EP1649241A1 - Method for calibrating an interferometer, method for qualifying an object, and method for producing an object - Google Patents

Method for calibrating an interferometer, method for qualifying an object, and method for producing an object

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EP1649241A1
EP1649241A1 EP02791696A EP02791696A EP1649241A1 EP 1649241 A1 EP1649241 A1 EP 1649241A1 EP 02791696 A EP02791696 A EP 02791696A EP 02791696 A EP02791696 A EP 02791696A EP 1649241 A1 EP1649241 A1 EP 1649241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compensation system
interferometer
diffraction pattern
mirror
mirror surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02791696A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Freimann
Bernd DÖRBAND
Frank Schillke
Susanne BEIERSDÖRFER
Stefan Schulte
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP1649241A1 publication Critical patent/EP1649241A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
    • G01B9/02072—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by calibration or testing of interferometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • 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
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/005—Testing of reflective surfaces, e.g. mirrors

Definitions

  • the invention relates to the field of manufacturing objects with an aspherical surface.
  • Such an object is in particular a light-optical component, such as an optical lens or an optical mirror, which is used in optical systems, such as, for example, in telescopes for astronomy or in particular optics for transferring mask structures to a radiation-sensitive substrate in lithography processes Come into play.
  • a light-optical component such as an optical lens or an optical mirror
  • optical systems such as, for example, in telescopes for astronomy or in particular optics for transferring mask structures to a radiation-sensitive substrate in lithography processes
  • the success essentially depends on the precision with which the aspherical surface can be manufactured with regard to a desired shape.
  • No. 5,737,079 discloses a method for measuring an aspherical surface, in which it is arranged in a beam path of an interferometer.
  • the interferometer comprises a compensation system which shapes wave fronts emitted by a light source in such a way that they meet the surface to be measured essentially perpendicularly, so that these wave fronts are reflected back in order to largely compensate for the asphericity of the aspherical surface.
  • Such a compensation system is also referred to in this area of technology as a zero lens, zero lens system, "zero lens” or "null corrector".
  • the waved fronts are superimposed with a reference wavefront in order to record an interference pattern from which surface deviations from a target surface can be determined.
  • the object with its aspherical surface to be measured is replaced by a rotationally symmetrical computer-generated hologram in the beam path of the interferometer
  • CGH CGH
  • This hologram was calculated beforehand in such a way that its effect on the incident wave fronts is equal to an ideal effect of the ideal target surface arranged in the beam path.
  • the optical properties of the compensation system can then be determined from the interference pattern recorded in the beam path of the interferometer when the CGH is arranged.
  • the computer-generated hologram provides its desired properties only inadequately and therefore the properties of the compensation system can also be inadequately determined with regard to increased measurement accuracy.
  • the invention provides for a reference optics module to be arranged in the beam path of the interferometer instead of the object to be measured, the effect of which on the incident wave fronts is essentially the same as that which would have a desired surface arranged in the beam path.
  • the reference optical assembly comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern that is separate from the mirror surface.
  • the mirror surface preferably has a shape that can be manufactured with high precision, for example a flat shape or a spherical shape.
  • the diffraction pattern or CGH or hologram is calculated in such a way that it deflects the aspherical wave fronts incident from the compensation system of the interferometer by diffraction in such a way that they hit the mirror surface essentially perpendicularly.
  • the diffraction pattern proposed here which is penetrated by the wavefronts, has a substantially lower line density.
  • Such a lower line density is easier to manufacture with high precision.
  • the line densities that occur in practice are so small that the effect of the pattern can be described with sufficient accuracy by a scalar diffraction theory, so that the diffractive effect of the pattern can be calculated in a simple manner with sufficient precision. It is thus possible, in particular, to calibrate a rotationally symmetrical refractive compensation system for measuring aspherical surfaces. After such a calibration of the compensation system, it is then possible to determine, in particular, rotationally symmetrical portions of defects in the aspherical surface.
  • the invention proposes a method for calibrating an interferometer with a compensation system for measuring an aspherical surface, which comprises:
  • the surface to be measured not being arranged in a beam path of the interferometer
  • a reference optical assembly which comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern separate from the mirror surface, in the beam path of the interferometer such that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then from the mirror surface are reflected, then enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
  • the invention further proposes a method for qualifying an object with an aspherical surface, which comprises:
  • a reference optical assembly which comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern separate from the mirror surface, in the beam path of the interferometer such that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then for that Mirror surface are reflected, then enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
  • the invention proposes in particular a method for producing an object with an aspherical target surface, which first qualifies the object according to the method described above and determines deviations of the surface of the object from the target surface as a function of the first and the second interference pattern and then, depending on the determined deviations, processes the surface of the object in order to bring it closer to the target surface.
  • FIG. 1 shows an interferometer system with an object arranged in a beam path, the aspherical surface of which can be manufactured with high precision
  • FIG. 2 shows a reference optical assembly for arrangement in the beam path of the interferometer according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a variant of the reference optical assembly shown in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a further variant of the reference optical assembly
  • FIG. 5 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a further variant of the reference optical assembly
  • FIG. 7 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a further variant of the reference optical assembly
  • FIG. 9 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 8,
  • FIG. 10 shows a further variant of a reference optical assembly
  • FIG. 11 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 10,
  • FIG. 12 shows a further variant of a reference optical assembly
  • FIG. 13 shows a flow diagram of a method for producing an object with an aspherical surface.
  • An interferometer system shown schematically in FIG. 1, is used to measure an aspherical surface 3 of an optical component 5.
  • the interferometer 1 has a fizeau design, with a point light source 7, the light emitted by collimating optics 9 to form a parallel beam 11 in this way is formed such that its wave fronts are flat wave fronts that are oriented orthogonal to an optical axis 13 of the interferometer 1.
  • the wavefronts penetrate a beam splitter 15 and a flat plate 17, the surface 19 of which provides a partially reflecting flat reference surface. Of this Reference surface 19 reflected radiation runs back against the original direction of the beam 11 in the interferometer and is reflected on the partially transparent mirror 15 and then strikes a radiation-sensitive surface 21 of a spatially resolving CCD detector 23.
  • the compensation system is also referred to as a "zero lens” or "null corrector”.
  • the aspherically shaped wave fronts of the beam 27 are reflected by the surface 3 at a vertical incidence, so that the beam 27 runs back to the compensation system 25 and from it again is converted into a beam with flat wave fronts. Insofar as these are then reflected by the mirror 15, they also hit the surface 21 of the detector 23 and thereby come into interferent superposition with the wave fronts reflected by the reference surface 19. Deviations of the surface 3 of the mirror 5 from its target surface can then be determined from the interference pattern recorded by the detector 23.
  • a reference optical assembly 29 is arranged in the beam path of the interferometer 1 instead of the object 5.
  • This comprises a glass plate 31 with two plane-parallel surfaces on a front side 33 and a rear side 35.
  • the rear side 35 provides a mirror surface 37, and a diffraction pattern 39 is applied to the front side 33.
  • the stripes of the diffraction pattern 39 are selected such that they convert the aspherical wave fronts of the beam 27 into parallel wave fronts, so that after passing through the diffraction pattern 39 the beam 27 strikes the mirror surface 37 orthogonally and is reflected back by it.
  • the diffraction pattern is calculated in such a way that it acts essentially exactly as the aspherical mirror surface 3 of the object 5 would have if it were shaped exactly according to its target surface. Deviations that the interference pattern recorded by the camera 23 from a target pattern can then be attributed solely to deviations of the compensation system 25 and the reference surface 19 from its target effect.
  • a disadvantage of the reference optical assembly shown in FIG. 2 is that its quality can only be checked with increased effort due to the plane parallelism of its front side 33 and rear side 35.
  • a variant of a reference optical assembly 29a, which avoids this disadvantage, is shown in FIG. 3.
  • a glass substrate 31a has a flat front side 33a, on which a diffraction pattern 39a is applied.
  • a back 35a of the substrate 31a is spherically curved, so that its quality is easier to check in a pass measurement than in the assembly according to FIG. 2.
  • the reference optics assembly 29a according to FIG. 3 has the disadvantage that the concave mirror surface 37a cannot be easily manufactured.
  • a remedy for this disadvantage is provided by a reference optical assembly 29b, as shown schematically in FIG.
  • the mirror surface 37b and a diffraction pattern 39b are not provided on a common substrate, as in the embodiments according to FIGS. 2 and 3, but on separate substrates.
  • a first transparent substrate 41 carries the diffraction pattern 39b on one side 33b, and a second substrate 43 provides the spherical mirror surface 37b on one of its sides.
  • FIG. 5 shows a distribution of the line density of the diffraction pattern 39b, specifically in FIG. 5a in a grayscale representation and in FIG. 5b in a contour line representation. It can be seen from this that the pattern is a pattern concentric with an optical axis 13b of a compensation system 25b.
  • a line 7 represents strips of the diffraction pattern 39b.
  • a stripe density at a given location in the diffraction pattern 39b is thus equal to 7 times the line density at a corresponding location in FIG. 5.
  • a diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 5b is 239.476 mm.
  • the two substrates 41 and 43 are fixed in a common holder (not shown in FIG. 4). However, since both the spherical mirror 37b and the stripes of the diffraction pattern 39b are concentric with the optical axis 13b, their adjustment relative to each other is associated with some effort.
  • FIG. 6 schematically shows a reference optical assembly 29c, in which the adjustment of two substrates 41c and 43c, which provide a diffraction pattern 39c or a spherical mirror surface 37c, is simplified relative to one another.
  • the spherical mirror surface 37c is arranged with its axis of symmetry 45 offset parallel to a axis of symmetry 13c of a compensation system 25c.
  • the diffraction pattern 33c is likewise not arranged concentrically with the axis of symmetry 13c.
  • the diffraction pattern is designed as a rotationally symmetrical pattern for providing the asphericity, which is applied to a linear carrier, so that the pattern 33c, as is evident from a strip density distribution according to FIG. 7, is asymmetrical to the axis 13c.
  • FIG. 7a shows a grayscale representation and FIG. 7b shows a contour representation of the line density distribution.
  • a line 585 represents strips of the diffraction pattern 39c.
  • a stripe density at a given location in the diffraction pattern 39c is thus 585 times the line density at a corresponding location in FIG. 7b.
  • the diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 7 is 239.476 mm.
  • CGHs computer-generated holograms
  • a reference optical assembly 29d shown in FIG. 8 is also designed such that an adjustment of the two substrates 41d, 43d is possible in a simplified manner relative to one another.
  • the diffraction pattern 39d as can be seen from the strip density distribution according to FIG. 9, has a square carrier.
  • FIG. 9a a gray scale representation is shown in FIG. 9a and a contour line representation of the line density distribution is shown in FIG. 9b.
  • a line 386 represents strips of the diffraction pattern 39d.
  • a stripe density at a given location in the diffraction pattern 39d is thus equal to 386 times the line density at a corresponding location in FIG. 9b.
  • the diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 9 is 239.475 mm.
  • a reference optical assembly 29e shown in FIG. 10 comprises a planar mirror 37e on a substrate 43e and has a diffraction pattern 39e on a substrate 41e with a linear carrier, as can be seen from a strip density distribution according to FIG. 11.
  • FIG. 11a shows a grayscale representation and FIG. 11b shows a contour line representation of the line density distribution.
  • a line 749 represents strips of the diffraction pattern 39e.
  • a stripe density at a given location in the diffraction pattern 39e is thus 749 times the line density at a corresponding location in Figure 11b.
  • the diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 11 is 239.475 mm.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of a reference optical assembly.
  • This includes a transparent sub- strat 41f and a transparent substrate 43f carrying a flat mirror surface 37f.
  • the transparent substrate 41f has two plane-parallel surfaces 33f and 35f. Each of the two surfaces 33f and 35f each carries a diffraction pattern 39 ⁇ or 39f 2 , both of which are penetrated by the wave fronts during the measurement.
  • the embodiment shown in FIG. 12 with the two diffraction patterns has the advantage that it is possible here to reduce the groove density or line density of the individual diffraction patterns in comparison to the diffraction patterns according to FIGS. 4, 6, 8 and 10, since both diffraction patterns can be used to deflect the wave fronts.
  • the deflections caused by each diffraction pattern add up to an overall deflection which the wave fronts experience as they pass through the transparent substrate 41f.
  • a reference optical assembly is then inserted into the beam path instead of the object 5, ie the mirror with its aspherical surface 3.
  • the reference optical assembly can have a structure as was explained with reference to FIGS. 2, 3, 4, 6, 8 and 10.
  • reference optics modules with different designs are also conceivable. It is essential here that the optical properties of the assembly are designed such that they match those of the aspherical surface Correspond to target shape. This is possible in a relatively simple manner, since the shape of the mirror surface of the reference optical assembly is selected such that it can be manufactured as a reference surface with a high degree of precision.
  • the shape of the diffraction pattern of the reference optical assembly can then be selected by computer calculation and can also be produced with high precision in such a way that the diffraction pattern together with the mirror provides essentially the same optical properties as the aspherical mirror, if it had its desired surface ,
  • the diffraction pattern or CGH can be designed as a chrome mask, as an amplitude hologram, or as a phase CGH.
  • a first interference image is then recorded in a step 105 with the reference optical assembly arranged in the beam path of the interferometer. If this interference image shows no patterns, this is a sign that the optical properties of the compensation system of the interferometer are optimally matched to the target surface of the mirror to be manufactured. From the stripe patterns that occur in the interference image, errors of the compensation system, in particular rotationally symmetrical errors thereof, can be determined with good precision. These errors are then taken into account in the evaluation of interference images that are recorded by the surface to be manufactured.
  • the first interference image is evaluated using a conventional method, and a map is created which represents a phase error for the respective locations on the map.
  • a map is also created from the second interference image according to the conventional method, which represents phase differences for each location.
  • the map obtained from the first interference image and the map obtained from the second interference image are then offset from one another in order to to determine the surface defects of the surface to be manufactured.
  • the difference between the values from the second map minus the values from the first map can be calculated for each surface point of the maps, the result being twice the surface deviation of the area to be manufactured from the target area for each location of the site to be manufactured Represents area.
  • a step 107 the surface of the object to be manufactured, i.e. the mirror carrier with its mirror surface, arranged in the beam path of the interferometer, and in a step 109 a second interference image of the mirror surface is then recorded.
  • step 111 If, when evaluating the stripe pattern of this interference image, the information obtained from the evaluation of the first interference image about the optical properties of the reference optical assembly is taken into account, it is possible to deviate the mirror surface to be produced from its target surface, and in particular from the rotational surface. determine symmetrical errors of the same with high precision (step 111).
  • the mirror surface is processed in a step 115 such that the deviations from the corresponding ones Digits are reduced. This can be done, for example, by polishing or the like using a computer-controlled machine tool.
  • the processing that is to say material removal, can be carried out in order to achieve particularly low material removal, for example also by means of ion beam processing.
  • the result of the processing of the surfaces in step 115 is then checked by the object, ie the mirror with its mirror surface, being arranged again in the beam path of the interferometer, that is to say the processing is continued at step 107 in FIG.
  • a reflective coating can comprise, for example, a plurality of layer pairs, for example 40 layer pairs of layers of alternating molybdenum and silicon, the thickness of which is in each case coordinated in a range of approximately 5 nm to the wavelength of the radiation to be reflected in such a way that a reflection coefficient is as high as possible.
  • An anti-reflective coating, which reflects radiation at the interface, e.g. A lens to be avoided can be constructed, for example, from magnesium fluoride or lanthanum oxide or other conventional materials.
  • the mirror is then made available as a finished product in a step 119.
  • the size of the threshold value depends on the precision with which the surface to be manufactured is to be adapted to its target surface. For example, if the area to be manufactured is one
  • EUV extreme ultraviolet
  • the surface is still processed according to step 115 and then the object is made available. It is thus trusted that the processing of the surface leads to an improvement in the manufacturing quality and that a re-examination is no longer necessary.
  • interferometer system explained above in connection with the embodiments of the invention is a Fizeau interferometer, but it is also possible to use alternative types of interferometers, such as a Michelson interferometer or a Twyman-Green interferometer.
  • the aspherical mirror surface to be produced which is described in the above-described embodiments, is a convex mirror surface.
  • the aspherical surface it is possible for the aspherical surface to be manufactured to comprise only a part of a rotationally symmetrical aspherical surface that is offset from a rotational axis.
  • This additional diffractive optical element can be implemented as a CGH, but it can also be implemented as a blaze hologram in order to increase the diffraction efficiency.

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Abstract

The invention relates to a method for calibrating an interferometer comprising a compensation system for measuring an aspherical surface. Said method consists of the following steps: the interferometer (1) comprising the compensation system (25) is prepared; a reference optical module (29) comprising a mirror (37) having a pre-determined mirror face and a pre-determined diffraction pattern (39) separate from the mirror face (37) is arranged; the retracing wave fronts are superimposed, after having passed through the compensation system (25), by a reference wave front to an interference pattern; and optical properties of the interferometer (1) and the compensation system (25) are determined from the interference pattern.

Description

Verfahren zum Kalibrieren eines Interferometers/ Procedure for calibrating an interferometer /
Verfahren zum Qualifizieren eines Objekts undProcedure for qualifying an object and
Verfahren zum. Herstellen eines ObjektsProcess for. Create an object
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Objekten mit einer asphärischen Oberfläche.The invention relates to the field of manufacturing objects with an aspherical surface.
Bei einem solchen Objekt handelt es sich insbesondere um eine lichtoptische Komponente, wie etwa eine optische Linse oder einen optischen Spiegel, welche in optischen Systemen, wie beispielsweise in Teleskopen für die Astronomie oder insbesondere Optiken zur Übertragung von Maskenstrukturen auf ein strahlungsempfindliches Substrat bei Lithografieverfahren, zum Einsatz kommen. Beim Einsatz einer solchen asphärischen Fläche in einem optischen System hängt der Erfolg wesentlich von der Präzision ab, mit der die asphärische Fläche im Hinblick auf eine Soll-Gestalt gefertigt werden kann. Hierzu ist es notwendig, die Gestalt der gefertigten Fläche mit einem geeigneten Messverfahren zu bestimmen und mit ihrer Soll-Gestalt zu vergleichen und an aus diesem Vergleich ermittelten Stellen Bearbeitungsschritte an der Fläche vorzunehmen, um dieselbe an ihre Soll-Gestalt anzunähern.Such an object is in particular a light-optical component, such as an optical lens or an optical mirror, which is used in optical systems, such as, for example, in telescopes for astronomy or in particular optics for transferring mask structures to a radiation-sensitive substrate in lithography processes Come into play. When using such an aspherical surface in an optical system, the success essentially depends on the precision with which the aspherical surface can be manufactured with regard to a desired shape. For this purpose, it is necessary to determine the shape of the finished surface using a suitable measuring method and to compare it with its target shape, and to carry out processing steps on the surface at points determined from this comparison in order to bring it closer to its target shape.
In US 5,737,079 ist ein Verfahren zum Vermessen einer asphärischen Fläche offenbart, bei welchem diese in einem Strahlengang eines Interferometers angeordnet wird. Das Interferometer umfasst ein Kompensationssystem, welches von einer Lichtquelle emittierte Wellenfronten derart formt, dass diese im wesentlichen senkrecht auf die zu vermessende Oberfläche treffen, so dass diese Wellenfronten in sich zurückgeworfen werden, um die Asphärizität der asphärischen Oberfläche weitgehend zu kompensieren. Ein solches Kompensationssystem wird in diesem Bereich der Technik auch als Null-Linse, Null-Linsensystem, "null lens" oder "null corrector" bezeichnet. Die zurückgeworfenen Wellenfronten werden mit einer Referenzwellenfront zur Überlagerung gebracht, um ein Interferenzmuster aufzunehmen, aus dem Abweichungen der Oberfläche von einer Soll-Oberfläche ermittelt werden können.No. 5,737,079 discloses a method for measuring an aspherical surface, in which it is arranged in a beam path of an interferometer. The interferometer comprises a compensation system which shapes wave fronts emitted by a light source in such a way that they meet the surface to be measured essentially perpendicularly, so that these wave fronts are reflected back in order to largely compensate for the asphericity of the aspherical surface. Such a compensation system is also referred to in this area of technology as a zero lens, zero lens system, "zero lens" or "null corrector". The waved fronts are superimposed with a reference wavefront in order to record an interference pattern from which surface deviations from a target surface can be determined.
Gleichwohl limitiert eine mangelnde Kenntnis der optischen Eigenschaften des Kompensationssystems die Genauigkeit, mit welcher Abweichungen der gemessenen Oberfläche von der Soll- Oberflache bestimmt werden können.Nevertheless, a lack of knowledge of the optical properties of the compensation system limits the accuracy with which deviations of the measured surface from the target surface can be determined.
Der Artikel von Jim Bürge, "Certification of null correctors for primary mirrors", Advanced Optical Manufacturing and Testing IV, Proc. SPIE 1994, Seiten 248 bis 259, beschreibt ein Verfahren, mit dem die Eigenschaften eines Kompensations- Systems in einem Interferometer bestimmt werden können.Jim Bürge's article, "Certification of null correctors for primary mirrors", Advanced Optical Manufacturing and Testing IV, Proc. SPIE 1994, pages 248 to 259, describes a method with which the properties of a compensation system can be determined in an interferometer.
Hierzu wird im Strahlengang des Interferometers das Objekt mit seiner zu vermessenden asphärischen Oberfläche ersetzt durch ein rotationsymmetrisches computergeneriertes HologrammFor this purpose, the object with its aspherical surface to be measured is replaced by a rotationally symmetrical computer-generated hologram in the beam path of the interferometer
(CGH) . Dieses Hologramm wurde vorab so berechnet, dass seine Wirkung auf die auftreffenden Wellenfronten gleich einer idealen Wirkung der in dem Strahlengang angeordneten ideellen Soll-Oberfläche ist. Aus dem bei Anordnung des CGH in dem Strahlengang des Interferometers aufgenommenen Interferenz- muster lassen sich sodann die optischen Eigenschaften des Kompensationssystems bestimmen.(CGH). This hologram was calculated beforehand in such a way that its effect on the incident wave fronts is equal to an ideal effect of the ideal target surface arranged in the beam path. The optical properties of the compensation system can then be determined from the interference pattern recorded in the beam path of the interferometer when the CGH is arranged.
Es hat sich gezeigt, dass bei diesem herkömmlichen System das computergenerierte Hologramm seine gewünschten Eigenschaften nur unzureichend bereitstellt und damit die Eigenschaften des Kompensationssystems im Hinblick auf eine erhöhte Messgenauigkeit ebenfalls nur unzureichend bestimmt werden können.It has been shown that in this conventional system, the computer-generated hologram provides its desired properties only inadequately and therefore the properties of the compensation system can also be inadequately determined with regard to increased measurement accuracy.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren eines Interferometers mit einem KompensationsSystem zur Vermessung einer asphärischen Oberfläche vorzuschlagen, welches eine erhöhte Messgenauigkeit ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Qualifizieren eines Objekts mit einer asphärischen Oberfläche und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Objekts vorzu- schlagen.It is an object of the invention to propose a method for calibrating an interferometer with a compensation system for measuring an aspherical surface, which enables increased measurement accuracy. Furthermore, it is an object of the invention to propose a method for qualifying an object with an aspherical surface and a method for producing such an object.
Die Erfindung sieht hierzu vor, im Strahlengang des Interferometers anstatt des zu vermessenden Objekts eine Referenzoptik-Baugruppe anzuordnen, deren Wirkung auf die einfal- lenden Wellenfronten im wesentlichen gleich einer Wirkung ist, welche eine in dem Strahlengang angeordnete Soll-Oberfläche hätte . Erfindungsgemäß umfasst die Referenzoptik-Baugruppe einen Spiegel mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und ein von der Spiegelfläche separates vorbestimmtes Dif- fraktionsmuster. Die Spiegelfläche weist vorzugsweise eine Gestalt auf, welche mit hoher Präzision gefertigt werden kann, beispielsweise eine plane Gestalt oder eine sphärische Gestalt.For this purpose, the invention provides for a reference optics module to be arranged in the beam path of the interferometer instead of the object to be measured, the effect of which on the incident wave fronts is essentially the same as that which would have a desired surface arranged in the beam path. According to the invention, the reference optical assembly comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern that is separate from the mirror surface. The mirror surface preferably has a shape that can be manufactured with high precision, for example a flat shape or a spherical shape.
Das Diffraktionsmuster bzw. CGH oder Hologramm ist derart berechnet, dass es die von dem Kompensationssystem des Interferometers her auftreffenden asphärischen Wellenfronten durch Diffraktion derart umlenkt, dass sie im wesentlichen senkrecht auf die Spiegelfläche treffen.The diffraction pattern or CGH or hologram is calculated in such a way that it deflects the aspherical wave fronts incident from the compensation system of the interferometer by diffraction in such a way that they hit the mirror surface essentially perpendicularly.
Im Unterschied zu dem herkömmlichen CGH, welches selbst die Wellenfronten reflektiert, weist das hier vorgeschlagene Diffraktionsmuster, welches von den Wellenfronten durchsetzt wird, eine wesentlich geringere Liniendichte auf. Eine solche geringere Liniendichte ist zum einen einfacher mit hoher Präzision zu fertigen. Zum anderen sind die hierbei in der Praxis auftretenden Liniendichten so klein, dass die Wirkung des Musters durch eine skalare Beugungstheorie mit einer ausreichenden Genauigkeit beschrieben werden kann, so dass die diffraktive Wirkung des Musters auf einfache Weise mit einer ausreichenden Präzision errechnet werden kann. Es ist somit möglich, insbesondere ein rotationssymmetrisches refraktives Kompensationssystem zur Vermessung von asphärischen Oberflächen zu kalibrieren. Nach einer solchen Kali- brierung des Kompensationssystems ist es dann möglich, auch insbesondere rotationssymmetrische Anteile von Fehlern der asphärischen Oberfläche zu bestimmen.In contrast to the conventional CGH, which itself reflects the wavefronts, the diffraction pattern proposed here, which is penetrated by the wavefronts, has a substantially lower line density. Such a lower line density is easier to manufacture with high precision. On the other hand, the line densities that occur in practice are so small that the effect of the pattern can be described with sufficient accuracy by a scalar diffraction theory, so that the diffractive effect of the pattern can be calculated in a simple manner with sufficient precision. It is thus possible, in particular, to calibrate a rotationally symmetrical refractive compensation system for measuring aspherical surfaces. After such a calibration of the compensation system, it is then possible to determine, in particular, rotationally symmetrical portions of defects in the aspherical surface.
Insbesondere schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Kali- brieren eines Interferometers mit einem Kompensationssystem zur Vermessung einer asphärischen Oberfläche vor, welches um- fasst:In particular, the invention proposes a method for calibrating an interferometer with a compensation system for measuring an aspherical surface, which comprises:
Bereitstellen des Interferometers mit dem Kompensations- System, wobei die zu vermessende Oberfläche nicht in einem Strahlengang des Interferometers angeordnet ist,Providing the interferometer with the compensation system, the surface to be measured not being arranged in a beam path of the interferometer,
Anordnen einer Referenzoptik-Baugruppe, welche einen Spiegel mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und ein von der Spiegelfläche separates vorbestimmtes Diffraktionsmuster um- fasst, derart in dem Strahlengang des Interferometers, dass von dem Kompensationssystem emittierte Wellenfronten zunächst das Diffraktionsmuster ein erstes Mal durchsetzen, dann von der Spiegelfläche reflektiert werden, dann das Diffrak- tionsmuster ein zweites Mal durchsetzen und sodann zurück zu dem Kompensationssystem verlaufen,Arranging a reference optical assembly, which comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern separate from the mirror surface, in the beam path of the interferometer such that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then from the mirror surface are reflected, then enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
Überlagern der zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit einer Referenz- wellenfront zu einem Interferenzmuster, undSuperimposing the returning wavefronts after they have passed through the compensation system with a reference wavefront to form an interference pattern, and
Bestimmen von optischen Eigenschaften des Interferometers und des Kompensationssystems aus dem Interferenzmuster. Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zum Qualifizieren eines Objekts mit einer asphärischen Oberfläche vor, welches umfasst :Determination of optical properties of the interferometer and the compensation system from the interference pattern. The invention further proposes a method for qualifying an object with an aspherical surface, which comprises:
(a) Bereitstellen eines Interferometers mit einem Kompensationssystem,(a) providing an interferometer with a compensation system,
(b) Anordnen einer Referenzoptik-Baugruppe, welche einen Spiegel mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und ein von der Spiegelfläche separates vorbestimmtes Diffraktionsmuster umfasst, derart in dem Strahlengang des Interferometers, dass von dem Kompensationssystem emittierte Wellenfronten zunächst das Diffraktionsmuster ein erstes Mal durchsetzen, dann von der Spiegelfläche re- flektiert werden, dann das Diffraktionsmuster ein zweites Mal durchsetzen und sodann zurück zu dem Kompensationssystem verlaufen,(b) arranging a reference optical assembly, which comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern separate from the mirror surface, in the beam path of the interferometer such that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then for that Mirror surface are reflected, then enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
(c) Überlagern der zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit einer(c) superimposing the returning wave fronts after passing through the compensation system with a
Referenzwellenfront zu einem ersten Interferenzmuster,Reference wavefront to a first interference pattern,
(d) Anordnen des Objekts mit seiner Oberfläche in dem Strahlengang des Interferometers,(d) arranging the object with its surface in the beam path of the interferometer,
(e) Überlagern von von der Oberfläche des Objekts reflektierten zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit der Referenzwellenfront zu einem zweiten Interferenzmuster, und(e) superimposing returning wavefronts reflected from the surface of the object after passing through the compensation system with the reference wavefront into a second interference pattern, and
(f) Bestimmen von Abweichungen der Oberfläche des Objekts von der Soll-Oberfläche in Abhängigkeit von dem zweiten Interferenzmuster und dem ersten Interferenzmuster. Ferner schlägt die Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Objekts mit einer asphärischen Soll-Oberfläche vor, welches zunächst das Objekt nach dem vorangehend beschriebenen Verfahren qualifiziert und Abweichungen der Oberfläche des Objekts von der Soll-Oberfläche in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Interferenzmuster bestimmt und sodann in Abhängigkeit von den bestimmten Abweichungen die Oberfläche des Objekts bearbeitet, um diese der Soll-Oberfläche anzunähern.(f) determining deviations of the surface of the object from the target surface as a function of the second interference pattern and the first interference pattern. Furthermore, the invention proposes in particular a method for producing an object with an aspherical target surface, which first qualifies the object according to the method described above and determines deviations of the surface of the object from the target surface as a function of the first and the second interference pattern and then, depending on the determined deviations, processes the surface of the object in order to bring it closer to the target surface.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert . Hierbei zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Here shows
Figur 1 ein Interferometersystem mit einem in einem Strahlengang desselben angeordneten Objekt, dessen asphärische Oberfläche mit hoher Präzision zu fertigen ist,1 shows an interferometer system with an object arranged in a beam path, the aspherical surface of which can be manufactured with high precision,
Figur 2 eine Referenzoptik-Baugruppe zur Anordnung in dem Strahlengang des Interferometers gemäß Figur 1,FIG. 2 shows a reference optical assembly for arrangement in the beam path of the interferometer according to FIG. 1,
Figur 3 eine Variante der in Figur 2 gezeigten Referenzoptik-Baugruppe,FIG. 3 shows a variant of the reference optical assembly shown in FIG. 2,
Figur 4 eine weitere Variante der Referenzoptik-Baugruppe,FIG. 4 shows a further variant of the reference optical assembly,
Figur 5 eine Verteilung von Liniendichten eines Diffraktionsmusters der Referenzoptik-Baugruppe der Figur 4,FIG. 5 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 4,
Figur 6 eine weitere Variante der Referenzoptik-Baugruppe, Figur 7 eine Verteilung von Liniendichten eines Diffraktionsmusters der Referenzoptik-Baugruppe der Figur 6 ,FIG. 6 shows a further variant of the reference optical assembly, FIG. 7 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 6,
Figur 8 eine weitere Variante der Referenzoptik-Baugruppe,FIG. 8 shows a further variant of the reference optical assembly,
Figur 9 eine Verteilung von Liniendichten eines Diffraktionsmusters der Referenzoptik-Baugruppe der Figur 8,FIG. 9 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 8,
Figur 10 eine weitere Variante einer Referenzoptik-Baugruppe,FIG. 10 shows a further variant of a reference optical assembly,
Figur 11 eine Verteilung von Liniendichten eines Diffraktionsmusters der Referenzoptik-Baugruppe der Figur 10,FIG. 11 shows a distribution of line densities of a diffraction pattern of the reference optical assembly of FIG. 10,
Figur 12 eine weitere Variante einer Referenzoptik- Baugruppe, undFIG. 12 shows a further variant of a reference optical assembly, and
Figur 13 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Objekts mit einer asphärischen Oberfläche.FIG. 13 shows a flow diagram of a method for producing an object with an aspherical surface.
Ein in Figur 1 schematisch dargestelltes Interferometersystem 1 dient zur Vermessung einer asphärischen Oberfläche 3 einer optischen Komponente 5. Das Interferometer 1 weist einen Fizeau-Aufbau auf, mit einer Punktlichtquelle 7, deren emit- tiertes Licht durch eine Kollimationsoptik 9 zu einem parallelen Strahl 11 derart geformt wird, dass dessen Wellenfronten ebene Wellenfronten sind, die orthogonal zu einer optischen Achse 13 des Interferometers 1 orientiert sind. Die Wellenfronten durchsetzen einen Strahlteiler 15 und eine Planplatte 17, deren eine Oberfläche 19 eine teilweise reflektierende plane Referenzfläche bereitstellt. Von dieser Referenzfläche 19 reflektierte Strahlung läuft entgegen der ursprünglichen Richtung des Strahls 11 in dem Interferometer zurück und wird an dem teildurchlässigen Spiegel 15 reflektiert und trifft daraufhin auf eine strahlungsempfindliche Fläche 21 eines ortsauflösenden CCD-Detektors 23.An interferometer system 1, shown schematically in FIG. 1, is used to measure an aspherical surface 3 of an optical component 5. The interferometer 1 has a fizeau design, with a point light source 7, the light emitted by collimating optics 9 to form a parallel beam 11 in this way is formed such that its wave fronts are flat wave fronts that are oriented orthogonal to an optical axis 13 of the interferometer 1. The wavefronts penetrate a beam splitter 15 and a flat plate 17, the surface 19 of which provides a partially reflecting flat reference surface. Of this Reference surface 19 reflected radiation runs back against the original direction of the beam 11 in the interferometer and is reflected on the partially transparent mirror 15 and then strikes a radiation-sensitive surface 21 of a spatially resolving CCD detector 23.
Ein Anteil des Strahls 11, welcher von der Referenzfläche 19 nicht reflektiert wird, tritt in ein Kompensationssystem 25 ein, welches die ebenen Wellenfronten in konvergierende asphärische Wellenfronten eines Strahls 27 umwandelt, welche sodann auf die asphärische Oberfläche 3 des Spiegels 5 treffen. Das Kompensationssystem wird ebenfalls als Null-Linse ("null lens" oder "null corrector") bezeichnet.A portion of the beam 11 that is not reflected by the reference surface 19 enters a compensation system 25, which converts the plane wavefronts into converging aspherical wavefronts of a beam 27, which then strike the aspherical surface 3 of the mirror 5. The compensation system is also referred to as a "zero lens" or "null corrector".
Die asphärisch geformten Wellenfronten des Strahls 27 werden dann, wenn die Oberfläche 3 des Spiegels 5 seiner idealen Soll-Oberfläche entspricht, von der Oberfläche 3 bei senkrechter Inzidenz reflektiert, so dass der Strahl 27 in sich zurück zu dem Kompensationssystem 25 läuft und von diesem wieder in einen Strahl mit ebenen Wellenfronten umgewandelt wird. Soweit diese daraufhin von dem Spiegel 15 reflektiert werden, treffen sie ebenfalls auf die Oberfläche 21 des Detektors 23 und geraten dabei in interferente Überlagerung mit den von der Referenzfläche 19 reflektierten Wellenfronten. Abweichungen der Oberfläche 3 des Spiegels 5 von seiner Soll-Oberfläche sind dann aus dem durch den Detektor 23 aufgenommenen Interferenzmuster ermittelbar.When the surface 3 of the mirror 5 corresponds to its ideal target surface, the aspherically shaped wave fronts of the beam 27 are reflected by the surface 3 at a vertical incidence, so that the beam 27 runs back to the compensation system 25 and from it again is converted into a beam with flat wave fronts. Insofar as these are then reflected by the mirror 15, they also hit the surface 21 of the detector 23 and thereby come into interferent superposition with the wave fronts reflected by the reference surface 19. Deviations of the surface 3 of the mirror 5 from its target surface can then be determined from the interference pattern recorded by the detector 23.
Hierbei ist die Ermittlung der Abweichungen jedoch beschränkt durch gewisse Fehler, die das Kompensationssystem bei der Bereitstellung der asphärischen Wellenfronten in dem Strahl 27 aufweist. Es ist somit notwendig, das Kompensationssystem 25 selbst zu kalibrieren bzw. dessen Abweichungen von seinem idealen Verhalten zu bestimmen. Hierzu wird in den Strahlengang des Interferometers 1 anstelle des Objekts 5 eine Referenzoptik-Baugruppe 29 angeordnet, wie sie in Figur 2 schematisch dargestellt ist. Diese umfasst eine Glasplatte 31 mit zwei planparallelen Ober- flächen an einer Vorderseite 33 bzw. einer Rückseite 35. Die Rückseite 35 stellt eine Spiegelfläche 37 bereit, und auf der Vorderseite 33 ist ein Diffraktionsmuster 39 aufgebracht. Die Streifen des Diffraktionsmusters 39 sind derart gewählt, dass sie die asphärischen Wellenfronten des Strahls 27 in paral- lele Wellenfronten umwandeln, so dass der Strahl 27 nach Durchlaufen des Diffraktionsmusters 39 orthogonal auf die Spiegelfläche 37 trifft und von dieser in sich zurückreflektiert wird. Hierbei ist das Diffraktionsmuster derart berechnet, dass es im wesentlichen genauso wirkt, wie dies die asphärische Spiegelfläche 3 des Objekts 5 denn hätte, wenn sie exakt nach ihrer Soll-Oberfläche geformt wäre. Es sind dann Abweichungen, die das durch die Kamera 23 aufgenommene Interferenzmuster von einem Soll-Muster aufweist, alleine durch Abweichungen des KompensationsSystems 25 und der Referenzfläche 19 von seiner Soll-Wirkung zurückzuführen. Somit ist es möglich, die Summe der optischen Eigenschaften des Kompensationssystems 25 und der Referenzfläche 19 zu qualifizieren und diese dann bei der Auswertung von solchen Interferenzmustern zu berücksichtigen, wie sie bei der Vermessung tatsächlicher, also von ihrer Soll-Gestalt abweichender, Spiegelflächen 3 des Spiegels 5 auftreten.In this case, however, the determination of the deviations is limited by certain errors which the compensation system has when providing the aspherical wave fronts in the beam 27. It is therefore necessary to calibrate the compensation system 25 itself or to determine its deviations from its ideal behavior. For this purpose, a reference optical assembly 29, as is shown schematically in FIG. 2, is arranged in the beam path of the interferometer 1 instead of the object 5. This comprises a glass plate 31 with two plane-parallel surfaces on a front side 33 and a rear side 35. The rear side 35 provides a mirror surface 37, and a diffraction pattern 39 is applied to the front side 33. The stripes of the diffraction pattern 39 are selected such that they convert the aspherical wave fronts of the beam 27 into parallel wave fronts, so that after passing through the diffraction pattern 39 the beam 27 strikes the mirror surface 37 orthogonally and is reflected back by it. Here, the diffraction pattern is calculated in such a way that it acts essentially exactly as the aspherical mirror surface 3 of the object 5 would have if it were shaped exactly according to its target surface. Deviations that the interference pattern recorded by the camera 23 from a target pattern can then be attributed solely to deviations of the compensation system 25 and the reference surface 19 from its target effect. It is thus possible to qualify the sum of the optical properties of the compensation system 25 and the reference surface 19 and then to take them into account when evaluating such interference patterns as they do when measuring actual mirror surfaces 3 of the mirror, i.e. those that deviate from their desired shape 5 occur.
Ein Nachteil bei der in Figur 2 gezeigten Referenzoptik-Baugruppe liegt darin, dass deren Qualität aufgrund der Plan- Parallelität seiner Vorderseite 33 und Rückseite 35 nur mit erhöhtem Aufwand zu überprüfen ist. Eine Variante einer Referenzoptik-Baugruppe 29a, welche diesen Nachteil vermeidet, ist in Figur 3 dargestellt. Darin weist ein Glassubstrat 31a eine plane Vorderseite 33a auf, auf welcher ein Diffraktions- muster 39a aufgebracht ist. Eine Rückseite 35a des Substrats 31a ist sphärisch gekrümmt ausgeführt, so dass deren Qualität in einer Passemessung einfacher überprüfbar ist als bei der Baugruppe gemäß Figur 2. Allerdings weist die Referenzoptik- Baugruppe 29a gemäß Figur 3 den Nachteil auf, dass die konkave Spiegelfläche 37a nicht ganz einfach gefertigt werden kann.A disadvantage of the reference optical assembly shown in FIG. 2 is that its quality can only be checked with increased effort due to the plane parallelism of its front side 33 and rear side 35. A variant of a reference optical assembly 29a, which avoids this disadvantage, is shown in FIG. 3. In it, a glass substrate 31a has a flat front side 33a, on which a diffraction pattern 39a is applied. A back 35a of the substrate 31a is spherically curved, so that its quality is easier to check in a pass measurement than in the assembly according to FIG. 2. However, the reference optics assembly 29a according to FIG. 3 has the disadvantage that the concave mirror surface 37a cannot be easily manufactured.
Eine Abhilfe für diesen Nachteil bietet eine Referenzoptik- Baugruppe 29b, wie sie in Figur 4 schematisch dargestellt ist. Darin sind die Spiegelfläche 37b und ein Diffraktions- muster 39b nicht, wie bei den Ausführungsformen gemäß der Figuren 2 und 3, auf einem gemeinsamen Substrat sondern auf voneinander separaten Substraten bereitgestellt. Ein erstes transparentes Substrat 41 trägt auf einer Seite 33b das Diffraktionsmuster 39b, und ein zweites Substrat 43 stellt an einer seiner Seiten die sphärische Spiegelfläche 37b bereit.A remedy for this disadvantage is provided by a reference optical assembly 29b, as shown schematically in FIG. The mirror surface 37b and a diffraction pattern 39b are not provided on a common substrate, as in the embodiments according to FIGS. 2 and 3, but on separate substrates. A first transparent substrate 41 carries the diffraction pattern 39b on one side 33b, and a second substrate 43 provides the spherical mirror surface 37b on one of its sides.
In Figur 5 ist eine Verteilung der Liniendichte des Diffraktionsmusters 39b dargestellt, und zwar in Figur 5a in einer Graustufendarstellung und in Figur 5b in einer Höhenlinien- darstellung. Daraus ist ersichtlich, dass das Muster ein zu einer optischen Achse 13b eines Kompensationssystems 25b konzentrisches Muster ist.FIG. 5 shows a distribution of the line density of the diffraction pattern 39b, specifically in FIG. 5a in a grayscale representation and in FIG. 5b in a contour line representation. It can be seen from this that the pattern is a pattern concentric with an optical axis 13b of a compensation system 25b.
In der Darstellung der Liniendichteverteilung in der Höhen- liniendarstellung gemäß Figur 5b repräsentiert eine Linie 7 Streifen des Diffraktionsmusters 39b. Eine Streifendichte an einem gegebenen Ort in dem Diffraktionsmuster 39b ist somit gleich dem 7fachen der Liniendichte an einem entsprechenden Ort in Figur 5. Ein Durchmesser des in Figur 5b dargestellten Diffraktionsmusters beträgt 239,476 mm.In the representation of the line density distribution in the contour line representation according to FIG. 5b, a line 7 represents strips of the diffraction pattern 39b. A stripe density at a given location in the diffraction pattern 39b is thus equal to 7 times the line density at a corresponding location in FIG. 5. A diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 5b is 239.476 mm.
Die beiden Substrate 41 und 43 sind in einer in Figur 4 nicht dargestellten gemeinsamen Halterung fixiert. Da allerdings sowohl der sphärische Spiegel 37b als auch die Streifen des Diffraktionsmusters 39b konzentrisch zu der optischen Achse 13b sind, ist deren Justierung relativ zueinander mit einigem Aufwand verbunden.The two substrates 41 and 43 are fixed in a common holder (not shown in FIG. 4). However, since both the spherical mirror 37b and the stripes of the diffraction pattern 39b are concentric with the optical axis 13b, their adjustment relative to each other is associated with some effort.
In Figur 6 ist eine Referenzoptik-Baugruppe 29c schematisch dargestellt, bei der die Justierung von zwei Substraten 41c und 43c, welche ein Diffraktionsmuster 39c bzw. eine sphärische Spiegelfläche 37c bereitstellen, relativ zueinander vereinfacht ist. Hierbei ist die sphärische Spiegelfläche 37c mit ihrer Symmetrieachse 45 parallel versetzt zu einer Symme- trieachse 13c eines Kompensationssystems 25c angeordnet. Entsprechend ist das Diffraktionsmuster 33c ebenfalls nicht konzentrisch zu der Symmetrieachse 13c angeordnet. Vielmehr ist das Diffraktionsmuster als ein rotationssymmetrisches Muster zur Bereitstellung der Asphärizität ausgebildet, welches auf einen linearen Träger aufgebracht ist, so dass das Muster 33c, wie aus einer Streifendichteverteilung gemäß Figur 7 hervorgeht, asymmetrisch zu der Achse 13c ausgebildet ist.FIG. 6 schematically shows a reference optical assembly 29c, in which the adjustment of two substrates 41c and 43c, which provide a diffraction pattern 39c or a spherical mirror surface 37c, is simplified relative to one another. Here, the spherical mirror surface 37c is arranged with its axis of symmetry 45 offset parallel to a axis of symmetry 13c of a compensation system 25c. Correspondingly, the diffraction pattern 33c is likewise not arranged concentrically with the axis of symmetry 13c. Rather, the diffraction pattern is designed as a rotationally symmetrical pattern for providing the asphericity, which is applied to a linear carrier, so that the pattern 33c, as is evident from a strip density distribution according to FIG. 7, is asymmetrical to the axis 13c.
Hierin zeigt Figur 7a eine Graustufendarstellung und Figur 7b eine Höhenliniendarstellung der Liniendichteverteilung.FIG. 7a shows a grayscale representation and FIG. 7b shows a contour representation of the line density distribution.
In der Darstellung der Liniendichteverteilung gemäß Figur 7b repräsentiert eine Linie 585 Streifen des Diffraktionsmusters 39c. Eine Streifendichte an einem gegebenen Ort in dem Diffraktionsmuster 39c ist somit gleich dem 585fachen der Liniendichte an einem entsprechenden Ort in Figur 7b. Ein Durchmesser des in Figur 7 dargestellten Diffraktionsmusters beträgt 239,476 mm.In the representation of the line density distribution according to FIG. 7b, a line 585 represents strips of the diffraction pattern 39c. A stripe density at a given location in the diffraction pattern 39c is thus 585 times the line density at a corresponding location in FIG. 7b. The diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 7 is 239.476 mm.
Hintergrundinformationen zu computergenerierten Hologrammen (CGHs) können beispielsweise auch aus dem Buch von Daniel Malacara, "Optical Shop Testing", John Wiley & Sons, Inc., ISSN 0277-2493, 1991, gewonnen werden.Background information on computer-generated holograms (CGHs) can also be obtained, for example, from the book by Daniel Malacara, "Optical Shop Testing", John Wiley & Sons, Inc., ISSN 0277-2493, 1991.
Eine in Figur 8 dargestellte Referenzoptik-Baugruppe 29d ist ebenfalls dahingehend ausgebildet, dass eine Justierung der beiden Substrate 41d, 43d relativ zueinander vereinfacht möglich ist. Hierzu weist das Diffraktionsmuster 39d, wie dies aus der Streifendichteverteilung gemäß Figur 9 ersichtlich ist, einen quadratischen Träger auf.A reference optical assembly 29d shown in FIG. 8 is also designed such that an adjustment of the two substrates 41d, 43d is possible in a simplified manner relative to one another. For this purpose, the diffraction pattern 39d, as can be seen from the strip density distribution according to FIG. 9, has a square carrier.
In Figur 9a ist hierzu eine Graustufendarstellung und in Figur 9b eine Höhenliniendarstellung der Liniendichteverteilung gezeigt.For this purpose, a gray scale representation is shown in FIG. 9a and a contour line representation of the line density distribution is shown in FIG. 9b.
In der Darstellung der Liniendichteverteilung gemäß Figur 9b repräsentiert eine Linie 386 Streifen des Diffraktionsmusters 39d. Eine Streifendichte an einem gegebenen Ort in dem Diffraktionsmuster 39d ist somit gleich dem 386fachen der Liniendichte an einem entsprechenden Ort in Figur 9b. Ein Durchmesser des in Figur 9 dargestellten Diffraktionsmusters beträgt 239,475 mm.In the representation of the line density distribution according to FIG. 9b, a line 386 represents strips of the diffraction pattern 39d. A stripe density at a given location in the diffraction pattern 39d is thus equal to 386 times the line density at a corresponding location in FIG. 9b. The diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 9 is 239.475 mm.
Eine in Figur 10 dargestellte Referenzoptik-Baugruppe 29e um- fasst einen planen Spiegel 37e auf einem Substrat 43e und weist ein Diffraktionsmuster 39e auf einem Substrat 41e mit einem linearen Träger auf, wie dies aus einer Streifendichteverteilung gemäß Figur 11 hervorgeht.A reference optical assembly 29e shown in FIG. 10 comprises a planar mirror 37e on a substrate 43e and has a diffraction pattern 39e on a substrate 41e with a linear carrier, as can be seen from a strip density distribution according to FIG. 11.
Hierin zeigt Figur 11a eine Graustufendarstellung und Figur 11b eine Höhenliniendarstellung der Liniendichteverteilung-FIG. 11a shows a grayscale representation and FIG. 11b shows a contour line representation of the line density distribution.
In der Darstellung der Liniendichteverteilung gemäß Figur 11b repräsentiert eine Linie 749 Streifen des Diffraktionsmusters 39e. Eine Streifendichte an einem gegebenen Ort in dem Diffraktionsmuster 39e ist somit gleich dem 749fachen der Liniendichte an einem entsprechenden Ort in Figur 11b. Ein Durchmesser des in Figur 11 dargestellten Diffraktionsmusters beträgt 239,475 mm.In the representation of the line density distribution according to FIG. 11b, a line 749 represents strips of the diffraction pattern 39e. A stripe density at a given location in the diffraction pattern 39e is thus 749 times the line density at a corresponding location in Figure 11b. The diameter of the diffraction pattern shown in FIG. 11 is 239.475 mm.
Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Referenzoptik-Baugruppe. Diese umfaßt ein transparentes Sub- strat 41f und ein eine plane Spiegelfläche 37f tragendes transparentes Substrat 43f. Das transparente Substrat 41f weist zwei planparallele Oberflächen 33f und 35f auf. Eine jede der beiden Oberflächen 33f und 35f trägt jeweils ein Diffraktionsmuster 39^ bzw. 39f2, welche beide von den Wellenfronten während der Messung durchsetzt werden.FIG. 12 shows a further embodiment of a reference optical assembly. This includes a transparent sub- strat 41f and a transparent substrate 43f carrying a flat mirror surface 37f. The transparent substrate 41f has two plane-parallel surfaces 33f and 35f. Each of the two surfaces 33f and 35f each carries a diffraction pattern 39 ^ or 39f 2 , both of which are penetrated by the wave fronts during the measurement.
Gegenüber den anhand der Figuren 4, 6, 8 und 10 erläuterten Ausführungsformen, welche auf einem transparenten Substrat nur an einer einzigen Oberfläche ein Diffraktionsmuster tragen, weist die in Figur 12 gezeigte Ausführungsform mit den beiden Diffrakionsmustern den Vorteil auf, dass es hier möglich ist, die Furchendichte bzw. Liniendichte der einzelnen Diffraktionsmuster im Vergleich zu den Diffraktionsmustern gemäß der Figuren 4, 6, 8 und 10 zu reduzieren, da beide Diffraktionsmuster zu einer Ablenkung der Wellenfronten genutzt werden können. Die durch ein jedes Diffraktionsmuster hervorgerufenen Ablenkungen addieren sich zu einer Gesamtablenkung, die die Wellenfronten bei dem Durchgang durch das trans- parente Substrat 41f erfahren.Compared to the embodiments explained with reference to FIGS. 4, 6, 8 and 10, which have a diffraction pattern only on a single surface on a transparent substrate, the embodiment shown in FIG. 12 with the two diffraction patterns has the advantage that it is possible here to reduce the groove density or line density of the individual diffraction patterns in comparison to the diffraction patterns according to FIGS. 4, 6, 8 and 10, since both diffraction patterns can be used to deflect the wave fronts. The deflections caused by each diffraction pattern add up to an overall deflection which the wave fronts experience as they pass through the transparent substrate 41f.
Anhand der Figur 13 wird nun ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels mit einer asphärischen Oberfläche unter Einsatz des vorangehend beschriebenen Verfahrens zum Kalibrieren des Interferometers erläutert .A method for producing a mirror with an aspherical surface using the method described above for calibrating the interferometer will now be explained with reference to FIG.
In einem Schritt 101 wird zunächst das Interferometer 1 gemäß Figur 1 bereitgestellt, und in einem Schritt 103 wird sodann anstatt des Objekts 5, d.h. des Spiegels mit seiner asphä- rischen Oberfläche 3, eine Referenzoptik-Baugruppe in den Strahlengang eingefügt. Die Referenzoptik-Baugruppe kann einen Aufbau haben, wie er anhand der Figuren 2, 3, 4, 6, 8 und 10 erläutert wurde. Auch anders aufgebaute Referenzoptik- Baugruppen sind allerdings denkbar. Wesentlich hierbei ist, dass die optischen Eigenschaften der Baugruppe derart ausgelegt sind, dass sie denen der asphärischen Oberfläche mit Soll-Gestalt entsprechen. Dies ist relativ einfach möglich, da die Gestalt der Spiegelfläche der Referenzoptik-Baugruppe derart gewählt ist, dass sie mit hoher Präzision gewissermaßen als Referenzfläche gefertigt werden kann. Die Gestalt des Diffraktionsmusters der Referenzoptik-Baugruppe ist dann durch Computerberechnung derart wählbar und ebenfalls mit hoher Präzision derart anfertigbar, dass das Diffraktionsmuster zusammen mit dem Spiegel im wesentlichen die gleichen optischen Eigenschaften bereitstellt, wie der asphärische Spiegel, wenn er denn seine Soll-Oberfläche hätte. Das Diffraktionsmuster bzw. CGH kann als Chrommaske, als Amplitudenhologramm, oder auch als Phasen-CGH ausgeführt sein.In a step 101, the interferometer 1 according to FIG. 1 is initially provided, and in a step 103, a reference optical assembly is then inserted into the beam path instead of the object 5, ie the mirror with its aspherical surface 3. The reference optical assembly can have a structure as was explained with reference to FIGS. 2, 3, 4, 6, 8 and 10. However, reference optics modules with different designs are also conceivable. It is essential here that the optical properties of the assembly are designed such that they match those of the aspherical surface Correspond to target shape. This is possible in a relatively simple manner, since the shape of the mirror surface of the reference optical assembly is selected such that it can be manufactured as a reference surface with a high degree of precision. The shape of the diffraction pattern of the reference optical assembly can then be selected by computer calculation and can also be produced with high precision in such a way that the diffraction pattern together with the mirror provides essentially the same optical properties as the aspherical mirror, if it had its desired surface , The diffraction pattern or CGH can be designed as a chrome mask, as an amplitude hologram, or as a phase CGH.
Mit der in dem Strahlengang des Interferometers angeordneten Referenzoptik-Baugruppe wird sodann in einem Schritt 105 ein erstes Interferenzbild aufgenommen. Wenn dieses Interferenz- bild keine Muster zeigt, ist dies ein Zeichen dafür, dass die optischen Eigenschaften des Kompensationssystems des Interferometers optimal auf die Soll-Oberfläche des zu fertigenden Spiegels abgestimmt sind. Aus Streifenmustern, die in dem Interferenzbild auftreten, lassen sich Fehler des Kompensationssystems, insbesondere rotationssymmetrische Fehler desselben, mit einer guten Präzision ermitteln. Diese Fehler werden dann nachfolgend in der Auswertung von Interferenz- bildern, die von der zu fertigenden Oberfläche aufgenommen werden, berücksichtigt.A first interference image is then recorded in a step 105 with the reference optical assembly arranged in the beam path of the interferometer. If this interference image shows no patterns, this is a sign that the optical properties of the compensation system of the interferometer are optimally matched to the target surface of the mirror to be manufactured. From the stripe patterns that occur in the interference image, errors of the compensation system, in particular rotationally symmetrical errors thereof, can be determined with good precision. These errors are then taken into account in the evaluation of interference images that are recorded by the surface to be manufactured.
Hierzu wird das erste Interferenzbild nach einem herkömmlichen Verfahren ausgewertet, und es wird eine Karte er- stellt, welche für die jeweiligen Orte der Karte einen Phasenfehler repräsentiert. Insbesondere wird aus dem zweiten Interferenzbild nach dem herkömmlichen Verfahren ebenfalls eine Karte erstellt, welche Phasenunterschiede für einen jeden Ort repräsentiert. Sodann werden die aus dem ersten Interferenzbild gewonnene Karte und die aus dem zweiten Interferenzbild gewonnene Karte miteinander verrechnet, um die Oberflächenfehler der zu fertigenden Oberfläche zu bestimmen. Hierzu kann für einen jeden Oberflächenpunkt der Karten die Differenz zwischen den Werten aus der zweiten Karte minus den Werten aus der ersten Karte errechnet werden, wobei das Ergebnis das Doppelte der Oberflächenabweichung der zu fertigenden Fläche von der Soll-Fläche für einen jeden Ort der zu fertigenden Fläche repräsentiert .For this purpose, the first interference image is evaluated using a conventional method, and a map is created which represents a phase error for the respective locations on the map. In particular, a map is also created from the second interference image according to the conventional method, which represents phase differences for each location. The map obtained from the first interference image and the map obtained from the second interference image are then offset from one another in order to to determine the surface defects of the surface to be manufactured. For this purpose, the difference between the values from the second map minus the values from the first map can be calculated for each surface point of the maps, the result being twice the surface deviation of the area to be manufactured from the target area for each location of the site to be manufactured Represents area.
In einem Schritt 107 wird sodann das anzufertigende Objekt mit seiner Oberfläche, d.h. der Spiegelträger mit seiner Spiegeloberfläche, im Strahlengang des Interferometers angeordnet, und in einem Schritt 109 wird sodann ein zweites Interferenzbild der Spiegeloberfläche aufgenommen.In a step 107, the surface of the object to be manufactured, i.e. the mirror carrier with its mirror surface, arranged in the beam path of the interferometer, and in a step 109 a second interference image of the mirror surface is then recorded.
Wenn bei der Auswertung des Streifenmusters dieses Interferenzbilds die aus der Auswertung des ersten Interferenz- bilds gewonnenen Informationen über die optischen Eigenschaften der Referenzoptik-Baugruppe berücksichtigt werden, ist es möglich, Abweichungen der zu fertigenden Spiegelober- fläche von ihrer Soll-Oberfläche und insbesondere rotations- symmetrische Fehler derselben, mit hoher Präzision zu ermitteln (Schritt 111) .If, when evaluating the stripe pattern of this interference image, the information obtained from the evaluation of the first interference image about the optical properties of the reference optical assembly is taken into account, it is possible to deviate the mirror surface to be produced from its target surface, and in particular from the rotational surface. determine symmetrical errors of the same with high precision (step 111).
Wenn die derart bestimmten Abweichungen der zu fertigenden Spiegeloberfläche von der Soll-Oberfläche einen vorbestimmten Schwellenwert an einer Stelle der Spiegelfläche überschreiten, so wird nach einem entsprechenden Entscheidungs- schritt 113 eine Bearbeitung der Spiegeloberfläche in einem Schritt 115 derart vorgenommen, dass die Abweichungen an den entsprechenden Stellen reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch Polieren oder dergleichen mittels einer computergesteuerten Werkzeugmaschine geschehen.If the deviations of the mirror surface to be manufactured from the target surface determined in this way exceed a predetermined threshold value at one point on the mirror surface, then after a corresponding decision step 113, the mirror surface is processed in a step 115 such that the deviations from the corresponding ones Digits are reduced. This can be done, for example, by polishing or the like using a computer-controlled machine tool.
Die Bearbeitung, das heißt Materialabtragung kann, um beson- ders geringe Materialabträge zu realisieren, beispielsweise auch durch eine Ionenstrahlbearbeitung erfolgen. Sodann wird das Ergebnis der Bearbeitung der Oberflächen im Schritt 115 dadurch überprüft, dass das Objekt, d.h. der Spiegel mit seiner Spiegelfläche, wieder in dem Strahlengang des Interferometers angeordnet wird, das heißt die Bearbeitung an dem Schritt 107 der Figur 13 fortgesetzt wird.The processing, that is to say material removal, can be carried out in order to achieve particularly low material removal, for example also by means of ion beam processing. The result of the processing of the surfaces in step 115 is then checked by the object, ie the mirror with its mirror surface, being arranged again in the beam path of the interferometer, that is to say the processing is continued at step 107 in FIG.
Ergibt die Abfrage in dem Entscheidungsschritt 113 , dass die Abweichungen kleiner oder gleich dem Schwellenwert sind, so wird in einem Schritt 117 eine Nachbearbeitung der Oberfläche durchgeführt, welche das abschließende Polieren der Oberfläche oder/und das Aufbringen von Verspiegelungsschichten oder Entspigelungsschichten und dergleichen umfassen kann. Eine Verspiegelungsbeschichtung kann beispielsweise eine Mehrzahl von Schichtpaaren, beispielsweise 40 Schichtpaaren aus Schichten aus abwechselnd Molybdän und Silizium umfassen, deren Dicke in einem Bereich von etwa 5 nm jeweils abgestimmt ist auf die Wellenlänge der zu reflektierenden Strahlung derart, dass ein Reflexionskoeffizient möglichst hoch ist. Ab- schließend kann auf eine Verspiegelungsbeschichtung schließlich noch ein sog. "cap layer", also eine Passivierungs- schicht zum Beispiel aus Ruthenium aufgebracht sein, um eine Verschlechterung der Schichteigenschaften zu vermeiden. Eine Entspiegelungsbeschichtung, welche eine Reflexion von Strahlung an der Grenzfläche, z.B. einer Linse, vermeiden soll, kann beispielsweise aus Magnesiumfluorid oder Lanthanoxid oder anderen herkömmlichen Materialien aufgebaut sein.If the query in decision step 113 reveals that the deviations are less than or equal to the threshold value, then post-processing of the surface is carried out in a step 117, which may include the final polishing of the surface or / and the application of reflective layers or anti-reflective layers and the like. A reflective coating can comprise, for example, a plurality of layer pairs, for example 40 layer pairs of layers of alternating molybdenum and silicon, the thickness of which is in each case coordinated in a range of approximately 5 nm to the wavelength of the radiation to be reflected in such a way that a reflection coefficient is as high as possible. Finally, a so-called “cap layer”, that is to say a passivation layer made of ruthenium, for example, can be applied to a reflective coating in order to avoid a deterioration in the layer properties. An anti-reflective coating, which reflects radiation at the interface, e.g. A lens to be avoided can be constructed, for example, from magnesium fluoride or lanthanum oxide or other conventional materials.
Anschließend wird in einem Schritt 119 der Spiegel als fertiges Produkt bereitgestellt.The mirror is then made available as a finished product in a step 119.
Die Größe des Schwellenwertes hängt von der Präzision ab, mit der die zu fertigende Fläche an ihre Soll-Fläche angepaßt sein soll. Ist die zu fertigende Fläche beispielsweise eineThe size of the threshold value depends on the precision with which the surface to be manufactured is to be adapted to its target surface. For example, if the area to be manufactured is one
Linsenoberfläche einer Linse, die in einem Projektions- objektiv zur Abbildung einer Maskenstruktur auf eine strahlungsempfindliche Schicht ("resist") vorgesehen ist, wobei das Objektiv für eine Arbeitswellenlänge von λ = 193 nm ausgelegt ist, so wird der Schwellenwert in der Praxis auf Werte aus einem Bereich von beispielsweise 2 nm bis 10 nm oder dergleichen eingesetzt. Ist die zu fertigende Fläche eine Spiegelfläche, welche in einem Projektionsobjektiv eingesetzt wird, welches mit Wellenlängen im extremen Ultraviolett (EUV) arbeitet, beispielsweise mit Wellenlängen von λ = 13,5 nm, so wird der Schwellenwert in der Praxis auf Werte eingestellt, welche beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,1 nm bis 1,0 nm liegen.Lens surface of a lens that is in a projection is provided objectively for imaging a mask structure onto a radiation-sensitive layer (“resist”), the objective being designed for a working wavelength of λ = 193 nm, the threshold value is in practice set to values from a range of, for example, 2 nm to 10 nm or the like used. If the surface to be manufactured is a mirror surface, which is used in a projection lens that works with wavelengths in the extreme ultraviolet (EUV), for example with wavelengths of λ = 13.5 nm, the threshold value is set in practice to values which, for example are in a range from about 0.1 nm to 1.0 nm.
Es ist jedoch auch möglich, dass bei einer Unterschreitung der Abweichungen unter einen bestimmten Schwellenwert, welcher bereits einer guten Fertigungsqualität entspricht, noch eine letzte Bearbeitung der Oberfläche gemäß Schritt 115 erfolgt und sodann das Objekt bereitgestellt wird. Es wird damit darauf vertraut, dass die Bearbeitung der Oberfläche zu einer Verbesserung der Fertigungsqualität führt und eine erneute Überprüfung nicht mehr notwendig ist.However, it is also possible that if the deviations fall below a certain threshold value, which already corresponds to a good manufacturing quality, the surface is still processed according to step 115 and then the object is made available. It is thus trusted that the processing of the surface leads to an improvement in the manufacturing quality and that a re-examination is no longer necessary.
Das vorangehend im Zusammenhang mit den Ausführungsformen der Erfindung erläuterte Interferometersystem ist ein Fizeau- Interferometer, es ist jedoch auch möglich, alternative Interferometertypen einzusetzen, etwa ein Michelson-Interferometer oder ein Twyman-Green-Interferometer.The interferometer system explained above in connection with the embodiments of the invention is a Fizeau interferometer, but it is also possible to use alternative types of interferometers, such as a Michelson interferometer or a Twyman-Green interferometer.
Ferner ist die in den vorangehend beschriebenen Ausführungs- formen beschriebene zu fertigende asphärische Spiegelfläche eine konvexe Spiegelfläche. Es ist jedoch auch möglich, die vorangehend erläuterten Verfahren auch mit einer konkaven zu fertigenden Spiegelfläche auszuführen. Ferner ist es möglich, dass die zu fertigende asphärische Fläche lediglich einen von einer Rotationsachse dezentriert versetzten Teil einer rotationssymmetrischen asphärischen Fläche umfasst. Ferner ist es möglich, den in den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzten Spiegel durch ein diffraktives optisches Element zu ersetzen, welches so berechnet ist, dass es den Spiegel simuliert, das heißt die auftreffenden Strahlen bzw. Wellenfronten in sich zurückreflektiert.Furthermore, the aspherical mirror surface to be produced, which is described in the above-described embodiments, is a convex mirror surface. However, it is also possible to carry out the methods explained above with a concave mirror surface to be manufactured. Furthermore, it is possible for the aspherical surface to be manufactured to comprise only a part of a rotationally symmetrical aspherical surface that is offset from a rotational axis. Furthermore, it is possible to replace the mirror used in the above-described embodiments with a diffractive optical element which is calculated in such a way that it simulates the mirror, that is to say it reflects the impinging rays or wave fronts back into itself.
Dieses zusätzliche diffraktive optische Element kann als ein CGH ausgeführt sein, es kann jedoch auch als ein Blaze-Holo- gramm ausgeführt sein, um den Beugungswirkungsgrad zu erhöhen. This additional diffractive optical element can be implemented as a CGH, but it can also be implemented as a blaze hologram in order to increase the diffraction efficiency.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Kalibrieren eines Interferometers (1) mit einem Kompensationssystem (25) zur Vermessung einer asphärischen Oberfläche (3) , umfassend:A method for calibrating an interferometer (1) with a compensation system (25) for measuring an aspherical surface (3), comprising:
Bereitstellen des Interferometers (1) mit dem Kompensationssystem (25) , wobei die zu vermessende Oberfläche (3) nicht in einem Strahlengang des Interferometers angeordnet ist,Providing the interferometer (1) with the compensation system (25), the surface (3) to be measured not being arranged in a beam path of the interferometer,
Anordnen einer Referenzoptik-Baugruppe (29) , welche einen Spiegel (37) mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und wenigstens ein von der Spiegelfläche (37) separates vorbestimmtes Diffraktionsmuster (39) umfasst, derart in dem Strahlengang des Interferometers (1) , dass von dem Kompensationssystem (25) emittierte Wellenfronten zunächst das Diffraktionsmuster (39) ein erstes Mal durchsetzen, dann von der Spiegelfläche (37) reflektiert werden, dann das Diffraktionsmuster (39) ein zweites Mal durchsetzen und sodann zurück zu dem KompensationsSystem (25) verlaufen,Arranging a reference optical assembly (29) which comprises a mirror (37) with a predetermined mirror surface and at least one predetermined diffraction pattern (39) separate from the mirror surface (37), in the beam path of the interferometer (1) in such a way that the compensation system (25) emitted wavefronts first pass through the diffraction pattern (39) for the first time, then are reflected by the mirror surface (37), then pass through the diffraction pattern (39) a second time and then run back to the compensation system (25),
Überlagern der zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems (25) mit einer Referenzwellenfront zu einem Interferenzmuster, undSuperimposing the returning wavefronts after they have passed through the compensation system (25) with a reference wavefront to form an interference pattern, and
Bestimmen von optischen Eigenschaften des Interferometers (1) und des Kompensationssystems (25) aus dem Interferenzmuster .Determining optical properties of the interferometer (1) and the compensation system (25) from the interference pattern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zu vermessende Oberfläche (3) nahezu einer vorbestimmten asphärischen Soll-Oberfläche entspricht und die Referenzoptik-Bau- gruppe (29) derart ausgelegt ist, dass deren Wirkung im Hinblick auf die Erzeugung der zurücklaufenden Wellen- fronten aus den emittierten Wellenfronten im wesentlichen gleich einer Wirkung der Soll-Oberfläche bei deren Anordnung im Strahlengang des Interferometers ist.2. The method according to claim 1, wherein the surface to be measured (3) corresponds almost to a predetermined aspherical target surface and the reference optics module (29) is designed such that its effect with regard to the generation of the returning wave fronts from the emitted wave fronts are essentially equal to an effect of the target surface when it is arranged in the beam path of the interferometer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spiegelfläche eine im wesentlichen sphärische Fläche (37a; 37b; 37c; 37d) ist.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the mirror surface is a substantially spherical surface (37a; 37b; 37c; 37d).
4. Verfahren nach Anspruch 3 , wobei die sphärische Fläche (37c) asymmetrisch bezüglich einer optischen Achse (13c) des Kompensationssystems (25c) angeordnet ist.4. The method according to claim 3, wherein the spherical surface (37c) is arranged asymmetrically with respect to an optical axis (13c) of the compensation system (25c).
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spiegel- fläche eine im wesentlichen plane Fläche (37; 37e) ist.5. The method of claim 1 or 2, wherein the mirror surface is a substantially flat surface (37; 37e).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Referenzoptik-Baugruppe (29; 29a) ein transparentes Substrat (31; 31a) mit einer das Diffraktionsmuster (39; 39a) tragenden Vorderseite (33; 33a) und einer die Spiegelfläche (37; 37a) bereitstellenden Rückseite (35; 35a) umfasst.6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the reference optical assembly (29; 29a) is a transparent substrate (31; 31a) with a front (33; 33a) carrying the diffraction pattern (39; 39a) and one with the mirror surface ( 37; 37a) providing back (35; 35a).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Referenzoptik-Baugruppe ein transparentes erstes Substrat (41) , welches das Diffraktionsmuster (39b) trägt, und ein von dem ersten Substrat (41) separates zweites Substrat (43) umfasst, welches die Spiegelfläche (37b) bereitstellt.7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the reference optical assembly comprises a transparent first substrate (41), which carries the diffraction pattern (39b), and a second substrate (43) separate from the first substrate (41), which provides the mirror surface (37b).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Referenzoptik-Baugruppe mehrere Diffraktionsmuster (39fx,8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the reference optical assembly several diffraction patterns (39f x ,
39f2) aufweist, welche mit Abstand voneinander angeordnet sind und von den Wellenfronten jeweils ein erstes und ein zweites Mal durchsetzt werden. 39f 2 ), which are arranged at a distance from one another and are penetrated by the wave fronts a first and a second time.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Referenzoptik-Baugruppe ein von den Wellenfronten ein erstes und ein zweites Mal durchsetztes Substrat (41f) mit zwei von- einander wegweisenden Oberflächen (33f, 35f) aufweist, wobei eine jede der beiden Oberflächen ein Diffraktionsmuster (39fx, 39f2) trägt.9. The method according to claim 8, wherein the reference optical assembly has a substrate (41f) penetrated by the wave fronts a first and a second time with two mutually facing surfaces (33f, 35f), each of the two surfaces having a diffraction pattern ( 39f x , 39f 2 ).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Diffraktionsmuster ein computergeneriertes Diffraktionsmuster ist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the diffraction pattern is a computer-generated diffraction pattern.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zurücklaufenden Wellenfronten das Diffraktionsmuster beim ersten Mal und beim zweiten Mal in ersten oder höheren BeugungsOrdnung durchlaufen haben.11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the returning wavefronts have passed through the diffraction pattern the first time and the second time in the first or higher diffraction order.
12. Verfahren zum Qualifizieren eines Objektes mit einer asphärischen Soll-Oberfläche, umfassend:12. A method for qualifying an object with an aspherical target surface, comprising:
(a) Bereitstellen eines Interferometers mit einem Kompensationssystem,(a) providing an interferometer with a compensation system,
(b) Anordnen einer Referenzoptik-Baugruppe, welche einen Spiegel mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und ein von der Spiegelfläche separates vorbestimmtes Diffraktionsmuster umfasst, derart in dem Strahlengang des Interferometers, dass von dem Kompensationssystem emittierte Wellenfronten zunächst das Diffraktionsmuster ein erstes Mal durchsetzen, dann von der Spiegelfläche reflektiert werden, dann das Diffraktionsmuster ein zweites Mal durchsetzen und sodann zurück zu dem Kompensationssystem verlaufen,(b) arranging a reference optical assembly, which comprises a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined diffraction pattern separate from the mirror surface, in the beam path of the interferometer such that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then for that Mirror surface are reflected, then enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
(c) Überlagern der zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit einer Referenzwellenfront zu einem ersten Interferenz- muster,(c) superimposing the returning wave fronts after passing through the compensation system with a Reference wavefront to a first interference pattern,
(d) Anordnen des Objekts mit seiner Oberfläche in dem Strahlengang des Interferometers,(d) arranging the object with its surface in the beam path of the interferometer,
(e) Überlagern von von der Oberfläche des Objekts reflektierten zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit der Referenzwellenfront zu einem zweiten Interferenz- muster, und(e) superimposing returning wavefronts reflected from the surface of the object after passing through the compensation system with the reference wavefront to form a second interference pattern, and
(f) Bestimmen von Abweichungen der Oberfläche des Objekts von der Soll-Oberfläche in Abhängigkeit von dem zweiten Interferenzmuster und dem ersten Interferenzmuster.(f) determining deviations of the surface of the object from the target surface as a function of the second interference pattern and the first interference pattern.
13. Verfahren zum Qualifizieren nach Anspruch 12, umfassend das Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.13. The method for qualifying according to claim 12, comprising the method for calibration according to one of claims 1 to 11.
14. Verfahren zum Herstellen eines Objektes mit einer asphärischen Soll-Oberfläche, umfassend:14. A method for producing an object with an aspherical target surface, comprising:
(a) Bereitstellen eines Interferometers mit einem Kompensationssystem,(a) providing an interferometer with a compensation system,
(b) Anordnen einer Referenzoptik-Baugruppe, welche einen Spiegel mit einer vorbestimmten Spiegelfläche und ein von der Spiegelfläche separates vorbestimmtes(b) Arranging a reference optical assembly which has a mirror with a predetermined mirror surface and a predetermined one separate from the mirror surface
Diffraktionsmuster umfasst, derart in dem Strahlengang des Interferometers, dass von dem Kompensationssystem emittierte Wellenfronten zunächst das Diffraktionsmuster ein erstes Mal durchsetzen, dann von der Spiegelfläche reflektiert werden, dann das Diffraktionsmuster ein zweites Mal durchsetzen und sodann zurück zu dem Kompensationssystem verlaufen,Diffraction pattern includes, in the beam path of the interferometer, that wave fronts emitted by the compensation system first enforce the diffraction pattern for the first time, then are reflected by the mirror surface, then that Enforce the diffraction pattern a second time and then run back to the compensation system,
(c) Überlagern der zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit einer(c) superimposing the returning wave fronts after passing through the compensation system with a
Referenzwellenfront zu einem ersten Interferenzmuster,Reference wavefront to a first interference pattern,
(d) Anordnen des Objekts mit seiner Oberfläche in dem Strahlengang des Interferometers,(d) arranging the object with its surface in the beam path of the interferometer,
(e) Überlagern von von der Oberfläche des Objekts reflektierten zurücklaufenden Wellenfronten nach deren Durchlaufen des Kompensationssystems mit der Referenzwellenfront zu einem zweiten Interferenz- muster,(e) superimposing returning wavefronts reflected by the surface of the object after passing through the compensation system with the reference wavefront to form a second interference pattern,
(f) Bestimmen von Abweichungen der Oberfläche des Objekts von der Soll-Oberfläche in Abhängigkeit von dem zweiten Interferenzmuster und dem ersten Interferenzmuster.(f) determining deviations of the surface of the object from the target surface as a function of the second interference pattern and the first interference pattern.
(g) Bearbeiten der Oberfläche des Objekts in Abhängigkeit von den bestimmten Abweichungen, sofern die bestimmten Abweichungen einen Schwellwert überschreiten.(g) Editing the surface of the object depending on the specific deviations, provided that the specific deviations exceed a threshold value.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei nach der Ausführung des Vorgangs (g) die Vorgänge (d) bis (g) erneut ausge- führt werden.15. The method according to claim 14, wherein after the execution of the process (g), the processes (d) to (g) are carried out again.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, ferner umfassend: nach der Ausführung des Vorgangs (g) eine Nachbearbeitung der Oberfläche. 16. The method of claim 14 or 15, further comprising: after the execution of the process (g) a reworking of the surface.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Nachbearbeitung ein Beschichten der Oberfläche umfasst .17. The method of claim 16, wherein the post-processing comprises coating the surface.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, umfassend das Verfahren zum Kalibrieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11. 18. The method according to any one of claims 14 to 17, comprising the method for calibration according to one of claims 1 to 11.
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