DE102019208028A1

DE102019208028A1 - Interferometrische Messvorrichtung für Oberflächen

Info

Publication number: DE102019208028A1
Application number: DE102019208028.6A
Authority: DE
Inventors: Weichang Xie; Ulrich Löring; Daniela Sass; Bernhard Fellner
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2019-07-18
Also published as: DE102020203847A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) und ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche (12). Die Messvorrichtung (10) umfasst ein Strahlaufspaltelement (36) zum Aufspalten einer Messstrahlung (18) in eine Messwelle (38) und eine Referenzwelle (40), einen Detektor (48) zum Aufzeichnen eines durch Überlagerung der Referenzwelle (40) mit der Messwelle (38) nach deren Reflexion an der Testoberfläche (12) erzeugten Interferenzmusters (62, 66), und eine Phasenschiebeeinrichtung (52) zum Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen der Messwelle (38) und der Referenzwelle (40). Weiterhin umfasst die Messvorrichtung (10) eine Auswerteeinrichtung (58) zum Bestimmen der Form der Testoberfläche (12) durch Verrechnen eines ersten Satzes (60, 70) an Interferenzmustern mit mindestens einem zweiten Satz (64, 72) an Interferenzmustern, wobei jeder Satz (60, 64, 70, 72) mindestens acht mit jeweils unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster (62, 66) aufweist und die Phasendifferenzen des zweiten Satzes (64, 72) gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes (60, 70) einen jeweiligen Offset aufweisen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche. Insbesondere betrifft die Erfindung eine interferometrische Messvorrichtung mit einer Phasenschiebeeinrichtung zum Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen einer Messwelle und einer Referenzwelle und ein entsprechendes interferometrisches Verfahren.
Bekannte Beispiele solcher Messvorrichtungen sind Weißlichtinterferometer oder phasenschiebende Interferometer. Diese Interferometer werden unter anderem für eine Passe- oder Rauheitsmessung von optischen Oberflächen verwendet. Dazu wird im Allgemeinen eine von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Messwelle mit einer Referenzwelle überlagert und das dabei erzeugte Interferenzmuster erfasst. Nach einer Erfassung eines Interferenzmusters erfolgt eine Verschiebung der Phase der Referenzwelle gegenüber der Messwelle. Das nun erzeugte Interferenzmuster wird ebenfalls aufgezeichnet. Mit einer komplexen mathematischen Modellierung und iterativen Berechnung kann aus den aufgezeichneten Interferenzmustern die Oberflächentopografie der Testoberfläche rekonstruiert werden. Dabei lassen sich durch das Phasenschieben auch Oberflächenstrukturen ermitteln, welche wesentlich kleiner als die Wellenlänge der Messwelle sind.
Ein Problem bei der phasenschiebenden Interferometrie sind durch das Phasenschieben verursachte Vibrationen und andere Störungen. Diese können zu Störstreifen in Interferenzmustern und somit zu Fehlern bei einer ermittelten Oberflächentopografie der Oberfläche führen. Durch die Auswertung der Interferogramme weisen die Störstreifen oft eine doppelt so hohe Frequenz wie die Messwelle beziehungsweise die durch Höhenstrukturen der Oberfläche verursachten Interferenzstreifen auf.
Eine Reduzierung oder Eliminierung dieser Störstreifen kann herkömmlich über eine Anpassung von Polynomen, wie beispielsweise Zernike-, Legendre- oder Chebyshew-Polynomen durchgeführt werden. Eine solche Polynomanpassung führt in der Regel aber auch zu einem Verlust von gemessenen Oberflächeninformationen.
Somit werden durch die Reduzierung von Störstreifen mit Hilfe einer Anpassung andere Messfehler induziert.
Zugrunde liegende Aufgabe
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und insbesondere die Messgenauigkeit bei einer interferometrischen Vermessung einer Oberfläche verbessert wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer Messvorrichtung zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche, welche ein Strahlaufspaltelement zum Aufspalten einer Messstrahlung in eine auf die Testoberfläche gerichtete Messwelle sowie eine Referenzwelle, einen Detektor zum Aufzeichnen eines durch Überlagerung der Referenzwelle mit der Messwelle nach deren Reflexion an der Testoberfläche erzeugten Interferenzmusters, und eine Phasenschiebeeinrichtung zum Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen der Messwelle und der Referenzwelle am Ort des Detektors umfasst. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine Auswerteeinrichtung zum Bestimmen der Form der Testoberfläche durch Verrechnen eines ersten Satzes an Interferenzmustern mit mindestens einem zweiten Satz an Interferenzmustern, wobei jeder Satz mindestens acht mit jeweils unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster aufweist und die Phasendifferenzen des zweiten Satzes gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes einen jeweiligen Offset aufweisen. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann jeder Satz mindestens sechzehn oder auch mindestens vierzundzwanzig mit unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster aufweisen, wobei die Anzahl der Interferenzmuster jedes Satzes kein ganzzahliges Vielfaches von acht sein muss, so können etwa auch zehn Interferenzmuster pro Satz Verwendung finden.
Die Messstrahlung wird beispielsweise mittels einer Bestrahlungseinrichtung in einer für eine interferometrische Messung ausreichenden Kohärenzlänge bzw. spektralen Breite bereitgestellt und weist eine, mehrere oder ein Kontinuum von Wellenlängen auf. Hierfür kann zum Beispiel ein Laser oder eine Leuchtdiode als Lichtquelle eingesetzt werden. Nach einer Ausführungsform weist die Messstrahlung ein Spektrum von Wellenlängen mit einer Gaußkurve als Intensitätshüllkurve, ein so genanntes Gaußsches Spektrum, auf. Eine solche Messstrahlung wird insbesondere bei einer Weißlichtinterferometrie eingesetzt.
Die Phasenschiebeeinrichtung führt beispielsweise eine räumliche Verschiebung des Strahlaufspaltelements oder eines anderen optischen Elements der Messvorrichtung derart durch, dass sich die Weglänge der Messwelle zum Detektor gegenüber der Weglänge der Referenzwelle zum Detektor ändert. Hierdurch findet eine Phasenverschiebung zwischen der Messwelle und der Referenzwelle statt. Insbesondere ist die Phasenschiebeeinrichtung für eine Verschiebung der Phase in acht Schritten oder einer größeren Anzahl von Schritten, etwa sechzehn oder vierundsechzig Schritten, für jeden Satz von Interferenzmustern konfiguriert.
Der Offset kann auch als Versatz bezeichnet werden. Unter dem Offset ist der Versatz zwischen den zur Erzeugung der Interferenzmuster des zweiten Satzes dienenden Phasendifferenzen und den zur Erzeugung der Interferenzmuster des ersten Satzes dienenden Phasendifferenzen zu verstehen. Dabei sind unter den Phasendifferenzen jeweils die Phasendifferenzen zwischen der Messwelle und der Referenzwelle am Ort des Detektors zu verstehen. Die unterschiedlichen Phasendifferenzen des jeweiligen Satzes werden mittels der Phasenschiebeeinrichtung durch sogenanntes „Phasenschieben“ erzeugt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, zur Bestimmung der Form der Testoberfläche zunächst aus jedem der Sätze an Interferenzmustern ein Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche zu bestimmen sowie daraufhin die Zwischenergebnisse zu verrechnen. Mit anderen Worten ist die von der Auswerteeinrichtung durch Verrechnen eines ersten Satzes an Interferenzmustern mit mindestens einem zweiten Satz an Interferenzmustern bestimmte Form der Testoberfläche ein Endergebnis der Form der Testoberfläche, welche durch Verrechnung von Zwischenergebnissen der Form der Testoberfläche erlangt wird, wobei die Zwischenergebnisse jeweils aus einem der Sätze der Interferenzmuster bestimmt werden. Gemäß einer Ausführungsvariante erfolgt das Verrechnen der Zwischenergebnisse durch eine Mittelung der Zwischenergebnisse.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Auswerteeinrichung zur Verrechnung zwischen einem oder mehreren Interferenzmustern des ersten Satzes und einem oder mehreren Interferenzmustern des zweiten Satzes konfiguriert sein. Gemäß einer Ausführungsvariante kann die Auswerteeinrichtung für eine Bestimmung der Form der Testoberfläche aus den durch das Phasenschieben erzeugten Interferenzmustern weiterhin derart ausgebildet sein, dass nach der Verrechnung der unterschiedlichen Sätze Ableitungen eines Zwischenergebnisses der Topographie berechnet werden. Anschließend kann mittels einer Verrechnung der beiden Zwischenergebnisse eine Berechnung des Endergebnisses der Topographie mit Hilfe der Auswerteeinrichtung erfolgen.
Bei weiteren Ausführungsformen kann die Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung von mehr als zwei Sätzen von Interferenzmustern mit jeweils einem festgelegten Offset in der Phase zwischen den einzelnen Sätzen konfiguriert sein. Dabei kann jeweils der gleiche Offset oder unterschiedliche Offsets vorgesehen sein. Alle Sätze enthalten vorzugsweise die gleiche Anzahl von sechszehn oder mehr Interferenzmustern, insbesondere jeweils vierundsechzig Interferenzmuster. Alternativ können die Sätze auch eine unterschiedliche Anzahl von über sechzehn Interferenzmustern aufweisen.
Mit Hilfe der Aufzeichnung und Verrechnung von mindestens zwei Sätzen von Interferenzmustern mit Phasenoffset gemäß der erfinderischen Messvorrichtung lassen sich Störstreifen und andere Messfehler in den aufgezeichneten Interferenzmustern zumindest teilweise eliminieren. Dieser Umstand führt zu einer höheren Messgenauigkeit bei einer interferometrischen Bestimmung der Form einer Oberfläche.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung beträgt der jeweilige Offset mindestens ein Achtel, insbesondere mindestens 5/8 oder 9/8, der Wellenlänge der Messstrahlung. Mit der Wellenlänge lässt sich insbesondere eine Weglängenänderung für eine bestimmte Phasenverschiebung beschreiben. Der Offset bzw. Versatz kann auch in einem Winkelmaß wie zum Beispiel im Bogenmaß angegeben werden. Allgemein entspricht eine Wellenlänge einem Phasenbereich von 2π. Da eine Weglängenänderung für eine Phasenverschiebung bei einer reflektierenden Interferometrie sowohl beim Hinweg als auch beim Rückweg der Messwelle oder Referenzwelle wirkt, entspricht ein Offset von einem Achtel der Wellenlänge λ im Allgemeinen einer Phasendifferenz von π/2 in einem Intensitätsverlauf beim Detektor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung erstrecken sich die Phasendifferenzen jedes Satzes an Interferenzmustern über einen Bereich von mindestens einmal der Wellenlänge der Messstrahlung. Mit anderen Worten beträgt die Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert der Phasendifferenzen jedes Satzes an Interferenzmustern mindestens den Bereich einer Wellenlänge λ. Gemäß weiteren Ausführungsformen erstrecken sich die Phasendifferenzen jedes Satzes an Interferenzmustern über einen Bereich von mindestens 0,5 Mal, insbesondere mindestens 1,0 oder mindestens 2,0 Mal der Wellenlänge der Messstrahlung. Der Bereich einer Wellenlänge ist hier als der Bereich einer Periode und somit als Phasenunterschied von 2π zu verstehen.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, den zweiten Satz an Interferenzmustern erst nach erfolgter Aufzeichnung des ersten Satzes an Interferenzmustern aufzuzeichnen. Der erste Satz an Interferenzmustern beginnt beispielsweise mit einem ersten Interferenzmuster bei einer Phasendifferenz von 0π und endet mit einem sechszehnten, zweiunddreizigsten oder vierundsechzigsten Interferenzmuster bei 4π. Anschließend wird zum Beispiel eine Phasendifferenz von π/2 für ein erstes Interferenzmuster des zweiten Satzes eingestellt und der zweite Satz mit gleicher Anzahl von Interferenzmustern und Phasendifferenz zwischen den Mustern aufgezeichnet. Ein Phasenunterschied von π/2 lässt sich beispielsweise mittels einer Verschiebung bzw. Streckenänderung des Strahlaufspaltelements gegenüber der Testoberfläche von λ/8 erreichen. Eine solche Verschiebung entspricht wegen dem Hin- und Rücklauf der Messwelle einem Phasenunterschied von π/2 im Intensitätsverlauf bei einem Bildpunkt der Interferenzmuster. In alternativen Ausführungsformen können andere Werte für die Anzahl von Interferenzmustern pro Satz, für die Phasendifferenz zwischen benachbarten Interferenzmustern oder für den Offset zum Einsatz kommen. Ferner können die Anzahl und die Phasendifferenz zwischen Interferenzmustern des ersten Satzes unterschiedlich zu den entsprechenden Werten des zweiten Satzes ausgebildet sein.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, einen Gesamtstapel an die beiden Sätze betreffenden Interferenzmustern durch gleichgerichtetes schrittweises Verändern der Phasendifferenz aufzuzeichnen und aus dem Gesamtstapel die beiden Sätze an Interferenzmustern zusammenzusetzen. Mit anderen Worten wird der Gesamtstapel durch sukzessives Verändern der Phasendifferenz entweder mittels ansteigender Schritte oder mittels abfallender Schritte aufgezeichnet und daraus Substapel zur Erzeugung des ersten und des zweiten Satz zusammengestellt. Dabei können Interferenzmuster bzgl. Phasendifferenzen, welche in beiden Substapeln vorkommen, lediglich einmal aufgezeichnet und dann jeweils den betreffenden Substapeln zugeordnet werden.
Eine Auswahl von aufgezeichneten Interferenzmustern aus dem Gesamtstapel für die Substapel erfolgt insbesondere derart, dass zwischen den Interferenzmustern des ersten und des zweiten Substapels der oben beschriebene Versatz bzw. Offset in der Phasendifferenz vorliegt. Beispielsweise wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine festgelegte Anzahl von anfangs aufgezeichneten Interferenzmustern nur dem ersten Substapel und die entsprechende Anzahl von zuletzt aufgezeichneten Interferenzmustern nur dem zweiten Substapel zugeordnet. Alle dazwischen gelegenen Interferenzmuster werden beiden Substapeln zugeteilt.
Die Phasenverschiebeeinrichtung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Messvorrichtung ist dazu konfiguriert, die unterschiedlichen Phasendifferenzen zwischen der Messwelle und der Referenzwelle durch Veränderung der optischen Weglänge der Messwelle zu erzeugen. Insbesondere wird die Weglänge der Messwelle zumindest in einem Strahlengang verändert, welcher von der Referenzwelle nicht durchlaufen wird. Beispielsweise erfolgt eine Veränderung eines Abstands zwischen dem Strahlaufspaltelement und der Testoberfläche zum Verändern der Phasendifferenz zwischen Messwelle und Referenzwelle, etwa durch Verschieben des Strahlaufspaltelements, der Testoberfläche oder beidem.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung umfasst die Messvorrichtung weiterhin ein Interferenzobjektiv, welches dazu konfiguriert ist, die Messwelle auf die Testoberfläche zu fokussieren. Der optische Aufbau des Interferenzobjektivs kann dem Aufbau eines Mikroskop-Objektivs entsprechen oder zumindest ähnlich sein. Auf diese Weise wird eine Vermessung der Topografie von mikroskopischen Strukturen der Testoberfläche ermöglicht. Vorzugsweise umfasst das Interferenzobjektiv nach einer Ausführungsform das Strahlaufspaltelement zum Aufteilen der Messstrahlung in die Messwelle und die Referenzwelle. Beispielsweise umfasst das Interferenzobjektiv hierfür einen halbdurchlässigen Spiegel als Strahlaufspaltelement, am dem ein Anteil der Messstrahlung als Referenzwelle reflektiert wird, während ein anderer Anteil den Spiegel als Messwelle durchläuft.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Interferenzobjektiv einen Referenzspiegel zur Reflexion der Referenzwelle und ist die Phasenschiebeeinrichtung dazu konfiguriert, das Interferenzobjektiv zur verschieben. Zum Beispiel ist das Interferenzobjektiv mit einem Mikroskop-Objektiv, einem halbdurchlässigen Spiegel als Strahlaufteilungselement und einem Referenzspiegel ausgebildet. Der Referenzspiegel kann zur Reflexion der Referenzwelle zurück zum Strahlaufteilungselement konfiguriert sein.
Die Phasenschiebeeinrichtung umfasst zum Beispiel ein Piezosystem zum Verschieben des Interferenzobjektivs. Eine Verschiebung des Interferenzobjektivs für eine Messung kann kontinuierlich oder schrittweise um Strecken erfolgen, welche deutlich kleiner als die Wellenlänge der Messstrahlung sind. Eine solche Verschiebung verändert die optische Weglänge eines Messarms der Messvorrichtung gegenüber einem Referenzarm und führt somit zu einer Phasenverschiebung der Messwelle gegenüber der Referenzwelle. Beispielsweise erfolgt eine Verschiebung des Interferenzobjektivs entlang einer Strecke senkrecht zur Testoberfläche in äquidistanten Schritten, welche jeweils eine Phasenverschiebung von einem sechzehntel, einem zweiunddreißigstel oder einem vierundsechzigstel von 2π zwischen Messwelle und Referenzwelle entsprechen. Bei anderen Ausführungsformen können auch nicht äquidistante Schritte oder ein kontinuierliches Verschieben während einer Messung vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung ist die Messvorrichtung als Phasenschiebe-Interferometer oder als Weißlichtinterferometer konfiguriert. Bei der Weißlichtinterferometrie wird breitbandiges Licht, etwa mit einem Gaußschen Spektrum, verwendet und zwischen zwei Aufnahmen von Interferenzmustern eine Phasenverschiebung zwischen Messwelle und Referenzwelle durchgeführt. Als Lichtquelle wird zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED) verwendet Mittels einer erfassten Intensitätsmodulation bei einem Interferenzsignal für einen Oberflächenpunkt in Abhängigkeit von einer Phasenverschiebung lässt sich eine Höhe bei diesem Oberflächenpunkt bestimmen. Bei anderen Phasenschiebe-Interferometern kommt monochromatisches Licht, beispielsweise von einem Laser, als Messstrahlung zum Einsatz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, nach dem Verrechnen der Interferenzmuster weiterhin vorhandene Störmuster mittels Polynomanpassung zumindest teilweise herauszurechnen. Bei den noch vorhandenen Störmustern kann es sich zum Beispiel um Störstreifen handeln, welche durch Vibrationen oder andere mechanische Effekte bei einem Phasenschieben auftreten. Die Polynomanpassung kann beispielsweise Zernike-, Legendre oder Chebyshew-Polynome verwenden und dient zur weiteren Reduzierung von Störmustern und somit von Messfehlern.
Die vorgenannte Aufgabe kann weiterhin beispielsweise gelöst werden mit einem Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche, wobei das Verfahren ein Aufspalten einer Messstrahlung in eine auf die Testoberfläche gerichtete Messwelle sowie eine Referenzwelle sowie ein Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen der Messwelle und der Referenzwelle am Ort eines Detektors umfasst. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Aufzeichnen eines ersten Satzes an Interferenzmustern sowie mindestens eines zweiten Satzes an Interferenzmustern, welche jeweils durch Überlagerung der Referenzwelle mit der Messwelle nach deren Reflexion an der Testoberfläche erzeugt werden, wobei jeder Satz mindestens acht mit jeweils unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster aufweist und die Phasendifferenzen des zweiten Satzes gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes einen jeweiligen Offset aufweisen. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Bestimmen der Form der Testoberfläche durch Verrechnen des ersten Satzes an Interferenzmustern mit dem mindestens zweiten Satz an Interferenzmustern.
Analog zur erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird auch bei dem erfinderischen Verfahren mit Hilfe eines Aufzeichnens und Verrechnens von zwei oder mehr Sätzen von Interferenzmustern mit einem Offset in der Phase zumindest teilweise eine Eliminierung von Störstreifen und anderen Messfehlern in den Interferenzmustern und somit eine größere Messgenauigkeit erreicht.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Messvorrichtung angegebenen Merkmale können entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungsformen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind und deren Schutz ggf. erst während oder nach Anhängigkeit der Anmeldung beansprucht wird.
Figurenliste
Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche in einer schematischen Veranschaulichung,
2 eine Veranschaulichung von zwei nacheinander aufgezeichneten Sätzen von Interferenzmustern mit einem Offset in der Phase zwischen den beiden Sätzen bei dem Ausführungsbeispiel nach 1,
3 eine Veranschaulichung einer Auswahl von aufgezeichneten Interferenzmustern aus einem Gesamtstapel für zwei Sätze von Interferenzmustern mit einem Offset in der Phase zwischen den beiden Sätzen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
4a-4c beispielhaft eine Unterdrückung von Störstreifen bei einer interferometrischen Vermessung einer Oberflächenform eines Planspiegels mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
5a-5c exemplarisch eine Unterdrückung von Störstreifen bei einer interferometrischen Vermessung einer Oberflächenform eines sphärischen Spiegels mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, sowie
6a-6b beispielhaft eine Unterdrückung von Störstreifen bei einer interferometrischen Vermessung einer Oberflächenform einer Freiformfläche mit ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messvorrichtung.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten sind funktionell oder strukturell einander ähnliche Elemente soweit wie möglich mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Daher sollte zum Verständnis der Merkmale der einzelnen Elemente eines bestimmten Ausführungsbeispiels auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele oder die allgemeine Beschreibung der Erfindung Bezug genommen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung ist in 1 ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in der Figur dargestellten Komponenten ergibt. Dabei verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 10 zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche 12 eines Objekts 14. Die Messvorrichtung 10 eignet sich insbesondere zur Vermessung von planen, sphärischen oder Freiform-Oberflächen von optischen Elementen, wie zum Beispiel Spiegel für die Mikrolithographie im extrem ultravioletten (EUV-) Spektralbereich. Der EUV-Wellenlängenbereich erstreckt sich auf Wellenlängen unterhalb von 100 nm und betrifft insbesondere Wellenlängen von etwa 13,5 nm oder 6,8 nm. Mit der Messvorrichtung 10 lässt sich aber auch die Oberfläche von vielen anderen Objekten vermessen.
Die Messvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 16 zum Bereitstellen einer Messstrahlung 18, einen Strahlenteiler 20 zum Umlenken von Messstrahlung 18 in Richtung der Testoberfläche 12, ein Interferenzobjektiv 22 zum Fokussieren von Messtrahlung 18 auf die Testoberfläche 12 und eine Erfassungseinrichtung 24 zum Aufzeichnen und Verarbeiten von Interferenzmustern.
Die Beleuchtungseinrichtung 16 enthält in diesem Ausführungsbeispiel als Lichtquelle eine Leuchtdiode 26 und eine Mattscheibe 28 zur Homogenisierung der von der Leuchtdiode 26 emittierten Strahlung. Die Leuchtdiode 26 ist derart ausgebildet, dass die Messstrahlung 18 ein Spektrum an Frequenzen mit einer für eine Interferometrie geeigneten Kohärenzlänge bzw. spektraler Breite aufweist. Beispielsweise entspricht das Spektrum einem Gaußschen Spektrum mit einer maximalen Intensität bei einer Wellenlänge λ und benachbarten Frequenzen bzw. Wellenlängen mit gemäß einer Gaußkurve abnehmender Intensität. Die Wellenlänge λ mit maximaler Intensität wird im Folgenden auch als Wellenlänge λ der Messstrahlung bezeichnet. Mit einer solchen Messstrahlung 18 ist die Messvorrichtung 10 insbesondere für eine Weißlichtinterferometrie konfiguriert. In anderen Ausführungen kann aber auch eine monochromatische Lichtquelle, z.B. ein Laser, für eine phasenschiebende Interferometrie eingesetzt werden.
Weiterhin umfasst die Beleuchtungseinrichtung 16 eine Kondensorlinse 30, mit der möglichst viel Messtrahlung 18 möglichst gleichmäßig in den Strahlengang des Interferenzobjektivs 22 eingekoppelt wird. Vorzugsweise bildet die Kondensorlinse 30 dafür die Lichtquelle der Leuchtdiode 26 auf die Öffnung des Interferenzobjektivs 22 ab. Zusätzlich oder alternativ kann die Messvorrichtung 12 weitere, in 1 nicht dargestellte Linsen oder andere optische Elemente, wie beispielsweise Spiegel oder Faserelemente zur Bereitstellung der Messstrahlung 18 enthalten.
Der Strahlenteiler 20 ist so konfiguriert und in der Messvorrichtung 10 angeordnet, dass mindestens ein Anteil der von der Beleuchtungseinrichtung 16 kommenden Messstrahlung 18 in Richtung der Testoberfläche 12 umgelenkt wird. Weiterhin durchtritt mindestens ein Anteil der von der Testoberfläche 12 reflektierten Messstrahlung den Strahlenteiler 20 ohne Richtungsänderung zur Erfassungseinrichtung 24. Mit dem Strahlenteiler 20 wird somit die Messstrahlung 18 in den Strahlengang zwischen Testoberfläche 12 und Erfassungseinrichtung 24 eingespeist. Die Strahlengänge zwischen der Beleuchtungseinrichtung 16 und dem Strahlenteiler 20 sowie zwischen der Testoberfläche 12 und der Erfassungseinrichtung 24 sind in 1 jeweils mit einer optischen Achse 32 gekennzeichnet.
Das Interferenzobjektiv 22 fokussiert die von dem Strahlenteiler 20 kommende Messstrahlung 18 auf die Testoberfläche 12. Hierfür umfasst das Interferenzobjektiv 22 ein oder mehrere optische Elemente, von denen in 1 symbolisch eine Objektivlinse 34 dargestellt ist. Weiterhin umfasst das Interferenzobjektiv 22 ein Strahlaufspaltelement 36, welches einen Anteil der Messstrahlung 18 als Messwelle 38 zur Testoberfläche 12 passieren lässt, während ein anderer Anteil der Messstrahlung 18 als Referenzwelle 40 reflektiert wird. Als Strahlaufspaltelement 36 kann beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden.
Die Referenzwelle 40 trifft auf einen Referenzspiegel 42 des Interferenzobjektivs 22 und wird von diesem zum Strahlaufspaltelement 36 zurückreflektiert. Vorzugsweise entspricht die Größe des Referenzspiegels 42 in etwa dem von der Messwelle 38 beleuchteten Bereich der Testoberfläche 12. Das Strahlaufspaltelement 36 reflektiert wiederum die von dem Referenzspiegel 42 kommende Referenzwelle 40 zum Strahlenteiler 20 zurück. Die Messwelle 38 wird von der Testoberfläche 12 reflektiert und durchläuft dann erneut das Interferenzobjektiv 22 ebenfalls in Richtung des Strahlenteilers 20.
Die reflektierte Messwelle 38 und die Referenzwelle 40 passieren den Strahlenteiler 20 zumindest teilweise ohne Richtungsänderung und laufen zur Erfassungseinrichtung 24. Eine Linse 44 der Erfassungseinrichtung 24 fokussiert die Messwelle 38 und die Referenzwelle 40 auf eine Erfassungsebene 46 eines Detektors 48. Der Detektor 48 ist in diesem Ausführungsbeispiel als CCD-Kamera oder als CMOS-Kamera ausgebildet. In der Erfassungsebene 46 entsteht für jeden Ort des beleuchteten Bereichs der Testoberfläche 12 bei einem entsprechenden Pixel des Detektors 48 durch Überlagerung der Messwelle 38 mit der Referenzwelle 40 ein Interferenzsignal, welches sich für den gesamten beleuchteten Bereich zu einem Interferenzmuster zusammensetzt.
Das jeweilige Interferenzsignal hängt von dem Weglängenunterschied zwischen der Messwelle 38 und der Referenzwelle 40 bzw. deren Phasenunterschied ab. Während die Weglänge der Referenzwelle 40 bis zu dem Ort, an dem die Referenzwelle 40 das Interferenzobjektiv 22 verlässt, vorgegeben ist, wird die Weglänge der Messwelle 38 bis zu diesem Ort durch die Höhe der Testoberfläche 12 in z-Richtung und dem Abstand des Interferenzobjektivs 22 von der Testoberfläche 12 bestimmt. Durch eine Verschiebung 50 des Interferenzobjektivs 22 in z-Richtung lässt sich der Phasenunterschied zwischen Messwelle 38 und Referenzwelle 40 verändern.
Für ein solches Phasenschieben umfasst die Messvorrichtung 10 eine Phasenschiebeeinrichtung 52 zum Verändern des Phasenunterschieds zwischen Messwelle 38 und Referenzwelle 40. Die Phasenschiebeeinrichtung 52 enthält in diesem Ausführungsbeispiel ein Piezosystem 54 zum Verschieben des Interferenzobjektivs 22 entlang der optischen Achse 32 und somit nach 1 in z-Richtung. Bei einer solchen Verschiebung 50 ändert sich der Abstand zwischen dem Strahlaufspaltelement 36 und der Testoberfläche 12 und somit die Weglänge der Messwelle 38, während die Weglänge der Referenzwelle 40 zwischen Strahlaufspaltelement 36 und Referenzspiegel 42 konstant bleibt.
Das Piezosystem 54 umfasst eine Steuerung 56 und in 1 nicht dargestellte Piezoelemente, und ist derart konfiguriert, dass eine Verschiebung des Interferenzobjektivs 22 schrittweise um jeweils einen Bruchteil der Wellenlänge λ der Messstrahlung 18 durchführbar ist. Beispielsweise lässt sich mit dem Piezosystem 54 eine schrittweise Verschiebung von λ/64 über mehr als eine, vorzugsweise mehr als 2 Wellenlängen für eine Vermessung der Testoberfläche 12 durchführen. Wegen des Hin- und Rückwegs der Messwelle 38 zwischen Strahlaufspaltelement 36 und Testoberfläche 12 entspricht eine Verschiebung von λ/64 einer Phasenverschiebung von π/16. Bei jeder eingestellten Phasenverschiebung kann der Detektor 48 ein in der Erfassungsebene 46 durch Überlagerung der Messwelle 38 mit der Referenzwelle 40 erzeugtes Interferenzmuster erfassen.
Weiterhin umfasst die Messvorrichtung 10 eine Auswerteeinrichtung 58 zum Bestimmen der Form der Testoberfläche 12 mittels der vom Detektor 48 aufgezeichneten Interferenzmuster bei verschiedenen Phasenverschiebungen. Die Auswerteeinrichtung 58 umfasst hierfür eine geeignet konfigurierte Datenverarbeitungseinheit und einen Datenspeicher. Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung 10 eine Schnittstelle zu einem Netzwerk oder einen Datenspeicher enthalten, um eine Bestimmung der Form der Testoberfläche 12 mit Hilfe einer externen Auswertungseinheit und über das Netzwerk übertragener oder gespeicherter Interferenzmuster durchzuführen.
Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung 58 zur Bestimmung der Oberflächenform durch Verrechnen eines ersten Satzes an Interferenzmustern mit einem zweiten Satz an Interferenzmustern konfiguriert. Jeder Satz weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vierundsechzig bei verschiedenen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster auf. Gemäß weiterer Ausführungsbeispiele können die Sätze z.B. auch jeweils lediglich zweiunddreißig, sechzehn oder acht Interferenzmuster umfassen. Die Phasendifferenzen des zweiten Satzes weisen gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes einen Phasenoffset von π/2 auf. Als Offset ist der Versatz in der Phasenverschiebung zwischen zum Beispiel dem ersten Interferenzmuster des ersten Satzes und dem ersten Interferenzmuster des zweiten Satzes zu verstehen.
2 veranschaulicht zwei nacheinander aufgezeichnete Sätze von Interferenzmustern mit einem Phasenoffset von π/2 zwischen beiden Sätzen bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Hierfür wird in einem Diagramm die Intensität des Interferenzsignals bei einem exemplarischen Pixel des Detektors 48 für zwei Sätze von vierundsechs Phasenverschiebungen dargestellt. Die Intensität erreicht ein Maximum, wenn die Messwelle 38 und die Referenzwelle 40 die gleiche Phase aufweisen, und ein Minimum, wenn eine Phasendifferenz von π vorliegt.
Ein erster Satz von Phasenverschiebungen wird in 2 als durchgezogene Linie 60 dargestellt. Jeder Punkt 62 auf dieser durchgezogenen Linie steht für ein aufgezeichnetes Interferenzmuster. Insgesamt umfasst der erste Satz 60 vierundsechzig Interferenzmuster 62, auch als Bilder bezeichnet (siehe Bezeichnung „Bildanzahl“ in 2), mit einer Phasenverschiebung zwischen zwei benachbarten Interferenzmustern von π/16. Es wird somit ein Phasenbereich von 2λ bzw. 4π abgedeckt. Nach dem Aufzeichnen des ersten Satzes 60 von Interferenzmustern 62 wird ein zweiter, als gestrichelte Linie dargestellter Satz 64 mit ebenfalls vierundsechzig Interferenzmustern und jeweils π/16 Phasendifferenz, gekennzeichnet durch die Punkte 66, erfasst. Jedes Interferenzmuster 66 des zweiten Satzes 64 ist gegenüber dem entsprechenden Interferenzmuster 62 des ersten Satzes 60 um π/2 bzw. λ/8 in der Phase verschoben. Der Offset zwischen dem ersten Interferenzmuster des ersten Satzes 60 zu dem des zweiten Satzes 64 beträgt somit π/2.
Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung 10 mit der Phasenschiebeeinrichtung 52 so konfiguriert, dass zunächst vierundsechzig Schritte mit jeweils einer Phasenverschiebung von π/16 durchgeführt werden. Bei jeder eingestellten Position bzw. Phasenverschiebung erfasst der Detektor 48 ein Interferenzmuster 62. Somit wird der erste Satz 60 von vierundsechzig Interferenzmustern 62 über einen Phasenbereich von 4π bzw. 2λ erfasst. Anschließend wird der zweiter Satz 64 von Interferenzmustern 66 bei wiederum vierundsechzig Phasenverschiebungen von jeweils π/16 von der Phasenschiebeeinrichtung 52 eingestellt und vom Detektor 48 aufgezeichnet. Der zweite Satz 64 von Verschiebungen beginnt jedoch mit einer Phasenverschiebung von π/2 als Offset gegenüber der ersten Phasenverschiebung des ersten Satzes 60. Wegen des Hin- und Rückwegs der Messwelle 38 entspricht eine Phasenverschiebung um π/2 einer Verschiebung des Interferenzobjektivs 22 um λ/8.
Für die Schrittweite, die Anzahl der Schritte und den Offset können aber je nach zu untersuchender Oberfläche oder gewünschter Messgenauigkeit auch andere Werte vorgegeben und von der Messvorrichtung 10 umgesetzt werden. Auch können mehr als zwei Sätze von Interferenzmustern aufgezeichnet werden. Ferner kann bei anderen Ausführungsbeispielen anstelle des Piezosystems 54 ein anderes geeignetes Aktuator-System, wie beispielsweise ein halbleiterbasiertes Mikrosystem, verwendet werden.
Die Auswerteeinrichtung 58 ist so konfiguriert, dass zunächst für jeden der beiden Sätze 60, 64 von Interferenzmustern eine Bestimmung der Form der Testoberfläche 12 erfolgt. Das heißt, aus dem ersten Satz von Interferenzmustern wird ein erstes Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche 12 und aus dem zweiten Satz von Interferenzmustern ein zweites Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche 12 bestimmt. Daraufhin wird das Endergebnis der Form der Testoberfläche durch Mittelung zwischen dem ersten Zwischenergebnis und dem zweiten Zwischenergebnis ermittelt. Durch die Mittelung werden doppelfrequente Störstreifen in der ermittelten Testoberflächenform, wie sie beispielweise durch Vibrationen beim Phasenschieben auftreten, unterdrückt. Zur Bestimmung der Zwischenergebnisse der Form der Testoberfläche erfolgt gemäß einer Ausführungsform mittels der Interferenzmuster eines jeden Satzes eine Berechnung der Ableitungen der Wellenfront in x- und y-Richtung, den Koordinatenrichtungen der Testoberfläche 12. Schließlich wird mit Hilfe einer Integration der beiden Ableitungen jeweils eine Bestimmung der Form der Testoberfläche 12 durchgeführt. Ferner kann die Auswerteeinrichtung 58 zum Durchführen einer Polynomanpassung bei einer Bestimmung der Zwischenergebnisse der Testoberflächenform konfiguriert sein. Die Polynomanpassung kann beispielsweise Zernike-, Legendre oder Chebyshew-Polynome verwenden und dient zur weiteren Reduzierung von Störmustern und somit von Messfehlern.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung von mehr als zwei Sätzen von Interferenzmustern mit jeweils einem festgelegten Offset in der Phase zwischen den einzelnen Sätzen konfiguriert sein. Dabei kann jeweils der gleiche Offset oder unterschiedliche Offsets vorgesehen sein. Alle Sätze enthalten vorzugsweise die gleiche Anzahl von acht, sechszehn oder mehr Interferenzmustern, insbesondere jeweils vierundsechzig Interferenzmuster. Alternativ können die Sätze auch eine unterschiedliche Anzahl von über acht Interferenzmustern aufweisen.
In 3 wird eine Aufzeichnung von Interferenzmustern gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Hierfür ist wiederum in einem Diagramm die Intensität des Interferenzsignals bei einem exemplarischen Pixel des Detektors 48 für verschiedene Phasenverschiebungen dargestellt. Die Messvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht weitgehend der Messvorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Phasenschiebeeinrichtung 52 derart konfiguriert, dass nacheinander mindesten zweiundsiebzig Phasenverschiebungen um jeweils π/16 durchgeführt und an jeder Position ein Interferenzmuster vom Detektor 48 erfasst wird. Es wird somit ein als durchgezogene Linie dargestellter Gesamtstapel 68 von zweiundsiebzig Interferenzmustern bzw. Bildern aufgezeichnet.
Ferner ist die Auswerteeinrichtung 58 so konfiguriert, dass eine Auswahl von aufgezeichneten Interferenzmustern aus dem Gesamtstapel 68 für zwei Sätze von Interferenzmustern mit einem Offset in der Phase zwischen den beiden Sätzen erfolgt. Dazu werden die ersten vierundsechzig als Punkte dargestellten Interferenzbilder einem ersten Satz 70 und die letzen vierundsechzig, als Kreise dargestellten Interferenzmuster einem zweiten Satz 72 zugeordnet. Zwischen den Sätzen liegt somit ein Offset der Phase von π/2 vor. Insgesamt werden auf diese Weise sechsundfünfzig aufgezeichnete Interferenzmuster sowohl dem ersten Satz 70 als auch dem zweiten Satz 72 zugewiesen. Die weitere Verarbeitung der beiden Sätze von Interferenzmustern für eine Formbestimmung der Testoberfläche 12 entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels. Durch die nur einmalig durchgeführte Phasenschiebung für beide Sätze können Fehler durch ein zeitliches Driften reduziert oder vermieden werden.
In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Auswerteeinrichtung der Messvorrichtung zur Auswahl von mehr als zwei Sätzen von Interferenzmustern oder von Sätzen mit einem anderen Offset aus dem Gesamtstapel von Interferenzmustern ausgebildet sein. Ferner können die Sätze eine andere Anzahl von Interferenzmustern oder eine andere Phasendifferenz zwischen benachbarten Interferenzmustern aufweisen.
4a-4c zeigen exemplarisch eine Unterdrückung von Störstreifen bei einer interferometrischen Vermessung der Testoberfläche 12 eines Planspiegels. In 4a wird eine, wie vorstehend beschrieben, aus den aufgezeichneten Interferenzmustern des ersten Satzes 60 bestimmte Form der Testoberfläche 12 dargestellt. Diese Form zeigt die Oberflächentopographie bzw. Oberflächenrauheit der Testoberfläche 12 wird auch „erstes Zwischenergebnis 74“ bezeichnet. Deutlich sind Störstreifen erkennbar, welche beispielsweise durch Vibrationen beim Phasenschieben verursacht werden. Bei der in 4b gezeigten Form der Testoberfläche 12, welche auch „zweites Zwischenergebnis 76“ bezeichnet wird und aus den Interferenzmustern des zweiten Satzes 64 mit einem Phasenoffset von π/2 zu den Interferenzmustern des ersten Satzes bestimmt wurde, sind die Störstreifen ebenfalls deutlich sichtbar. 4c zeigt das von der Auswertevorrichtung 58 durch Mittelung der beiden Zwischenergebnisse 74 und 76 gemäß 4 a und 4b erzeugte Endergebnis 78 der Form der Testoberfläche 12 bzw. Darstellung der Oberflächentopographie der Testoberfläche 12. Darin sind keine sichtbaren Störstreifen mehr vorhanden.
Entsprechend zeigen 5a und 5b aus den Interferenzmustern eines ersten und zweiten Satzes 60 und 64 von Interferenzmustern bei einer Vermessung eines sphärischen Spiegels ermittelte Zwischenergebnisse 74 und 76 der Form der Testoberfläche 12. Wiederum liegt zwischen den Interferenzmustern des ersten und zweiten Satzes 60 und 64ein Offset in der Phase von π/2 vor. In dem in 5c dargestellten, durch Mittelung der Zwischenergebnisse 74 und 76 bestimmten Endergebnis 78 der Form der Testoberfläche 12 sind ebenfalls keine Störstreifen mehr erkennbar. Schließlich zeigt 6a ein aus den Interferenzmusterns des ersten Satzes 60 ermitteltes erstes Zwischenergebnis 74 mit Störstreifen bei einer Vermessung einer Freiformfläche. In dem entsprechend durch Mittelung von Zwischenergebnissen bestimmten Endergebnis 78 sind die Störstreifen wiederum eliminiert worden.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele, Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen, insoweit sie in den Rahmen der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen fallen, sowie Äquivalente vom Schutz der Ansprüche abgedeckt sein.
Bezugszeichenliste

10: Messvorrichtung
12: Testoberfläche
14: Objekt
16: Beleuchtungseinrichtung
18: Messstrahlung
20: Strahlenteiler
22: Interferenzobjektiv
24: Erfassungseinrichtung
26: Leuchtdiode
28: Mattscheibe
30: Kondensorlinse
32: optische Achse
34: Objektivlinse
36: Strahlaufspaltelement
38: Messwelle
40: Referenzwelle
42: Referenzspiegel
44: Linse
46: Erfassungsebene
48: Detektor
50: Verschiebung
52: Phasenschiebeeinrichtung
54: Piezosystem
56: Steuerung
58: Auswerteeinrichtung
60: erster Satz Interferenzmuster
62: Interferenzmuster des ersten Satzes
64: zweiter Satz Interferenzmuster
66: Interferenzmuster des zweiten Satzes
68: Gesamtstapel Interferenzmuster
70: erster Satz Interferenzmuster
72: zweiter Satz Interferenzmuster
74: erstes Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche
76: zweites Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche
78: Endergebnis der Form der Testoberfläche

Claims

Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche (12), umfassend: - ein Strahlaufspaltelement (36) zum Aufspalten einer Messstrahlung (18) in eine auf die Testoberfläche (12) gerichtete Messwelle (38) sowie eine Referenzwelle (40), - einen Detektor (48) zum Aufzeichnen eines durch Überlagerung der Referenzwelle (40) mit der Messwelle (38) nach deren Reflexion an der Testoberfläche (12) erzeugten Interferenzmusters (62, 66), - eine Phasenschiebeeinrichtung (52) zum Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen der Messwelle (38) und der Referenzwelle (40) am Ort des Detektors (48), sowie - eine Auswerteeinrichtung (58) zum Bestimmen der Form der Testoberfläche (12) durch Verrechnen eines ersten Satzes (60, 70) an Interferenzmustern mit mindestens einem zweiten Satz (64, 72) an Interferenzmustern, wobei jeder Satz (60, 64, 70, 72) mindestens acht mit jeweils unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster (62, 66) aufweist und die Phasendifferenzen des zweiten Satzes (64, 72) gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes (60, 70) einen jeweiligen Offset aufweisen.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, zur Bestimmung der Form der Testoberfläche zunächst aus jedem der Sätze an Interferenzmustern ein Zwischenergebnis der Form der Testoberfläche zu bestimmen sowie daraufhin die Zwischenergebnisse zu verrechnen.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der jeweilige Offset mindestens ein Achtel der Wellenlänge der Messstrahlung (18) beträgt.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Phasendifferenzen jedes Satzes (60, 64, 70, 72) an Interferenzmustern sich über einen Bereich von mindestens einmal der Wellenlänge der Messstrahlung (18) erstrecken.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, den zweiten Satz (64) an Interferenzmustern erst nach erfolgter Aufzeichnung des ersten Satzes (60) an Interferenzmustern aufzuzeichnen.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, einen Gesamtstapel (68) an die beiden Sätze betreffenden Interferenzmustern durch gleichgerichtetes schrittweises Verändern der Phasendifferenz aufzuzeichnen und aus dem Gesamtstapel (68) die beiden Sätze (70, 72) an Interferenzmustern zusammenzusetzen.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Phasenverschiebeeinrichtung (52) dazu konfiguriert ist, die unterschiedlichen Phasendifferenzen zwischen der Messwelle (38) und der Referenzwelle (40) durch Veränderung der optischen Weglänge der Messwelle (38) zu erzeugen.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche weiterhin ein Interferenzobjektiv (22) umfasst, welches dazu konfiguriert ist, die Messwelle (38) auf die Testoberfläche (12) zu fokussieren.
Messvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Interferenzobjektiv (22) einen Referenzspiegel (42) zur Reflexion der Referenzwelle (40) umfasst und die Phasenschiebeeinrichtung (52) dazu konfiguriert ist, das Interferenzobjektiv (22) zur verschieben.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welche als Phasenschiebe-Interferometer oder als Weißlichtinterferometer konfiguriert ist.
Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (58) weiterhin dazu konfiguriert ist, nach dem Verrechnen der Interferenzmuster (62, 66) weiterhin vorhandene Störmuster mittels Polynomanpassung zumindest teilweise herauszurechnen.
Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche (12) mit den Schritten: - Aufspalten einer Messstrahlung (18) in eine auf die Testoberfläche (12) gerichtete Messwelle (38) sowie eine Referenzwelle (40), - Erzeugen unterschiedlicher Phasendifferenzen zwischen der Messwelle (38) und der Referenzwelle (40) am Ort eines Detektors (48), - Aufzeichnen eines ersten Satzes (60, 70) an Interferenzmustern sowie mindestens eines zweiten Satzes (64, 72) an Interferenzmustern, welche jeweils durch Überlagerung der Referenzwelle (40) mit der Messwelle (38) nach deren Reflexion an der Testoberfläche (12) erzeugt werden, wobei jeder Satz (60, 64, 70, 72) mindestens acht mit jeweils unterschiedlichen Phasendifferenzen erzeugte Interferenzmuster (62, 66) aufweist und die Phasendifferenzen des zweiten Satzes (64, 72) gegenüber den Phasendifferenzen des ersten Satzes (60, 70) einen jeweiligen Offset aufweisen, sowie - Bestimmen der Form der Testoberfläche (12) durch Verrechnen des ersten Satzes (60, 70) an Interferenzmustern mit dem mindestens zweiten Satz (64, 72) an Interferenzmustern.