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DE10229816A1 - Apparatus for generating a convergent light wave front for intereferometric measurement of convex lens surfaces using an arrangement of mirrors - Google Patents

Apparatus for generating a convergent light wave front for intereferometric measurement of convex lens surfaces using an arrangement of mirrors Download PDF

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DE10229816A1
DE10229816A1 DE2002129816 DE10229816A DE10229816A1 DE 10229816 A1 DE10229816 A1 DE 10229816A1 DE 2002129816 DE2002129816 DE 2002129816 DE 10229816 A DE10229816 A DE 10229816A DE 10229816 A1 DE10229816 A1 DE 10229816A1
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DE
Germany
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mirror
mirrors
measurement
convex lens
generating
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Withdrawn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
DE2002129816
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German (de)
Inventor
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.)
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
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Abstract

The apparatus for generating a convergent optical wave front (4) has first and second aspherical mirrors (2,3) arranged one after the other in the beam path and out of axis. The second mirror is a concave ellipsoidal mirror. The first mirror is also a concave ellipsoidal mirror geometrically similar to the second mirror. The two mirrors are arranged such that the exit focal point of the first mirror is coincident with the entry focal point of the second mirror. Independent claims also cover a system for interferometric lens surface measurement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront mit einem ersten und einem zweiten asphärischen Spiegel, die im Lichtstrahlengang aufeinanderfolgend außeraxial angeordnet sind, wobei der zweite Spiegel ein konkaver, zumindest annähernd ellipsoidförmiger Spiegel ist, sowie auf ein System zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen. Unter dem Ausdruck „zumindest annähernd ellipsoidförmig" sollen dabei, wie dem Fachmann geläufig, zum einen Spiegel mit perfekt elliptischer bzw. ellipsoidaler Form verstanden werden, zum anderen aber auch solche, die zwecks Optimierung ihrer Abbildungseigenschaften eine geringfügig von der mathematisch exakten Ellipsoidflächenform abweichende Spiegelflächengestaltung aufweisen.The invention relates to a Device for generating a convergent light wavefront with a first and a second aspherical mirror in the light beam path successive off-axis are arranged, the second mirror a concave, at least nearly ellipsoidal Mirror, as well as on a system for interferometric measurement of convex lens surfaces. Under the expression "at least nearly ellipsoidal "are said to be like familiar to the expert, on the one hand, mirror with a perfectly elliptical or ellipsoidal shape be understood, on the other hand also those that are for the purpose of optimization their mapping properties are slightly different from the mathematically exact Ellipsoid surface shape deviating Mirror surface design exhibit.

Es ist bekannt, konvexe Oberflächen von optischen Linsen während des Fertigungsprozesses standardmäßig interferometrisch zu vermessen und so hinsichtlich Einhaltung bestimmter Sollvorgaben für die Linsenoberfläche zu überprüfen. Solche Prüfoptiken werden beispielsweise zur Oberflächenprüfung von Linsen für Objektive angewandt, die in Projektionsbelichtungsanlagen bei der Halbleiterfertigung eingesetzt werden.It is known to have convex surfaces optical lenses during of the manufacturing process as a standard to be measured interferometrically and so to check for compliance with certain target specifications for the lens surface. Such test optics are used, for example, for surface inspection of Lenses for Lenses applied in projection exposure systems at the Semiconductor manufacturing can be used.

Übliche Prüfoptiken für diese Anwendung beinhalten sogenannte Aplanar-Optiken oder Fizeau-Aplanar-Optiken, die aus bis zu sechs Linsen bestehen und eine konvergente sphärische Lichtwellenfront erzeugen. Diese Optiken sind zudem so ausgelegt, dass sie ein Feld bestimmter Größe aufweisen, z.B. für bis zu 0,5° Einfallswinkel eines Parallelstrahls zur optischen Achse des Objektivs, für welches die Aberrationen einer durch die Aplanar-Optik hindurchtretenden Wellenfront unterhalb eines sinnvollen Grenzwertes, z.B. einigen Wellenlängen des verwendeten Laserlichtes, bleiben. Dieses Feldverhalten der Prüfoptik verringert den negativen Einfluss von Driften auf das Ergebnis der interferometrischen Linsenoberflächenprüfung. Neuere Generationen von Objektiven für die Halbleiterfertigung weisen zunehmend größere Durchmesser auf. Folglich müssen bei den herkömmlichen Prüfoptiken Linsen verwendet werden, die ein entsprechend hohes Öffnungsverhältnis bzw. eine entsprechend niedrige Öffnungszahl aufweisen. Deren Fertigung ist relativ aufwendig.usual test optics for this Applications include so-called aplanar optics or Fizeau aplanar optics, which consist of up to six lenses and a convergent spherical light wavefront produce. These optics are also designed to be a field of a certain size, e.g. for up at 0.5 ° angle of incidence of a parallel beam to the optical axis of the lens, for which the aberrations of one passing through the aplanar optics Wavefront below a reasonable limit, e.g. some wavelength of the laser light used. This field behavior of the test optics is reduced the negative impact of drifts on the result of interferometric Lens surface inspection. newer Generations of lenses for semiconductor manufacturing has increasingly larger diameters. consequently have to with the conventional test optics Lenses are used that have a correspondingly high aperture ratio or a correspondingly low number of openings exhibit. Their production is relatively complex.

In der Offenlegungsschrift DE 199 36 936 A1 ist eine Vorrichtung zum Fokussieren von Licht auf einen Ausgangsfokus und folglich zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront beschrieben, die einen ersten, konvexen asphärischen Spiegel, vorzugsweise ein Hyperboloidspiegel, und einen zweiten, konkaven asphärischen Spiegel, vorzugsweise ein Ellipsoid- oder Paraboloidspiegel, umfasst, die im Lichtstrahlengang aufeinanderfolgend außeraxial angeordnet sind. Im Eintrittsbrennpunkt des ersten Spiegels ist eine Lichtquelle angeordnet. Die beiden Spiegel sind so angeordnet, dass der Eintrittsbrennpunkt des konkaven Spiegels mit dem virtuellen Austrittsbrennpunkt des konvexen Spiegels zusammenfällt.In the published application DE 199 36 936 A1 describes a device for focusing light onto an output focus and consequently for producing a convergent light wavefront, which comprises a first, convex aspherical mirror, preferably a hyperboloid mirror, and a second, concave aspherical mirror, preferably an ellipsoidal or paraboloid mirror, which in the Light beam path are successively arranged off-axis. A light source is arranged at the entrance focus of the first mirror. The two mirrors are arranged so that the entrance focus of the concave mirror coincides with the virtual exit focus of the convex mirror.

Zur Korrektur von sphärischer Aberration und Koma ist unter der Bezeichnung F/4-Aplanatic-Gregorian eine axiale Anordnung zweier Ellipsoidspiegel mit einander zugewandten, konkaven Spiegelflächen un terschiedlicher Größe bekannt. Ein parallel einfallendes Lichtstrahlenbündel wird vom größeren auf den kleineren Spiegel reflektiert und von diesem auf einen Ausgangsfokus fokussiert, wobei der kleinere Spiegel den größeren abschattet und der größere Spiegel eine axiale Durchtrittsöffnung im Abschattungsbereich aufweist.To correct spherical Aberration and coma is called F / 4-Aplanatic-Gregorian an axial arrangement of two ellipsoid mirrors facing one another, concave mirror surfaces known in different sizes. A parallel beam of light is reflected by the larger one reflects the smaller mirror and from it to an output focus focused, with the smaller mirror shading the larger and the larger mirror an axial passage opening has in the shading area.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront und eines Systems zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen der eingangs genannten Art zugrunde, bei denen mit relativ geringem Aufwand eine konvergente Lichtwellenfront mit hohem Öffnungsverhältnis zur Verfügung steht, die sich insbesondere zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen großen Durchmessers eignet.The invention lies as a technical Problem of providing a device for generating a convergent light wavefront and a system for interferometric Measurement of convex lens surfaces of the type mentioned at the beginning underlying, where a convergent with relatively little effort Light wavefront with a high aperture ratio disposal stands, which is particularly for interferometric measurement of convex lens surfaces huge Diameter is suitable.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Systems zur interterometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen mit den Merkmalen des Anspruchs 5.The invention solves this problem by providing it a device for generating a convergent light wavefront with the features of claim 1 and a system for interterometric Measurement of convex lens surfaces with the characteristics of the Claim 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet zwei konkave, zumindest annähernd ellipsoidförmige Spiegel in außeraxialer Anordnung, die so positioniert sind, dass der Austrittsbrennpunkt des im Lichtstrahlengang ersten Spiegels mit dem Eintrittsbrennpunkt des im Lichtstrahlengang nachfolgenden, zweiten Spiegels zusammenfällt. Wesentlich im Hinblick auf das Feldverhalten der Spiegelanordnung ist es des weiteren, dass beide Spiegel von geometrisch ähnlicher Gestalt sind, worunter vorliegend zu verstehen ist, dass sie Abschnitte von geometrisch ähnlichen Ellipsoiden darstellen, d.h. von Ellipsoiden gleicher Exzentrizität, deren Halbachsen sich um einen gleich großen Faktor unterscheiden. Das Feldverhalten des gesamten Abbildungssystems kann dabei auch über geringfügige Formänderungen der Spiegel, d.h. durch leichte Abweichungen von einer perfekten elliptischen Form, optimiert werden.The device according to the invention uses two concave, at least approximately ellipsoidal Off-axis mirror Arrangement positioned so that the exit focal point of the first mirror in the light beam path with the entry focal point of the second mirror following in the light beam path coincides. Essential with regard to the field behavior of the mirror arrangement, it is the further that both mirrors are geometrically similar in shape, including It should be understood in the present case that they are sections of geometrically similar Represent ellipsoids, i.e. of ellipsoids of equal eccentricity, whose Semi-axes differ by an equally large factor. The Field behavior of the entire imaging system can also change the shape slightly the mirror, i.e. due to slight deviations from a perfect one elliptical shape.

Es zeigt sich, dass mit dieser Spiegelanordnung das gewünschte Feldverhalten erzielt wird. Betrachtet man die Abbildung eines einzelnen Ellipsoidspiegels, so ist Koma die dominante Wellenfrontaberration im Feld. In der erfindungsgemäßen Anordnung wird diese Feldkoma durch den zweiten Ellipsoidspiegel kompensiert. Zudem ist diese Anordnung mit vergleichsweise wenig Aufwand realisierbar und ermöglicht die Bereitstellung einer konvergenten Lichtwellenfront mit hohem Öffnungsverhältnis, d.h. niedriger Öffnungszahl.It can be seen that the desired field behavior is achieved with this mirror arrangement. Looking at the image of a single ellipsoid mirror, coma is the dominant wavefront aberration in the field. In the arrangement according to the invention, this field coma is compensated for by the second ellipsoid mirror. In addition, this arrangement can be implemented with comparatively little effort and enables the provision of a convergent light wavefront with a high aperture ratio, ie low number of openings.

Eine nach Anspruch 2 weitergebildete Vorrichtung weist im Lichtstrahlengang nach dem zweiten Ellipsoidspiegel vor dessen Austrittsbrennpunkt eine Meniskuslinse auf. Mit dieser kann die Austrittsbrennweite und damit der Platzbedarf des Gesamtaufbaus niedrig gehalten werden. Gleichzeitig kann die Austrittsfläche der Meniskuslinse als Referenzfläche z.B. für interferometrische Prüfmessungen dienen. Im Fall einer Auslegung der beiden Spiegel auf eine perfekt elliptische Form ist die Meniskuslinse aplanatisch-konzentrisch ausgelegt, so dass ihre konvexe Seite eine aplanatische Abbildung bewirkt und die Lichtstrahlen der durch die Linse hindurchtretenden Wellenfront an jedem Ort der konkaven Linsenfläche senkrecht auf dieser stehen. Bei geringfügig von der exakten Ellipsoidform abweichenden Spiegeln kann eine dazu passende Variation des Radius der konvexen Seite der Meniskuslinse vorgesehen sein.A further developed according to claim 2 Device points in the light beam path after the second ellipsoid mirror a meniscus lens in front of its exit focal point. With this can the focal length of the outlet and thus the space required for the overall structure be kept low. At the same time, the exit surface of the Meniscus lens as a reference surface e.g. For interferometric test measurements serve. In the case of an interpretation of the two mirrors on one perfectly The meniscus lens is elliptical in shape and concentric designed so that its convex side is an aplanatic illustration causes and the light rays of those passing through the lens The wavefront should be perpendicular to the surface of the concave lens surface. With minor one of the mirrors deviating from the exact ellipsoid shape can do this suitable variation of the radius of the convex side of the meniscus lens is provided his.

Eine nach Anspruch 3 weitergebildete Vorrichtung beinhaltet eine eintrittsseitige Fokussierlinsenanordnung, welche das ankommende Licht auf den Eintrittsbrennpunkt des ersten konkaven Spiegels fokussiert, von wo es durch die beiden Spiegel in Richtung Ausgangsfokus des zweiten Spiegels geführt wird.A further developed according to claim 3 Device includes an entry-side focusing lens arrangement, which the incoming light onto the entry focus of the first concave mirror focused from where it is in through the two mirrors Direction of focus of the second mirror is guided.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung auf eine Öffnungszahl von etwa 0,8 oder weniger dimensioniert. Damit lassen sich konvergente Lichtwellenfronten bereitstellen, die sich auch zur interterometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen großen Durchmessers eignen, wie sie in modernen Projektionsbelichtungsanlagen in der Halbleitertechnologie verwendet werden.In an advantageous embodiment is the device on an opening number of about 0.8 or less. It can be used to converge Provide light wave fronts that are also interterometric Measurement of convex lens surfaces of large diameter are suitable as they are in modern projection exposure systems in semiconductor technology be used.

Das erfindungsgemäße System zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront einschließlich Meniskuslinse ausgerüstet, wobei die konkave Seite der Meniskuslinse als Referenzfläche für die interterometrische Vermessung einer jeweiligen konvexen Linsenoberfläche dient. Durch dieses System können auch Linsen relativ großen Durchmessers mit vergleichsweise geringem Aufwand interferometrisch vermessen werden.The system according to the invention for interferometric Measurement of convex lens surfaces is possible with the device according to the invention for generating a convergent light wavefront including a meniscus lens equipped, taking the concave side of the meniscus lens as the reference surface for the interterometric Measurement of a respective convex lens surface is used. Through this system you can also relatively large diameter lenses measured interferometrically with comparatively little effort become.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:Advantageous embodiments of the invention are shown in the drawings and are described below. Here show:

1 eine schematische Darstellung einer Prüfoptik zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen mit einer Öffnungszahl von 0,8 und 1 a schematic representation of a test lens for interferometric measurement of convex lens surfaces with an opening number of 0.8 and

2 eine schematische Darstellung einer Prüfoptik entsprechend 1, jedoch dimensioniert auf eine Öffnungszahl von 0,57. 2 a schematic representation of a test lens accordingly 1 , but dimensioned to an opening number of 0.57.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront in Verwendung als Prüfoptik zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen, insbesondere der Oberflächen von Linsen, wie sie in Objektiven von Projektionsbelichtungsanlagen für fotolithographische Prozesse in der Halbleitertechnologie einge setzt werden. Die Prüfoptik umfasst lichteintrittsseitig eine Fokussierlinsenanordnung 1 mit kleinem Eingangsstrahldurchmesser mit einer Öffnungszahl von etwa 1,15 bis 1,2, die das ankommende Lichtstrahlenbündel auf einen Eintrittsfokus FE1 eines anschließenden ersten konkaven Ellipsoidspiegels 2 fokussiert, der außeraxial angeordnet ist. Demzufolge wird das Licht von diesem Ellipsoidspiegel 2 auf dessen Austrittsfokus FA1 fokussiert. 1 shows a device for generating a convergent light wave front in use as inspection optics for interferometric measurement of convex lens surfaces, in particular the surfaces of lenses, such as those used in lenses of projection exposure systems for photolithographic processes in semiconductor technology. The inspection optics include a focusing lens arrangement on the light entry side 1 with a small input beam diameter with an opening number of approximately 1.15 to 1.2, which direct the incoming light beam onto an entry focus F E1 of a subsequent first concave ellipsoid mirror 2 focused, which is arranged off-axis. As a result, the light from this ellipsoid mirror 2 focused on its exit focus F A1 .

Dem ersten Ellipsoidspiegel 2 folgt ein größerer zweiter konkaver Ellipsoidspiegel 3, der ebenfalls außeraxial angeordnet ist, und zwar speziell so, dass sein Eintrittsfokus FE2 mit dem Austrittsfokus FA1 des ersten Spiegels 2 zusammenfällt. Dadurch wird an der Austrittsseite des zweiten Spiegels 3 eine konvergente Lichtwellenfront 4 mit relativ großem Öffnungsverhältnis und entsprechend großer Querabmessung bereitgestellt.The first ellipsoid mirror 2 a larger second concave ellipsoid mirror follows 3 , which is also arranged off-axis, specifically so that its entry focus F E2 with the exit focus F A1 of the first mirror 2 coincides. This will result in the exit side of the second mirror 3 a convergent light wavefront 4 provided with a relatively large opening ratio and a correspondingly large transverse dimension.

Auf den zweiten Ellipsoidspiegel 3 folgt vor dessen Austrittsfokus eine aplanatisch-konzentrische Meniskuslinse 5, im gezeigten Beispiel speziell in Form einer Fizeau-Linse. Letztere sorgt für eine Verkürzung der Austrittsbrennweite und verkleinert die Öffnungszahl, d.h. sie fokussiert das vom zweiten Ellipsoidspiegel 3 kommende Licht auf einen vor dem geometrischen Austrittsfokus dieses Spiegels 3 liegenden tatsächlichen Lichtaustrittsfokus FA.On the second ellipsoid mirror 3 an aplanatic-concentric meniscus lens follows before its exit focus 5 , in the example shown specifically in the form of a Fizeau lens. The latter reduces the focal length of the outlet and reduces the number of openings, ie it focuses that of the second ellipsoid mirror 3 coming light on one in front of the geometric exit focus of this mirror 3 actual light exit focus F A.

Gleichzeitig stellt die Fizeau-Linse 5 mit ihrer austrittsseitigen Oberfläche, d.h. ihrer konkaven Seite 5a eine Referenzfläche für die jeweilige interferometrische Vermessung einer konvexen Linsenoberfläche zur Verfügung. Hierzu wird die zu vermessende Linse an geeigneter Stelle gegenüber der Referenzfläche 5a der Fizeau-Linse 5 positioniert. Das Anordnen der zu vermessenden Linse, der interferometrische Vermessungsvorgang und die zugehörigen Systemkomponenten, insbesondere zur Auswertung des Interferenzlichts, sind sämtlich herkömmlicher Art, wie sie aus der standardmäßigen Vermessung konvexer Linsenoberflächen für Objektive von Projektionsbelichtungsanlagen in der Halbleitertechnologie gebräuchlich sind. Diese Komponenten sind daher in 1 nicht explizit gezeigt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.At the same time, the Fizeau lens 5 With its exit-side surface, ie its concave side 5a, a reference surface is available for the respective interferometric measurement of a convex lens surface. For this purpose, the lens to be measured is placed at a suitable point opposite the reference surface 5a the Fizeau lens 5 positioned. The arrangement of the lens to be measured, the interferometric measurement process and the associated system components, in particular for evaluating the interference light, are all of a conventional type, as are customary from the standard measurement of convex lens surfaces for lenses of projection exposure systems in semiconductor technology. These components are therefore in 1 not shown explicitly and need no further explanation.

Als wesentliche Eigenschaft der Anordnung sind die beiden Ellipsoidspiegel 2, 3, die sich mit ihren konkaven Spiegelflächen außeraxial zur optischen Achse gegenüberliegen, von geometrisch ähnlicher Gestalt gewählt, d.h. sie bilden Abschnitte von geometrisch formähnlichen Ellipsoiden. Mit anderen Worten gehören die beiden Ellipsoidspiegel 2, 3 zu Ellipsoiden gleicher Exzentrizität.The two ellipsoid mirrors are an essential feature of the arrangement 2 . 3 , which lie opposite one another with their concave mirror surfaces off-axis to the optical axis, have a geometrically similar shape, ie they form sections of geometrically similar ellipsoids. In other words, the two ellipsoid mirrors belong 2 . 3 to ellipsoids of equal eccentricity.

Es zeigt sich, dass die so konzipierte Prüfoptik die an Systeme zur interferometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen gestellten optischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Aplanasie und Feldverhalten und damit hinsichtlich Driftempfindlichkeit, mindestens so gut erfüllt wie herkömmliche Prüfoptiken, die Aplanar-Linsenanordnungen entsprechend großen Durchmessers einsetzen. Insbesondere ist durch diesen Aufbau eine komakompensierende Anordnung gegeben. Im Vergleich zu solchen herkömmlichen Optiken ist die gezeigte Prüfoptik mit deutlich geringerem Aufwand realisierbar.It can be seen that the test optics designed in this way have the optical properties of systems for the interferometric measurement of convex lens surfaces, in particular with regard to aplanasia and field behavior and thus with regard to Sensitivity to drift, at least as well fulfilled as conventional inspection optics that use Aplanar lens arrangements of a correspondingly large diameter. In particular, this structure provides a compensating arrangement. In comparison to such conventional optics, the test optics shown can be implemented with significantly less effort.

So ist anstelle von mehreren Linsen großen Durchmessers nur ein einziges großflächiges optisches Element in Form des zweiten Ellipsoidspiegels 3 nötig und mit der geforderten Genauigkeit zu fertigen. Zudem sind die beiden Ellipsoidspiegel 2, 3 bei ihrer Fertigung leicht interferometrisch prüfbar, z.B. aus einem Fokuspunkt gegen einen sphärischen Kalibrierspiegel, der seinen Radiusmittelpunkt im anderen Fokuspunkt der Ellipse hat. Im Gegensatz dazu können die konvexen Seiten großer Linsen häufig nur noch mit Probegläsern partiell nach Augenmaß geprüft werden. Als weiteren Vorteil des Wegfalls großer Linsen vermeidet die gezeigte Prüfoptik entsprechende Materialprobleme, insbesonde re hinsichtlich Spannungsdoppelbrechung und Anforderungen an die Materialhomogenität, wie sie bei großen Linsen auftreten.Instead of several large-diameter lenses, there is only a single large-area optical element in the form of the second ellipsoid mirror 3 necessary and with the required accuracy. In addition, the two ellipsoid mirrors 2 . 3 can easily be checked interferometrically during their production, for example from a focal point against a spherical calibration mirror which has its radius center in the other focal point of the ellipse. In contrast, the convex sides of large lenses can often only be checked partially with test glasses by eye. As a further advantage of the omission of large lenses, the test optics shown avoid corresponding material problems, in particular with regard to stress birefringence and requirements for material homogeneity, such as occur with large lenses.

Die gezeigte Prüfoptik erlaubt einen geringen Abstand zwischen ihr und dem die Beleuchtungswelle erzeugenden Teil des Prüfsystems, wobei dieser Abstand über einen Parallelstrahl mit kleinem Durchmesser von z.B. vier Inch beliebig variiert werden kann. Herkömmliche große Aplanar-Optiken erfordern einen entsprechend großen Kollimator zur Erzeugung eines Parallelstrahls mit großem Durchmesser. Die Fertigung des Kollimators ist sehr aufwendig. Zwar kommt bei großen Aplanar-Optiken ein Verzicht auf den Kollimator in Betracht, wenn man eine divergente Eintrittswelle für die Aplanar-Optik verwendet. Dies erfordert aber für das Aplanar-Design noch größere Linsendurchmesser und man ist aufgrund des fixen großen Abstandes zwischen Eingangsfokuspunkt und Aplanar-Optik in den geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten des Prüfaufbaus stark eingeschränkt.The test optics shown allow a low level Distance between it and the part generating the lighting wave the test system, this distance over a parallel beam with a small diameter of e.g. four inches can be varied as desired. Conventional large aplanar optics require a correspondingly large one Collimator for generating a parallel beam with a large diameter. The manufacture of the collimator is very complex. Although comes with huge Aplanar optics consider dispensing with the collimator if one uses a divergent entry wave for the aplanar optics. But this requires for the Aplanar design has even larger lens diameters and one is due to the fixed large distance between the input focus point and aplanar optics strong in the geometric design options of the test setup limited.

In einer konkreten Dimensionierung kann die Prüfoptik von 1 auf zwölf Inch mit Öffnungszahl 0,8 ausgelegt sein. Dazu besitzt die eintrittsseitige Aplanar-Linse 1 z.B. einen Durchmesser von ca. vier Inch, der erste Ellipsoidspiegel 2 einen maximalen genutzten Durchmesser von ca. 140mm bis 150mm, der zweite Ellipsoidspiegel 3 einen maximalen genutzten Durchmesser von ca. 580mm bis 600mm und die Fizeau-Linse 5 einen Durchmesser von ca. 320mm.In a specific dimensioning, the inspection optics from 1 be designed for twelve inches with 0.8 opening. For this purpose, the aplanar lens on the inlet side has 1 eg a diameter of approximately four inches, the first ellipsoid mirror 2 a maximum used diameter of about 140mm to 150mm, the second ellipsoid mirror 3 a maximum used diameter of approx. 580mm to 600mm and the Fizeau lens 5 a diameter of approx. 320mm.

Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall andere Dimensionierungen möglich sind. Als Beispiel ist in 2 eine 12-Inch-Prüfoptik dargestellt, die weitestgehend derjenigen von 1 entspricht, jedoch auf eine Öffnungszahl von 0,57 dimensioniert ist. Der Übersichtlichkeit halber sind funktionell äquivalente Elemente im Beispiel von 2 mit denselben Bezugszeichen wie in 1 versehen.It goes without saying that other dimensions are possible depending on the application. As an example is in 2 12-inch inspection optics are shown, which are largely the same as those of 1 corresponds, but is dimensioned to an opening number of 0.57. For the sake of clarity, functionally equivalent elements are in the example of 2 with the same reference numerals as in 1 Mistake.

Die gegenüber dem Beispiel von 1 noch niedrigere Öffnungszahl von 0,57 für die austrittsseitige Lichtwellenfront 4 wird im Beispiel von 2 dadurch erzielt, dass der erste Ellipsoidspiegel 2 auf einen maximalen genutzten Durchmesser von ca. 210mm bis 220mm und der zweite Ellipsoidspiegel 3 auf einen maximalen genutzten Durchmesser von ca. 850mm bis 860mm dimensioniert sind. Daran ist die Fizeau-Linse 5 in ihrer Gestalt geeignet angepasst.The opposite of the example of 1 even lower opening number of 0.57 for the exit-side light wave front 4 is used in the example of 2 achieved by the first ellipsoid mirror 2 to a maximum used diameter of approx. 210mm to 220mm and the second ellipsoid mirror 3 are dimensioned to a maximum used diameter of approx. 850mm to 860mm. On it is the Fizeau lens 5 suitably adapted in shape.

Es versteht sich, dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den beiden außeraxial angeordneten, konkaven, geometrisch ähnlichen Ellipsoidspiegeln 2, 3 nicht nur als Prüfoptik für die interferometrische Vermessung von konvexen Linsenoberflächen eignet, sondern überall dort nutzbringend einsetzbar ist, wo Bedarf besteht, eine konvergente Lichtwellenfront über ein relativ großes Feld mit relativ großen Querabmessungen bereitzustellen. Des weiteren versteht sich, dass die Ellipsoidspiegel nicht unbedingt eine mathematisch exakte Ellipsoidform haben brauchen, vielmehr genügt eine zumindest annähernd ellipsoidale bzw. elliptische Form. Die Erfindung umfasst folglich auch Realisierungen, bei denen die beiden Spiegel geringfügige, abbildungsoptimierende Abweichungen von der exakten Ellipsoidform aufweisen. Die Form der Meniskuslinse ist jeweils geeignet an die gewählte Spiegelform angepasst.It is understood that the device according to the invention with the two concave, geometrically similar ellipsoid mirrors arranged off-axis 2 . 3 not only suitable as inspection optics for the interferometric measurement of convex lens surfaces, but can also be used wherever there is a need to provide a convergent light wavefront over a relatively large field with relatively large transverse dimensions. Furthermore, it goes without saying that the ellipsoidal mirrors do not necessarily have to have a mathematically exact ellipsoidal shape, rather an at least approximately ellipsoidal or elliptical shape is sufficient. The invention consequently also includes implementations in which the two mirrors have slight, image-optimizing deviations from the exact ellipsoid shape. The shape of the meniscus lens is suitably adapted to the selected mirror shape.

Claims (5)

Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront (4), insbesondere zur interterometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen, mit – einem ersten und einem zweiten asphärischen Spiegel (2, 3), die im Lichtstrahlengang aufeinanderfolgend außeraxial angeordnet sind, wobei der zweite Spiegel ein konkaver, zumindest annähernd ellipsoidförmiger Spiegel ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Spiegel ein dem zweiten Spiegel geometrisch ähnlicher, konkaver, zumindest annähernd ellipsoidförmiger Spiegel (2) ist, wobei die beiden Spiegel so angeordnet sind, dass der Austrittsbrennpunkt (FA1) des ersten Spiegels mit dem Eintrittsbrennpunkt (FE2) des zweiten Spiegels zusammenfällt.Device for generating a convergent light wavefront ( 4 ), in particular for the interterometric measurement of convex lens surfaces, with - a first and a second aspherical mirror ( 2 . 3 ), which are arranged one after the other in the light beam path, the second mirror being a concave, at least approximately ellipsoidal mirror, characterized in that - the first mirror is a geometrically similar, concave, at least approximately ellipsoidal mirror to the second mirror ( 2 ), the two mirrors being arranged such that the exit focus (F A1 ) of the first mirror coincides with the entry focus (F E2 ) of the second mirror. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Spiegel vor dessen Austrittsbrennpunkt eine Meniskuslinse (5) folgt.Apparatus according to claim 1, further characterized in that the second mirror has a meniscus lens ( 5 ) follows. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter gekennzeichnet durch eine eintrittsseitige Fokussierlinsenanordnung (1) zur Lichtfokussierung auf den Eintrittsbrennpunkt des ersten Spiegels.Device according to claim 1 or 2, further characterized by an entry-side focusing lens arrangement ( 1 ) to focus the light on the entrance focal point of the first mirror. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie auf eine austrittsseitige Öffnungszahl für die erzeugte konvergente Lichtwellenfront von etwa 0,8 oder weniger dimensioniert ist.Device according to one of claims 1 to 3, further characterized in that it relates to a exit-side number of openings for the generated convergent light wavefront of about 0.8 or less is dimensioned. System zur interterometrischen Vermessung von konvexen Linsenoberflächen, gekennzeichnet durch – eine Vorrichtung zur Erzeugung einer konvergenten Lichtwellenfront nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die konkave Seite (5a) der Meniskuslinse (5) als Referenzfläche für die interferometrische Vermessung einer jeweiligen konvexen Linsenoberfläche dient.System for the interterometric measurement of convex lens surfaces, characterized by - a device for generating a convergent light wavefront according to one of claims 2 to 4, wherein the concave side (5a) of the meniscus lens ( 5 ) serves as a reference surface for the interferometric measurement of a respective convex lens surface.
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