DE102019208029A1 - Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts - Google Patents

Abstract

Eine Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14) umfasst ein diffraktives optisches Modul (24) zur Erzeugung einer auf die optische Oberfläche gerichteten Prüfwelle (26), welche zumindest eine teilweise an eine Sollform (12-2) der optischen Oberfläche angepasste Wellenfront aufweist, sowie einer auf ein reflektives Referenzelement (30) gerichteten Referenzwelle (28), eine in Richtung des Strahlengangs der Prüfwelle (26) verschiebbar gelagerte Halteeinrichtung (15) zur Anordnung des Testobjekts an unterschiedlichen Testpositionen (17), eine Erfassungseinrichtung (32) zum Erfassen von an den unterschiedlichen Testpositionen des Testobjekts erzeugten Interferogrammen, welche jeweils durch eine Überlagerung der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche und der Referenzwelle nach Reflexion an dem Referenzelement gebildet werden, sowie eine Auswerteeinrichtung (38), welche dazu konfiguriert ist, eine Abweichung einer tatsächlichen Form (12-1) der optischen Oberfläche (12) von der Sollform (12-2) durch Auswertung der an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogramme zu bestimmen.

Description

• Hintergrund der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung sowie ein Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts.
• Eine hochgenaue interferometrische Vermessung einer Oberflächenform eines Testobjekts, etwa eines optischen Elements für ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Belichtungsanlage, erfolgt häufig mittels einer ein diffraktives optisches Modul als so genannte Nulloptik bzw. Kompensationsoptik umfassenden Messvorrichtung. Dabei wird die Wellenfront einer Messwelle durch das diffraktive optische Modul derart an eine Sollform der Oberfläche angepasst, dass diese an jedem Ort senkrecht auf die Oberläche auftrifft und von dieser bei Vorliegen der Sollform in sich zurück reflektiert wird. Abweichungen von der Sollform lassen sich durch Überlagerung der reflektierten Prüfwelle mit einer ebenfalls von dem diffraktiven optischen Modul erzeugten Referenzwelle bestimmen. Das diffraktive optische Modul kann ein diffraktives Element in Gestalt eines computergenerierten Hologramms (CGH) umfassen.
• Oft verfälscht jedoch in der Messvorrichtung entstehende Streustrahlung das Messergebnis. Diese Streustrahlung wird oft auch als „Falschlicht“ bezeichnet und umfasst insbesondere diffus in der Messvorrichtung reflektierte Messstrahlung, hervorgerufen etwa aufgrund von Linsenreflexionen, Spiegelungenauigkeiten, Lichtundichtheit und Verschmutzungen in der Messvorrichtung sowie Reflexion und Streuung an nicht perfekt geschwärzten mechanischen Komponenten/Flächen. Die Streustrahlung interferiert mit dem Nutzlicht und bewirkt durch die einhergehende Phasenänderung des Nutzlichts Verfälschungen des Messergebnisses, die sich herkömmlicherweise oft nicht von den Messergebnissen tatsächlicher Oberflächenabweichungen unterscheiden. In jedem Fall bewirkt Streustrahlung eine Verringerung der Messgenauigkeit.
• Zugrunde liegende Aufgabe
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, insbesondere die Messgenauigkeit erhöht wird sowie insbesondere weiterhin Messfehler, welche auf Streustrahlung zurückzuführen sind, unterdrückt werden.
• Erfindungsgemäße Lösung
• Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit der nachstehend beschriebenen Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts. Diese Messvorrichtung umfasst ein diffraktives optisches Modul zur Erzeugung einer auf die optische Oberfläche gerichteten Prüfwelle, welche zumindest eine teilweise an eine Sollform der optischen Oberfläche angepasste Wellenfront aufweist, sowie einer auf ein reflektives Referenzelement gerichteten Referenzwelle. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine in Richtung des Strahlengangs der Prüfwelle verschiebbar gelagerte Halteeinrichtung zur Anordnung des Testobjekts an unterschiedlichen Testpositionen, sowie eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von an den unterschiedlichen Testpositionen des Testobjekts erzeugten Interferogrammen, welche jeweils durch eine Überlagerung der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche und der Referenzwelle nach Reflexion an dem Referenzelement gebildet werden. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung eine Auswerteeinrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine Abweichung einer tatsächlichen Form der optischen Oberfläche von der Sollform durch Auswertung der an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogramme zu bestimmen.
• Das Interferogramm wird insbesondere durch Überlagerung der Prüfwelle mit der Referenzwelle in einer Erfassungsebene nach Wechselwirkung der Prüfwelle mit der optischen Oberfläche des Testobjekts sowie erneuter Beugung am diffraktiven optischen Modul und Rückreflexion der Referenzwelle am Referenzelement sowie erneuter Beugung am diffraktiven optischen Element erzeugt. Die Form der optischen Oberfläche wird durch Berechnung einer Abweichung der optischen Oberfläche von der Sollform derselben bestimmt. Das diffraktive optische Modul kann aus einem diffraktiven optischen Element bestehen, alternativ kann es zusätzlich noch ein weiteres optisches Element, insbesondere auch ein weiteres diffraktives optisches Element umfassen.
• Durch Anordnung des Testobjekts an den unterschiedlichen Testpositionen und Erfassung der an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogramme wird es möglich, „statische“ Messfehler, d.h. während des Messprozesses phasenstabile Streustrahlung zurückzuführende Messfehler im Messergebnis zu unterdrücken und damit die Messgenauigkeit der Messvorrichtung zu erhöhen. Die Streustrahlung wird in dieser Schrift auch als „Falschlicht“ bezeichnet.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinrichung dazu konfiguriert, die Interferogramme derart auszuwerten, dass durch Streustrahlung erzeugte Fehler im Auswerteergebnis minimiert werden.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind benachbarte Testpositionen höchstens einen Bruchteil einer Wellenlänge der Prüfwelle voneinander beabstandet. Insbesondere sind die benachbarten Testpositionen genau einen Bruchteil der Wellenlänge der Prüfwelle voneinander beabstandet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, die Abweichung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche von der Sollform durch jeweilige Ermittlung eines Abweichungsergebnisses für jede der Testpositionen und Mittelung der Abweichungsergebnisse zu bestimmen. Durch die Mittelung der Abweichungsergebnisse kann ein auf Streustrahlung zurückzuführender Anteil im Endergebnis verringert bzw. eliminiert werden. Bei der Mittelung kann es sich um die Bildung eines einfachen Mittelwerts, bei dem die Abweichungsergebnisse ohne Gewichtung in den Mittelwert eingehen, handeln. Alternativ kann auch ein gewichteter Mittelwert Verwendung finden. Als weitere Alternative kann auch eine mathematische Anpassung (Fit) des bei unterschiedlichen Testpositionen erwarteten Verlaufs des Fehlers durch Streustrahlung erfolgen, um diesen weitestgehend zu separieren.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Referenzelement zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen verschiebbar gelagert. Dabei ist das Referenzelement insbesondere derart gelagert, dass dieses in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle verschiebbar ist. Gemäß einer Ausführungsvariante ist das Referenzelement über einen Bereich von mindestens 1 mal, insbesondere mindestens 2 mal oder mindestens 3 mal der Wellenlänge der Prüfwelle verschiebbar gelagert. Die Verschiebbarkeit bezieht sich auf eine optische, d.h. in der Wellenfrontwirkung erfolgende, Verschiebung. Mechanisch muss das Referenzelement dazu gegebenenfalls nur um den jeweils halben Wert verschoben werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist das Referenzelement derart gelagert, dass dieses in Schritten von kleiner als ein Fünftel, insbesondere kleiner als ein Zehntel oder kleiner als ein Zwanzigstel der Wellenlänge der Prüfwelle verschiebbar ist. Auch hier bezieht sich die Verschiebbarkeit auf eine optische, d.h. in der Wellenfrontwirkung erfolgende, Verschiebung. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante sind den an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogrammen mindestens einer der Testpositionen mehrere Interferogramme zugeordnet, bei deren Erzeugung das Referenzelement an unterschiedlichen Referenzpositionen angeordnet ist, und die Auswerteeinrichtung ist dazu konfiguriert, das Abweichungsergebnis für die mindestens eine Testposition zu bestimmen. Gemäß einer Ausführungsvariante der Ausführungsform, bei der das Referenzelement zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle verschiebbar gelagert ist, sind den an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogrammen mindestens einer der Testpositionen mehrere Interferogramme zugeordnet, bei deren Erzeugung das Referenzelement an unterschiedlichen Referenzpositionen angeordnet ist, und die Auswerteeinrichtung ist dazu konfiguriert, das Abweichungsergebnis für die mindestens eine Testposition anhand der zugeordneten Interferogramme zu bestimmen. Insbesondere wird das jeweilige Abweichungsergebnis für jede der Testpositionen jeweils anhand von Interferogrammen bestimmt, bei deren Erzeugung das Referenzelement an unterschiedlichen Referenzpositionen angeordnet ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Referenzelement zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle verschiebbar gelagert und die Messvorrichtung ist dazu konfiguriert, das Testobjekt nacheinander an den unterschiedlichen Testpositionen anzuordnen und gleichzeitig die Referenzposition des Referenzelements zu verändern.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, bei Verschiebung des Testobjekts zwischen Testpositionen das Referenzelement gleichzeitig derart zu verschieben, dass die Auswirkung der Verschiebung des Testobjekts und die Auswirkung der Verschiebung des Referenzelements auf die Phasendifferenz zwischen der Prüfwelle und der Referenzwelle im resultierenden Interferogramm das gleiche Vorzeichen aufweisen. Das heisst die im Interferogramm erzeugte Phasendifferenz wird durch simultanes Phasenschieben von Testobjekt und Referenzelement erzeugt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, aus den Interferogrammen bezüglich mindestens eines Messpunkts auf der optischen Oberfläche einen von Interferogramm zu Interferogramm variierenden Intensitätsverlauf in Abhängigkeit einer dem jeweiligen Interferogramm zugrunde liegenden Phasendifferenz zwischen der Prüfwelle und der Referenzwelle zu ermitteln und aus dem ermittelten Intensitätsverlauf einen auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteil herauszurechnen. Dieser herausgerechnete Anteil der Streustrahlung ist insbesondere ein phasendifferenzvariabler Streustrahlungsanteil. Unter dem „Herausrechnen“ des auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteils ist zu verstehen, den Anteil zunächst zu bestimmen und dann aus dem Intensitätsverlauf teilweise oder vollständig rechnerisch zu eliminieren. Insbesondere werden bezüglich mehrerer Messpunkte auf der optischen Oberfläche jeweils ein von Interferogramm zu Interferogramm variierender Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Phasendifferenz ermittelt und für jeden der Messpunkte ein auf Streustrahlung zurückzuführender Anteil aus dem entsprechenden Intensitätsverlauf herausgerechnet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert, beim Herausrechnen des auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteils eine Fourier-Zerlegung des ermittelten Intensitätsverlaufs durchzuführen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messvorrichtung zur Bestimmung der Form einer Oberfläche eines EUV-Spiegels für die Mikrolithographie konfiguriert.
• Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erzeugen einer auf die optische Oberfläche gerichteten Prüfwelle, welche zumindest eine teilweise an eine Sollform der optischen Oberfläche angepasste Wellenfront aufweist, sowie einer auf ein reflektives Referenzelement gerichteten Referenzwelle mittels eines diffraktiven optischen Moduls, Anordnen des Testobjekts in Richtung des Strahlengangs der Prüfwelle nacheinander an unterschiedlichen Testpositionen, Erfassen von an den unterschiedlichen Testpositionen des Testobjekts erzeugten Interferogrammen, welche jeweils durch eine Überlagerung der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche und der Referenzwelle nach Reflexion an dem Referenzelement gebildet werden, sowie Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form der optischen Oberfläche von der Sollform durch Auswertung der an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogramme.
• Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abweichung der tatsächlichen Form der optischen Oberfläche von der Sollform durch jeweiliges Ermitteln eines Abweichungsergebnisses für jede der Testpositionen und Mittelung der Abweichungsergebnisse bestimmt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Testobjekt nacheinander an den unterschiedlichen Testpositionen angeordnet und gleichzeitig eine Referenzposition des Referenzelements in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle verändert. Gemäß einer Ausführungsvariante wird aus den Interferogrammen bezüglich mindestens eines Messpunkts auf der optischen Oberfläche ein von Interferogramm zu Interferogramm variierender Intensitätsverlauf in Abhängigkeit einer dem jeweiligen Interferogramm zugrunde liegenden Phasendifferenz zwischen Prüfwelle und Referenzwelle ermittelt und aus dem ermittelten Intensitätsverlauf ein auf Streustrahlung zurückzuführender Anteil herausgerechnet.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei dem beim Herausrechnen des auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteils eine Fourier-Zerlegung des ermittelten Intensitätsverlaufs durchgeführt.
• 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 eine Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts aus aufgezeichneten Interferogrammen,
• 2 den Verlauf eines Intensitätswertes von Interferogramm zu Interferogramm an einer Stelle der Interferogramme in Abhängigkeit von einer Wellenfrontverschiebung für eine Sollform im Vergleich zu einer tatsächlichen Form der optischen Oberfläche,
• 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Vektoren der Feldstärke einer Prüfwelle sowie von Falschlicht,
• 4 Intensitätsverläufe analog zu 2 für die Sollform der optischen Oberfläche ohne Falschlicht sowie mit Falschlicht einer ersten Phasendifferenz,
• 5 das Diagramm gemäß 3 für unterschiedliche Testpositionen des Testobjekts,
• 6 Intensitätsverläufe gemäß 4 für die Sollform der optischen Oberfläche ohne Falschlicht sowie mit Falschlicht einer weiteren Phasendifferenz,
• 7 den Verlauf eines Phasenfehlers Δw in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den Feldvektoren des Falschlichts und der Prüfwelle,
• 8 Intensitätsverläufe gemäß 4 für die Sollform der optischen Oberfläche ohne Falschlicht sowie mit Falschlicht bei Anordnung des Testobjekts an unterschiedlichen Testpositionen,
• 9 den Verlauf des Phasenfehlers Δw gemäß 7 für die unterschiedlichen Testpositionen,
• 10 den gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform gemittelten Verlauf der Kurven aus 9,
• 11 eine maximale Verschiebung <Δw>_max der Phase (maximaler Phasenfehler) in Abhängigkeit von der Anzahl der Testpositionen, sowie
• 12 den gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform aufgezeichneten Intensitätsverlauf gemäß 8 für die Sollform der optischen Oberfläche ohne und mit Falschlicht, sowie bei der erfindungsgemäßen Auswertung ermittelte Intensitätsverläufe.
• 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 der Zeichnung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben, aus dem sich die jeweilige Lagebeziehung der in den Figuren dargestellten Komponenten ergibt. In 1 verläuft die y-Richtung senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein, die x-Richtung nach rechts und die z-Richtung nach oben.
• In 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 10 zur interferometrischen Bestimmung der Form einer optischen Oberfläche 12 eines Testobjekts 14 veranschaulicht. Die optische Oberfläche 12 weist eine tatsächliche Form 12-1 (TF) auf, die von einer Sollform 12-2 (SF) abweicht. Im linken Abschnitt des Testobjekts 14 ist dies beispielhaft veranschaulicht: Hier weist die tatsächliche Form TF eine kulenförmige Abweichung von der Sollform SF auf, an dem dort angeordneten Punkt 29 (M_j) ist dies eine Abweichung in Richtung der Oberfächennormalen um Δh.
• Mit der Messvorrichtung 10 lässt sich insbesondere eine Abweichung der tatsächlichen Form 12-1 der Oberfläche 12 von ihrer Sollform 12-2 bestimmen. Als Testobjekt 14 kann beispielsweise ein Spiegel eines Projektionsobjektivs für die EUV-Mikrolithographie mit einer nicht-sphärischen Oberfläche zur Reflexion von EUV-Strahlung mit einer Wellenlänge von kleiner als 100 nm, insbesondere einer Wellenlänge von etwa 13,5 nm oder etwa 6,8 nm, vorgesehen sein. Die nicht-sphärische Sollform 12-2 der Oberfläche des Spiegels kann eine Freiformoberfläche mit einer Abweichung von jeder rotationssymmetrischen Asphäre von mehr als 5 µm und einer Abweichung von jeder Sphäre von mindestens 1 mm aufweisen.
• Die Messvorrichtung 10 enthält eine Halteeinrichtung 15 zur Anordnung des Testobjekts 14 an unterschiedlichen Testpositionen 17 sowie eine Messstrahlungsquelle 16 zum Bereitstellen einer ausreichend kohärenten Messstrahlung 19 als Eingangswelle 20. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Messstrahlungsquelle 16 einen Lichtwellenleiter mit einer Austrittsfläche 18. Der Lichtwellenleiter ist an einen in 1 nicht dargestellten Strahlungsgenerator, z.B. in Gestalt eines Lasers, angeschlossen. Dazu kann beispielsweise ein Helium-Neon-Laser mit einer Wellenlänge von ungefähr 633 nm vorgesehen sein. Die Messstrahlung 19 kann aber auch eine andere Wellenlänge im sichtbaren oder nicht sichtbaren Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung aufweisen. Die Messstrahlungsquelle 16 mit dem Lichtwellenleiter stellt lediglich ein Beispiel einer für die Messvorrichtung verwendbaren Strahlungsquelle dar. In alternativen Ausführungen kann anstelle des Lichtwellenleiters eine optische Anordnung mit Linsenelementen, Spiegelelementen oder dergleichen zur Bereitstellung einer geeigneten Eingangswelle 20 vorgesehen sein.
• Die Messvorrichtung 10 enthält weiterhin einen Strahlteiler 22, ein diffraktives optisches Modul 24 sowie ein Referenzelement 30. Nach ungestörtem Durchlaufen des Strahlteilers 22 trifft die Eingangswelle 20 auf das diffraktive optische Element 24 zum Erzeugen einer Prüfwelle 26 und einer Referenzwelle 28 aus der Eingangswelle 20.
• Das diffraktive optische Modul 24 kann ein oder mehrere diffraktive optische Elemente umfassen. Im vorliegenden Fall weist es ein als komplex kodiertes CGH ausgebildetes optisches Element auf und enthält diffraktive Strukturen, welche zwei in einer Ebene sich überlagernd angeordnete diffraktive Strukturmuster bilden. Diese beiden diffraktiven Strukturmuster können z.B. durch ein erstes Strukturmuster in Gestalt eines Grundgitters und ein zweites diffraktives Strukturmuster in Gestalt eines Übergitters gebildet werden. Eines der diffraktiven Strukturenmuster ist zur Erzeugung der Prüfwelle 26 mit einer zumindest teilweise an die Sollform 12-2 der optischen Oberfläche 12 angepassten Wellenfront konfiguriert. Das andere diffraktive Strukturmuster erzeugt die Referenzwelle 28 mit einer ebenen Wellenfront.
• In alternativen Ausführungsbeispielen kann anstelle des komplex kodierten CGHs auch ein einfach kodiertes CGH mit einer diffraktiven Struktur oder ein anderes optisches Gitter eingesetzt werden. Die Prüfwelle 26 kann dabei beispielsweise in einer ersten Beugungsordnung und die Referenzwelle 28 in nullter oder einer beliebigen anderen Beugungsordnung an der diffraktiven Struktur erzeugt werden. Das Referenzelement 30 ist als reflektives optisches Element konfiguriert und dient zur Rückreflexion der Referenzwelle 28. Da die Referenzwelle 28 im vorliegenden Fall eine ebene Welle ist, ist das Referenzelement 30 hier als ebener Spiegel konfiguriert. In einer anderen Ausführung kann die Referenzwelle 28 eine sphärische Wellenfront aufweisen und das reflektive optische Element als sphärischer Spiegel ausgebildet sein.
• Ferner enthält die Messvorrichtung 10 eine Erfassungseinrichtung 32. Diese umfasst den bereits vorstehend erwähnten Strahlteiler 22 zum Herausführen der Kombination aus der reflektierten Prüfwelle 26 und der reflektierten Referenzwelle 28 aus dem Strahlengang der Eingangswelle 20. Weiterhin umfasst die Erfassungseinrichtung einen zweidimensional auflösenden Detektor 34 sowie eine diesem vorgelagerte Fokussierlinse 36 zum Erfassen eines durch Überlagerung der Prüfwelle 26 mit der Referenzwelle 28 erzeugten Interferogramms. Die vom Detektor aufgezeichneten Interferogramme werden von einer Auswerteeinrichtung 38 ausgewertet, wie nachstehend näher beschrieben.
• Bei einer herkömmlichen Messvorrichtung der in 1 gezeigten Art ist das Testobjekt 14 in einer festen Testposition angeordnet, d.h. nicht wie in wie in der Messvorrichtung 10 zwischen verschiedenen Testpositionen 17 (1 bis Nmax) verschiebbar. Nachstehend wird nun das Funktionsprinzip einer derartigen herkömmlichen Messvorrichtung anhand der in 1 veranschaulichten Messvorrichtung 10, bei der die Halteeinrichtung 15 für das Testobjekt 14 in einer Testposition 1, angeordnet ist, erläutert.
• Das Referenzelement 30 ist in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle 28 zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen 31 (1 bis Mmax) verschiebbar gelagert. Bei der Messung wird das Referenzelement 30 nacheinander an den unterschiedlichen Referenzpositionen 31 (1 bis Mmax) angeordnet und die an den unterschiedlichen Referenzpositionen 31 auf den Detektor 34 abgebildeten Interferogramme werden aufgezeichnet. Abhängig von der Referenzposition erfolgt eine Verschiebung w der Wellenfront der Referenzwelle 28 (je größer der Index der Referenzposition 1 bis Mmax, desto größer die Wellenfrontverschiebung w).
• 2 zeigt beispielhaft eine Auswertung der an den unterschiedlichen Referenzpositionen 31 aufgezeichneten Interferogramme für die beiden in 1 veranschaulichten Fälle, bei denen die optische Oberfläche 12 die tatsächliche Form 12-1 (TF) bzw. die Sollform 12-2 (SF) aufweist. In dem in 2 dargestellten Diagramm ist an der y-Achse die Intensität an dem Punkt des jeweiligen Interferogramms, welcher dem Messpunkt 29 (M_j) auf der Oberfläche 12 entspricht, in Abhängigkeit von der Wellenfrontverschiebung w aufgetragen. In 1 sind die Einzelstrahlen 26i und 28i der Prüfwelle 26 bzw. der Referenzwelle 28, welche an der dem Punkt 29 (M_j) entsprechenden Stelle des entsprechenden Interferenzmusters überlagert werden.
• Wie bereits zuvor erwähnt, erfolgt die Einstellung der Wellenfrontverschiebung w durch Verschiebung des Referenzelements 30. Diese kann wie folgt ausgedrückt werden: $$w=\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \mathrm{\Phi }\left[pm\right]{}_{,}$$

  

  wobei λ die Wellenlänge der Messstrahlung 19 und Φ die Phasendifferenz zwischen der Phase φ_P der zurücklaufenden Prüfwelle 26 bei Reflexion an der Sollform SF der optischen Oberfläche 12 und der Phase φ_R der Referenzwelle 28 ist (Φ= φ_P - φ_R). Da im vorliegenden Fall die Testposition 17 des Testobjekts 14 nicht verändert wird, entspricht Φ der Phase φ_R der Referenzwelle 28.
• 2 veranschaulicht nun den Intensitätsverlauf am der dem Messpunkt M_j entsprechenden Stelle der Interferogramme, zum einen mit $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  für den Fall, in dem die optische Oberfläche 12 die Sollform 12-2 (SF) aufweist, und zum anderen mit $I_{ges}^0\left(TF\right)$

  

  für den Fall, in dem die optische Oberfläche 12 die tatsächliche Form 12-1 aufweist, welche am Messpunkt M_j um Δh abgesenkt ist. Die Absenkung um Δh führt im Diagramm von 2 dazu, dass der Intensitätsverlauf $I_{ges}^0\left(TF\right)$

  

  gegenüber dem Intensitätsverlauf $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  um Δw=2·Δh nach links verschoben ist. Durch Vermessung des Intensitätsverlaufs $I_{ges}^0\left(TF\right)$

  

  an verschiedenen Messpunkten 29 und Vergleich mit dem per Simulation oder Kalibiermessung bestimmten $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  lässt sich damit die Verteilung Δh(x,y) grundsätzlich bestimmen.
• Erfindungsgemäß wurde nun jedoch erkannt, dass in der Messvorrichtung 10 vorhandene kohärente Streustrahlung ähnliche Effekte wie die Abweichung Δh in den vorstehend genannten Intensitätsverläufen erzeugen kann, wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erläutert. Dies hat zur Folge, dass die Messergebnisse für die Abweichung zwischen der tatsächlichen Form 12-1 von der Sollform 12-2 der optischen Oberfläche oft durch derartige Streustrahlungseffekte verfälscht sind. Die erwähnte Streustrahlung wird nachstehend auch als „Falschlicht“ bezeichnet und umfasst insbesondere diffus in der Messvorrichtung 10 reflektierte Messstrahlung 19, hervorgerufen etwa aufgrund von Linsenreflexionen, Reflexionen und Streuung an nicht perfekt geschwärzten mechanischen Komponenten/Flächen z.B. durch Licht außerhalb des Soll-Strahlkegels der Messstrahlung 19, Spiegelungenauigkeiten, Lichtundichtheit und Verschmutzungen in der Messvorrichtung 10, sowie sonstiges störendes Licht.
• Im Diagramm von 3 sind Realteil (Re(E)) und Imaginärteil (Im(E)) des Vektors der Feldstärke E der Prüfwelle 26 (E_P) in Verbindung mit einem Feldstärkevektor von Falschlicht (E_FL) beispielhaft dargestellt. Die Phase des Feldstärkevektors E_P der Prüfwelle 26 ist mit φ⁰ _P und die Phase des Feldstärkevektors E_FL des Falschlichtes mit φ_FL bezeichnet. Die Phase φ_FL des Falschlichtes kann jeden beliebigen Wert zwischen 0 und 2π annehmen, damit kann der Vektor E_FL beliebig innerhalb des in 3 mit einer unterbrochenen Linie eingezeichneten Kreises orientiert sein, d.h. die Spitze des Vektor E_FL kann bei Annahme einer konstanten Vektorlänge an eine beliebige Stelle des Kreises zeigen. Die Phasendifferenz Δφ° zwischen der Phase φ_FL des Falschlichtes und der Phase (φ⁰P des Prüfwelle 26 kann damit zwischen 0 und 2π variieren.
• In 3 ist beispielhaft die Situation für Falschlicht gezeigt, für das Δφ⁰ = π/2 ergibt und damit die Phase φ_P+FL des resultierenden Gesamtvektors E_P+FL (Summe der Vektoren E_P und E_FL) nahezu maximal von der Phase (φ⁰ _P der Prüfwelle 26 abweicht. Der Phasenwinkel zwischen den Vektoren E_P und E_P+FL wird mit ΔΦ bezeichnet. Die vorstehend erwähnte Phasendifferenz Φ wird um ΔΦ verändert.
• 4 zeigt neben dem Intensitätsverlauf $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  aus 2 den Intensitätsverlauf $I_{ges}^{\text{FL}}\left(SF\right)$

  

  (SF) am der dem Messpunkt M_j entsprechenden Stelle in Abhängigkeit von der Wellenfrontverschiebung w, der sich ergibt, wenn die optische Oberfläche 12 die Sollform 12-2 (SF) aufweist und weiterhin Falschlicht mit der in 3 veranschaulichten Phase (Δφ⁰ = π/2) vorliegt. Der Intensitätsverlauf $I_{ges}^{\text{FL}}\left(SF\right)$

  

  ist analog zum in 2 veranschaulichten Intensitätsverlauf $I_{ges}^0\left(TF\right),$

  

  , der sich ohne Vorhandensein von Falschlicht für die um Δh von der Sollform SF abweichenden tatsächlichen Form TF ergibt, nach links verschoben. Die Verschiebung stellt einen Fehler in der Wellenfront der Prüfwelle 26 dar und wird mit Δw bzw. als Abweichungsergebnis 40 bezeichnet. Damit erzeugt Falschlicht mit Δφ⁰ = π/2 eine Signatur, welche von der durch die Abweichung Δh erzeugten Signatur nicht zu unterscheiden ist. Das heißt bei Vorliegen eines bezüglich $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  nach links verschobenen Intensitätsverlaufs lässt sich herkömmlicherweise nicht bestimmen, welcher Anteil der Verschiebung auf eine Abweichung Δh der tatsächlichen Form TS von der Sollform SF und welcher Anteil auf das Vorhandensein von Falschlicht zurückzuführen ist. Im Extremfall, kann die gesamte Verschiebung durch Falschlicht bewirkt werden.
• Die in 3 veranschaulichten Feldvektoren werden nachstehend mathematisch beschrieben:
• $E_P=A_P\cdot e^{i{\phi }_P^0},$
  
  wobei für die Amplitude A_P gilt: $A_P=\sqrt{I_P}$
  
  und I_P die Intensität der Prüfwelle 26 ist. Alternativ können E_p, Ap bzw. I_P auch die entsprechenden Größen der Referenzwelle 28 beschreiben.
$$E_{FL}=A_{FL}\cdot e^{i{\phi }_{FL}}={\text{A}}_{\text{FL}}\cdot e^{\text{i}{\mathrm{\phi }}_{\text{P}}^{\text{o}}+\Delta {\mathrm{\phi }}^0},$$

wobei $A_{FL}=\sqrt{I_{FL}}$

und I_FL die Intensität des Falschlichtes ist.
• Es gilt: $$A_P\ge A_{FL}\ge 0$$

  

  $$E_{P+FL}=E_P+E_{FL}=A_{P+FL}\cdot e^{i{\phi }_{P+FL}}$$

  

  $$A_{P+FL}=\sqrt{I_{P+FL}}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\Delta {\phi }^0={\phi }_{FL}-{\phi }_P^0;& \Delta \varphi ={\phi }_{P+FL}-{\phi }_P^0\end{array}$$

  

  $$A_{P+FL}=\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2+2A_P{A}_{FL}\cdot cos\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}$$

  

  $$\Delta \varphi =arcsin\frac{A_{FL}\cdot sin\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}{\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2+2A_P{A}_{FL}\cdot cos\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}}$$

  
• Wie vorstehend erwähnt, weicht die Phase φ_P+FL des resultierenden Gesamtvektors E_P+FL nahezu maximal von der Phase φ⁰ _P der Prüfwelle 26 ab, wenn Δφ⁰ = π/2. Das Gleiche gilt für Δφ⁰ = -π/2. In diesem Fall ergibt sich: $$A_{P+FL}=\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2,}{}^{,sowie}\Delta \varphi =arcsin\frac{\pm A_{FL}}{\sqrt{A_{NL}^2+A_{FL}^2}}$$

  

  $$\text{bzw}\text{. }\frac{A_{FL}}{A_{NL}}=\pm \frac{\text{sin }\Delta \varphi }{\sqrt{1-{\text{sin}}^2\Delta \varphi }}.$$

  

  $$\text{Für }\Delta \mathrm{\Phi }<<1\text{ gilt: }\Delta \Phi \approx \pm \frac{A_{FL}}{A_P}\text{ bzw}\text{. }\Delta {\Phi }^2\approx \pm \frac{I_{FL}}{I_P}.$$

  
• Der in 4 gezeigte Fehler Δw in der Wellenfront der Prüfwelle 26 berechnet sich wie folgt: $$\Delta w=\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \Delta \Phi d.h.\Delta \Phi =\frac{2\pi }{\lambda }\cdot \Delta w$$

  
• Für die in 2 veranschaulichten Fehler Δh in der optischen Oberfläche 12 gilt: $$\Delta h=\frac{\Delta w}{2};\Delta h=\frac{\lambda }{2\cdot 2\pi }\cdot \Delta \Phi d.h.\Delta \Phi =2\cdot \frac{2\pi }{\lambda }\cdot \Delta h.$$

  
• Für λ=532 nm und Δw ≈ 1 pm (Δh ≈ 0,5 pm) ergibt sich dann im Fall: Δφ₀ = ±π/2: $$\frac{A_{FL}}{A_P}\approx \Delta \Phi =\frac{2\pi }{532nm}\cdot 1pm\approx {10}^{-5\text{ bzw}\text{.}}\frac{I_{FL}}{I_P}\approx \Delta {\Phi }^2\approx {10}^{-10}$$

  

  bei vollständig kohärenter Beleuchtung.
• Setzt man für die Beugungseffizienz (Amplitude) des CGH 16% und für die Reflektivität des Testobjekts 14 (unbeschichtet) 4% an, geht nur ≈ 0,1 % des Gesamtlichtes I_ges als „Nutzlicht“ in die Prüfwelle (16%-16% • 4% = 0.1%): $$\begin{array}{ccc}\frac{I_P}{I_{ges}}=0.1\%& ,\text{ daraus folgt:}& \frac{I_{FL}}{I_{ges}}\end{array}\approx {\text{10}}^{-13}$$

  
• Die folgende Tab. 1 zeigt Simulationsergebnisse für den resultieren Phasenfehler Δw_max (in pm) in Abhängigkeit unterschiedlicher Falschlicht-Niveaus I_FL/ I_P. Tab. 1 Simulationsergebnisse

  Δwmax [pm]	IFL/IP
  1	1,4E-10
  10	1,4E-08
  100	1,4E-06
  1000	1,4E-04
  10070	1,4E-02

• Während im vorstehenden mathematischen Formalismus die Interferenz zwischen der Prüfwelle 26 (E_P) und dem Falschlicht (E_FL) betrachtet wurde, wird nachstehend zusätzlich der Einfluss der Referenzwelle 28 berücksichtigt. Hierbei werden der Feldstärkevektor der Referenzwelle 28 mit E_R, die Amplitude der Referenzwelle 28 mit A_R und die Intensität der Referenzwelle 28 mit I_R bezeichnet.
• Die Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  ungestörten Interferogramms, welches ohne Vorhandensein von Falschlicht vorliegt, lässt sich wie folgt beschreiben: $$\begin{array}{cc}{E}_{ges}^0=E_R+E_P;& I_{ges}^0=\end{array}{\left|E_R+E_P\right|}^2={\left(E_R+E_P\right)}^{*}\cdot \left(E_R+E_P\right)$$

  

  $$\begin{array}{cc}{E}_P=A_P\cdot e^{i{\phi }_P};& A_P=\sqrt{I_P}\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{cc}{E}_R=A_R\cdot e^{i{\phi }_R};& A_R=\sqrt{I_R}\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{l}{I}_{ges}^{\text{0}}\left(SF\right)\equiv I_{ges}^{\text{0}}\left(\Phi \right)=I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot \text{cos}\left(\Phi \right),\\ \Phi ={\phi }_P-{\phi }_R\end{array}$$

  
• Wird nun zusätzlich das Falschlicht berücksichtigt, so lässt sich die Intensität I_ges des sich dann aufgrund von 3-Strahl-Interferenz ergebenden Interferogramms wie folgt beschreiben: $$\begin{array}{l}{E}_{ges}=E_R+E_P+E_{FL},\\ \text{wobei }{E}_{FL}=A_{FL}\cdot e^{i{\phi }_{FL}}\text{ und }{A}_{FL}=\sqrt{I_{FL}}\end{array}$$

  

  $$I_{ges}={\left|E_R+E_P+E_{FL}\right|}^2=\left(E_R+E_P+E_{FL}\right)*\cdot \left(E_R+E_P+E_{FL}\right)$$

  
• Wird nun die Summe der Feldstärken E_P und E_FL als Feldstärke E_P+FL zusammengefasst, so lässt sich die mathematische Betrachtung auf eine 2-Strahl-Interferenz zurückführen: $$E_{ges}=E_R+E_{P+FL}$$

  

  $$I_{ges}={\left|E_R+E_{P+FL}\right|}^2=\left(E_R+E_{P+FL}\right)*\cdot \left(E_R+E_{P+FL}\right).$$

  
• E_P+FL wird analog zur bereits vorstehend bei Betrachtung der Interferenz zwischen E_P und E_FL verwendeten Formel dargestellt: $$E_{P+FL}=E_P+E_{FL}=A_{P+FL}\cdot e^{i{\phi }_P+\Delta \varphi }$$

  

  $$\text{mit }{A}_{P+FL}=\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2+2A_P{A}_{FL}\cdot cos\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)},$$

  

  $$\begin{array}{l}\Delta \varphi \left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)={\phi }_{P+FL}-{\phi }_P^0=arcsin\frac{A_{FL}\cdot sin\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}{\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2+2A_P{A}_{FL}\cdot cos\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}}\\ \text{sowie }\Delta {\mathrm{\phi }}^0={\phi }_{\text{FL}}-{\phi }_P^o.\end{array}$$

  
• Bei Phasenschieben der Referenz (Prüfling fix, ${\mathrm{\phi }}_P^o\equiv const$

  

  ) sind für das betrachtete phasenstabile Falschlicht (φ_FL ≡ const) Δφ und damit Δϕ und A_P+FL konstant.
• Für die Gesamtintensität I_ges(Φ) des durch Falschlicht gestörten Interferogramms ergibt sich dann: $$I_{ges}^{FL}\left(\varphi \right)=I_R+I_P{}_{+FL}\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)+2\cdot \sqrt{I_R}\sqrt{I_{P+FL}\left(\Delta {\mathrm{\phi }}^0\right)}\cdot cos\left(\varphi +\Delta \varphi \right)$$

  

  $$\varphi ={\phi }_P^o-\phi R,\Delta {\phi }^{\text{0}}={\phi }_{FL}-{\phi }_P^o\equiv const,$$

  

  $$\begin{array}{l}{I}_{P+FL}\left(\mathrm{\Delta }{\mathrm{\phi }}^0\right)=I_P+I_{FL}+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_{FL}}\cdot cos\left(\mathrm{\Delta }{\mathrm{\phi }}^0\right)\equiv const,\text{sowie}\\ \mathrm{\Delta }\varphi \left(\mathrm{\Delta }{\mathrm{\phi }}^0\right)={\phi }_{P+FL}-{\phi }_P=arcsin\frac{\sqrt{I_{FL}}\cdot sin\left(\mathrm{\Delta }{\mathrm{\phi }}^0\right)}{\sqrt{I_{P+FL}}\left(\mathrm{\Delta }{\mathrm{\phi }}^0\right)}\equiv const\left(27\right)\end{array}$$

  
• Bei Variation von ϕ durch Phasenschieben der Referenz (Prüfling fix, ${\phi }_P^0\equiv const$

  

  ) sind für das betrachtete phasenstabile Falschlicht (φ_FL ≡ const) Δφ⁰ und damit Δϕ und A_NL+FL konstant. Die Gesamtintensität $I_{ges}^{FL}\left(\varphi \right)$

  

  des durch Falschlicht gestörten Interferogramms weist damit die gleiche Form wie die Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  des ungestörten Interferogramms auf: $$I_{ges}^0\equiv I_{ges}^0\left(\varphi \right)=I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left(\varphi \right)$$

  
• I_ges(ϕ) unterscheidet sich von $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  lediglich im Kontrast, im Offset sowie in der Phasenverschiebung ΔΦ. Die Phasenverschiebung ΔΦ kann fälschlicherweise als Oberflächenmerkmal, wie etwa als Oberflächenabsenkung Δh gemäß 1, des Prüflings interpretiert werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 bereits erläutert.
• Setzt man beispielhaft I_P=1 sowie I_R=0,5 so ergeben sich für Δw_max die bereits in Tab. 1 aufgeführten Simulationsergebnisse. Wie bereits vorstehend erwähnt, ergibt sich der nahezu maximale Phasenfehler Δw_max für Δφ₀ =π/2. Diese Situation ist in dem bereits vorstehend erläuterten Diagramm dargestellt. Setzt man für die Intensität I_FL des Falschlichtes beispielhaft I_FL= 1,4%, so ergibt sich für den Phasenfehler in 4 Δw=10nm.
• 5 veranschaulicht analog zu 3 die Feldvektoren E_P, E_FL und E_P+FL für die Situation, in der Δφ⁰ = π/4. In diesem Fall ergibt sich der in 6 dargestellte Intensitätsverlauf $I_{ges}^{FL}\left(SF\right)$

  

  am der dem Messpunkt M_j entsprechenden Stelle in Abhängigkeit von der Wellenfrontverschiebung w. Dieser Intensitätsverlauf ist gegenüber $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  analog zu 4 nach links verschoben, jedoch um einen geringeren Betrag (Δw= 6,541 nm für I_FL= 1,4%). Weiterhin ist $I_{ges}^{FL}\left(SF\right)$

  

  nach oben verschoben und weist eine vergrößerte Amplitude auf.
• Das in 7 dargestellte Diagramm veranschaulicht den sich für I_FL= 1,4% ergebenden Phasenfehler Δw kontinuierlich in Abhängigkeit von Δφ₀ für Winkel zwischen 0 und 2π. Falschlicht kann damit abhängig von der Phasendifferenz Δφ₀ zwischen dem Feldvektor E_FL des Falschlichts und dem Feldvektor E_P der Prüfwelle 26 zu einem herkömmlicherweise nicht von der Oberflächenabweichung Δh unterscheidbaren Phasenfehler Δw mit einem Wert zwischen -Δw_max und +Δw_max führen.
• Nachstehend werden erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben, womit der Einfluss von Falschlicht auf das Messergebnis der Oberflächenabweichung Δh unterdrückt bzw. deutlich gedämpft werden kann. Dazu wird bei der Messung das Testobjekts 14 an unterschiedlichen Testpositionen 17 (N=1 bis Nmax) angeordnet. An jeder der Testpositionen 17 erfolgt die vorstehend beschriebene Aufzeichnung der an den unterschiedlichen Referenzpositionen 31 auf den Detektor 34 abgebildeten Interferogramme und Ermittlung des sich daraus ergebenden Intensitätsverlaufs Iges in Abhängigkeit von der Wellenfrontverschiebung w.
• 8 veranschaulicht die sich für drei Testpositionen 17 (N_max=3) für den Punkt M_i ergebenden Intensitätsverläufe $I_{ges}^{FL}\left(N=1\right),I_{ges}^{FL}\left(N=2\right),$

  

  sowie $I_{ges}^{FL}\left(N=3\right)$

  

  für den Fall, in dem die vermessene optische Oberfläche 14 die Sollform 12-2 (SF) aufweist und Falschlicht mit der Phasendifferenz Δφ₀= π/4 zum Feldvektor E_P der Prüfwelle 26 vorliegt. Wie in 5 veranschaulicht, weist dabei der Feldvektor E_P an der Testposition N=1 eine Phase ${\phi }_P={\phi }_P^0$

  

  auf. An der Testposition N=2 ist die Phase φ_P um 2π/3 verschoben $\left({\phi }_P={\phi }_P^0+\frac{2\pi }{3}\right).$

  

  Die Phase (φ_FL des Falschlichts bleibt dabei unverändert. In 5 ist diese Situation zur vereinfachten Darstellung anhand der analogen Situation dargestellt, bei der die Phase (φ_FL des Falschlichtes um 2π/3 verschoben ist und die Phase φ_P der Prüfwelle 26 gleich bleibt. Im Ergebnis verschiebt sich die Phasendifferenz Δφ zwischen dem Feldvektor E_FL des Falschlichts und dem Feldvektor E_P der Prüfwelle 26 um 2π/3. An der Testposition N=3 ist die Phase φ_P um 4π/3 $\left({\phi }_P={\phi }_P^0+2\cdot \frac{2\pi }{3}\right)$

  

  verschoben, was in 5 abermals ebenfalls anhand der analogen Situation dargestellt wird, bei der die Phase φ_FL des Falschlichtes um 4π/3 verschoben ist.
• Der in 8 veranschaulichte Intensitätsverlauf $I_{ges}^{FL}\left(N=1\right),$

  

  welcher dem in 6 dargestellten Intensitätsverlauf $I_{ges}^{FL}\left(SF\right)$

  

  entspricht, ist wie vorstehend erwähnt, für I_FL= 1,4% um Δw= 6541 pm gegenüber $I_{ges}^0\left(N=1\right)$

  

  nach links verschoben. Für den Intensitätsverlauf $I_{ges}^{FL}\left(N=2\right)$

  

  erfolgt gegenüber $I_{ges}^0\left(N=1\right)$

  

  ebenfalls eine Verschiebung nach links, und zwar um Δw= 2936 pm. Für den Intensitätsverlauf $I_{ges}^{FL}\left(N=3\right)$

  

  hingegen erfolgt gegenüber $I_{ges}^0\left(N=1\right)$

  

  eine Verschiebung nach rechts, und zwar um Δw= -9377 pm.
• Werden die für N=1 bis 3 ermittelten Verschiebungen Δw nun gemittelt, so ergibt sich für das in 8 veranschaulichte Beispiel eine gemittelte Verschiebung von <Δw> = 33 pm.
• Wie bereits erwähnt, ergeben sich die in 8 veranschaulichten Verschiebungen Δw für Δφ₀= π/4. 9 zeigt die sich analog für andere Werte (0 bis 2 π) der Phasendifferenz Δφ₀ zwischen Ep und E_FL für die einzelnen Testpositionen 17 mit N= 1 bis 3 ergebenden Verschiebungen Δw. 10 zeigt die daraus abgeleitete gemittelte Verschiebung <Δw> in Abhängigkeit von der Phasendifferenz Δφ₀. Hierbei ist festzustellen, dass diese zwischen +/- <Δw>_max hin und her oszilliert. Im vorliegenden Fall ist (ΔW)_max = 47 pm.
• Für den Fall, in dem Nmax=5, d.h. das Testobjekt 14 an fünf verschiedenen Testpositionen 17 mit $\begin{array}{l}{\phi }_P={\phi }_P^0,{\phi }_P^0+\frac{2\pi }{5},{\phi }_P^0+2\cdot \frac{2\pi }{5},{\phi }_P^0+3\cdot \\ \frac{2\pi }{5}sowie{\phi }_P^0+4\cdot \frac{2\pi }{5}\end{array}$

  

  
  angeordnet wird, ergibt sich für <Δw>_max = 0,4 pm. Allgemein kann beobachtet werden, dass sich <Δw>_max für größer werdendes Nmax kontinuierlich verringert.
• 11 zeigt dieses Verhalten für unterschiedliche Falschlichtniveaus. Die Kurve 1 beruht auf dem in den vorausgehenden Veranschaulichungen zu Grunde gelegten Falschlichtniveau von 1,4%, für das bei Messung in der Grund-Testposition (N=1) gilt: <Δw>_max = 10070pm. Den Kurven 2 und 3 liegen geringere Falschlichtniveaus zugrunde, für die bei Messung in der Grund-Testposition gilt: <Δw>_max = 1000 pm bzw. <Δw>_max = 10 pm.
• Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden bei der interferometrischen Formvermessung der optischen Oberfläche 12 des Testobjekts 14 für jede der Testpositionen 17 mit 1 bis Nmax in Abhängigkeit vom Ort (x,y) der Oberfläche 12 ergebenden Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) ermittelt. Zur Ermittlung jeder einzelnen der Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) kann, wie vorstehend beschrieben, das Referenzelement 30 nacheinander an den unterschiedlichen Referenzpositionen 31 angeordnet werden. Diese Variante der Phasenmessung basiert auf der in 1 dargestellten Konfiguration der Messvorrichtung 10, welche als sogenanntes „Common-Path-Interferometer“ ausgeführt ist. Alternativ können die Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) auch ohne Verschiebung des Referenzelements 30 in einem Interferometer vermessen werden, welches sich von der Messvorrichtung 10 gemäß 1 lediglich darin unterscheidet, dass der das Referenzelement 30 etwas verkippt ist, sodass der Strahlengang der zurücklaufenden Referenzwelle 28 etwas von dem Strahlengang der zurücklaufenden Prüfwelle 26 abweicht.
• Nach Ermittlung der jeweils ein Abweichungsergebnis 40 darstellenden Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) für die unterschiedlichen Testpositionen 17 werden diese gemittelt, vorzugsweise handelt es sich dabei um einen einfachen Mittelwert, d.h. alle Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) gehen ohne Gewichtung in den Mittelwert ein. Alternativ können die Phasenfehlerverteilungen Δw (x,y) vor der Mittelwertbildung auch gewichtet werden.
• Die gemittelte Phasenfehlerverteilung dient als Messergebnis für die Abweichung der tatsächlichen Form 12-1 der optischen Oberfläche 12 von der Sollform 12-2. In der gemittelten Phasenfehlerverteilung werden Falschlichteffekte unterdrückt. Wie vorstehend veranschaulicht, ist das Maß der Unterdrückung der Falschlichteffekte abhängig von der Anzahl der Testpositionen 17 bei der Messung.
• Um diesen Effekt der starken Unterdrückung durch Mittelung mathematisch zu veranschaulichen, wird nachstehend der Grenzfall sehr kleiner Falschlichtniveaus $\left(\frac{I_{FL}}{I_p}<<1\right)$

  

  betrachtet. Ausgehend von Gleichung (25) $$\mathrm{\Delta }\varphi \left(\mathrm{\Delta \phi }\right)={\phi }_{P+FL}-{\phi }_P=arcsin\frac{A_{FL}\cdot sin\left(\mathrm{\Delta \phi }\right)}{\sqrt{A_P^2+A_{FL}^2}+2A_P{A}_{FL}\cdot cos\left(\mathrm{\Delta \phi }\right)}$$

  

  mit Δφ = φ_FL - φ_Psowie $A_P=\sqrt{I_P}\text{ und }{A}_{FL}=\sqrt{I_{FL}}$

  

  findet man im Grenzfall sehr kleiner Falschlichtniveaus $\frac{I_{FL}}{I_p}<<\mathrm{1,}$

  

  also im Limes $\text{lim}\frac{I_{FL}}{I_p}\to \mathrm{0,}$

  

  dass $$\mathrm{\Delta }\varphi \left(\mathrm{\Delta \phi }\right)\stackrel{\frac{I_{FL}}{I_p}<<1}{\to }\sqrt{\frac{I_{FL}}{I_p}}\cdot sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P\right).$$

  
• Der gesamte Wellenfrontfehler Δw(φ_P) in Prüflingsstellung φ_P (Summe aus dem Wellenfrontfehlers Δw⁰ des tatsächlichem Oberflächenfehler (TF) h und dem Fehler $\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \mathrm{\Delta }\varphi \left(\mathrm{\Delta \phi }\right)$

  

  des Falschlichtbeitrags), $$\mathrm{\Delta }w\left({\phi }_P\right)=\mathrm{\Delta }{w}^0+\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \mathrm{\Delta }\varphi \left(\mathrm{\Delta \phi }\right)\approx \mathrm{\Delta }{w}^0+\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \sqrt{\frac{I_{FL}}{I_p}}\cdot sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P\right)$$

  

  variiert in diesem Limes $\frac{I_{FL}}{I_p}<<1$

  

  also sinus-förmig mit der Prüflingsstellung φ_P. Im Fall der bisher gewählten speziellen Diskretisierung der Prüflingsstellungen ${\phi }_P={\phi }_P^N$

  

  mit $${\phi }_P^N:={\phi }_P^0+\left(N-1\right)\cdot \frac{2\pi }{N_{max}},N=\mathrm{1,}\dots ,N_{max}$$

  

  gilt dann in diesem Grenzfall (als spezielle Eigenschaft der Sinusfunktion): $${\displaystyle {\sum }_{N=1}^{N_{max}}sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^N\right)\equiv 0.}$$

  
• Die durch das Falschlicht induzierten Phasenfehler werden also vollständig und exakt auf Null gemittelt. Der mittlere Wellenfrontfehler $$\frac{1}{N_{max}}{\displaystyle {\sum }_{N=1}^{N_{max}}\mathrm{\Delta }w\left({\phi }_P^N\right)\equiv \mathrm{\Delta }{w}^0}$$

  

  beschreibt in diesem Grenzfall den exakten Wellenfrontfehler Δw⁰des tatsächlichen Oberflächenfehlers (TF) h. Dieses exakte Wegmitteln der Falschlichtstörung zu Null gilt erst im Limes sehr kleiner Falschlichtniveaus $\frac{I_{FL}}{I_P}\ll 1\to 0.$

  

  Jenseits dieses Limes verläuft der Phasenfehler durch Falschlicht gemäß Gleichung (29) nicht mehr exakt sinus-förmig mit der Prüflingsstellung und die Mittelung ist nicht mehr exakt gleich Null. Aber der Verlauf des Phasenfehlers ist (bei hinreichend kleinem Falschlicht) immer noch näherungsweise sinus-förmig. Die Mittelung liefert wie vorstehend erläutert immer noch sehr kleine Werte und zwar umso näher an Null, je größer Nmax ist.
• Die Wahl der speziellen äquidistanten Diskretisierung (Ausdruck 32) der Prüflingsstellungen und Mittelung der resultierenden Phasenfehlerverteilung ist im Prinzip die einfachste Methode, aber in der allgemeinen Praxis nicht unbedingt die günstigste.
• Betrachtet man die Phasenstellungen ${\mathrm{\phi }}_P^N$

  

  des Prüflings punktweise, d.h. effektiv für jeden Ort (x,y) der Oberfläche 12, so wird die spezielle äquidistante Diskretisierung ${\mathrm{\phi }}_P^N$

  

  bei einer im allgemeinen gekrümmten Oberfläche 12 an einem Ort (x,y) nicht mehr exakt mit den global definierten Phasenabständen $\frac{2\pi }{N_{max}}$

  

  erfolgen, sondern ggf. Nmax nur noch für einen ausgewählten Referenzpunkt. Auch durch Einstellgenauigkeiten des Prüflings (z-Verschiebung, Verkippung, ...) werden (punktweise oder auch global) die exakt definierten Phasenabstände $\frac{2\pi }{N_{max}}$

  

  nicht mehr eingehalten. Die syste-Nmax matische Unterdrückung der Falschlichteffekte durch einfaches Mitteln wird dadurch gestört und reduziert sich ggf. nur noch auf eine deutlich weniger effiziente statistische Unterdrückung. Deshalb ist in diesem Zusammenhang statt einfacher Mittelung eine Auswerte-Methode besser, bei der man die spezielle diskrete Einstellung (32) der Prüflingsposition (global oder für einen Referenzpunkt auf der Spiegeloberfläche) zwar (grob) beibehält, aber Abweichungen zulassen kann. Stattdessen passt man z.B. den für $\frac{I_{FL}}{I_P}\ll 1$

  

  erwarteten Verlauf $$\Delta w\left({\phi }_P\right)=\Delta w^0+\frac{\lambda }{2\pi }\cdot \sqrt{\frac{I_{FL}}{I_P}\cdot }sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P\right)$$

  

  der Wellenfrontabweichungen (für die aus der Spiegelgeometrie und aus der Phasenrekonstruktion bekannten effektiven punktweisen Prüflingsstellungen) an die bei verschiedenen Prüflingsstellungen gemessenen Wellenfrontabweichungen punktweise an jedem Ort (x,y) an. Die Anpassung bestimmt punktweise die drei (Fit-) Parameter Δw⁰, $\sqrt{\frac{I_{FL}}{I_P}}$

  

  und φ_FL. Mit Δw⁰) erhält man den gesuchten (ungestörten) Wellenfrontfehler des tatsächlichen Oberflächenfehlers und man gewinnt mit $\sqrt{\frac{I_{FL}}{I_P}}$

  

  und φ_FL zusätzlich Informationen über das störende Falschlicht. Statt des genäherten Verlaufs (für $\frac{I_{FL}}{I_P}\ll 1$

  

  ) $$\Delta \varphi \left(\Delta \phi \right)\approx \sqrt{\frac{I_{FL}}{I_P}\cdot }sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P\right)$$

  

  in Gleichung (35) lässt sich für größtmögliche Genauigkeit auch der exakte Ausdruck in Gleichung (29) verwenden, um die drei Parameter Δw⁰, $\sqrt{\frac{I_{FL}}{I_P}}$

  

  und φ_FL zu bestimmen.
• Gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Verschiebung des Referenzelements 30 und des Testobjekts 14 simultan, und zwar schrittweise gegenläufig, beispielsweise um die gleiche Phasendifferenz. Bezugnehmend auf die Messvorrichtung 10 gemäß 1 heißt das beispielsweise, dass N_max und M_max den gleichen Wert aufweisen, und bei der ersten Interferogrammaufzeichnung das Testobjekt 14 an der Position N=N_max und das Referenzelement 30 an der Position M=1, oder umgekehrt, angeordnet sind. Daraufhin wird das Testobjekt 14 an die Position Nmax-1 und das Referenzelement 30 an die Position 2 u.s.w. verschoben.
• Dabei ist die Distanz zwischen den Positionen so bemessen, dass die durch die Verschiebung des Testobjekts 14 bewirkte Phasenverschiebung der Prüfwelle 26 +Φ/2 (d.h. φ_P= φ⁰ _P + Φ/2) und die durch die Verschiebung des Referenzelements 30 bewirkte Phasenverschiebung der Referenzwelle 28 -Φ/2 beträgt (d.h. φ_R= φ⁰ _R - Φ/2). Damit ergibt sich für die Phasendifferenz zwischen Prüfwelle 26 und Referenzwelle 28: φ_P - φ_R = (φ⁰ _P -φ⁰ _R) + Φ = Φ₀ + Φ, wobei ϕ₀=( (φ⁰ _P -φ⁰ _P). Die Auswirkung der Verschiebung des Testobjekts 14 auf die Phasendifferenz φ_P - φ_R ist mit +ϕ/2 mit der Auswirkung der Verschiebung des Referenzelements 30 auf die Phasendifferenz φ_P - φ_R (nämlich -(-Φ/2)= +(ϕ/2) identisch. Insbesondere sollten die beiden Auswirkungen zumindest das gleiche Vorzeichen aufweisen.
• Soll bei den aufeinander folgenden Messungen für Φ der gleiche Wert eingestellt werden wie beim vorstehend beschriebenen Betrieb der Messvorrichtung 10, bei dem für eine gleichbleibende Position des Prüflings 14 das Referenzelement 30 schrittweise verschoben wird, so muss in der vorliegenden Ausführungsform das Referenzelement 30 in jedem Schritt lediglich um die Hälfte des Verschiebungsbetrags des vorstehend beschriebenen Betriebs verschoben werden. Wie bereits vorstehend erläutert, trägt damit das Referenzelement lediglich Φ/2 zur Phasenverschiebung bei, während die verbleibende Phasenverschiebung um Φ/2 durch Verschiebung des Testobjekts 14 bewerkstelligt wird.
• Bezugnehmend auf die in Ausdruck (20) i.V.m den Ausdrücken (16), (17) und (19) aufgeführte Intensität I_ges des sich dann aufgrund von 3-Strahl-Interferenz ergebenden Interferogramms, wird das zur Hälfte auf das Referenzelement 30 sowie das Testobjekt 14 aufgeteilte Phasenschieben von Φ beschrieben durch: $$\begin{array}{l}{\phi }_P={\phi }_P^0+\frac{\varphi }{2};{\phi }_{\text{R}}={\phi }_R^0-\frac{\varphi }{2},\text{sowie}\\ {\phi }_P-{\phi }_R=\left({\phi }_P^0-{\phi }_R^0\right)+\varphi ={\varphi }_0+\varphi \end{array}$$

  
• Die Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  des ungestörten Interferogramms gemäß (18), welches ohne Vorhandensein von Falschlicht vorliegt, lautet nun wie folgt: $$I_{ges}^0\equiv I_{ges}^0\left(\varphi \right)=I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left({\varphi }_0+\varphi \right)$$

  
• Mit (36) findet man für I_ges gemäß Ausdruck (20): $$\begin{array}{l}{I}_{ges}\left(\varphi \right)=I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left({\varphi }_0+\varphi \right)+I_{FL}+\\ +2\cdot \sqrt{I_{FL}}\cdot \sqrt{IP+IR+2\cdot \sqrt{IP}\cdot \sqrt{IR\cdot }cos\left(\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^0\right)+\left({\phi }_{FL}-{\phi }_R^0\right)\right)}\cdot \\ \cdot cos\left(\frac{\varphi }{2}+\Delta \varphi \right)\text{,}\end{array}$$

  

  wobei Δϕ = arctan2(x,y) (4-quadrant-inverser Tangens) $$\begin{array}{c}\text{mit }x:=\sqrt{I_R}\cdot cos\left({\phi }_{FL}-{\phi }_R^0\right)+\sqrt{I_P}\cdot cos\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^0\right),\\ y:=\sqrt{I_R}\cdot sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_R^0\right)+\sqrt{I_P}\cdot sin\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^0\right)\end{array}$$

  
• I_ges(Φ) lässt sich damit wie folgt schreiben: $$I_{ges}\left(\varphi \right)=I_{ges,\varphi }\left(\varphi \right)+I_{ges,\frac{\varphi }{2}}\left(\varphi \right),$$

  

  wobei $$I_{ges,\varphi }\left(\varphi \right):=I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left({\varphi }_0+\varphi \right)+I_{FL}$$

  

  sowie $$\begin{array}{l}{I}_{ges,\frac{\varphi }{2}}\left(\varphi \right):=2\cdot \sqrt{I_{FL}}\cdot \\ \sqrt{I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left(\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^0\right)+\left({\phi }_{FL}-{\phi }_R^0\right)\right)}\cdot cos\left(\frac{\varphi }{2}+\Delta \varphi \right)\end{array}$$

  
• I_ges, _Φ (ϕ) gemäß (40) entspricht der Summe aus der Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  des ungestörten Inteferogramms und I_FL. I_FL stellt eine kleine Modifikation des Offsets durch ein konstante Falschlichtintensität dar und kann daher vernachlässig werden. I_{ges, Φ} (ϕ) variiert damit mit der Schiebefrequenz 1 (d.h. mit Φ).
• Der erste Faktor $$2\cdot \sqrt{I_{FL}}\cdot \sqrt{I_P+I_R+2\cdot \sqrt{I_P}\cdot \sqrt{I_R}\cdot cos\left(\left({\phi }_{FL}-{\phi }_P^0\right)+\left({\phi }_{FL}-{\phi }_R^0\right)\right)}$$

  

  von $I_{ges,\frac{\varphi }{2}}\left(\varphi \right)$

  

  ist konstant bei Variation von Φ, während der zweite Faktor $\left(cos\left(\frac{\varphi }{2}+\Delta \varphi \right)\right)$

  

  mit der halben Schiebefrequenz ½ (d.h. mit Φ/2) variiert.
• Aufgrund der unterschiedlichen Frequenz-Abhängigkeiten (Φ bzw. Φ/2) lässt sich mittels Fourier-Zerlegung von I_ges (ϕ) gemäß (38) der Anteil $I_{ges,\frac{\varphi }{2}}\left(\varphi \right)$

  

  womit sich die verbleibende Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  des ungestörten Phasenschiebe-Interferogramms bestimmen lässt.
• 12 zeigt das Ergebnis dieser Vorgehensweise anhand des Intensitätsverlaufs I_ges (SF), welcher sich am der dem Messpunkt M_j entsprechenden Stelle in Abhängigkeit von der Wellenfrontverschiebung w für den Fall, in dem Falschlicht mit Δφ⁰ = π/4 vorliegt und die optische Oberfläche 12 die Sollform 12-2 aufweist, ergibt. Weiterhin zeigt 12 den mittels Fourier-Zerlegung von I_ges(SF) abseparierbaren Anteil $I_{ges,\frac{\varphi }{2}}$

  

  sowie den verbleibenden Anteil I_{ges, ϕ}, welcher bei Vernachlässigung des konstanten Offsets I_FL der Intensität $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  enspricht. Der durch das Falschlicht erzeugte Phasenfehler Δw lässt sich nun als Offset in x-Koordinatenrichtung zwischen I_ges (SF) und I_{ges, ϕ} ablesen.
• Für andere Phasenabweichungen Δφ⁰ des Falschlichts ergibt sich bei entsprechender Abseparierung des Anteils $I_{ges,\frac{\varphi }{2}}$

  

  ebenfalls als verbleibenden Anteil I_{ges, ϕ} die Intensitätsverteilung $I_{ges}^0\left(\varphi \right)$

  

  die sich ohne Vorliegen von Falschlicht ergeben würde.
• Die vorstehend vorgenommene Aufteilung des Phasenschiebens simultan auf Prüfling und Referenz mit $\phi P={\phi }_P^0+\frac{\varphi }{2}\text{ und }\phi \text{R}={\phi }_R^0+\frac{\varphi }{2},$

  

  also ½:½ ist beispielhaft. Möglich sind auch andere Aufteilungen für die allgemein gilt: $\begin{array}{l}{\phi }_P={\phi }_P^0+\\ \alpha \cdot \Phi \text{ und }{\phi }_{\text{R}}={\phi }_R^0-\left(1-\alpha \right)\cdot \Phi ,\end{array}$

  

  wobei α ∈ [0,1].
• Bei Durchführung des vorstehend beschriebenen Messverfahrens gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird nun von dem bei Vermessung der optischen Oberfläche 12 mit einem um Δh(x,y) von der Sollform 12-2 abweichenden tatsächlichen Form 12-1 ermittelten Intensitätsverlauf 42 (I_ges (Φ)), bei der Falschlicht mit unbekannten Phasenoffsets Δφ⁰ vorliegt, mittels Fourier-Zerlegung der auf Streustrahlung zurückzuführende Anteil 44 $\left(I_{ges,\frac{\varphi }{2}}\right)$

  

  absepariert. Durch Vergleich des verbleibenden Anteils I_{ges, ϕ} mit dem per Simulation oder Kalibriermessung für die Sollform 12-2 bestimmten Intensitätsverteilung $I_{ges}^0\left(SF\right)$

  

  wird daraufhin die Verteilung der Abweichung Δh(x,y) ermittelt.
• 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

optische Oberfläche

12-1

tatsächliche Form

12-2

Sollform

14

Testobjekt

15

Halteeinrichtung

16

Messstrahlungsquelle

17

Testpositionen

18

Austrittsfläche

19

Messstrahlung

20

Eingangswelle

22

Strahlteiler

24

diffraktives optisches Modul

26

Prüfwelle

26i

Einzelstrahl der Prüfwelle

28

Referenzwelle

28i

Einzelstrahl der Referenzwelle

29

Messpunkt

30

Referenzelement

31

Referenzpositionen

32

Erfassungseinrichtung

34

Detektor

36

Fokussierlinse

38

Auswerteeinrichtung

40

Abweichungsergebnis Δw

42

ermittelter Intensitätsverlauf I_ges (ϕ)

44

auf Streustrahlung zurückzuführender Anteil $I_{ges,\frac{\varphi }{2}}$

Claims (16)

1. Messvorrichtung (10) zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14) mit: - einem diffraktiven optischen Modul (24) zur Erzeugung einer auf die optische Oberfläche gerichteten Prüfwelle (26), welche zumindest eine teilweise an eine Sollform (12-2) der optischen Oberfläche angepasste Wellenfront aufweist, sowie einer auf ein reflektives Referenzelement (30) gerichteten Referenzwelle (28), - einer in Richtung des Strahlengangs der Prüfwelle (26) verschiebbar gelagerten Halteeinrichtung (15) zur Anordnung des Testobjekts an unterschiedlichen Testpositionen (17), - einer Erfassungseinrichtung (32) zum Erfassen von an den unterschiedlichen Testpositionen des Testobjekts erzeugten Interferogrammen, welche jeweils durch eine Überlagerung der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche und der Referenzwelle nach Reflexion an dem Referenzelement gebildet werden, sowie - einer Auswerteeinrichtung (38), welche dazu konfiguriert ist, eine Abweichung einer tatsächlichen Form (12-1) der optischen Oberfläche (12) von der Sollform (12-2) durch Auswertung der an den unterschiedlichen Testpositionen erzeugten Interferogramme zu bestimmen.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinrichung (38) dazu konfiguriert ist, die Interferogramme derart auszuwerten, dass durch Streustrahlung erzeugte Fehler im Auswerteergebnis minimiert werden.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei benachbarte Testpositionen (17) höchstens einen Bruchteil einer Wellenlänge der Prüfwelle (26) voneinander beabstandet sind.
4. Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei das Referenzelement (30) zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen verschiebbar gelagert ist.
5. Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung (38) dazu konfiguriert ist, die Abweichung der tatsächlichen Form (12-1) der optischen Oberfläche (12) von der Sollform (12-2) durch jeweilige Ermittlung eines Abweichungsergebnisses für jede der Testpositionen (17) und Mittelung der Abweichungsergebnisse zu bestimmen.
6. Messvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Referenzelement (30) zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen (31) in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle (28) verschiebbar gelagert ist, den an den unterschiedlichen Testpositionen (17) erzeugten Interferogrammen mindestens einer der Testpositionen mehrere Interferogramme zugeordnet sind, bei deren Erzeugung das Referenzelement (30) an unterschiedlichen Referenzpositionen angeordnet ist, und die Auswerteeinrichtung (38) dazu konfiguriert ist, das Abweichungsergebnis für die mindestens eine Testposition anhand der zugeordneten Interferogramme zu bestimmen.
7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Referenzelement (30) zur Anordnung an unterschiedlichen Referenzpositionen (31) in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle verschiebbar gelagert ist und die Messvorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, das Testobjekt (14) nacheinander an den unterschiedlichen Testpositionen (17) anzuordnen und gleichzeitig die Referenzposition des Referenzelements (30) zu verändern.
8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Messvorrichtung (10) dazu konfiguriert ist, bei Verschiebung des Testobjekts (14) zwischen Testpositionen (17) das Referenzelement (30) gleichzeitig derart zu verschieben, dass die Auswirkung der Verschiebung des Testobjekts und die Auswirkung der Verschiebung des Referenzelements auf die Phasendifferenz zwischen der Prüfwelle und der Referenzwelle im resultierenden Interferogramm das gleiche Vorzeichen aufweisen.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Auswerteeinrichtung (38) dazu konfiguriert ist, aus den Interferogrammen bezüglich mindestens eines Messpunkts (29) auf der optischen Oberfläche einen von Interferogramm zu Interferogramm variierenden Intensitätsverlauf (42) in Abhängigkeit einer dem jeweiligen Interferogramm zugrunde liegenden Phasendifferenz zwischen der Prüfwelle (26) und der Referenzwelle (28) zu ermitteln und aus dem ermittelten Intensitätsverlauf einen auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteil (44) herauszurechnen.
10. Messvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Auswerteeinrichtung (38) dazu konfiguriert ist, beim Herausrechnen des auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteils (44) eine Fourier-Zerlegung des ermittelten Intensitätsverlaufs (42) durchzuführen.
11. Messvorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, welches zur Bestimmung der Form einer Oberfläche eines EUV-Spiegels (14) für die Mikrolithographie konfiguriert ist.
12. Verfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche (12) eines Testobjekts (14), mit den Schritten. - Erzeugen einer auf die optische Oberfläche gerichteten Prüfwelle (26), welche zumindest eine teilweise an eine Sollform (12-2) der optischen Oberfläche angepasste Wellenfront aufweist, sowie einer auf ein reflektives Referenzelement (30) gerichteten Referenzwelle (28) mittels eines diffraktiven optischen Moduls (24), - Anordnen des Testobjekts in Richtung des Strahlengangs der Prüfwelle nacheinander an unterschiedlichen Testpositionen (17), - Erfassen von an den unterschiedlichen Testpositionen (17) des Testobjekts erzeugten Interferogrammen, welche jeweils durch eine Überlagerung der Prüfwelle nach Wechselwirkung mit der optischen Oberfläche und der Referenzwelle nach Reflexion an dem Referenzelement gebildet werden, sowie - Bestimmung einer Abweichung einer tatsächlichen Form (12-1) der optischen Oberfläche (12) von der Sollform (12-2) durch Auswertung der an den unterschiedlichen Testpositionen (17) erzeugten Interferogramme.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Abweichung der tatsächlichen Form (12-1) der optischen Oberfläche (12) von der Sollform (12-2) durch jeweiliges Ermitteln eines Abweichungsergebnisses für jede der Testpositionen und Mittelung der Abweichungsergebnisse bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Testobjekt (14) nacheinander an den unterschiedlichen Testpositionen (17) angeordnet und gleichzeitig eine Referenzposition (31) des Referenzelements (30) in Richtung des Strahlengangs der Referenzwelle (28) verändert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem aus den Interferogrammen bezüglich mindestens eines Messpunkts (29) auf der optischen Oberfläche ein von Interferogramm zu Interferogramm variierender Intensitätsverlauf (42) in Abhängigkeit einer dem jeweiligen Interferogramm zugrunde liegenden Phasendifferenz zwischen Prüfwelle und Referenzwelle ermittelt wird und aus dem ermittelten Intensitätsverlauf ein auf Streustrahlung zurückzuführender Anteil (44) herausgerechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem beim Herausrechnen des auf Streustrahlung zurückzuführenden Anteils (44) eine Fourier-Zerlegung des ermittelten Intensitätsverlaufs (42) durchgeführt wird.

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