EP4018154A1

EP4018154A1 - Diffraktives optisches element für ein prüfinterferometer

Info

Publication number: EP4018154A1
Application number: EP20764950.0A
Authority: EP
Inventors: Alexander Winkler; Martin SCHEID; Hans Michael STIEPAN; Jochen Hetzler; Frank Eisert
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-06-29
Also published as: CN114502914B; US20220170735A1; US12235097B2; DE102019212520A1; CN114502914A; WO2021032589A1

Abstract

Ein diffraktives optisches Element (10) für ein Prüfinterferometer (100) zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche (102) umfasst diffraktive Formmessstrukturen (16), welche auf einer Nutzfläche (14) des diffraktiven optischen Elements angeordnet und dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des diffraktiven optischen Elements im Prüfinterferometer eine Prüfwelle (122) zur Einstrahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, sowie mindestens einem Testfeld (18), welches zur Vermessung mehrerer Profileigenschaften von im Testfeld enthaltenen Teststrukturen konfiguriert ist. Die Profileigenschaften charakterisieren einen sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf der Teststrukturen und umfassen einen Flankenwinkel des Profilverlaufs der Teststrukturen, eine Profiltiefe der Teststrukturen sowie eine Tiefe eines Mikrograbens, welcher in einem Bodenbereich eines grabenförmigen Profils der Teststrukturen auftritt. Das Testfeld ist derart an einem Ort der Nutzfläche anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet, dass es von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist.

Description

Diffraktives optisches Element für ein Prüfinterferometer

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2019 212 520.4 vom 21. August 2019. Die gesamte Offenbarung dieser Patentanmeldung wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein diffraktives optisches Element für ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche, ein derartiges Prüfinterferometer, ein Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines diffraktiven optischen Elements, ein Messverfahren zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche sowie ein Verfahren zum Herstellen von diffraktiven optischen Elementen.

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD s angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv umfasst.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, welche im Wellenlängenbereich unter 100 nm, z.B. bei etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm, betrieben werden, werden Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Eine hochgenaue Prüfung der Spiegeloberflächen erfolgt insbesondere in einem Prüfinterferometer, in welchem ein diffraktives optisches Element in Gestalt eines Computer-generierten Hologramms (CGH) zur Anpassung der Prüfwelle an eine Sollform der zu prüfenden Spiegeloberfläche zum Einsatz kommt.

In der Praxis besteht ein Bedarf, im Rahmen der Prüfung der Spiegeloberflächen die zu ermittelnden Oberflächenfehler von den im CGH typischerweise vorhandenen Fertigungsfehlern zuverlässig zu unterscheiden. In DE 102018200568 A1 wird diesbezüglich eine Charakterisierung des CGH im Hinblick auf besagte Fertigungsfehler mittels eines sogenannten Beugungsmessstandes beschrieben.

Neben den Fehlern im Strukturmuster der Beugungsstrukturen in der Ebene der CGH-Oberfläche spielen auch Fehler in der Geometrie der Beugungsstrukturen, insbesondere im Profilverlauf der Beugungsstrukturen, d.h. dem Verlauf der Beugungsstrukturen im Schnittbild quer zur CGH-Oberfläche, ein große Rolle. Die Profilverläufe, aber auch besonders kleine Fertigungsfehler in der Ebene der CGH-Oberfläche (Konturabweichungen), komplexer Beugungsstrukturen auf dem CGH lassen sich herkömmlicherweise nur sehr ungenau aus den Messungen des Beugungsmessstandes rekonstruieren.

Zugrunde liegende Aufgabe

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein diffraktives optisches Element, ein Prüfinterferometer, ein Kalibrierverfahren sowie ein Messverfahren oder auch eine Kombination von Messverfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine geometrische Eigenschaft von Beugungsstrukturen auf einem diffraktiven optischen Element für ein Prüfinterferometer mit einer hohen Genauigkeit vermessen werden kann.

Erfindungsgemäße Lösung

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einem diffraktiven optischen Element für ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche, welches umfasst: diffraktive Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des diffraktiven optischen Elements angeordnet und dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des diffraktiven optischen Elements im Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Einstrahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, sowie mindestens einem Testfeld, welches zur Vermessung mehrerer Profileigenschaften von im Testfeld enthaltenen Teststrukturen konfiguriert ist. Die Profileigenschaften charakterisieren einen sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf der Teststrukturen und umfassen einen Flankenwinkel des Profilverlaufs der Teststrukturen, eine Profiltiefe der Teststrukturen sowie eine Tiefe eines Mikrograbens, welcher in einem Bodenbereich eines grabenförmigen Profils der Teststrukturen auftritt. Das Testfeld ist derart an einem Ort der Nutzfläche anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet, dass es von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist.

Die Formulierung, wonach das Testfeld von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist, bedeutet, dass die diffraktiven Formmesstrukturen zumindest in einem Winkel von 180°, insbesondere im Winkel von 360° um das Testfeld herum angeordnet sind. Dabei können die diffraktiven Formmessstrukturen das Testfeld vollflächig umgeben oder auch derart in Flächenbereichen um das Testfeld herum angeordneten sein, dass zwischen den Flächenbereichen Lücken bleiben.

Insbesondere sind mehrere derartige Testfelder jeweils derart an Orten der Nutzfläche anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet, dass das jeweilige Testfeld von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist. h. Die einen quer zur Nutzfläche verlaufenden Profilverlauf der Teststrukturen charakterisierenden Profileigenschaften stellen jeweils eine geometrische Eigenschaft der Teststrukturen dar.

Das Vorsehen von mindestens einem Testfeld an einem Ort der Nutzfläche mit den genannten Teststrukturen ermöglicht es, die Profileigenschaften der darin enthaltenen Teststrukturen mit einer hohen Messgenauigkeit zu vermessen, daraus eine entsprechende Profileigenschaft für die diffraktiven Formmessstrukturen abzuleiten und damit die geometrische Eigenschaft der diffraktiven Formmessstrukturen mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen.

Unter der Angabe, dass die Formmessstrukturen diffraktiv sind, ist zu verstehen, dass diese in Bezug auf die Wellenlänge der im Prüfinterferometer verwendeten Prüfwelle eine diffraktive Eigenschaft aufweisen.

Die Profiltiefe wird auch oft als Ätztiefe bezeichnet, da die Profilform zumeist durch Ätzprozesse gebildet wird. Ein Mikrograben, der oft auch mit dem englischen Begriff „m-Trench“ bezeichnet wird, stellt im Vergleich zum durch das grabenförmige Profil dargestellten Hauptgraben eine Substruktur dar, d.h. er ist wesentlich kleiner als der Hauptgraben.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Nutzfläche auf einer Oberseite des diffraktiven optischen Elements angeordnet, die Oberseite umfasst einen zumindest 50% ihrer Fläche umfassenden zentralen Bereich und das Testfeld ist im zentralen Bereich angeordnet. Der so definierte zentrale Bereich der Oberseite ist damit vollständig von einem Randbereich umgeben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Testfelder, insbesondere mindestens 10 Testfelder, mindestens 50 Testfelder oder mindestens 100 Testfelder, an mehreren Orten der Nutzfläche jeweils anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen derart angeordnet, dass das jeweilige Testfeld von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist. Die Formmessstrukturen und die Testfelder sind jeweils an mehreren Orten der Nutzfläche angeordnet, d.h. sie sind jeweils über die Nutzfläche verteilt angeordnet. Die Orte, an denen die Formmessstrukturen angeordnet sind, unterscheiden sich von den Orten, an denen die Testfelder angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen zumindest ein Teil der Testfelder eine regelmäßige Anordnung auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen zumindest ein Teil der Testfelder eine unregelmäßige Anordnung auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Teststrukturen und die Formmessstrukturen jeweils ein sich entlang der Nutzfläche erstreckendes Strukturmuster sowie einen sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf auf, wel- eher durch mindestens eine Profileigenschaft charakterisiert ist, wobei das Strukturmuster der Teststrukturen derart konfiguriert ist, dass eine bei einer Vermessung der Profileigenschaft der Teststrukturen erreichbare Messgenauigkeit erhöht ist gegenüber einer weiteren Messgenauigkeit, welche bei einer Vermessung der Profileigenschaft der Formmessstrukturen erreichbar ist.

Die Profilformvermessung der Formmessstrukturen betrifft die Vermessung der sich ebenfalls quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilform der Formmessstrukturen. Insbesondere bezieht sich die jeweils erreichbare Messgenauigkeit bei der Profilformvermessung der Teststrukturen sowie der Formmessstrukturen auf die- selbe Messmethode. Unter einer erhöhten Messgenauigkeit ist zu verstehen, dass die maximale Abweichung der gemessenen Form von der tatsächlichen Form verringert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Testfelder jeweils einen Satz an Teststrukturen, wobei die Struktumnuster der Teststrukturen in jedem Satz gleichartig, insbesondere identisch, sind. Das heißt, die Strukturmuster der Teststrukturen im Satz eines ersten Testfeldes sind in gleichartiger bzw. identischer Form ebenfalls im Satz eines anderen Testfeldes enthalten. Unter gleichartiger Form ist zu verstehen, dass ein wesentlicher Strukturparameter gleich bleibt, bzw. maximal um +/-10% variiert, während ein anderer Parameter der Teststrukturen in größerem Umfang variieren kann. So können die Teststrukturen der einzelnen Testfelder beispielsweise in ihrer Periodizität gleich bleiben, während jedoch der Flächenbelegungsgrad der Teststrukturen von Testfeld zu Testfeld, etwa durch Veränderung der Linienbreite, variiert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind Strukturmuster unterschiedlicher Teststrukturen eines jeweiligen Testfeldes zur Vermessung unterschiedlicher Profileigenschaften der Teststrukturen konfiguriert. Das heißt, das Strukturmuster einer ersten Art an Teststrukturen des jeweiligen Testfeldes ist zur Vermessung einer ersten Eigenschaft der Profilform der ersten Art an Teststrukturen und das Strukturmuster einer zweiten Art an Teststrukturen des jeweiligen Testfeldes ist zur Vermessung der zweiten Eigenschaft der Profilform der Teststrukturen, etc. konfiguriert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Strukturmuster der Teststrukturen für eine Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes konfiguriert. Mit anderen Worten ist das Strukturmuster der Teststrukturen derart konfiguriert, dass eine Vermessung der zumindest einen Profileigenschaft der Teststrukturen mittels eines Beugungsmessstandes möglich ist, insbesondere ist das Strukturmuster zur Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes optimiert. Dabei kann insbesondere die Form der Teststrukturen derart gestaltet sein, dass die zumindest eine zu vermessende Profileigenschaft mittels eines Beugungsmessstandes mit einer höheren Genauigkeit vermessbar ist als mittels anderer Messverfahren. Die Teststrukturen sind gemäß dieser Ausführungsform diffraktive Teststrukturen in Bezug auf die vom Beugungsmessstand verwendete Wellenlänge.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Strukturmuster der Teststrukturen zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops konfiguriert. Ein Rastersondenmikroskop, auch SPM bezeichnet, kann als Rasterkraftmikroskop oder als Atomkraftmikroskop (AFM) ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist das Strukturmuster der Teststrukturen derart konfiguriert, dass eine Vermessung von zumindest einer Eigenschaft der Profilform der Teststrukturen mittels eines Rastersondenmikroskops möglich ist, insbesondere ist das Strukturmuster zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops optimiert. Dabei kann insbesondere die Form der Teststrukturen derart gestaltet sein, dass die zumindest eine zu vermessende Eigenschaft der Profilform mittels eines Rastersondenmikroskops mit einer höheren Genauigkeit vermessbar ist als mittels anderer Messverfahren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Strukturmuster der Teststrukturen sowohl zur Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes als auch zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops konfiguriert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Teststrukturen des Testfeldes mindestens ein Strukturmuster, welches zur Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes konfiguriert ist, sowie mindestens ein weiteres Strukturmuster, welches zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops konfiguriert ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Strukturmuster der Teststrukturen sich periodisch wiederholende und gleich ausgerichtete Kanten auf, wobei die Periodizität der Kanten unterhalb einer Auflösung eines mit sichtbarem Licht betriebenen Beugungsmessstandes liegt. Gemäß einer Ausführungsform liegt die Auflösung eines mit sichtbarem Licht betriebenen Beugungsmesstandes unter 300 pm, insbesondere unter 100 pm, unter 50 pm oder unter 10 pm. Insbesondere weisen die sich periodisch wiederholenden Kanten einen Abstand zwischen 100 nm und 1 pm auf.

Die sich periodisch wiederholenden Kanten können etwa die jeweils in die gleiche Richtung weisenden Kanten von periodisch angeordneten parallelen geraden Linien sein. Das heißt, die Linien sind parallel zueinander und weisen gemäß einer Ausführungsform eine Periodizität zwischen 100 nm und 2 pm, insbesondere zwischen 300 nm und 1000 nm, z.B. etwa 500 nm auf. Dabei kann das Verhältnis der Linienbreite zum Zwischenraum zwischen den Linien von 1:1 bis 1:10 variieren. Bei einem Breite-zu-Zwischenraum-Verhältnis von 1:1 ist die Periodizität des Linienmusters doppelt so groß wie die jeweilige Linienbreite. Die Linienbreite kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen höchstens 1000 nm, höchstens 500 nm, höchstens 300 nm höchstens 200 nm oder höchstens 50 nm betragen. Gemäß einer Ausführungsvariante sind in den Testfelder jeweils mehrere Strukturmuster enthalten, welche sich durch unterschiedliche Kombinationen der vorstehend genannten Parameter unterscheiden. Zum Beispiel weisen die verschiedenen Strukturmuster unterschiedliche Kantenperiodizitäten auf, so kann etwa ein Strukturmuster eine Kantenperiodizität von 100 nm, ein zweites von 500 nm und ein drittes von 1 pm etc. aufweisen. Weiterhin können Strukturmuster mit voneinander abweichenden Breite-zu-Zwischenraum-Verhältnissen etc. in den Testfeldern enthalten sein.

Weiterhin können die sich periodisch wiederholenden Kanten auch die in die gleiche Richtung weisenden Kanten von regelmäßige Unterbrechungen aufweisenden periodisch angeordneten parallelen Linien sein. Dabei können die Unterbrechungen von Linie zu Linie alternierend in Linienrichtung versetzt sein, sodass sich ein Ziegelmuster ergibt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kantenperiodizität kleiner als 4 pm, insbesondere kleiner als 1 pm bzw. kleiner als 400 nm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Testfelder jeweils weitere Teststrukturen mit ebenfalls sich periodisch wiederholenden und gleich ausgerichteten Kanten, wobei die Kanten der weiteren Teststrukturen quer, insbesondere senkrecht, zu den Kanten der ersten Teststrukturen ausgerichtet sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Teststukturen periodisch angeordnete zweidimensionale Strukturen auf. Diese können z.B. rechteckige Strukturen, insbesondere das vorstehend erwähnte Ziegelmuster, oder Strukturen mit senkrecht zueinander angeordneten Liniensegmenten, wie z.B. Strukturen in der Form des Buchstabens „F“, sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Testfeld einen unstrukturierten Testfeldabschnitt bzw. umfassen die Testfelder jeweils einen unstrukturierten Testfeldabschnitt, wobei das diffraktive optische Element zumindest im Bereich des unstrukturierten Testfeldabschnitts eine Antireflexbeschichtung aufweist. Insbesondere ist die Antireflexbeschichtung auf der Rückseite des diffraktiven optischen Elements, d.h. auf derjenigen Seite des diffraktiven optischen Elements, welche der die diffraktiven Formmessstrukturen aufweisenden Nutzseite des diffraktiven optischen Elements entgegengesetzt ist, angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Testfeld bzw. weisen die Testfelder jeweils einen einer Kontrolle dienenden Testfeldabschnitt mit Formmessstrukturen auf. Dieser Testfeldabschnitt wird auch als Hintergrundfenster bezeichnet. Er dient einer Kontrollmessung zur Feststellung, ob die Region, in welcher das betreffende Testfeld auf dem diffraktiven optischen Element angeordnet ist, repräsentativ ist für die Orte der Nutzfläche, welche die bei der Messung mit dem Prüfinterferometer genutzten Formmessstrukturen enthalten. Zur Ausführung der Referenzmessung kann etwa zunächst eine für die Messung mit dem Prüfinterferometer vorgesehene Formmessstruktur in nächstmöglicher Nachbarschaft des Referenztestfeldabschnitts mittels der Messmethode der Wahl, wie etwa durch Vermessung im Beugungsmessstand oder Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops, vermessen werden. Daraufhin werden die vorstehend genannten Formmessstrukturen im Referenztestfeldabschnitt des Testfeldes mit der gleichen Messmethode vermessen. Durch Vergleich der Messergebnisse kann sichergestellt werden, dass die Messungen im Testfeld repräsentätiv für die zur Messung mit dem Prüfinterferometer vorgesehenen Formmessstrukturen sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Testfeld bzw. umfassen die Testfelder jeweils einen als Referenz dienenden Testfeldabschnitt mit mittels eines optischen Mikroskops auflösbaren Referenzstrukturen. Diese Referenzstrukturen können Markierungen umfassen, anhand welcher eine korrekte Justage der Testfelder sowohl bzgl. Rotation also auch bezüglich Translation überprüft werden kann. Weiterhin können die Referenzstrukturen jeweils eine Identifikationsnummer zur eindeutigen Zuordnung der bezüglich eines bestimmten Testfelds erhobenen Messungen zu den Messungen zugrunde liegenden Designeigenschaften der Teststrukturen umfassen. Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche bereitgestellt, welches ein diffraktives optisches Element in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten umfasst. Weiterhin umfasst das Prüfinterferometer ein Interferometriemodul zum Erzeugen eines Interferenzmusters durch Überlagerung einer Referenzwelle mit der mittels der diffraktiven Formmessstrukturen erzeugten Prüfwelle nach deren Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche, sowie eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Form der optischen Oberfläche durch Auswertung des Interferogramms unter Berücksichtigung mindestens eines vorab bestimmten Kalibierwerts des diffraktiven optischen Elements.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines diffraktiven optischen Elements mit diffraktiven Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des diffraktiven optischen Elements angeordnet und jeweils dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des diffraktiven optischen Elements in einem zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche konfigurierten Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Einstrahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren umfasst ein Anordnen des diffraktiven optischen Elements in einer Messvorrichtung und Vermessen von an mehreren Orten der Nutzfläche angeordneten Testfeldern, welche jeweils Teststrukturen mit einem sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf aufweisen, zur Ermittlung mehrerer den Profilverlauf betreffenden Profileigenschaften der Teststrukturen. Die Profileigenschaften umfassen einen Flankenwinkel des Profilverlaufs der Teststrukturen, eine Profiltiefe der Teststrukturen und eine Tiefe eines Mikrograbens, welcher in einem Bodenbereich eines grabenförmigen Profils der Teststrukturen auftritt. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren ein Bestimmen eines der Kalibrierung der Formmessstrukturen bei der Vermessung der optischen Oberfläche dienenden Kalibrierwerts aus den ermittelten Profileigenschaften. Der Kalibrierwert kann dann bei der Vermessung der Form der optischen Oberfläche im Prüfinterferometer Berücksichtigung finden, in dem die dabei verwendete Prüfwelle mittels der Formmessstrukturen erzeugt wird. Der Kalibrierwert wird insbesondere durch Simulationsrechnung unter Verwendung der Maxwellgleichungen ermittelt. Die Profiltiefe wird auch oft als Ätztiefe bezeichnet, da die Profilform zumeist durch Ätzprozesse gebildet wird. Ein Mikrograben, der oft auch mit dem englischen Begriff „m-Trench“ bezeichnet wird, stellt im Vergleich zum durch das grabenförmige Profil dargestellten Hauptgraben eine Substruktur dar, d.h. er ist wesentlich kleiner als der Hauptgraben.

Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist das im Kalibrierverfahren kalibrierte diffraktive optische Element gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten konfiguriert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Kalibrierverfahrens umfasst die Messvorrichtung einen Beugungsmessstand, beim Vermessen der Testfelder werden mehrere, sich jeweils in mindestens einem optischen Parameter unterscheidende, Testwellen auf die Testfelder eingestrahlt und mindestens eine der Profileigenschaften wird durch Auswerten von mittels des Beugungsmessstands aufgezeichneten Intensitätsverteilungen der Testwellen nach Wechselwirkung mit den Testfeldern ermittelt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterscheiden sich die unterschiedlichen Testwellen in ihrer Wellenlänge und/oder ihrer Polarisation. Die Wellenlängen liegen gemäß einer Ausführungsform zwischen 300 nm und 800 nm. Gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen werden Testwellen mit mindestens 4, z.B. 7 bis 12 Wellenlängen, und 2 bis 4 unterschiedlichen Polarisationsrichtungen verwendet. Bei z.B. 7 unterschiedlichen Wellenlängen und 4 unterschiedlichen Polarisationsrichtungen (etwa 0°, 45°, 90° und 135°) werden 28 Testwellen mit jeweils unterschiedlichen optischen Parametern auf die Testfelder eingestrahlt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung ein Rastersondenmikroskop. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Profileigenschaften weiterhin eine Strukturbreite der Teststrukturen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in dem Kalibrierverfahren weiterhin mindestens eine Kontureigenschaft der Teststrukturen, d.h. eine Formeigenschaft eines sich entlang der Nutzfläche erstreckenden Strukturmusters, welches durch die Teststrukturen gebildet wird, ermittelt und daraus ein weiterer Kalibrierwert zur Kalibrierung der Formmessstrukturen bestimmt. Mit anderen Worten beschreibt eine Kontureigenschaft eine Abweichung der Aufsichtskontur von einer geforderten Sollkontur, insbesondere anisotrope Abweichungen davon. Gemäß einer Ausführungsvariante umfassen die Profileigenschaften eine Strukturbreite der Teststrukturen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in dem Kalibrierverfahren weiterhin aus den Testfeldern die Transmissions- oder Reflexionseigenschaften unstrukturierter Bereiche (Wirkung einer Antireflexionsschicht) des diffraktiven optischen Elements bestimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Testfelder mittels mehrerer unterschiedlicher Messmethoden vermessen und die Profileigenschaften werden durch Verrechnen der mittels der unterschiedlichen Messmethoden ermittelten Messergebnisse bestimmt. Die unterschiedlichen Messmethoden können das vorstehend beschriebene Verfahren zur Bestimmung der die mindestens eine der Profileigenschaften durch mittels eines Beugungsmessstands aufgezeichnete Intensitätsverteilungen sowie das Verfahren zur Bestimmung der mindestens einen der Profileigenschaften mittels eines Rastersondenmikroskops umfassen. Weitere Messmethoden, die hier zum Einsatz kommen können, umfassen Transmissionselektronenmessungen (TEM), Messungen mit einem Rasternahfeldmikroskop, wie etwa einem sogenannten TSOM (Through Focus Scanning Optical Microscope), Röntgenmessungen (XRT) sowie unabhängig vom Beugungsmessstand durchgeführte scatterometrische Verfahren wie Goniometrie, Ellipsometrie, Reflektometrie etc.

Die Verrechnung der mittels der verschiedenen Messmethoden ermittelten Messergebnisse kann beispielsweise mittels des in der Veröffentlichung „Improving optica! measurement uncertainty with combined multitool metrology using a Bayesian approach“, Applied Optics, Vol. 51, No. 25, September 2012, Seiten 6196-6206 beschriebenen Bayesschen Ansatzes, mittels Hin- und Heriterierens und/oder mittels einer Parametertrennung erfolgen. Weiterhin kann ein gemeinsames umfassendes Modell für die verschiedenen Messmethoden zum Einsatz kommen.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Messverfahren zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche bereitgestellt, welche die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines Kalibrierwerts eines diffraktiven optischen Elements mittels des Kalibrierverfahrens in einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten, Erzeugen einer Prüfwelle mittels der Formmessstrukturen des diffraktiven optischen Elements, Aufzeichnen eines durch Überlagerung einer Referenzwelle mit der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche erzeugten Interferogramms, sowie Bestimmen der Form der optischen Oberfläche durch Auswerten des aufgezeichneten Interferogramms unter Berücksichtigung des Kalibrierwerts.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen von diffraktiven optischen Elementen für ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: Herstellen der diffraktiven optischen Elemente mit jeweils diffraktiven Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des jeweiligen diffraktiven optischen Elements angeordnet und dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des jeweiligen diffraktiven optischen Elements im Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Ein- Strahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, wobei mindestens ein Testfeld derart an einem Ort der Nutzfläche jedes der diffraktiven optischen Elemente anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet wird, dass es von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Vermessen der Testfelder der diffraktiven optischen Elemente zur Überwachung einer Stabilität des Herstellungsprozesses.

Das Testfeld bzw. die Testfelder sind gemäß einer Ausführungsform auf den verschiedenen diffraktiven optischen Elementen identisch gestaltet. Insbesondere ist das jeweilige Testfeld zur Vermessung mindestens einer geometrischen Eigenschaft von im Testfeld enthaltenden Teststrukturen konfiguriert. Die im Herstellungsverfahren hergestellten diffraktiven optischen Elemente können insbesondere in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen diffraktiven optischen Elements vorliegen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines diffraktiven optischen Elements mit auf einer Nutzfläche angeordneten diffraktiven Formmessstrukturen sowie über die Nutzfläche verteilten Testfeldern in Draufsicht,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines Strukturmusters der diffraktiven Formmessstrukturen gemäß Fig. 1 in Draufsicht, Fig. 3 einen Querschnitt durch die diffraktiven Formmessstrukturen aus Fig. 2 entlang der Linie lll-lll ,

Fig. 4 eine Ausführungsform eines der Testfelder gemäß Fig. 1 in Draufsicht mit einer Vielzahl an Testfeldabschnitten,

Fig. 5a eine Ausführungsform eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Gestalt eines sogenannten Horizontallinien-Testfeldabschnittes in Draufsicht,

Fig. 5b eine Ausführungsform eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Gestalt eines sogenannten Vertikallinien-Testfeldabschnittes in Draufsicht,

Fig. 5c eine Ausführungsform eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Gestalt eines sogenannten Ziegelmuster-Testfeldabschnittes in Draufsicht,

Fig. 5d eine Ausführungsform eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Gestalt eines ersten sogenannten F-Muster-Testfeldabschnittes in Draufsicht,

Fig. 5e eine Ausführungsform eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Gestalt eines zweiten sogenannten F-Muster-Testfeldabschnittes in Draufsicht,

Fig. 5f eine Querschnittsansicht des diffraktiven optischen Elements gemäß Fig. 4 im Bereich eines unstrukturierten Testfeldabschnitts,

Fig. 6 eine Ausführungsform eines Prüfinterferometers zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche unter Verwendung des diffraktiven optischen Elements gemäß Fig. 1 ,

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Beugungsmessstands zur Vermessung von Profileigenschaften von Teststrukturen in den Testfeldern des diffraktiven optischen Elements gemäß Fig. 1, Fig. 8 eine Ausführungsform eines Rastersondenmikroskops zum Vermessung von Profileigenschaften von Teststrukturen in den Testfeldern des diffraktiven optischen Elements gemäß Fig. 1,

Fig. 9a einen weiteren Ausschnitt einer Ausführungsform eines Strukturmusters der diffraktiven Formmessstrukturen gemäß Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 9b einen Querschnitt durch die diffraktiven Formmessstrukturen gemäß Fig. 9a entlang der Linie B-B‘,

Fig. 10a eine Ausführungsform eines Strukturmusters von Teststrukturen eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Draufsicht,

Fig. 10b einen Querschnitt durch die Teststrukturen gemäß Fig. 10a entlang der Linie B-B‘,

Fig. 11 eine Veranschaulichung eines Zusammenhangs zwischen der Tiefe und der Breite eines Grabens einer Teststuktur,

Fig. 12a eine Ausführungsform eines weiteren Strukturmusters von Teststrukturen eines der Testfeldabschnitte gemäß Fig. 4 in Draufsicht,

Fig. 12b einen Querschnitt durch die Teststrukturen gemäß Fig. 12a entlang der Linie B-B‘,

Fig. 13a ein Beispiel eines Transmissionsverhaltes des diffraktiven optischen Elements bezüglich einer im Beugungsmessstand gemäß Fig. 7 eingestrahlten Teststrahlung,

Fig. 13b eine Verteilung von mittels des Beugungsmesstandes gemäß Fig. 7 ermittelten Flankenwinkeln einer Teststruktur vor und nach Korrektur anhand des T ransmissionsverhaltens gemäß Fig. 13a, Fig. 14a eine Veranschaulichung einer Rechteckstruktur mit einer ersten Art einer Konturabweichung von ihrer Sollform,

Fig. 14b eine Veranschaulichung einer Rechteckstruktur mit einer zweiten Art einer Konturabweichung von ihrer Sollform,

Fig. 14c eine Veranschaulichung einer Rechteckstruktur mit einer dritten Art einer Konturabweichung von ihrer Sollform, sowie

Fig. 15 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels einer Verrechnung von mittels unterschiedlichen Messmethoden ermittelten Messergebnissen.

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.

Zur Erleichterung der Beschreibung ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Ko- ordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In Fig. 1 verläuft die z-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus, die x-Richtung nach rechts und die y-Richtung nach oben. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines diffraktiven optischen Elements 10 in Gestalt eines computergenerierten Hologramms (CGH). Das diffraktive optische Element 10 dient der Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche 102 eines Testobjekts 104 mittels eines Prüfinterferometers 100, wie nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 näher erläutert. Dazu umfasst das diffraktive optische Element 10 diffraktive Formmessstrukturen 16 in Form von CGH-Strukturen, welche auf einer Nutzfläche 14 des diffraktiven optischen Elements 10 angeordnet sind. Die Nutzfläche 14 erstreckt sich über einen Großteil einer Oberfläche 12 des diffraktiven optischen Elements 10. In der vorliegenden Ausführungsform ist das diffraktive optische Element 10 als kreisförmige Scheibe konfiguriert und die Oberfläche 12 entspricht der Oberseite der kreisförmigen Scheibe. Die Nutzfläche 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform ellipsenförmig ausgebildet, wobei die kleine Halbachse in x-Richtung ausgerichtet ist, sodass der linke und der rechte Randabschnitt der Oberfläche 12 nicht zur Nutzfläche 14 gehören.

Die Nutzfläche 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform mit Ausnahme von für die Testfelder 18 vorgesehenen Flächen vollständig von den diffraktiven Formmessstrukturen 16 bedeckt. Die Testfelder 18, auch als Marker bezeichnet, sind an einer Vielzahl von Orten der Nutzfläche 14 angeordnet, wobei ein Teil der Testfelder 18 eine regelmäßige Anordnung aufweisen. Auf der Nutzfläche 14 sind jedoch auch sogenannte verbotene Bereiche 22 und bevorzugte Bereiche 20 definiert. Während in den verbotenen Bereichen 22 keine Testfelder 14 angeordnet sind, sind in den bevorzugten Bereichen 20 Testfelder 14 besonders bevorzugt bzw. in besonders hoher Dichte angeordnet. Die genaue Struktur der Testfelder 14 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 näher erläutert.

Fig. 6 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Ausführungsform des vorstehend genannten Prüfinterferometers 100 zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche 102 eines Testobjekts 104. Im dargestellten Fall handelt es sich bei der optischen Oberfläche 102 um die Oberfläche eines Spiegels. Alternativ kann etwa auch die Oberfläche einer Linse untersucht werden. Das Prüfinterferometer 100 ist als hochkohärentes Interferometer in Form eines Fizeau-Interferometers ausgeführt. Das Prüfinterferometer 100 umfasst eine Prüfstrahlungsquelle 106 zum Erzeugen einer Prüfstrahlung 108, z.B. im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Prüfstrahlungsquelle 105 kann beispielsweise einen Laser, wie etwa einen Helium-Neon-Laser, umfassen. Die Prüfstrahlung 108 breitet sich entlang einer optischen Achse 110 des Prüfinterferometers 100 aus und tritt zunächst durch einen Strahlteiler 112.

Daraufhin trifft die Prüfstrahlung 108 auf eine Fokussierlinse, um die Prüfstrahlung 108 in eine ebene Welle umzuwandeln, welche daraufhin auf ein Referenzelement 116 in Gestalt eines Fizeau-Elements mit einer Fizeau-Fläche 118 auftrifft. Ein Teil der Prüfstrahlung 108 wird an der Fizeau-Fläche 118 als Referenzwelle 120 reflektiert. Der die Fizeau-Fläche 118 durchlaufende Anteil der Prüfstrahlung 108 weist im vorliegenden Beispiel eine ebene Wellenfront auf und wird nachstehend als eingehende Prüfstrahlung 108s bezeichnet. Die eingehende Prüfstrahlung 108i durchläuft daraufhin das diffraktive optische Element 10. Dabei wird die Wellenfront der Prüfstrahlung 108i von den darauf angeordneten diffraktiven Formmessstrukuren 16 an eine Sollform der Oberfläche 102 des Testobjekts 104 angepasst. Die dabei entstehende Welle wird hier als Prüfwelle 122 bezeichnet.

Die Prüfwelle 122 mit der angepassten Wellenfront wird daraufhin an der zu vermessenden Oberfläche 102 reflektiert. Die reflektierte Prüfwelle 122r läuft im Strahlengang der eingehenden Prüfstrahlung 108i in umgekehrter Richtung zurück, durchläuft dabei das diffraktive optische Element 10 sowie das Referenzelement 116 und wird daraufhin von dem Strahlteiler 112 zusammen mit der Referenzwelle 120 über eine Blende 124 sowie ein Okular 126 auf die Oberfläche einer Detektorkamera 128 gelenkt. Die Anordnung aus dem Referenzelement 116, der Fokussierlinse 114, dem Strahlteiler 112, der Blende 124 sowie dem Okular 126 wird in diesem Text auch als Interferometriemodul 127 bezeichnet.

Auf der Detektorkamera 128 entsteht durch die Überlagerung dieser zwei Strahlungsanteile eine Intensitätsverteilung in Gestalt eines Interferogramms. In der er- findungsgemäßen Ausführungsform ist das Referenzelement 116 mit einer Verschiebeeinheit, z.B. in Gestalt eines Piezoelements, verbunden. Die Verschiebeeinheit erlaubt es, das Referenzelement 116 in Richtung der optischen Achse 110 um Bruchteile der Wellenlänge der Prüfstrahlung 108 zu verschieben. Durch ein derartiges Verschieben kann die Phase der Referenzwelle 120 variiert werden. Dies hat zur Folge, dass die auf der Detektorkamera 128 erzeugten Intensitätsverteilungen verändert werden. Die sich für verschiedene Stellungen des Referenzelements 116 ergebenden Intensitätsverteilungen werden von der Detektorkamera 128 aufgezeichnet und in einer Auswerteeinrichtung 130 ausgewertet.

Dabei werden von der Auswerteeinrichtung 130 vorab bestimmte Kalibrierwerte 86 des diffraktiven optischen Elements 10 berücksichtigt. Die Kalibrierwerte 86 betreffen Profileigenschaften 36 der diffraktiven Formmesstrukturen 16, welche einen sich quer zur Nutzfläche 14 erstreckenden Profilverlauf 26 der Formmessstrukturen 16 charakterisieren. Die Vorgehensweise zur Bestimmung der Kalibrierwerte 130 wird nachstehend im Detail erklärt. Das Ergebnis der Auswertung der aufgezeichneten Intensitätsverteilungen ist die Abweichung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche 102 von deren Sollform, woraus die dann die tatsächliche Form der optischen Oberfläche 102 abgeleitet wird.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines sich entlang der Nutzfläche 14 erstreckenden Strukturmusters 24 der diffraktiven Formmessstrukturen 16. Mit anderen Worten wird unter dem Strukturmuster 24 das in Draufsicht auf die diffraktiven Formmessstrukturen 16 erkennbare Muster verstanden. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird das Strukturmuster 24 der diffraktiven Formmessstrukturen 16 im Wesentlichen durch ein Muster an horizontalen Linien gebildet, deren jeweilige Form in unregelmäßiger Weise verzerrt ist.

Das Strukturmuster 24 der diffraktiven Formmessstrukturen 16 kann gemäß einer Ausführungsform als einfach kodiertes CGH-Muster zur Erzeugung der Prüfwelle 122 aus der eingehenden Prüfstrahlung 108i im als Fizeau-Interferometer konfigurierten Prüfinterferometer 100 gemäß Fig. 6 konfiguriert sein. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann das Strukturmuster 24 auch als mehrfachkodiertes CGH-Muster konfiguriert sein. Bei einem derartigen mehrfachkodierten CGH-Mus- ter enthält das Strukturmuster 24 eine Überlagerung mehrerer CGH-Muster, so- dass die eingehende Prüfstrahlung 108i gleichzeitig in jeweils erster Beugungsordnung in mehrere ausgehende Wellen umgewandelt wird. Dabei können die ausgehenden Wellen neben der Prüfwelle 122 Kalibierwellen sowie ggf. bei Verwendung eines Interferometertyps mit einem dem diffraktiven optischen Element 10 nachgeordneten Referenzspiegel auch eine Referenzwelle umfassen. Gemäß einer Ausführungsvariante ist das Strukturmuster 24 als fünffach-kodiertes CHG- Strukturmuster zur Erzeugung der Prüfwelle 122, einer Referenzwelle sowie dreier Kalibrierwellen konfiguriert.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die diffraktiven Formmessstrukturen 16 entlang der Linie lll-lll‘ in Fig. 2 und damit einen sich quer zur Nutzfläche 14 erstreckenden Profilverlauf 26 des betreffenden Teils der Formmessstrukturen 16. Der Profilverlauf 26 zeigt im Wesentlichen das Profil eines entlang der x-Richtung verlaufenden Grabens 28. Der Graben 28 weist Seitenwände, auch Flankenbereiche 30 genannt, sowie einen Bodenbereich 32 auf. Die Breite d des Grabens 28 auf dem Niveau der Oberfläche 12 ist mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnet. Die Niveaudifferenz zwischen der Oberfläche 12 des diffraktiven optischen Elements 12 und dem Bodenbereich 32 wird als Profiltiefe dp, (Bezugszeichen 36-1) bzw. Ätztiefe für den veranschaulichten Fall, in dem der Graben 28 ätztechnisch im Material 19 des diffraktiven optischen Elements 10 erzeugt wurde, bezeichnet. Das Material 19 kann beispielsweise ein Quarzglas sein.

Aufgrund des Ätzprozesses verlaufen die Flankenbereiche 30 des Grabens 28 nicht vollständig senkrecht, sondern sind jeweils um einen Flankenwinkel gegenüber der Senkrechten zur Oberfläche 12 geneigt, dabei wird der Flankenwinkel des linken Flankenbereichs 30 mit cn (Bezugszeichen 36-2) und der Flankenwinkel des rechten Flankenbereichs 30 mit 02 (Bezugszeichen 36-3) bezeichnet. Weiterhin hat der verwendete Ätzprozess die unerwünschte Nebenwirkung, dass sich am Übergang zwischen den Flankenbereichen 30 und dem Bodenbereich 32 jeweils Mikrogräben 34 bilden.

Deren Tiefe dM ist in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 36-4 bezeichnet. Die Profiltiefe 36-1 des Grabens 28, die Flankenwinkel 36-2 und 36-3, die Tiefe 36-4 der Mikrogräben 34 sowie gegebenenfalls weitere Parameter werden als Profileigenschaften 36 des Profilverlaufs 26 der Formmessstrukturen 26 bezeichnet. Geht man für den Graben 28 von einem Sollprofil mit senkrechten Flankenbereichen 30, einem flachen Bodenbereich ohne Mikrogräben 34 sowie einer vorgegebenen Profiltiefe aus, so sind die Profileigenschaften 36 Parameter, mit denen Fertigungsabweichungen des realen Profilverlaufs 26 der Formmessstrukturen 26 von deren Sollprofil charakterisierbar sind. Diese Fertigungsabweichungen führen jedoch zu ungewollten Fehlern in der Wellenfront der Prüfwelle 122 im Prüfinterferometer 100 gemäß Fig. 6.

Eine fehlende Korrektur dieser Fehler bei der Auswertung der von der Detektorkamera 128 aufgezeichneten Intensitätsverteilungen wiederum führt zu Fehlem bei der mittels des Prüfinterferometers 100 bestimmten Form der optischen Oberfläche 102. Um jedoch eine Korrektur der Fertigungsabweichungen in den Formmessstrukturen 26 zu ermöglichen, sind die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnten Testfelder 18 auf der Nutzfläche 14 des diffraktiven optischen Elements 10 vorgesehen. Dabei ermöglichen die Testfelder 18 anhand von darin enthaltenen Teststrukturen 38 die Profileigenschaften 36 der Formmessstrukturen 26 möglichst präzise abzuschätzen und der Auswerteeinrichtung 130 des Prüfinterferometers 100 zur Fehlerkorrektur bei der Bestimmung der Form der optischen Oberfläche 102 bereitzustellen.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines der Testfelder 18 in Draufsicht dargestellt. Dieses ist als eine Matrix aus in fünf Zeilen und fünf Spalten angeordneten T estfeldabschnitten 40 konfiguriert. Weitere Ausführungsformen der Testfelder 18 können auch Matrizen aus mehr oder weniger Zeilen und Spalten umfassen. Die T estfeldabschnitte 40 weisen in der gezeigten Ausführungsform rechteckförmige, insbesondere quadratische, Form auf und sind nach dem Schema 40-SZ bezeichnet, wobei „S“ für die betreffende Spalte und „Z“ für die betreffende Zeile in der Matrix steht. So wird etwa der in Fig. 4 mit „H1“ bezeichnete Testfeldabschnitt mit dem Bezugszeichen 40-21 bezeichnet. Die Seitenlängen der Testfelder 18 liegen gemäß einer Ausführungsform im Bereich von 0,1 mm bis 3mm, insbesondere im Bereich von 0,5 mm bis 1 ,5 mm.

Fig. 5a zeigt den in Fig. 4 mit „H1“ gekennzeichneten Testfeldabschnitt 40-21 in Draufsicht. Dieser ist, wie auch die mit „H3“, „H4“, „H5“, „H6“, „H7“ und „H8“ gekennzeichneten Testfeldabschnitte als sogenannter Horizontallinien-T estfeldab- schnitt konfiguriert und umfasst dazu Teststrukturen 38, deren Strukturmuster 39 in Draufsicht horizontal, d.h. in x-Richtung, periodisch angeordnete parallele gerade Linien 42 umfasst. Die Linien 42 sind durch jeweilige Zwischenräume 44 getrennt. Die Linien 42 weisen jeweils eine obere Kante 46-1 sowie eine untere Kante 46-2 auf. Damit umfasst das Strukturmuster 39 des Horizontallinien-Test- feldabschnitts 40-21 mit den oberen Kanten 46-1 sowie den unteren Kanten 46-2 jeweils sich periodisch wiederholende gleich ausgerichtete Kanten.

Die Periodizität der Kanten 46-1 bzw. 46-2 ist in Fig. 5a durch die Periode p gekennzeichnet und liegt gemäß einer Ausführungsform unterhalb der Auflösung eines mit sichtbarem Licht betriebenen und nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 näher erläuterten Beugungsmessstands 60. Die Auflösung eines derartigen Beugungsmessstands liegt gemäß einer Ausführungsform unter 300 pm, insbesondere unter 100 pm, unter 50 pm oder unter 10 pm.

Die Periodizität der Kanten 46-1 bzw. 46-2 kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsvarianten etwa zwischen 100 nm und 1 pm, insbesondere zwischen 300 nm und 800 nm, z.B. bei etwa 500 nm, liegen. Dabei kann das Verhältnis aus der jeweiligen Breite der Linien 42 und der jeweiligen Breite der Zwischenräume 44, das sogenannte Breite/Lücken-Verhältnis, zwischen 1 :1 , wie in Fig. 5a dargestellt, und 1 :10 variieren. Die in Fig. 4 mit „H2“, „H3“, „H4“, „H5“, „H6“, „H7“ und „H8“ gekennzeichneten Testfeld abschnitte umfassen periodisch angeordnete parallele gerade Linien 42 der in Fig. 5a dargestellten Art mit unterschiedlichen Breite/Lü- cken-Verhältnissen und/oder unterschiedlichen Periodizitäten p, insbesondere können sie Linien 42 unterschiedlicher Breite bei gleicher Periodizität umfassen.

Betrachtet man die Teststrukturen 38 gemäß Fig. 5a entlang der Linie III-IIG im Querschnitt so ergibt sich ein Profilverlauf 58 des betreffenden Teils der Teststrukturen 38, welcher strukturell dem in Fig. 3 dargestellten Profilverlauf 58 des betreffenden Teils der Formmessstrukturen 16 entspricht. Das heißt, das Profil der Abfolge von Zwischenraum 44, Linie 42 und weiterem Zwischenraum 44 entlang der Linie III-IIG gemäß Fig. 5a ist ebenfalls das Profil eines entlang der x- Richtung verlaufenen Grabens 28. Auch dieser Graben 28 weist Flankenbereiche 30, einen Bodenbereich 32 sowie Mikrogräben 34 auf. Die entsprechenden Profileigenschaften 36, insbesondere die Profiltiefe 36-1 des Grabens 28, die Flankenwinkel 36-2 und 36-3 und die Tiefe 36-4 der Mikrogräben 34, können damit auch für die Teststrukturen 38 bestimmt werden und als näherungsweise Abschätzung der entsprechenden Profileigenschaften 36 der im Umfeld des betreffenden Testfeldes 18 angeordneten Formmessstrukturen 16 verwendet werden.

Fig. 5b zeigt den in Fig. 4 mit „V1“ gekennzeichneten Testfeldabschnitt 40-11 in Draufsicht. Dieser ist, wie auch die mit „V2“, „V3“, „V4“, „V5“, „V6“ und „V7“ gekennzeichneten Testfeldabschnitte als sogenannter Vertikallinien-Testfeldab- schnitt konfiguriert. Die Vertikallinien-T estfeldabschnitte umfassen Teststrukturen 38, deren jeweiliges Strukturmuster 39 in Draufsicht vertikal, d.h. in y-Richtung, periodisch angeordnete parallele gerade Linien 42 umfasst. Das Strukturmuster 39 gemäß Fig. 5b ergibt sich dabei durch Drehung des Strukturmusters 39 gemäß Fig. 5a um 90°. Für die rechten Kanten 46-3 sowie linken Kanten 46-4 der Linien 42 gelten die vorstehend in Bezug auf die Kanten 46-1 und 46-2 des Horizontalli- nien-Testfeldabschnitts 40-21 gemäß Fig. 5a gemachten Erläuterungen hinsichtlich ihrer Periodizität analog. Betrachtet man die Teststrukturen 38 gemäß Fig. 5b entlang der in x-Richtung verlaufenden Linie III-IIG im Querschnitt so ergibt sich der in Fig. 3 in der y-z-Querschnittsebene dargestellte Profilverlauf 58 analog für die x-z-Querschnittsebene. Die in Fig. 4 mit „V2“, „V3“, „V4“, „V5“, „V6“ und „V7 gekennzeichneten Testfeldabschnitte umfassen periodisch angeordnete parallele gerade Linien 42 der in Fig. 5b dargestellten Art mit unterschiedlichen Breite/Lü- cken-Verhältnissen sowie unterschiedlichen Periodizitäten p.

Fig.5c zeigt den in Fig. 4 mit „B1“ gekennzeichneten Testfeldabschnitt 40-22 in Draufsicht. Dieser ist, wie auch die mit „B2“, „B3“ und „B4“ gekennzeichneten Testfeldabschnitte als sogenannter Ziegelmuster-Testfeldabschnitt konfiguriert. Der Testfeldabschnitt 40-22 umfasst dazu in horizontaler Richtung angeordnete Reihen an periodisch angeordneten zweidimensionalen Strukturen in Gestalt von Rechteckstrukturen 50 bzw. ziegelförmigen Strukturen. Diese Reihen wiederholen sich in y-Richtung, unterbrochen von linienförmigen Zwischenräumen 44, wobei aufeinanderfolgende Reihen jeweils in x-Richtung versetzt sind, sodass sich ein Ziegelmuster ergibt. In einer alternativen Charakterisierung entspricht das Strukturmuster gemäß Fig. 5c auch dem Linienmuster gemäß Fig. 5a mit dem Unterschied, dass in den Linien 42 regelmäßige Unterbrechungen 48 vorgesehen sind. Die in Fig. 4 mit „B2“, „B2“ und „B4“ gekennzeichneten Testfeldabschnitte umfassen jeweils Ziegelmuster der in Fig. 5a gezeigten Art, unterscheiden sich davon jedoch insbesondere durch die Orientierung der Linien 42, die Periodizität der Linien 42, das Linien/Lücken-Verhältnis, die Periodizität der Unterbrechungen 48 und/oder das Versetzungsmuster der Ziegelreihen.

Die Figuren 5d und 5e zeigen die in Fig. 4 mit „F1“ bzw. „F2“ gekennzeichneten Testfeldabschnitte 40-33 und 40-43 in Draufsicht. Diese Testfeldabschnitte sowie der mit „F3“ gekennzeichnete Testfeldabschnitt sind als sogenannte F-Muster- Testfeldabschnitte konfiguriert und umfassen dazu periodisch angeordnete 2-di- mensionale Strukturen in Gestalt des Buchstabens „F“. Die Strukturmuster 39 in den verschiedenen F-Muster-Testfeldabschnitten können sich durch Periodizität, Abstand und Größe des Buchstabens „F“, wie dies zwischen den Strukturmustern 39 der Figuren 5d und 5e der Fall ist, und/oder der Orientierung des Buchstabens „F“ unterscheiden. Die Strukturmuster 39 der Teststrukturen 38 in den einzelnen vorstehend beschriebenen Testfeldabschnitten 40 der Testfelder 18 sind gezielt so gewählt, dass einige oder alle der vorstehend genannten Profileigenschaften 36 mittels einer dafür vorgesehenen Messvorrichtung mit einer besonders hohen Messgenauigkeit vermessen werden können. Jedenfalls sind die Strukturmuster 39 der Teststrukturen 38 derart konfiguriert, dass einige oder alle der Profileigenschaften 36 mittels der dafür vorgesehenen Messvorrichtung mit einer Messgenauigkeit vermessbar sind, welche gegenüber einer bei einer Vermessung der entsprechenden Profileigenschaften 36 der Formmessstrukturen 16 erreichbaren Messgenauigkeit erhöht ist. Als Messvorrichtung zur Vermessung der Profileigenschaften 36 kommen insbesondere der vorstehend erwähnte Beugungsmessstand 60 und ein nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 näher erläutertes Rastersondenmikroskop 84 in Frage.

Die mit in Fig. 4 mit „B1“ bis „B4“ gekennzeichneten Ziegelmuster-Testfeld-Ab- schnitte (vgl. Fig. 5c) sowie die mit „F1“ bis „F3“ gekennzeichneten F-Muster-Test- feldabschnitte (vgl. Figuren 5d und 5e) sind neben der vorstehend beschriebenen Eignung zur Vermessung der den quer zur Nutzfläche 14 verlaufenden Profiverlauf 58 charakterisierenden Profileigenschaften auch dazu geeignet, eine oder mehrere Kontureigenschaften der Teststrukturen 38 zu vermessen. Die vermessenen Kontureigenschaften der Teststrukturen 38 können auf die betreffenden Formmessstrukturen 16 übertragen werden. Dies erfolgt analog zu der nachstehend beschriebenen Übertragung der Profileigenschaften 36.

Unter einer Kontureigenschaft ist eine Formeigenschaft eines sich entlang der Nutzfläche 14 erstreckenden Strukturmusters der Teststrukturen 38 zu verstehen, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 14a bis 14c beispielhaft erläutert. Diese Figuren zeigen jeweils unterschiedliche tatsächliche Formen 50a einer Rechteckstruktur 50 gemäß Fig. 5c, welche von einer Sollform 50s der Rechteckstruktur 50 auf unterschiedliche Weise abweichen. Diese Abweichungen werden als Kontureigenschaften klassifiziert. In Fig. 14a unterscheidet sich die tatsächliche Form 50a von der Sollform 50s durch eine isotrope Verschiebung der Rechteckkanten sowie eine Verrundung der Ecken. In Fig. 14b ist der Kantenversatz abhängig von seiner unmittelbaren Umgebung. Weiterhin ist die Eckenver- rundung stärker ausgeprägt. Fig. 14c zeigt ein besonders ausgeprägtes Beispiel eines anisotropen Kantenversatzes. Die obere und die untere Kante sind weiter deplaziert als die linke und die rechte Kante. Die in den Figuren 14a bis 14c ersichtlichen Eckenverrundungen und Kantenverschiebungen sind typischerweise auf Diffusion und sogenannte Proximity-Effekte des lithographischen Anteils bei der Herstellung des diffraktiven optischen Elements 10 zurückzuführen.

Eine Ausführungsform des Strukturmusters 39 gemäß Fig. 5a bzw. Fig. 5b mit Linien und Zwischenräumen einer Periodizität von etwa 500 nm sowie einem Breite/Lücken-Verhältnis von 1:1 ist besonders geeignet zur Untersuchung der Flankenform der Teststrukturen 38 mittels des Beugungsmessstands 60. Intensitätswerte, welche mittels des Beugungsmessstands 60 für diese Ausführungsform des Strukturmusters 39 ermittelt werden, zeigen eine hohe Korrelation zur Flankenform der Teststrukturen 38. Damit lassen sich insbesondere die Flankenwinkel 36-2 und 36-3 des Profilverlaufs 58 mit hoher Genauigkeit aus den betreffenden Intensitätswerten ableiten.

Die Verwendung von 2-dimensionalen Strukturen höherer Komplexität, wie etwa in den Ziegelmuster-Testfeldabschnitten gemäß Fig. 5c oder den F-Muster-Test- feldabschnitten gemäß Fig. 5d oder Fig. 5e dient insbesondere der Bereitstellung von geometrischen Formen in den Strukturmustern 39 der Teststrukturen 38, welche neben dem geraden Linienmuster anderen im Strukturmuster 24 der Formmessstrukturen 16 enthaltenen geometrischen Formen angenähert ist. So sind etwa die Rechteckstrukturen 50 aus dem Ziegelmuster-T estfeldabschnitt gemäß Fig. 5c und die F-Strukuren 52 gemäß der Figuren 5d und 5f dazu geeignet, inselförmige Strukturen bzw. Übergänge zwischen senkrecht zueinander orientierten Strukturelementen im Strukturmuster 24 der Formmessstrukturen zu simulieren.

Fig. 5f zeigt das diffraktive optische Element 10 im Bereich des Testfeldabschnitts 40-34 gemäß Fig. 4, welcher als unstrukturierter Testfeldabschnitt konfiguriert ist. Die diffraktiven Formmessstrukturen 16 sind auf einer sogenannten Nutzseite 55 des scheibenförmigen diffraktiven optischen Elements 10 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Antireflexbeschichtung 56 auf der der Nutzseite 55 entgegengesetzten Rückseite 57 des diffraktiven optischen Elements 10 aufgebracht. Diese ist an die Wellenlänge der im Prüfinterferometer 100 auf das diffraktive optische Element 10 eingestrahlten Prüfstrahlung 108i angepasst, d.h. die Antireflexbeschichtung 56 ist derart konfiguriert, dass beim Eintritt der Prüfstrahlung 108 in das diffraktive optische Element 10 an dessen Rückseite so gut wie keine Intensität verloren geht.

Wird jedoch bei der Vermessung der Testfelder 18 mittels des nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 näher erläuterten Beugungsmessstands 60 Teststrahlung 64 mit einer anderen Wellenlänge auf das diffraktive optische Element 10 eingestrahlt, so ändert sich die Wirkung der Antireflexbeschichtung 56. Ein Teil der Teststrahlung 64 wird an der Rückseite 57 des diffraktiven optischen Elements 10 reflektiert (reflektierte Teststrahlung 64r). Die Intensität der transmittierten Teststrahlung 64t ist entsprechend verringert.

Dabei kann die Antireflexbeschichtung 56, abhängig von der Wellenlänge der Teststrahlung 64, weiterhin eine reflexionsverringernde Wirkung (destruktive Interferenz) oder sogar eine reflexionsverstärkende Wirkung (konstruktive Interferenz) gegenüber der Reflexion an der Rückseite 57 ohne Antireflexbeschichtung 56 aufweisen. Der unstrukturierte Testfeldabschnitt 40-34 dient nun im Beugungsmessstand 60 der Bestimmung des Einflusses der Antireflexbeschichtung 56 auf die Intensität der transmittierten Teststrahlung 64t.

Dazu wird im Beugungsmessstand 60 eine Messung des unstrukturierten Testfeldabschnitts 40-34 sowie eine entsprechende Messung ohne Anordnung des diffraktiven optischen Elements 10 für die verschiedenen Wellenlängen der Teststrahlung 64 durchgeführt. Daraus wird unter Anwendung der Fresnelschen For- mein die entsprechende Wirkung der Antireflexbeschichgung 56 auf die Messungen anderer Testfeldabschnitte 40 der Testfelder 18 ermittelt und bei der Auswertung dieser Messungen entsprechend berücksichtigt.

Fig. 13a zeigt ein Beispiel des T ransmissionsverhaltens der Teststrahlung 64 einer bestimmten vom Beugungsmessstand 60 verwendeten Wellenläge an Testfeldern 18 des diffraktiven optischen Elements 10 (vgl. Fig. 1), welche entlang einer in x-Richtung verlaufenden Linie angeordnet sind. Dabei wurde der jeweilige Transmissionswert T anhand des jeweiligen Testfeldabschnitts 40-34 der betreffenden Testfelder 18 bestimmt. Wie aus Fig. 13a ersichtlich, nimmt die Transmission bei der gegebenen Wellenläge zu den Rändern des diffraktiven optischen Elements 10 hin ab. Zur Veranschaulichung des Korrekturprinzips zeigt Fig. 13b eine durch Auswertung der mittels des Beugungsmessstands 60 mit der genannten Wellenlänge durchgeführten Messungen ermittelte Verteilung von Flankenwinkeln a (36-2 oder 36-3 gemäß Fig. 3) vor und nach Korrektur anhand des T ransmissionsverhaltens aus Fig. 13a.

Weiterhin umfasst das in Fig. 4 dargestellte Testfeld 18 einen mit dem Buchstaben „K“ gekennzeichneten Kontroll-Testfeldabschnitt 40-32. In diesem sind sogenannte Kontrollstrukturen enthalten, welche den in der Nutzfläche 14 angeordneten Formmessstrukturen 16 entsprechen, enthalten. Mit anderen Worten ist im Kontroll-Testfeldabschnitt 40-32 ist ein Ausschnitt des Musters der Nutzfläche 16 mit den Formmessstrukturen 16 angeordnet. Der Kontroll-Testfeldabschnitt 40-32, welcher auch als Hintergrundfenster bezeichnet werden kann, dient im Beugungsmessstand 60 oder dem Rastersondenmikroskop 84 einer Kontrollmessung zur Feststellung, ob die Region, in welcher das betreffende Testfeld 18 auf dem diffraktiven optischen Element 10 angeordnet ist, repräsentativ ist für die an das betreffende Testfeld 18 angrenzenden Regionen der Nutzfläche 14, sodass die durch Vermessung des Testfelds 18 an den Teststrukturen 38 ermittelten Profileigenschaften 36 auf die betreffenden Formmessstrukturen 16 übertragen werden können. Weiterhin umfasst das in Fig. 4 dargestellte Testfeld 18 einen sogenannten Refe- renz-Testfeldabschnitt 40-14. Dieser Testfeldabschnitt umfasst mittels eines optischen Mikroskops auflösbare Referenzstrukturen 54. Diese Referenzstrukturen 54 können Markierungen umfassen, aus denen eine korrekte Justage der Testfel- der sowohl bezüglich Rotation als auch bezüglich Translation überprüft werden kann. Weiterhin können die Referenzstrukturen 54 jeweils eine Identifikationsnummer zur eindeutigen Zuordnung der bezüglich eines bestimmten Testfelds 18 erhobenen Messungen zu Designeigenschaften der Teststrukturen 38, welche den Messungen zugrunde liegen, umfassen. Die Informationen aus dem Refe- renz-T estfeldabschnitt 40-14 werden insbesondere bei der Vermessung des dif- fraktiven optischen Elements 10 mittels des nachstehend näher beschriebenen Rastersondenmikroskops 84 genutzt.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform des vorstehend erwähnten Beugungsmess- Stands 60 zur Vermessung der Profileigenschaften 36 der Teststrukturen 38 in den Testfeldern 18 des diffraktiven optischen Elements 10. Der Beugungsmessstand 60 umfasst eine stimmbare Teststrahlungsquelle 62 zur Erzeugung der bereits vorstehend erwähnten Teststrahlung 64, welche monochromatisch ist mit einer im Wellenlängenbereich zwischen etwa 300 nm und 800 nm einstellbaren Wellenlänge. Weiterhin umfasst der Beugungsmessstand 60 eine erste Fokussierlinse 66 zur Fokussierung der von der Teststrahlungsquelle 62 bereitgestellten Teststrahlung 64, einen nahe des Brennpunkts der ersten Fokussierlinse 66 angeordneten Polarisator 68 zur Polarisierung der Teststrahlung 64 sowie eine zweite Fokussierlinse 70 zur vollflächigen Einstrahlung der Teststrahlung 64 in Gestalt einer ebenen Testwelle 72 auf das hinsichtlich der Profileigenschaften 36 zu vermessende diffraktive optische Element 10.

Nach dem Durchtritt durch das diffraktive optische Element 10 wird die Testwelle 72 über zwei Fourieroptiken 74 und 80 (wobei die zweite Fourieroptik 80 in Fig. 7 durch zwei Linsen symbolisiert ist) auf einen flächig messenden Detektor 82, welcher z.B. als CCD-Sensor ausgestaltet sein kann, gelenkt. Eine zwischen den bei- den Fourieroptiken 74 und 80 angeordnete Aperturblende 76 dient der Eliminierung von Strahlung höherer Beugungsordnung als der nullten Beugungsordnung. Der Detektor 82 dient in der vorliegenden Ausführungsform dazu, ortsaufgelöste Information über die vom diffraktiven optischen Element 10 in der nullten Beugungsordnung bereitgestellte Helligkeits- bzw. Intensitätsverteilung zu liefern.

Die Auflösung des Beugungsmessstands 60 in der Ausführungsform gemäß Fig.

7, in der lediglich eine von der nullten Beugungsordnung erzeugte Intensitätsverteilung ausgewertet wird, liegt zwischen 10 pm und 300 pm und damit weit oberhalb der in den Strukturmustern 39 gemäß der Figuren 5a bis 5e enthaltenen Periodizitäten. Damit werden diese Strukturmuster bei der Vermessung mittels des Beugungsmessstands 60 nicht aufgelöst. Vielmehr ergeben sich Grau- bzw. Intensitätswerte für die einzelnen Testfeldabschnitte 40.

Bei der Vermessung der Profileigenschaften 36 der Teststrukturen 38 mittels des Beugungsmessstands 60 gemäß Fig. 7 wird wie folgt vorgegangen: Nacheinander werden durch entsprechende Manipulation der stimmbaren T eststrahlungsquelle 62 sowie Anordnung unterschiedlicher Varianten des Polarisators 68 Testwellen 72 mit verschiedene Kombinationen aus unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Polarisationseinstellungen auf das diffraktive optische Element 10 eingestrahlt. Abhängig von der Polarisationseigenschaft des Polarisators 68 wird ein geeigneter Analysator 68 angeordnet.

Gemäß einer Ausführungsform werden 7 bis 12 unterschiedliche Wellenlängen mit 2 bis 4 unterschiedlichen Polarisationseinstellungen kombiniert. Die verwendeten Wellenlängen liegen vorzugsweise zwischen 300 nm und 800 nm, so können beispielsweise die Wellenlängen 300 nm, 350 nm, 400 nm, 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, 650 nm, 700 nm, 750 nm und 800 nm verwendet werden. Als Polarisationseinstellungen können z.B. die Polarisationsrichtungen 0°, 45°, 90° und 135° Verwendung finden. In dem genannten Beispiel werden Testwellen 72 mit 11x4, d.h. 44 unterschiedlichen Kombinationen an Wellenlängen- und Polarisationseinstellungen auf das diffraktive optische Element eingestrahlt. Für jede der unterschiedlichen Kombinationen an Wellenlängen und Polarisationseinstellungen wird vom Detektor 82 des Beugungsmessstands 60 eine zugehörige Intensitätsverteilung aufgezeichnet, in der die den einzelnen Testfeldabschnitten 40 aller auf der Oberfläche 12 des diffraktiven optischen Elements 10 zugeordneten Intensitätswerte enthalten sind.

In einer Auswerteeinrichtung 83 werden sämtliche den einzelnen Testfeldabschnitten 40 zugeordnete Intensitätswerte aller aufgezeichneten Intensitätsverteilungen unter Berücksichtigung der Designinformationen der verschiedenen Strukturmuster 24 gemäß der Figuren 5a bis 5e in den einzelnen Testfeldabschnitten 40 mittels eines Auswertealgorithmus verarbeitet. Aus dieser Verarbeitung resultieren Profileigenschaften 36 der Profilverläufe 58 der Teststrukturen 38, insbesondere die jeweilige Profiltiefe 36-1, die jeweiligen Flankenwinkel 36-2 und 36-3 sowie die jeweilige Tiefe 36-4 von Mikrogräben 34 in den Profilverläufen 58 der in den verschiedenen Testfeldabschnitten 40 enthaltenen Teststrukturen 38. Weitere Profileigenschaften 36 der Profilverläufe 58, die als Resultat der Auswertung der Intensitätsverteilungen ermittelt werden können, umfassen beispielsweise sogenanntes „Nodging“ oder sogenanntes „Trenching“, bei dem untere Ecken im Profillauf 58 eingebuchtet bzw. ausgerunded sind. Darüber hinaus können mittels der Auswertung auch Materialeigenschaften des diffraktiven optischen Elements 12, wie etwa Variationen im Brechungsindex, Oberflächenrauheit oder die vorstehend erläuterten Kontureigenschaften der Teststrukturen 38 ermittelt werden. Insbesondere können auch Strukturbreiten der Teststrukturen bestimmt werden.

Gemäß einer Ausführungsform werden dabei sämtliche Vertikallinien-Testfeldab- schnitte 40-11 , 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45, sämtliche Horizontalli- nien-T estfeldabschnitte 40-21, 40-31, 40-41, 40-51, 40-52, 40-53, 40-54, 40-55, sämtliche Ziegelmuster-T estfeldabschnitte 40-22, 40-42, 40-23, 40-24, sämtliche F-Muster-T estfeldabschnitte 40-33, 40-43, 40-44, sowie der Kontroll-T estfeldab- schnitt 40-32 und der unstrukturierte Testfeldabschnitt 40-34 verarbeitet. Aus den ermittelten Profileigenschaften 36 ermittelt die Auswerteeinrichtung 83 mittels eines auf rigorosen Rechnungen beruhenden Auswertealgorithmus die vorstehend bereits genannten Kalibrierwerte 86 bezüglich der auf der Nutzfläche 14 des diffraktiven optischen Elements 10 enthaltenen Formmessstrukturen 16. Dabei sind gemäß einer Ausführungsvariante in den Kalibrierwerten 86 die Profileigenschaften 36, welche bezüglich der einzelnen über die Nutzfläche 14 verteilten Testfelder 18 Profileigenschaften 36 ermittelt wurden, jeweils Formmessstrukturen 16 zugeordnet, welche in dem jeweiligen Testfeld 18 angrenzenden Regionen der Nutzfläche 14 angeordnet sind. Alternativ kann die örtliche Zuordnung der den Formmessstrukturen 16 zugeordneten Profeileigenschaften auch durch Interpolation der an den einzelnen Testfeldern 18 ermittelten Profileigenschaften ermittelt werden.

Bei der Ermittlung der Kalibrierwerte 86 der Formmessstrukturen 16 nutzt die Auswerteeirichtung 83 gemäß einer Ausführungsform einen anhand der Testfelder 18 ermittelten Zusammenhang zwischen der Tiefe dp und der Breite b eines Grabens 28 (vgl. Fig. 3). Während dieser Zusammenhang grundsätzlich auf einer beliebigen Funktion beruhen kann, ist die Grabentiefe dp oft umso größer je größer die Breite b des Grabens 28 ist, wie in Fig. 11 veranschaulicht. Dieser Effekt tritt unter anderem bei Ätzprozessen auf der Längenskala von wenigen 100 nm auf.

Da, wie vorstehend erwähnt, die Auflösung des Beugungsmessstands 60 über 10 miti liegt, ist eine unmittelbare Detektion des Effekts nicht möglich. Wie vorstehend erwähnt, umfassen die Horizontallinien-Testfeldabschnitte 40-21, 40-31 , 40-41 , 40-51 , 40-52, 40-53, 40-54, 40-55 sowie die Vertikallinien-T estfeldabschnitte 40- 11 , 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45 regelmäßig angeordnete Linien 42 unterschiedlicher Breite. Die Auswertung der vom Beugungsmessstand 60 für die einzelnen Testfeldabschnitte aufgezeichneten Intensitätswerte ermöglicht es nun unter Zuordnung der vom Design her bekannten Profilbreiten b den Zusammenhang zwischen der Tiefe dp und der Breite b der Gräben 28 zu ermitteln. Ähnlich kann bei den zweidimensionalen Strukturen in den Ziegelmuster-Testfeldabschnitten 40-22, 40-42, 40-23, 40-24 und den F-Muster-Testfeldabschnitten 40- 33, 40-43, 40-44 vorgegangen werden, dort ändern sich die „Grabenbreiten“ dann in beiden Dimensionen. Dieser Zusammenhang wird als repräsentativ für generische Strukturen angenommen und bei der Ermittlung der Kalibrierwerte 86 der Formmessstrukturen 16 in der Auswerteeinrichtung 83 berücksichtigt. Analog zur Variation der Profiltiefe dp als Funktion der lateralen Strukturdefinition können auch Variationen der Strukturbreiten, wie etwa der Grabenbreiten b und auch anderer Profilparameter, wie etwa Tiefe dp von Mikrogräben 34 (vgl. Fig. 3) auftre- ten. Diese werden gemäß einer Ausführungsform analog erfasst und behandelt. Für zweidimensionale Strukturen ist es insbesondere möglich, Zusammenhänge der Konturveränderung als Funktion der umliegenden Grabenbreiten - Proximity- Effekte des Lithographie-Prozesses der CGH-Herstellung - zu erfassen. Typische Beispiele sind das Verrunden von Innen- und Außenecken (F-Strukturen) sowie nichtisotrope Formfehler der Rechtecke.

In Fig. 8 wird das vorstehend bereits als alternative Messvorrichtung zur Vermessung der Profileigenschaften 36 der Teststrukturen 38 erwähnte Rastersondenmikroskop 84 (auch SPM bezeichnet) beschrieben. In dem dargestellten Beispiel ist das Rastersondenmikroskop 84 ein Rasterkraftmikroskop oder ein Atomkraftmikroskop (auch AFM bezeichnet). In das Rastersondenmikroskop 84 ist ein Messkopf 89 eingebaut.

Der Messkopf 89 ist mittels einer Halteeinrichtung 87 an einem nicht in Fig. 8 dargestellten Rahmen des Rastersondenmikroskops 84 befestigt. Der Rahmen erlaubt die Positionierung des diffraktiven optischen Elements 10 an jeder beliebigen Stelle, in jeder Orientierung. Die Halteeinrichtung 87 kann um ihre Längsachse, die in horizontaler Richtung verläuft, gedreht werden. An der Halteeinrichtung 87 des Messkopfes 89 ist ein Piezo-Aktuator 88 angebracht, der eine Bewegung des freien Endes des Piezo-Aktuators 88 in drei Raumrichtungen ermöglicht (in Fig. 8 nicht dargestellt). Am freien Ende des Piezo-Aktuators 88 ist ein Biegebalken befestigt, der im Folgenden, wie im Fachgebiet üblich, Cantilever 90 genannt wird.

Der Cantilever 90 weist eine Halteplatte (nicht in Fig. 8 dargestellt) zum Befestigen an dem Piezo-Aktuator 88 auf. Das der Halteplatte entgegengesetzte Ende des Cantilevers 90 trägt eine Messsonde 92. Die Messsonde 92 ist in der dargestellten Ausführungsform an ihrem freien Ende pyramidenförmig bzw. kegelförmig ausgeführt. Weiterhin kann die Messsonde 92 beispielsweise auch zylinderförmig oder umgekehrt kegelförmig bzw. hammerartig (auch „reentrant“ bezeichnet) ausgeführt sein.

Der Cantilever 90 und die Messsonde 92 können einstückig ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Cantilever 90 und die Messsonde 92 aus einem Metall, wie etwa Wolfram, Kobalt, Iridium, einer Metalllegierung oder aus einem Halbleiter, wie etwa Silizium oder Siliziumnitrid gefertigt werden. Es ist auch möglich, den Cantilever 90 und die Messsonde 92 als zwei getrennte Komponenten zu fertigen und anschließend miteinander zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Kleben erfolgen. Insbesondere kann auch die Messsonde 92 in zwei getrennten Schritten hergestellt werden.

Das zu vermessende diffraktive optische Element 10 wird auf einem Probentisch 94 fixiert. Dies kann beispielsweise durch Auflegen des diffraktiven optischen Elements 10 auf Auflagepunkte des Probentisches 94 in einer Vakuum- oder Hochvakuumumgebung erfolgen.

Wie in der Fig. 8 durch Pfeile symbolisiert, kann der Probentisch 94 durch ein Positionierungssystem 96 in drei Raumrichtungen relativ zum Messkopf 96 des Rastersondenmikroskops 84 bewegt werden. Weiterhin kann der Probentisch 94 um die Normale des diffraktiven optischen Elements 10 gedreht werden (nicht in Fig.

8 gezeigt). Im Beispiel der Fig. 8 ist das Positionierungssystem 96 in Form mehre- rer Mikromanipulatoren ausgeführt. Weiterhin oder alternativ kann das Positioniersystem 96 mit Schrittmotoren und/oder Linearantrieben zur Bewegung des diffrak- tiven optischen Elements 10 ausgestattet sein. Eine alternative Ausführungsform des Positionierungssystems 96 könnten Piezo-Aktuatoren sein. Das Positionierungssystem 96 wird durch Signale einer Steuereinrichtung kontrolliert. In einer alternativen Ausführungsform bewegt die Steuereinrichtung nicht den Probentisch 94, sondern die Haltevorrichtung des Messkopfes 89 des Rastersondenmikroskops 84. Es ist ferner möglich, dass die Steuereinrichtung eine grobe Positionierung des als Probe dienenden diffraktiven optischen Elements 10 in der Höhe (z- Richtung) ausführt und der Piezo-Aktuator 88 des Messkopfes 89 eine präzise Höheneinstellung des Rastersondenmikroskops 84 vornimmt.

Alternativ oder zusätzlich kann in einer weiteren Ausführungsform die Relativbewegung zwischen der Probe und der Messsonde 92 zwischen dem Positionierungssystem 96 und dem Piezo-Aktuator 88 aufgeteilt werden. Beispielsweise führt das Positionierungssystem 96 die Bewegung der Probe in der Probenebene (xy-Ebene) aus und der Piezo-Aktuator 88 ermöglicht die Bewegung der Messsonde 92 in Richtung der Probennormalen.

Das Rastersondenmikroskop 92 kann in einem eindimensionalen oder einem zweidimensionalen Messmodus betrieben werden. Beim eindimensionalen Messmodus scannt die Messsonde 92 die Probe in einer vorgegebenen Messrichtung zeilenartig ab, wobei in Scanrichtung eine hohe Ortsauflösung und quer zur Scanrichtung aufgrund des gewählten Zeilenabstands eine vergleichsweise niedrige Ortsauflösung erreicht wird (typischerweise eine um den Faktor 100 kleinere Ortsauflösung). Beim zweidimensionalen Messmodus wird der Zeilenabstand so verringert, dass quer zur Scanrichtung ebenfalls eine hohe Ortsauflösung erreicht wird, etwa eine um nur den Faktor 10 geringere Ortsauflösung als in Scanrichtung. Der zweidimensionale Messmodus ist jedoch wesentlich zeitaufwendiger als der eindimensionale Messmodus wird daher nach Möglichkeit vermieden. Beim eindimensionalen Messmodus wird bevorzugt senkrecht zur aus den Symmetrieachsen des Cantilever 90 sowie der Messsonde 92 definierten Ebene gescannt, dadurch werden Messartefakte reduziert. Beim zweidimensionalen Messmodus wird die Messsonde bevorzugt senkrecht zu eben jener Symmetrieachse schnell bewegt, während die langsamere Bewegung senkrecht dazu erfolgt.

Fig. 9a zeigt einen sich von dem in Fig. 2 dargestellten Ausschnitt unterscheidenden weiteren Ausschnitt einer Ausführungsform eines sich entlang der Nutzfläche 14 erstreckenden Strukturmusters 24 der diffraktiven Formmessstrukturen 16. Die im Querschnitt grabenförmigen Strukturen weisen in diesem Fall sehr unregelmäßige Formen mit Flankenbereichen unterschiedlicher Orientierung auf. Wird das gezeigte Strukturmuster nun mittels des vorstehend beschriebenen Rastersondenmikroskops 84 im eindimensionalen Messmodus mit horizontaler Scanrichtung (in x-Richtung) entlang der Scanlinie B-B‘ vermessen, so ergibt sich der in Fig. 9b dargestellte Profilverlauf 26.

Die genaue Struktur des Profilverlaufs 26 ist jedoch hochgradig von der genauen Position der Scanlinie in y-Richtung abhängig. Weiterhin sind die Flankenwinkel des gemessenen Profilverlaufs 26 durch die pyramidenartige bzw. kegelartige Form der Messsonde 92 verfälscht. Das Ausmaß der Verfälschung ist jedoch von der Orientierung der Flankenbereiche 30 in der xy-Ebene abhängig, d.h. zur präzisen Herausrechnung des Einflusses der Form der Messsonde 92 ist eine sehr genaue Kenntnis der Flankenorientierung entlang der Scanlinie notwendig. Aufgrund dieser Messunsicherheiten sind die bei Vermessung der Strukturmuster 16 realer Formmessstrukturen 16 im eindimensionalen Messmodus des Rastersondenmikroskops 84 ermittelten Messergebnisse für den Zweck der Korrektur der Oberflächenmessung im Prüfinterferometer 100 meist zu ungenau. Die Vermessung im zweidimensionalen Messmodus hingegen ist oft zu aufwendig.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden nun anstatt der Formmessstrukturen 16 Strukturmuster 39 der in den Testfeldern 18 angeordneten Teststrukturen 38 vermessen. Bezugnehmend auf Fig. 4 kommen dabei sämtliche Vertikallinien-T estfeldabschnitte 40-11, 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45, sämtliche Horizontallinien-Testfeldabschnitte 40-21 , 40-31 , 40-41 , 40-51, 40-52, 40-53, 40-54, 40-55 sowie sämtliche Ziegelmuster-Testfeldabschnitte 40-22, 40- 42, 40-23, 40-24 in Frage. Fig. 10b zeigt entlang der Scanlinie B-B‘ den Profilverlauf 58 des in Fig. 10a dargestellten Strukturmusters 39 in Form von vertikalen geraden Linien. Da in diesem Fall die Orientierung der Flankenbereiche 30 unabhängig von der Position der Scanline in y-Richtung und weiterhin auch nicht entlang der Scanline variiert, kann der Einfluss der Form der Messsonde 92 sehr genau aus dem gemessenen Profilverlauf 58 herausgerechnet werden.

Der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschriebene Zusammenhang zwischen der Tiefe dp und der Breite b eines Grabens 28 kann durch entsprechende Vermessung der betreffenden Profile in den Horizontallinien-Testfeldab- schnitten 40-21 , 40-31 , 40-41 , 40-51 , 40-52, 40-53, 40-54, 40-55 sowie die Verti- kallinien-Testfeldabschnitte 40-11, 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45 mittels des Rastersondenmikroskops 84 mit besonders großer Genauigkeit ermittelt werden. Das gleiche gilt für die zweidimensionalen Strukturen in den Ziegelmus- ter-Testfeldabschnitten 40-22, 40-42, 40-23, 40-24 und den F-Muster-Testfeldab- schnitten 40-33, 40-43, 40-44. Bei der Vermessung wird vorzugsweise der Refe- renz-T estfeldabschnitt 40-14 zur korrekten Justage der entsprechenden Testfelder 18 genutzt.

Fig. 12a zeigt einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform eines Testfeldabschnitts 40, welcher im Wesentlichen die inverse Struktur des in Fig. 5c dargestellten und um 90° gedrehten Ziegelmuster-Testfeldabschnitts 40-22 aufweist. Im Gegensatz zum Strukturmuster gemäß Fig. 5c, bei dem die Rechteckstrukturen 50 die durch Gräben ausgebildet sind, sind die Rechteckstrukturen 50 im Strukturmuster gemäß Fig. 12a von Gräben 18 umgeben.

Fig. 12b zeigt den mittels des Rastersondenmikroskops 84 entlang der Linie B-B‘ in Fig. 12a vermessenen Profilverlauf 58. Darin ist deutlich zu erkennen, dass die Grabentiefe in den Kreuzungsbereichen zwischen vertikalen und horizontalen Grabenabschniten am größten ist, während sie auf halber Strecke zwischen den Kreuzungsbereichen aufgrund der dort vorherrschenden geringen Grabenbreite ein Minimum 98 aufweist. Die gezeigte Signatur der Grabentiefe lässt sich mit dem Rastersondenmikroskop 84 sehr präzise vermessen und der entsprechende Zusammenhang mit dem Design des Strukturmusters bei der Ermitlung der Kalibrierwerte 86 der Formmessstrukturen 16 verwenden.

Aus den mitels des Rastersondenmikroskops 84 vermessenen Vertikallinien- T estfeldabschniten 40-11 , 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45, Horizontalli- nien-T estfeldabschniten 40-21 , 40-31 , 40-41 , 40-51 , 40-52, 40-53, 40-54, 40-55, Ziegelmuster-T estfeldabschniten 40-22, 40-42, 40-23, 40-24 sowie F-Muster- T estfeldabschniten 40-33, 40-43, 40-44 werden unter Berücksichtigung des Ko- troll-T estfeldabschnits 40-32 sowie ggf. unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge zwischen Designmaßen des entsprechenden Strukturmusters und der Grabentiefe in einer Auswerteeinrichtung 97 des Rastersondenmikroskops 84 die Profileigenschaften 36 der Profilverläufe 58 der Teststrukturen 38 ermitelt. Die Profileigenschaften 36 können, wie bei der Vermessung mitels des Beugungsmessstands 60 die Profiltiefe 36-1, die jeweiligen Flankenwinkel 36-2 und 36-3 sowie die jeweilige Tiefe 36-4 von Mikrogräben in den Profilverläufen 58 der in den verschiedenen Testfeldabschniten 40 enthaltenen Teststrukturen 38 enthalten.

Weitere Profileigenschaften 36 der Profilverläufe 58, die mitels des Rastersondenmikroskops 84 ermitelt werden können, umfassen beispielsweise das bereits mit Bezug auf den Beugungsmessstand 60 erläuterte „Nodging“ oder „Trenching“. Darüber hinaus können mitels des Rastersondenmikrolkops 84 auch Materialeigenschaften des diffraktiven optischen Elements 12 in der Oberflächenrauheit o- der auch bezüglich Kontureigenschaften der Teststrukturen 38 ermitelt werden. Insbesondere können auch Strukturbreiten der Teststrukturen bestimmt werden. Analog zur Arbeitsweise der Auswerteeinrichtung 83 des Beugungsmessstands 60 ermittelt die in Fig. 8 eingezeichnete Auswerteeinrichtung 83 aus den ermittelten Profileigenschaften 36 die Kalibrierwerte 86 bezüglich der auf der Nutzfläche 14 des diffraktiven optischen Elements 10 enthaltenen Formmessstrukturen 16.

Gemäß einer Ausführungsvariante nach der Erfindung werden jeweils zumindest ein Teil der Vertikallinien-Testfeldabschnitte 40-11 , 40-12, 40-13, 40-15, 40-25, 40-35, 40-45, der Horizontallinien-Testfeldabschnitte 40-21 , 40-31 , 40-41 , 40-51, 40-52, 40-53, 40-54, 40-55, der Ziegelmuster-T estfeldabschnitte 40-22, 40-42, 40- 23, 40-24 sowie der F-Muster-Testfeldabschnitte 40-33, 40-43, 40-44 sowohl mittels des Beugungsmessstands 60 als auch mittels des Rastersondenmikroskops 84 wie vorstehend beschrieben vermessen. Aus den Messergebnissen werden, ggf. unter geeigneter Berücksichtigung des Kontroll-Testfeldabschnitts 40-32, des unstrukturierten Testfeldabschnitts 40-34 sowie der vorstehend beschriebenen Zusammenhänge zwischen Designmaßen des entsprechenden Strukturmusters und der Grabentiefe, die Profileigenschaften 36 der Profilverläufe 58 der Teststrukturen 38 ermittelt. Mit anderen Worten werden die Testfelder mittels mehrerer unterschiedlicher Messmethoden, im vorliegenden Fall mittels der auf dem Beugungsmessstand 60 sowie dem Rastersondenmikroskop 84 beruhenden Messmethoden, vermessen und die Profileigenschaften 36 durch Verrechnen der mittels der unterschiedlichen Messmethoden ermittelten Messergebnisse bestimmt.

Weitere Messmethoden, die hier zum Einsatz kommen können, umfassen T rans- missionselektronenmessungen (TEM), Messungen mit einem Rastemahfeldmik- roskop, wie etwa einem sogenannten TSOM (Through Focus Scanning Optical Microscope), Röntgenmessungen (XRT) sowie unabhängig vom Beugungsmessstand durchgeführte scatterometrische Verfahren wie Goniometrie, Ellipsometrie, Reflektometrie etc. Die Verrechnung der mitels der verschiedenen Messmethoden ermitelten Messergebnisse kann beispielsweise mitels des in der Veröffentlichung „Improving op- tical measurement uncertainty with combined multitool metrology using a Bayesian approach“, Applied Optics, Vol. 51 , No. 25, September 2012, Seiten 6196-6206 beschriebenen Bayesschen Ansatzes, mitels Hin- und Heriterierens und/oder mitels einer Parametertrennung erfolgen. Weiterhin kann ein gemeinsames umfassendes Modell für die verschiedenen Messmethoden zum Einsatz kommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Verrechnung der mitels des Beugungsmessstands 60 ermitelten Messergebnisse mit Messergebnissen, welche mit einer alternativen Messmethode ermitelt wurden, ist im Flussdiagramm gemäß Fig. 15 veranschaulicht. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels werden drei verschiedene Datensätze mitels nicht-linearer Anpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate verrechnet.

Der erste Datensatz wird durch eine theoretische Vorhersage bzw. eine Rechnung bezüglich Beugungseffizienzen für verschiedene Parameter {Pi}i bestimmt. {Pi}i ist die Menge der Parameter, welche die geometrische Oberfläche des dif- fraktiven optischen Elements 10 beschreiben. Diese betreffen insbesondere geometrische Eigenschaften, wie Profileigenschaften und/oder Kontureigenschafen, von in den Testfeldern 18 enthaltenen Teststrukturen 38. So gilt beispielsweise Pi= Ätztiefe, P2= Flankenwinkel und P3= Stegbreite/Konturvariation.

Der zweite Datensatz umfasst Gewichte w(x,y), welche durch Messung der Beugungseffizienzen (vorstehend als Intensitätswerte bezeichnet) mitels des Beugungsmessstands 60, Datenaufbereitung und entsprechender Abschätzung der Gewichte w(x,y) ermitelt werden. Der drite Datensatz umfasst Gewichte w(x,y), welche durch Ermitlung von Messwerten mit der alternativen Messmethode, wie etwa der mitels des Rastersondenmikroskops 84 ausgeführten Messmethode, Datenaufbereitung und entsprechender Abschätzung der Gewichte w(x,y) ermittelt werden. Die Datenaufbereitung ist in der Regel notwendig, da das Messmittel typischerweise nicht unmittelbar die relevanten Parameter, sondern nur damit in Bezug stehende Daten misst. Beispielsweise misst das Rastersondenmikroskop 84 relative Höhenänderungen und über eine externe Kalibrationsprobe können dann absolute Ätztiefen abgeleitet werden. Ähnlich misst der Beugungsmessstand 60 zweimal, mit und ohne diffraktivem optischem Element 10 im Strahlengang, die resultierende Beugungseffizienz ist der Quotient dieser beiden Messungen.

Die Abschätzung der Gewichte der Messinformation wird vorgenommen, um bei der hier vorliegenden hybriden Verwendung mehrerer Messmittel deren unterschiedliche Messgenauigkeit korrekt zu berücksichtigen. Beispielsweise kann das Rastersondenmikroskop 84 gerade hinzugezogen werden, weil es besonders präzise die Ätztiefe Vorhersagen kann, wohingegen Mikrogräben nur sehr grob mit dem Rastersondenmikroskop vermessbar sind. Gemäß einer Ausführungsvariante wird das Gewicht reziprok zum Messfehler gewählt, d.h. , wo-

DRi bei x, y den Ort auf dem diffraktiven optischen Element 10 angibt und APider Messfehler des i-ten Parameters ist.

Das Ergebnis der Verrechnung der drei Datensätze mittels nicht-linearer Anpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate sind Werte für die Parameter {Pi}i als Funktion des Ortes auf dem diffraktiven optischen Element 10. Die Anpassung mit der Methode der kleinsten Quadrate (auch „Non-linear least square fit“ bezeichnet) ist eine Form der nicht-linearen Regression, bei der die gewichteten Quadrate der Differenzen der einzelnen Messkanäle minimiert werden:

Hierbei steht w(x,y; l, p) für das Gewicht am Ort (x,y) des diffraktiven optischen Elements 10 für die Messung unter der Wellenlänge l und der Polarisation p. Im(x,y; l, p) steht analog bezüglich x,y, l, p für die gemessene Intensität in nullter Beugungsordnung. IR(X,Y; l, p; {Pi(x,y)}i) steht für die berechnete Intensität unter Variation der Fertigungsparameter Pi des diffraktiven optischen Elements 10 an diesem Ort. Der zweite Teil repräsentiert die Verwendung eines zweiten Messmittels, das beispielsweise, wie das Rastersondenmikroskop 84, direkten Zugang zu den geometrischen Parametern Pi hat. w (xo, yo; x, y) beschreibt die Möglichkeit, dass eine solche Vermessung der Parameter Pi nicht am Ort (x,y), an dem rekonstruiert wird, stattgefunden hat, sondern an einem etwas entfernteren Testfeld 18 an der Position (xo, yo) geschehen ist. Pi^m steht für den gemessenen Wert des Parameters, während Pi analog zur Vorkommen in IR ein Variationsparameter des Fits ist.

Da die Anzahl der Messkanäle in Beugungsmessständen beschränkt ist und auch ein gewisser Restfehler in den Messdaten Vorkommen kann, kommt es in der Praxis mit detaillierten CGH-Fertigungsfehlermodellen zu der Situation, dass mehrere Kombinationen aus CGH-Fertigungsfehlern die gemessenen Beugungseffizienzen plausibel erklären können. Dies entspricht mehreren lokalen Minima in der Merit- funktion während der Profilparameterrekonstruktion. Es ist nicht möglich zu sagen, welches lokale Minimum das physikalische ist (die Profilparameter, die das tatsächlich gefertigte CGH am ehesten beschreiben), auch nicht durch Vergleich ihrer „Tiefe“, d.h. der Meritfunktionswerte. Ein zweites Messmittel (z.B. Rastersondenmikroskop, insbesondere AFM) kann nun durch Festlegen eines Profilparameters entscheiden, welches der lokalen Minima das physikalische ist.

Weiterhin sind bestimmte Profilparameter in der nullten Beugungsordnung der Beugungsmessung nur schwer oder gar nicht erkennbar. Ein Beispiel hierfür ist der Profilflankenwinkel. Insbesondere der Fall asymmetrischer Flankenwinkel, z.B. linke Flanke 85° und rechte Flanke 95 (Überhang), ist bzgl. des Vorzeichens (d.h. ob linke oder rechte Flanke überhängend) in nullter Beugungsordnung aus Symmetriegründen nicht detektierbar. In der Phase, d.h. für die Beugungsordnung, welche von den Formmesstrukturen verwendet wird, ist das Vorzeichen allerdings entscheidend. Hier kann die Messung im Marker mittels Rastersonden- mikroskops, insbesondere mittels AFM, das Vorzeichen korrekt festlegen. Horizontale und vertikale Linienstrukturen zusammen betrachtet helfen auch einen entlang des CGH-Radius ausgeprägten Tilt zu detektieren. 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 Modifika- tionen 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 diffraktives optisches Element 12 Oberfläche 14 Nutzfläche

16 diffraktive Formmessstrukturen 18 Testfeld 20 bevorzugter Bereich 22 verbotener Bereich 24 Strukturmuster der Formmessstrukturen

26 Profilverlauf der Formmessstrukturen

28 Graben

29 Material

30 Flankenbereich 32 Bodenbereich

34 Mikrograben

36 Profileigenschaft 36-1 Profiltiefe

36-2 Flankenwinkel links 36-3 Flankenwinkel rechts

36-4 Tiefe des Mikrograbens

37 Breite des Grabens

38 Teststrukturen

39 Strukturmuster der Teststrukturen 40 Testfeldabschnitt

40-11 Vertikallinien-Testfeldabschnitt 40-14 Referenz-T estfeldabschnitt 40-21 Horizontallinien-Testfeldabschnitt 40-22 Ziegelmuster-T estfeldabschnitt 40-32 Kontroll-Testfeldabschnitt

40-33 F-Muster-T estfeldabschnitt 40-34 unstrukturierter Testfeldabschnitt 40-43 F-Muster-T estfeldabschnitt 42 gerade Linie 44 Zwischenraum 46-1 obere Kante 46-2 untere Kante

46-3 rechte Kante 46-4 linke Kante 48 Unterbrechung 50 Rechteckstruktur 50a tatsächliche Form der Rechteckstruktur

50s Sollform der Rechteckstruktur 52 F-Struktur

54 Referenzstrukturen

55 Nutzseite 56 Antireflexbeschichtung

57 Rückseite

58 Profilverlauf der Teststrukturen 60 Beugungsmessstand

62 stimmbare Teststrahlungsquelle 64 Teststrahlung

64r reflektierte Teststrahlung 64t transmittierte Teststrahlung 66 erste Fokussierlinse 68 Polarisator 70 zweite Fokussierlinse

72 Testwelle 74 erste Fokussierlinse 76 Aperturblende 78 Analysator 80 zweite Fourieroptik

82 Detektor

83 Auswerteeinrichtung 84 Rastersondenmikroskop

86 Kalibrierwerte

87 Halteeinrichtung

88 Piezo-Aktuator 89 Messkopf

90 Cantilever

92 Messsonde

94 Probentisch

96 Positioniersystem 97 Auswerteeinrichtung

98 Minimum der Grabentiefe

99u unkorrigierte Flankenwinkelverteilung 99k korrigierte Flankenwinkelverteilung 100 Prüfinterferometer 102 optische Oberfläche

104 Testobjekt

106 Prüfstrahlungsquelle

108 Prüfstrahlung

108i eingehende Prüfstrahlung 110 optische Achse

112 Strahlteiler

114 Fokussierlinse

116 Referenzelement

118 Fizeau-Fläche 120 Referenzwelle

122 Prüfwelle

122r reflektierte Prüfwelle

124 Blende

126 Okular 127 Interferometriemodul

128 Detektorkamera

130 Auswerteeinrichtung

Claims

Ansprüche

1. Diffraktives optisches Element für ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche mit:

- diffraktiven Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des diffraktiven optischen Elements angeordnet und dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des diffraktiven optischen Elements im Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Einstrahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, sowie

- mindestens einem Testfeld, welches zur Vermessung mehrerer Profileigenschaften von im Testfeld enthaltenen Teststrukturen konfiguriert ist, wobei die Profileigenschaften einen sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf der Teststrukturen charakterisieren und einen Flankenwinkel des Profilverlaufs der Teststrukturen, eine Profiltiefe der Teststrukturen sowie eine Tiefe eines Mikrograbens, welcher in einem Bodenbereich eines grabenförmigen Profils der Teststrukturen auftritt, umfassen und wobei das Testfeld derart an einem Ort der Nutzfläche anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet ist, dass es von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist.

2. Diffraktives optisches Element nach Anspruch 1 , bei dem mindestens zehn Testfelder an mehreren Orten der Nutzfläche jeweils anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen derart angeordnet sind, dass das jeweilige Testfeld von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist.

3. Diffraktives optisches Element nach Anspruch 2, wobei zumindest ein Teil der Testfelder eine regelmäßige Anordnung aufweisen.

4. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Teststrukturen und die Formmessstrukturen jeweils ein sich entlang der Nutzfläche erstreckendes Strukturmuster sowie einen sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf, welcher durch mindestens eine Profileigenschaft charakterisiert ist, aufweisen, wobei das Strukturmuster der Teststrukturen derart konfiguriert ist, dass eine bei einer Vermessung der Profileigenschaft der Teststrukturen erreichbare Messgenauigkeit erhöht ist gegenüber einer weiteren Messgenauigkeit, welche bei einer Vermessung der Profileigenschaft der Formmessstrukturen erreichbar ist.

5. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem Strukturmuster unterschiedlicher Teststrukturen eines jeweiligen Testfeldes zur Vermessung unterschiedlicher Profileigenschaften der Teststrukturen konfiguriert sind.

6. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem ein Strukturmuster der Teststrukturen für eine Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes konfiguriert ist.

7. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem ein Strukturmuster der Teststrukturen zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops konfiguriert ist.

8. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem ein Strukturmuster der Teststrukturen sowohl zur Vermessung mittels eines Beugungsmessstandes als auch zur Vermessung mittels eines Rastersondenmikroskops konfiguriert ist.

9. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem ein Strukturmuster der Teststrukturen sich periodisch wiederholende und gleich ausgerichtete Kanten aufweist, wobei die Periodizität der Kanten unterhalb einer Auflösung eines mit sichtbarem Licht betriebenen Beugungsmessstandes liegt.

10. Diffraktives optisches Element nach Anspruch 9, bei dem die Testfelder jeweils weitere Teststrukturen mit ebenfalls sich periodisch wiederholenden und gleich ausgerichteten Kanten umfassen, wobei die Kanten der weiteren Teststrukturen quer zu den Kanten der ersten Teststrukturen ausgerichtet sind.

11. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Teststukturen periodisch angeordnete zweidimensionale Strukturen aufweisen.

12. Diffraktives optisches Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem das Testfeld einen unstrukturierten Testfeldabschnitt umfasst, wobei das diffraktive optische Element zumindest im Bereich des unstrukturierten Testfeldabschnitts eine Antireflexbeschichtung aufweist.

13. Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche mit:

- einem diffraktiven optischen Element nach einem der vorausgehenden Ansprüche, sowie

- einem Interferometriemodul zum Erzeugen eines Interferenzmusters durch Überlagerung einer Referenzwelle mit der mittels der diffraktiven Formmessstrukturen erzeugten Prüfwelle nach deren Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche, sowie

- einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Form der optischen Oberfläche durch Auswertung des Interferogramms unter Berücksichtigung mindestens eines vorab bestimmten Kalibierwerts des diffraktiven optischen Elements.

14. Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines diffraktiven optischen Elements mit diffraktiven Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des diffraktiven optischen Elements angeordnet und jeweils dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des diffraktiven optischen Elements in einem zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche konfigurierten Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Einstrahlung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, mit den Schritten: - Anordnen des diffraktiven optischen Elements in einer Messvorrichtung und Vermessen von an mehreren Orten der Nutzfläche angeordneten Testfeldern, welche jeweils Teststrukturen mit einem sich quer zur Nutzfläche erstreckenden Profilverlauf aufweisen, zur Ermittlung mehrerer den Profilverlauf betreffenden Profileigenschaften der Teststrukturen, wobei die Profileigenschaften einen Flankenwinkel des Profilverlaufs der Teststrukturen, eine Profiltiefe der Teststrukturen und eine Tiefe eines Mikrograbens, welcher in einem Bodenbereich eines grabenförmigen Profils der Teststrukturen auftritt, umfassen, sowie

- Bestimmen eines der Kalibrierung der Formmessstrukturen bei der Vermessung der optischen Oberfläche dienenden Kalibrierwerts aus den ermittelten Profileigenschaften.

15. Kalibrierverfahren nach Anspruch 14, bei dem beim die Messvorrichtung einen Beugungsmessstand umfasst, beim Vermessen der Testfelder mehrere, sich jeweils in mindestens einem optischen Parameter unterscheidende, Testwellen auf die Testfelder eingestrahlt werden und mindestens eine der Profileigenschaften durch Auswerten von mittels des Beugungsmessstands aufgezeichneten Intensitätsverteilungen der Testwellen nach Wechselwirkung mit den Testfeldern ermittelt wird.

16. Kalibrierverfahren nach Anspruch 15, bei dem die unterschiedlichen Testwellen sich in ihrer Wellenlänge und/oder ihrer Polarisation unterscheiden.

17. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Messvorrichtung ein Rastersondenmikroskop umfasst.

18. Kalibrierverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Testfelder mittels mehrerer unterschiedlicher Messmethoden vermessen werden und die Profileigenschaften durch Verrechnen der mittels der unterschiedlichen Messmethoden ermittelten Messergebnisse bestimmt werden.

19. Messverfahren zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche mit den Schritten:

- Bestimmen eines Kalibrierwerts eines diffraktiven optischen Elements mittels des Kalibrierverfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 18, - Erzeugen einer Prüfwelle mittels der Formmessstrukturen des diffraktiven optischen Elements,

- Aufzeichnen eines durch Überlagerung einer Referenzwelle mit der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche erzeugten Interferogramms, sowie - Bestimmen der Form der optischen Oberfläche durch Auswerten des aufgezeichneten Interferogramms unter Berücksichtigung des Kalibrierwerts.

20. Verfahren zum Herstellen von diffraktiven optischen Elementen für ein Prüfinterferometer zur Vermessung einer Form einer optischen Oberfläche, mit den Schritten:

- Herstellen der diffraktiven optischen Elemente mit jeweils diffraktiven Formmessstrukturen, welche auf einer Nutzfläche des jeweiligen diffraktiven optischen Elements angeordnet und dazu konfiguriert sind, bei Anordnung des jeweiligen diffraktiven optischen Elements im Prüfinterferometer eine Prüfwelle zur Einstrah- lung auf die zu vermessende optische Oberfläche zu erzeugen, wobei mindestens ein Testfeld derart an einem Ort der Nutzfläche jedes der diffraktiven optischen Elemente anstelle der diffraktiven Formmessstrukturen angeordnet wird, dass es von mehreren der diffraktiven Formmessstrukturen umgeben ist, sowie

- Vermessen der Testfelder der diffraktiven optischen Elemente zur Überwachung einer Stabilität des Herstellungsprozesses.