DE102023202567A1

DE102023202567A1 - Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings, Vorrichtung

Info

Publication number: DE102023202567A1
Application number: DE102023202567.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Jansen; Emanuel Gavartin; Bernd Doerband; Michael Altenberger; Matthias Dreher
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2024-02-29

Abstract

Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings (2), insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei zumindest ein Interferogramm erfasst und daraus Ist-Interferogrammdaten ermittelt werden. Die Ist-Interferogrammdaten werden mit Soll-Interferogrammdaten verglichen und in Abhängigkeit einer ermittelten Abweichung werden diese Ist-Interferogrammdaten für die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) verwendet oder nicht verwendet. Alternativ oder zusätzlich werden Umgebungsdaten erfasst, mit vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten verglichen und in Abhängigkeit einer ermittelten Abweichung werden Ist-Interferogrammdaten, die mit den Umgebungsdaten ermittelt wurden, für die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) verwendet oder nicht verwendet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings, insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings.
Hintergrund der Erfindung
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden üblicherweise phasenschiebende Interferometer zur Bestimmung einer Oberflächenform eines Prüflings verwendet. Im Allgemeinen wird dabei eine von der Oberfläche des Prüflings reflektierte Prüfwelle mit einer Referenzwelle überlagert und ein dabei erzeugtes erstes Interferogramm oder Interferenzmuster erfasst. Nach einer Erfassung des erstes Interferogramms kann eine Verschiebung der Phase der Referenzwelle relativ zur Phase der Prüfwelle erfolgen und zumindest ein zweites Interferogramm oder Interferenzmuster erfasst werden. Ein derartiges Verfahren geht beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2015 209 490 A1 hervor.
Ein Problem bei der interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings sind Störungen, insbesondere Vibrationen beispielsweise des Prüflings oder mechanischer Komponenten einer interferometrischen Messvorrichtung. Diese Störungen können einen negativen Einfluss auf die Interferogramme haben und somit zu Fehlern bei einer Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings führen.
Aus der Druckschrift CN113048876A ist ein Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Oberflächenform eines Prüflings bekannt, wobei Vibrationen erfasst werden und bei der Bestimmung der Oberflächenform berücksichtigt werden.
Vor dem obigen Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem auch bei Störungen, die während einer interferometrischen Bestimmung einer Oberflächenform des Prüflings auftreten, die Oberflächenform zuverlässig bestimmt wird oder werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß sind zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings folgende Schritte vorgesehen: a) Einstrahlen einer Prüfwelle auf den Prüfling; b) Erfassen zumindest eines ersten Interferogrammes durch Überlagerung einer Referenzwelle mit der Prüfwelle nach deren Wechselwirkung mit dem Prüfling; c) Ermitteln von zumindest ersten Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogrammes; d1) Vergleichen der ersten Ist-Interferogrammdaten mit Soll-Interferogrammdaten; d2) Überwachen auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert oder einer vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert oder der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt, und/oder d3) Erfassen von Umgebungsdaten; d4) Überlagern von ermittelten Ist-Interferogrammdaten und insbesondere zeitgleich erfassten Umgebungsdaten; d5) Überwachen auf eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert oder einer vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert oder der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Der Vorteil hierbei ist, dass die Bestimmung der Oberflächenform auf Basis von störungsfreien oder nicht durch Störungen beeinflussten Interferogrammen oder Ist-Interferogrammdaten erfolgt oder erfolgen kann. Mit anderen Worten: Durch eine Störung beeinflusste Interferogramme oder Ist-Interferogrammdaten sind gezielt ermittelbar und werden nicht für die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform verwendet. Die Oberflächenform des Prüflings ist somit besonders zuverlässig auch bei Störungen bestimmbar. Eine aufwändige, störungsfreie Lagerung oder Konstruktion einer entsprechenden Messvorrichtung ist somit nicht notwendig. „Störung“ bedeutet vorliegend jegliches ungewolltes Ereignis, das eine Bestimmung der Oberflächenform verfälscht oder verfälschen kann. „Störungsfrei“ sind Ist-Interferogrammdaten dann, wenn eine Abweichung zwischen Ist-Interferogrammdaten und Soll-Interferogrammdaten kleiner oder gleich, alternativ nur kleiner, einem vorgebbaren Grenzwert bzw. einer vorgebbaren Grenzabweichung ist und/oder eine Abweichung zwischen Umgebungsdaten, die mit den Ist-Interferogrammdaten überlagert werden, und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten kleiner oder gleich, alternativ nur kleiner, einem vorgebbaren Grenzwert bzw. einer vorgebbaren Grenzabweichung sind. „Überlagern“ bedeutet vorliegend, dass Ist-Interferogrammdaten bzw. Interferogramme und Umgebungsdaten, die zeitgleicht erfasst wurden, miteinander in Bezug gesetzt werden. Ist-Interferogrammdaten können die Interferogramme selbst sein.
„Interferogramm“ bedeutet vorliegend ein vollflächiges Interferogramm oder zumindest einen vorgebbaren Teilbereich eines Interferogramms.
Gemäß einer Ausführungsform wird zusätzlich zumindest ein zweites Interferogramm erfasst, wobei zumindest zweite ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten zweiten Interferogramms ermittelt werden. Vorzugsweise werden mehrere, insbesondere beliebig viele, beispielsweise mehr als 10, bevorzugt mehr als 100, besonders bevorzugt mehr als 1000, Interferogramme erfasst. Dabei werden vorzugsweise für jedes der mehreren Interferogramme jeweils Ist-Interferogrammdaten ermittelt. Der Vorteil hierbei ist, dass besonders zuverlässig auf Basis mehrerer erfasster Interferogramme die Oberflächenform bestimmt werden kann. Optional wird eine vorgebbare Menge der mehreren erfassten Interferogramme zu einem oder mehreren Interferogrammblöcken zusammengefasst. Bei beispielsweise 100 erfassten Interferogrammen können beispielsweise 10 Interferogrammblöcke erzeugt werden, die jeweils 10 Interferogramme umfassen. Dabei werden vorzugsweise für den einen Interferogrammblock oder jeden der mehreren Interferogrammblöcke jeweils Ist-Interferogrammdaten ermittelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest zweite Interferogramm im Vergleich zum ersten Interferogramm phasenverschoben. „Phasenverschoben“ bedeutet, dass Prüfwelle und/oder Referenzwelle zur Erzeugung des zweiten Interferogramms im Vergleich zur Prüfwelle und/oder Referenzwelle zur Erzeugung des ersten Interferogramms um einen vorgebbaren Phasenschritt zueinander verschoben sind oder werden. Alternativ ist das zumindest zweite Interferogramm im Vergleich zum ersten Interferogramm nicht phasenverschoben. Insbesondere wird das zweite Interferogramm in diesem Fall bei gleicher Phase und lediglich zeitlich beabstandet zum ersten Interferogramm erfasst. Werden mehr als zwei Interferogramme erfasst, so ist vorzugsweise jedes der erfassten Interferogramme im Vergleich zum davor erfassten Interferogramm phasenverschoben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest ersten und/oder die zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten mittels eines zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektors ermittelt werden. Der Vorteil hierbei ist, dass Ist-Interferogrammdaten besonders einfach ermittelbar sind. Ein zur Interferogrammerfassung ausgebildeter Detektor ist beispielsweise eine Kamera. Bei Verwendung eines zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektors, insbesondere einer Kamera, sind die Ist-Interferogrammdaten beispielsweise Kamerabilder des Interferogramms, insbesondere Interferogrammstreifenmuster oder eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Pixelintensität.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die zumindest ersten und/oder zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten rechnerisch in Abhängigkeit bzw. mittels eines vorgebbaren Gleichungssystems ermittelt. Vorzugsweise werden mehr als zwei, insbesondere beliebig viele, beispielsweise mehr als 10, bevorzugt mehr als 100, besonders bevorzugt mehr als 1000, Interferogramme erfasst. In diesem Fall können mehr als zwei, insbesondere beliebig viele Ist-Interferogrammdaten rechnerisch ermittelt werden. Optional wird eine vorgebbare Menge der mehr als zwei erfassten Interferogramme zu einem oder mehreren Interferogrammblöcken zusammengefasst. Dabei werden vorzugsweise für den einen Interferogrammblock oder jeden der mehreren Interferogrammblöcke jeweils Ist-Interferogrammdaten rechnerisch ermittelt. Das Gleichungssystem wird insbesondere durch einen Phasenauswertealgorithmus oder Fit-Algorithmus gelöst. Die rechnerische Ermittlung der ersten und/oder der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten in Abhängigkeit des vorgebbaren Gleichungssystems erfolgt gemäß einer Ausführungsform zusammen mit der Ermittlung der ersten und/oder der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten mittels des zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektors. Alternativ oder zusätzlich werden die zumindest ersten und/oder zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten rechnerisch durch ein sogenanntes DMI-Verfahren (DMI = „direkte messende Interferometrie“) ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch das vorgebbare Gleichungssystem zumindest einer der folgenden Parameter als Ist-Interferogrammdaten bestimmt wird: eine Intensität, eine Intensitätsmodulation, eine Phasendifferenz und/oder eine Phasenschrittweite. Der Vorteil hierbei ist, dass ein oder mehrere unterschiedliche Parameter bestimmbar sind, um als Ist-Interferogrammdaten verwendet zu werden. Die Intensität ist insbesondere eine räumliche Intensitätsverteilung eines oder mehrerer erfasster Interferogramme auf dem Detektor, insbesondere der Kamera. Die Intensitätsmodulation ist insbesondere das Produkt aus der Intensität und einem erfassten oder ermittelten Interferenzkontrast. Die Phasendifferenz ist die Phasendifferenz zwischen Referenzwelle und Prüfwelle. Die Phasenschrittweite ist die Phasendifferenz zwischen zumindest zwei zeitlich nacheinander erfassten Interferogrammen. Optional kann durch das vorgebbare Gleichungssystem zusätzlich zumindest einer der Parameter Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensität oder Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensitätsmodulation ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Bestimmung zumindest eines der Parameter auf Basis des folgenden Gleichungssystems: $I (x, y, i) = a (x, y) + b (x, y) * cos (ϕ (x, y) + δ (i))$
I ist dabei eine insbesondere mittels des Detektors gemessene Intensität, a ist die ermittelte Intensität oder räumliche Intensitätsverteilung, b die ermittelte Intensitätsmodulation, ϕ die ermittelte Phasendifferenz und δ die ermittelte Phasenschrittweite bzw. akkumulierte Phasenschritte. Die gemessene Intensität I ist vorzugsweise eine auf Basis von mindestens einem Interferogramm, insbesondere mindestens zwei Interferogrammen, bevorzugt von beliebig vielen Interferogrammen gemessene Intensität. Die Parameter a, b, ϕ und δ sind jeweils mittels eines Fit-Algorithmus ermittelbare oder bestimmbare Fit-Parameter. i ist der Index eines jeweiligen Interferogrammes oder Kamerabildes. x und y beschreiben jeweilige Pixel des Detektors, insbesondere der Kamera. Die Parameter a, b, ϕ und δ werden vorzugsweise derart an die gemessene Intensität I gefittet, dass die rechte Seite des Gleichheitszeichens von Formel (1) zumindest im Wesentlichen der linken Seite des Gleichheitszeichens von Formel (1) entspricht. Einer oder mehrere der gefitteten Parameter a, b, ϕ und δ wird oder werden als Ist-Interferogrammdaten a_Ist, b_Ist, ϕ_Ist, δ_Ist verwendet und mit entsprechenden Soll-Interferogrammdaten a_Soll, b_Soll, ϕ_Soll, δ_Soll verglichen. Die Soll-Interferogrammdaten sind in diesem Fall insbesondere vorgebbare oder vorgegebene Soll-Fit-Parameter. Optional können zusätzlich die Parameter α (Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensität) und/oder β (Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensitätsmodulation) als Ist-Interferogrammdaten bestimmt werden durch insbesondere die Formel: $I (x, y, i) = α (i) * a (x, y) + β (i) * b (x, y) * cos (ϕ (x, y) + δ (i))$
Gemäß einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit der Parameter des vorgebbaren Gleichungssystems ein Residuum bestimmt, wobei das Residuum als Ist-Interferogrammdaten verwendet wird. Das Residuum R kann beispielsweise ausgehend von Formel (1) ermittelt werden: $R (i) = {\sum_{x, y} [I (x, y, i) - a (x, y) - b (x, y) * cos (ϕ (x, y) + δ (i))]}^{\land} 2$
Je näher das ermittelte Residuum R an Null ist, desto besser entspricht die rechte Seite des Gleichheitszeichens von Formel (1) der linken Seite des Gleichheitszeichens von Formel (1). Das Residuum R kann gemäß dieser Ausführungsform als Ist-Interferogrammdaten Rist verwendet und mit Soll-Interferogrammdaten R_Soll verglichen werden. Die Soll-Interferogrammdaten sind in diesem Fall insbesondere ein vorgebbares Soll-Residuum R_Soll. Alternativ wird das Residuum R ausgehend von Formel (2) ermittelt.
Die Bestimmung des zumindest einen Parameters mittels eines Gleichungssystems ist nicht auf das Vorgehen gemäß Formel (1), (2) oder (3) beschränkt. Auch alternative Algorithmen, die insbesondere andere Formeln, Residuen, Parameter und/oder Soll-Daten umfassen, können verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Soll-Interferogrammdaten vorgegeben werden. Somit ist ohne weitere Aufwände, beispielsweise rechnerische Ermittlungen, bekannt, welches die Werte sind, denen Ist-Interferogrammdaten idealerweise entsprechen sollten. Vorgebbare Soll-Interferogrammdaten können beispielsweise Soll-Kamerabilder, insbesondere Soll-Interferogrammstreifenmuster oder eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Soll-Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Soll-Pixelintensität sein. Weiterhin vorgebbare Soll-Interferogrammdaten können eine Soll-Intensität a_Soll, eine Soll-Intensitätsmodulation b_Soll, eine Soll-Phasendifferenz ϕ_Soll, eine Soll-Phasenschrittweite δ_Soll, ein Soll-Residuum R_Soll, eine Kamerabild-zu-Kamerabild-Soll-Veränderung der Intensität α_Soll und/oder Kamerabild-zu-Kamerabild-Soll-Veränderung der Intensitätsmodulation β_Soll sein. Die Soll-Interferogrammdaten können jeweils für ein einzelnes Interferogramm, für mehrere einzelne Interferogramme, für einen Interferogrammblock und/oder für mehrere Interferogrammblöcke vorgegeben werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit der ersten Ist-Interferogrammdaten und der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten ein Mittelwert gebildet, wobei der Mittelwert als Soll-Interferogrammdaten verwendet wird, und wobei die ersten Ist-Interferogrammdaten und die zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten jeweils mit dem Mittelwert verglichen werden. Alternativ werden in Abhängigkeit eines ersten Interferogrammblocks erste Ist-Interferogrammdaten und in Abhängigkeit zumindest eines zweiten Interferogrammblocks zweite Ist-Interferogrammdaten ermittelt und daraus ein Mittelwert gebildet, wobei der Mittelwert als Soll-Interferogrammdaten verwendet wird, und wobei die ersten Ist-Interferogrammdaten und die zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten jeweils mit dem Mittelwert verglichen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden in Abhängigkeit der ersten Ist-Interferogrammdaten und der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten Soll-Interferogrammdaten gebildet.
Gemäß einer Weiterbildung werden die Umgebungsdaten sensorisch erfasst. Umgebungsdaten betreffen insbesondere die Umgebung des Prüflings. Die Umgebung umfasst insbesondere alle relevanten Bereiche, Komponenten und/oder Sub-Komponenten der Messvorrichtung. Durch die sensorische Erfassung erfolgt insbesondere eine Erfassung von Störungen.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zur sensorischen Erfassung der Umgebungsdaten zumindest ein Beschleunigungssensor, zumindest ein Drucksensor, zumindest ein Durchflusssensor, zumindest ein Temperatursensor, zumindest ein Positionssensor, zumindest ein Wellenlängensensor und/oder zumindest ein Intensitätssensor verwendet wird. Der Beschleunigungssensor dient insbesondere zur Erfassung von Vibrationen beispielsweise des Prüflings, des Prüflingsmessaufbaus bzw. der Messvorrichtung oder einer vorgebbaren Komponente des Prüflingsmessaufbaus bzw. der Messvorrichtung. Der Drucksensor dient zur Erfassung eines Luftdruckes oder von Luftdruckänderungen. Der Durchflusssensor dient zu Erfassung von Fluidströmen, beispielweise im Falle, dass der Prüfling Kühlkanäle aufweist oder im Falle, dass der Messvorrichtung Fluide zu- und/oder abgeführt werden, oder Fluidstromänderungen und/oder zur Erfassung von Luftströmen der Luftstromänderungen. Der Temperatursensor dient zu Erfassung einer Temperatur oder von Temperaturänderungen. Der Positionssensor dient zur Bestimmung einer Position insbesondere einer Komponente einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage oder einer Messvorrichtung, beispielswiese des Prüflings oder eines diffraktiven optischen Elements. Der Positionssensor kann beispielsweise ein kapazitiver Sensor, ein Linearencoder oder ein Dehnungsstreifen sein. Der Wellenlängensensor dient zur Bestimmung einer Lichtwellenlänge. Der Intensitätssensor dient zur Erfassung einer Lichtquellenintensität oder von Lichtquellenintensitätsänderungen.
In dem Fall, dass als Interferogramm zumindest ein vorgebbarer Teilbereich eines Interferogramms verwendet wird und auf Basis zumindest des Teilbereichs Ist-Interferogrammdaten bestimmt werden, beispielsweise indem auf Basis einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln des Detektors oder der Kamera gemittelte Pixelintensität als Ist-Interferogrammdaten verwendet wird, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten überwacht wird, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert oder einer vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des zumindest einen Teilbereichs des Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert oder der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des zumindest einen Teilbereichs des Interferogrammes nicht erfolgt. Es können vorzugsweise mehrere Teilbereiche verwendet, daraus jeweils Ist-Interferogrammdaten ermittelt und diese mit einem entsprechenden Grenzwert verglichen werden. Dies gewährleistet, dass auch Interferogramme für die Bestimmung der Oberflächenform verwendet werden können, die vollflächig gesehen zwar nicht ideal sind, aber dafür zumindest einen geeigneten Teilbereich oder mehrere geeignete Teilbereiche aufweisen, die für die Bestimmung der Oberflächenform verwendet werden können.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass jedes der für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Interferogramm, jeder für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Teilbereich und/oder jeder für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Pixel gewichtet wird. „Gewichtung“ bedeutet vorliegend, dass den einzelnen Interferogrammen, den Teilbereichen und/oder den Pixeln jeweils ein von der jeweiligen Güte oder Qualität abhängiges Gewicht verliehen wird. Dieses Gewicht ist ein quantitatives Maß für den Einfluss, den die einzelnen Interferogramme, die Teilbereiche und/oder die Pixel auf die Bestimmung der Oberflächenform haben. Das Gewicht der Interferogramme, der Teilbereiche und/oder der Pixel kann von Interferogramm zu Interferogramm variieren.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Maß der Gewichtung von der Abweichung abhängt. Insbesondere gilt: Je kleiner die Abweichung bzw. der Abstand zum vorgebbaren Grenzwert ist, desto größer ist die Gewichtung. Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen Abweichung zu Gewichtung vorgebbar. Gemäß einer optionalen Weiterentwicklung kann die in einem ersten Teilgebiet bestimmte Abweichung für die Bestimmung der Gewichtung eines oder mehrerer anderer Teilgebiete verwendet werden.
Die Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings, insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 18 zeichnet sich durch zumindest eine Lichtquelle zur Erzeugung von Messstrahlung; zumindest ein Interferometer, mit welchem eine Prüfung zumindest einer Teilfläche einer Oberfläche des Prüflings durch interferometrische Überlagerung einer aus der Messstrahlung hervorgegangenen und auf den Prüfling gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle durchführbar ist; zumindest einen Detektor, der zur Interferogrammerfassung ausgebildet ist und zumindest eine Auswertungseinrichtung aus, die dazu ausgebildet ist, zumindest erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogrammes zu ermitteln, die ersten Ist-Interferogrammdaten mit Soll-Interferogrammdaten zu vergleichen, und auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten zu überwachen, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Zusätzlich oder alternativ zeichnet sich die Messvorrichtung durch zumindest ein sensorisches Mittel zum Erfassen von Umgebungsdaten und durch die zumindest eine Auswertungseinrichtung aus, die dazu ausgebildet ist, Ist-Interferogrammdaten und Umgebungsdaten zu überlagern, und auf eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten zu überwachen, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Das Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings, insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 19 zeichnet sich aus durch die Schritte: a) Erfassen eines ersten Umgebungsdatenwerts; b) Ermitteln zumindest eines zweiten Umgebungsdatenwerts, wobei der erste und der zumindest zweite Umgebungsdatenwert zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden, c) Bilden eines Umgebungsdatenverlaufs auf Basis des ersten und des zumindest zweiten Umgebungsdatenwerts, d) Berechnen einer zeitlichen Entwicklung des Umgebungsdatenverlaufs, e) Ermitteln zumindest eines prognostizierten Umgebungsdatenwerts auf Basis der berechneten zeitlichen Entwicklung des Umgebungsdatenverlaufs, f) Vergleichen des zumindest einen prognostizierten Umgebungsdatenwerts mit einem vorgebbaren ersten Grenzumgebungsdatenwert, g) Überwachen auf eine vorgebbare Umgebungsdatenabweichung zwischen dem zumindest einen prognostizierten Umgebungsdatenwert und dem ersten Grenzumgebungsdatenwert, h) Durchführen der interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings zum Zeitpunkt des prognostizierten Umgebungsdatenwerts, wenn auf ein Unterschreiten der vorgebbaren Umgebungsdatenabweichung erkannt wird. Dies ermöglicht eine Bestimmung eines geeigneten, insbesondere störungsfreien, Messzeitpunkts. Vorzugsweise wird zusammen mit dem prognostizierten Umgebungsdatenwert ein Zeitpunkt des entsprechenden Umgebungsdatenwerts ermittelt. Das Verfahren gemäß Anspruch 15 kann mit dem Verfahren Anspruch 1 kombiniert werden. Beispielsweise können die gemäß dem Verfahren nach Anspruch 15 erfassten und/oder prognostizierten Umgebungsdatenwerte als Umgebungsdaten gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 verwendet werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Durchführung des Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften interferometrischen Messvorrichtung 1 zur Vermessung einer Oberflächenform eines Prüflings 2, insbesondere eines optischen Elements, beispielsweise eines Spiegels 3, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Die Messvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Lichtquelle 4, zumindest ein Interferometer 5, zumindest einen zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektor 15 und zumindest eine Auswertungseinrichtung 18.
Als Prüfling 2 kann beispielsweise ein Spiegel 3 eines Projektionsobjektivs für die EUV-Mikrolithographie mit einer nicht-sphärischen Oberfläche zur Reflexion von EUV-Strahlung mit einer Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm vorgesehen sein.
Die Lichtquelle 4, die beispielsweise als Laser ausgebildet ist, erzeugt Messstrahlung einer vorgebbaren Wellenlänge oder mehrerer vorgebbarer Wellenlängen, beispielsweise 193nm, 532 nm, 633 nm und/oder höher. Die Messstrahlung tritt aus einer Austrittsfläche eines Lichtwellenleiters 7 als Eingangswelle 8 mit einer insbesondere sphärischen, asphärische oder planen Wellenfront in das Interferometer 5 ein. In alternativen Ausführungen kann anstelle des Lichtwellenleiters 7 eine optische Anordnung mit Linsenelementen, Spiegelelementen oder dergleichen zur Bereitstellung einer geeigneten Eingangswelle 8 vorgesehen sein.
Das Interferometer 5 umfasst, ohne hierauf beschränkt zu sein, einen Strahlteiler 9, ein diffraktives optisches Element 10 in Form eines insbesondere komplex kodierten Computer-generierten Hologramms (CGH) 11, ein reflektives optisches Element 12, den Prüfling 2, den Detektor 15, der insbesondere als Interferometerkamera ausgebildet ist, sowie die Auswertungseinrichtung 18. Optional ist vorgesehen, dass das Interferometer 5 weniger oder mehr als die beschriebenen Komponenten umfasst. So kann das Interferometer 5 mehr als ein reflektives Element 12 oder zusätzlich auch die Lichtquelle 4 umfassen. Insbesondere kann die Messvorrichtung 1 zumindest ein weiteres reflektives optisches Element insbesondere in Form von zumindest einem Kalibrierspiegel aufweisen, wie in der Druckschrift DE 10 2015 209 490 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich und vollständig in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen wird.
Das diffraktive optische Element 10 erzeugt eine Prüfwelle 16 und eine Referenzwelle 17 aus der Eingangswelle 8, wobei das reflektive optische Element 12 zur Reflexion der Referenzwelle 17 dient. Das diffraktive optische Element 10 enthält diffraktive Strukturen, welche zwei in einer Ebene sich überlagernd angeordnete diffraktive Strukturmuster bilden. Diese beiden diffraktiven Strukturmuster können zum Beispiel durch ein erstes Strukturmuster in Gestalt eines Grundgitters und ein zweites diffraktives Strukturmuster in Gestalt eines Übergitters gebildet werden. Eines der diffraktiven Strukturmuster ist zur Erzeugung der Prüfwelle 16 mit einer zumindest teilweise an die Oberflächenform des Prüflings 2 angepassten Wellenfront konfiguriert. Das andere diffraktive Strukturmuster erzeugt die Referenzwelle 17 mit einer ebenen Wellenfront. In alternativen Ausführungsbeispielen kann anstelle des komplex kodierten CGHs ein einfach, dreifach oder mehr als dreifach kodiertes CGH mit einer diffraktiven Struktur oder ein anderes optisches Gitter eingesetzt werden. Die Prüfwelle 16 kann dabei beispielsweise in einer ersten Beugungsordnung und die Referenzwelle 17 in nullter oder einer beliebigen anderen Beugungsordnung an der diffraktiven Struktur erzeugt werden.
Das reflektive optische Element 12 ist als ebener Spiegel zur Rückreflexion der Referenzwelle 17 mit ebener Wellenfront ausgebildet. In einer anderen Ausführung kann die Referenzwelle 17 eine sphärische Wellenfront aufweisen und das reflektive optische Element 12 als sphärischer Spiegel ausgebildet sein.
Das CGH 11 dient auch zur Überlagerung der von dem Prüfling 2 reflektierten Prüfwelle 16 sowie der von dem reflektiven optischen Element 12 reflektierten Referenzwelle 17, welche als konvergente Strahlen wieder auf den Strahlteiler 9 treffen und von diesem in Richtung des Detektors 15 reflektiert werden, wobei sie optional ein Okular 19 durchlaufen. Die Detektor 15 erfasst zumindest ein durch die interferierenden Wellen erzeugtes erstes Interferogramm. Aus diesem kann durch die Auswerteeinrichtung 18 die Oberflächenform des Prüflings 2 bestimmt werden.
Die Auswerteeinrichtung 18 dient vorliegend dazu, zumindest erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis eines erfassten ersten Interferogrammes zu ermitteln. Anschließend werden diese ersten Ist-Interferogrammdaten durch die Auswerteeinrichtung 18 mit Soll-Interferogrammdaten verglichen. Die Soll-Interferogrammdaten sind insbesondere vorgegeben oder vorgebbar und in der Auswerteeinrichtung 18 oder einer damit signaltechnisch verbundenen Speichereinheit abgespeichert. Wird im Rahmen des Vergleichs auf eine Abweichung kleiner oder gleich, alternativ nur kleiner, einem vorgebbaren Grenzwert erkannt, erfolgt die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes bzw. der ersten Ist-Interferogrammdaten. Mit anderen Worten: Das erfasste Interferogramm bzw. die daraus ermittelten Ist-Interferogrammdaten werden zu Bestimmung der Oberflächenform verwendet. Wird im Rahmen des Vergleichs auf eine Abweichung größer, alternativ größer oder gleich, dem vorgebbaren Grenzwert erkannt, erfolgt die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes bzw. der ersten Ist-Interferogrammdaten nicht. Der Grenzwert ist vorzugsweise vorgegeben oder vorgebbar. Der Grenzwert bzw. die Grenzabweichung kann beispielsweise eine maximal erlaubte prozentuale Abweichung zwischen Ist-Interferogrammdaten und Soll-Interferogrammdaten oder eine maximal erlaubte Differenz zwischen Ist-Interferogrammdaten und Soll-Interferogrammdaten oder ein maximal erlaubter Ist-Interferogrammdaten-Wert sein. Optional werden mehrere, beispielsweise zweite, dritte und beliebig viele weitere, Ist-Interferogrammdaten auf Basis des ersten Interferogrammes ermittelt.
Alternativ oder zusätzlich weist die Messvorrichtung 1 zumindest einen Umgebungssensor 20 auf. Durch den Umgebungssensor 20 werden Umgebungsdaten bzw. Ist-Umgebungsdaten sensorisch erfasst. Die Umgebungsdaten werden - zusätzlich oder alternativ zum Vergleich der zumindest ersten Ist-Interferogrammdaten mit Soll-Interferogrammdaten - mit den Ist-Interferogrammdaten überlagert. Dabei wird auf eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich, alternativ nur kleiner, einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes bzw. der ersten Ist-Interferogrammdaten erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer, alternativ größer oder gleich, dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes bzw. der ersten Ist-Interferogrammdaten nicht erfolgt. Der Grenzwert kann beispielsweise eine maximal erlaubte prozentuale Abweichung zwischen erfassten Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten oder eine maximal erlaubte Differenz zwischen erfassten Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten oder ein maximal erlaubter Ist-Umgebungsdaten-Wert sein.
Die Ist-Interferogrammdaten können die Interferogramme selbst sein. Überlagern von Ist-Interferogrammdaten und Umgebungsdaten bedeutet dann, dass erfasste Interferogramme mit insbesondere zeitgleich erfassten Umgebungsdaten überlagert werden.
In alternativen Ausführungen kann als Interferometer 5 auch ein Fizeau-, Michelson- oder ein Twyman-Green-Interferometer oder ein anderes geeignetes Interferometer verwendet werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 mittels der Messvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung der im Folgenden beschriebenen Verfahren durch die Auswerteeinrichtung 18. Die Auswerteeinrichtung 18 weist dazu vorzugsweise einen Mikroprozessor, insbesondere zum Ausführen eines Computer-Programms, dessen Programmcode die Durchführung des beschriebenen Verfahrens bewirkt, sowie insbesondere einen RAM- und einen ROM-Baustein auf, wobei auf dem ROM-Baustein vorzugsweise Daten, beispielsweise vorgebbare Soll-Interferogrammdaten und/oder Soll-Umgebungsdaten, und Programme, beispielsweise Algorithmen oder Gleichungssysteme, abgespeichert sind.
In einem ersten Schritt S1 wird die Prüfwelle 16 erzeugt und auf den Prüfling 2 eingestrahlt.
In einem zweiten Schritt S2 wird durch den Detektor 15 ein erstes Interferogramm erfasst, wobei das Interferogramm durch Überlagerung der Referenzwelle 17 mit der Prüfwelle 16 nach deren Wechselwirkung mit dem Prüfling 2 erzeugt wird.
In einem dritten Schritt S3 werden zumindest erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogramms ermittelt. Die Ermittlung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf Basis von Informationen des Detektors 15. Dabei werden als Ist-Interferogrammdaten durch den Detektor 15 erfasste Ist-Kamerabilder, vorliegend insbesondere ein Ist-Kamerabild, verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird ein Interferogrammstreifenmuster, eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Pixelintensität als Ist-Interferogrammdaten verwendet.
In einem vierten Schritt S4 wird das Ist-Kamerabild mit Soll-Interferogrammdaten, vorliegend einem Soll-Kamerabild oder anderen vorgebbaren Soll-Interferogrammdaten, verglichen.
In einem fünften Schritt S5 wird auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten bzw. dem Ist-Kamerabild und den Soll-Interferogrammdaten bzw. dem Soll-Kamerabild überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem sechsten Schritt S6 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und/oder wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum Schritt S6 alternativen Schritt S7 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Der Grenzwert kann beispielsweise eine vorgebbare, maximal erlaubte Differenz zwischen Ist-Interferogrammdaten und Soll-Interferogrammdaten sein. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Grenzwert eine vorgebbare, maximal erlaubte Differenz zwischen einer Ist-Interferogrammstreifenlage oder einem Ist-Interferogrammstreifenmuster des Ist-Interferogramms und einer Soll-Interferogrammstreifenlage oder einem Soll-Interferogrammstreifenmuster des Soll-Interferogramms sein. Alternativ ist der Grenzwert ein Soll-Interferogrammstreifenmuster oder eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Soll-Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Soll-Pixelintensität.
In einem zu den Schritten S4 bis S7 zusätzlichen oder in einem zu den Schritten S4 bis S7 alternativen Schritt S8 werden durch zumindest einen Sensor insbesondere zeitgleich zur Erfassung des ersten Interferogramms Umgebungsdaten in der Umgebung des Prüflings 2 erfasst. Die Umgebungsdaten können beispielsweise eine Vibrationsamplitude eines Bodens, auf welchem die Messvorrichtung 1 angeordnet ist, ein Luftdruck oder eine Luftdruckänderung, eine Temperatur oder Temperaturänderung, eine Lichtquellenintensität oder Lichtquellenintensitätsänderung, ein Luftstrom oder eine Luftstromänderung und/oder ein Fluidstrom oder eine Fluidstromänderung sein. Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis einer erfassten Vibrationsamplitude bzw. Ist-Vibrationsamplitude des Bodens beschrieben.
In einem neunten Schritt S9 werden das Kamerabild und die insbesondere zeitgleich erfasste Vibrationsamplitude des Bodens miteinander überlagert.
In einem zehnten Schritt S10 wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Vibrationsamplitude des Bodens und einer vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude des Bodens überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem elften Schritt S11 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und/oder wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum Schritt S11 alternativen zwölften Schritt S12 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Grenzwert beispielsweise eine vorgebbare, maximal erlaubte Ist-Vibrationsamplitude oder Ist-Vibrationsamplitude des Bodens sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dann, wenn alle Schritte S1 bis S12 in Kombination miteinander durchgeführt werden und in zumindest einem der Schritte S7 oder S12 auf eine Abweichung erkannt wird, die größer als der jeweilige Grenzwert oder die jeweilige Grenzabweichung ist, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Mit anderen Worten: Werden alle Schritte S1 bis S12 in Kombination miteinander durchgeführt, so erfolgt die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nur dann, wenn in beiden der Schritte S6 und S11 auf eine Abweichung erkannt wird, die kleiner oder gleich dem jeweiligen Grenzwert ist.
Optional wird zusätzlich zumindest ein zweites Interferogramm erfasst, wobei zweite ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten zweiten Interferogramms ermittelt werden. Vorzugsweise werden mehrere, insbesondere beliebig viele, beispielsweise mehr als 10, bevorzugt mehr als 100, besonders bevorzugt mehr als 1000, Interferogramme erfasst. Vorzugsweise ist jedes der jeweiligen Interferogramme im Vergleich zum vorigen Interferogramm phasenverschoben, also das zweite Interferogramm zum ersten Interferogramm, das dritte Interferogramm zum zweiten Interferogramm, usw. Dabei werden vorzugsweise für jedes der mehreren Interferogramme jeweils Ist-Interferogrammdaten, vorliegend Ist-Kamerabilder, ermittelt. Vorzugsweise wird dann jedes der jeweiligen Ist-Kamerabilder mit vorgebbaren Soll-Kamerabildern verglichen und auf eine Abweichung überwacht.
Der Vorteil hierbei ist, dass bei einem oder mehreren erfassten Interferogrammen nur dasjenige oder diejenigen dieser erfassten Interferogramme zur Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 verwendet werden, welche im Moment ihrer Erfassung nicht durch eine Störung beeinflusst wurden. Die Bestimmung der Oberflächenform ist somit besonders genau.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 mittels der Messvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt vorliegend die Bestimmung der Ist-Interferogrammdaten rechnerisch, beispielsweise durch Anwendung eines Phasenauswertealgorithmus.
In einem ersten Schritt S1 wird die Prüfwelle 16 erzeugt und auf den Prüfling 2 eingestrahlt.
In einem zweiten Schritt S2 wird durch den Detektor 15 ein erstes Interferogramm erfasst, wobei das Interferogramm durch Überlagerung der Referenzwelle 17 mit der Prüfwelle 16 nach deren Wechselwirkung mit dem Prüfling 2 erzeugt wird.
In einem dritten Schritt S3 werden erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogramms ermittelt. Die Ermittlung erfolgt rechnerisch in Abhängigkeit eines vorgebbaren Gleichungssystems, beispielsweise eines der Gleichungssysteme gemäß Formel (1), (2) oder (3). Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis der Formel (1) beschrieben: $I (x, y, i) = a (x, y) + b (x, y) * cos (ϕ (x, y) + δ (i))$
Durch die vorgebbaren Gleichungssysteme gemäß Formeln (1), (2) oder (3) kann zumindest einer der folgenden Parameter als Ist-Interferogrammdaten bestimmt werden: eine Intensität a, eine Intensitätsmodulation b, eine Phasendifferenz ϕ, eine Phasenschrittweite δ, ein Residuum R, eine Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensität α, eine Kamerabild-zu-Kamerabild-Veränderung der Intensitätsmodulation β. Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis einer ermittelten bzw. gemessenen Intensität I beschrieben, wobei als Ist-Interferogrammdaten die Intensität a ermittelt wird.
In einem vierten Schritt S4 wird der ermittelte Parameter a als Ist-Interferogrammdaten oder Ist-Intensität a_Ist verwendet und mit insbesondere vorgebbaren Soll-Interferogrammdaten, vorliegend einer Soll-Intensität a_Soll, verglichen.
In einem fünften Schritt S5 wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Intensität a_Ist und der Soll-Intensität a_Soll überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem sechsten Schritt S6 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und/oder wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum Schritt S6 alternativen siebten Schritt S7 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Der Grenzwert bzw. die Grenzabweichung kann beispielsweise eine maximal erlaubte prozentuale Abweichung zwischen Ist-Intensität a_Ist und Soll-Intensität a_Soll oder eine maximal erlaubte Differenz zwischen Ist-Intensität a_Ist und Soll-Intensität a_Soll sein.
In einem zu den Schritten S4 bis S7 zusätzlichen oder in einem zu den Schritten S4 bis S7 alternativen Schritt S8 werden durch zumindest einen Sensor insbesondere zeitgleich zur Erfassung des ersten Interferogramms Umgebungsdaten erfasst. Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis einer als Umgebungsdaten erfassten Vibrationsamplitude des Bodens beschrieben.
In einem neunten Schritt S9 werden die Ist-Intensität a_Ist und die insbesondere zeitgleich erfasste Vibrationsamplitude oder Ist-Vibrationsamplitude des Bodens miteinander überlagert.
In einem zehnten Schritt S10 wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Vibrationsamplitude des Bodens und einer vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude des Bodens überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem elften Schritt S11 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und/oder wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum Schritt S11 alternativen zwölften Schritt S12 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dann, wenn alle Schritte S1 bis S12 in Kombination miteinander durchgeführt werden und in zumindest einem der Schritte S7 oder S12 auf eine Abweichung erkannt wird, die größer als der jeweilige Grenzwert ist, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt. Mit anderen Worten: Werden alle Schritte S1 bis S12 in Kombination miteinander durchgeführt, so erfolgt die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nur dann, wenn in beiden der Schritte S6 und S11 auf eine Abweichung erkannt wird, die kleiner oder gleich dem jeweiligen Grenzwert ist.
Optional wird zusätzlich zumindest ein zweites Interferogramm erfasst, wobei zweite Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten zweiten Interferogramms ermittelt werden. Vorzugsweise werden mehrere, insbesondere beliebig viele, beispielsweise mehr als 10, bevorzugt mehr als 100, besonders bevorzugt mehr als 1000, Interferogramme erfasst. Vorzugsweise ist jedes der jeweiligen Interferogramme im Vergleich zum vorigen Interferogramm phasenverschoben, also das zweite Interferogramm zum ersten Interferogramm, das dritte Interferogramm um zweiten Interferogramm, usw. Dabei werden vorzugsweise für jedes der mehreren Interferogramme jeweils Ist-Interferogrammdaten, vorliegend Ist-Intensitäten a_Ist, ermittelt. Vorzugsweise wird dann jede der jeweiligen Ist-Intensitäten a_Ist mit vorgebbaren Soll-Intensitäten a_Soll verglichen und auf eine Abweichung überwacht.
Optional kann auch eine beliebig vorgebbare Anzahl von einzelnen Interferogrammen, beispielsweise mehr als zwei, mehr als 10 oder mehr als 1000, erfasst und zu einem Interferogrammblock zusammengefasst werden, wobei Ist-Interferogrammdaten auf Basis des Interferogrammblocks ermittelt und anschließend mit Soll-Interferogrammdaten verglichen und/oder mit Umgebungsdaten überlagert werden.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 mittels der Messvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Vorliegend wird der Fall veranschaulicht, dass mehrere Interferogramme erfasst werden. Es werden vorliegend zehn Interferogrammblöcke erzeugt, die jeweils zehn Interferogramme umfassen.
In einem ersten Schritt S1 wird die Prüfwelle 16 erzeugt und auf den Prüfling 2 eingestrahlt.
In einem zweiten Schritt S2 werden durch den Detektor 15 zehn oder mehr, beispielsweise einhundert Interferogramme, erfasst.
In einem dritten Schritt S3 werden die ersten zehn dieser Interferogramme zu einem Interferogrammblock zusammengefasst.
In einem vierten Schritt S4 werden erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis der erfassten zehn Interferogramme ermittelt. Die Ermittlung kann durch den Detektor selbst erfolgen. Dabei werden als Ist-Interferogrammdaten durch den Detektor 15 erfasste Ist-Kamerabilder verwendet. Alternativ erfolgt die Ermittlung rechnerisch in Abhängigkeit des vorgebbaren Gleichungssystems. Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis der Formel (1) beschrieben: $I (x, y, i) = a (x, y) + b (x, y) * cos (ϕ (x, y) + δ (i))$
Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis einer ermittelten bzw. gemessenen Intensität I beschrieben, wobei als Ist-Interferogrammdaten die Intensität a ermittelt wird.
In einem fünften Schritt S5 wird der ermittelte Parameter a als Ist-Interferogrammdaten oder Ist-Intensität a_Ist verwendet und mit insbesondere vorgebbaren Soll-Interferogrammdaten, vorliegend einer Soll-Intensität a_Soll, verglichen. Alternativ werden in Abhängigkeit der zehn Interferogramme zehn Ist-Interferogrammdaten ermittelt und aus diesen zehn Ist-Interferogrammdaten ein Mittelwert gebildet, wobei der Mittelwert als Soll-Interferogrammdaten verwendet wird, und wobei die ersten Ist-Interferogrammdaten, die zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten und alle weiteren Ist-Interferogrammdaten jeweils mit dem als Soll-Interferogrammdaten dienenden Mittelwert verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich werden in Abhängigkeit der zehn Interferogramme zehn Ist-Interferogrammdaten ermittelt und aus diesen zehn Ist-Interferogrammdaten Soll-Interferogrammdaten gebildet.
In einem sechsten Schritt S6 wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Intensität a_Ist und Soll-Intensität a_Soll überwacht, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem siebten Schritt S7 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammblockes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum siebten Schritt S7 alternativen achten Schritt S8 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammblockes nicht erfolgt.
In einem zu den Schritten S5 bis S8 zusätzlichen oder in einem zu den Schritten S5 bis S8 alternativen neunten Schritt S9 werden durch zumindest einen Sensor Umgebungsdaten erfasst. Die Umgebungsdaten können, wie bereits oben beschrieben, beispielsweise eine Vibrationsamplitude des Bodens, auf welchem die Messvorrichtung 1 angeordnet ist, ein Luftdruck, eine Temperatur, eine Lichtquellenintensität und/oder eine Flussrate sein. Der Einfachheit halber wird im Folgenden das Ausführungsbeispiel auf Basis einer erfassten Vibrationsamplitude des Bodens beschrieben.
In einem zehnten Schritt S10 werden die Ist-Intensität a_Ist und die insbesondere zeitgleich erfasste Vibrationsamplitude des Bodens miteinander überlagert.
In einem elften Schritt S11 wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Vibrationsamplitude des Bodens und einer vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude des Bodens verglichen, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zwölften Schritt S12 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und/oder wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, in einem zum Schritt S12 alternativen dreizehnten Schritt S13 die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammblockes nicht erfolgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dann, wenn alle Schritte S1 bis S13 in Kombination miteinander durchgeführt werden und in zumindest einem der Schritte S8 oder S13 auf eine Abweichung erkannt wird, die größer als der jeweilige Grenzwert bzw. die jeweilige Grenzabweichung ist, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis des ersten Interferogrammblockes nicht erfolgt.
Zusätzlich werden die neunzig übrigen Interferogramme zu neun Interferogrammblöcken zusammengefasst, welche jeweils zehn Interferogramme umfassen. Dabei werden vorzugsweise für jeden der weiteren Interferogrammblöcke jeweils Ist-Interferogrammdaten, vorliegend Ist-Intensitäten a_Ist, ermittelt. Vorzugsweise wird dann jede der jeweiligen Ist-Intensitäten a_Ist mit vorgebbaren oder in Abhängigkeit der Ist-Interferogrammdaten gebildeten Soll-Intensitäten a_Soll verglichen und auf eine Abweichung überwacht. Alternativ oder zusätzlich werden die jeweiligen Ist-Intensitäten a_Ist und die insbesondere zeitgleich erfassten Vibrationsamplituden des Bodens miteinander überlagert. Das Vorgehen erfolgt analog zu den oben beschriebenen Schritten.
Pro Interferogrammblock kann die Anzahl der darin zusammengefassten Interferogramme beliebig variieren. So kann beispielsweise ein Interferogrammblock drei und ein weiterer Interferogrammblock fünfzehn Interferogramme umfassen.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform umfasst ein Interferogrammblock mehrere Interferogramme, wobei jedes dieser Interferogramme jeweils nur einen Teilbereich oder eine Teilfläche des Prüflings 2 abbildet. Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst ein Interferogrammblock mehrere Interferogramme, wobei jedes dieser Interferogramme ein und denselben ersten Teilbereich oder ein und dieselbe erste Teilfläche des Prüflings 2 abbildet, wobei zumindest ein weiterer Interferogrammblock ebenfalls mehrere Interferogramme umfasst, wobei jedes dieser Interferogramme ein und denselben zweiten Teilbereich oder ein und dieselbe zweite Teilfläche des Prüflings 2 abbildet. Der erste und der zumindest zweite Teilbereich sind hierbei unterschiedlich.
Die beschriebenen Ausführungsformen gemäß 2, 3 und 4 sind vorzugsweise miteinander kombinierbar.
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Durchführung des Verfahrens.
Unter Bezugszeichen 21 sind neun einzeln erfasste Interferogramme IF1 bis IF9 gezeigt. Die neun Interferogramme IF1 bis IF9 werden vorliegend zeitlich hintereinander erfasst zu den Zeitpunkten t₁ bis t₉. Jeweils drei dieser neun Interferogramme IF1 bis IF9 sind zu einem Interferogrammblock IB1 bis IB3 zusammengefasst, wie unter Bezugszeichen 22 dargestellt. Auf Basis eines jeden der erfassten Interferogramme IF1 bis IF9 werden Ist-Interferogrammdaten ermittelt, vorliegend jeweils eine Ist-Intensität a_Ist, wie durch die Punkte im Diagramm 23 dargestellt. Vorzugsweise, vorliegend jedoch nicht eingezeichnet, wird eine Ist-Intensität a_Ist für jeden der Interferogrammblöcke IB1, IB2 und IB3 ermittelt. Gemäß einer Alternative kann als Ist-Interferogrammdaten auch ein erfasstes Interferogramm oder Kamerabild verwendet werden. Eine jeweilige Ist-Intensität a_Ist wird mit vorgebbaren Soll-Interferogrammdaten, vorliegend einer bei Bezugszeichen 24 mittels einer gestrichelten Linie eingezeichneten Soll-Intensität a_Soll, verglichen. Es wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Intensität a_Ist und der Soll-Intensität a_Soll überwacht. Vorliegend wird zu den Zeitpunkten t₁, t₂, t₃, t₅, t₆, t₈ und t₉ auf eine Abweichung kleiner oder gleich einer, unter Bezugszeichen 25, 26 eingezeichneten, vorgebbaren Grenzabweichung oder einem vorgebbaren Grenzwert erkannt. Die Grenzabweichung kann beispielsweise eine maximal erlaubte prozentuale Abweichung zwischen Ist-Intensität a_Ist und Soll-Intensität a_Soll oder eine maximal erlaubte Differenz zwischen Ist-Intensität a_Ist und Soll-Intensität a_Soll oder ein maximal erlaubter Wert für die Ist-Intensität a_Ist sein. Zu den Zeitunkten t₄ und t₇ wird auf eine Abweichung größer der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt. Demnach erfolgt vorliegend die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis der Interferogramme IF1, IF2, IF3, IF5, IF6, IF8 und IF9. Im alternativen Fall, dass die Interferogramme zu Interferogrammblöcken IB1, IB2, IB3 zusammengefasst werden, erfolgt die Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis nur des Interferogrammblockes IB1. Alternativ können durch die Interferogramme IF1, IF2, IF3, IF5, IF6, IF8 und IF9 neue Interferogrammblöcke gebildet werden.
Alternativ oder zusätzlich werden unter Bezugszeichen 27 Umgebungsdaten, vorliegend eine Vibrationsamplitude oder Ist- Vibrationsamplitude des Bodens, zu den Zeitpunkten t₁ bis t₉ erfasst. Die Ist-Intensität a_Ist, gemäß einer Alternative ein jeweiliges erfasstes Kamerabild, und die insbesondere zeitgleich erfasste Ist-Vibrationsamplitude des Bodens werden miteinander überlagert. Es wird auf eine Abweichung zwischen der Ist-Vibrationsamplitude und einer unter Bezugszeichen 28 dargestellten, vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude überwacht. Vorliegend wird zu den Zeitpunkten t₁, t₂, t₃, t₅, t₆, t₇, t₈ und t₉ auf eine Abweichung kleiner oder gleich einer vorgebbaren Grenzabweichung oder einem vorgebbaren Grenzwert erkannt. Der Grenzwert kann beispielsweise eine maximal erlaubte prozentuale Abweichung zwischen der erfassten Ist-Vibrationsamplitude und der vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude oder eine maximal erlaubte Differenz zwischen der erfassten Ist-Vibrationsamplitude und der vorgebbaren Soll-Vibrationsamplitude oder ein maximaler erlaubter Wert für die Ist-Vibrationsamplitude sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei Zeitpunkt t₄ der maximal erlaubte Wert für die Ist-Vibrationsamplitude überschritten. Somit wird zu dem Zeitpunkt t₄ wird auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt. Demnach erfolgt vorliegend die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis der Interferogramme IF1, IF2, IF3, IF5, IF6, IF7, IF8 und IF9. Im alternativen Fall, dass die Interferogramme zu Interferogrammblöcken IB1, IB2, IB3 zusammengefasst werden, erfolgt die Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis der Interferogrammblöcke IB1 und IB3.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass dann, wenn alle Schritte zu vorliegendem Ausführungsbeispiel in Kombination miteinander durchgeführt werden, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 auf Basis der Interferogramme IF4 und IF7 bzw. der Interferogrammblöcke IB2 und IB3 nicht erfolgt, da zu den Zeitpunkten t₄ und t₇ zumindest eine der Grenzabweichungen bzw. Grenzwerte 26, 28 überschritten wurde. Alternativ kann eine vorgebbare Anzahl an Interferogrammen erlaubt sein, die innerhalb eines Interferogrammblocks einen Grenzwert überschreiten dürfen. Erst ab Überschreiten dieser vorgebbaren Anzahl wird der entsprechende Interferogrammblock nicht für die Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 verwendet. Optional können die jeweiligen Interferogrammblöcke nach ihrer Güte sortiert und die Interferogrammblöcke mit der niedrigsten Güte oder mit einer vorgebbaren Güte aussortiert werden. Die Güte ist hierbei insbesondere abhängig von der Anzahl an Interferogrammen innerhalb eines Interferogrammblockes, die den Grenzwert überschreiten.
Optional ist vorgesehen, dass die Messvorrichtung 1 auf Störungen überwacht wird. Die Störung kann beispielsweise in Abhängigkeit der Umgebungsdaten ermittelt werden. Wird beispielsweise zu einem beliebigen Zeitpunkt t_x eine Störung der Messvorrichtung 1 erfasst, so wird vorzugsweise die Erfassung eines entsprechenden Interferogramms wiederholt oder alternativ wird das zum Zeitpunkt einer Störung erfasste Interferogramm nicht für die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform verwendet.
Optional kann weiterhin vorgesehen sein: Wenn „schlechte“ Kamerabilder oder Interferogramme, also Kamerabilder oder Interferogramme mit Grenzwertüberschreitung, so verteilt sind, dass „gute“ Kamerabilder oder Interferogramme, also Kamerabilder oder Interferogramme ohne Grenzwertüberschreitung, zwischen schlechten Kamerabildern verbleiben, werden mehrere neue Interferogrammblöcke mit guten Kamerabildern erstellt und der Phasenauswertealgorithmus oder die Phasenauswertung auf diese neuen Interferogrammblöcke angewendet.
Werden mehrere Interferogrammblöcke erstellt, werden alternativ oder zusätzlich die schlechten Interferogramme eines Interferogrammblockes durch entsprechend gute Interferogramme aus einem anderen Interferogrammblock ersetzt.
Wenn die schlechten Interferogramme nur mäßig schlecht sind, d.h. wenn dabei die Abweichung insbesondere gleich dem Grenzwert oder der Grenzabweichung ist, so werden die mäßig schlechten Interferogramme vorzugsweise für eine iterative Auswertung verwendet. Mäßig schlechte Interferogramme können in einem ersten Schritt der Phasenauswertung verwendet werden, aber in späteren Iterationen, die einer Genauigkeitssteigerung dienen, verworfen werden.
Optional können aufeinander folgende Interferogramme neu angeordnet werden. Beispielsweise können Interferogramme innerhalb eines Blockes umsortiert werden, oder es erfolgt eine entsprechend den detektierten Störungen optimierte Aufteilung der einzelnen Interferogramme auf mehrere Blöcke.
Es kann ein komplexeres Modell für die Phasenauswertung verwendet werden, das zusätzliche Parameter zulässt.
Vorzugsweise erfolgt eine Gewichtung der Ausreißer im Phasenauswertealgorithmus. Die Gewichtung erfolgt vorzugsweise anhand eines empirischen Modells, das auf vorgebbaren Qualitätskriterien basiert. Vorzugsweise erfolgt eine Reduktion der Gewichtung der Ausreißer im Phasenbewertungsalgorithmus.
Als Ist-Interferogrammdaten können alle beschriebenen Parameter verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich werden nur Umgebungsdaten erfasst, wobei die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 insbesondere dann erfolgt, wenn aus den Umgebungsdaten auf eine Störungsfreiheit geschlossen wird oder werden kann. Zudem ist gemäß einem optionalen Aspekt vorgesehen, dass auf Basis erfasster Umgebungsdaten zukünftige Umgebungsdaten prognostizierbar sind oder prognostiziert werden.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Durchführung des Verfahrens anpassbar ist, insbesondere in Abhängigkeit der erfassten Umgebungsdaten. Erfolgt beispielsweise eine Vibration, so kann daraus eine unbekannte Lageänderung oder ein unbekannter Kipp des Prüflings resultieren. Je nach Algorithmus, beispielsweise einer geschwindigkeitsoptimierten Ausführungsform des Algorithmus, könnte diese Lageänderung durch den entsprechenden Algorithmus nicht berücksichtigt werden und somit zu einem Fehler in der Phasenbestimmung führen. Durch die insbesondere algorithmische Anpassbarkeit auf die aktuell vorliegenden Störungen können beispielsweise diese Lageänderungen berücksichtigt und somit die Genauigkeit der Auswertung verbessert werden.
Wie bereits oben beschrieben sind bei Verwendung eines zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektors, insbesondere einer Kamera, die Ist-Interferogrammdaten beispielsweise Kamerabilder, insbesondere Interferogrammstreifenmuster oder eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Pixelintensität. Auch hierbei können gemäß den Formeln (1), (2) und/oder (3) die jeweiligen Parameter bestimmt werden, beispielsweise die Intensität bzw. Helligkeit a (x,y) eines oder mehrerer Pixel, die Intensitätsmodulation b (x,y) und/oder eine pixelaufgelöste Phasenschrittweite δ_i (x,y). Zusätzlich oder alternativ kann ein pixelaufgelöstes Residuum R_pix ermittelt werden. Vorzugsweise wird das pixelaufgelöste Residuum R_pix ermittelt durch: $R_{pix} (x, y) = \sum_{i_} {(I (x, y, i) - I_{mod} (x, y, i))}^{\land} 2$
Dabei ist I das gemessene Intensitätsprofil im i-ten Kamerabild und I_mod das rekonstruierte Intensitätsprofil im i-ten Kamerabild.
Die ermittelten Parameter können dann mit vorgebbaren Soll-Parametern verglichen werden, beispielsweise einem räumlichen Soll-Profil oder einer Soll-Glattheit. Ebenso können vorgebbare Pixelbereiche oder Teilbereiche des Interferogramms definiert werden. Diese Pixelbereiche oder Teilbereiche können von Interferogramm zu Interferogramm an gleicher oder unterschiedlicher Stelle der Kamerasensorfläche sein. Beispielsweise kann ein solcher Pixelbereich oder Teilbereich ein Bereich von 10 mal 10 Pixeln sein. Ist eine Abweichung zwischen einer beispielsweise gemessenen Ist-Helligkeit und einer Soll-Helligkeit kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert, so wird ein entsprechendes Interferogramm oder ein entsprechender Teilbereich des Interferogramms für die Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings 2 verwendet. Zudem ist optional vorzugsweise vorgesehen, dass ein Pixel oder eine Pixelgruppe, insbesondere ein Teilbereich des Interferogramms oder ein Teilbereich des Detektors bzw. der Kamera bestimmbar ist, deren Ist-Helligkeit derart von der Soll-Helligkeit abweicht, dass der Grenzwert überschritten wird. Ist ein solches Pixel oder eine solche Pixelgruppe bzw. ein solcher Teilbereich identifiziert, bei welchem/welcher bei jedem Interferogramm an demselben Pixel der Grenzwert überschritten wird, so kann oder können das entsprechend identifizierte oder die entsprechend identifizierten Pixel bzw. der entsprechende Teilbereich als ungültig klassifiziert und derart aus der Auswertung herausgenommen werden, dass diese für die Bestimmung der Oberflächenform nicht mehr verwendet werden. Falls die Grenzwertüberschreitungen in von Interferogramm zu Interferogramm verschiedenen Pixeln oder Pixelgruppen auftreten, so kann eine Bestimmung der Oberflächenform erfolgen durch: a) Erstellen von Unterblöcken mit konstanten Bereichen und Anwenden der üblichen Phasenauswertung auf diese; b) Verwenden eines Phasenauswertealgorithmus, der diese unterschiedlichen Bereiche handhaben kann; c) Verringerung der Gewichtung der Ausreißerregionen im Algorithmus zur Phasenauswertung.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform erfolgt eine Gewichtung der jeweiligen erfassten Interferogramme. „Gewichtung“ bedeutet vorliegend, dass den einzelnen Interferogrammen bzw. ihren Teilbereichen ein von der jeweiligen Güte oder Qualität abhängiges Gewicht verliehen wird. Dieses Gewicht ist ein quantitatives Maß für den Einfluss, den die einzelnen Interferogramme bzw. ihre Teilbereiche auf die Bestimmung der Oberflächenform haben. Variiert die Qualität der Interferogramme lokal, so kann die Gewichtung der Interferogramme auch lokal variieren.
Das im Zusammenhang mit den Figuren Beschriebene gilt oder ist umsetzbar für ein vollflächiges Interferogramm bzw. vollflächige Interferogramme, für einen vorgebbaren Teilbereich eines Interferogramms bzw. Teilbereiche von Interferogrammen und/oder für einen Pixel oder Pixelbereich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015209490 A1 [0003, 0034]
CN 113048876 A [0005]

Claims

Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings (2), insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit den Schritten a) Einstrahlen einer Prüfwelle (16) auf den Prüfling (2), b) Erfassen zumindest eines ersten Interferogrammes durch Überlagerung einer Referenzwelle (17) mit der Prüfwelle (16) nach deren Wechselwirkung mit dem Prüfling (2), c) Ermitteln von zumindest ersten Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogrammes, d1) Vergleichen der ersten Ist-Interferogrammdaten mit Soll-Interferogrammdaten, d2) Überwachen auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt, und/oder d3) Erfassen von Umgebungsdaten, d4) Überlagern von Ist-Interferogrammdaten und Umgebungsdaten, d5) Überwachen auf eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest ein zweites Interferogramm erfasst wird und wobei zumindest zweite Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten zweiten Interferogrammes ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest zweite Interferogramm im Vergleich zum ersten Interferogramm phasenverschoben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest ersten und/oder zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten in Abhängigkeit eines zur Interferogrammerfassung ausgebildeten Detektors (15) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest ersten und/oder zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten rechnerisch in Abhängigkeit eines vorgebbaren Gleichungssystems ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch das vorgebbare Gleichungssystem zumindest einer der folgenden Parameter als Ist-Interferogrammdaten bestimmt wird: eine Intensität, eine Intensitätsmodulation, eine Phasendifferenz und/oder eine Phasenschrittweite.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Parameter des vorgebbaren Gleichungssystems ein Residuum bestimmt wird, wobei das Residuum als Ist-Interferogrammdaten verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Interferogrammdaten vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der ersten Ist-Interferogrammdaten und der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten ein Mittelwert gebildet wird, wobei der Mittelwert als Soll-Interferogrammdaten verwendet wird, und wobei die ersten Ist-Interferogrammdaten und die zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten jeweils mit dem Mittelwert verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der ersten Ist-Interferogrammdaten und der zumindest zweiten Ist-Interferogrammdaten Soll-Interferogrammdaten gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsdaten durch zumindest einen Umgebungssensor (20) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur sensorischen Erfassung der Umgebungsdaten zumindest ein Beschleunigungssensor, zumindest ein Drucksensor, zumindest ein Durchflusssensor, zumindest ein Temperatursensor, zumindest ein Positionssensor, zumindest ein Wellenlängensensor und/oder zumindest ein Intensitätssensor verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei der Detektor als Kamera mit einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln ausgebildet ist, und wobei als Ist-Interferogrammdaten beispielsweise Kamerabilder, eine auf einer vorgebbaren Anzahl an Pixeln der Kamera an einem jeweiligen dieser Pixel erfasste Einzelpixelintensität oder eine auf Basis der vorgebbaren Anzahl der Pixel gemittelte Pixelintensität verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Interferogramm zumindest ein vorgebbarer Teilbereich zumindest eines Interferogramms verwendet wird, dass auf Basis des vorgebbaren Teilbereichs Ist-Interferogrammdaten ermittelt werden, dass auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten überwacht wird, und dass dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich dem vorgebbaren Grenzwert oder der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des zumindest einen Teilbereichs des zumindest einen Interferogrammes erfolgt und dass dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert oder der vorgebbaren Grenzabweichung erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des zumindest einen Teilbereichs des zumindest einen Interferogrammes nicht erfolgt
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Interferogramm, jeder für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Teilbereich und/oder jeder für die Bestimmung der Oberflächenform verwendete Pixel gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß der Gewichtung von der Abweichung abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Abweichung zumindest ein weiterer vorgebbarer Teilbereich gewichtet wird.
Vorrichtung zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings (2), insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, umfassend: a) eine Lichtquelle (4) zur Erzeugung von Messstrahlung, b) zumindest ein Interferometer (5), mit welchem eine Prüfung zumindest einer Teilfläche einer Oberfläche des Prüflings (2) durch interferometrische Überlagerung einer aus der Messstrahlung hervorgegangenen und auf den Prüfling (2) gelenkten Prüfwelle (16) und einer Referenzwelle (17) durchführbar ist, c) zumindest einen Detektor (15), der zur Interferogrammerfassung ausgebildet ist, d) zumindest eine Auswertungseinrichtung (18), die dazu ausgebildet ist, zumindest erste Ist-Interferogrammdaten auf Basis des erfassten ersten Interferogrammes zu ermitteln, die ersten Ist-Interferogrammdaten mit Soll-Interferogrammdaten zu vergleichen, und auf eine Abweichung zwischen den Ist-Interferogrammdaten und den Soll-Interferogrammdaten zu überwachen, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt, und/oder zumindest einen Umgebungssensor (20) zum Erfassen von Umgebungsdaten, und zumindest eine Auswertungseinheit (20), die dazu ausgebildet ist, Ist-Interferogrammdaten und Umgebungsdaten zu überlagern, und auf eine Abweichung zwischen den Umgebungsdaten und vorgebbaren Soll-Umgebungsdaten zu überwachen, wobei dann, wenn auf eine Abweichung kleiner oder gleich einem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes erfolgt und wobei dann, wenn auf eine Abweichung größer dem vorgebbaren Grenzwert erkannt wird, die interferometrische Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings (2) auf Basis des ersten Interferogrammes nicht erfolgt.
Verfahren zur interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform eines Prüflings (2), insbesondere eines optischen Elements einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit den Schritten a) Erfassen eines ersten Umgebungsdatenwerts, b) Ermitteln zumindest eines zweiten Umgebungsdatenwerts, wobei der erste und der zumindest zweite Umgebungsdatenwert zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt werden, c) Bilden eines Umgebungsdatenverlaufs auf Basis des ersten und des zumindest zweiten Umgebungsdatenwerts, d) Berechnen einer zeitlichen Entwicklung des Umgebungsdatenverlaufs, e) Ermitteln zumindest eines prognostizierten Umgebungsdatenwerts auf Basis der berechneten zeitlichen Entwicklung des Umgebungsdatenverlaufs, f) Vergleichen des zumindest einen prognostizierten Umgebungsdatenwerts mit einem vorgebbaren ersten Grenzumgebungsdatenwert, g) Überwachen auf eine vorgebbare Umgebungsdatenabweichung zwischen dem zumindest einen prognostizierten Umgebungsdatenwert und dem ersten Grenzumgebungsdatenwert, h) Durchführen der interferometrischen Bestimmung der Oberflächenform des Prüflings zum Zeitpunkt des prognostizierten Umgebungsdatenwerts, wenn auf ein Unterschreiten der vorgebbaren Umgebungsdatenabweichung erkannt wird.