DE102008020584B3 - Object's upper surface area testing method, involves determining phases of wave fronts with wavelengths, and detecting synthetic wave front, which corresponds to different reciprocal value of wavelengths of phases - Google Patents

Object's upper surface area testing method, involves determining phases of wave fronts with wavelengths, and detecting synthetic wave front, which corresponds to different reciprocal value of wavelengths of phases Download PDF

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Abstract

The method involves segmenting a coherent or partially coherent light beam (2) to object and reference light paths (5). A light wave and a light wave of the reference light path are overlaid on an upper surface area of objects (6). A set of phases of a set of wave fronts is determined with a set of wavelengths, where the wavelengths of the wave fronts are provided opposite to another set of wave fronts by a phase object (1) with a preset optical thickness. A synthetic wave front is detected, which corresponds to different reciprocal value of the wavelengths of phases. An independent claim is also included for an interferometer, comprising a beam splitter.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objektes mittels eines Interferometers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Interferometer, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 9.The The invention relates to a method for examining a surface of a Object by means of an interferometer according to the preamble of claim 1 and an interferometer, in particular for carrying out the aforementioned method according to the preamble of claim 9.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung synthetischer Wellenlängen in der Interferometrie.Especially The present invention relates to an apparatus and a method for the determination of synthetic wavelengths in interferometry.

Bei interferometrischen Messverfahren wird die Welleneigenschaft von kohärentem Licht zur Bestimmung von Unterschieden der Lichtlaufzeit ausgenutzt. Durch Interferenzeffekte lassen sich auf diese Weise z. B. Oberflächenverläufe mit einer Genauigkeit unterhalb der eingesetzten Wellenlänge bestimmen. Im Bereich der optischen Messtechnik bedeutet dies eine Genauigkeit deutlich unterhalb eines Mikrometers bis hinein in den Nanometerbereich.at interferometric measurement method is the wave property of coherent Light used to determine differences in the light transit time. By interference effects can be in this way z. B. surface courses with determine an accuracy below the wavelength used. In the field of optical metrology, this means accuracy well below a micrometer down to the nanometer range.

Mit der erreichbaren hohen Genauigkeit dieser interferometrischen Messverfahren ist allerdings ein geringer Eineindeutigkeitsbereich verknüpft, da diese Messverfahren auf die Bestimmung der relativen Phasenlänge zweier Wellen (die miteinander zur Interferenz gebracht werden) beruhen und deren Eindeutigkeitsbereich damit auf die Wellenlänge des verwendeten Lichtes beschränkt ist. Daher erfordert eine Bestimmung einer absoluten Entfernung zusätzlichen Aufwand.With the achievable high accuracy of these interferometric measuring methods However, a small uniqueness range is linked since these measurement methods on the determination of the relative phase length of two Waves (which are brought into interference with each other) and their uniqueness range to the wavelength of the limited light used is. Therefore, a determination of an absolute distance requires additional Effort.

Ein möglicher Ansatz hierfür ist das sukzessive oder gleichzeitige Messen mit mehreren Wellenlängen, wobei zwei Messungen mit unterschiedlichen Wellenlängen lk und ll (ll <> lk) als die Messung mit einer „synthetischen” Wellenlänge Li interpretiert werden kann, wobei die synthetische Wellenlänge Li über folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: Li = (lk·ll)/(lk – ll) (1). A possible approach for this is the successive or simultaneous measurement with multiple wavelengths, where two measurements with different wavelengths l k and l l (l l <> l k ) can be interpreted as the measurement with a "synthetic" wavelength L i , the synthetic wavelength L i can be expressed by the following equation: L i = (l k · l l ) / (L k - l l ) (1).

Durch Messungen mit verschiedenen kleiner werdenden synthetischen Wellenlängen Li können trotz des relativ großen Messbereichs sehr hohe Messgenauigkeiten erreicht werden.Measurements with different smaller synthetic wavelengths L i allow very high measuring accuracies to be achieved despite the relatively large measuring range.

In der geometrischen Messtechnik werden häufig synthetische Wellenlängen in der Größenordnung einiger Millimeter bis in den Zentimeterbereich hinein angestrebt. Hierfür sind allerdings Wellenlängendifferenzen (lk – ll) notwendig, die bei Verwendung von Licht des sichtbaren Spektralbereichs nur Bruchteile von Nanometern betragen dürfen. Die derart genaue Bestimmung der Einzelwellenlängen lk und ll gestaltet sich daher aufwändig.In geometric metrology, synthetic wavelengths of the order of a few millimeters up to the centimeter range are often sought. For this, however, wavelength differences (l k - l l ) are necessary, which must be only fractions of nanometers when using light of the visible spectral range. The so accurate determination of the individual wavelengths l k and l l is therefore complicated.

Die US 5,907,404 offenbart ein Verfahren, welches auf einer sehr genauen und aufwendigen Messung der Einzelwellenlängen beruht, um die synthetischen Wellenlängen zu bestimmen bei Verwendung in der Interferometrie. Um mit synthetischen Wellenlängen von einigen Millimetern bis Zentimetern arbeiten zu können, werden gemäß diesem Stand der Technik hochgenaue Spektrometer (z. B. Gitter- oder Modenspektrometer) verwendet.The US 5,907,404 discloses a method which relies on a very accurate and expensive measurement of the single wavelengths to determine the synthetic wavelengths when used in interferometry. In order to be able to work with synthetic wavelengths of a few millimeters to centimeters, highly accurate spectrometers (eg, grating or mode spectrometers) are used according to this prior art.

Alternativ wird in der US 4,810,094 und der US 4,832,489 vorgeschlagen, die synthetischen Wellenlängen durch Verwendung sehr genau stabilisierter Laserquellen mit nahe beieinander liegenden Wellenlängen zu generieren. Entsprechend ist die Verwendung mehrerer Einzellaser notwendig.Alternatively, in the US 4,810,094 and the US 4,832,489 proposed to generate the synthetic wavelengths by using very precisely stabilized laser sources with closely spaced wavelengths. Accordingly, the use of multiple single laser is necessary.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Bestimmung der Einzelwellenlängen lk und ll vermieden wird und eine direkte Bestimmung der synthetischen Wellenlängen ermöglicht ist.It is an object of the present invention to improve a method and a device of the type mentioned above in that the determination of the individual wavelengths l k and l l is avoided and a direct determination of the synthetic wavelengths is made possible.

Die vorliegende Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objektes mittels eines Interferometers mit den in Anspruch 1 angegebenen Schritten.The This object is achieved in procedural terms according to the invention by a method for examining a surface of an object by means of an interferometer having the steps specified in claim 1.

Unter „unabhängige Messungen” wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung zweier unterschiedlicher Wellenlängen lk und ll verstanden. Entsprechend ergibt sich bei ll dann die Phasenkarte pl und bei lk die Phasenkarte pk aus den bei der 1. bzw. 2. Messung jeweils aufgenommenen Helligkeitsbildern bestimmt.In the context of the present invention, "independent measurements" are understood to mean the use of two different wavelengths l k and l l . Correspondingly, at l l the phase map p l and at l k the phase map p k are determined from the brightness images respectively recorded during the first and second measurement.

Das vorliegende Verfahren ist dementsprechend nicht auf bestimmte Typen von Lasern beschränkt, so dass eine breite Auswahl an unterschiedlichen Lasern verwendet werden kann, wodurch aufgrund der Vielzahl an zur Verfügung stehenden Messwellenlängen lk, ll usw. synthetische Wellenlängen Li in einem sehr großen Bereich erzeugt werden können.Accordingly, the present method is not limited to particular types of lasers, so that a wide variety of different lasers may be used, thereby rendering synthetic wavelengths L i in a very wide range due to the variety of available measurement wavelengths l k , l l , etc. can be generated.

Zudem benötigt das erfindungsgemäße Verfahren kein Referenzobjekt neben dem zu messenden Objekt in der Objektebene, wodurch das gesamte Messfeld für die Messung verwendet werden kann.moreover needed the inventive method no reference object next to the object to be measured in the object plane, making the entire measuring field for the measurement can be used.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Phasenobjekt mit Hilfe eines optisch abbildenden Elementes auf einem Bildsensor abgebildet, um die an der Objektoberfläche reflektierte Lichtwelle und die Lichtwelle des Referenzstrahlenganges miteinander zu überlagern.According to one preferred embodiment becomes the phase object by means of an optically imaging element imaged on an image sensor to reflect the object surface Light wave and the light wave of the reference beam path with each other to overlay.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird eine Ebene, in der das Phasenobjekt angeordnet ist, durch numerische Auswertung eines von dem Bildsensor erzeugten Bildes des Phasenobjektes mit den Methoden der digitalen Holografie rekonstruiert.According to one alternative embodiment becomes a plane in which the phase object is arranged by numeric Evaluation of an image of the phase object generated by the image sensor reconstructed with the methods of digital holography.

Bei dem vorliegenden Verfahren ist es bevorzugt, dass für jede der zur Messung erzeugten Wellenlängen und zu jedem Datenpunkt des Bildsensors Phasenwerte berechnet werden, die dann zu zweidimensionalen Phasenkarten zusammengestellt werden.at In the present method, it is preferable that for each of Wavelengths generated for measurement and phase values are calculated for each data point of the image sensor, which are then assembled into two-dimensional phase maps.

Für spiegelnde oder nahezu spiegelnde bzw. transparente oder nahezu transparente Objekte kann dann die synthetische Wellenlänge Li für die zur Messung verwendeten Wellenlängen durch die folgende Gleichung berechnet werden:

Figure 00030001
wobei „d” eine Differenz der optischen Dicken des Phasenobjektes an zwei Punkten (x1, y1) und (x2, y2) der zweidimensionalen Phasenkarte (pk(x, y), pl(x, y)) oder eine doppelte Stufenhöhe h eines Stufenspiegels beschreibt.For specular or nearly specular or transparent or nearly transparent objects, the synthetic wavelength L i for the wavelengths used for the measurement can then be calculated by the following equation:
Figure 00030001
where "d" is a difference of the optical thicknesses of the phase object at two points (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) of the two-dimensional phase map (p k (x, y), p l (x, y)) or describes a double step height h of a step mirror.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Phasenobjekt im Falle streuender zu vermessender Objekte in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Referenzstrahlenganges oder des Objektstrahlenganges verschoben und/oder gedreht, wobei die Phasenkarten pk(x, y), pl(x, y) dann für jede der zur Messung verwendeten Wellenlängen je mindestens zweimal aufgenommen oder gemessen werden.According to a further embodiment, in the case of scattering objects to be measured, the phase object is displaced and / or rotated in a plane perpendicular to the beam direction of the reference beam path or the object beam path, the phase maps p k (x, y), p l (x, y) then being each of the wavelengths used for the measurement should be recorded or measured at least twice.

In diesem Falle kann die synthetische Wellenlänge Li für die zur Messung verwendeten Wellenlängen durch die folgende Gleichung berechnet werden:

Figure 00040001
wobei pk,n(xm, ym)für die n-te Messung des Phasenwertes im Punkt (xm, ym) steht, und wobei „d” im Falle eines transmittierenden Phasenobjektes eine Differenz der optischen Dicken des Phasenobjektes an zwei Punkten (x1, y1) und (x2, y2) der zweidimensionalen Phasenkarten pk(x, y), pl(x, y) beschreibt und „d” im Falle eines reflektierenden Phasenobjektes eine doppelte Stufenhöhe des Phasenobjektes beschreibt.In this case, the synthetic wavelength L i for the wavelengths used for the measurement can be calculated by the following equation:
Figure 00040001
where p k, n (x m , y m ) for the n-th measurement of the phase value at the point (x m , y m ), and wherein "d" in the case of a transmitting phase object, a difference of the optical thicknesses of the phase object to two Points (x1, y1) and (x2, y2) of the two-dimensional phase maps p k (x, y), p l (x, y) describes and "d" in the case of a reflective phase object describes a double step height of the phase object.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die vorliegende Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Interferometer mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen.In Device-related aspects, the present object is achieved by an interferometer having the features specified in claim 9.

Unter „unabhängige Messungen” wird wie schon ausgeführt im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung zweier unterschiedlicher Eingangswellenlängen ll und lk verstanden. Mit anderen Worten, es werden eine 1. Messung bei ll und eine 2. Messung bei lk durchgeführt. Entsprechend ergibt sich bei ll dann die Phasenkarte pl und bei lk die Phasenkarte pk aus den bei der 1. bzw. 2. Messung jeweils aufgenommenen Helligkeitsbildern bestimmt.The term "independent measurements" as used in the context of the present invention, the use of two different input wavelengths l l and l k understood. In other words, a first measurement at l l and a second measurement at l k are performed. Correspondingly, at l l the phase map p l and at l k the phase map p k are determined from the brightness images respectively recorded during the first and second measurement.

Das vorliegende Interferometer kann ein optisch abbildendes Element aufweisen, mit dem das Phasenobjekt auf einem Bildsensor abbildbar ist, um die an der Objektoberfläche reflektierte Lichtwelle und die Lichtwelle des Referenzstrahlenganges miteinander zu überlagern.The present interferometer can be an optically imaging element have, with which the phase object can be imaged on an image sensor is to the on the object surface reflected light wave and the light wave of the reference beam path to overlap with each other.

Alternativ kann eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, mit der eine Ebene, in der das Phasenobjekt angeordnet ist, durch numerische Auswertung eines von einem Bildsensor erzeugten Bildes des Phasenobjektes mit den Methoden der digitalen Holografie rekonstruierbar ist.Alternatively, an evaluation unit can be provided, with which a plane in which the phase object is arranged, can be reconstructed by numerical evaluation of an image of the phase object generated by an image sensor with the methods of digital holography.

Die Auswerteeinheit kann weiterhin vorgesehen sein, für jede der zur Messung verwendeten Wellenlängen und zu jedem Datenpunkt des Bildsensors Phasenwerte zu berechnen und zu zweidimensionalen Phasenkarten zusammen zu stellen.The Evaluation unit can continue to be provided for each of Wavelengths used for the measurement and calculate phase values for each data point of the image sensor and to assemble two-dimensional phase maps.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Phasenobjekt aus transparentem Material und mit einer lateral variierenden optischen Dicke ausgebildet. Alternativ kann das Phasenobjekt als Stufenspiegel mit zumindest einer Stufe ausgebildet sein.According to one preferred embodiment is the phase object of transparent material and with a lateral formed varying optical thickness. Alternatively, the phase object be designed as a step mirror with at least one stage.

Weiterhin kann das Interferometer einen Aktor aufweisen, der vorgesehen ist, das Phasenobjekt in einer Ebene senkrecht zu einer Strahlrichtung der Lichtquelle im Referenzstrahlengang oder der Lichtwelle im Objektstrahlengang durch Verschiebung oder durch Rotation zu verlagern.Farther the interferometer can have an actuator which is provided the phase object in a plane perpendicular to a beam direction the light source in the reference beam path or the light wave in the object beam path to shift by displacement or by rotation.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher beschrieben. In diesen zeigen:The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments in conjunction with the associated Figures closer described. In these show:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines heterodynen Interferometers, im abgebildeten Beispiel eine Variante eines Mach-Zehnder-Interferometers, 1 a first embodiment of a heterodyne interferometer, in the example shown a variant of a Mach-Zehnder interferometer,

2 eine Lageänderung des Phasenobjektes von einer Position 1 in eine Position 1' (im Beispiel: eine Translation), wobei eine Stufe des Phasenobjektes von der Position 12 in die Position 12' verschoben wird, 2 a change in position of the phase object from a position 1 in a position 1' (in the example: a translation), where a stage of the phase object of the position 12 in the position 12 ' is postponed,

3 eine schematische Darstellung der Überlappungsbereiche bei mehrmaliger Verschiebung des Phasenobjektes, und 3 a schematic representation of the overlap areas with repeated displacement of the phase object, and

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines heterodynen Interferometers, wobei die Messung der synthetischen Wellenlänge in einem separaten Interferometer (z. B. ein Mach-Zehnder-Interferometer) erfolgt. 4 Another embodiment of a heterodyne interferometer, wherein the measurement of the synthetic wavelength in a separate interferometer (eg, a Mach-Zehnder interferometer) is carried out.

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung synthetischer Wellenlängen in der Interferometrie, bei dem eine Bestimmung der Einzelwellenlängen lk und ll, welche zur Messung der synthetischen Wellenlänge Li gemäß dem Stand der Technik notwendig wäre, umgangen wird und eine direkte Bestimmung der synthetischen Wellenlängen Li ermöglicht wird.The present invention describes an apparatus and a method for determining synthetic wavelengths in interferometry, in which a determination of the individual wavelengths l k and l l , which would be necessary for measuring the synthetic wavelength L i according to the prior art, is bypassed and a direct Determination of the synthetic wavelengths L i is made possible.

Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies durch Verwendung eines Phasenobjektes 1 gelöst, dessen optische Dicke lateral variiert. Die optische Dicke wird hierbei durch das Produkt aus geometrischer Dicke und Brechzahl des Objektes bestimmt.According to the in 1 shown embodiment, this is done by using a phase object 1 dissolved, whose optical thickness varies laterally. The optical thickness is determined by the product of geometric thickness and refractive index of the object.

Bei Phasenobjekten wird die Lichtwelle beim Passieren des Objektes gebremst, wodurch eine Phasenverschiebung auftritt. Nach Austritt aus dem Phasenobjekt weist die austretende Lichtwelle damit eine andere Phase auf als die Eintrittswelle.at Phase objects, the light wave is slowed down when passing the object, whereby a phase shift occurs. After leaving the Phase object, the emerging light wave thus another Phase up as the entry wave.

Wie aus 1 ersichtlich, wird das Phasenobjekt in Transmission durchlaufen und besteht aus einem transparenten, ebenen Werkstoff aus zwei jeweils planparallelen Teilen unterschiedlicher Dicke, wodurch eine Stufe gebildet ist.How out 1 can be seen, the phase object is passed through in transmission and consists of a transparent, planar material of two each plane-parallel parts of different thickness, whereby a step is formed.

Alternativ kann auch der Rand des Phasenobjektes als definierte Stufe fungieren.alternative The edge of the phase object can also act as a defined stage.

Das Phasenobjekt ist vorliegend aus einem Material gebildet, dessen optische Dicke bei Temperaturänderung konstant oder nahezu konstant bleibt.The Phase object is presently formed of a material whose optical thickness with temperature change constant or nearly constant.

Weiterhin alternativ könnte das Phasenobjekt als ein Stufenspiegel ausgebildet werden, dessen Oberfläche mindestens eine Stufe aufweist.Farther alternatively could the phase object can be formed as a step mirror whose surface has at least one stage.

Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des heterodynen Interferometers weist einen Strahlteiler 3 auf, mit dem ein kohärenter oder partial kohärenter Strahl 2 aufgeteilt wird in einen Referenzstrahlengang 5 und einen Objektstrahlengang 4.This in 1 shown embodiment of the heterodyne interferometer has a beam splitter 3 on, with which a coherent or partially coherent beam 2 is split into a reference beam path 5 and an object beam path 4 ,

Sowohl der Referenzstrahl als auch der Objektstrahl kann weitere optische Elemente (z. B. Spiegel oder Linsen) zur Strahlformung oder Strahlumlenkung durchlaufen.Either the reference beam as well as the object beam can be further optical Elements (eg mirrors or lenses) for beam shaping or beam deflection run through.

Der Objektstrahl 4 wird an einem zu vermessenden Objekt 6 gestreut, gebeugt oder reflektiert.The object beam 4 is at an object to be measured 6 scattered, diffracted or reflected.

Das Licht aus Objektstrahlengang und Referenzstrahlengang wird auf einem Empfänger 7, z. B. einer CCD- oder CMOS-Kamera, miteinander überlagert, z. B. unter Verwendung eines Strahlteilers 8.The light from object beam path and reference beam path is on a receiver 7 , z. As a CCD or CMOS camera, superimposed with each other, z. B. using a beam splitter 8th ,

Das Phasenobjekt 1, also z. B. die gestufte transparente Platte oder der Stufenspiegel, wird entweder in den Referenzstrahlengang oder den Objektstrahlengang der Interferometeranordnung eingebracht. Es entsteht eine Phasendifferenz zwischen Referenzstrahl und Objektstrahl.The phase object 1 , ie z. As the stepped transparent plate or the level mirror is introduced either in the reference beam path or the object beam path of the interferometer. The result is a phase difference between the reference beam and the object beam.

Das Phasenobjekt wird gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines optisch abbildenden Elementes 9 auf den Empfänger 7 des Interferometers abgebildet. Auf dem Empfänger interferieren Referenz- und Objektstrahl. Das entstehende Helligkeitsmuster kann mittels des Empfängers detektiert und mittels einer in 1 nicht gezeigten Auswerteeinheit zu einem zweidimensionalen Phasenbild zusammengestellt werden, das zu jedem Datenpunkt des Empfängers Phasenwerte in einem Intervall [M – π, M + π] (modulus 2π) berechnet. M bezeichnet dabei einen Offset, der typischerweise 0 oder π ist.The phase object is generated according to the in 1 shown embodiment with the aid of an optically imaging element 9 on the receiver 7 of the interferometer. Reference and object beams interfere on the receiver. The resulting brightness pattern can be detected by means of the receiver and by means of a in 1 Not shown evaluation unit are assembled into a two-dimensional phase image, which calculates phase values for each data point of the receiver in an interval [M - π, M + π] (modulus 2π). M denotes an offset, which is typically 0 or π.

Alternativ zur in 1 gezeigten Verwendung eines optisch abbildenden Elementes zur Abbildung des Phasenobjektes auf dem Empfänger 7 kann die Ebene, in der sich das Stufenobjekt befindet, numerisch mit den Methoden der digitalen Holografie für alle zur Messung verwendeten Wellenlängen lk und ll rekonstruiert werden.Alternatively to in 1 shown use of an optical imaging element for imaging the phase object on the receiver 7 the plane in which the object is located stages, numeric used with the methods of digital holography for all measurement wavelengths l k and l l can be reconstructed.

Für alle Wellenlängen lk und ll werden wie dargelegt zweidimensionale Phasenkarten pk(x, y) und pl(x, y) berechnet.For all the wavelengths l k and l l , two-dimensional phase maps p k (x, y) and p l (x, y) are calculated as described.

Unter Verwendung der bekannten Differenz „d” der optischen Dicken an zwei Punkten (x1, y1) und (x2, y2) der Phasenkarten bzw. unter Verwendung einer Stufenhöhe „h” = d/2 des Spiegels kann die synthetische Wellenlänge Li unter der Voraussetzung eines spiegelnden oder nahezu spiegelnden zu vermessenden Objektes 6 gemäß nachstehender Formel berechnet werden: Li = |2πd/{pk(x1, y1) – pk(x2, y2) – [pl(x1, y1) – pl(x2, y2)]}| Using the known difference "d" of the optical thicknesses at two points (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) of the phase maps or using a step height "h" = d / 2 of the mirror, the synthetic wavelength L i on the condition of a specular or almost specular object to be measured 6 calculated according to the formula below: L i = | 2πd / {p k (x 1 , y 1 ) - p k (x 2 , y 2 ) - [p l (x 1 , y 1 ) - p l (x 2 , y 2 )]} |

Diese Formel gibt den Betrag der synthetischen Wellenlänge Li wieder.This formula represents the amount of the synthetic wavelength L i again.

Im Falle streuender zu vermessender Objekte werden die Phasenkarten durch das Auftreten von Lasergranulation gestört. In diesem Falle wird das Phasenobjekt auf einem Aktor 11 montiert bzw. mit diesem verbunden, der eine Verschiebung oder Rotation des Phasenobjektes in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung (d. h. senkrecht zur optischen Achse 10) ermöglicht.In the case of scattering objects to be measured, the phase maps are disturbed by the occurrence of laser granulation. In this case, the phase object becomes an actuator 11 mounted or connected to this, the displacement or rotation of the phase object in a plane perpendicular to the beam direction (ie perpendicular to the optical axis 10 ).

Die aufgrund einer lateralen Lageänderung des Phasenobjektes erzeugten räumlich verschiedenen Positionen sind in 2 schematisch angegeben.The spatially different positions generated due to a lateral change in position of the phase object are in 2 indicated schematically.

Wie aus 2 ersichtlich wird das Phasenobjekt zwischen der Position 1 und der Position 1' verschoben, wobei die Stufe des Phasenobjektes von der Position 12 in die Position 12' verschoben wird.How out 2 the phase object becomes apparent between the position 1 and the position 1' shifted, with the stage of the phase object of the position 12 in the position 12 ' is moved.

Die Phasenkarten werden dann für jede der zur Messung zu verwendenden Wellenlängen lk und ll je mindestens zweimal aufgenommen/gemessen, wobei das Phasenobjekt 1 zwischen den Aufnahmen mittels vorgenanntem Aktor 11 aus der Position 1 der ersten Aufnahme in die Position 1' für die darauffolgende Aufnahme verschoben und/oder gedreht wird.The phase maps are then recorded / measured at least twice for each of the wavelengths l k and l l to be used for the measurement, wherein the phase object 1 between the recordings by means of the aforementioned actuator 11 from the position 1 the first shot in the position 1' is moved and / or rotated for subsequent recording.

Die Überlappungsbereiche bei mehrmaliger Verschiebung des Phasenobjektes sind aus 3 ersichtlich.The overlapping areas with repeated displacement of the phase object are off 3 seen.

Wie aus 2 und 3 ersichtlich, überstreicht die Stufe 12 des Phasenobjektes jeweils eine Fläche Ak (mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet), bei zwei Aufnahmen mit lk bzw. eine Fläche Al (mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet), bei zwei Aufnahmen mit ll.How out 2 and 3 visible, the stage passes over 12 of the phase object in each case an area A k (with the reference numeral 13 in two images with l k or an area A l (with the reference numeral 14 referred to), in two shots with l l .

Diese Flächen Ak und Al haben dabei eine optisch noch auflösbare Schnittmenge Akl, welche mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist. Daneben gibt es eine oder mehrere Flächen A'kl, welche mit dem Bezugszeichen 16 versehen ist, die bei der Bewegung des Phasenelementes von keiner Kante desselben überstrichen werden und ebenfalls noch optisch auflösbar sind.These surfaces A k and A l have an optically still resolvable intersection A kl , which with the reference numeral 15 is designated. In addition, there are one or more surfaces A ' kl , which by the reference numeral 16 is provided, which are not covered by the same during the movement of the phase element of any edge and are also still optically resolvable.

Liegt der Punkt (x1, y1) innerhalb der noch auflösbaren Schnittmenge Akl und der Punkt (x2, y2) innerhalb der von keiner Kante des Phasenelementes überstrichenen Fläche A'kl, so kann aus den gemessenen Phasenwerten in den Punkten (x1, y1) und (x2, y2) die synthetische Wellenlänge Li gemäß folgender Gleichung berechnet werden: Li = |2πd/{[pk,1(x1, y1) – pk,2(x1, y1)] – [pl,1(x1, y1) – pl,2(x1, y1)] – [pk,1(x2, y2) – pk,2(x2, y2)] – [pl,1(x2, y2) – pl,2(x2, y2)]}|. If the point (x 1 , y 1 ) lies within the still resolvable intersection A kl and the point (x 2 , y 2 ) within the area A ' kl crossed by no edge of the phase element, then from the measured phase values in the points ( x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) the synthetic wavelength L i are calculated according to the following equation: L i = | 2πd / {[p k, 1 (x 1 , y 1 ) - p k, 2 (x 1 , y 1 )] - [p l, 1 (x 1 , y 1 ) - p l, 2 (x 1 , y 1 )] - [p k, 1 (x 2 , y 2 ) - p k, 2 (x 2 , y 2 )] - [p l, 1 (x 2 , y 2 ) - p l, 2 (x 2 , y 2 )]} |.

Pk,n(xm, ym) steht dabei für die n-te Messung (n aus [1; 2]) des Phasenwerts im Punkt (xm, ym), mit m aus [1; 2].P k, n (x m , y m ) stands for the n-th measurement (n from [1; 2]) of the phase value at point (x m , y m ), with m from [1; 2].

„d” steht für die bekannte Differenz der optischen Weglängen in den Punkten (x1, y1) und (x2, y2), die durch das Phasenobjekt eingeführt werden."D" stands for the known difference of the optical path lengths in the points (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) introduced by the phase object.

Im Falle eines reflektierenden Phasenobjekts, d. h. eines Spiegels mit einer oder mehreren Höhenstufen h, ist „d” die doppelte Stufenhöhe „h”.in the Case of a reflective phase object, d. H. a mirror with one or more altitude levels h, "d" is the double Step height "h".

Im Falle eines transmittierenden Phasenobjekts, z. B. eines Glas- oder Kunststoffkörpers mit einer oder mehreren Höhenstufen „h” und Brechzahl np in einer Umgebung mit Brechzahl nu, ist „d” das Produkt aus „h” und Brechzahlunterschied (np – nu).In the case of a transmitting phase object, e.g. B. a glass or plastic body with one or more height levels "h" and refractive index n p in an environment with refractive index n u , "d" is the product of "h" and refractive index difference (n p - n u ).

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Phasenobjekt 1 in einem separaten (Kalibrations-)Interferometer (z. B. einem Mach-Zehnder-Interferometer oder einem Michelson-Interferometer) platziert ist. 4 shows a further embodiment of the invention, in which the phase object 1 is placed in a separate (calibration) interferometer (eg, a Mach-Zehnder interferometer or a Michelson interferometer).

Dabei wird an einer beliebigen Stelle des Strahlengangs des (Mess-)Interferometers (z. B. im Eingangsstrahlengang 2, im Objektstrahlengang 4 oder im Referenzstrahlengang 5) Licht ausgekoppelt und in das separate Interferometer (nachfolgend als Kalibrationsinterferometer 17 bezeichnet) eingekoppelt. In diesem Kalibrationsinterferometer 17 befindet sich das Phasenobjekt, das entweder optisch auf einen Empfänger 18 abgebildet wird oder dessen Beugungsbild mit dem Empfänger 18 aufgenommen wird.It is at any point of the beam path of the (measurement) interferometer (eg., In the input beam path 2 , in the object beam path 4 or in the reference beam path 5 ) Light and coupled into the separate interferometer (hereinafter as Kalibrationsinterferometer 17 designated) coupled. In this calibration interferometer 17 is the phase object, which is either optically to a receiver 18 or its diffraction pattern with the receiver 18 is recorded.

Wie vorstehend dargelegt, wird mit den bekannten Methoden der Interferometrie und der digitalen Holografie die Phasenkarte des Phasenobjektes für alle verwendeten Wellenlängen ll, lk aufgenommen bzw. berechnet.As stated above, with the known methods of interferometry and digital holography, the phase map of the phase object is recorded or calculated for all wavelengths l 1 , l k used .

Die synthetische Wellenlänge kann dann gemäß Gleichung 1 erfolgen.The synthetic wavelength can then according to equation 1 done.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 ermöglicht unter anderem die Messung der synthetischen Wellenlängen synchron mit der Messung der Oberflächengeometrie im Messinterferometer. Auf diese Weise kann eine Veränderung der Wellenlängen ll bzw. lk (Drift) während der Messung kompensiert werden.The embodiment according to 4 allows inter alia the measurement of the synthetic wavelengths in synchronism with the measurement of the surface geometry in the measuring interferometer. In this way, a change in the wavelengths l l and l k (drift) can be compensated during the measurement.

Der Vorteil der vorliegenden Lehre besteht insbesondere in der Reduktion des messtechnischen Aufwandes zur Bestimmung der synthetischen Wellenlänge, da auf eine präzise Messung der Einzelwellenlängen ll und lk verzichtet werden kann. Bei Messungen im optischen Spektrum folgt aus Gleichung 1, dass wie bereits Eingangs dargelegt, die Einzelwellenlängen bis in die Größenordnung von Pikometern bestimmt werden müssen, um die Genauigkeit der synthetischen Wellen ausreichend genau festzulegen. Die vorliegend offenbarte Bestimmung der synthetischen Wellenlänge wird dagegen auf ein preiswert herstellbares Längennormal (Phasenobjekt) zurückgeführt, dessen geometrische Abmessungen nur bis in die Größenordnung einiger zehn Nanometer bekannt sein müssen, um eine entsprechend kleine Messunsicherheit der synthetischen Wellenlänge zu erzielen. Bei einer Fertigung aus entsprechenden Werkstoffen kann z. B. eine große Unempfindlich keit gegenüber Temperaturschwankungen erzielt werden. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass das Messfeld nicht durch das Phasenobjekt eingeschränkt wird.The advantage of the present teaching consists in particular in the reduction of the metrological effort for determining the synthetic wavelength, as can be dispensed with a precise measurement of the individual wavelengths l l and l k . For measurements in the optical spectrum, it follows from Equation 1 that, as already explained in the introduction, the individual wavelengths must be determined down to the order of magnitude of picometers in order to determine the accuracy of the synthetic waves with sufficient accuracy. The presently disclosed determination of the synthetic wavelength, however, is attributed to an inexpensive producible length standard (phase object), the geometric dimensions of which must be known only to the order of a few tens of nanometers in order to achieve a correspondingly small measurement uncertainty of the synthetic wavelength. In a production of appropriate materials z. B. a great insensitivity to temperature fluctuations can be achieved. In addition, there is the advantage that the measuring field is not limited by the phase object.

Die vorliegende Beschreibung in Verbindung mit den vorliegenden Figuren beschreibt einen Interferometeraufbau, bei dem in den Interferenz- oder Objektstrahlengang ein Längennormal (Phasenobjekt) eingeführt werden kann, das abgebildet oder mit den Methoden der digitalen Holografie numerisch rekonstruiert wird, um eine synthetische Wellenlänge aus mindestens zwei unabhängigen Messungen des gleichen Messobjektes zu ermöglichen.The present description in conjunction with the present figures describes an interferometer structure in which a length normal (phase object) can be introduced into the interference or object beam path, which is imaged or numerically reconstructed using the methods of digital holography, by a synthetic wavelength of at least two independent measurements of the same measurement allow objects.

Dabei kann das Längennormal auf dem Bildsensor des Interferometeraufbaus abgebildet werden. Weiterhin kann eine Lage des Längennormals zwischen den unabhängigen Messungen verändert werden, wobei das Längennormal zwischen zwei Aufbauten lateral verschoben oder lateral rotiert werden kann.there can the length normal be imaged on the image sensor of the interferometer. Farther can be a location of the length standard between the independent ones Measurements changed be, where the length normal moved laterally between two structures or laterally rotated can be.

Das Längennormal (Phasenobjekt) kann aus einem in Transmission durchlaufenden, transparenten, ebenen Werkstoff aus zwei jeweils planparallelen Teilen unterschiedlicher Dicke bestehen.The normal length (Phase object) can be made of a transparent, level, transparent transmission Material made of two different plane-parallel parts Thickness exist.

Das Längennormal (Phasenobjekt) kann weiterhin aus einem Material bestehen, dessen optische Dicke bei Temperaturänderung konstant oder nahezu konstant bleibt. Alternativ kann das Längennormal auch aus einem Spiegel bestehen, dessen Oberfläche zumindest eine Stufe aufweist.The normal length (Phase object) may continue to consist of a material whose optical thickness with temperature change constant or nearly constant. Alternatively, the length standard also consist of a mirror whose surface has at least one stage.

Claims (14)

Verfahren zur Untersuchung einer Oberfläche eines Objektes mittels eines Interferometers, mit folgenden Schritten: Aufteilen eines kohärenten oder teilkohärenten Lichtstrahles auf einen Objektstrahlengang und einen Referenzstrahlengang, Überlagern einer an der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes reflektierten Lichtwelle und einer Lichtwelle des Referenzstrahlenganges und Auswerten eines durch die Überlagerung entstehenden Helligkeitsmusters, wobei eine erste Phase einer ersten Wellenfront mit einer ersten Wellenlänge bestimmt wird und eine zweite Phase einer zweiten Wellenfront mit einer zweiten Wellenlänge, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet, bestimmt wird, gekennzeichnet durch Bestimmen einer dritten Phase einer dritten Wellenfront mit der ersten Wellenlänge, wobei die Phasenlage der dritten Wellenfront gegenüber der ersten Wellenfront durch ein Phasenobjekt bekannter optischer Dicke verzögert ist, und Bestimmen einer vierten Phase einer vierten Wellenfront mit der zweiten Wellenlänge, wobei die Phasenlage den vierten Wellenfront gegenüber der zweiten Wellenfront durch das Phasenobjekt mit der bekannten optischen Dicke verzögert ist, und Ermitteln einer synthetischen Wellenlänge, die dem Kehrwert der Differenz der Kehrwerte der ersten und der zweiten Wellenlänge entspricht, aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Phase.Method for examining a surface of a Object by means of an interferometer, with the following steps: divide a coherent one or partially coherent Light beam onto an object beam path and a reference beam path, Overlay one on the surface of the object to be examined reflected light wave and a Light wave of the reference beam path and Evaluate one by the overlay resulting brightness pattern, wherein a first phase of a first Wavefront is determined with a first wavelength and a second phase of a second wavefront having a second wavelength, the from the first wavelength distinguishes, it is determined marked by Determine a third phase of a third wavefront having the first wavelength, wherein the phase angle of the third wavefront with respect to the first wavefront delayed by a phase object of known optical thickness, and Determining a fourth phase of a fourth wavefront with the second wavelength, wherein the phase position of the fourth wavefront with respect to the second wavefront through the phase object with the known optical Thickness delayed is and Determining a synthetic wavelength, the the reciprocal of the difference of the reciprocals of the first and the second wavelength corresponds to the first, second, third and fourth phases. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Phasenobjekt bewirkte Verzögerung der Phasenlage der dritten und der vierten Wellenfront gegenüber der ersten und der zweiten Wellenfront in der Größenordnung der synthetischen Wellenlänge liegt.Method according to claim 1, characterized in that that caused by the phase object delay the phase position of the third and the fourth wavefront opposite the first and the second Wavefront in the order of magnitude the synthetic wavelength lies. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenobjekt (1) mit Hilfe eines optisch abbildenden Elementes (9) auf einen Bildsensor (7) abgebildet wird, um die an der Objektoberfläche reflektierte Lichtwelle und die Lichtwelle des Referenzstrahlenganges miteinander zu überlagern.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the phase object ( 1 ) with the aid of an optically imaging element ( 9 ) to an image sensor ( 7 ) is imaged to superimpose the reflected on the object surface light wave and the light wave of the reference beam path with each other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ebene, in der das Phasenobjekt (1) angeordnet ist, durch numerische Auswertung eines von einem Bildsensor (7) erzeugten Bildes des Phasenobjektes (1) mit den Methoden der digitalen Holgraphie rekonstruiert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a plane in which the phase object ( 1 ) is arranged by numerical evaluation of one of an image sensor ( 7 ) generated image of the phase object ( 1 ) is reconstructed with the methods of digital holgraphy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Datenpunkt des Bildsensors Phasenwerte für die erste Wellenlänge bzw. für die zweite Wellenlänge berechnet und zu zweidimensionalen Phasenkarten (pk(x, y) bzw. pl(x, y)) zusammengestellt werden.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that phase values for the first wavelength and for the second wavelength are calculated for each data point of the image sensor and for two-dimensional phase maps (p k (x, y) and p l (x, y )). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für spiegelnde oder nahezu spiegelnde Objekte die synthetische Wellenlänge Li für Wellenlängen (ll, lk) durch die folgende Gleichung berechnet wird:
Figure 00130001
wobei d eine Differenz der optische Dicken des Phasenobjektes an zwei Punkten (x1, y1) und (x2, y2) der zweidimensionalen Phasenkarten pk(x, y), pl(x, y) beschreibt.
A method according to claim 5, characterized in that for specular or nearly specular objects, the synthetic wavelength L i for wavelengths (l l , l k ) is calculated by the following equation:
Figure 00130001
where d describes a difference of the optical thicknesses of the phase object at two points (x1, y1) and (x2, y2) of the two-dimensional phase maps p k (x, y), p l (x, y).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle streuender zu vermessender Objekte das Phasenobjekt (1) in einer Ebene senkrecht zur Strahlrichtung des Referenzstrahlenganges oder des Objektstrahlenganges verschoben und/oder gedreht wird, wobei die Phasenkarten pk(x, y), pl(x, y) dann für jede der Wellenlängen (ll, lk) je mindestens zweimal aufgenommen oder gemessen werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the case of scattering objects to be measured the phase object ( 1 ) in a plane perpendicular to the beam direction of the reference beams or the phase beam path is shifted and / or rotated, wherein the phase maps p k (x, y), p l (x, y) are then recorded or measured at least twice for each of the wavelengths (l l , l k ). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische Wellenlänge Li für Wellenlängen (ll, lk) durch die folgende Gleichung berechnet wird:
Figure 00140001
wobei pk,m(xm, ym) für die n-te Messung des Phasenwertes im Punkt (xm, ym) steht, und wobei d im Falle eines transmittierenden Phasenobjektes eine Differenz der optische Dicken des Phasenobjektes an zwei Punkten (x1, y1) und (x2, y2) der zweidimensionalen Phasenkarten pk(x, y), pl(x, y) beschreibt und d im Falle eines reflektierenden Phasenobjektes eine doppelte Stufenhöhe des Phasenobjektes beschreibt.
A method according to claim 7, characterized in that the synthetic wavelength L i for wavelengths (l l , l k ) is calculated by the following equation:
Figure 00140001
where p k, m (x m , y m ) stands for the n-th measurement of the phase value at the point (x m , y m ), and where d in the case of a transmitting phase object a difference of the optical thicknesses of the phase object at two points ( x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) describes the two-dimensional phase maps p k (x, y), p l (x, y) and d describes a double step height of the phase object in the case of a reflective phase object.
Interferometer, mit einer Einrichtung zur Erzeugung kohärenter oder teilkohärenter Lichtstrahlen mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen, einem Strahlteiler zur Aufteilung der Lichtstrahlen auf einen Objektstrahlengang und einen Referenzstrahlengang, einer optischen Einrichtung zum Überlagern einer an einer Oberfläche eines zu untersuchenden Objektes reflektierten Lichtwelle und einer Lichtwelle des Referenzstrahlenganges, einem Phasenobjekt (1), das in den Objektstrahlengang oder in den Referenzstrahlengang einführbar ist, um eine Phasenlage der Lichtwelle um einen vorbestimmten Wert zu verändern, und einer Einrichtung zur Auswertung eines durch die Überlagerung entstehenden Helligkeitsmusters, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenobjekt ein Längennormal für eine synthetische Wellenlänge bildet, die dem Kehrwert der Differenz der Kehrwerte der beiden verschiedenen Wellenlängen entspricht, und wobei die synthetische Wellenlänge aus einer Messung der Phasenlage einer unveränderten Wellenfront und einer durch das Phasenenobjekt verzögerten Wellenfront bei den beiden verschiedenen Wellenlängen ermittelbar ist.Interferometer, comprising means for generating coherent or partially coherent light beams having two different wavelengths, a beam splitter for splitting the light beams onto an object beam path and a reference beam path, optical means for superimposing a light wave reflected at a surface of an object to be examined and a light wave of the reference beam path, a phase object ( 1 ), which is insertable into the object beam path or in the reference beam path to change a phase angle of the light wave by a predetermined value, and means for evaluating a superimposed due to the brightness pattern, characterized in that the phase object forms a length standard for a synthetic wavelength , which corresponds to the reciprocal of the difference of the reciprocal values of the two different wavelengths, and wherein the synthetic wavelength can be determined from a measurement of the phase position of an unchanged wavefront and a wavefront delayed by the phase object at the two different wavelengths. Interferometer nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein optisch abbildendes Element (9), mit dem das Phasenobjekt (1) auf einem Bildsensor (7) abbildbar ist, um die an der Objektoberfläche reflektierte Lichtwelle und die Lichtwelle des Referenzstrahlenganges miteinander zu überlagern.Interferometer according to claim 9, characterized by an optically imaging element ( 9 ), with which the phase object ( 1 ) on an image sensor ( 7 ) can be imaged to superimpose the reflected light wave at the object surface and the light wave of the reference beam path with each other. Interferometer nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit mit der eine Ebene, in der das Phasenobjekt (1) angeordnet ist, durch numerische Auswertung eines von einem Bildsensor (7) erzeugten Bildes des Phasenobjektes (1) mit den Methoden der digitalen Holographie rekonstruierbar ist.Interferometer according to claim 9, characterized by an evaluation unit with the one plane in which the phase object ( 1 ) is arranged by numerical evaluation of one of an image sensor ( 7 ) generated image of the phase object ( 1 ) can be reconstructed with the methods of digital holography. Interferometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Auswerten des Helligkeitsmusters zu jedem Datenpunkt des Bildsensors jeweils für die beiden verschiedenen Wellenlängen Phasenwerte berechnet und zu zweidimensionalen Phasenkarten (pk(x, y), pl(x, y)) zusammenstellt.Interferometer according to claim 9 or 10, characterized in that the device for evaluating the brightness pattern for each data point of the image sensor in each case calculated for the two different wavelengths phase values and two-dimensional phase maps (p k (x, y), p l (x, y) ). Interferometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenobjekt (1) aus transparentem Material und mit einer lateral variierenden optischen Dicke oder dass das Phasenobjekt (1) als Stufenspiegel mit zumindest einer Stufe ausgebildet ist.Interferometer according to claim 9 or 10, characterized in that the phase object ( 1 ) of transparent material and with a laterally varying optical thickness or that the phase object ( 1 ) is designed as a level mirror with at least one stage. Interferometer nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch einen Aktor (11), der vorgesehen ist, das Phasenobjekt (1) in einer Ebene senkrecht zu einer Strahlrichtung der Lichtwelle im Referenzstrahlengang oder der Lichtwelle im Objektstrahlengang zu verlagern durch Verschiebung oder durch Rotation.Interferometer according to one of Claims 9 to 13, characterized by an actuator ( 11 ), which is provided, the phase object ( 1 ) to be displaced in a plane perpendicular to a beam direction of the light wave in the reference beam path or the light wave in the object beam path by displacement or by rotation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021228959A1 (en) 2020-05-14 2021-11-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method and system for measuring a surface topography of an object

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810094A (en) * 1988-01-29 1989-03-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Dual wavelength holographic interferometry system and method
US4832489A (en) * 1986-03-19 1989-05-23 Wyko Corporation Two-wavelength phase-shifting interferometer and method
US5127731A (en) * 1991-02-08 1992-07-07 Hughes Aircraft Company Stabilized two-color laser diode interferometer
EP0498541A1 (en) * 1991-02-08 1992-08-12 Hughes Aircraft Company Interferometric laser profilometer
US5907404A (en) * 1997-09-08 1999-05-25 Erim International, Inc. Multiple wavelength image plane interferometry
DE19524036C2 (en) * 1995-01-24 2002-04-11 Fraunhofer Ges Forschung Method and device for interferometric detection of the shape and / or shape change of test specimens

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832489A (en) * 1986-03-19 1989-05-23 Wyko Corporation Two-wavelength phase-shifting interferometer and method
US4810094A (en) * 1988-01-29 1989-03-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Dual wavelength holographic interferometry system and method
US5127731A (en) * 1991-02-08 1992-07-07 Hughes Aircraft Company Stabilized two-color laser diode interferometer
EP0498541A1 (en) * 1991-02-08 1992-08-12 Hughes Aircraft Company Interferometric laser profilometer
DE19524036C2 (en) * 1995-01-24 2002-04-11 Fraunhofer Ges Forschung Method and device for interferometric detection of the shape and / or shape change of test specimens
US5907404A (en) * 1997-09-08 1999-05-25 Erim International, Inc. Multiple wavelength image plane interferometry

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021228959A1 (en) 2020-05-14 2021-11-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Method and system for measuring a surface topography of an object
DE102020113159A1 (en) 2020-05-14 2021-11-18 Carl Zeiss Ag Method and system for measuring a surface topography of an object

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