干涉式测量方法和干涉式测量布置与流程

1.本发明涉及干涉式测量测试物体的表面的形状的测量方法和测量布置。


背景技术：

2.优选的应用领域是对用于euv微光刻(即，用于利用极紫外(euv)辐射的微光刻)的光学系统的反射镜的表面形状的测量。这样的反射镜通常具有自由形式的表面，即显著偏离旋转对称球面或非球面形状的表面形状。
3.对于测试物体的表面形状的高准确干涉式测量，例如用于微光刻投射曝光设备的投射镜头的光学元件，通常使用衍射光学布置作为所谓的零光学件。在这种情况下，测试波的波前通过衍射式光学元件适配于表面的所需形状，使得所述测试波将在每个位置以垂直方式入射到所需形状上并从而其自身被反射回来。可以通过在反射的测试波上叠加参考波来确定与期望形状的偏差。使用的衍射元件可以是例如计算机生成的全息图(cgh)。
4.de 10 2015 209 490 a1(对应于us 2018/106591 a1)描述了干涉式测量方法和测量布置，其通过使用复杂编码的cgh能够对于大型测试物体和/或与周围区域相比更热的测试物体进行高度准确的表面形状测量。
5.此处的术语“复杂编码的cgh”一般是指具有两种或更多种不同结构图案的cgh(这些不同的结构图案具有不同的衍射性质)由于不同的衍射性质而实现两种或更多种不同的功能，并且在共同的平面上相互叠加。
6.de 10 2015 209 490 a1的测量布置包括：用于提供输入波的光源；衍射式光学元件，其布置在输入波的束路径中并且被适当地配置为从输入波通过衍射产生测试波且还产生参考波，该测试波指引到测试物体处且具有至少部分地适配于光学表面的期望形状的波前，该参考波具有与测试波的传播方向偏离的传播方向；反射式光学元件，其布置在参考波的束路径中且被设计为用于背向反射参考波；以及用于捕获干涉图的捕获装置，该干涉图通过在与测试物体相互作用后的测试波与背向反射的参考波叠加而产生，该测试波和参考波在衍射式光学元件处的另一衍射后在各个情况下叠加在捕获平面中。
7.在测量布置中使用衍射式光学元件的一个优点是，如果需要，衍射式光学元件可以被赋予其他功能，例如用于校准目的。例如，校准的目的可以是能够在原位确定cgh上与制造相关的几何光学误差(也称为写入误差或放置误差)。
8.de 10 2017 217 369 a1描述了测量布置，其中衍射式光学元件具有具备至少三个不同相位函数的复杂编码的相位光栅，用于产生至少一个校准波。为了产生三个校准波，使用具有五个不同相位函数的复杂编码的相位光栅，即五次编码衍射式光学元件。
9.实际上，复杂编码衍射式光学元件的优点也被缺点所抵消。不同编码的次数越多，产生不希望的衍射级数的风险就越大，使得可能出现不希望的反射路径，从而损害测量准确度。校准测量非常耗时，并且需要测量布置中的附加部件，例如校准反射镜。此外，测量布置必须在整个测量时间(校准测量和测试物体表面的测量)内尽可能保持稳定，以便最小化由于漂移引起的误差。最后，干涉式测量的波前包括严格效果。后者的出现是因为cgh的结
构图案的计算假设结构位于共同(二维)平面中，而在实际cgh的情况下，在产生结构后，存在三维结构。这些效果以基于模型的方式进行校正。用于计算严格效果的模型的不准确度和复杂度随着cgh上的编码次数呈指数性增长。


技术实现要素：

10.本发明基于的目的是提供用于干涉式测量测试物体的表面形状的测量方法和测量布置，其借助于衍射式光学元件操作并且在较短的测量时间内以测量布置的相对简单光学设置能够精确测量。
11.为了实现该目的，本发明提供具有下文所述的特征的测量方法以及具有下文所述的特征的测量布置。
12.本发明公开了一种用于干涉式测量测试物体的表面的形状的测量方法，包括如下步骤：
13.提供具有第一波长的λ1的第一输入波以及具有第二波长λ2的第二输入波，所述第二波长λ2不同于所述第一波长λ1；
14.通过在衍射式光学元件处衍射从所述第一输入波来产生第一测试波和第一参考波，所述第一测试波被指引至所述测试物体处并且具有至少部分适配于所述光学表面的期望形状的波前，所述第一参考波被指引至第一反射式光学元件并且具有与所述第一测试波的传播方向偏离的传播方向；
15.通过在所述衍射式光学元件处衍射从所述第二输入波来产生第二测试波和第二参考波，所述第二测试波被指引至所述测试物体处并且具有至少部分适配于所述光学表面的期望形状的波前，所述第二参考波被指引至第二反射式光学元件并且具有与所述第二测试波的传播方向偏离的传播方向；
16.将在与所述测试物体相互作用后的所述第一测试波与在所述第一反射式光学元件处背向反射后的所述第一参考波进行叠加并且将在与所述测试物体相互作用后的所述第二测试波与在所述第二反射式光学元件处背向反射后的所述第二参考波进行叠加，其中所述第一测试波和所述第二测试波以及所述第一参考波和所述第二参考波各自在所述衍射式光学元件处再次衍射以用于叠加；
17.捕获通过所述第一测试波和所述第一参考波在第一捕获平面中叠加而产生的第一干涉图以及通过所述第二测试波和所述第二参考波在第二捕获平面中叠加而产生的第二干涉图；
18.考虑到所述第一波长和所述第二波长之间的差，联合评估所述第一干涉图和所述第二干涉图。
19.本发明还公开了一种用于干涉式确定测试物体的表面的形状的测量布置，包括：
[0020]-光源，用于提供具有第一波长的λ1的第一输入波以及具有第二波长λ2的第二输入波，所述第二波长λ2不同于所述第一波长λ1；
[0021]-衍射光学元件，其布置在所述第一输入波和所述第二输入波的束路径中并且被配置为，对于所述波长的每一个，通过衍射从所述第一输入波和所述第二输入波来产生第一测试波和第二测试波并且还产生第一参考波和第二参考波，所述第一测试波和所述第二测试波被指引至所述测试物体处并且具有至少部分适配于所述光学表面的期望形状的波
前，所述第一参考波和所述第二参考波具有与相关联的测试波的传播方向偏离的传播方向；
[0022]-对于所述波长的每一个的反射式光学元件，所述反射式光学元件布置在相应参考波的束路径中并且被设计为背向反射所述相应参考波；
[0023]-捕获装置，用于捕获通过在与所述测试物体相互作用后的所述第一测试波和所述第二测试波与所背向反射的第一参考波和第二参考波的适当波长叠加而产生的第一干涉图和第二干涉图，所述第一测试波和所述第二测试波以及所背向反射的第一参考波和第二参考波在所述衍射式光学元件处进一步衍射后在各个情况下叠加在捕获平面中；
[0024]-评估装置，用于考虑到所述第一波长和所述第二波长之间的差，联合评估所述第一干涉图和所述第二干涉图。
[0025]
在下文中指定有利的发展例。
[0026]
在测量方法中，所述第一波长和所述第二波长之间的波长比α＝λ1/λ2满足条件1.2≤α≤1.5，和/或所述第一波长和所述第二波长之间的波长比α＝λ1/λ2近似为无理数。
[0027]
在测量方法中，在所述联合评估中考虑与波长之间的差或所述波长比或由此导出的变量对应的项。
[0028]
在测量方法中，同时实行使用所述第一波长的第一测量和使用所述第二波长的第二测量。
[0029]
在测量方法中，依次实行使用所述第一波长的第一测量和使用所述第二波长的第二测量。
[0030]
在测量方法中，除了所述第一测试波和所述第二测试波以及所述第一参考波和所述第二参考波以外，不产生其他测量波，特别是不产生被指引到校准反射镜处的校准波。
[0031]
在测量方法中，使用衍射式光学元件，其具有恰好三个或恰好四个不同的结构图案，所述结构图案被配置为从所述第一输入波和所述第二输入波产生所述第一测试波、所述第二测试波、所述第一参考波和所述第二参考波。
[0032]
在测量方法中，所述输入波被准直为使得所述衍射式光学元件以准直方式被具有不同波长的输入波辐射。
[0033]
在测量布置中，所述光源被配置为产生所述第一输入波和所述第二输入波，使得所述第一波长和所述第二波长之间的波长比α＝λ1/λ2满足条件1.2≤α≤1.5，和/或所述第一波长和所述第二波长之间的波长比α＝λ1/λ2近似为无理数。
[0034]
在测量布置中，所述评估装置被配置为在所述联合评估中考虑与波长之间的差或所述波长比或由此导出的变量对应的项。
[0035]
在测量布置中，所述光源被配置为同时生成所述第一输入波和所述第二输入波，和/或在于，对于所述波长的每一个，提供了用于背向反射相应参考波的分离的反射式光学元件，其中所述反射式光学元件相对于所述衍射式光学元件布置在不同的传播方向上。
[0036]
在测量布置中，所述光源被配置为依次生成所述第一输入波和所述第二输入波，和/或在于，仅提供单个反射式光学元件，其用作用于背向反射所述第一参考波的第一反射元件和用于背向反射所述第二参考波的第二反射元件，其中，所述衍射式光学元件处的结构尺寸相互适配以产生所述第一参考波和所述第二参考波，使得所述第一参考波和所述第二参考波具有相同的传播方向。
[0037]
在测量布置中，色彩校正的准直光学单元插入到所述光源与所述衍射式光学元件之间的束路径中，使得所述衍射式光学元件能够用准直光照明。
[0038]
在测量布置中，所述衍射式光学元件具有恰好三个或恰好四个不同的结构图案，其被配置为从所述第一输入波和所述第二输入波中产生所述第一测试波、所述第二测试波、所述第一参考波和所述第二参考波。
[0039]
在测量布置中，除了所述第一反射式光学元件和第二反射式光学元件以外，所述测量布置不具有用于将由所述衍射式光学元件产生的波背向反射到所述衍射式光学元件的其他反射式光学元件，特别是不具有校准反射镜。
[0040]
该测量方法用于干涉式测量测试物体的表面的形状，例如用于光学系统的光学元件的表面的形状。测试物体例如可以是平面反射镜或凹面或凸面弯曲的反射镜。具有第一波长λ1的第一输入波以及具有第二波长λ2的第二输入波(第二波长与第一波长不同，即比第一波长更短或更长)被提供用于测量。换言之，至少两个不同的波长用于测量，这意味着测量方法是多色测量方法。从第一输入波产生第一测试波和第一参考波，该第一测试波被指引至测试物体处并且具有至少部分适配于光学表面的期望形状的波前，该第一参考波被指引至第一反射式光学元件并且具有与第一测试波的传播方向不同的传播方向。第一测试波和第一参考波从第一输入波通过在衍射式光学元件处衍射来产生。类似地，第二测试波和第二参考波从第二输入波通过在相同衍射式光学元件处衍射来产生。第二测试波还具有至少部分地适配于光学表面的期望形状的波前，而第二参考波被指引到第二反射式光学元件并且具有与第二测试波的传播方向不同的传播方向。在与测试物体相互作用后，将第一测试波与在第一反射式光学元件处背向反射后的第一参考波叠加。在与测试物体相互作用后，将第二测试波与在第二反射式光学元件处背向反射后的第二参考波以对应的方式叠加，其中两个测试波(第一测试波和第二测试波)和两个参考波(第一参考波和第二参考波)在相同的衍射式光学元件处再次衍射以用于叠加。将通过第一测试波与第一参考波在第一捕获平面中叠加而产生的第一干涉图以及通过第二测试波与第二参考波在第二捕获平面中叠加而产生的第二干涉图进行捕获然后在考虑第一波长和第二波长之间的差时进行联合评估。
[0041]
因此，适合于实行测量方法的测量布置具有适合于提供具有不同波长(第一波长和第二波长)的第一输入波和第二输入波的光源。该测量布置还包括衍射式光学元件，其从不同波长的输入波产生所述测试波和参考波。此外，对于波长的每一个，提供反射式光学元件，该反射式光学元件布置在相应参考波的束路径中并且被设计为用于背向反射相应参考波。捕获装置用于捕获第一干涉图和第二干涉图，该第一干涉图和第二干涉图通过在与测试物体相互作用后的第一测试波和第二测试波与背向反射的第一参考波和第二参考波的适当波长叠加而产生，第一测试波和第二测试波以及背向反射的第一参考波和第二参考波在衍射式光学元件处进一步衍射后在各个情况下叠加在捕获平面中。适当波长叠加在此意味着只有相同波长的测试波和参考波会产生作为评估的基础的干涉图。当在评估装置中联合评估第一干涉图和第二干涉图时，考虑第一波长和第二波长之间的差。这特别是意味着，例如，在评估中考虑与波长之间的差(波长差δλ＝λ
1-λ2)或波长比α＝λ1/λ2或由此导出的变量对应的项。换言之，评估不会针对每个波长分别进行，而是从波长之间的差中产生在不联合评估波长的情况下将无法获得的附加信息。
[0042]
多色测量的重要优点在于不需要实行分离的校准测量，例如能够确定衍射式光学元件的几何光学误差并在评估期间考虑它们。因此，与包括分离校准测量的常规方法相比，可以节省测量时间。此外，测量布置可以具有更简单的设置，因为可以省去用于校准测量的分离装置，例如校准反射镜。
[0043]
此外，可以使用相对简单构造的衍射式光学元件。特别地，可以省去已经编码五次甚至更多次的cgh，因为经常使用已经编码四次的cgh或已经编码三次的cgh就足够了。与已编码五次甚至更多次的cgh相比，这些cgh往往会产生更少的干扰反射。
[0044]
最后，在某些情况下还可以同时确定放置误差和图形，即表面形状。
[0045]
在优选实施例中，波长比α＝λ1/λ2，也就是说，使用的波长的商在λ1》λ2的情况下小于2，特别是在1.2到1.5的范围内。因此，计算机生成的全息图上结构的可用条纹密度既不会太大也不会太小，但仍能产生必要的衍射角和衍射强度。商或波长比应优选地近似对应于无理数，例如近似对应于根号2的值。结果，可以进一步抑制反射，从而可以提高测量准确度。对于小数点前波长比的总值为个位数(即小于10)的情况，上下文中的“近似”意味着波长比匹配具有至少三个有效数字的最接近的无理数，即至少到小数点后的第二个数字。
[0046]
在一些方法变型中，同时实行使用第一波长的第一测量和使用第二波长的第二测量。由于同时测量，可以实现特别高的测量准确度水平，因为每个波长在给定时间点通过相同的测量布置，结果在这种程度上漂移效应不起作用。在对应的测量布置中，可以提供参考路径的空间分离。因此可以存在两个分离的反射式光学元件，它们相对于衍射式光学元件布置在不同的下游传播方向上。
[0047]
在另一实施例中，可以依次(也就是说在没有时间重叠的情况下)实行使用第一波长的第一测量和使用第二波长的第二测量。使用不同波长的测量可以一个接一个地交替实行多次。如果不同波长的测量之间存在时间滞后，则可以使用仅具有单个反射式光学元件的更简单的测量设置，该反射式光学元件既用作第一反射式元件(用于背向反射第一参考波)，也用作第二反射元件(用于背向反射第二参考波)。然后，用于在衍射式光学元件处产生第一参考波和第二参考波的结构尺寸必须彼此适配，使得第一参考波和第二参考波具有相同的传播方向。
[0048]
因此，测量布置的优选实施例的特征在于衍射式光学元件具有恰好三个或恰好四个不同的结构图案，它们被配置为从第一输入波和第二输入波产生第一测试波、第二测试波以及第一参考波和第二参考波。
[0049]
由于不需要分离校准，因此在优选实施例中，除了第一测试波和第二测试波以及第一参考波和第二参考波以外，不产生其他测量波，特别是不产生被指引到校准反射镜处的校准波。然后可以设置测量布置，使得除了第一反射式光学元件和第二反射式光学元件以外，不提供用于将由衍射式光学元件产生的波背向反射到衍射式光学元件的其他反射式光学元件。
附图说明
[0050]
从权利要求中和从本发明的示例性实施例的描述中，本发明的其他优点和方面是显而易见的，下面参考附图解释本发明的其他优点和方面。
[0051]
图1示出了现有技术的参考测量布置的示意图；
[0052]
图2示出了根据本发明的第一实施例的测量布置的示意图；
[0053]
图3示出了根据本发明的第二实施例的测量布置的示意图；
[0054]
图4示出了根据本发明的第三实施例的测量布置的示意图。
具体实施方式
[0055]
为了便于理解测量方法和测量布置的各个方面并且阐明关于现有技术的一些差异，图1示出了来自de 10 2015 209 490 a1的现有技术的测量布置的示意图，其作为参考。
[0056]
图1的测量布置10被设计为用于干涉式确定测试物体14的光学表面12的形状。特别地，测量布置10可以用于确定表面12的实际形状与期望形状的偏差。提供的测试物体14可以是例如用于euv微光刻的投射镜头的反射镜，该反射镜的表面被设计为自由形式的表面，用于反射euv辐射。
[0057]
测量布置10包括用于提供足够的相干测量辐射作为输入波18的光源16。在示例性实施例中，光源16包括具有出射表面22的光学波导20。光学波导22连接到例如激光器形式的辐射源(未示出)。例如，为此可以设置波长约为633nm的氦氖激光器。
[0058]
测量布置包括用于从输入波18产生测试波26和参考波28的衍射式光学元件(doe)24以及用于反射参考波28的反射式光学元件30。衍射式光学元件24被配置为复杂编码cgh的形式并且包括衍射结构34，其形成两个衍射结构图案34，该两个衍射结构图案34彼此叠加地布置在平面中。
[0059]
衍射结构图案中的一个被配置为产生具有至少部分地适配于光学表面12的形状的波前的测试波26。另一个衍射结构图案产生具有平面波前的参考波28。在衍射结构处，可以例如以第一结构图案的第一级衍射产生测试波26，并且可以以第二结构图案的第一级衍射产生参考波28。
[0060]
测量布置10还包括捕获装置36和干涉仪相机40，该捕获装置36具有引导在输入波18的束路径以外的反射的测试波26和反射的参考波28的组合的分束器38，该干涉仪相机40用于捕获通过在测试波26上叠加参考波28而产生的干涉图。
[0061]
由光源16提供的照明辐射由以具有球面波前的输入波18的形式离开光学波导20的出射表面22，并且沿着指引到衍射式光学元件24的传播轴线42发散地传播。在该过程中，输入波18首先穿过分束器38然后穿过衍射式光学元件24。
[0062]
衍射式光学元件24，从输入波18通过在彼此叠加布置的衍射结构图案的一个处衍射以透射方式来产生测试波26，该测试波26被指引到测试物体14的表面12并且具有适配于表面12的期望形状的波前。在该变换期间，适配波前以使得测试波以期望形状垂直入射在表面的各个位置处并且其自身被反射回来。
[0063]
在衍射式光学元件24处产生测试波26后，该测试波26在测试物体14方向上传播接着入射在测试物体14的光学表面12上。测试波26被表面12反射回到衍射式光学元件24并且在穿过衍射结构34时再次被衍射。在该过程中，将反射的测试波26变换回到近似球面波，其中其波前由于测试物体14的表面12与期望形状的偏差而具有自球面波前的对应偏差。
[0064]
衍射式光学元件24从输入波18通过在衍射结构图案中的另一个处衍射以透射方式来产生指引到反射式光学元件30的参考波28。在此，参考波28具有与测试波26的传播方向偏离的传播方向和适配于反射式光学元件30的表面形状的波前。
[0065]
在衍射式光学元件24处产生参考波30后，参考波30接下来入射到反射式光学元件30上并由其自身反射回来。在这种情况下，参考波28的束路径或测试波26的束路径中没有其他光学元件。反射的参考波28再次通过衍射式光学元件24并再次被衍射。在该过程中，反射的参考波28被转换回球面波。
[0066]
因此衍射式光学元件24还用于在反射的测试波26上叠加反射的参考波28。两个波作为会聚束44入射在分束器38上，并由此在干涉仪相机40的方向上反射。两个会聚束44都穿过目镜46行进并且最终入射在干涉仪相机40的捕获平面48上。干涉仪相机40可以被配置例如形式为ccd传感器并且捕获由干涉波产生的干涉图。在会聚束44的焦点处布置的可以是用于减少散射辐射的光阑，其作为空间滤波器。
[0067]
测量布置10的评估装置(未示出)从捕获的干涉图中确定测试物体14的光学表面12的实际形状。
[0068]
衍射式光学元件的校准可以作为测量的一部分来实行。出于该目的，衍射式光学元件24可以包括衍射结构34，其形成以叠加方式布置在平面中的多于两个衍射结构图案。这样的具有四个叠加衍射结构图案的衍射式光学元件例如在de 10 2012 217 800 a1中公开。在此，不同的衍射结构图案由复杂编码相位光栅的单独相位函数形成。结合de 10 2015 209 490 a1的图4描述了除了测试波和参考波以外还产生具有不同传播方向的两个校准波的cgh。为了产生三个校准波，使用具有五个不同相位函数的复杂编码相位光栅，即五次编码衍射式光学元件(参见de 10 2017 217 369 a1)。
[0069]
发明人已经详细分析这些常规程序的优点和局限性，并且提供了利用该技术的优点但在很大程度上避免或至少减少缺点的解决方案。
[0070]
上述常规干涉仪或测量布置的腔体由复杂编码cgh 24、平面参考反射镜30和测试物体14构成。在相移方法中，参考反射镜30垂直于光方向移动。参考反射镜r(x，y)和测试物体p(x，y)之间的波前差可以根据因此在检测器40上测量的干涉图以空间分辨的方式来确定。
[0071]
v(x，y)＝p(x，y)-r(x，y)
[0072]
参考反射镜的波前可以从外部确定。出于该目的，参考反射镜例如可以在一平面内旋转或移位。参考反射镜上的任何误差都可以通过这种方式来确定。由此可以根据如下找到测试物体的所寻找的波前。
[0073]
p(x，y)＝v(x，y)+r(x，y)
[0074]
这适用于具有理想cgh且没有误差的设置。然而，实际上，cgh主要引起两种类型的误差，具体而言
[0075]
(i)几何光学误差，由结构的不正确定位(放置)引起；和
[0076]
(ii)光与3d结构的相互作用产生的严格误差，该严格误差在cgh(作为2d结构)的设计中并没有被考虑。
[0077]
因此，测量的信号具有以下形状：
[0078]
v＝(p-r)+(p
go-r
go
)+(p
rig-r
rig
)
[0079]
其中几何光学误差为p
go
，r
go
以及其中严格误差为p
rig
，r
rig
。
[0080]
可以以基于模型的方式确定严格误差。为此，可以从外部测量cgh。基于这些测量，然后可以求解麦克斯韦方程。这些计算的解决方案是寻求p
rig
，r
rig
[0081]
例如，可以借助于三个参考球面来确定放置误差。为此，可以使用五次编码的cgh，其从输入波中产生五个波，特别是参考波、测试波和三个球面波。根据球面测量线性插值未知的放置误差p
go-r
go
。该程序尤其具有以下缺点：
[0082]
(i)五次编码的cgh可能引起许多不期望的反射。
[0083]
(ii)在几何光学误差的线性插值中，假设稳定的腔体。干涉仪设置的漂移可能会伪造结果。
[0084]
(iii)基于模型的严格误差随着cgh上的编码次数增加而指数性增长。麦克斯韦解决方案的准确度不足限制euv光学单元。
[0085]
下面将描述至少减少缺点的解决方法的示例。解决方法的共同点是它们涉及多色测量方法和测量布置，其特征在于使用(至少)两个不同波长实行测量。具有恰好两个不同波长的光优选用于测量。
[0086]
图2图示了用于干涉式确定测试物体114的光学表面112的形状的测量布置110的第一示例性实施例。测试物体例如可以是用于euv微光刻的投射镜头的反射镜，该euv光刻操作的euv辐射的波长小于100nm、特别是约13.5nm或约6.8nm的波长。反射镜的非球面凹表面可以是自由形式的表面，其与每个旋转对称非球面的偏差大于5μm和/或与每个球面的偏差至少为1mm。
[0087]
测量布置110的光源116被设计用于提供足够相干的测量辐射，其具有至少两个不同波长，具体地第一波长λ1和第二波长λ2，该第二波长不同于第一波长。波长比α＝λ1/λ2可以处于(对于λ1》λ2)例如在1.2到1.5的范围内，并且可能高于或低于该范围。
[0088]
多色光源116可以具有例如可调谐固态激光器，其可以生成可见光谱中不同波长的激光。例如，可以使用可调谐频率稳定的单片nd:yag激光器，其频率稳定到分子碘的超精细结构线并且内部倍频到532nm的波长。这两个波长以高准确度水平来设定，例如可以借助于频率梳发生器(用于高度准确的频率测量的测量设备)或借助于原子钟来确定准确的频率值。由n.schuhler等人于2006年在《光学快报(optic letter)》上第31期、第21卷第3101-3103页上发表的专业文章“用于绝对距离测量的参考频率梳的两个波长源(frequency-comb-referenced two-wavelength source for absolute distance measurements)”描述了一种可用于生成两个不同波长的可能性。为此，所述专业文章的公开内容通过引用并入到本说明书的内容中。
[0089]
在图2中的示例的情况下，光源被配置为同时发射两个波长的光。从光源的出射表面122出发，生成具有不同波长的两个空间叠加的输入波，具体地，具有第一波长λ1的第一输入波118-1以及具有不同的第二波长λ2的第二输入波118-2。
[0090]
测量布置110具有复杂编码的计算机生成全息图(cgh)形式的衍射式光学元件124，在该示例的情况下，该衍射式光学元件124以透射方式操作。衍射式光学元件124具有在其上形成衍射结构134的高纯度熔融石英的基板，其形成布置在平面中的恰好四个衍射结构图案，其从输入波产生具有不同性质的恰好四个输出波。结构图案叠加地布置在共同平面上。
[0091]
从第一输入波产生第一测试波125-1(具有第一波长)，其具有至少部分地适配于光学表面112的期望形状的波前。第二输入波被转换成第二测试波125-2，其同样具有适配于光学表面的期望形状的波前但具有不同波长(第二波长)。第一测试波和第二测试波相对
于测试物体114在相同的传播方向上行进。
[0092]
衍射式光学元件124处的其他衍射结构被配备为从第一输入波通过衍射来形成第一参考波128-1，该第一参考波的传播方向与第一测试波和第二测试波的传播方向不同，并且被指引到第一反射式光学元件130-1的方向上。其他衍射结构被设计成从第二输入波通过衍射来产生第二参考波128-2，该第二参考波被指引到第二反射式光学元件130-2。第二参考波的传播方向不同于第一参考波的传播方向和测试波的传播方向。在该示例的情况下，反射式光学元件130-1、130-2相对于测试波位于衍射式光学元件124下游的相对两侧。
[0093]
在测试物体114处反射后，第一测试波在衍射式光学元件124的方向上行进回来，并且在与测试物体114相互作用后与在第一反射式光学元件130-1处背向反射后的第一参考波叠加。这同样适用于在第二反射式光学元件130-2处反射后与第二参考波叠加的第二测试波。对于叠加，第一测试波和第二测试波以及第一参考波和第二参考波各自在衍射式光学元件处再次衍射，并在光源的方向上一起行进返回。
[0094]
在光源的出射表面122与衍射式光学元件124之间的束路径中，布置分束器138，其可以被认为是捕获装置136的整体部分。捕获装置138用于捕获通过第一测试波125-1和第一参考波128-1在第一捕获平面148-1中叠加而产生的第一干涉图以及通过第二测试波125-2和第二参考波128-2在第二捕获平面148-2中叠加而产生的第二干涉图。在各个情况下，捕获平面对应于干涉仪相机140-1、140-2的光敏表面，该干涉仪相机可以装备有例如ccd传感器并且各自捕获由相同波长的干涉波产生的干涉图。
[0095]
由分束器138反射到此端的波最初穿过色彩校正的光学系统146行进，该光学系统146在不产生实际相关的色差的情况下将两种波长的波准直，并且将它们引导到波长选择的分束器148的方向上，该分束器148将第一波长的叠加波反射到第一干涉仪相机140-1，同时将第二波长的叠加波透射到第二干涉仪相机140-2。
[0096]
通过对两个参考反射镜130-1、130-2进行相移，可以利用这种设置针对两个波长来确定测试物体与两个参考反射镜之间的相位差。
[0097]
在连接到干涉仪相机的评估装置150中评估干涉图。在这种情况下，考虑到波长差或两个不同的波长进行联合评估。这特别是意味着在评估中考虑与波长之间的差(λ
1-λ2)或波长比(λ1/λ2)或由此导出的变量对应的项。基于针对至少两个不同波长所捕获的干涉图，评估装置150确定测试物体114的光学表面112的实际形状。
[0098]
该评估尤其使用了根据下式的cgh的放置误差与波长成线性缩放的事实：
[0099]
p
go
(λ)-r
go
(λ)＝const
×
λ
[0100]
但测试物体对于所用波长的相位信息与p(λ1)-r(λ1)＝p(λ2)-r(λ2)相一致。
[0101]
可以通过下式，根据使用λ1和λ2的这两个测量来确定未知数const和pr：
[0102][0103]
因此可以借助于四次编码的cgh来同时测量cgh的几何光学误差。
[0104]
不需要提供分离的校准测量被认为是多色测量的重要优点。因此，可以省去为此所需的光学部件(例如校准反射镜)，且此外与现有技术相比可以缩短测量时间。
[0105]
参考图3描述了被设计为用于光学表面的形状的多色测量的测量布置210的第二示例性实施例。在该示例中，测量euv凹面反射镜形式的测试物体214。为清楚起见，相同或
相似或等同的部件被配备有与图2相同的附图标记，但增加了100。
[0106]
测量布置210允许借助于四次编码的cgh来交替地确定几何光学误差。在此同样地使用能够生成上述类型的至少第一波长和第二波长的多色光源216。光源能够在各个情况下在时间方面一个接一个地(也就是说，在没有任何时间重叠的情况下)发射两种波长，优选地以多次交替快速连续地发射(见示意图λ(t))。可以例如按秒计时长的周期在两个波长之间切换，按秒计的周期在此意味着每波长的单独测量时间处于一秒或几秒的数量级。
[0107]
相对于图2的测量布置的差异尤其在于衍射式光学元件224的结构不同于先前示例性实施例中的结构的事实。此外，测量布置210仅需要单个参考反射镜230，其充当第一参考反射镜(用于第一波长)和第二参考反射镜(用于第二波长)。此外，可以仅使用一个干涉仪相机240来操作，该干涉仪相机240连接到评估装置250并且对两种波长都足够敏感。与第一实施例相比较，因此可以省去第二干涉仪相机和干涉仪相机上游的分束器。
[0108]
与先前的示例性实施例完全相同，使用了四次编码的cgh。用于两个测试波的衍射结构234可以对应于第一示例性实施例(图2)的对应衍射结构或编码或与其不同。用于产生两个参考波的衍射结构彼此适配，使得在两种情况下，即对于第一波长和对于第二波长，具有最大强度的衍射级在相同的传播方向上行进，结果是两种波长都可以使用相同的折射和光学元件230，来将参考波反射回它们自身。因此，衍射结构对于不同的波长具有不同的线间距，以实现向相同空间方向上的相同衍射。
[0109]
测量布置或干涉仪用来自光源216的两个波长在时间上依次地照射。在各个情况下，光在穿过捕获装置236的分束器238处的对应腔体后由色彩校正的光学单元246准直。干涉仪相机240记录干涉图。如果在测量中使用相移，则在使用第一相位进行测量后，参考反射镜平行于参考波的传播方向移动。然后，一个接一个地实行使用第一波长的测量然后实行使用第二波长的测量(反之亦然)。重复这些步骤，直到在不同相位位置捕获所需数量的干涉图。
[0110]
光源216被设计为使得可以在两个波长之间快速(例如以第二时长的周期)切换(参见λ(t)示意图)。由于这个原因，使用不同波长的测量实质上“看到”了测量布置的相同状态，这意味着与漂移相关的测量误差通常可以忽略不计。与第一示例性实施例相比，评估没有改变。在这种情况下，可以使用下式，根据使用λ1和λ2的两个测量来确定两个未知数const和p-r：
[0111][0112]
参考图4，现在将解释测量布置310的第三示例性实施例，该测量布置310被设计用于尤其测量用仅三次编码的cgh对放置误差的测量。测量设置类似于图2的第一示例性实施例的设置，因此增加了200的相同的附图标记用于相同或对应或等同的部件。
[0113]
与该示例性实施例的差异与衍射式光学元件324的照明束路径有关，此外还与衍射式光学元件324的衍射结构334有关，其仅是三次编码的计算机生成的全息图。具有准直光学单元346、分束器345和连接到评估装置350的干涉仪相机340-1、340-2的捕获装置336可以对应于图2的捕获装置236。
[0114]
为了实现衍射式光学元件324被两个不同波长的输入波以准直的方式照射，在光源316与衍射式光学元件324之间的束路径中插入色彩校正的准直光学单元311。这是因为，
如果衍射式光学元件324以准直方式照射，则编码的次数可以根据需要减少到仅三次。
[0115]
第一编码产生第一测试波(第一波长的测试波)，第二编码产生第二测试波(第二波长的测试波)。第三编码对应于一个线性光栅，其为所有波长产生平面参考波。在此，较短波长的衍射强度低于较长波长。用于背向反射具有第一波长的参考波的第一参考反射镜330-1(反射式光学元件330-1)以及第二参考反射镜330-2根据衍射定律相对于衍射式光学元件324以不同角度取向，使得第一参考波和第二参考波各自垂直入射到相关联的第一参考反射镜或第二参考反射镜上。例如，可以使用在线性光栅处衍射的辐射的一级和负一级衍射。两者在各个情况下都形成平面波。在这种情况下，两个平面参考反射镜可以位于衍射式光学元件的不同侧，即在衍射式光学元件324与测试物体314之间延伸的束路径的不同侧。与第一建议相比较，测量和评估没有改变。在此，测量还同时使用两个波长实行，并且两个未知数const和p-r可以根据上述方程从测量中确定。
[0116]
这种新颖方法的一些优点可以组合如下。测量辐射的频率或波长与可以最佳测量的变量相关联(例如，测量准确度高达1*10-13
或1*10-14
的范围)。因此，在根据上述方程进行评估时，可以假设分母中的测量不确定度(波长差λ1–
λ2)小到可忽略不计。测量布置带来相对较少的干扰反射，因为取决于原理，四次编码的cgh或三次编码的cgh与具有五次甚至更多次编码的cgh相比可以带来更少的干扰反射。同时测量确保在测量时间期间测试物体的测量状态对于两个测量信号(即对于两个波长)是相同的。因此，任何漂移效果都不会对两个波长的结果的比率产生负面影响。与常规测量相比较，该常规测量除了对测试物体进行测量以外还实行校准测量，测量的持续时间可以减少了至少4倍。cgh上编码的次数的减少也降低了麦克斯韦方程计算的复杂度和不准确度，这意味着在这方面还可以获得更精确的测量结果。
[0117]
应该适配参考反射镜的反射率，使得相应波长的干涉对比度最大。如所提到的，捕获装置(例如246)的光学系统在捕获要测量的波之前对其进行准直，应该进行色彩校正，即不产生或没有色差。在图4的示例性实施例的情况下，这也应该适用于光源与衍射式光学元件之间的束路径中的准直光学单元311。色差例如可以通过使用用于此目的的反射镜光学单元来避免。