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DE102011004376B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche Download PDF

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DE102011004376B3
DE102011004376B3 DE102011004376A DE102011004376A DE102011004376B3 DE 102011004376 B3 DE102011004376 B3 DE 102011004376B3 DE 102011004376 A DE102011004376 A DE 102011004376A DE 102011004376 A DE102011004376 A DE 102011004376A DE 102011004376 B3 DE102011004376 B3 DE 102011004376B3
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DE
Germany
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test surface
optical test
optical
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DE102011004376A
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English (en)
Inventor
Bernd Dörband
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
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Priority to US13/399,716 priority patent/US8687203B2/en
Priority to CN2012100403376A priority patent/CN102645181B/zh
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Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche (14) umfasst die Schritte: Anpassen einer Wellenfront eines Messstrahls (30) an eine Sollform der optischen Testfläche (14) mittels einer Anpassungsoptik (20) und interferometrisches Vermessen der Form der optischen Testfläche (14) mittels des angepassten Messstrahls, Einstrahlen des angepassten Messstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln auf die optische Testfläche und jeweiliges Vermessen der Wellenfront des Messstrahls nach dessen Wechselwirkung mit der optischen Testfläche (14), Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik (20) auf das interferometrische Messergebnis aus den für die einzelnen Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten, sowie Bestimmen der Form der optischen Testfläche (14) durch Herausrechnen des ermittelten Einflusses der Anpassungsoptik (20) aus dem interferometrischen Messergebnis.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche.
  • Die Form von hochgenauen optischen Freiformflächen, deren Abweichung von der Rotationssymmetrie deutlich die Dynamik eines herkömmlichen Interferometers überschreitet, wird unter Verwendung eines sogenannten Kompensationssystems (K-System) vermessen. Ein derartiges Kompensationssystem, im weiteren Verlauf auch als Anpassungsoptik bezeichnet, ist dazu konfiguriert aus einer einlaufenden Welle mit beispielsweise ebener oder sphärischer Wellenfront, eine Welle zu formen, deren Wellenfront identisch mit der Sollform der zu vermessenden Freiformfläche ist. In vielen Fällen wird ein computer-generiertes Hollogramm (CGH) oder eine Kombination mehrerer CGH's als Anpassungsoptik verwendet.
  • In dem Fall, in dem eine aus zwei CGH's bestehende Anpassungsoptik verwendet wird, wird eine Teilkalibrierung der Anpassungsoptik unter Verwendung eines sphärischen Kalibrierspiegels möglich, wie in US 2009/0128829 A1 beschrieben. Es verbleiben jedoch unbekannte Abweichungen.
  • Rotationssymmetrische Sphären werden unter Nutzung von Drehvermittlung hochgenau vermessen. Unter Drehvermittlung versteht man die Aufnahme und Verrechnung einer Reihe von Messungen mit jeweils verschiedenen Drehpositionen des Prüflings. Durch die Drehvermittlung gelingt eine Trennung von unsymmetrischen Prüflings- und Systemfehlern der Anpassungsoptik. Rotationssymmetrische Fehler sind nicht trennbar und müssen durch eine aufwendige theoretische Budgetbetrachtung abgeschätzt werden. Die Drehvermittlung bewirkt des Weiteren eine Vermittlung kurzwelliger Fehler, die durch kleine Abweichungen im Interferometer-Strahlengang aufgrund von nicht perfekten Interferometer-Komponenten entstehen. Bei Freiformflächen ist es wegen fehlender Rotationssymmetrie nicht möglich, die Drehvermittlung durchzuführen. Dadurch bleiben sowohl die rotationssymmetrischen als auch die unsymmetrischen Fehler der Anpassungsoptik unbestimmt und müssen durch Budgetbetrachtung abgeschätzt werden. Weiterhin entfällt die Vermittlung kurzwelliger Fehler, die im Interferometer entstehen.
  • Aus der DE 10 2008 048 844 A1 ist ein Verfahren zum Vermessen einer Oberfläche eines Objektes bekannt, bei dem Teile der Oberfläche des Objektes interferometrisch vermessen werden und eine Form der Oberfläche des Objektes repräsentierende Daten durch Stitching der jedem Teil entsprechenden Messdaten erhalten werden.
  • Aus M. Novak, C. Zhao, J. H. Burge: Distortion mapping correction in aspheric null testing, in: Proc. of SPIE Vol. 7063 (2008) 706313-1 bis 706313-8 ist es bekannt, bei einer Asphärenprüfung die Verzeichnung zu ermitteln, um eine präzise Ermittlung der Position von Oberflächenstrukturen zu ermöglichen.
  • Zugrunde liegende Aufgabe
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere eine Trennung der Fehler von optischer Testfläche und Anpassungsoptik ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche, bei dem eine Wellenfront eines Messstrahls an eine Sollform der optischen Testfläche mittels einer Anpassungsoptik angepasst wird und die Form der optischen Testfläche mittels des angepassten Messstrahls interferometrisch vermessen wird. Weiterhin wird der angepasste Messstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln auf die optische Testfläche eingestrahlt und die Wellenfront des Messstrahls wird jeweils nach dessen Wechselwirkung mit der optischen Testfläche, d. h. für jeden der verschiedenen Einfallswinkel, vermessen. Weiterhin wird der Einfluss der Anpassungsoptik auf das interferometrische Messergebnis aus den für die einzelnen Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten ermittelt, sowie die Form der optischen Testfläche durch Herausrechnen des ermittelten Einflusses der Anpassungsoptik aus dem interferometrischen Messergebnis bestimmt.
  • Als optische Testfläche wird die optisch wirksame Fläche eines optischen Elements, wie etwa eines Spiegels oder einer Linse bezeichnet. Vorzugsweise erfolgt die Vermessung der Wellenfront des Messstrahls, nachdem der Messstrahl nach Wechselwirkung mit der optischen Testfläche abermals mit der Anpassungsoptik in Wechselwirkung getreten ist.
  • Mit anderen Worten besteht die Grundidee der Erfindung in der Vermessung des Systems aus der Anpassungsoptik und der optischen Testfläche unter verschiedenen Feldwinkeln. Während in der regulären Interferometrie die Prüfstrahlen senkrecht auf die Testfläche fallen, werden im erfindungsgemäßen Verfahren Messungen unter verschiedenen Einfallswinkeln durchgeführt. Bei verschiedenen Einfallswinkeln durchstoßen die Prüfstrahlen die einzelnen Flächen in lateral verschiedenen Positionen. Es kommt zu einer seitlichen Scherung der von den Komponenten stammenden Einzelbeiträge der Wellenfront.
  • Durch die erfindungsgemäße Durchführung von Messungen unter verschiedenen Einfallswinkeln, lassen sich die Beiträge einzelner beteiligter optischer Flächen zur Gesamtwellenfront separieren. Damit wird eine Trennung der Fehler von optischer Testfläche und Anpassungsoptik möglich. Weiterhin lassen sich kurzwellige Interferometerfehler vermitteln.
  • Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung wird mittels einer optischen Abzweigeinrichtung ein Referenzstrahl vom Messstrahl abgezweigt. Aus den für die einzelnen Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten wird der Einfluss der Abzweigeinrichtung auf das interferometrische Messergebnis ermittelt, und beim Bestimmen der Form der optischen Testfläche wird der ermittelte Einfluss der Abzweigeinrichtung aus dem interferometrischen Messergebnis heraus gerechnet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erfolgt die Vermessung der Wellenfronten des Messstrahls durch Auswertung von mittels einer Detektorkamera aufgenommenen Interferenzmustern. Einzelnen Messpunkten auf der Detektorkamera sind Einzelstrahlen des Messstrahls zugeordnet. Weiterhin werden mittels Strahldurchrechnung simulierte Koordinaten von Durchstoßpunkten der Einzelstrahlen bezüglich zumindest einer optischen Fläche der Anpassungsoptik als Funktion des Einfallswinkels bereitgestellt, und beim Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik auf das interferometrische Messergebnis werden die Koordinaten der Durchstoßpunkte berücksichtigt. Unter einer optische Fläche der Anpassungsoptik wird in diesem Zusammenhang jede Fläche verstanden, die die Wellenfront einer mit der Anpassungsoptik in Wechselwirkung tretenden Welle verändert, wie z. B. eine, eine diffraktive Struktur aufweisende, Fläche eines CGH's. Die Strahldurchrechnung erfolgt vorzugsweise am System aus Interferometer, Anpassungsoptik und optischer Testfläche im Sollzustand.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die Wellenfront in Abhängigkeit des Einfallswinkels per Strahldurchrechnung simuliert, dabei wird ein bei der Simulation berücksichtigter Beitrag mindestens einer optischen Fläche der Anpassungsoptik zur Wellenfront variiert und durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den vermessenen Wellenfronten wird der Beitrag der mindestens einen optischen Fläche bestimmt. Weiterhin wird der ermittelte Beitrag beim Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik auf das interferometrische Messergebnis verwendet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Sollform der optischen Testfläche eine Freiformfläche. Unter einer Freiformfläche wird in diesem Zusammenhang eine Fläche verstanden, die keine Rotationssymmetrie aufweist. Insbesondere weist die Freiformfläche an mindestens einem Punkt der Fläche eine Abweichung von mindestens 5 μm von jeder rotationssymmetrischen Fläche auf. Mit anderen Worten kann die Freiformfläche durch eine Fläche beschrieben werden, die sich dadurch von jeder rotationssymmetrischen Fläche unterscheidet, dass sie an mindestens einem Punkt um mindestens 5 μm von dieser abweicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird beim Einstrahlen des angepassten Messstrahls der Einfallswinkel auf der optischen Testfläche zweidimensional variiert. Unter einer zweidimensionalen Variation des Einfallswinkels wird verstanden, dass die Strahlrichtung des Messstrahls durch Verkippung bezüglich zweier, nicht mit der Normalen auf der optischen Testfläche übereinstimmenden, Kippachsen variiert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung wird die optische Testfläche von einem optischen Element für die Mikrolithographie gebildet. Insbesondere dient das optische Element als Teil einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, z. B. als Teil eines Projektionsobjektivs oder eines Beleuchtungssystems einer derartigen Anlage. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist das optische Element als EUV-Spiegel konfiguriert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Anpassungsoptik ein diffraktives optisches Element, insbesondere ein CGH.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche bereitgestellt. Diese Vorrichtung umfasst eine Anpassungsoptik zum Anpassen einer Wellenfront eines Messstrahls an eine Sollform der optischen Testfläche. Die Vorrichtung ist dazu konfiguriert, die Form der optischen Testfläche interferometrisch zu vermessen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin eine Einstrahlwinkelvariationseinrichtung zum Einstrahlen des angepassten Messstrahls unter verschiedenen Einstrahlwinkeln auf die optische Testfläche, sowie eine Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist dazu konfiguriert, den Einfluss der Anpassungsoptik auf das interferometrische Messergebnis aus für verschiedene Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten des Messstrahls nach dessen Wechselwirkung mit der optischen Testfläche zu ermitteln sowie die Form der optischen Testfläche durch Herausrechnen des ermittelten Einflusses der Anpassungsoptik aus dem interferometrischen Messergebnis zu bestimmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Einstrahlwinkelvariationseinrichtung einen justierbaren Umlenkspiegel. Mittels des Umlenkspiegels kann der angepasste Messstrahl unter verschiedenen Einstrahlwinkeln auf die optische Testfläche eingestrahlt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen konfiguriert.
  • Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Oberfläche durch Einstrahlen eines Messstrahls unter verschiedenen Einstrahlwinkeln auf die optische Oberfläche, sowie
  • 2 eine vergrößerte Schnittansicht der optischen Oberfläche gemäß 1, in der die Reflexion des unter einem Einstrahlwinkel ε eingehenden Messstrahls veranschaulicht wird.
  • Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
  • In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
  • Zur Erleichterung der Beschreibung der Projektionsbelichtungsanlage ist in der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche 14 in der Gestalt der reflektierenden Oberfläche eines Strahlung im extrem ultravioletten Wellenlängenbereich (EUV) reflektierenden optischen Elements 12. Die optische Testfläche 14 ist als sogenannte Freiformfläche ausgebildet, d. h. sie weist keine Rotationssymmetrie auf, insbesondere weist sie an mindestens einem Punkt eine Abweichung von mindestens 5 μm von jeder rotationssymmetrischen Fläche auf. Mit anderen Worten kann die Freiformfläche durch eine Fläche beschrieben werden, die sich dadurch von jeder rotationssymmetrischen Fläche unterscheidet, dass sie an mindestens einem Punkt um mindestens 5 μm von dieser abweicht. Das mittels der Vorrichtung 10 vermessene optische Element 12 kann beispielsweise ein Spiegel einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithografie, insbesondere ein Spiegel eines Projektionsobjektivs oder eines Beleuchtungssystems einer derartigen Anlage sein.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst eine Interferometereinheit 24, eine Fizeau-Platte 22, ein Kompensationssystem (K-System) in Gestalt eines diffraktiven optischen Elements 20, eine Halteeinrichtung 16 sowie eine Auswerteeinrichtung 26. Die Halteeinrichtung 16 dient der Halterung des zu vermessenden optischen Elements 12, des diffraktiven optischen Elements 20 sowie der Fizeau-Platte 22 derart, dass die genannten Komponenten eine starre Kavität bilden. Dazu umfasst die Halteeinrichtung 16 mehrere Haltesäulen 19, von denen jeweils Elementhalterungen 18-1, 18-2 und 18-3 zum Abstützen des zu vermessenden optischen Elements 12, des diffraktiven optischen Elements 20 sowie der Fizeau-Platte 22, abstehen.
  • Die Interferometereinheit 24 umfasst eine Strahlungsquelle 27 zum Erzeugen von Messstrahlung mit einer zur Durchführung einer interferometrischen Messung ausreichenden Kohärenz. Die Messstrahlung kann im sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Beispielsweise kommt als Messstrahlung das Licht eines Helium-Neonlasers mit einer Wellenlänge von etwa 633 nm in Frage. An die Strahlungsquelle 27 schließt sich ein Wellenleiter 28 in Gestalt einer optischen Faser an, aus dessen Ende die Messstrahlung zunächst in Gestalt eines divergierenden Messstrahls 30 austritt. Der Messstrahl 30 durchläuft zunächst einen Kollimator 31, wodurch dieser in ein paralleles Strahlenbündel umgewandelt wird. Daraufhin wird der Messstrahl 30 von einem justierbaren Umlenkspiegel 32 in Richtung einer aus der Fizeau-Platte 22, dem diffraktiven optischen Element 20 sowie dem zu vermessenden optischen Element 12 gebildeten Kavität umgelenkt.
  • Der Messstrahl 30 durchläuft nach der Reflexion an dem Umlenkspiegel 32 einen justierbaren Teilerspiegel 36 und trifft daraufhin auf die Fizeau-Platte 22, welche an ihre Unterseite eine Fizeau-Fläche 42 aufweist, an der ein Teil der Intensität des eingehenden Messstrahls 30 reflektiert wird und einen Referenzstrahl 44 bildet. Der unreflektierte Teil des Messstrahls 30 durchläuft das diffraktive optische Element 20, welches als computer-generiertes Hollogramm (CGH) ausgebildet ist und als Anpassungsoptik dient. Dazu ist das diffraktive optische Element 20 derart konfiguriert, dass die Wellenfront des Messstrahls 30 an die Sollform der optischen Testfläche 14, welche – wie vorstehend erwähnt – als Freiformfläche ohne Rotationssymmetrie ausgebildet ist, angepasst wird. Der justierbare Umlenkspiegel 32 ist dabei derart eingestellt, dass der Messstrahl senkrecht auf die optische Testfläche 14 auftrifft. Die Anpassungsoptik, kann auch andersartig konfiguriert sein, beispielsweise kann sie auch durch zwei nacheinander angeordnete diffraktive Elementen in Gestalt von CGH's gebildet werden.
  • Nach Reflexion des Messstrahls 30 an der optischen Testfläche 14 durchläuft dieser abermals das diffraktive optische Element 20, die Fizeau-Platte 22 und wird daraufhin zusammen mit dem Referenzstrahl 44 vom justierbaren Teilerspiegel 36 in einen Detektionsarm der Interferometereinheit 24 reflektiert. Der Detektionsarm umfasst einen Kollimator 46, eine Blende 48, ein Okular 50 sowie eine Kamera 52 in Gestalt eines zweidimensional auflösenden Strahlungsdetektors. Der Messstrahl 30 und der Referenzstrahl 44 erzeugen durch Überlagerung auf der Kamera 52 ein Interferogramm, aus welchem die Abweichung der vermessenen optischen Messfläche 14 von deren Sollform ermittelt wird. Da die Sollform der optischen Testfläche 14 bekannt ist, ergibt sich aus der ermittelten Abweichung die tatsächliche Form der optischen Testfläche 14 im vermessenen Abschnitt.
  • Die in 1 dargestellte Interferometereinheit 24 ist als sogenanntes Subaperturmessendes Stitching-Interferometer ausgeführt. In dieser Ausführungsform deckt der Messstrahl lediglich einen Teilbereich der zu vermessenden optischen Testfläche 14 ab. Die optische Testfläche 14 wird daher in überlappenden Abschnitten unter Verschiebung der Interferometereinheit 24 vermessen. Dazu umfasst die Interferometereinheit 24 eine Verschiebeeinrichtung, die in der x-y-Ebene verschiebbar ist, wie mit den Pfeilen 25 angedeutet. Die Messergebnisse der vermessenen Oberflächenabschnitte werden daraufhin rechnerisch zusammengesetzt. Alternativ kann die Interferometereinheit 24 auch als vollflächig messendes Interferometer ausgelegt sein. In diesem Fall ist der Querschnitt des Messstrahls 30 groß genug, um die gesamte optische Testfläche 14 zu erfassen. Während das Subapertur-messende Stitching-Interferometer eine höhere Ortsauflösung ermöglicht, ermöglicht die Ausführung als vollflächig messendes Interferometer eine Vermittlung von Artefakten, die durch die Optik der Interferometereinheit 24 eingeführt werden, sowie eine Verringerung der benötigten Messzeit.
  • Die Genauigkeit der mittels der vorstehend beschriebenen interferometrischen Messung bestimmten Form der optischen Testfläche 14 ist jedoch durch die Genauigkeit der Anpassungsoptik, welche im vorliegenden Beispiel durch das diffraktive optische Element 20 gebildet wird, limitiert. Mit anderen Worten sind Fehler in der Anpassungsoptik, d. h. Ungenauigkeiten in der Wellenfrontanpassung, im interferometrischen Messergebnis enthalten. Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht es, aus dem interferometrischen Messergebnis Fehler der Anpassungsoptik herauszurechnen.
  • Gemäß der erfindungsgemäßen Maßnahme wird der justierbare Umlenkspiegel 32 nacheinander in verschiedenen Kippstellungen angeordnet, so dass der in 2 veranschaulichte Einfallwinkel ε des einlaufenden Messstrahls 30a zweidimensional variiert wird. Dazu wird der justierbare Umlenkspiegel 32 sowohl bezüglich der y-Achse als auch bezüglich der x-Achse verkippt. 1 zeigt exemplarisch mittels eines Doppelpfeils eine Kippbewegung 34 bezüglich der y-Achse.
  • Wird der justierbare Umlenkspiegels 32 derart gekippt, dass der einlaufende Messstrahl 30a um den Winkel ε gegenüber der Senkrechten 29 zur optischen Testfläche 14 verkippt wird, so wird der in Reflektion an der optischen Testfläche 14 erzeugte rücklaufende Messstrahl 30b um den Winkel –ε gegenüber der Senkrechten 29 verkippt. Das führt dazu, dass der rücklaufende Messstrahl 30b beim Durchtritt durch die Fizeau-Platte 22 sowie das diffraktive optische Element 20 lateral versetzt wird. Im Einzelnen beträgt die laterale Versetzung an der Oberseite der Fizeau-Platte 22, die als optische Fläche 54-1 bezeichnet wird, Δx1, an der die Referenzfläche 42 bildenden Unterseite der Fizeau-Platte 22, die als optische Fläche 54-2 bezeichnet wird, Δx2, an der Oberseite des diffraktiven optischen Elementes 20, die als optische Flache 54-3 bezeichnet wird, Δx3, sowie an der Unterseite des diffraktiven optischen Elements 20, die als optische Fläche 54-4 bezeichnet ist, Δx4. Mit anderen Worten kommt es zu einer seitlichen Scherung der von den einzelnen optischen Flächen stammenden Einzelbeiträge zur Gesamtwellenfront. Der justierbare Teilerspiegel 36 wird durch eine entsprechende Kippbewegung 38 an die veränderte Richtung des rücklaufenden Messstrahls 30b angepasst.
  • Für die einzelnen Kippstellungen ε in x- und y-Richtung wird die jeweilige auf der Kamera 52 gemessene Wellenfront Wε(xk, yk) als Funktion der Kamerapixel xk und yk aufgezeichnet. Die Wellenfront Wε(xk, yk) ist zusammengesetzt aus den Wellenfront-Einzelbeiträgen aller optischen Flächen i außerhalb der Interferometereinheit 24 beim Hin- und Rücklauf. Die Flächen i umfassen im Ausführungsbeispiel gemäß 1 die Flächen 54-1, 54-2, 54-3, 54-4 sowie die optische Testfläche 14. Es gilt:
    Figure 00110001
    mit Wε,i(xi, yi) als Einzelbeitrag der Fläche i beim Hinlauf an den Durchstosspunkten xi, yi, und W'ε,i(x'i, y'i) als Einzelbeitrag der Fläche i beim Rücklauf an den Durchstosspunkten x'i, y'i. N ist die Anzahl der Flächen i außerhalb der Interferometereinheit 24.
  • Erfindungsgemäß werden eine Reihe von Wellenfronten Wε(xk, yk) mit verschiedenen in x- und y-Richtung variierten Einfallswinkeln ε durch Auswertung der jeweiligen, mittels der Kamera 52 erfassten Interferenzmuster aufgenommen. Aus den aufgenommenen Wellenfronten Wε(xk, yk) werden daraufhin von der Auswerteeinrichtung 26 die Einzelbeträge Wi(xi, yi) der optischen Flächen i für ε = 0 iterativ bestimmt. Dies kann mit unterschiedlichen erfindungsgemäßen Algorithmen erfolgen.
  • Gemäß eines ersten erfindungsgemäßen Algorithmusses werden den einzelnen Messpunkten auf der Detektorkamera 52, d. h. den einzelnen Kamerapixeln (xk, yk) Einzelstrahlen des Messstrahls 30 zugeordnet. Der dem jeweiligen Kamerapixel (xk, yk) zugeordnete Einzelstrahl kennzeichnet den Verlauf der das entsprechende Kamerapixel beleuchtenden Strahlung durch das die optischen Flächen i umfassende optische System. Daraufhin werden mittels Strahldurchrechnung simulierte Koordinaten von Durchstoßpunkten der Einzelstrahlen bezüglich der optischen Flächen i als Funktion des Einfallswinkels ε bereitgestellt. Die Strahldurchrechnung erfolgt für ein perfektes optisches System, d. h. für die Interferometereinheit 24 und die optischen Flachen i im Sollzustand. Daraufhin wird unter Berücksichtigung der Koordinaten der Durchstoßpunkte der Einfluss Wi(xi, yi) der einzelnen optischen Flächen i auf das bei ε = 0 gemessene Wellenfrontmessergebnis iterativ bestimmt. In Folge der Iteration wird dann angenommen, dass die Durchstoßpunkte sich bei Variation der Einzelbeiträge Wi(xi, yi) nicht ändern.
  • Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Algorithmusses wird die Wellenfront Wε(xk, yk) in Abhängigkeit des Einfallswinkels ε per Strahldurchrechnung simuliert. Dabei werden die bei der Simulation berücksichtigten Beiträge Wi(xi, yi) der optischen Flächen i variiert. Durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den vermessenen Wellenfronten Wε(xk, yk) werden die Beiträge Wi(xi, yi) der optischen Flächen i bestimmt. Mit anderen Worten wird gemäß dieses Algorithmusses die Interation der Flächenbeiträge Wi(xi, yi) direkt unter Nutzung eines Strahldurchrechnungsprogramms durchgeführt. Die Flächenbeiträge werden dann punktweise mit Interpolation, z. B. mittels Splines, solange variiert, bis die Simulationen den gemessenen Ergebnissen entsprechen.
  • Schließlich wird die auf Grundlage der bei ε = 0 gemessenen Wellenfront berechneten Form der optischen Testfläche 14 durch Herausrechnen der nicht von der optischen Testfläche 14 stammenden Einzelbeiträge Wi(xi, yi) korrigiert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird die Fizeau-Platte 22 sowie das diffraktive optische Element 20 durch eine sogenannte Matrizen-Anordnung ersetzt. Bei einer derartigen Matrizen-Anordnung wird die Funktion der Fizeau-Platte mittels einer Linse mit sphärischer oder asphärischer Referenzfläche wahrgenommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche
    12
    Optisches Element
    14
    Optische Testfläche
    16
    Halteeinrichtung
    18-1, 18-2, 18-3
    Elementhalterungen
    19
    Haltesäule
    20
    Diffraktives optisches Element
    22
    Fizeau-Platte
    24
    Interferometereinheit
    25
    Verschiebeeinrichtung
    26
    Auswerteeinrichtung
    27
    Strahlungsquelle
    28
    Wellenleiter
    29
    Senkrechte
    30
    Messstrahl
    30a
    Einlaufender Messstrahl
    30b
    Rücklaufender Messstrahl
    31
    Kollimator
    32
    Justierbarer Umlenkspiegel
    34
    Kippbewegung
    36
    Justierbarer Teilerspiegel
    38
    Kippbewegung
    40
    Translationsbewegung
    42
    Referenzfläche
    44
    Referenzstrahl
    46
    Kollimator
    48
    Blende
    50
    Okular
    52
    Kamera
    54-1, 54-2, 54-3, 54-4
    Optische Fläche

Claims (12)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche (14), mit den Schritten: – Anpassen einer Wellenfront eines Messstrahls (30) an eine Sollform der optischen Testfläche (14) mittels einer Anpassungsoptik (20) und interferometrisches Vermessen der Form der optischen Testfläche (14) mittels des angepassten Messstrahls, – Einstrahlen des angepassten Messstrahls unter verschiedenen Einfallswinkeln auf die optische Testfläche und jeweiliges Vermessen der Wellenfront des Messstrahls nach dessen Wechselwirkung mit der optischen Testfläche (14), – Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik (20) auf das interferometrische Messergebnis aus den für die einzelnen Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten, sowie – Bestimmen der Form der optischen Testfläche (14) durch Herausrechnen des ermittelten Einflusses der Anpassungsoptik (20) aus dem interferometrischen Messergebnis.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mittels einer optischen Abzweigeinrichtung (22) ein Referenzstrahl (44) vom Messstrahl (30) abgezweigt wird, aus den für die einzelnen Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten der Einfluss der Abzweigeinrichtung (22) auf das interferometrische Messergebnis ermittelt wird, und beim Bestimmen der Form der optischen Testfläche der ermittelte Einfluss der Abzweigeinrichtung (22) aus dem interferometrischen Messergebnis heraus gerechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vermessung der Wellenfronten des Messstrahls (30) durch Auswertung von mittels einer Detektorkamera (52) aufgenommenen Interferenzmustern erfolgt, wobei einzelnen Messpunkten auf der Detektorkamera (52) Einzelstrahlen des Messstrahls zugeordnet sind, bei dem weiterhin mittels Strahldurchrechnung simulierte Koordinaten von Durchstoßpunkten der Einzelstrahlen bezüglich zumindest einer optischen Fläche (54-3, 54-4) der Anpassungsoptik (20) als Funktion des Einfallswinkels bereitgestellt werden, und bei dem beim Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik (20) auf das interferometrische Messergebnis die Koordinaten der Durchstoßpunkte berücksichtigt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wellenfront in Abhängigkeit des Einfallswinkels per Strahldurchrechnung simuliert wird, dabei ein bei der Simulation berücksichtigter Beitrag mindestens einer optischen Fläche (54-3, 54-4) der Anpassungsoptik (20) zur Wellenfront variiert wird und durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den vermessenen Wellenfronten der Beitrag der mindestens einen optischen Fläche (54-3, 54-4) bestimmt wird, und bei dem der ermittelte Beitrag beim Ermitteln des Einflusses der Anpassungsoptik (20) auf das interferometrische Messergebnis verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Sollform der optischen Testfläche (14) eine Freiformfläche ist.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem beim Einstrahlen des angepassten Messstrahls (30) der Einfallswinkel auf der optischen Testfläche (14) zweidimensional variiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die optische Testfläche (14) von einem optischen Element für die Mikrolithographie gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das optische Element (14) als EUV-Spiegel (12) konfiguriert ist.
  9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Anpassungsoptik (20) ein diffraktives optisches Element (20) umfasst.
  10. Vorrichtung (10) zum Bestimmen einer Form einer optischen Testfläche (14) mit – einer Anpassungsoptik (20) zum Anpassen einer Wellenfront eines Messstrahls (30) an eine Sollform der optischen Testfläche (14), wobei die Vorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, die Form der optischen Testfläche interferometrisch zu vermessen, – einer Einstrahlwinkelvariationseinrichtung (32) zum Einstrahlen des angepassten Messstrahls (30) unter verschiedenen Einstrahlwinkeln auf die optische Testfläche (14), sowie – einer Auswerteeinrichtung (26), welche dazu konfiguriert ist, den Einfluss der Anpassungsoptik (20) auf das interferometrische Messergebnis aus für verschiedene Einfallswinkel vermessenen Wellenfronten des Messstrahls nach dessen Wechselwirkung mit der optischen Testfläche (14) zu ermitteln, sowie die Form der optischen Testfläche (14) durch Herausrechnen des ermittelten Einflusses der Anpassungsoptik (20) aus dem interferometrischen Messergebnis zu bestimmen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem die Einstrahlwinkelvariationseinrichtung einen justierbaren Umlenkspiegel (32) umfasst.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, welche zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 konfiguriert ist.
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