WO2022243015A1 - Measuring arrangement and method for measuring the surface shape of an optical element - Google Patents

Measuring arrangement and method for measuring the surface shape of an optical element Download PDF

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WO2022243015A1
WO2022243015A1 PCT/EP2022/061610 EP2022061610W WO2022243015A1 WO 2022243015 A1 WO2022243015 A1 WO 2022243015A1 EP 2022061610 W EP2022061610 W EP 2022061610W WO 2022243015 A1 WO2022243015 A1 WO 2022243015A1
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wave
diffractive element
optical
optical element
measuring arrangement
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PCT/EP2022/061610
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Inventor
Steffen Siegler
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02034—Interferometers characterised by particularly shaped beams or wavefronts
    • G01B9/02038—Shaping the wavefront, e.g. generating a spherical wavefront
    • G01B9/02039—Shaping the wavefront, e.g. generating a spherical wavefront by matching the wavefront with a particular object surface shape
    • G—PHYSICS
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    • G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
    • G01B2290/30—Grating as beam-splitter

Definitions

  • the invention relates to a measuring arrangement and a method for measuring the surface shape of an optical element.
  • Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits or LCDs, for example.
  • the microlithographic process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens.
  • a projection exposure system which has an illumination device and a projection lens.
  • NA image-side numerical aperture
  • NA image-side numerical aperture
  • CGH computer-generated holograms
  • FIG. 8 A conventional structure of an interferometric measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element in the form of an EUV mirror is described below with reference to FIG. 8 .
  • the illumination radiation generated by a light source (not shown) and emerging from the exit surface of an optical waveguide 801 emerges as an input wave with a spherical wavefront, passes through a beam splitter 802 and then, via a deflection mirror 810, strikes a diffractive element in the form of a CGH 803.
  • the CGH has a complex coding in the form of superimposed diffractive structure patterns to generate different output waves.
  • the publications F With regard to the complex coding, the publications F.
  • Simon et al "Quasi-absolute measurement of aspheres with a combined diffractive optical element as reference", APPLIED OPTICS Vol. 45. No. 34, 2006, pp. 8606-8612, H. Liu et al: "Redistribution of output weighting coefficients for complex multiplexed phase-diffractive elements", OPTICS EXPRESS Vol. 19, 2004, pp. 4347-4352 and E. Carcole et al: "Derivation of weighting coefficients for multiplexed phase-diffractive elements", OPTICS LETTERS Vol. 23, 1995, pp. 2360-2362.
  • deflection mirror 810 is fundamentally advantageous both from the standpoint of installation space and for enabling measurement of the relevant optical element or mirror 804 in the installed position.
  • the reference wave reflected at the reference mirror 805 is successively compared with the test wave reflected by the mirror 804 or with one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 reflected calibration waves brought to interference.
  • the beams reflected by the reference mirror 805 on the one hand and the beams reflected by the mirror 804 or one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 on the other hand hit the beam splitter 802 again via the deflection mirror 810, are reflected by it and arrive via an eyepiece mirror 806 an interferometer camera 807 designed as a CCD camera, for example.
  • the interferometer camera 807 records an interferogram generated by the interfering waves, from which the actual shape of the optical surface of the mirror 804 is determined via an evaluation device (not shown).
  • phase part actually to be determined contains other phase parts in addition to the phase part actually to be determined (corresponding to the surface shape or pas of the test object). having.
  • phase parts include, among other things, polarization-induced phase components, e.g. due to various influences on the state of polarization occurring in the respective optical system, which falsify the results obtained during the Passe determination. Compensation or targeted elimination of such polarization-induced phase components requires knowledge of them that is as precise as possible.
  • polarization measurements that can be carried out for this purpose are complex and can in turn be subject to errors.
  • the causes of the aforementioned, undesired influencing of the state of polarization are, in particular, the stress birefringence occurring both in the substrate of the CGH 803 and in the beam splitter 802, as well as the polarization effect of the coating on the deflection mirror 810.
  • the said influencing the state of polarization Effects are all the more serious in that an undesired coupling between the polarization effect of the diffractive structure of the CGH 803 on the one hand and the polarization effect of the coating of the deflection mirror 810 and the stress birefringence occurring in the beam splitter 802 and in the substrate of the CGH 803 on the other hand causes an additional phase component.
  • Another undesired contribution to interference with regard to the interferogram phase used in the interferogram measurement for the pass determination results from disturbing reflections occurring on the CGH 803 and in particular from the fact that the light impinging on the CGH 803 both on its structured side and is reflected on its unstructured side, with the result that double reflections reach both the mirror 804, which is to be characterized with regard to its surface shape, and the reference mirror 805, and ultimately deliver an error contribution in the intensity signal of the interferometer camera 807.
  • FIG. 9a-9b show schematic representations to illustrate possible interfering light paths which can occur within a CGH operated in transmission according to FIG diffractive CGH structures are designated.
  • a first possible interfering light path for electromagnetic radiation incident into the CGH from its unstructured side results from the fact that the diffraction orders generated by the CGH structure 911 in reflection are reflected from the structured side of the CGH back to its unstructured side . From this unstructured side, the radiation is again directed to the structured side via total internal reflection and there in turn is deflected back against the original direction of incidence for the diffraction orders generated in reflection, which leads to an unwanted interference contribution on the interferometer camera.
  • interference contributions can also result for the diffraction orders generated by the CGH in transmission from the fact that in the further beam path at the mirror to be measured (in Fig. 9b with "930"), at the reference mirror or Non-vertical reflections occur on one of the calibration mirrors, whereby the corresponding stray light components can also reach the CGH up to the interferometer camera in the opposite direction to the original direction of incidence.
  • Said interference contributions to the interferogram phase finally measured lead to an erroneous determination of the surface of the mirror to be measured and thus also to a surface treatment that may be based thereon.
  • a measuring arrangement according to the invention for measuring the surface shape of an optical element has:
  • At least one diffractive element wherein a measurement of the upper surface shape of at least one partial surface of the optical element by interferometric superimposition of one generated by the diffractive element from the electromagnetic radiation and onto the optical Element steered test wave and a reference wave is feasible;
  • an interferometer camera for capturing an interferogram generated by interferometric superimposition of test wave and reference wave
  • the at least one diffractive element is a computer-generated hologram (CGH), which has a complex coding with voneinan the different CGH structures to provide the test wave and at least one other wave; and
  • CGH computer-generated hologram
  • the diffractive element is net angeord in the optical beam path in such a way that it generates the test wave in reflection.
  • the invention is based in particular on the concept of designing the structure of the measuring arrangement in a measuring arrangement for interferometric measurement of the surface shape of an optical element (e.g. an EUV mirror for microlithography) using a diffractive element or CGH such that said diffractive element or CGH is operated in reflection.
  • an optical element e.g. an EUV mirror for microlithography
  • This configuration has the advantageous result that the light impinging on the diffractive element or CGH, which according to diffraction at the diffractive element designed in reflection corresponding to the diffraction orders occurring in reflection to the reference mirror on the one hand and the mirror to be measured or a the calibration mirror, on the other hand, does not pass through the substrate of the diffractive element or CGH's and is therefore no longer influenced in its state of polarization by, for example, stress birefringence within this substrate. Furthermore, there are no longer any back reflections on the unstructured side of the diffractive element or CGH for this light, so that the error contribution described at the outset due to undesired double reflections reaching the interferometer camera and other interference reflections is avoided.
  • the reduction of reflections on the diffractive element or CGH made possible according to the invention also has the advantageous result that a “reflex ORing” that is usually required (ie carrying out the intensity measurements with two different CGHs with slight differences in terms of the generation structures used for calibration shafts) can be omitted, which in turn can significantly reduce the measurement effort ultimately required.
  • Another significant advantage of the concept according to the invention is that the functionality of the deflection mirror 810 present in the conventional structure of FIG of the coating on said deflection mirror 810, but also the unavoidable and undesired phase component in conventional design due to the aforementioned coupling of the polarization effect of said coating on deflection mirror 810 with the likewise partially unknown polarization effect of diffractive element 803 or CGFI's .
  • the invention is based, among other things, on the knowledge that, through a suitable design of the diffractive element or CGH, as described in more detail below, it is possible to achieve similarly good diffraction efficiencies for a CGH operated in reflection as for a CGH operated in transmission. Furthermore, with a suitable design of the CGH, it can be ensured that the part which is undesired in the structure according to the invention and is diffracted (and thus “transmitted”) into the CGH has comparatively extremely low diffraction efficiencies.
  • a further optical component is arranged in the optical beam path between the light source and the diffractive element, which directs electromagnetic radiation coming from the light source to the diffractive element.
  • this optical component is arranged in the optical beam path in such a way that it directs electromagnetic radiation coming from the light source to the diffractive element in reflection.
  • this configuration has the advantage that with regard to this component, the incident light directed to the diffractive element or CGH does not see the substrate of the relevant optical component and is therefore not exposed to stress birefringence or an associated undesired influence on the polarization state. As a result, there is also no undesired phase component due to the coupling of such a polarization effect with the polarization effect in the diffractive element or CGH.
  • the stress birefringence in the optical component leads above all to a retarding effect in the waves coming from the CGH and deflected by the optical component onto the camera. As can be shown in simulations or on the basis of analytical calculations, this retarding effect is offset by the formation of interference on camera gone to a large extent.
  • the design of the optical component in reflection that guides the electromagnetic radiation to the diffractive element or CGH has the advantage that a spherical wave impinging on said component can be guided to the diffractive element or CGH as a likewise spherical wave, with the result that that this spherical wave remains a spherical wave upon reflection at the diffractive element or CGH in the zeroth order of diffraction and can be used as a calibration wave in connection with a spherical calibration mirror and thus the complexity of the diffractive element or CGH's can be significantly reduced.
  • this optical component is a beam splitter.
  • this optical component is another diffractive element, in particular another computer-generated hologram (CGH).
  • CGH computer-generated hologram
  • the further diffractive element converts electromagnetic radiation impinging in the optical beam path into a plane wave.
  • This configuration is particularly advantageous in that, on the one hand, the optics required for imaging on the interferometer camera can be simplified in their structure (e.g. without an eyepiece mirror otherwise used to generate the plane wave impinging on the interferometer camera), and also - with a Use of additional optical compo nents such as an eyepiece mirror associated - unwanted optical aberrations or polarization effects can be avoided. In addition, there is no need for error-prone production, testing and coating of such an optical component. According to one embodiment, no optical element is arranged in the optical beam path between this further diffractive element and the interferometer camera.
  • the optical element whose surface shape is to be measured is a mirror, in particular a mirror designed for operation under EUV conditions.
  • the optical element has a surface shape in the form of an asphere or a free-form surface.
  • the diffractive element also generates the reference wave in reflection.
  • the reference wave can also be generated in reflection from a Fizeau element.
  • the diffractive element for generating the reference wave has a further coding designed according to a Littrow grating.
  • the reference wave travels back on the light path of the input wave impinging on the diffractive element.
  • the reference wave can also be guided via a reference element that is separate from the diffractive element, as described below (doing without a coding designed according to a Littrow grating).
  • the invention also relates to a method for measuring the surface shape of an optical element in an interferometric test arrangement, the method having the following steps:
  • the diffractive element is operated in reflection.
  • the method also has the step of carrying out further interferogram measurement series on a plurality of calibration mirrors to determine calibration corrections by superimposing a calibration wave generated by diffraction of electromagnetic radiation on the at least one diffractive element and reflected on the respective calibration mirror a reference wave not reflected at the optical element.
  • a wave generated by the diffractive element in the zeroth order of diffraction is used as a calibration wave.
  • At least two interferogram measurements are carried out on the optical element and/or on at least one calibration mirror, which measurements differ from one another with regard to the state of polarization of the electromagnetic radiation.
  • Figure 1 is a schematic representation to explain what is possible
  • FIG. 2 shows a schematic illustration to explain the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a changed position of a beam splitter located in the optical beam path compared to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a further CGFI present instead of the beam splitter from FIG. 1 or FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a configuration of the additional CGH that has changed in comparison to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment in comparison to FIG. 4, the configuration of the additional CGFT is again modified;
  • FIG. 6a shows a schematic illustration to explain the possible structure of a CGFI designed for operation in reflection
  • FIG. 6b-6e diagrams with simulation results to clarify the mode of operation of the CGFI of FIG. 6a;
  • FIG. 7 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment, which is implemented in a Fizeau arrangement
  • FIG. 8 shows a schematic illustration for explaining a conventional structure of a measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element
  • FIG. 9a-9b schematic representations to illustrate stray light paths occurring within a CGFI operated in transmission.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a projection exposure system designed for operation in the EUV.
  • an illumination device in a projection exposure system 1010 designed for EUV has a field facet mirror 1003 and a pupil facet mirror 1004 .
  • a first telescope mirror 1005 and a second telescope mirror 1006 are arranged.
  • a deflecting mirror 1007 is arranged below in the light path, which deflects the radiation striking it onto an object field in the object plane of a projection lens comprising six mirrors 1021-1026.
  • a reflective structure-bearing mask 1031 is arranged on a mask table 1030, which is imaged with the aid of the projection lens in an image plane in which a substrate 1041 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 1040.
  • the surface shape of the optical element measured in a measuring arrangement according to the invention described below can be, for example, any mirror of the projection exposure system 1010.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration to explain a possible structure of an interferometric measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element in the form of a mirror.
  • the illumination radiation generated by a light source (not shown) and emerging from the exit surface of an optical waveguide 101 emerges as an input wave with, for example, a spherical wavefront, runs through a beam splitter 102 and then strikes a diffractive optical element in the form of a complex encoded CGH 103.
  • the reference wave reflected on the reference mirror 105 is successively combined with the test wave reflected by the mirror 104 or with one of the calibration waves reflected by the respective calibration mirror S1, S2 or S3 brought to interference.
  • the beams reflected by the reference mirror 105 on the one hand and the beams reflected by the mirror 104 or one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 on the other hand hit the beam splitter 102 again, are reflected by it and reach a CCD camera, for example, via an eyepiece mirror 106 designed interferometer camera 107.
  • the interferometer camera 107 captures an interferogram generated by the interfering waves, from which the actual shape of the optical surface of the mirror 104 is determined via an evaluation device (not shown).
  • reference mirror 105 is successively axially displaced (indicated by the double arrow in Fig. 1) in a process also known as “phase shifting”, while a correspondingly large number of intensity measurements are carried out for different axial positions of reference mirror 105 , like that that from the typically sinusoidal modulation obtained in the intensity signal of the interferometer camera 107, the value of the interferogram phase can then be determined relative to a respectively defined reference line as the phase zero point or phase reference.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, with components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 1 being denoted by reference numbers increased by “100”.
  • the measuring arrangement according to FIG. 2 differs from that from FIG. 1 in that the electromagnetic radiation coming from the light source or the optical waveguide 201 is directed via the beam splitter 202 in reflection to the diffractive element or CGH 203 . Due to the reflection at the beam splitter 202, the electromagnetic radiation impinging on the diffractive element or CGH 203 does not pass through the actual (volume) material of the beam splitter 202 and is therefore not subject to the stress birefringence that would otherwise occur in this material or one associated with it undesired th influence of the polarization state exposed.
  • a light wave impinging on the beam splitter 202 as a spherical input wave from the optical waveguide 201 can also be directed as a spherical wave onto the diffractive element or CGH 203 and thus in the further beam path as a calibration wave in connection with a spherical calibration mirror S1, S2 or S3 can be used with a corresponding simplification of the CGH structure or reduction in its complexity.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement in a further embodiment, with components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 2 being denoted by reference numbers increased by “100”.
  • the measuring arrangement according to Fig. 3 differs from that of Fig. 2 in particular in that (without a beam splitter 202) another diffractive element or CGFI 308 is used to directing incoming electromagnetic radiation in reflection to the diffractive element or CGH 303 and on the other hand also realizing the corresponding imaging beam path for deflecting the electromagnetic radiation returning from said diffractive element or CGH 303 to the interferometer camera 307 . Due to the fact that the further diffractive element or CGH 308 is again operated in reflection, an undesired polarization effect due to stress birefringence in the associated CGH substrate is avoided analogously to the embodiment of FIG. In addition to this, there is now also no polarization effect due to layers on the two upper surfaces of the beam splitter.
  • the CGH can be designed in such a way that the waves deflected to the eyepiece mirror are spherical waves, which means that an aspheric mirror can be dispensed with for the eyepiece mirror and a spherical mirror can be used which is easier to coat, to be manufactured, checked and adjusted.
  • the diffractive element or CGH 308 can be designed as a simply coded diffractive structure (whereby the illumination radiation directed to the optical element to be measured or to the reference or calibration mirror is reflected in the zeroth diffraction order and the imaging radiation directed to the interferometer camera 307 is reflected in the first diffraction order) .
  • the diffractive element or CGH 308 can have auxiliary structures used for adjustment.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, with components that are analogous to FIG. 3 or have essentially the same function as those in FIG. 3 and are denoted by reference numbers increased by “100”.
  • the interferometric measuring arrangement according to FIG. 4 differs from that of FIG it converts the electromagnetic radiation incident from the (first) diffractive element or CGFI 403 into a plane wave.
  • the entire imaging beam path is realized solely via said diffractive elements or CGFIs 403, 408, with additional optical elements such as e.g. Testing and adjustment of such optical elements can be avoided.
  • additional optical elements such as e.g. Testing and adjustment of such optical elements can be avoided.
  • error localization is simplified.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, components analogous to FIG. 4 or essentially having the same function being denoted by reference numbers increased by “100”.
  • the interferometric measuring arrangement according to FIG. 5 advantageously differs from that of FIG. to the (first) diffractive element or CGFI 503 and can be used there again in the zeroth order of diffraction as a spherical calibration wave and that it impinges from the (first) diffractive element or CGFI 503 converts electromagnetic radiation into a plane wave, which then travels to the interferometer camera 507.
  • a diaphragm is now provided in the optical beam path not only between the CGHs 503 and 508, but also in the intermediate focus of the illumination before entry into the actual measurement arrangement.
  • the invention makes use of the knowledge that, despite the fact that (dielectric) CGHs typically have high diffraction efficiencies in transmission and comparatively by a factor of the order of 10-30 suppressed diffraction efficiencies in reflection, it is The design of the CGH succeeds in achieving sufficiently good diffraction efficiencies even for operation in reflection.
  • FIG. 6a shows a purely schematic illustration to explain the possible structure of a CGH 600 designed for operation in reflection, with its mode of operation being described using the diagrams in FIGS. 6b-6e. Investigations have shown that, for example, the additional use of a dielectric layer system or a metallic layer system can significantly increase the diffraction orders present in reflection.
  • the CGH 600 has a multiple layer system 630 between a CGH substrate 610 and a diffractive structure 620, which is only indicated. Without the invention being limited to this, both the CGH substrate 610 and the diffractive structure 620 are each made of quartz (S1O2).
  • the multi-layer system 630 has (likewise without the invention being limited thereto) an alternating arrangement of layer stacks each consisting of a TiO 2 layer and an SiO 2 layer.
  • FIGS. 6b-6e show simulation results to illustrate the effect of the multilayer system 630 both in terms of the diffraction efficiency achieved for the (+1)th diffraction order in reflection as a function of the line or stripe density (FIGS. 6b and 6d) and also with regard to the phase sensitivity resulting for the (+1)th diffraction order in reflection (FIGS. 6c and 6e).
  • FIG. 7 shows a schematic illustration to explain the structure of an interferometric measurement arrangement according to FIG such a Fizeau arrangement, components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 5 being denoted by reference numerals increased by “200”.
  • the CGFI 703 is operated in reflection analogously to the above-described embodiments and generates a total of four output waves from the input wave according to its complex coding, of which one output wave is applied as a test wave to the surface of the optical element or
  • the CGFI 703 generates three further output waves as calibration waves from the input wave in accordance with its complex coding, the wave front of which is each adapted to one of three calibration mirrors S1, S2 and S3.
  • an interferogram is generated between a reference wave reflected on the “Fizeau plate” 711 and a test wave reflected on the mirror 704 whose surface shape is to be characterized, or one of the waves reflected by the respective calibration mirror S1, S2 and S3 generated reflected calibration waves.

Abstract

The invention relates to a measuring arrangement and a method for measuring the surface shape of an optical element, having a light source for producing electromagnetic radiation, at least one diffractive element, with a measurement of the surface shape of at least a partial area of the optical element being implementable by interferometric superposition of a test wave, which was produced by the diffractive element from the electromagnetic radiation and which was steered to the optical element, and a reference wave, and an interferometer camera (107, 207, 307, 407, 507, 707) for capturing an interferogram produced by the interferometric superposition of test wave and reference wave, with the at least one diffractive element being a computer-generated hologram (CGH) (103, 203, 303, 403, 503, 703) which has complex coding with differing CGH structures for the purposes of providing the test wave and at least one further wave, and with the diffractive element being arranged in the optical beam path such that it produces the test wave in reflection.

Description

Messanordnung und Verfahren zur Vermessung der Measuring arrangement and method for measuring the
Oberflächenform eines optischen Elements Surface shape of an optical element
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patent anmeldung DE 10 2021 205 202.9, angemeldet am 21. Mai 2021. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen. The present application claims the priority of German patent application DE 10 2021 205 202.9, filed on May 21, 2021. The content of this DE application is incorporated by reference into the present application text.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der Erfindung field of invention
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung und ein Verfahren zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements. The invention relates to a measuring arrangement and a method for measuring the surface shape of an optical element.
Stand der Technik State of the art
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie bei spielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolitho graphieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durch geführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf weist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer licht empfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellen längen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Kom ponenten für den Abbildungsprozess verwendet. Typische für EUV ausgelegte Projektionsobjektive, wie z.B. aus US 2016/0085061 A1 bekannt, können bei spielsweise eine bildseitige numerische Apertur (NA) im Bereich von NA = 0.55 aufweisen und bilden ein (z.B. ringsegmentförmiges) Objektfeld in die Bildebene bzw. Waferebene ab. Microlithography is used to produce microstructured components, such as integrated circuits or LCDs, for example. The microlithographic process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is projected by means of the projection objective onto a substrate (e.g. a silicon wafer) coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective, in order to place the mask structure on the light-sensitive coating of the substrate to transfer. In projection lenses designed for the EUV range, ie at wavelengths of, for example, around 13 nm or around 7 nm, mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable light-transmitting refractive materials. Typical projection lenses designed for EUV, as known from US 2016/0085061 A1, for example, can have an image-side numerical aperture (NA) in the range of NA=0.55 and form an object field (e.g. ring segment-shaped) in the image plane or wafer plane.
Mit der Erhöhung der bildseitigen numerischen Apertur (NA) geht typischerweise eine Vergrößerung der erforderlichen Spiegelflächen der in der Projektions belichtungsanlage eingesetzten Spiegel einher. Dies hat wiederum zur Folge, dass neben der Fertigung auch die Vermessung bzw. Prüfung der Oberflächen form der Spiegel eine anspruchsvolle Herausforderung darstellt. Hierbei kommen zur hochgenauen Prüfung der Spiegel insbesondere interferometrische Messverfahren zum Einsatz. Increasing the image-side numerical aperture (NA) is typically accompanied by an increase in the required mirror surfaces of the mirrors used in the projection exposure system. This in turn means that, in addition to the production, the measurement and testing of the surface shape of the mirrors also represents a demanding challenge. In particular, interferometric measuring methods are used for the high-precision inspection of the mirrors.
Dabei ist u.a. die Verwendung Computer-generierter Hologramme (CGH) be kannt, wobei insbesondere in ein- und dasselbe CGH zusätzlich zu der für die eigentliche Prüfung benötigten Funktionalität (d.h. der entsprechend der Spiegelform ausgelegten CGH-Struktur zur Formung der mathematisch der Prüflingsform entsprechenden Wellenfront) wenigstens eine weitere „Kalibrier funktionalität“ zur Bereitstellung einer zur Kalibrierung bzw. Fehlerkorrektur dienenden Referenzwellenfront einkodiert werden kann. Among other things, the use of computer-generated holograms (CGH) is known, in particular in one and the same CGH in addition to the functionality required for the actual test (i.e. the CGH structure designed according to the mirror shape for forming the wavefront that mathematically corresponds to the test object shape ) at least one further “calibration functionality” can be encoded to provide a reference wavefront used for calibration or error correction.
Weiter ist es z.B. auch bekannt, in einer Fizeau-Anordnung ein Interferogramm zwischen einer an einer Referenzfläche („Fizeau-Platte“) reflektierten Referenz welle und einer an dem Spiegel reflektierten Prüfwelle zu erzeugen. It is also known, for example, to use a Fizeau arrangement to generate an interferogram between a reference wave reflected on a reference surface (“Fizeau plate”) and a test wave reflected on the mirror.
Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 8 ein herkömmlicher Auf bau einer interferometrischen Messanordnung zur Vermessung der Ober flächenform eines optischen Elements in Form eines EUV-Spiegels beschrieben. Gemäß Fig. 8 tritt die von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle erzeugte und aus der Austrittsfläche eines Lichtwellenleiters 801 austretende Beleuchtungs strahlung als Eingangswelle mit einer sphärischen Wellenfront aus, durchläuft einen Strahlteiler 802 und trifft anschließend über einen Umlenkspiegel 810 auf ein diffraktives Element in Form eines CGH 803. Das CGH weist eine komplexe Kodierung in Form einander überlagernder diffraktiver Strukturmuster zur Erzeu gung unterschiedlicher Ausgangswellen auf. Hinsichtlich der komplexen Kodie rung wird lediglich beispielhaft auf die Publikationen F. Simon et al: „Quasi-ab solute measurement of aspheres with a combined diffractive optical element as reference“, APPLIED OPTICS Vol. 45. No. 34, 2006, S. 8606-8612, H. Liu et al: „Redistribution of output weighting coefficients for complex multiplexed phase- diffractive elements“, OPTICS EXPRESS Vol. 12, No. 19, 2004, S. 4347-4352 und E. Carcole et al: „Derivation of weighting coefficients for multiplexed phase- diffractive elements“, OPTICS LETTERS Vol. 20, No. 23, 1995, S. 2360-2362 verwiesen. A conventional structure of an interferometric measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element in the form of an EUV mirror is described below with reference to FIG. 8 . According to Fig. 8, the illumination radiation generated by a light source (not shown) and emerging from the exit surface of an optical waveguide 801 emerges as an input wave with a spherical wavefront, passes through a beam splitter 802 and then, via a deflection mirror 810, strikes a diffractive element in the form of a CGH 803. The CGH has a complex coding in the form of superimposed diffractive structure patterns to generate different output waves. With regard to the complex coding, the publications F. Simon et al: "Quasi-absolute measurement of aspheres with a combined diffractive optical element as reference", APPLIED OPTICS Vol. 45. No. 34, 2006, pp. 8606-8612, H. Liu et al: "Redistribution of output weighting coefficients for complex multiplexed phase-diffractive elements", OPTICS EXPRESS Vol. 19, 2004, pp. 4347-4352 and E. Carcole et al: "Derivation of weighting coefficients for multiplexed phase-diffractive elements", OPTICS LETTERS Vol. 23, 1995, pp. 2360-2362.
Die Verwendung des Umlenkspiegels 810 ist dabei grundsätzlich sowohl unter Bauraumaspekten als auch zur Ermöglichung einer Vermessung des betreffen den optischen Elements bzw. Spiegels 804 in Einbaulage von Vorteil. The use of the deflection mirror 810 is fundamentally advantageous both from the standpoint of installation space and for enabling measurement of the relevant optical element or mirror 804 in the installed position.
Das CGH 803 erzeugt in Transmission im Beispiel aus der Eingangswelle ge mäß seiner komplexen Kodierung insgesamt fünf Ausgangswellen, von denen die eine Ausgangswelle als Prüfwelle auf die Oberfläche des hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden optischen Elements bzw. Spiegels 804 (= Prüfling) auftrifft, wobei die Prüfwelle eine an die Sollform der Oberfläche dieses Spiegels 804 angepasste Wellenfront besitzt. Des Weiteren erzeugt das CGH 803 aus der Eingangswelle in Transmission gemäß seiner komplexen Kodierung drei weitere Ausgangswellen als Kalibrierwellen, welche in ihrer Wellenfront jeweils an einem von drei Kalibrierspiegeln S1 , S2 bzw. S3 ange passt sind. Das CGH 803 erzeugt ferner eine Referenzwelle, welche auf einen Referenzspiegel 805 trifft. Indem nun zunächst der hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisie rende Spiegel 804 und dann nacheinander die Kalibrierspiegel S1 , S2 und S3 eingebaut werden, wird nacheinander die am Referenzspiegel 805 reflektierte Referenzwelle mit der vom Spiegel 804 reflektierten Prüfwelle oder mit einer der vom jeweiligen Kalibrierspiegel S1 , S2 bzw. S3 reflektierten Kalibrierwellen zur Interferenz gebracht. Hierzu treffen die jeweils vom Referenzspiegel 805 einer seits und die vom Spiegel 804 bzw. einem der Kalibrierspiegel S1 , S2 bzw. S3 reflektierten Strahlen andererseits wieder über den Um lenkspiegel 810 auf den Strahlteiler 802, werden von diesem reflektiert und gelangen über einen Okularspiegel 806 zu einer z.B. als CCD-Kamera ausgelegten Inter ferometerkamera 807. Die Interferometerkamera 807 erfasst ein durch die inter ferierenden Wellen erzeugtes Interferogramm, aus dem über eine (nicht darge stellte) Auswerteeinrichtung die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des Spiegels 804 bestimmt wird. In transmission, the CGH 803 generates a total of five output waves from the input wave in accordance with its complex coding, one of which as a test wave impinges on the surface of the optical element or mirror 804 (= test object) to be characterized with regard to its surface shape, with the Test wave has a wavefront adapted to the desired shape of the surface of this mirror 804. Furthermore, based on its complex coding, the CGH 803 generates three further output waves as calibration waves from the input wave in transmission, the wave front of which is adjusted to one of three calibration mirrors S1, S2 or S3. The CGH 803 also generates a reference wave which hits a reference mirror 805 . By first installing the mirror 804, which is to be characterized with regard to its surface shape, and then the calibration mirrors S1, S2 and S3 one after the other, the reference wave reflected at the reference mirror 805 is successively compared with the test wave reflected by the mirror 804 or with one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 reflected calibration waves brought to interference. For this purpose, the beams reflected by the reference mirror 805 on the one hand and the beams reflected by the mirror 804 or one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 on the other hand hit the beam splitter 802 again via the deflection mirror 810, are reflected by it and arrive via an eyepiece mirror 806 an interferometer camera 807 designed as a CCD camera, for example. The interferometer camera 807 records an interferogram generated by the interfering waves, from which the actual shape of the optical surface of the mirror 804 is determined via an evaluation device (not shown).
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die bei der jeweiligen Interfero- gramm-Messung ermittelte und für die jeweilige Passe-Bestimmung herangezo gene Interferogramm-Phase neben dem eigentlich zu bestimmenden Phasen anteil (entsprechend der Oberflächenform bzw. Passe des Prüflings) weitere Phasenanteile aufweist. Diese umfassen u.a. polarisationsinduzierte Phasen anteile z.B. aufgrund diverser, im jeweiligen optischen System auftretender Beeinflussungen des Polarisationszustandes, durch welche die bei der Passe- Bestimmung erhaltenen Ergebnisse verfälscht werden. Eine Kompensation bzw. ein gezieltes Herausrechnen solcher polarisationsinduzierter Phasenanteile er fordert deren möglichst genaue Kenntnis. Hierzu durchführbare Polarisations messungen gestalten sich jedoch aufwändig und können wiederum ihrerseits fehlerbehaftet sein. A problem that occurs in practice is that the interferogram phase determined during the respective interferogram measurement and used for the respective passe determination contains other phase parts in addition to the phase part actually to be determined (corresponding to the surface shape or passe of the test object). having. These include, among other things, polarization-induced phase components, e.g. due to various influences on the state of polarization occurring in the respective optical system, which falsify the results obtained during the Passe determination. Compensation or targeted elimination of such polarization-induced phase components requires knowledge of them that is as precise as possible. However, polarization measurements that can be carried out for this purpose are complex and can in turn be subject to errors.
Ursachen der vorstehend genannten, unerwünschten Beeinflussung des Polari sationszustandes stellen insbesondere die sowohl im Substrat des CGH 803 als auch im Strahlteiler 802 auftretende Spannungsdoppelbrechung sowie weiter auch die Polarisationswirkung der auf dem Umlenkspiegel 810 befindlichen Beschichtung dar. Die besagten, den Polarisationszustand beeinflussenden Effekte sind insofern umso gravierender, als auch eine unerwünschte Kopplung zwischen der Polarisationswirkung der beugenden Struktur des CGH’s 803 einerseits und der Polarisationswirkung der Beschichtung des Umlenkspiegels 810 und der im Strahlteiler 802 und im Substrat des CGH 803 auftretenden Spannungsdoppelbrechung andererseits einen zusätzlichen Phasenanteil be wirkt. The causes of the aforementioned, undesired influencing of the state of polarization are, in particular, the stress birefringence occurring both in the substrate of the CGH 803 and in the beam splitter 802, as well as the polarization effect of the coating on the deflection mirror 810. The said influencing the state of polarization Effects are all the more serious in that an undesired coupling between the polarization effect of the diffractive structure of the CGH 803 on the one hand and the polarization effect of the coating of the deflection mirror 810 and the stress birefringence occurring in the beam splitter 802 and in the substrate of the CGH 803 on the other hand causes an additional phase component.
Ein weiterer unerwünschter Störbeitrag hinsichtlich der bei der Interferogramm- Messung für die Passe-Bestimmung herangezogenen Interferogramm-Phase resultiert aus am CGH 803 auftretenden störenden Reflexen und insbesondere aus dem Umstand, dass das auf das CGH 803 auftreffende Licht sowohl an des sen strukturierter Seite als auch an dessen unstrukturierter Seite reflektiert wird mit der Folge, dass dementsprechend Doppelreflexe sowohl zu dem hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden Spiegel 804 als auch zu dem Referenzspiegel 805 gelangen und letztlich einen Fehlerbeitrag im Intensitäts signal der Interferometerkamera 807 liefern. Another undesired contribution to interference with regard to the interferogram phase used in the interferogram measurement for the pass determination results from disturbing reflections occurring on the CGH 803 and in particular from the fact that the light impinging on the CGH 803 both on its structured side and is reflected on its unstructured side, with the result that double reflections reach both the mirror 804, which is to be characterized with regard to its surface shape, and the reference mirror 805, and ultimately deliver an error contribution in the intensity signal of the interferometer camera 807.
Fig. 9a-9b zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung mögli cher Störlichtpfade, welche innerhalb eines entsprechend Fig. 8 in Transmission betriebenen CGH’s auftreten können, wobei mit „910“ das CGH-Substrat und mit „911“ die auf dem CGH-Substrat 910 befindlichen diffraktiven CGH-Strukturen bezeichnet sind. Gemäß Fig. 9a resultiert ein erster möglicher Störlichtpfad für in das CGH von dessen unstrukturierter Seite her einfallende elektromagneti sche Strahlung daraus, dass die von der CGH-Struktur 911 in Reflexion gene rierten Beugungsordnungen von der strukturierten Seite des CGH zurück zu dessen unstrukturierter Seite reflektiert werden. Von dieser unstrukturierten Seite wird die Strahlung über Totalreflexion erneut zur strukturierten Seite ge lenkt und dort wiederum für die in Reflexion generierten Beugungsordnungen entgegen der ursprünglichen Einfallsrichtung zurückgelenkt, was zu einem uner wünschten Störbeitrag auf der Interferometerkamera führt. Gemäß Fig. 9b kön nen ferner Störbeiträge auch für die vom CGH in Transmission generierten Beu gungsordnungen daraus resultieren, dass im weiteren Strahlengang am zu ver messenden Spiegel (in Fig. 9b mit „930“ bezeichnet), am Referenzspiegel oder an einem der Kalibrierspiegel nicht-senkrechte Reflexionen auftreten, wobei die entsprechenden Störlichtanteile ebenfalls entgegen der ursprünglichen Einfalls richtung auf das CGH bis zur Interferometerkamera gelangen können. 9a-9b show schematic representations to illustrate possible interfering light paths which can occur within a CGH operated in transmission according to FIG diffractive CGH structures are designated. According to FIG. 9a, a first possible interfering light path for electromagnetic radiation incident into the CGH from its unstructured side results from the fact that the diffraction orders generated by the CGH structure 911 in reflection are reflected from the structured side of the CGH back to its unstructured side . From this unstructured side, the radiation is again directed to the structured side via total internal reflection and there in turn is deflected back against the original direction of incidence for the diffraction orders generated in reflection, which leads to an unwanted interference contribution on the interferometer camera. According to Fig. 9b, interference contributions can also result for the diffraction orders generated by the CGH in transmission from the fact that in the further beam path at the mirror to be measured (in Fig. 9b with "930"), at the reference mirror or Non-vertical reflections occur on one of the calibration mirrors, whereby the corresponding stray light components can also reach the CGH up to the interferometer camera in the opposite direction to the original direction of incidence.
Die besagten Störbeiträge zur letztlich gemessenen Interferogrammphase führen zu einer fehlerhaften Bestimmung der Oberfläche des zu vermessenden Spiegels und somit auch zu einer darauf gegebenenfalls basierenden Ober flächenbearbeitung. Said interference contributions to the interferogram phase finally measured lead to an erroneous determination of the surface of the mirror to be measured and thus also to a surface treatment that may be based thereon.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2015 209 490 A1 verwiesen. Regarding the state of the art, reference is made to DE 10 2015 209 490 A1 merely as an example.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Vor dem obigen Flintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung und ein Verfahren zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements bereitzustellen, welche eine erhöhte Genauigkeit unter zumindest teilweiser Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen. Against the above background, it is an object of the present invention to provide a measuring arrangement and a method for measuring the surface shape of an optical element, which allow increased accuracy while at least partially avoiding the problems described above.
Diese Aufgabe wird durch die Messanordnung gemäß den Merkmalen des unab hängigen Patentanspruchs 1 sowie das Verfahren gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst. This object is achieved by the measuring arrangement according to the features of independent patent claim 1 and the method according to the features of independent patent claim 12 .
Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements weist auf: A measuring arrangement according to the invention for measuring the surface shape of an optical element has:
- eine Lichtquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung; - a light source for generating electromagnetic radiation;
- wenigstens ein diffraktives Element, wobei eine Vermessung der Ober flächenform zumindest einer Teilfläche des optischen Elements durch interferometrische Überlagerung einer von dem diffraktiven Element aus der elektromagnetischen Strahlung erzeugten und auf das optische Element gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle durchführbar ist; und - At least one diffractive element, wherein a measurement of the upper surface shape of at least one partial surface of the optical element by interferometric superimposition of one generated by the diffractive element from the electromagnetic radiation and onto the optical Element steered test wave and a reference wave is feasible; and
- eine Interferometerkamera zur Erfassung eines durch interferometrische Überlagerung von Prüfwelle und Referenzwelle erzeugten Interferogramms; - an interferometer camera for capturing an interferogram generated by interferometric superimposition of test wave and reference wave;
- wobei das wenigstens eine diffraktive Element ein Computer-generiertes Hologramm (CGH) ist, welches zur Bereitstellung der Prüfwelle sowie wenigstens einer weiteren Welle eine komplexe Kodierung mit voneinan der verschiedenen CGH-Strukturen aufweist; und - wherein the at least one diffractive element is a computer-generated hologram (CGH), which has a complex coding with voneinan the different CGH structures to provide the test wave and at least one other wave; and
- wobei das diffraktive Element derart im optischen Strahlengang angeord net ist, dass es die Prüfwelle in Reflexion erzeugt. - Wherein the diffractive element is net angeord in the optical beam path in such a way that it generates the test wave in reflection.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Messanord nung zur interferometrischen Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements (wie z.B. eines EUV-Spiegels für die Mikrolithographie) unter Einsatz eines diffraktiven Elements bzw. CGH’s den Aufbau der Messanordnung derart auszugestalten, dass besagtes diffraktives Element bzw. CGH in Reflexion be trieben wird. The invention is based in particular on the concept of designing the structure of the measuring arrangement in a measuring arrangement for interferometric measurement of the surface shape of an optical element (e.g. an EUV mirror for microlithography) using a diffractive element or CGH such that said diffractive element or CGH is operated in reflection.
Diese Ausgestaltung hat zunächst in vorteilhafter Weise zur Folge, dass das auf das diffraktive Element bzw. CGH auftreffende Licht, welches gemäß Beugung an dem in Reflexion ausgelegten diffraktiven Element entsprechend den in Reflexion auftretenden Beugungsordnungen zu dem Referenzspiegel einerseits und dem zu vermessenden Spiegel bzw. einem der Kalibrierspiegel andererseits gelangt, nicht das Substrat des diffraktiven Elements bzw. CGH's durchläuft und somit auch in seinem Polarisationszustand nicht mehr durch z.B. Spannungs doppelbrechung innerhalb dieses Substrats beeinflusst wird. Des Weiteren treten für dieses Licht auch keine Rückreflexe an der unstrukturierten Seite des diffraktiven Elements bzw. CGH's mehr auf, so dass der eingangs beschriebene Fehlerbeitrag aufgrund unerwünschter, zur Interferometerkamera gelangender Doppelreflexe und anderer Störreflexe vermieden wird. Die erfindungsgemäß ermöglichte Reduzierung von Reflexen am diffraktiven Element bzw. CGH hat weiter in vorteilhafter Weise zur Folge, dass eine her kömmlicherweise in der Regel erforderliche „Reflex-Veroderung“ (d.h. einer Durchführung der Intensitätsmessungen mit zwei unterschiedlichen CGH’s mit geringfügigen Unterschieden hinsichtlich der zur Erzeugung von Kalibrierwellen dienenden Strukturen) entfallen kann, wodurch wiederum der letztlich erforder liche Messaufwand signifikant reduziert werden kann. This configuration has the advantageous result that the light impinging on the diffractive element or CGH, which according to diffraction at the diffractive element designed in reflection corresponding to the diffraction orders occurring in reflection to the reference mirror on the one hand and the mirror to be measured or a the calibration mirror, on the other hand, does not pass through the substrate of the diffractive element or CGH's and is therefore no longer influenced in its state of polarization by, for example, stress birefringence within this substrate. Furthermore, there are no longer any back reflections on the unstructured side of the diffractive element or CGH for this light, so that the error contribution described at the outset due to undesired double reflections reaching the interferometer camera and other interference reflections is avoided. The reduction of reflections on the diffractive element or CGH made possible according to the invention also has the advantageous result that a “reflex ORing” that is usually required (ie carrying out the intensity measurements with two different CGHs with slight differences in terms of the generation structures used for calibration shafts) can be omitted, which in turn can significantly reduce the measurement effort ultimately required.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Konzepts ist, dass die Funktionalität des im herkömmlichen Aufbau von Fig. 8 vorhandenen Umlenk spiegels 810 durch das erfindungsgemäß in Reflexion betriebene diffraktive Element bzw. CGFI übernommen werden kann, so dass nicht nur die uner wünschte und teilweise unbekannte Polarisationswirkung der auf besagtem Umlenkspiegel 810 befindlichen Beschichtung, sondern auch der im herkömm lichen Design unvermeidliche und unerwünschte Phasenanteil aufgrund der ein gangs erwähnten Kopplung der Polarisationswirkung besagter Beschichtung auf dem Umlenkspiegel 810 mit der ebenfalls teilweise unbekannten Polarisations wirkung des diffraktiven Elements 803 bzw. CGFI’s zumindest weitgehend entfällt. Another significant advantage of the concept according to the invention is that the functionality of the deflection mirror 810 present in the conventional structure of FIG of the coating on said deflection mirror 810, but also the unavoidable and undesired phase component in conventional design due to the aforementioned coupling of the polarization effect of said coating on deflection mirror 810 with the likewise partially unknown polarization effect of diffractive element 803 or CGFI's .
Der vorstehende Umstand, wonach im erfindungsgemäßen Aufbau die beiden Funktionalitäten der (herkömmlicherweise durch einen separaten Umlenk spiegel bewirkten) Strahlumlenkung einerseits und der Erzeugung von Refe renzwelle, Prüfwelle sowie Kalibrierwellen andererseits entsprechend der kom plexen Kodierung des CGFI in dem erfindungsgemäß in Reflexion betriebenen CGFI (und somit in einem einzigen optischen Element) verwirklicht werden, ist weiter auch hinsichtlich einer erheblich vereinfachten Fehlerlokalisierung vorteil haft. Erfindungsgemäß ist insoweit nämlich lediglich noch die Kenntnis bzw. Vor hersage der Fehlerbeiträge dieses einen optischen Elements in Form des in Re flexion betriebenen CGFI’s erforderlich und nicht mehr die Berechnung und Vor hersage der Fehler zweier separater Komponenten (d.h. CGFI einerseits und Um lenkspiegel andererseits). Des Weiteren entfallen hierdurch auch Justage fehler infolge einer notwendigen gegenseitigen Ausrichtung des Umlenkspiegels und des in Transmission betriebenen CGH’s. Außerdem entfallen die mit Fehlern verbundene Herstellung, Prüfung sowie Beschichtung des Umlenkspiegels. The above circumstance, according to which in the structure according to the invention the two functionalities of beam deflection (conventionally effected by a separate deflection mirror) on the one hand and the generation of reference waves, test waves and calibration waves on the other hand according to the complex coding of the CGFI in the CGFI operated according to the invention in reflection (and thus realized in a single optical element) is also advantageous with regard to a considerably simplified error localization. According to the invention, only the knowledge or prediction of the error contributions of this one optical element in the form of the CGFI operated in reflection is required and no longer the calculation and prediction of the error of two separate components (ie CGFI on the one hand and deflecting mirror on the other). Furthermore, this also eliminates adjustment errors due to a necessary mutual alignment of the deflection mirror and the CGH operated in transmission. In addition, the manufacturing, testing and coating of the deflection mirror, which is associated with errors, is no longer necessary.
Die Erfindung geht unter anderem von der Erkenntnis aus, dass es durch geeig nete Auslegung des diffraktiven Elements bzw. CGH's wie im Weiteren noch detaillierter beschrieben gelingt, für ein in Reflexion betriebenes CGH ähnlich gute Beugungseffizienzen wie für ein in Transmission betriebenes CGH zu er zielen. Des Weiteren kann bei geeigneter Auslegung des CGH gewährleistet werden, dass der im erfindungsgemäßen Aufbau unerwünschte, in das CGH hineingebeugte (und somit „transmittierte“) Anteil vergleichsweise extrem ge ringe Beugungseffizienzen aufweist. The invention is based, among other things, on the knowledge that, through a suitable design of the diffractive element or CGH, as described in more detail below, it is possible to achieve similarly good diffraction efficiencies for a CGH operated in reflection as for a CGH operated in transmission. Furthermore, with a suitable design of the CGH, it can be ensured that the part which is undesired in the structure according to the invention and is diffracted (and thus “transmitted”) into the CGH has comparatively extremely low diffraction efficiencies.
Gemäß einer Ausführungsform ist im optischen Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem diffraktiven Element eine weitere optische Komponente angeordnet, welche von der Lichtquelle kommende elektromagnetische Strah lung zum diffraktiven Element hin lenkt. According to one embodiment, a further optical component is arranged in the optical beam path between the light source and the diffractive element, which directs electromagnetic radiation coming from the light source to the diffractive element.
Gemäß einer Ausführungsform ist diese optische Komponente derart im opti schen Strahlengang angeordnet, dass sie von der Lichtquelle kommende elekt romagnetische Strahlung zum diffraktiven Element in Reflexion lenkt. According to one embodiment, this optical component is arranged in the optical beam path in such a way that it directs electromagnetic radiation coming from the light source to the diffractive element in reflection.
Diese Ausgestaltung hat zum einen den Vorteil, dass auch hinsichtlich dieser Komponente das auftreffende und zum diffraktiven Element bzw. CGH gelenkte Licht nicht das Substrat der betreffenden optischen Komponente sieht und damit z.B. auch keiner Spannungsdoppelbrechung bzw. einer damit einhergehenden unerwünschten Beeinflussung des Polarisationszustandes ausgesetzt ist. Infolgedessen entfällt auch ein unerwünschter Phasenanteil aufgrund der Kopp lung einer solchen Polarisationswirkung mit der Polarisationswirkung im diffrak tiven Element bzw. CGH. Die Spannungsdoppelbrechung in der optischen Kom ponente führt vor allem zu einer retardierenden Wirkung in den vom CGH kom menden und von der optischen Komponente auf die Kamera abgelenkten Wel len. Wie in Simulationen oder anhand von analytischen Rechnungen gezeigt werden kann, hebt sich diese retardierende Wirkung durch Interferenzbildung auf der Kamera zu einem großen Teil weg. Darüber hinaus hat die Ausgestal tung der die elektromagnetische Strahlung zum diffraktiven Element bzw. CGH lenkenden optischen Komponente in Reflexion den Vorteil, dass etwa eine auf besagte Komponente auftreffende sphärische Welle als ebenfalls sphärische Welle zum diffraktiven Element bzw. CGH gelenkt werden kann mit der Folge, dass diese sphärische Welle bei Reflexion an dem diffraktiven Element bzw. CGH in nullter Beugungsordnung eine sphärische Welle bleibt und als Kalibrier welle in Verbindung mit einem sphärischen Kalibrierspiegel genutzt und somit die Komplexität des diffraktiven Elements bzw. CGH’s signifikant reduziert wer den kann. On the one hand, this configuration has the advantage that with regard to this component, the incident light directed to the diffractive element or CGH does not see the substrate of the relevant optical component and is therefore not exposed to stress birefringence or an associated undesired influence on the polarization state. As a result, there is also no undesired phase component due to the coupling of such a polarization effect with the polarization effect in the diffractive element or CGH. The stress birefringence in the optical component leads above all to a retarding effect in the waves coming from the CGH and deflected by the optical component onto the camera. As can be shown in simulations or on the basis of analytical calculations, this retarding effect is offset by the formation of interference on camera gone to a large extent. In addition, the design of the optical component in reflection that guides the electromagnetic radiation to the diffractive element or CGH has the advantage that a spherical wave impinging on said component can be guided to the diffractive element or CGH as a likewise spherical wave, with the result that that this spherical wave remains a spherical wave upon reflection at the diffractive element or CGH in the zeroth order of diffraction and can be used as a calibration wave in connection with a spherical calibration mirror and thus the complexity of the diffractive element or CGH's can be significantly reduced.
Gemäß einer Ausführungsform ist diese optische Komponente ein Strahlteiler. According to one embodiment, this optical component is a beam splitter.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist diese optische Komponente ein weiteres diffraktives Element, insbesondere ein weiteres Computer-generiertes Hologramm (CGH). According to another embodiment, this optical component is another diffractive element, in particular another computer-generated hologram (CGH).
Gemäß einer Ausführungsform wandelt das weitere diffraktive Element eine im optischen Strahlengang auftreffende elektromagnetische Strahlung in eine Planwelle um. According to one embodiment, the further diffractive element converts electromagnetic radiation impinging in the optical beam path into a plane wave.
Diese Ausgestaltung ist insbesondere insofern vorteilhaft, als zum einen die zur Abbildung auf die Interferometerkamera benötigte Optik in ihrem Aufbau (z.B. unter Verzicht auf einen ansonsten zur Erzeugung der auf die Interferometer kamera auftreffenden Planwelle verwendeten Okularspiegels) vereinfacht wer den kann, wobei auch - mit einer Verwendung von weiteren optischen Kompo nenten wie z.B. einem Okularspiegel einhergehende - unerwünschte optische Aberrationen oder Polarisationseffekte vermieden werden können. Außerdem entfallen eine fehlerbehaftete Herstellung, Prüfung und Beschichtung einer solchen optischen Komponente. Gemäß einer Ausführungsform ist im optischen Strahlengang zwischen diesem weiteren diffraktiven Element und der Interferometerkamera kein optisches Element angeordnet. This configuration is particularly advantageous in that, on the one hand, the optics required for imaging on the interferometer camera can be simplified in their structure (e.g. without an eyepiece mirror otherwise used to generate the plane wave impinging on the interferometer camera), and also - with a Use of additional optical compo nents such as an eyepiece mirror associated - unwanted optical aberrations or polarization effects can be avoided. In addition, there is no need for error-prone production, testing and coating of such an optical component. According to one embodiment, no optical element is arranged in the optical beam path between this further diffractive element and the interferometer camera.
Gemäß einer Ausführungsform ist das hinsichtlich seiner Oberflächenform zu vermessende optische Element ein Spiegel, insbesondere ein für den Betrieb unter EUV-Bedingungen ausgelegter Spiegel. According to one embodiment, the optical element whose surface shape is to be measured is a mirror, in particular a mirror designed for operation under EUV conditions.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt das optische Element eine Oberflächen form in Gestalt einer Asphäre oder einer Freiformfläche. According to one embodiment, the optical element has a surface shape in the form of an asphere or a free-form surface.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt das diffraktive Element ferner die Referenzwelle in Reflexion. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, wobei in einer weiteren Ausführungsform die Referenzwelle auch in Reflexion von einem Fizeau-Element erzeugt werden kann. According to one embodiment, the diffractive element also generates the reference wave in reflection. However, the invention is not restricted to this, in which case, in a further embodiment, the reference wave can also be generated in reflection from a Fizeau element.
Gemäß einer Ausführungsform weist das diffraktive Element zur Erzeugung der Referenzwelle eine gemäß einem Littrow-Gitters ausgestaltete weitere Kodie rung auf. Hierbei läuft die Referenzwelle auf dem Lichtpfad der auf das diffraktive Element auftreffenden Eingangswelle zurück. Eine solche Ausgestaltung ist in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Auslegung des gesamten diffraktiven Elements in Reflexion (bei welcher insbesondere auch die Prüfwelle erfindungs gemäß in Reflexion erzeugt wird) insofern besonders vorteilhaft, als besagte ge mäß einem Littrow-Gitter ausgestaltete Kodierung auf ein (CGH-)Substrat von vergleichsweise großer Dicke und Steifigkeit aufgebracht werden kann mit der Folge, dass ein nachteiliger Einfluss von Durchbiegungen bzw. Schwankungen des diffraktiven Elements wesentlich reduziert wird. In weiteren Ausführungs formen kann die Referenzwelle jedoch wie im Weiteren beschrieben (unter Ver zicht auf eine gemäß einem Littrow-Gitter ausgestaltete Kodierung) auch über ein vom diffraktiven Element separates Referenzelement geführt werden. Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zur Vermessung der Ober flächenform eines optischen Elements in einer interferometrischen Prüf anordnung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: According to one embodiment, the diffractive element for generating the reference wave has a further coding designed according to a Littrow grating. In this case, the reference wave travels back on the light path of the input wave impinging on the diffractive element. Such a configuration is particularly advantageous in connection with the inventive design of the entire diffractive element in reflection (in which in particular the test wave is also generated in accordance with the invention in reflection) insofar as said coding designed according to a Littrow grating is based on a (CGH) Substrate of comparatively great thickness and rigidity can be applied with the result that a disadvantageous influence of deflections or fluctuations of the diffractive element is significantly reduced. In other embodiments, however, the reference wave can also be guided via a reference element that is separate from the diffractive element, as described below (doing without a coding designed according to a Littrow grating). The invention also relates to a method for measuring the surface shape of an optical element in an interferometric test arrangement, the method having the following steps:
- Durchführen einer Interferogramm-Messreihe an dem optischen Element durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an wenigstens einem diffraktiven Element erzeugten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle; und - Carrying out an interferogram measurement series on the optical element by superimposing a test wave generated by diffraction of electromagnetic radiation on at least one diffractive element and reflected on the optical element with a reference wave not reflected on the optical element; and
- Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten Interferogramm-Messreihe; - determining the pass of the optical element based on the interferogram measurement series carried out on the optical element;
- wobei das Verfahren unter Verwendung einer Messanordnung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchgeführt wird, und - wherein the method is carried out using a measuring arrangement with the features described above, and
- wobei das diffraktive Element in Reflexion betrieben wird. - wherein the diffractive element is operated in reflection.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren weiter den Schritt auf: Durchführen weiterer Interferogramm-Messreihen an einer Mehrzahl von Kalib rierspiegeln zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem wenigstens einen diffraktiven Element erzeugten und an dem jeweiligen Kalibrierspiegel reflek tierten Kalibrierwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle. According to one embodiment, the method also has the step of carrying out further interferogram measurement series on a plurality of calibration mirrors to determine calibration corrections by superimposing a calibration wave generated by diffraction of electromagnetic radiation on the at least one diffractive element and reflected on the respective calibration mirror a reference wave not reflected at the optical element.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine von dem diffraktiven Element in nullter Beugungsordnung erzeugte Welle als Kalibrierwelle genutzt. According to one embodiment, a wave generated by the diffractive element in the zeroth order of diffraction is used as a calibration wave.
Gemäß einer Ausführungsform werden an dem optischen Element und/oder an wenigstens einem Kalibrierspiegel jeweils wenigstens zwei Interferogramm- Messungen durchgeführt, welche sich hinsichtlich des Polarisationszustandes der elektromagnetischen Strahlung voneinander unterscheiden. According to one embodiment, at least two interferogram measurements are carried out on the optical element and/or on at least one calibration mirror, which measurements differ from one another with regard to the state of polarization of the electromagnetic radiation.
Zu Vorteilen sowie bevorzugten Ausgestaltungen wird auf die obigen Ausführun gen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messanordnung verwiesen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unter ansprüchen zu entnehmen. For advantages and preferred configurations, reference is made to the above statements in connection with the measuring arrangement according to the invention. Further configurations of the invention can be found in the description and in the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the attached figures.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichenFigure 1 is a schematic representation to explain what is possible
Aufbaus einer erfindungsgemäßen Messanordnung in einer Ausführungsform; Structure of a measuring arrangement according to the invention in one embodiment;
Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform mit im Vergleich zu Figur 1 veränderter Position eines im optischen Strahlengang befindlichen Strahlteilers; FIG. 2 shows a schematic illustration to explain the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a changed position of a beam splitter located in the optical beam path compared to FIG. 1;
Figur 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform mit einem anstelle des Strahlteilers aus Figur 1 oder Figur 2 vor handenen, weiteren CGFI; FIG. 3 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a further CGFI present instead of the beam splitter from FIG. 1 or FIG. 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform mit im Vergleich zu Figur 3 veränderter Konfiguration des zusätz lichen CGH's; FIG. 4 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment with a configuration of the additional CGH that has changed in comparison to FIG. 3;
Figur 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform mit im Vergleich zu Figur 4 wiederum veränderter Konfiguration des zusätzlichen CGFTs; FIG. 5 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment in comparison to FIG. 4, the configuration of the additional CGFT is again modified;
Figur 6a eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines für den Betrieb in Reflexion ausgelegten CGFI’s; FIG. 6a shows a schematic illustration to explain the possible structure of a CGFI designed for operation in reflection;
Figur 6b-6e Diagramme mit Simulationsresultaten zur Verdeutlichung der Wirkungsweise des CGFI von Figur 6a; FIG. 6b-6e diagrams with simulation results to clarify the mode of operation of the CGFI of FIG. 6a;
Figur 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform, welche in einer Fizeau-Anordnung realisiert ist; FIG. 7 shows a schematic illustration for explaining the structure of a measuring arrangement in a further embodiment, which is implemented in a Fizeau arrangement;
Figur 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines her kömmlichen Aufbaus einer Messanordnung zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements; FIG. 8 shows a schematic illustration for explaining a conventional structure of a measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element;
Figur 9a-9b schematische Darstellungen zur Veranschaulichung von inner halb eines in Transmission betriebenen CGFI’s auftretenden Störlichtpfaden; und FIG. 9a-9b schematic representations to illustrate stray light paths occurring within a CGFI operated in transmission; and
Figur 10 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage. FIG. 10 shows a schematic representation of a projection exposure system designed for operation in the EUV.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Fig. 10 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, welche mit einer erfindungsgemäßen Messanordnung bzw. einem erfindungsgemäßen Verfah ren prüfbare Spiegel aufweist. Gemäß Fig. 10 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 1010 einen Feldfacettenspiegel 1003 und einen Pupillenfacettenspiegel 1004 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 1003 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 1001 und einen Kollektorspiegel 1002 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacetten spiegel 1004 sind ein erster Teleskopspiegel 1005 und ein zweiter Teleskop spiegel 1006 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Um lenkspiegel 1007 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objekt ebene eines sechs Spiegel 1021-1026 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 1031 auf einem Maskentisch 1030 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 1041 auf einem Wafertisch 1040 befindet. 10 first shows a schematic representation of an exemplary projection exposure system designed for operation in the EUV, which has mirrors that can be tested with a measuring arrangement according to the invention or a method according to the invention. According to FIG. 10 , an illumination device in a projection exposure system 1010 designed for EUV has a field facet mirror 1003 and a pupil facet mirror 1004 . The light from a light source unit, which comprises a plasma light source 1001 and a collector mirror 1002, is directed onto the field facet mirror 1003. In the light path after the pupil facet mirror 1004, a first telescope mirror 1005 and a second telescope mirror 1006 are arranged. A deflecting mirror 1007 is arranged below in the light path, which deflects the radiation striking it onto an object field in the object plane of a projection lens comprising six mirrors 1021-1026. At the location of the object field, a reflective structure-bearing mask 1031 is arranged on a mask table 1030, which is imaged with the aid of the projection lens in an image plane in which a substrate 1041 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 1040.
Bei dem in einer im Weiteren beschriebenen erfindungsgemäßen Messanord nung hinsichtlich seiner Oberflächenform vermessenen optischen Element kann es sich z.B. um einen beliebigen Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage 1010 handeln. The surface shape of the optical element measured in a measuring arrangement according to the invention described below can be, for example, any mirror of the projection exposure system 1010.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines möglichen Auf baus einer interferometrischen Messanordnung zur Vermessung der Ober flächenform eines optischen Elements in Form eines Spiegels. FIG. 1 shows a schematic illustration to explain a possible structure of an interferometric measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element in the form of a mirror.
Gemäß Fig. 1 tritt die von einer (nicht dargestellten) Lichtquelle erzeugte und aus der Austrittsfläche eines Lichtwellenleiters 101 austretende Beleuchtungs strahlung als Eingangswelle mit einer z.B. sphärischen Wellenfront aus, durch läuft einen Strahlteiler 102 und trifft anschließend auf ein diffraktives optisches Element in Form eines komplex kodierten CGH 103. According to Fig. 1, the illumination radiation generated by a light source (not shown) and emerging from the exit surface of an optical waveguide 101 emerges as an input wave with, for example, a spherical wavefront, runs through a beam splitter 102 and then strikes a diffractive optical element in the form of a complex encoded CGH 103.
Das CGH 103 erzeugt aus der Eingangswelle gemäß seiner komplexen Kodie rung insgesamt fünf Ausgangswellen, von denen die eine Ausgangswelle als Prüfwelle auf die Oberfläche des hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden optischen Elements bzw. Spiegels 104 (= Prüfling) auftrifft, wobei die Prüfwelle eine an die Sollform der Oberfläche dieses Spiegels 104 angepasste Wellenfront besitzt. Des Weiteren erzeugt das CGH 103 aus der Eingangswelle gemäß seiner komplexen Kodierung drei weitere Ausgangswel len als Kalibrierwellen, welche in ihrer Wellenfront jeweils an einem von drei Kalibrierspiegeln S1 , S2 bzw. S3 angepasst sind. Das CGH 103 erzeugt ferner eine Referenzwelle, welche auf einen Referenzspiegel 105 trifft. The CGH 103 generates a total of five output waves from the input wave according to its complex coding, one of which is an output wave as a test wave towards the surface of the surface shape characterizing optical element or mirror 104 (=test object), the test wave having a wavefront adapted to the desired shape of the surface of this mirror 104. Furthermore, the CGH 103 generates three further output waves as calibration waves from the input wave in accordance with its complex coding, the wave front of which is each adapted to one of three calibration mirrors S1, S2 and S3. The CGH 103 also generates a reference wave which hits a reference mirror 105 .
Den unter Bezug auf Fig. 1 sowie auch Fig. 2-5 und Fig. 7 beschriebenen Aus führungsformen ist gemeinsam, dass das zur Erzeugung der Prüfwelle bzw. der Referenzwelle und der Kalibrierwellen dienende diffraktive optische Element bzw. CGH (im Unterschied zu dem eingangs anhand von Fig. 8 beschriebenen herkömmlichen Aufbau) in Reflexion betrieben wird, womit die bereits zuvor be schriebenen Vorteile erzielt werden können. The embodiments described with reference to Fig. 1 as well as Fig. 2-5 and Fig. 7 have in common that the diffractive optical element or CGH used to generate the test wave or the reference wave and the calibration waves (in contrast to the initially conventional structure described with reference to FIG. 8) is operated in reflection, with which the advantages already described above can be achieved.
Indem - insoweit in für sich bereits bekannter Weise - zunächst der hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierende Spiegel 104 und dann nacheinan der die Kalibrierspiegel S1 , S2 und S3 eingebaut werden, wird nacheinander die am Referenzspiegel 105 reflektierte Referenzwelle mit der vom Spiegel 104 reflektierten Prüfwelle oder mit einer der vom jeweiligen Kalibrierspiegel S1 , S2 bzw. S3 reflektierten Kalibrierwellen zur Interferenz gebracht. Hierzu treffen die jeweils vom Referenzspiegel 105 einerseits und die vom Spiegel 104 bzw. einem der Kalibrierspiegel S1 , S2 bzw. S3 reflektierten Strahlen andererseits wieder auf den Strahlteiler 102, werden von diesem reflektiert und gelangen über einen Okularspiegel 106 zu einer z.B. als CCD-Kamera ausgelegten Inter ferometerkamera 107. Die Interferometerkamera 107 erfasst ein durch die inter ferierenden Wellen erzeugtes Interferogramm, aus dem über eine (nicht darge stellte) Auswerteeinrichtung die tatsächliche Form der optischen Oberfläche des Spiegels 104 bestimmt wird. Dabei erfolgt in für sich bekannter Weise in einem auch als „Phasenschieben“ bezeichneten Prozess eine (in Fig. 1 über den Dop pelpfeil angedeutete) sukzessive axiale Verschiebung des Referenzspiegels 105 unter Durchführung einer entsprechend hohen Anzahl von Intensitätsmes sungen für unterschiedliche axiale Positionen des Referenzspiegels 105, so dass aus der im Intensitätssignal der Interferometerkamera 107 erhaltenen, typischerweise sinusförmigen Modulation dann der Wert der Interferogramm- phase relativ zu einer jeweils definierten Bezugslinie als Phasen-Nullpunkt bzw. Phasenreferenz ermittelt werden kann. By first installing the mirror 104, which is to be characterized in terms of its surface shape, and then the calibration mirrors S1, S2 and S3 in a manner that is already known per se, the reference wave reflected on the reference mirror 105 is successively combined with the test wave reflected by the mirror 104 or with one of the calibration waves reflected by the respective calibration mirror S1, S2 or S3 brought to interference. For this purpose, the beams reflected by the reference mirror 105 on the one hand and the beams reflected by the mirror 104 or one of the calibration mirrors S1, S2 or S3 on the other hand hit the beam splitter 102 again, are reflected by it and reach a CCD camera, for example, via an eyepiece mirror 106 designed interferometer camera 107. The interferometer camera 107 captures an interferogram generated by the interfering waves, from which the actual shape of the optical surface of the mirror 104 is determined via an evaluation device (not shown). In a manner known per se, reference mirror 105 is successively axially displaced (indicated by the double arrow in Fig. 1) in a process also known as “phase shifting”, while a correspondingly large number of intensity measurements are carried out for different axial positions of reference mirror 105 , like that that from the typically sinusoidal modulation obtained in the intensity signal of the interferometer camera 107, the value of the interferogram phase can then be determined relative to a respectively defined reference line as the phase zero point or phase reference.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer interferometrischen Messanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. FIG. 2 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, with components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 1 being denoted by reference numbers increased by “100”.
Die Messanordnung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 dadurch, dass die von der Lichtquelle bzw. dem Lichtwellenleiter 201 kommende elektromagnetische Strahlung über den Strahlteiler 202 in Reflexion zum diffrak- tiven Element bzw. CGH 203 gelenkt wird. Aufgrund der Reflexion an Strahlteiler 202 durchläuft die auf das diffraktive Element bzw. CGH 203 auftreffende elekt romagnetische Strahlung nicht das eigentliche (Volumen-)Material des Strahl teilers 202 und ist somit auch nicht der ansonsten in diesem Material auftreten den Spannungsdoppelbrechung bzw. einer damit einhergehenden unerwünsch ten Beeinflussung des Polarisationszustandes ausgesetzt. Erst die vom diffrak- tiven Element bzw. CGH 203 zurückkommenden und über den Strahlteiler 202 und den Okularspiegel 206 auf die Interferometerkamera 207 treffenden Wellen durchtreten das (Volumen-)Material des Strahlteilers 202 und erfahren darin eine Spannungsdoppelbrechung, die vorwiegend zu einer phasenretardierenden Polarisationswirkung führt, die sich aber auf der Interferometerkamera 207 durch Interferenzbildung zum großen Teil weghebt (die Polarisationswirkungen der Schichten auf dem Okularspiegel 206 sowie auf der Interferometerkamera 207 sind i.d.R. gering und können vernachlässigt werden). The measuring arrangement according to FIG. 2 differs from that from FIG. 1 in that the electromagnetic radiation coming from the light source or the optical waveguide 201 is directed via the beam splitter 202 in reflection to the diffractive element or CGH 203 . Due to the reflection at the beam splitter 202, the electromagnetic radiation impinging on the diffractive element or CGH 203 does not pass through the actual (volume) material of the beam splitter 202 and is therefore not subject to the stress birefringence that would otherwise occur in this material or one associated with it undesired th influence of the polarization state exposed. Only the waves returning from the diffractive element or CGH 203 and impinging on the interferometer camera 207 via the beam splitter 202 and the eyepiece mirror 206 pass through the (volume) material of the beam splitter 202 and experience stress birefringence therein, which predominantly leads to a phase-retarding polarization effect , but which is largely eliminated on the interferometer camera 207 due to the formation of interference (the polarization effects of the layers on the eyepiece mirror 206 and on the interferometer camera 207 are generally small and can be neglected).
Des Weiteren kann eine vom Lichtwellenleiter 201 als sphärische Eingangswelle auf den Strahlteiler 202 auftreffende Lichtwelle auch als sphärische Welle auf das diffraktive Element bzw. CGH 203 gelenkt und somit im weiteren Strahlen gang als Kalibrierwelle in Verbindung mit einem sphärischen Kalibrierspiegel S1 , S2 oder S3 unter entsprechender Vereinfachung des CGH-Aufbaus bzw. Ver ringerung von dessen Komplexität genutzt werden. Furthermore, a light wave impinging on the beam splitter 202 as a spherical input wave from the optical waveguide 201 can also be directed as a spherical wave onto the diffractive element or CGH 203 and thus in the further beam path as a calibration wave in connection with a spherical calibration mirror S1, S2 or S3 can be used with a corresponding simplification of the CGH structure or reduction in its complexity.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer interferometrischen Messanordnung in einer weiteren Ausführungsform, wobei wiederum im Vergleich zu Fig. 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. FIG. 3 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement in a further embodiment, with components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 2 being denoted by reference numbers increased by “100”.
Die Messanordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 2 insbesondere dadurch, dass (unter Verzicht auf einen Strahlteiler 202) ein wei teres diffraktives Element bzw. CGFI 308 eingesetzt wird, um zum einen die von der Lichtquelle bzw. dem Lichtwellenleiter 301 kommende elektromagnetische Strahlung in Reflexion zum diffraktiven Element bzw. CGH 303 zu lenken und zum anderen auch den entsprechenden Abbildungsstrahlengang zur Umlen- kung der von besagtem diffraktiven Element bzw. CGH 303 zurückkommenden elektromagnetischen Strahlung zur Interferometerkamera 307 zu realisieren. Dabei wird aufgrund des Umstandes, dass das weitere diffraktive Element bzw. CGH 308 wiederum in Reflexion betrieben wird, analog zur Ausgestaltung von Fig. 2 eine unerwünschte Polarisationswirkung aufgrund von Spannungsdoppel brechung im zugehörigen CGH-Substrat vermieden. Zusätzlich dazu entfällt nun auch eine Polarisationswirkung aufgrund von Schichten auf den beiden Ober flächen des Strahlteilers. Ein weiterer Vorteil ergibt sich auch aus dem Umstand, dass das CGH derart ausgestaltet werden kann, dass die zum Okularspiegel abgelenkten Wellen sphärische Wellen sind, womit für den Okularspiegel auf einen asphärischen Spiegel verzichtet und ein sphärischer Spiegel verwendet werden kann, der einfacher zu beschichten, zu fertigen, zu prüfen und zu justie ren ist. Das diffraktive Element bzw. CGH 308 kann dabei als einfach kodierte beugende Struktur ausgestaltet sein (wobei die zum zu vermessenden optischen Element bzw. zum Referenz- oder Kalibierspiegel gelenkte Beleuchtungsstrah lung in nullter Beugungsordnung und die zur Interferometerkamera 307 gelenkte Abbildungsstrahlung in erster Beugungsordnung reflektiert wird). Des Weiteren kann das diffraktive Element bzw. CGH 308 zur Einjustierung dienende Hilfs strukturen aufweisen. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer interferometrischen Messanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei wiederum zu Fig. 3 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Kom ponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. The measuring arrangement according to Fig. 3 differs from that of Fig. 2 in particular in that (without a beam splitter 202) another diffractive element or CGFI 308 is used to directing incoming electromagnetic radiation in reflection to the diffractive element or CGH 303 and on the other hand also realizing the corresponding imaging beam path for deflecting the electromagnetic radiation returning from said diffractive element or CGH 303 to the interferometer camera 307 . Due to the fact that the further diffractive element or CGH 308 is again operated in reflection, an undesired polarization effect due to stress birefringence in the associated CGH substrate is avoided analogously to the embodiment of FIG. In addition to this, there is now also no polarization effect due to layers on the two upper surfaces of the beam splitter. A further advantage also results from the fact that the CGH can be designed in such a way that the waves deflected to the eyepiece mirror are spherical waves, which means that an aspheric mirror can be dispensed with for the eyepiece mirror and a spherical mirror can be used which is easier to coat, to be manufactured, checked and adjusted. The diffractive element or CGH 308 can be designed as a simply coded diffractive structure (whereby the illumination radiation directed to the optical element to be measured or to the reference or calibration mirror is reflected in the zeroth diffraction order and the imaging radiation directed to the interferometer camera 307 is reflected in the first diffraction order) . Furthermore, the diffractive element or CGH 308 can have auxiliary structures used for adjustment. FIG. 4 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, with components that are analogous to FIG. 3 or have essentially the same function as those in FIG. 3 and are denoted by reference numbers increased by “100”.
Die interferometrische Messanordnung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der jenigen aus Fig. 3 insbesondere dadurch, dass das zur Abbildung der elektro magnetischen Strahlung auf die Interferometerkamera 407 dienende, weitere diffraktive Element bzw. CGFI 408 derart im optischen Strahlengang angeordnet und ausgestaltet ist, dass es die vom (ersten) diffraktiven Element bzw. CGFI 403 auftreffende elektromagnetische Strahlung in eine Planwelle umwandelt. Im Ergebnis wird so der gesamte Abbildungsstrahlengang allein über besagte diffraktive Elemente bzw. CGFI’s 403, 408 realisiert, wobei insbesondere weitere optische Elemente wie z.B. ein Okularspiegel oder dergleichen und damit ein hergehende optische Aberrationen oder polarisationsbeeinflussende Effekte sowie auch der entsprechende Aufwand für Beschichtung, Fertigung, Prüfung und Justage solcher optischer Elemente vermieden werden. Zugleich wird infolge des Wegfalls von Fehlerbeiträgen aufgrund von Spannungsdoppelbre chung, polarisationsbeeinflussenden Beschichtungen etc. an weiteren optischen Komponenten eine Fehlerlokalisierung vereinfacht. The interferometric measuring arrangement according to FIG. 4 differs from that of FIG it converts the electromagnetic radiation incident from the (first) diffractive element or CGFI 403 into a plane wave. As a result, the entire imaging beam path is realized solely via said diffractive elements or CGFIs 403, 408, with additional optical elements such as e.g. Testing and adjustment of such optical elements can be avoided. At the same time, as a result of the elimination of error contributions due to voltage double refraction, polarization-influencing coatings, etc. on other optical components, error localization is simplified.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer interferometrischen Messanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei wiederum zu Fig. 4 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Kom ponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die interfero metrische Messanordnung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 4 in vorteilhafter Weise insbesondere dadurch, dass das CGFI 508 derart im optischen Strahlengang angeordnet und ausgestaltet ist, dass es die von der Beleuchtung kommende sphärische Welle in nullter Beugungsordnung reflek tiert, zum (ersten) diffraktiven Element bzw. CGFI 503 ablenkt und dort wiederum in nullter Beugungsordnung als sphärische Kalibrierwelle genutzt werden kann und dass es die vom (ersten) diffraktiven Element bzw. CGFI 503 auftreffende elektromagnetische Strahlung in eine Planwelle umwandelt, die dann zur Interferometerkamera 507 läuft. Eine Blende ist im optischen Strahlengang nun nicht nur zwischen den CGH’s 503 und 508, sondern auch im Zwischenfokus der Beleuchtung vor Eintritt in die eigentliche Messanordnung vorgesehen. FIG. 5 shows a schematic illustration for explaining the structure of an interferometric measuring arrangement according to a further embodiment, components analogous to FIG. 4 or essentially having the same function being denoted by reference numbers increased by “100”. The interferometric measuring arrangement according to FIG. 5 advantageously differs from that of FIG. to the (first) diffractive element or CGFI 503 and can be used there again in the zeroth order of diffraction as a spherical calibration wave and that it impinges from the (first) diffractive element or CGFI 503 converts electromagnetic radiation into a plane wave, which then travels to the interferometer camera 507. A diaphragm is now provided in the optical beam path not only between the CGHs 503 and 508, but also in the intermediate focus of the illumination before entry into the actual measurement arrangement.
In sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen macht sich die Er findung die Erkenntnis zu Nutze, dass trotz des Umstandes, dass (dielektrische) CGH’s typischerweise hohe Beugungseffizienzen in Transmission und ver gleichsweise um einen Faktor von größenordnungsmäßig 10-30 unterdrückte Beugungseffizienzen in Reflexion besitzen, es bei geeigneter Auslegung des CGH’s gelingt, auch für den Betrieb in Reflexion hinreichend gute Beugungs effizienzen zu erzielen. In all of the above-described embodiments, the invention makes use of the knowledge that, despite the fact that (dielectric) CGHs typically have high diffraction efficiencies in transmission and comparatively by a factor of the order of 10-30 suppressed diffraction efficiencies in reflection, it is The design of the CGH succeeds in achieving sufficiently good diffraction efficiencies even for operation in reflection.
Fig. 6a zeigt hierzu eine lediglich schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus eines für den Betrieb in Reflexion ausgelegten CGH’s 600, wobei dessen Wirkungsweise anhand der Diagramme von Fig. 6b-6e beschrie ben wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass beispielsweise durch zusätz lichen Einsatz eines dielektrischen Schichtsystems oderauch eines metallischen Schichtsystems eine signifikante Erhöhung der in Reflexion vorliegenden Beugungsordnungen gelingt. For this purpose, FIG. 6a shows a purely schematic illustration to explain the possible structure of a CGH 600 designed for operation in reflection, with its mode of operation being described using the diagrams in FIGS. 6b-6e. Investigations have shown that, for example, the additional use of a dielectric layer system or a metallic layer system can significantly increase the diffraction orders present in reflection.
Gemäß Fig. 6a weist das CGH 600 zwischen einem CGH-Substrat 610 und einer lediglich angedeuteten diffraktiven Struktur 620 ein Vielfachschichtsystem 630 auf. Ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, sind sowohl das CGH- Substrat 610 als auch die diffraktive Struktur 620 jeweils aus Quarz (S1O2) her gestellt. Das Vielfachschichtsystem 630 weist (ebenfalls ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) eine alternierende Anordnung von Schicht stapeln aus jeweils einer Ti02-Schicht und einer Si02-Schicht auf. Das CGH 600 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a ist ausschließlich aus dielektrischen Materialien hergestellt, wobei die auftretenden Brechungsindizes n=1.46 für S1O2 und n=2.02 für T1O2 betragen. Die Diagramme von Fig. 6b-6e zeigen Simulationsresultate zur Verdeutlichung der Auswirkung des Vielfachschichtsystems 630 sowohl hinsichtlich der für die (+1 )-te Beugungsordnung in Reflexion als Funktion der Linien- bzw. Streifen dichte erzielten Beugungseffizienz (Fig. 6b und 6d) als auch hinsichtlich der für die (+1 )-te Beugungsordnung in Reflexion resultierenden Phasensensitivität (Fig. 6c und 6e). Dabei gelten die Diagramme von Fig. 6b und 6c jeweils für den zu Fig. 6a analogen Aufbau ohne Vielfachschichtsystem 630, wohingegen die Diagramme von Fig. 6d und 6e jeweils für den Aufbau von Fig. 6a mit Vielfach schichtsystem 630 gelten (wobei lediglich beispielhaft eine Anzahl von N=13 Schichtstapeln aus jeweils einer SiC -Schicht mit einer Schichtdicke von 94nm und einer TiC -Schicht mit einer Schichtdicke von 66nm zugrundegelegt wurde). According to FIG. 6a, the CGH 600 has a multiple layer system 630 between a CGH substrate 610 and a diffractive structure 620, which is only indicated. Without the invention being limited to this, both the CGH substrate 610 and the diffractive structure 620 are each made of quartz (S1O2). The multi-layer system 630 has (likewise without the invention being limited thereto) an alternating arrangement of layer stacks each consisting of a TiO 2 layer and an SiO 2 layer. The CGH 600 in the exemplary embodiment according to FIG. 6a is made exclusively from dielectric materials, the refractive indices occurring being n=1.46 for S1O2 and n=2.02 for T1O2. The diagrams of FIGS. 6b-6e show simulation results to illustrate the effect of the multilayer system 630 both in terms of the diffraction efficiency achieved for the (+1)th diffraction order in reflection as a function of the line or stripe density (FIGS. 6b and 6d) and also with regard to the phase sensitivity resulting for the (+1)th diffraction order in reflection (FIGS. 6c and 6e). The diagrams of Fig. 6b and 6c each apply to the structure analogous to Fig. 6a without multiple layer system 630, whereas the diagrams of Fig. 6d and 6e each apply to the structure of Fig. 6a with multiple layer system 630 (whereby one number of N=13 layer stacks, each consisting of a SiC layer with a layer thickness of 94 nm and a TiC layer with a layer thickness of 66 nm).
Ein Vergleich der in Reflexion für die (+1 )-te Beugungsordnung erzielten Beugungseffizienzen gemäß Fig. 6b und 6d zeigt, dass diese Beugungseffizienz je nach Streifendichte im unpolarisierten Mittel von einem vergleichsweise ge ringen Wert von etwa 1 .5% auf Werte im Bereich von etwa (25-30)% infolge des erfindungsgemäßen Vielfachschichtsystems 630 erhöht wird. A comparison of the diffraction efficiencies achieved in reflection for the (+1)th order of diffraction according to FIGS. 6b and 6d shows that this diffraction efficiency, depending on the stripe density in the unpolarized average, ranges from a comparatively low value of about 1.5% to values in the range of about (25-30)% as a result of the multilayer system 630 according to the invention.
Für die Simulation der Phasensensitivität auf Fertigungsfehler wurde in den Dia grammen von Fig. 6c und 6e lediglich beispielhaft eine - z.B. durch Variation der Ätztiefe im Fertigungsprozess hervorgerufene - Störung der Gitterhöhe der diffraktiven Struktur 620 von 1 % zugrundegelegt. Ein Vergleich der Diagramme von Fig. 6c und 6e ergibt infolge des erfindungsgemäßen Vielfachschichtsys tems 630 zwar eine etwas erhöhte Phasensensitivität, wobei dieser Anstieg jedoch vergleichsweise moderat ist und somit die an die Genauigkeit der CGH- Fertigung zu stellenden Anforderungen durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Vielfachschichtsystems nicht signifikant gesteigert werden. For the simulation of the phase sensitivity to manufacturing errors, a disturbance of the lattice height of the diffractive structure 620 of 1%, e.g. caused by variation of the etching depth in the manufacturing process, was taken as a basis in the diagrams of FIGS. 6c and 6e, just as an example. A comparison of the diagrams of FIGS. 6c and 6e results in a slightly increased phase sensitivity as a result of the multi-layer system 630 according to the invention, but this increase is comparatively moderate and therefore does not meet the requirements to be made of the accuracy of the CGH production through the use of the multi-layer system according to the invention be increased significantly.
Wenngleich die Erfindung vorstehend gemäß Fig. 1-5 jeweils anhand einer so genannten Referenzspiegel-Anordnung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung auch in einer sogenannten Fizeau-Anordnung realisiert werden. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer interferometrischen Messanordnung gemäß einer solchen Fizeau-Anordnung, wobei wiederum zu Fig. 5 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „200“ erhöhten Bezugs ziffern bezeichnet sind. Although the invention was described above according to FIGS. 1-5 in each case using a so-called reference mirror arrangement, the invention is not limited to this. Rather, the invention can also be implemented in a so-called Fizeau arrangement. FIG. 7 shows a schematic illustration to explain the structure of an interferometric measurement arrangement according to FIG such a Fizeau arrangement, components that are analogous or essentially functionally the same as in FIG. 5 being denoted by reference numerals increased by “200”.
Mit „710“ ist in Fig. 7 ein Kollimator und mit „711“ ein verschiebbares Referenz element („Fizeau-Platte“) bezeichnet. Das CGFI 703 ist gemäß Fig. 7 analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in Reflexion betrieben und erzeugt aus der Eingangswelle gemäß seiner komplexen Kodierung insgesamt vier Ausgangswellen, von denen die eine Ausgangswelle als Prüfwelle auf die Oberfläche des hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisierenden opti schen Elements bzw. Spiegels 704 (= Prüfling) auftrifft, wobei die Prüfwelle eine an die Sollform der Oberfläche dieses Spiegels 704 angepasste Wellenfront be sitzt. Des Weiteren erzeugt das CGFI 703 aus der Eingangswelle gemäß seiner komplexen Kodierung drei weitere Ausgangswellen als Kalibrierwellen, welche in ihrer Wellenfront jeweils an einem von drei Kalibrierspiegeln S1 , S2 bzw. S3 angepasst sind. In der Fizeau-Anordnung gemäß Fig. 7 wird jeweils ein Inter- ferogramm zwischen einer an der „Fizeau-Platte“ 711 reflektierten Referenz welle und einer an dem hinsichtlich seiner Oberflächenform zu charakterisieren den Spiegel 704 reflektierten Prüfwelle bzw. einer der vom jeweiligen Kalibrier spiegel S1 , S2 bzw. S3 reflektierten Kalibrierwellen erzeugt. “710” in FIG. 7 designates a collimator and “711” designates a displaceable reference element (“Fizeau plate”). According to Fig. 7, the CGFI 703 is operated in reflection analogously to the above-described embodiments and generates a total of four output waves from the input wave according to its complex coding, of which one output wave is applied as a test wave to the surface of the optical element or The mirror 704 (=test object) impinges, the test wave possessing a wave front that is adapted to the desired shape of the surface of this mirror 704 . Furthermore, the CGFI 703 generates three further output waves as calibration waves from the input wave in accordance with its complex coding, the wave front of which is each adapted to one of three calibration mirrors S1, S2 and S3. In the Fizeau arrangement according to FIG. 7, an interferogram is generated between a reference wave reflected on the “Fizeau plate” 711 and a test wave reflected on the mirror 704 whose surface shape is to be characterized, or one of the waves reflected by the respective calibration mirror S1, S2 and S3 generated reflected calibration waves.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alterna tive Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merk malen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist. Although the invention has also been described on the basis of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments will become apparent to the person skilled in the art, e.g. by combining and/or exchanging features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be encompassed by the present invention and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Messanordnung zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements, mit: 1. Measuring arrangement for measuring the surface shape of an optical element, with:
• einer Lichtquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung; • a light source for generating electromagnetic radiation;
• wenigstens einem diffraktiven Element, wobei eine Vermessung der Oberflächenform zumindest einer Teilfläche des optischen Elements durch interferometrische Überlagerung einer von dem diffraktiven Element aus der elektromagnetischen Strahlung erzeugten und auf das optische Element gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle durchführbar ist; und • at least one diffractive element, wherein a measurement of the surface shape of at least one partial surface of the optical element can be carried out by interferometric superimposition of a test wave generated by the diffractive element from the electromagnetic radiation and directed onto the optical element and a reference wave; and
• einer Interferometerkamera (107, 207, 307, 407, 507, 707) zur Erfassung eines durch interferometrische Überlagerung von Prüfwelle und Referenzwelle erzeugten Interferogramms; • an interferometer camera (107, 207, 307, 407, 507, 707) for detecting an interferogram generated by interferometric superimposition of test wave and reference wave;
• wobei das wenigstens eine diffraktive Element ein Computer-generier- tes Hologramm (CGH) (103, 203, 303, 403, 503, 703) ist, welches zur Bereitstellung der Prüfwelle sowie wenigstens einer weiteren Welle eine komplexe Kodierung mit voneinander verschiedenen CGH-Struk- turen aufweist; und • wherein the at least one diffractive element is a computer-generated hologram (CGH) (103, 203, 303, 403, 503, 703) which, to provide the test wave and at least one further wave, has a complex coding with different CGH has structures; and
• wobei das diffraktive Element derart im optischen Strahlengang angeordnet ist, dass es die Prüfwelle in Reflexion erzeugt. • wherein the diffractive element is arranged in the optical beam path in such a way that it generates the test wave in reflection.
2. Messanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im opti schen Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem diffraktiven Element eine weitere optische Komponente angeordnet ist, welche von der Licht quelle kommende elektromagnetische Strahlung zum diffraktiven Element hin lenkt. 2. Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that a further optical component is arranged in the optical beam path between the light source and the diffractive element, which directs electromagnetic radiation coming from the light source to the diffractive element.
3. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese optische Komponente derart im optischen Strahlengang angeordnet ist, dass sie von der Lichtquelle kommende elektromagnetische Strahlung zum diffraktiven Element in Reflexion lenkt. 3. Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that this optical component is arranged in the optical beam path in such a way that it electromagnetic radiation coming from the light source directs diffractive element in reflection.
4. Messanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese optische Komponente ein Strahlteiler (102, 202, 702) ist. 4. Measuring arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that this optical component is a beam splitter (102, 202, 702).
5. Messanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese optische Komponente ein weiteres diffraktives Element (308, 408, 508), insbesondere ein weiteres Computer-generiertes Hologramm (CGH) (308, 408, 508), ist. 5. Measuring arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that this optical component is a further diffractive element (308, 408, 508), in particular a further computer-generated hologram (CGH) (308, 408, 508).
6. Messanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weitere diffraktive Element im optischen Strahlengang die vom anderen diffraktiven Element kommende elektromagnetische Strahlung in eine Planwelle umwandelt. 6. Measuring arrangement according to claim 5, characterized in that this further diffractive element in the optical beam path converts the electromagnetic radiation coming from the other diffractive element into a plane wave.
7. Messanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, dass im optischen Strahlengang zwischen diesem weiteren diffraktiven Element und der Interferometerkamera (407, 507) kein optisches Element angeordnet ist. 7. Measuring arrangement according to one of claims 5 or 6, characterized in that no optical element is arranged in the optical beam path between this further diffractive element and the interferometer camera (407, 507).
8. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das hinsichtlich seiner Oberflächenform zu vermes sende optische Element ein Spiegel (104, 204, 304, 404, 504, 704), insbe sondere ein für den Betrieb unter EUV-Bedingungen ausgelegter Spiegel, ist. 8. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element to be measured with regard to its surface shape is a mirror (104, 204, 304, 404, 504, 704), in particular one designed for operation under EUV conditions mirror, is.
9. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das hinsichtlich seiner Oberflächenform zu vermes sende optische Element eine Oberflächenform in Gestalt einer Asphäre oder einer Freiformfläche besitzt. 9. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element to be measured with regard to its surface shape has a surface shape in the form of an asphere or a free-form surface.
10. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das diffraktive Element ferner die Referenzwelle in Reflexion erzeugt. 10. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the diffractive element also contains the reference wave in reflection generated.
11. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das diffraktive Element zur Erzeugung der Referenz welle eine gemäß einem Littrow-Gitter ausgestaltete Kodierung aufweist. 11. Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the diffractive element for generating the reference wave has a coding designed according to a Littrow grating.
12. Verfahren zur Vermessung der Oberflächenform eines optischen Elements in einer interferometrischen Prüfanordnung, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Durchführen einer Interferogramm-Messreihe an dem optischen Element durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromag netischer Strahlung an wenigstens einem diffraktiven Element erzeug ten und an dem optischen Element reflektierten Prüfwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle; und b) Bestimmen der Passe des optischen Elements basierend auf der an dem optischen Element durchgeführten Interferogramm-Messreihe; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verfahren unter Verwendung einer Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird, wobei das diffraktive Element in Reflexion betrieben wird. 12. Method for measuring the surface shape of an optical element in an interferometric test arrangement, the method having the following steps: a) carrying out an interferogram measurement series on the optical element by superimposing one by diffraction of electromagnetic radiation on at least one diffractive element and test wave reflected at the optical element with a reference wave not reflected at the optical element; and b) determining the pass of the optical element based on the interferogram measurement series performed on the optical element; d a th r c h g e n n n ze i c h n e t that the method is carried out using a measuring arrangement according to one of claims 1 to 11, wherein the diffractive element is operated in reflection.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weiter den Schritt aufweist: c) Durchführen weiterer Interferogramm-Messreihen an einer Mehrzahl von Kalibrierspiegeln zur Ermittlung von Kalibrierkorrekturen durch Überlagerung jeweils einer durch Beugung elektromagnetischer Strahlung an dem wenigstens einen diffraktiven Element erzeugten und an dem jeweiligen Kalibrierspiegel reflektierten Kalibrierwelle mit einer nicht an dem optischen Element reflektierten Referenzwelle. 13. The method according to claim 12, characterized in that this further comprises the step: c) carrying out further interferogram measurement series on a plurality of calibration mirrors to determine calibration corrections by superimposing one generated by diffraction of electromagnetic radiation on the at least one diffractive element and one on the respective calibration mirror with a reference wave not reflected on the optical element.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem diffraktiven Element in nullter Beugungsordnung erzeugte Welle als Kalibrierwelle genutzt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that a wave generated by the diffractive element in the zeroth diffraction order as calibration shaft is used.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen Element und/oder an wenigstens einem Kalibrier- Spiegel jeweils wenigstens zwei Interferogramm-Messungen durchgeführt werden, welche sich hinsichtlich des Polarisationszustandes der elektro magnetischen Strahlung voneinander unterscheiden. 15. The method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that at least two interferogram measurements are carried out on the optical element and / or on at least one calibration mirror, which differ from each other with regard to the polarization state of the electromagnetic radiation.
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