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die erste Oberfläche des Referenzelements auf Grundlage eines Auswertungsergebnisses des ersten Interferogramms bearbeitet. Das erste Interferogramm entsteht durch Überlagerung der von der ersten Oberfläche bzw. Referenzfläche reflektierten ersten Messwelle mit der zweiten Messwelle, welche durch Wechselwirkung mit dem Normprüfling, z.B. durch Reflexion an der Oberfläche des Normprüflings, erzeugt wird. Somit lässt sich mit Hilfe des ersten Interferogramms eine Abweichung der ersten Oberfläche des Referenzelements von der genau bekannten Oberfläche des Normprüflings bestimmten. Insbesondere erfolgt auf Grundlage des Auswertungsergebnisses eine Bearbeitung der ersten Oberfläche des Referenzelements zur Anpassung an eine Solloberfläche. Als Solloberfläche wird beispielsweise die Oberfläche des Normprüflings oder die Wellenfront der Messstrahlung am Ort der Referenzfläche des Referenzelements verwendet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die weitere Oberfläche des Referenzelements auf Grundlage eines Auswertungsergebnisses des zweiten Interferogramms bearbeitet. Das zweite Interferogramm entsteht durch Überlagerung der von der ersten Oberfläche bzw. Referenzfläche reflektierten ersten Messwelle mit der dritten Messwelle, welche als interne Referenz durch Wechselwirkung mit dem Kalibrierelement, z.B. durch Reflexion an der Oberfläche des Kalibrierelements, erzeugt wird. Dabei hat die erste Messwelle im Gegensatz zur dritten Messwelle das Referenzelement durchlaufen. Mit Hilfe des zweiten Interferogramms lassen sich somit optische Eigenschaften des Referenzelements bestimmen, welche die erste Messwelle beim Durchlaufen des Referenzelements beeinträchtigen. Insbesondere erfolgt auf Grundlage des Auswertungsergebnisses eine Bearbeitung der weiteren Oberfläche des Referenzelements zur Kompensation von optischen Inhomogenitäten im Referenzelement, wie z.B. Brechzahlinhomogenitäten.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Referenzelement ein Material geringer thermischer Ausdehnung mit einem mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 5°C bis 35°C von betragsmäßig höchstens 200×10^-6 K^-1 auf. Das heißt, der thermische Ausdehnungskoeffizient beträgt im genannten Temperaturbereich mindestens -200×10^-6 K^-1 und höchstens +200×10^-6 K^-1. Insbesondere weist das Material einen mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten von betragsmäßig höchstens 50×10^-6 K^-1 im genannten Temperaturbereich auf. Beispielsweise enthält das Material geringer thermischer Ausdehnung ein Silikatglas, wie etwa ULE®-Glas. ULEO-Glas steht für „Ultra Low Expansion“-Glas und ist ein mit dem Corning Code 2972 gekennzeichnetes Produkt der Firma Corning, Inc. Alternativ oder zusätzlich kann das Silikatglas aus Zerodur®-Glas, einem Produkt der Firma Schott, bestehen. Mit der geringen thermischen Ausdehnung wird eine hohe thermische Stabilität der Referenzoberfläche des Referenzelements erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung weist die erste Oberfläche des Referenzelements eine nicht-sphärische Form auf. Die erste Oberfläche wird auch als Referenzoberfläche bezeichnet und kann insbesondere einer nicht-sphärischen Oberfläche des Normprüflings oder einer nicht-sphärischen Solloberfläche eines Prüflings entsprechen. Unter einer nicht-sphärischen Fläche ist hier eine asphärische Fläche oder eine Freiformfläche zu verstehen. Unter einer asphärischen Fläche ist eine rotationssymmetrische Fläche zu verstehen, die von jeder beliebigen Sphäre um mindestens 0,05 mm, insbesondere um mindestens 0,1 mm, mindestens 1 mm oder mindestens 5 mm abweicht. Eine derartige asphärische Fläche wird in diesem Text auch als rotationssymmetrische Asphäre oder einfach nur als Asphäre bezeichnet. Unter einer Freiformfläche ist eine Form mit Abweichung von jeder beliebigen rotationssymmetrischen Asphäre von mindestens 5 µm, insbesondere mindestens 10 µm, zu verstehen. Weiterhin weicht die Freiformfläche von jeder beliebigen Sphäre um mindestens 0,05 mm, insbesondere um mindestens 0,1 mm, mindestens 1 mm oder mindestens 5 mm ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung werden die erste Messwelle und die zweite Messwelle aus einer Prüfwelle erzeugt, deren Wellenfront an eine nicht-sphärische Sollform der Oberfläche des Normprüflings angepasst ist. Insbesondere weicht die Wellenfront der Prüfwelle am Ort der Oberfläche des Normprüflings nur unwesentlich von der Sollform ab. Beispielsweise weicht die Wellenfront der Prüfwelle um weniger als 1 mm oder um weniger als 100 µm von der Sollform ab. Somit wird die Prüfwelle beim Normprüfling im Wesentlichen ohne Richtungsänderung in sich zurückreflektiert. Die Anpassung der Wellenfront der Prüfwelle an die Sollform erfolgt vorzugsweise mittels eines diffraktiven optischen Elements. Das diffraktive optische Element ist zum Beispiel als computergeneriertes Hologramm (CGH) mit einem entsprechend ausgebildeten Beugungsmuster zum Erzeugen der oben beschriebenen Wellenfront konfiguriert.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung erfolgt für ein Erzeugen des zweiten Interferogramms ein Öffnen einer Verschlusseinrichtung für die dritte Messwelle. Insbesondere lässt die geöffnete Verschlusseinrichtung die vom Kalibrierelement kommende dritte Messwelle passieren, während bei geschlossener Verschlusseinrichtung der Strahlengang nach dem Kalibrierelement für die dritte Messwelle blockiert wird. Nach einem Erfassen des zweiten Interferogramms kann ein Schließen des Verschlusselements erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann mit der Verschlusseinrichtung auch ein Durchlassen oder Blockieren der Messstrahlung vor dem Kalibrierelement durchgeführt werden. Die Verschlusseinrichtung ist beispielsweise als Shutter konfiguriert. Zusätzlich zum Öffnen der Verschlusseinrichtung kann ein Entfernen des Normprüflings aus dem Strahlengang der Messstrahlung oder ein Schließen einer weiteren Verschlusseinrichtung zum Blockieren der zweiten Messwelle erfolgen. Somit wird bei der Erzeugung des zweiten Interferogramms durch Überlagerung der ersten und dritten Messwelle eine Interferenz mit der zweiten Messwelle verhindert.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung erfolgt ein abschließendes Erzeugen und Auswerten von Interferogrammen, wobei das Ergebnis als Kalibrierabweichung für eine Messung eines Prüflings gespeichert wird. Insbesondere wird zunächst das Erzeugen und Auswerten der Interferogramme und das Bearbeiten von Oberflächen des Referenzelements auf Grundlage des Auswertungsergebnisses iterativ durchgeführt. Mit der Kalibrierabweichung wird bei einer Messung eines Prüflings zum Beispiel eine Abweichung der Referenzoberfläche des Referenzelements von einer Sollform zusammen mit dem Einfluss von optischen Inhomogenitäten des Referenzelements auf Messwellen beim Durchlaufen des Referenzelements berücksichtigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird anschließend anstelle des Normprüflings ein Prüfling angeordnet und mittels eines Erzeugens und Auswertens eines Interferogramms eine Abweichung einer Oberfläche des Prüflings von einer Solloberfläche ermittelt. Ein solches Vermessen von Prüflingen kann unmittelbar nach der Bearbeitung des Referenzelements bzw. der Speicherung der Kalibrierabweichungen erfolgen. Vorzugsweise wird der Prüfling an der gleichen Position und Ausrichtung wie der Normprüfling in dem Interferometer angeordnet und ein Interferogramm erfasst, welches bei der Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche erzeugten Messwelle mit einer durch Wechselwirkung mit dem Prüfling erzeugten Messwelle gebildet wird.
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Referenzelements für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer, wobei das Referenzelement bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig ist und eine erste Oberfläche aufweist, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient. Die Vorrichtung umfasst einen Normprüfling mit einer Normoberfläche sowie ein Erfassungsmodul zum Erfassen eines ersten Interferogramms, welches durch Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche erzeugten ersten Messwelle mit einer durch Wechselwirkung mit der Normoberfläche erzeugten zweiten Messwelle gebildet wird. Das Erfassungsmodul ist weiterhin zum Erfassen eines zweiten Interferogramms konfiguriert, welches durch Überlagerung der durch Reflexion an der Referenzfläche erzeugten ersten Messwelle mit einer dritten Messwelle gebildet wird, wobei die dritte Messwelle einen Strahlengang durchläuft, welcher sich von einem von der zweiten Messwelle durchlaufenen Strahlengang unterscheidet. Die Vorrichtung enthält ferner eine Auswerteinrichtung zum Auswerten der Interferogramme und eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten mindestens der ersten Oberfläche des Referenzelements auf Grundlage des Auswertungsergebnisses. Die Normoberfläche entspricht insbesondere mit hoher Genauigkeit einer Sollform.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Verschlusseinrichtung im Strahlengang der dritten Messwelle zum Blockieren oder Durchlassen der dritten Messwelle angeordnet. Die Verschlusseinrichtung ist beispielsweise als Shutter ausgebildet und lässt die dritte Messwelle vorzugsweise nur während einer Erfassung des zweiten Interferogramms passieren. Eine andere Ausführungsform umfasst eine weitere Verschlusseinrichtung zum Durchlassen oder Blockieren der zweiten Messwelle. Diese Verschlusseinrichtung lässt die zweite Messwelle vom Normprüfling beispielsweise nur während einer Erfassung des ersten Interferogramms passieren.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bearbeiten eines Referenzelements übertragen werden und umgekehrt. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Figurenliste
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bearbeiten eines Referenzelements zusammen mit einem Ausführungsbeispiel einer entsprechenden Vorrichtung in einer schematischen Veranschaulichung.
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Bearbeiten eines Referenzelements zusammen mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer entsprechenden Vorrichtung in einer schematischen Veranschaulichung,
3 eine Veranschaulichung von Strahlengängen einer Prüfwelle sowie einer Referenzwelle bei einer Vermessung einer Oberflächenform eines Prüflings unter Verwendung des mittels des Verfahrens gemäß 1 bearbeiteten Referenzelements, sowie
4 eine Veranschaulichung von Strahlengängen einer Prüfwelle sowie einer Referenzwelle bei einer Vermessung einer Oberflächenform eines Prüflings unter Verwendung des mittels des Verfahrens gemäß 2 bearbeiteten Referenzelements.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahren 10 sowie einer Vorrichtung 12 zum Bearbeiten eines Referenzelements 14. Das Referenzelement 14 wird in einem Interferometer zum Vermessen eines Prüflings verwendet und weist hierfür eine erste Oberfläche 16 auf, welche auch als Referenzfläche bezeichnet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Referenzelement 14 zum Vermessen einer Oberfläche eines optischen Elements für die Mikrolithographie als Prüfling konfiguriert, beispielsweise zur Vermessung eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit extrem ultravioletter (EUV-) Strahlung. Dabei weist die zur Belichtung verwendete EUV-Strahlung eine Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere eine Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm auf.
Die Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 soll weitestgehend einer Sollfläche des Prüflings entsprechen, also in diesem Beispiel einer nicht-sphärischen Solloberfläche eines EUV-Spiegels für die Mikrolithographie. Für eine hohe thermische Stabilität der Referenzfläche 16 enthält das Referenzelement 14 ein Material mit geringer thermischer Ausdehnung. Beispielsweise weist das Material einen mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten von betragsmäßig höchstens 50×10^-6 K^-1 im Temperaturbereich von 5°C bis 35°C auf. Weiterhin ist das Material bzw. das Referenzelement 14 für eine verwendete Messstrahlung durchlässig. Das heißt, dass das Referenzelement 14 ungefähr nur 80% der Intensität der Messstrahlung absorbiert, wobei das Referenzelement 14 eine maximale Dicke oder optische Durchgangslänge von 200 mm oder mehr aufweisen kann. Das Referenzelement 14 kann somit auch als optische Matrize bezeichnet werden. Beim Einsatz des Referenzelements 14 in einem Interferometer zum Vermessen von Prüflingen durchlaufen Messwellen des Interferometers das Referenzelement 14.
Die Vorrichtung 12 enthält neben dem Referenzelement 14 ein Beleuchtungsmodul 18 mit einer Strahlenquelle 20 und einem Wellenleiter 22 zum Bereitstellen einer für interferometrische Messungen ausreichend kohärenten Messstrahlung 24. Als Strahlenquelle 20 ist z.B. ein Laser, etwa ein Helium-Neon-Laser mit einer Wellenlänge von ungefähr 633 nm, vorgesehen. Die Messstrahlung 24 kann aber auch eine andere Wellenlänge im sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung aufweisen. In alternativen Ausführungen kann anstelle des Wellenleiters 24 eine optische Anordnung mit Linsenelementen, Spiegelelementen oder dergleichen vorgesehen sein.
Weiterhin enthält die Vorrichtung 12 einen Strahlenteiler 26, einen Umlenkspiegel 28, ein diffraktives optisches Element 30 und einen Normprüfling 32. Das diffraktive optische Element 30 ist als computergeneriertes Hologramm (CGH) ausgebildet und umfasst diffraktive Strukturen, welche die Messstrahlung 24 in eine Prüfwelle 34 mit einer an eine nicht-sphärische Sollform einer Oberfläche 36 des Normprüflings 32 angepassten Wellenfront transformiert. Am Ort der Oberfläche 36 weicht die Wellenfront der Prüfwelle 34 somit nur unwesentlich von der Sollform ab. Die Oberfläche 36 des Normprüflings 32 entspricht mit hoher Genauigkeit der Sollform der später mit dem Referenzelement 14 zu vermessenden Prüflinge. Somit entspricht die Oberfläche 36 in diesem Ausführungsbeispiel mit hoher Genauigkeit der nicht-sphärischen Oberfläche eines zu vermessenden EUV-Spiegels.
Die Vorrichtung 12 enthält weiter ein Erfassungsmodul 38 mit einer Streulichtblende 40, einem Kollimator 42 und einem Detektor 44, z.B. einer digitalen Kamera, zum Erfassen von Interferogrammen, ein Kalibrierelement 46 mit einer Verschlusseinrichtung 48 als interne Referenz, eine Auswerteeinrichtung 50 zum Auswerten von erfassten Interferogrammen und eine Bearbeitungsvorrichtung 52 für das Referenzelement 14. Die Auswerteeinrichtung 50 umfasst einen Computer und verwendet computergestützte Rechenverfahren oder Simulationen zum Auswerten von Interferogrammen. Die Bearbeitungsvorrichtung 52 ist zur mechanischen Abtragung von Material der ersten Oberfläche 16 bzw. Referenzfläche und andere Oberflächen des Referenzelements 14 konfiguriert. Dazu verwendet die Bearbeitungsvorrichtung 52 zum Beispiel einen Ionenstrahl.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung 12 und einzelner Komponenten der Vorrichtung 12 zusammen mit dem Verfahren 10 zum Bearbeiten des Referenzelements 14 beschrieben.
Zunächst erfolgt ein Erzeugen 60 und Erfassen eines ersten Interferogramms. Dazu wird das Referenzelement 14 in der Vorrichtung 12 beim Normprüfling 52 angeordnet. Dabei wird die erste Oberfläche 16 bzw. Referenzfläche des Referenzelements 14 auf die Oberfläche 36 des Normprüflings 32 gerichtet, während die der ersten Oberfläche 36 gegenüberliegende Rückseite des Referenzelements als weitere Oberfläche 62 zum diffraktiven optischen Element zeigt. Die genaue Positionierung des Referenzelements 14 in der Vorrichtung 12 kann mit Hilfe von in 1 nicht dargestellten Justage-Elementen erfolgen.
An einer Austrittsöffnung des Wellenleiters 22 austretende Messstrahlung 24 trifft auf den Strahlenteiler 26. Ein Anteil der Messstrahlung 24 wird vom Strahlenteiler 26 in Richtung des als sphärischer Spiegel ausgebildeten Kalibrierelements 46 umgelenkt und von der geschlossenen Verschlusseinrichtung 48 blockiert. Ein anderer Anteil der Messstrahlung 24 läuft in Richtung des optionalen Umlenkspiegels 28 weiter und wird von diesem auf das diffraktive optische Element 30 gerichtet. Beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements 30 wird die Messstrahlung 24 mit einer sphärischen Wellenfront in eine Prüfwelle 34 mit einer an die asphärische Oberfläche 36 des Normprüflings 32 angepassten Wellenfront transformiert.
Die Prüfwelle 34 tritt durch die Rückseite 62 des Referenzelements 14 in dieses ein. An der Vorderseite bzw. Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 wird ein Anteil der Prüfwelle 34 als erste Messwelle 64 reflektiert, während ein anderer Anteil der Prüfwelle 34 zum Normprüfling 32 weiterläuft und von dessen Oberfläche 36 als zweite Messwelle 66 in sich zurückreflektiert wird. Sowohl die erste Messwelle 64 als auch die zweite Messwelle 66 passieren anschließend das Referenzelement 24 und werden beim Durchlaufen des diffraktiven optischen Elements 30 zurücktransformiert. Über den Umlenkspiegel 28 und den Strahlenteiler 26 treten beide Messwellen 64, 66 in das Erfassungsmodul 38 ein. In einer Erfassungsebene des Detektors 44 entsteht durch Überlagerung der ersten Messwelle 64 mit der zweiten Messwelle 66 das erste Interferogramm.
Das erfasste erste Interferogramm wird dann von der Auswerteeinrichtung 50 ausgewertet. Der Prozess der Auswertung wird in 1 mit einem Pfeil 68 veranschaulicht. Da die erste Messwelle 64 an der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 und die zweite Messwelle 66 an der Oberfläche 36 des Normprüflings 32 reflektiert wurde, lassen sich aus dem ersten Interferogramm insbesondere Abweichungen der Referenzfläche 14 gegenüber der Oberfläche 36 des Normprüflings bestimmen. Mit Hilfe der Auswerteeinrichtung 50 wird somit eine Korrektur für die Referenzfläche 14 zur Anpassung an die Sollfläche ermittelt und an die Bearbeitungsvorrichtung 52 übergeben.
Gemäß dem Verfahren 10 erfolgt weiterhin ein Erzeugen 70 und Erfassen eines zweiten Interferogramms. Dieses kann vor oder nach der Erzeugung 60 des ersten Interferogramms oder der Auswertung 68 des ersten Interferogramms durchgeführt werden. Zunächst wird das Verschlusselement 48 geöffnet und der Normprüfling 32 aus dem Strahlengang der Prüfwelle 34 entfernt. Alternativ kann vor dem Normprüfling 32 ein weiteres Verschlusselement im Strahlengang der Prüfwelle 34 geschlossen werden. Ein Anteil der vom Beleuchtungsmodul 18 kommenden Messstrahlung 24 wird nun am Strahlenteiler 26 in Richtung des Kalibrierelements 46 umgelenkt und von diesem als dritte Messwelle 72 zum Strahlenteiler 26 zurückreflektiert. Das Kalibrierelement 46 kann somit auch als interne Referenz bezeichnet werden.
Ein weiterer Anteil der Messstrahlung 24 läuft wie bei der Erzeugung 60 des ersten Interferogramms vom Strahlenteiler 26 über den Umlenkspiegel 28 und das diffraktive optische Element 30 zum Referenzelement 14, tritt in dieses ein und wird an der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 als erste Messwelle 64 reflektiert. Über das diffraktive optische Element 30 und den Umlenkspiegel 28 läuft die erste Messwelle 64 zurück zum Strahlenteiler 26 und tritt nun zusammen mit der dritten Messwelle 72 in das Erfassungsmodul 38 ein. Das durch die Überlagerung der ersten Messwelle 64 mit der dritten Messwelle 72 erzeugte zweite Interferogramm wird vom Detektor 44 erfasst und an die Auswerteeinrichtung 50 übergeben.
Anschließend erfolgt eine in 1 mit einem Pfeil 74 veranschaulichte Auswertung des zweiten Interferogramms durch die Auswerteeinrichtung 50. Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, durchläuft die zweite Messwelle 66 einen Strahlengang 67, welcher sich von der Oberfläche 36 des Normprüflings 32 über den Umlenkspiegel 28 sowie in Reflexion über den Strahlenteiler 26 bis hin zum Detektor 44 erstreckt. Die dritte Messwelle 72 durchläuft einen Strahlengang 73, welcher sich vom Kalibrierelement 46 im Durchtritt über den Strahlenteiler 26 bis hin zum Detektor 44 erstreckt. Damit unterscheidet sich der Strahlengang 67 der zweiten Messwelle 66 vom Strahlengang 73 der dritten Messwelle 72.
Wegen der Unterschiedlichkeit der beiden Strahlengänge 67 und 73, insbesondere da die erste Messwelle 64 im Gegensatz zur dritten Messwelle 72 das Referenzelement 14 zweimal durchlaufen hat, können aus dem zweiten Interferogramm insbesondere optische Eigenschaften des Referenzelements 14, wie beispielsweise lokale Brechzahlinhomogenitäten 76 oder andere Materialinhomogenitäten bestimmt werden. Mittels der Auswerteeinrichtung 50 wird somit eine Korrektur für die Rückseite 62 des Referenzelements 14 zur Kompensation der optischen Inhomogenitäten 76 bestimmt und an die Bearbeitungsvorrichtung 52 übergeben.
Schließlich erfolgt ein Bearbeiten 78 der Referenzfläche 14 bzw. ersten Oberfläche und ein Bearbeiten 80 der Rückseite 62 bzw. weiteren Oberfläche des Referenzelements 14 mit Hilfe der Bearbeitungsvorrichtung 52. Dabei erfolgt die Bearbeitung 78 der Referenzfläche 14 auf Grundlage der mittels des ersten Interferogramms bestimmten Korrektur zur Anpassung an die Sollfläche bzw. Oberfläche 36 des Normprüflings. Die Bearbeitung 80 der Rückseite 62 wird gemäß der mittels des zweiten Interferogramms bestimmten Korrektur zur Kompensation von Inhomogenitäten 76 im Material des Referenzelements 14 durchgeführt. Diese Nachbearbeitung von optischen Flächen wird auch als ICA (engl. intrinsic corrected asphere) bezeichnet.
Die Erzeugung 60, 70 und Auswertung 68, 74 der beiden Interferogramme und die Bearbeitung 78, 80 der Oberflächen 16, 62 des Referenzelements 14 kann gemäß eines Ausführungsbeispiels iterativ mehrfach nacheinander ausgeführt werden. Auch kann nach einer abschließenden Bearbeitung 78, 80 der Oberflächen 16, 62 eine erneute Erzeugung 60, 70 und Auswertung 68, 74 von Interferogrammen erfolgen, um eine Kalibrierabweichung für nachfolgende Vermessungen von Prüflingen mit einer Verwendung des Referenzelements 14 zu erhalten. Die Kalibrierabweichung kann beispielsweise bei der Auswertung von Messungen an Prüflingen berücksichtigt werden.
Mit den vorgenommenen Korrekturen kann das Referenzelement 14 nun trotz der Materialinhomogenitäten 76 als optische Matrize zur sehr genauen Vermessung von Prüflingen, z.B. von EUV-Spiegel, in einem Interferometer verwendet werden. Die Vorrichtung 12 lässt sich mit dem korrigierten Referenzelement 14 ebenfalls als ein solches Interferometer nutzen. Dazu muss das Verschlusselement 48 geschlossen sein und der Normprüfling 32 wird durch einen Prüfling 82 ersetzt, wie in 3 veranschaulicht. Analog zum ersten Interferogramm lässt sich aus dem nun erfassten Interferogramm sehr genau eine Abweichung der Oberfläche 84 des Prüflings 82 von der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 ermitteln.
3 zeigt eine Teildarstellung der zur Oberflächenvermessung des Prüflings 82 verwendeten Vorrichtung 12 gemäß 1, in der lediglich der das Referenzelement 14 sowie der anstelle des Normprüflings 32 angeordnete Prüfling 82 gezeigt ist. 3 dient der Veranschaulichung des Effekts der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Bearbeitung des Referenzelements 14 auf Strahlengänge, die bei der Vermessung der Oberfläche 84 des Prüflings 82 relevant sind. Die auf Grundlage des in 1 beschriebenen Messverfahrens erfolgte Bearbeitung der Rückseite 62 sowie der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 wird auch als erste Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 bezeichnet.
Bei der Vermessung der Oberfläche 84 wird ein Teil der eingestrahlten Prüfwelle 34 an der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 als Referenzwelle 86 reflektiert. Der Teil der Strahlung der Prüfwelle 34, der das Referenzelement 14 durchläuft, wird an der Oberfläche 84 des Prüflings als Prüflingswelle 88 reflektiert. Die in 3 im Bereich des Referenzelements 14 sowie einem Zwischenraum zwischen dem Referenzelement 14 sowie dem Prüfling 82 mit durchgezogenen Linien dargestellten Strahlen 34k, 86k und 88k zeigen den jeweiligen (korrigierten) optischen Strahlverlauf für das Referenzelement 14 nach Bearbeitung des Referenzelements 14 in der ersten Ausführungsform.
Der Zwischenraum zwischen dem Referenzelement 14 und dem Prüfling 82 wird auch als Interferometerkavität 90 bezeichnet. Unter der Interferometerkavität 90 ist derjenige Bereich des Interferometers zu verstehen, in dem die Prüflingswelle 88 und die Referenzwelle 86 nicht im gleichen Strahlengang verlaufen.
Die gepunkteten Strahlen 34i stellen den Verlauf der Prüfwelle 34 für den Fall dar, in dem das optische Material des Referenzelements 14 vollständig homogen ist, d.h. keine Inhomogenitäten aufweist, und dementsprechend auch keine Korrektur der Rückseite 62 des Referenzelements 14 vorgenommen wurde. In diesem idealen Fall treffen die Strahlen 34i der Prüfwelle 34 senkrecht auf die Referenzfläche 16 sowie die Oberfläche 84 des Prüflings 82 bei Nichtberücksichtigung von dessen Abweichungen von seiner Sollform auf. Die in diesem Fall erzeugte Referenzwelle sowie Prüflingswelle würden im Strahlengang der gepunkteten Strahlen 34i zurücklaufen.
Die strichlierten Strahlen 34r, 86r und 88r stellen ein Beispiel realer Strahlengänge bei fehlender Bearbeitung des Referenzelements 14 dar. Im dargestellten Fall handelt es sich um die Strahlengänge, welche sich beim Vorliegen von Inhomogenitäten 76 in der Brechzahl des optischen Materials des Referenzelements 14, für die eingehende Prüfwelle 34, die Referenzwelle 86 sowie die Prüflingswelle 88 ohne Korrektur der Rückseite 62 des Referenzelements 14 ergeben. Die Strahlen 34r der eingehenden Prüfwelle 34 knicken im Bereich der Inhomogenitäten 76 jeweils nach rechts ab und treffen damit nicht mehr senkrecht auf die Referenzfläche 16 auf. Dies hat zur Folge, dass die Strahlen 86r der Referenzwelle 86 nicht im Strahlengang 34r der eingehenden Prüfwelle 34 zurücklaufen, sondern verkippt dazu.
Weiterhin treffen die Strahlen 34r der die Referenzfläche 16 durchlaufenden Prüfwelle 34 ebenfalls nicht senkrecht auf die Oberfläche 84 des Prüflings 82 auf. Damit laufen auch die Strahlen 88r der Prüflingswelle 88 verkippt zum Strahlengang 34r der eingehenden Prüfwelle 34 zurück. Im vorliegenden Fall verlaufen die Strahlen 86r und 88r parallel, aber versetzt zueinander. Dadurch werden Fehler im Messergebnis der Oberflächenform des Prüflings 82 bedingt.
Durch den Strahlversatz ist insbesondere das vorteilhafte Common-Path-Prinzip verletzt. In einem auf dem Common-Path-Prinzip beruhenden Interferometer führen Fehler außerhalb der Interferometerkavität 90 (z.B. im Strahlenteiler 26 oder im Kollimator 42 des Erfassungsmoduls 38) nicht zu einem Messfehler, da Prüflingswelle 88 und Referenzwelle 86 gleichermaßen beeinflusst werden. Aufgrund der Verletzung des Common-Path-Prinzips im durch die strichlierten Strahlen dargestellten Strahlengang führen Fehler außerhalb der Interferometerkavität 90 jedoch zu Fehlern im Messergebnis der Oberflächenform des Prüflings 82.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 wird die Rückseite 62 des Referenzelements 14 derart in ihrer Form korrigiert, dass die Strahlen 34k der Prüfwelle 34 den mit den durchgezogenen Linien dargestellten Verlauf im Referenzelement 14 nehmen. Dieser Verlauf ist derart konfiguriert, dass die Strahlen 34k der Prüfwelle 34 jeweils senkrecht auf die Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 sowie die Oberfläche 84 des Prüflings 82 auftreffen. Dies hat zur Folge, dass die Strahlen 86k bzw. 88k der Referenzwelle 86 sowie der Prüflingswelle 88 jeweils im Strahlengang der eingehenden Prüfwelle zurücklaufen und damit aufeinander liegen, wodurch die zuvor erwähnten Fehler im Messergebnis der Oberflächenform des Prüflings 82 vermieden werden.
Das Common-Path-Prinzip bleibt damit erhalten und Fehler außerhalb der Interferometerkavität 90 führen nicht zu Fehlern im Messergebnis der Oberflächenform des Prüflings 82. Ein Vorteil der bei der ersten Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 erfolgenden Korrektur liegt insbesondere im Einhalten des Common-Path-Prinzips und führt damit zu einer starken Reduzierung der Fehlereinflüsse durch Interferometerkomponenten außerhalb der Interferometerkavität 90. Dazu zählen Partikel, hochfrequente Oberflächendefekte der Optiken und auch die Inhomogenität des Matrizenmaterials des Referenzelements 14. Diese Effekte werden auch als Retracefehler bezeichnet.
Der Einfluss der Retracefehler auf das Messergebnis nimmt mit dem Abstand zwischen dem Referenzelement 14 und dem Prüfling 82, d.h. der Länge der Interferometerkavität 90, zu, insbesondere skaliert er linear mit dem Abstand. Daher ist die mittels der ersten Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 erfolgende Korrektur bei großen Abständen zwischen dem Referenzelement 14 und dem Prüfling 82, etwa bei Abständen > 1 mm, insbesondere >10 mm, besonders vorteilhaft.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung 10 zum Bearbeiten eines Referenzelements 14 gezeigt. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Verfahren lediglich bei der im unteren Abschnitt der Figuren dargestellten Erzeugung 170 des zweiten Interferogramms. Dies erfolgt analog zur Erzeugung 60 des ersten Interferogramms mit dem Unterschied, dass hierbei der Normprüfling 32 gegenüber der bei der Erzeugung 60 des ersten Interferogramms eingenommenen Stellung verkippt wird.
In dieser Kippstellung 171 wird die dritte Messwelle 172 erzeugt, welche zur Erzeugung des zweiten Interferogramms mit der ersten durch Refelexion an der Referenzfläche 16 erzeugten Messwelle 64 überlagert wird. Die Bearbeitung der Rückseite 62 des Referenzelements 14 erfolgt auf Grundlage einer durch Auswertung 74 des zweiten Interferogramms bestimmten Korrektur zur Kompensation der Inhomogenitäten.
4 zeigt analog zu 3 die Teildarstellung der zur Oberflächenvermessung des Prüflings 81 verwendeten Vorrichtung 12 gemäß der oberen Darstellung von 1 zur Veranschaulichung des Effekts der unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Bearbeitung des Referenzelements 14. Die auf Grundlage des in 2 beschriebenen Messverfahrens erfolgte Bearbeitung der Rückseite 62 sowie der Referenzfläche 16 des Referenzelements 14 wird auch als zweite Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 bezeichnet.
Die in 4 mit gepunkteten Linien 34i dargestellte Strahlengang der Prüfwelle 34 im Idealfall, sowie die als strichlierte Linien dargestellten Strahlen 34r, 86r und 88r im realen Fall entsprechen den entsprechenden Linien in 3. Die sich nach Bearbeitung der Rückseite 62 im zweiten Ausführungsbeispiel ergebenen Strahlverläufe sind in durchgezogenen Linen dargestellt. Durch die korrigierte Rückseite 62 ist der Strahlengang der Prüfwelle 34 im Referenzelement 14 derart angepasst, dass die Strahlen 34k der Prüfwelle 34 nach dem Durchlaufen der Referenzfläche 16 am jeweils gleichen Punkt auf der Oberfläche 84 des Prüflings 82 auftreffen wie Strahlen der Prüfwelle 34i im Idealfall. Mit anderen Worten treffen jeweils vom gleichen Strahl der Prüfwelle 34 ausgehende Strahlen 34k und 34i am selben Punkt der Oberfläche 84 auf. Im Gegensatz zum in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Eintreffwinkel nicht identisch, weshalb hier trotzdem ein Strahlversatz zwischen der Prüflingswelle 88k und der Referenzwelle 86k auftritt.
Die in in 4 veranschaulichte zweite Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 behebt jedoch den Fehler, dass infolge der Inhomogenität des optischen Materials des Referenzelements 14 der jeweilige Auftreffpunkt der einzelnen Strahlen der Prüfwelle 34 auf die Oberfläche 84 des Prüflings 82 nicht mehr exakt bekannt ist.
Dies verursacht zwei Folgefehler: Zum einen, dass die anschließende Bearbeitung der Oberfläche 84 des Prüflings 82 im Herstellungsprozess an einer leicht fehlerhaften Position erfolgt. Damit ist die Konvergenz der Bearbeitung reduziert, wodurch ein größerer Herstellungsaufwand für den Prüfling resultiert. Zum anderen erfolgt, für den Fall, dass der Prüfling 82 während der Messung leicht verkippt ist und diese Verkippung rechnerisch korrigiert werden soll, infolge des unbekannten Auftreffpunkts eine falsche Verrechnung. Damit ist die Messgenauigkeit reduziert, wodurch auch hier ein größerer Herstellungsaufwand für den Prüfling 82 folgt. Diese Fehlerquellen können durch die Bearbeitung des Referenzelements 14 in der zweiten Ausführungsform vermieden werden.
Je größer die Verkippung des Prüflings 82 während der Vermessung ist, umso größer sind die mittels mittels der in 4 veranschaulichten Korrektur behobenen Fehler. Daher ist die auf der zweiten Ausführungsform der Bearbeitung des Referenzelements 14 erfolgende Korrektur bei großen Verkippungen des Prüflings 82 während der Vermessung, etwa bei Verkippungen > 10 µrad, insbesondere > 100 µrad, besonders vorteilhaft.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
Bezugszeichenliste

10: Verfahren zur Bearbeitung eines Referenzelements
12: Vorrichtung zur Bearbeitung eines Referenzelements
14: Referenzelement
16: Referenzfläche, erste Oberfläche des Referenzelements
18: Beleuchtungsmodul
20: Strahlenquelle
22: Wellenleiter
24: Messstrahlung
26: Strahlenteiler
28: Umlenkspiegel
30: diffraktives optisches Element
32: Normprüfling
34: Prüfwelle
34i: Strahlen der Prüfwelle im Idealfall
34k: Strahlen der Prüfwelle im korrigierten Fall
34r: Strahlen der Prüfwelle im realen Fall
36: Oberfläche des Normprüflings
38: Erfassungsmodul
40: Streulichtblende
42: Kollimator
44: Detektor
46: Kalibrierelement
48: Verschlusseinrichtung
50: Auswerteeinrichtung
52: Bearbeitungsvorrichtung
60: Erzeugen 1. Interferogramm
62: Rückseite, weitere Oberfläche des Referenzelements
64: erste Messwelle
66: zweite Messwelle
68: Auswerten 1. Interferogramm
70: Erzeugen 2. Interferogramm
72: dritte Messwelle
74: Auswerten 2. Interferogramm
76: Inhomogenitäten
78: Bearbeitung Referenzfläche
80: Bearbeitung Rückseite
82: Prüfling
84: Oberfläche
86: Referenzwelle
86i: Strahlen der Referenzwelle im Idealfall
86k: Strahlen der Referenzwelle im korrigierten Fall
86r: Strahlen der Referenzwelle im realen Fall
88: Prüflingswelle
88i: Strahlen der Prüflingswelle im Idealfall
88k: Strahlen der Prüflingswelle im korrigierten Fall
88r: Strahlen der Prüflingswelle im realen Fall
90: Interferometerkavität
170: Erzeugen 2. Interferogramm
171: Kippstellung
172: dritte Messwelle

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

US 10337850 B2 [0010]

Claims

Verfahren (10) zum Bearbeiten eines Referenzelements (14) für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer, wobei das Referenzelement (14) bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig ist und eine erste Oberfläche (16) aufweist, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient, mit den Schritten: - Erzeugen (60) eines ersten Interferogramms durch Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer durch Wechselwirkung mit einem Normprüfling (32) erzeugten zweiten Messwelle (66), - Erzeugen (70) eines zweiten Interferogramms durch Überlagerung der durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer dritten Messwelle (72; 172), wobei die dritte Messwelle einen Strahlengang (73; 173) durchläuft, welcher sich von einem von der zweiten Messwelle durchlaufenen Strahlengang (67) unterscheidet, sowie - Auswerten (68, 74) der Interferogramme und Bearbeiten (78) der ersten Oberfläche (16) des Referenzelements (14) sowie einer der ersten Oberfläche (16) entgegengesetzten weiteren Oberfläche (62) des Referenzelements (14) auf Grundlage des Auswertungsergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem sowohl die erste Messwelle (64) als auch die zweite Messwelle (66) das Referenzelement (14) durchlaufen und die dritte Messwelle (72) durch Wechselwirkung mit einem Kalibrierelement (46) erzeugt wird, wobei die dritte Messwelle (72) das Referenzelement (14) nicht durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die dritte Messwelle (172) ebenfalls durch Wechselwirkung mit dem Normprüfling (32) erzeugt wird, wobei der Normprüfling bei der Erzeugung der dritten Messwelle eine andere Kippstellung aufweist als bei der Erzeugung der zweiten Messwelle (66).
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die erste Oberfläche (16) des Referenzelements (14) auf Grundlage eines Auswertungsergebnisses des ersten Interferogramms bearbeitet (78) wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die weitere Oberfläche (62) des Referenzelements (14) auf Grundlage eines Auswertungsergebnisses des zweiten Interferogramms bearbeitet (80) wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Referenzelement (14) ein Material geringer thermischer Ausdehnung mit einem mittleren thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 5°C bis 35°C von betragsmäßig höchstens 200×10^-6 K^-1 aufweist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die erste Oberfläche (16) des Referenzelements (14) eine nicht-sphärische Form aufweist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die erste Messwelle (64) und die zweite Messwelle (66) aus einer Prüfwelle (34) erzeugt werden, deren Wellenfront an eine nicht-sphärische Sollform der Oberfläche (36) des Normprüflings (32) angepasst ist.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem für ein Erzeugen (70) des zweiten Interferogramms ein Öffnen einer Verschlusseinrichtung (48) für die dritte Messwelle (72) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem ein abschließendes Erzeugen (60, 70) und Auswerten (68, 74) von Interferogrammen erfolgt, wobei das Ergebnis als Kalibrierabweichung für eine Messung eines Prüflings gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem anschließend anstelle des Normprüflings (32) ein Prüfling angeordnet und mittels eines Erzeugens und Auswertens eines Interferogramms eine Abweichung einer Oberfläche des Prüflings von einer Solloberfläche ermittelt wird.
Vorrichtung (12) zum Bearbeiten eines Referenzelements (14) für ein zum Vermessen einer Oberflächenform eines Prüflings konfiguriertes Interferometer, wobei das Referenzelement (14) bezüglich einer Messstrahlung des Interferometers durchlässig ist und eine erste Oberfläche (16) aufweist, welche als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung des Prüflings dient, umfassend: - einen Normprüfling (32) mit einer Normoberfläche (36), - ein Erfassungsmodul (38) zum Erfassen eines ersten Interferogramms, welches durch Überlagerung einer durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer durch Wechselwirkung mit der Normoberfläche (36) erzeugten zweiten Messwelle (66) gebildet wird, wobei das Erfassungsmodul (38) weiterhin zum Erfassen eines zweiten Interferogramms konfiguriert ist, welches durch Überlagerung der durch Reflexion an der Referenzfläche (16) erzeugten ersten Messwelle (64) mit einer dritten Messwelle (72) gebildet wird, wobei die dritte Messwelle (72) einen Strahlengang (73) durchläuft, welcher sich von einem von der zweiten Messwelle durchlaufenen Strahlengang (67) unterscheidet, sowie - eine Auswerteeinrichtung (50) zum Auswerten (68, 74) der Interferogramme, und - eine Bearbeitungsvorrichtung (52) zum Bearbeiten (78) mindestens der ersten Oberfläche (16) des Referenzelements auf Grundlage des Auswertungsergebnisses.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der eine Verschlusseinrichtung (48) im Strahlengang der dritten Messwelle (72) zum Blockieren oder Durchlassen der dritten Messwelle (72) angeordnet ist.