DE102014223748B4

DE102014223748B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche unter Verwendungzumindest eines dispersiven Elementes

Info

Publication number: DE102014223748B4
Application number: DE102014223748.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Beckmann; Markus Fratz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: DE102014223748A1

Abstract

Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche, aufweisend: eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite; eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektwelle und einer Referenzwelle der entsprechenden Wellenlängen aus dem von der Lichtquelle erzeugten Licht, wobei die Objektwelle auf die Oberfläche strahlbar ist, so dass mit der Objektwelle auf der Oberfläche ein Bereich ausleuchtbar ist, einen ortsauflösenden Lichtsensor, eine Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle, nachdem sie von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle, so dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren, sowie weiter aufweisend zumindest ein dispersives Element, das im Strahlengang der Objektwelle und/oder der Referenzwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle so angeordnet ist, dass Anteile der Objektwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiches des Lichtsensors einfallen, wobei die Objektwelle und die Referenzwelle so überlagerbar sind, dass ihre Ausbreitungsrichtungen beim Auftreffen auf den Sensor in einem spitzen Winkel von größer als Null Grad um eine x'-Richtung, die in einer Sensorebene des Lichtsensors liegt, zueinander stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche mittels Interferometrie unter Verwendung mehrerer Wellenlängen.
Im Stand der Technik sind holographische Verfahren zur Vermessung des Profils von Oberflächen bekannt. Es wird hierbei normalerweise die Oberfläche flächig mit einer Objektwelle ausgeleuchtet, die dann von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wird. Die reflektierte bzw. gestreute Objektwelle wird mit einer Referenzwelle überlagert, die zur Objektwelle kohärent ist.
Auf einem Sensor wird auf diese Weise ein Interferenzmuster erzeugt, aus dem auf die Topographie der Oberfläche geschlossen werden kann. Derartige Verfahren sind als interferometrische oder holographische Messverfahren bekannt.
Zu beachten ist, dass bei der interferometrischen Vermessung von Oberflächen die Phasenbeziehung der Objektwelle zur Referenzwelle zunächst nicht eindeutig ist, da das Messsignal periodisch ist. Es ergibt sich für Abstände d = d₀ + n·λ/2 für alle ganzen Zahlen n der gleiche Phasenmesswert. Dabei ist λ die Wellenlänge. Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, die Vermessung der Oberfläche mit verschiedenen Wellenlängen durchzuführen. Hierdurch kann die Mehrdeutigkeit aufgrund des periodischen Messsignals vermieden werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der Veröffentlichung Daniel Carl, Markus Fratz, Marcel Pfeiffer, Dominik M. Giel und Heinrich Höfler in Applied Optics, Vol. 48, Issue 34, pp. H1–H8 (2009) bekannt.
Die Verfahren des Standes der Technik erfordern jedoch eine lange Belichtungszeit, was sie vibrationsempfindlich und ungeeignet für bewegte Objekte macht. Darüber hinaus werden mehrere kohärente Lichtquellen benötigt, die eine konstante Wellenlängendifferenz haben. Hierdurch werden diese Verfahren sehr teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit denen die Messung unempfindlich gegenüber Vibrationen auch an bewegten Objekten kostengünstig durchführbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche nach Anspruch 1 und das Verfahren zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche nach Anspruch 11. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens an.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche angegeben. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht zumindest zweier verschiedener Wellenlängen auf oder zur Erzeugung von Licht mit einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite. Die Lichtquelle sollte also vorzugsweise Licht erzeugen, das zumindest zwei Wellenlängen aufweist, die angesichts einer gegebenen Wellenlängenauflösung der Vorrichtung voneinander getrennt werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektwelle und einer Referenzwelle der entsprechenden Wellenlängen aus dem von der Lichtquelle erzeugten Licht auf. Mit dieser Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektquelle und einer Referenzwelle sind also vorzugsweise für zumindest einige, vorzugsweise alle der durch die Lichtquelle erzeugten Wellenlängen jeweils eine Objektwelle und eine Referenzwelle erzeugbar. Im Folgenden sollen, soweit nicht anders gesagt, die Objekt- und die Referenzwelle mehrfarbig sein: die Objektwelle und die Referenzwelle werden jeweils als eine aus allen durch die Lichtquelle erzeugten Wellenlängen oder allen zur Messung herangezogenen Wellenlängen überlagerte Welle angesehen. In diesem Verständnis sind die Objektwelle und die Referenzwelle mehrfarbige Wellen.
Erfindungsgemäß ist nun die Objektwelle auf die Oberfläche strahlbar, sodass mit der Objektwelle auf der Oberfläche ein streifenförmiger Bereich ausleuchtbar ist, der in einer x-Richtung in der Messebene bzw. auf der Oberfläche eine größere Ausdehnung hat als in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung in der Messebene bzw. auf der Oberfläche. Die x-Richtung und die y-Richtung liegen also vorzugsweise in einer Ebene, in der sich die zu vermessende Oberfläche ausdehnt, oder die im streifenförmigen Bereich tangential zur Oberfläche liegt, wenn die Oberfläche nicht eben ist. Die x-Richtung und die y-Richtung liegen also in einer Ebene, die nahe an der Objektoberfläche liegt, diese berührt, schneidet oder mit ihr übereinstimmt.
Dass der ausgeleuchtete Bereich streifenförmig ist, bedeutet, dass dieser in der x-Richtung eine größere Ausdehnung hat als in der hierzu senkrechten y-Richtung. Die x-Richtung kann hierbei als durch die größere Ausdehnung des streifenförmigen Bereiches definiert angesehen werden. Bevorzugterweise ist die Ausdehnung des streifenförmigen Bereichs in x-Richtung 10 mal so groß, vorzugsweise 100 mal so groß, vorzugsweise 1000 mal so groß, besonders bevorzugt 10000 mal so groß wie in der y-Richtung.
Vorteilhafterweise kann der streifenförmige Bereich rechteckig oder oval sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem einen ortauflösenden Lichtsensor wie beispielsweise einen CMOS-Sensor oder einen CCD-Sensor auf. Dass der Lichtsensor ortsauflösend ist, bedeutet dabei, dass der Helligkeitswert von auf eine Sensorfläche des Lichtsensors eingestrahltem Licht in Abhängigkeit vom Ort auf der Sensorfläche bestimmbar ist.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle, nachdem diese von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle auf, so dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren. Der Lichtsensor und die Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle mit der Referenzwelle sind also so zueinander angeordnet, dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren.
Die Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektwelle und einer Referenzwelle und/oder die Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle mit der Referenzwelle können beispielsweise Strahlteiler aufweisen oder sein. Die Strahlteiler zur Erzeugung und Überlagerung von Objekt- und Referenzwelle können polarisierende Strahlteilerwürfel sein, deren Oberflächen vorzugsweise für Licht der verwendeten Wellenlängen entspiegelt sind. Bei der Verwendung polarisierender Strahlteilerwürfel können Verzögerunsplatten verwendet werden, um die Lichtausbeute zu optieren: Eine Viertelwellenplatte zwischen dem zur Erzeugung von Objekt- und Referenzwelle verwendeten Strahlteiler und dem Objekt sowie eine Halbwellenplatte, die zwischen den beiden Strahlteilern im Objekt- oder Referenzstrahl steht, sind hierzu geeignet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem ein dispersives Element auf, das im Strahlengang der Objektwelle und/oder der Referenzwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle, vorzugsweise zwischen der Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle mit der Referenzwelle einerseits und dem Lichtsensor andererseits, so angeordnet ist, dass Anteile der Objektwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiche des Lichtsensors einfallen, die vorzugsweise nicht überlappen. Vorzugsweise liegen die Bereiche des Lichtsensors, in welche Licht unterschiedlicher Wellenlängen einfällt, so vor, dass das interferierende Licht für unterschiedliche Wellenlängen unabhängig voneinander auswertbar ist.
Alternativ können auch vor der Vorrichtung zur Überlagerung von Objekt- und Referenzwelle zwei dispersive Elemente verwendet werden, von denen eines die Objektwelle und das andere die Referenzwelle der Wellenlänge nach zerlegt. Diese beiden dispersiven Elemente sind dann so anzuordnen, dass auf jedem Bereich des Lichtsensors die Anteile gleicher Wellenlänge von Objekt- und Referenzwelle überlagert werden. In beiden Fällen sind die dispersiven Elemente vorzugsweise so angeordnet, dass auf dem Lichtsensor das Licht verschiedener Wellenlängen auf in y-Richtung unterschiedliche Bereiche fällt (bzw. auf Bereiche, die auf dem Lichtsensor in y-Richtung unterschiedlichen Punkten am Objekt entsprechen).
Im Falle eines kontinuierlichen Wellenlängenbereiches gehen die Bereiche auf der Oberfläche ineinander über. In diesem Falle können vorzugsweise als Bereiche unterschiedlicher Wellenlängen auf dem Sensor Abschnitte definiert werden, innerhalb derer die Wellenlänge nur um weniger als einen vorgegebenen Betrag variiert.
Mit dem ortsauflösenden Lichtsensor ist dann für jede der betrachteten Wellenlängen ein Interferenzmuster vermessbar. Aus den Interferenzmustern verschiedener Wellenlängen kann auf das Höhenprofil der Oberfläche entlang der x-Richtung geschlossen werden.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein entsprechendes Verfahren zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche angegeben.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird Licht mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite in eine Objektwelle und eine Referenzwelle aufgespalten.
Die Objektwelle wird so auf die Oberfläche gestrahlt, dass mit der Objektwelle auf der Oberfläche ein streifenförmiger Bereich ausgeleuchtet wird, der in einer x-Richtung auf der Oberfläche eine größere Ausdehnung als in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung auf der Oberfläche. Für den streifenförmigen Bereich sowie die x-Richtung und die y-Richtung gilt das in Bezug auf die Vorrichtung Gesagte hier analog.
Erfindungsgemäß wird nun die Objektwelle, nachdem sie von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle überlagert und die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle auf einen ortsauflösenden Lichtsensor gestrahlt, so dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren.
Die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle wird spektral so zerlegt, dass Anteile der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiche des Lichtsensors einfallen.
Aus einer von dem Lichtsensor erzeugten Helligkeitsverteilung des spektral zerlegten Lichts kann das Höhenprofil der Oberfläche entlang der x-Richtung bestimmt werden. Das Beschriebene bezüglich der Vorrichtung zur Lichtquelle, zur Aufspaltung in Objektwelle und Referenzwelle, zur Überlagerung der Objektwelle mit der Referenzwelle, zur Interferenz, dem Lichtsensor und den Bereichen des Lichtsensors für die Vorrichtung gilt für das erfindungsgemäße Verfahren analog.
Erfindungsgemäß wird aus der mit dem Lichtsensor gemessenen Helligkeitsverteilung auf der Sensorfläche das Höhenprofil der Oberfläche entlang der x-Richtung bestimmt.
Aus dem durch den Lichtsensor gemessenen Interferenzmuster kann das Höhenprofil der Oberfläche ermittelt werden, da aus dem Interferenzmuster die Phasenlage der Wellenfront, die von der Oberfläche reflektiert oder gestreut wurde, ortsaufgelöst bestimmt werden kann. Vorzugsweise erfolgt dabei die Messung an möglichst vielen Messpunkten gleichzeitig.
Die Phasenlage ist ein Maß für den Abstand zwischen dem Sensor und dem entsprechenden Messpunkt auf der Oberfläche. Es gilt der Zusammenhang Δφ = d / 2 2π / λ

Δφ:: gemessener Phasenwert
d:: Abstand zwischen Sensor und Messpunkt
A:: Wellenlänge des Lichtstrahls, mit dem gemessen wird

Bei der Bestimmung des Höhenprofils ist Folgendes zu berücksichtigen: Das Interferenzmuster auf dem Lichtsensor kann im Allgemeinen periodisch sein, da sich für d = d₀ + n·λ/2 ein identischer Phasenmesswert ergibt. Der Wert d₀ ist dabei der scheinbar gemessene Abstand.
Darüber hinaus ergibt sich bei der Streuung an rauen Oberflächen ein Specklemuster, da eine raue Oberfläche zufällige Phasenverschiebungen an den einzelnen Messpunkten generiert. Die Form der einzelnen Speckle wird dabei durch die Form der beschriebenen Blende bestimmt.
Zwar stellen die Speckles zunächst eine zufällige Phasenverteilung dar, es sind jedoch dennoch Schlüsse auf die Beschaffenheit der zu vermessenden Oberfläche möglich. Zum einen sind Verformungsmessungen möglich. Es wird hierbei die Differenz der für die Phase gemessenen Werte am selben Objekt und vorzugsweise an denselben Punkten auf der Oberfläche des Objekts mit derselben Wellenlänge zu unterschiedlichen Zeitpunkten vermessen. Hieraus ergibt sich eine Verformung des Objektes zwischen den Zeitpunkten, zu denen die Interferenzmuster gemessen wurden.
Darüber hinaus kann auch das Höhenprofil der zu vermessenden Oberfläche gemessen werden. Hierzu wird die Phasenmessung mit Licht zumindest zweier verschiedener Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich nicht verschwindender Breite ausgeführt.
Es werde der mit einer Wellenlänge λ₁ gemessene Phasenwert als Δφ₁ bezeichnet und der mit einer anderen Wellenlänge λ₂ gemessene Phasenwert mit Δφ₂. Die Differenz der auf diese Weise gemessenen Phasenwerte ist also:
Aufgrund der Analogie zur vorangegangenen Formel kann
als synthetische Wellenlänge bezeichnet werden. Diese tritt zwar physikalisch nicht auf, kann aber als Hilfsgröße für die Rechnung verwendet werden.
Es ist in der Gleichung der Differenz der Phasenwerte zu erkennen, dass der Abstand d zwischen dem Sensor und dem Messpunkt auf der Oberfläche die einzige Unbekannte ist. Aus der Differenz der bei verschiedenen Wellenlängen gemessenen Phasenwerte kann daher auf den Abstand d geschlossen werden. Aus der Helligkeitsverteilung des Interferenzmusters auf der Sensorebene in einer x'-Richtung kann daher das Höhenprofil in x-Richtung in der Messebene bzw. auf der zu vermessenden Oberfläche bestimmt werden. Dabei ist die x'-Richtung jene Richtung auf der Sensoroberfläche, in der ein Interferenzmuster sich erstreckt, das durch einen sich in x-Richtung in der Messebene bzw. auf der Oberfläche erstreckenden ausgeleuchteten Bereich erzeugt wird.
Vorteilhaft können mehrere verschiedene Wellenlängen kombiniert werden, um einen großen Messbereich (mit großer synthetischer Wellenlänge) und guter Auflösung (kleinere synthetische Wellenlänge) zu kombinieren.
Der Lichtsensor misst zunächst an jedem Punkt seiner Sensorfläche lediglich einen Helligkeitswert. Zur Bestimmung der Phasenlage sind jedoch auch die Kenntnis der Helligkeit der Objektwelle und die Helligkeit der Referenzwelle erforderlich. Sind die Helligkeit der Objektwelle und die Helligkeit der Referenzwelle nicht bekannt, so ist es vorteilhaft, ein sogenanntes Phasenschieben auszuführen. Allgemein wird hierbei die von einem Punkt der zu vermessenden Oberfläche ausgesandte Objektwelle gegenüber der Referenzwelle bzw. die Referenzwelle gegenüber der reflektierten Objektwelle um unterschiedliche optische Weglängen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Objektwelle oder der Referenzwelle in zumindest drei Stufen gegeneinander verschoben, so dass die Referenzwelle mit der Objektwelle in unterschiedlichen Phasen überlagert wird. Optische Weglänge bedeutet dabei das Produkt aus Brechzahl und zurückgelegter Wegstrecke des Lichts. Die optische Weglänge kann also durch Änderung der Wegstrecke oder der Brechzahl variiert werden. Aus den für die unterschiedlichen Verschiebungen gemessenen Helligkeitswerten auf der Sensorfläche kann dann der Einfluss unterschiedlicher heller Referenzwellen und Objektwellen herausgerechnet werden und die Phasenlage d bestimmt werden.
Eine Möglichkeit des Phasenschiebens ist zeitliches Phasenschieben, bei dem mittels eines Aktors im Strahlengang der Referenzwelle oder der Objektwelle die Phasenlage der entsprechenden Welle für eine Mehrzahl nacheinander durch den Lichtsensor aufgenommener Interferenzmuster verändert wird. Es wird also das Interferenzmuster mehrmals nacheinander aufgenommen, wobei zu jeder Aufnahme die Referenzwelle gegenüber der Objektwelle um unterschiedliche optische Weglängen verschoben ist. Die Verschiebung erfolgt dabei so, dass die Phasenlage zwischen Referenz- und Objektwelle unterschiedlich ist, also vorteilhaft nicht um ein Vielfaches der halben Wellenlänge.
Es wird jedoch räumliches Phasenschieben durchgeführt. Es wird hierzu die Objektwelle gegenüber der Referenzwelle um einen spitzen Winkel von größer als 0° gekippt. Erfindungsgemäß werden die Objekt- und die Referenzwelle dann so überlagert, dass ihre Ausbreitungsrichtungen beim Auftreffen auf den Sensor in einem spitzen Winkel von größer als 0° um die x'-Achse zueinander stehen.
Es wird hierdurch das Interferenzmuster auf dem Lichtsensor mit einem Streifenmuster moduliert. Nimmt man zur Erklärung des Effektes an, dass die zu vermessende Oberfläche perfekt eben ist, so entsteht auf dem Lichtsensor nur dieses Streifenmuster.
Da der Winkel zwischen den Ausbreitungsrichtungen der Referenzwelle und der Objektwelle in einer zur x'-Richtung senkrechten Ebene liegt, entsteht das Streifenmuster hinter der Blendenöffnung mit Streifen, die zur x'-Richtung parallel verlaufen. In der Sensorebene verlaufen die Streifen des Streifenmusters dann parallel zur x'-Richtung.
Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß auf der zu vermessenden Oberfläche ein streifenförmiger Bereich ausgeleuchtet, der in x-Richtung länglich ausgedehnt ist. Es wird also erfindungsgemäß das Höhenprofil entlang der x-Richtung vermessen. Auf dem Lichtsensor erzeugt das Höhenprofil in x-Richtung der zu vermessenden Oberfläche ein sich in x'-Richtung erstreckendes Interferenzmuster. Aus dem Helligkeitsprofil des Interferenzmusters in x'-Richtung kann daher auf das Höhenprofil in x-Richtung auf der zu vermessenden Oberfläche geschlossen werden.
Wird, wie oben beschrieben, räumliches Phasenschieben durchgeführt, indem die Referenzwelle und die Objektwelle in einem spitzen Winkel größer als 0° überlagert werden, so liegen in y'-Richtung auf der Sensorfläche die von demselben streifenförmigen Bereich auf der zu vermessenden Oberfläche erzeugten Interferenzmuster nebeneinander, die jedoch mit unterschiedlichem Versatz der Referenzwelle gegenüber der Objektwelle erzeugt wurden. Es können nun also die Helligkeitswerte von in y'-Richtung auf dem Sensor nebeneinanderliegenden Punkten miteinander verglichen werden und daraus auf das tatsächliche Höhenprofil der zu vermessenden Oberfläche im ausgeleuchteten Bereich in x-Richtung geschlossen werden.
Durch das Verkippen der Objekt- und der Referenzwelle zueinander entstehen also auf dem Sensor Trägerstreifen. Im Fourier-Raum werden die Trägerstreifen durch einen Punkt oder einen kleinen Bereich mit hoher Amplitude dargestellt, der mit der eigentlichen Bildinformation der Objektwelle, also dem eigentlichen Höhenprofil, gefaltet wird. Das Signal im Fourier-Raum trägt also die Information über Amplitude und Phase der Objektwelle.
Vorteilhafterweise wird aus dem Fourier-Spektrum, das auf dem Bildsensor entstehen kann, der relevante Teil ausgeschnitten. Dazu wird vorteilhafterweise die Amplitudenverteilung im Fourier-Raum betrachtet und der Bereich hoher Amplitude herausgefiltert, der sich um den Bereich befindet, in dem das Trägerstreifenmuster hohe Amplitudenwerte erzeugt.
Durch inverse Fourier-Transformation des vom Bildsensor aufgenommenen und vorteilhafterweise digital gefilterten Fourier-Spektrums können Amplitude und Phase der Objektwelle, also die Modulation in jedem Interferogrammpunkt und die relative Phasenlage zwischen Objekt- und Referenzwelle, ermittelt werden und hieraus unmittelbar das Höhenprofil. Dass das Fourier-Spektrum digital gefiltert wird, bedeutet dabei, dass im diskreten Fourier-Raum ein Teil der Stützstellen ausgeschnitten wird, und nur dieser Teil rücktransformiert wird.
Vorteilhafterweise wird das Licht zumindest zwei verschiedener Wellenlängen oder eines Wellenlängenbereiches für alle Wellenlängen gleichzeitig erzeugt.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung so ausgestaltet bzw. wird das Verfahren so durchgeführt, dass Anteile der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlänge auf nebeneinanderliegende und zueinander parallele streifenförmige Bereiche des Lichtsensors einfallen, die in einer x'-Richtung länger ausgedehnt sind, als in einer hierzu in einer Sensorebene des Lichtsensors senkrecht liegenden y'-Richtung. Die x'-Richtung und die y'-Richtung liegen also in der Sensorebene des Lichtsensors und stehen zueinander senkrecht. Die Bereiche unterschiedlicher Wellenlängen sind streifenförmig und liegen zueinander parallel nebeneinander.
Für den Fall, dass die Lichtquelle Licht eines kontinuierlichen Spektrums erzeugt, können die Bereiche unterschiedlicher Wellenlängen in y'-Richtung so eingeteilt werden, dass sich innerhalb jedes Bereiches die Wellenlänge nur um weniger als einen vorgegebenen Betrag ändert, so dass innerhalb jedes Bereiches die Wellenlänge als im Wesentlichen monochrom angesehen werden kann. Zu kleinen Wellenlängenintervallen innerhalb eines Bereiches korrespondieren große Kohärenzlängen. Die Aufspaltung des Lichtes mittels des dispersiven Elementes erlaubt daher die Verwendung inkohärenter Lichtquellen zur Vermessung des Höhenprofils. Vorteilhafterweise kann die Lichtquelle beispielsweise eine LED sein.
Wird räumliches Phasenschieben durchgeführt, ist es bevorzugt, wenn die Vorrichtung so ausgestaltet ist bzw. das Verfahren so durchgeführt wird, dass von einem Punkt auf der Oberfläche ausgehendes Licht der Objektwelle auf dem Lichtsensor drei oder mehr, vorzugsweise fünf oder mehr in einer Richtung nebeneinander liegende Pixel ausleuchtet. Vorzugsweise liegen dabei die Pixel entlang einer Geraden in der entsprechenden Richtung nebeneinander. Besonders bevorzugt ist die Richtung, in der die Pixel nebeneinander liegen, die x'-Richtung oder die y'-Richtung. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Pixel, die von Licht ausgeleuchtet werden, das von einem Punkt der Oberfläche ausgeht, in x-Richtung nebeneinander liegen, weil dann in y'-Richtung die Unterteilung in Bereiche im Wesentlichen gleicher Wellenlänge enger vorgenommen werden kann, so dass innerhalb jedes Bereiches die Wellenlänge nur in einem kleineren Bereich variiert. Das räumliche Phasenschieben wird dann mittels der in x'-Richtung nebeneinander liegenden Pixel durchgeführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Vorrichtung und das Verfahren geeignet sein, Topologien von Oberflächen zu vermessen. Hierzu kann die Vorrichtung gegenüber der Oberfläche in y-Richtung verschoben werden. Es wird dann für jeden Betrag der Verschiebung in y-Richtung ein Höhenprofil in x-Richtung wie vorstehend beschrieben vermessen und aus der Vielzahl derart vermessener Höhenprofile die Topologie der Oberfläche ermittelt. Im einfachsten Fall können hierzu die Höhenprofile beispielsweise nebeneinander angeordnet werden, so dass die Anordnung der ermittelten Höhenprofile der Anordnung der nacheinander ausgeleuchteten Streifen auf der Oberfläche entspricht.
Vorteilhafterweise kann das dispersive Element ein Prisma, ein Gitter oder auch zwei Gitter in Echelle-Anordnung oder eine andere Kombination mehrerer dispersiver Elemente aufweisen oder sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Linse aufweisen, die an einem Ort zwischen der zu vermessenden Oberfläche bzw. dem zu vermessenden Objekt einerseits und dem Lichtsensor andererseits angeordnet ist und mit welcher die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle auf den Lichtsensor fokussierbar ist. Diese Linse kann beispielsweise eine Sammellinse sein.
Die besagte Linse ist optional. Liegt unmittelbar hinter dem diffraktiven Element ein Winkelspektrum vor, so kann dieses durch die Linse in ein Ortsspektrum überführt werden. Befindet sich jedoch der Lichtsensor in hinreichender Entfernung von dem diffraktiven Element, so liegt auf diesem auch ohne Linse ein Ortsspektrum vor. Ein Ortsspektrum liegt ohne Linse gerade ab jener Entfernung vor, ab der sich benachbarte Bereiche unterschiedlicher Wellenlänge nicht mehr überlagern. Durch Verwendung einer Linse kann also der Abstand zwischen dem dispersiven Element und dem Lichtsensor verringert werden und die Trennung der Wellenlängen verbessert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung ein Objektiv aufweisen, das zwischen der zu vermessenden Oberfläche und dem Sensor angeordnet ist. Das Objektiv kann zum Beispiel eine Zylinderlinse, eine Folge von Zylinderlinsen, oder eine Folge von zylindrischen und rotationssymmetrischen Linsen sein, die vorteilhafterweise mit ihrer Zylinderachse parallel oder senkrecht zur x-Richtung liegen. Dabei ist vorteilhafterweise das Objektiv so angeordnet, dass mit ihm die Objektwelle auf die Oberfläche fokussierbar ist bzw. die Objektoberfläche auf den Sensor abgebildet wird. Genau gesprochen kann dabei die Objektwelle auf einen Abstand vom Objektiv fokussiert werden, der bei Berücksichtigung des zu vermessenden Profils der Oberfläche dem durchschnittlichen Abstand der Oberfläche vom Objektiv entspricht.
Alternativ oder zusätzlich kann mit einem derartigen Objektiv auch die von der Oberfläche reflektierte oder gestreute Objektwelle kollimierbar sein.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Die dabei beschriebenen Merkmale können auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein und unter verschiedenen Beispielen miteinander kombiniert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche oder entsprechende Merkmale.
Es zeigt:
1 eine beispielhafte Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 ein Schema zur Erklärung zeitlichen (links) und räumlichen (rechts) Phasenschiebens,
3 ein durch Kippen von Objekt- und Referenzwelle zueinander erzeugtes Streifenmuster,
4 ein Ausschneiden eines relevanten Teils eines Fourier-Spektrums.
1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche 1. Die Vorrichtung weist eine Lichtquelle 2 zur Erzeugung von Licht 3 mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite auf.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem eine Vorrichtung 4 zur Erzeugung einer Objektwelle 5 und einer Referenzwelle 6 der entsprechenden Wellenlängen aus dem von der Lichtquelle 2 erzeugten Licht 3 auf.
Die Objektwelle 5 ist dabei auf die Oberfläche 1 strahlbar, so dass mit der Objektwelle 5 auf der Oberfläche 1 ein streifenförmiger Bereich ausleuchtbar ist, der in einer x-Richtung auf der Oberfläche eine größere Ausdehnung hat, als in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung auf der Oberfläche. Dabei steht die x-Richtung in der gezeigten Figur senkrecht auf der Figurenebene und die y-Richtung liegt in der Figurenebene senkrecht zur x-Richtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem einen ortsauflösenden Lichtsensor 7 auf, sowie eine Vorrichtung 8 zum Überlagern der Objektwelle 5, nachdem sie von der Oberfläche 1 reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle 6, so dass die Objektwelle 5 und die Referenzwelle 6 auf dem Lichtsensor 7 interferieren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist außerdem zumindest ein dispersives Element 9 auf, das in diesem Beispiel im Strahlengang der mit der Referenzwelle 6 überlagerten Objektwelle 5 zwischen der Vorrichtung 8 zum Überlagern der Objektwelle mit der Referenzwelle und dem Lichtsensor 7 so angeordnet ist, dass Anteile der mit der Referenzwelle 6 überlagerten Objektwelle 5 unterschiedliche Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiche des Lichtsensors 7 einfallen. Im gezeigten Beispiel können diese Bereiche streifenförmig sein und parallel zueinander in y'-Richtung nebeneinander liegen. Die y'-Richtung liegt in der Figurenebene senkrecht nach oben.
Im in 1 gezeigten Beispiel weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein optionales Objektiv 10 auf, mit dem die Objektwelle 5 auf die Oberfläche 1 fokussierbar ist, oder in einen Abstand fokussierbar ist, der einem durchschnittlichen Abstand der Oberfläche 1 vom Objektiv 10 entspricht. Das Objektiv kann vorteilhafterweise eine Zylinderlinse mit zur x-Richtung paralller Zylinderachse sein. Das Objektiv 10 kann beispielsweise als Sammellinse ausgebildet sein.
Darüber hinaus weist die in 1 gezeigte Vorrichtung beispielhaft eine optionale Linse 11 auf, die zwischen dem dispersiven Element 9 und dem Sensor 7 angeordnet ist, und mit der die mit der Referenzwelle 6 überlagerte Objektwelle 5 auf eine Sensorebene des Sensors 7 fokussierbar ist.
Das dispersive Element 9 lenkt im gezeigten Beispiel Anteile unterschiedlicher Wellenlänge der mit der Referenzwelle 6 überlagerten Objektwelle 5 in unterschiedlichen Winkeln ab. Das dispersive Element 9 erzeugt also ein Winkelspektrum. Durch die Linse 11 werden die Anteile unterschiedlicher Wellenlänge auf unterschiedliche y'-Orte des Sensors 7 fokussiert. Es können die mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugten Interferenzmuster auf dem Sensor in y'-Richtung so parallel zueinander nebeneinander liegen, dass sie nicht überlappen.
Im gezeigten Beispiel ist das dispersive Element 9 als Gitter ausgestaltet, dessen Gitterebene in einem Winkel von 45° zur Sensorebene des Sensors 7 steht. Eine Linsenebene der Linse 11 liegt parallel zur Sensorebene des Sensors 7. Eine Strahlrichtung der mit der Referenzwelle 6 überlagerten Objektwelle steht senkrecht zur optischen Achse der Linse 11.
Die Vorrichtung 4 zur Erzeugung einer Objektwelle 5 und einer Referenzwelle 6 ist im gezeigten Beispiel als Strahlteiler 4 ausgestaltet, dessen strahlteilende Ebene in einem Winkel von 45° zur Strahlrichtung des durch die Lichtquelle 2 erzeugten Lichts 3 steht. Die Objektwelle 5 verlässt die Vorrichtung 4 in einem Winkel von 90° zur Strahlrichtung des eingestrahlten Lichtes 3, während die Referenzwelle 6 in der Strahlrichtung des einfallenden Lichtes 3 aus der Vorrichtung 4 austritt.
Auch die Vorrichtung 8 zur Überlagerung der Objektwelle 5 und der Referenzwelle 6 ist im gezeigten Beispiel als Strahlteiler ausgestaltet, dessen Strahlteilungsebene parallel liegt zur Strahlteilungsebene der Vorrichtung 4. Die durch die Oberfläche 1 reflektierte Objektwelle 6 tritt von unten in die Vorrichtung 8 ein und verlässt diese in der gleichen Richtung oben. Die Referenzwelle 6 tritt von der Seite in einer zur Richtung des durch die Lichtquelle 2 erzeugten Lichtes 3 parallelen Richtung, aber dieser entgegengerichtet, von links in die Vorrichtung 8 ein. Sie verlässt diese Vorrichtung mit der Objektwelle 6 überlagert nach oben.
Die Referenzwelle 6 wird nach Verlassen der Vorrichtung 4 zum Erzeugen der Objektwelle 5 und der Referenzwelle 6 zunächst durch einen im Winkel von 45° zur Strahlrichtung der Referenzwelle 6 stehenden Spiegel 12a um 90° nach oben abgelenkt und dann durch einen in einem Winkel von 45° zur jetzigen Strahlrichtung der Referenzwelle 6 stehenden Spiegel 12b in Richtung der Vorrichtung 8 abgelenkt.
Die Lichtquelle 2 kann beispielsweise eine Leuchtdiode, ein oder mehrere Laser, eine Gasentladungslampe, ein thermischer Strahler, oder eine Kombination solcher Quellen enthalten oder sein.
2 zeigt in Teilfigur A schematisch, wie zeitliches Phasenschieben erfolgen kann und in Teilfigur B, wie räumliches Phasenschieben erfolgen kann.
Es soll zunächst das zeitliche Phasenschieben anhand von 2A erläutert werden. Es treffen hierbei die Referenzwelle 2 und die von der zu vermessenden Oberfläche kommende Objektwelle 1a mit zueinander parallelen Wellenfronten auf den Lichtsensor 3. Durch einen Aktor im Strahlengang der Objektwelle 1, 1a oder der Referenzwelle 2 können die Referenzwelle 2 und die Objektwelle 1, 1a gegeneinander um eine Phasenverschiebung Δφ gegeneinander verschoben werden. Beim zeitlichen Phasenverschieben erfolgt diese Verschiebung beispielsweise für drei Werte Δφ₁, Δφ₂ und Δφ₃ zeitlich nacheinander. Durch Vergleich der vom Bildsensor 3 in den drei verschiedenen Fällen aufgenommenen Interferenzmustern kann der Einfluss der Helligkeit der Referenzwelle und der Objektwelle heraus gerechnet werden und das Höhenprofil der zu vermessenden Oberfläche 4 bestimmt werden.
2B zeigt, wie räumliches Phasenschieben funktioniert. Es ist hierbei die Ausbreitungsrichtung der von der zu vermessenden Oberfläche kommenden Objektwelle 1a gegenüber der Ausbreitungsrichtung der Referenzwelle 2 um einen spitzen Winkel verkippt. Dadurch ist auf dem Bildsensor 3 das durch die zu vermessende Oberfläche 4 erzeugte Interferenzmuster mit einem Streifenmuster moduliert. In einer Richtung auf dem Sensor 3, die senkrecht zur Richtung steht, um welche Referenzwelle 2 und Objektwelle 1a gegeneinander gekippt sind, liegt also das Interferenzmuster mit unterschiedlicher räumlicher Phasenverschiebung vor. Durch Vergleich in dieser Richtung nebeneinanderliegender Punkte kann also der Einfluss der Helligkeit der Objektwelle 1, 1a und der Helligkeit der Referenzwelle 2 heraus gerechnet werden und das Höhenprofil bestimmt werden.
Streifenförmige Ausleuchtung der zu vermessenden Oberfläche ist zum Durchführen räumlichen Phasenverschiebens vorteilhaft, da auf dem Bildsensor eine Richtung x' zur Auflösung des Höhenprofils in der Längsrichtung x des Streifens verwendet werden kann und die dazu senkrechte Richtung y' zur Vermessung mit unterschiedlicher Phasenverschiebung.
3 zeigt die Situation auf dem Sensor, wie sie bei räumlichen Phasenschieben entsteht.
3a) zeigt ein Streifenmuster, wie es durch Verkippung der Objektwelle gegenüber der Referenzwelle entsteht. Es entsteht auf der Sensoroberfläche eine räumliche Trägerwelle, die hier als Streifenmuster dargestellt ist.
3b) zeigt ein Specklemuster, wie es entsteht, wenn eine raue Oberfläche mit kohärentem Licht beleuchtet und auf den Sensor abgebildet wird.
In 3c) ist ein Bild auf dem Sensor dargestellt, in dem zu erkennen ist, dass dem Specklemuster ein Intereferenzmuster aufmoduliert ist, dessen Streifen im Bild von unten links nach oben rechts verlaufen.
4 zeigt beispielhaft ein Interferenzmuster im Fourier-Raum. Es entstand durch Fourier-Transformation des in 3A gezeigten Bildes, aufgenommen in einem dem Stand der Technik entsprechenden Sensor mit kreisrunder Blende, deren Ausdehnung in x'- und y'-Richtung gleich ist, und nicht einer erfindungsgemäßen elliptischen Blende. Im Fourier-Raum ist fast die gesamte Amplitude auf drei Bereiche verteilt: Der Kreis in der Bildmitte enthält die Informationen über die Helligkeit des Objekts (Beschriftung des Lineals etc.). Die beiden symmetrisch angeordneten Kreise außerhalb der Bildmitte enthalten die Informationen, die durch das schräg verlaufenden Interferenzmuster getragen werden. Aus jedem diese beiden Kreise außerhalb der Bildmitte kann die Phasenlage bestimmt werden, die zur Ermittlung der Höhenkarte verwendet wird.
Aufgrund der kreisrunden Blende sind die relevanten Bereiche im Fourier-Raum ebenfalls kreisrund.
Durch die Zerlegung des Lichtes mittels des dispersiven Elementes 9 kann jede Zeile des Sensors 7 vorteilhafterweise ein Interferrogramm bei einer anderen Wellenlänge aufzeichnen. Vorteihafterweise können also die Bereiche unterschiedlicher Wellenlängen auf der Sensorebene 7 an die Breite der Zeilen des Sensors 7 in y'-Richtung angepasst sein.
Zur Durchführung zeitlichen Phasenschiebens kann beispielsweise der Spiegel 12a oder 12b verschoben werden in einer Richtung, die koaxial ist zur Strahlrichtung des einfallenden Referenzstrahls 6 oder des ausfallenden Referenzstrahls 6 am entsprechenden Spiegel.

Claims

Vorrichtung zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche, aufweisend: eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite; eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektwelle und einer Referenzwelle der entsprechenden Wellenlängen aus dem von der Lichtquelle erzeugten Licht, wobei die Objektwelle auf die Oberfläche strahlbar ist, so dass mit der Objektwelle auf der Oberfläche ein Bereich ausleuchtbar ist, einen ortsauflösenden Lichtsensor, eine Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle, nachdem sie von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle, so dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren, sowie weiter aufweisend zumindest ein dispersives Element, das im Strahlengang der Objektwelle und/oder der Referenzwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle so angeordnet ist, dass Anteile der Objektwelle und/oder der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiches des Lichtsensors einfallen, wobei die Objektwelle und die Referenzwelle so überlagerbar sind, dass ihre Ausbreitungsrichtungen beim Auftreffen auf den Sensor in einem spitzen Winkel von größer als Null Grad um eine x'-Richtung, die in einer Sensorebene des Lichtsensors liegt, zueinander stehen.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der mit der Objektwelle auf der Oberfläche ausleuchtbare Bereich streifenförmig ist und in einer x-Richtung auf der Oberfläche eine größere Ausdehnung hat, als in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung auf der Oberfläche.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass Anteile der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf nebeneinander liegenden und zueinander parallele streifenförmige Bereiche des Lichtsensors einfallen, die in einer x'-Richtung länger ausgedehnt sind, als in einer hierzu in einer Sensorebene senkrechten y'-Richtung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung gegenüber der Oberfläche oder die Oberfläche gegenüber der Vorrichtung in einer Richtung, die vorzugsweise in einer Ebene der Oberfläche liegt, vorzugsweise in y-Richtung, verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dispersive Element ein Prisma, ein Gitter oder zwei Gitter in Echelle-Anordnung aufweist oder ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein im Strahlengang zwischen der Vorrichtung zum Überlagern der Objektwelle mit der Referenzwelle und dem Lichtsensor angeordnetes Objektiv, mit dem die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle auf den Lichtsensor fokussierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine mit einer Zylinderache parallel zur x-Richtung zwischen der Oberfläche und der Vorrichtung zur Erzeugung einer Objektwelle und einer Referenzwelle angeordnete Zylinderlinse, mit der die Objektwelle auf die Oberfläche fokussierbar ist und/oder mit der von der Oberfläche reflektiertes und/oder gestreutes Licht kollimierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Vorrichtung zur zeitabhängigen Veränderung der Weglänge, die die Objektwelle oder die Referenzwelle in der Vorrichtung von der Lichtquelle zum Lichtsensor zurücklegt.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass von einem Punkt auf der Oberfläche ausgehendes Licht auf dem Lichtsensor 3 oder mehr, vorzugsweise 5 oder mehr in einer Richtung, vorzugsweise in x'-Richtung oder in y'-Richtung, nebeneinander liegende Pixel ausleuchtet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode, eine Gasentladungslampe, ein Laser, ein Weißlichtlaser, eine thermische Lichtquelle oder eine Kombination zumindest zweier dieser ist oder aufweist.
Verfahren zur Vermessung eines Höhenprofils einer Oberfläche, wobei Licht mit zumindest zwei verschiedenen Wellenlängen oder einem Wellenlängenbereich mit nicht verschwindender Breite in eine Objektwelle und eine Referenzwelle aufgespalten wird, die Objektwelle so auf die Oberfläche gestrahlt wird, dass mit der Objektwelle auf der Oberfläche ein streifenförmiger Bereich ausgeleuchtet wird, der in einer x-Richtung auf der Oberfläche eine größere Ausdehnung hat, als in einer zur x-Richtung senkrechten y-Richtung auf der Oberfläche, wobei die Objektwelle, nachdem sie von der Oberfläche reflektiert und/oder gestreut wurde, mit der Referenzwelle überlagert wird, und die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle auf einen ortsauflösenden Lichtsensor gestrahlt wird, so dass die Objektwelle und die Referenzwelle auf dem Lichtsensor interferieren, wobei die mit der Referenzwelle überlagerte Objektwelle so spektral zerlegt wird, dass Anteile der mit der Referenzwelle überlagerten Objektwelle unterschiedlicher Wellenlängen auf unterschiedliche Bereiche des Lichtsensors einfallen, und aus einer von dem Lichtsensor erzeugten Helligkeitsverteilung des spektral zerlegten Lichtes das Höhenprofil bestimmt wird, wobei die Objektwelle und die Referenzwelle so überlagert werden, dass ihre Ausbreitungsrichtungen beim Auftreffen auf den Lichtsensor in einem spitzen Winkel von größer als Null Grad um eine x'-Richtung, die in einer Sensorebene des Lichtsensors liegt, zueinander stehen.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung oder die Lichtquelle und der Lichtsensor gegenüber der Oberfläche in y-Richtung verschoben wird, und das Verfahren für eine Vielzahl paralleler und in y-Richtung nebeneinanderliegender streifenförmiger Bereiche wiederholt wird, und aus den dadurch bestimmten Höhenprofilen eine Topologie der Oberfläche bestimmt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei von einem Punkt der Oberfläche ausgehendes Licht jeder Wellenlänge drei oder mehr, vorzugsweise fünf oder mehr in einer Richtung, vorzugsweise in x'-Richtung oder einer zu dieser senkrechten y'-Richtung auf der Sensorebene des Lichtsensors nebeneinanderliegende Pixel des Lichtsensors ausleuchtet.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine von der Objektwelle oder der Referenzwelle zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsensor zurückzulegenden Wegstrecke zeitabhängig verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt wird.