DE102022209477B3 - Interferometrisches Messverfahren und interferometrische Messvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Messverfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Prüflings wird mittels einer Messvorrichtung durchgeführt, die ein Beleuchtungsmodul zur Erzeugung einer effektiven Lichtquelle in einer Lichtquellenebene des Beleuchtungsmoduls sowie eine Vielzahl optischer Komponenten aufweist, zu denen ein Kollimator, ein dem Kollimator nachgeschaltetes transparentes Referenzelement und ein Strahlteiler gehören. Ein Detektor erfasst eine Überlagerung einer Messwelle und einer Referenzwelle. Das Messverfahren umfasst eine Messung der Oberfläche des Prüflings zur Ermittlung einer in einer Detektorfläche des Detektors vorliegenden gemessenen Wellenfront sowie eine Auswertung der Wellenfront zur Bestimmung der Form der optischen Oberfläche. Die Auswertung umfasst folgende Schritte: Identifizieren von Interferometerflächen, wobei eine Interferometerfläche eine bei einer Messung wenigstens einmal genutzte optisch wirksame Fläche einer der optischen Komponenten der Messvorrichtung ist; Bestimmen von flächenbezogenen kohärenten Wellenfrontstörungen sowie Zuordnen jeder der Wellenfrontstörungen zu Störstrukturen an einer der Interferometerflächen der Messvorrichtung; Ermitteln einer von kohärenten Wellenfrontstörungen bereinigten Wellenfront durch flächenspezifisches Subtrahieren der flächenbezogenen kohärenten Wellenfrontstörungen von der gemessenen Wellenfront; Auswerten der bereinigten Wellenfront.

Description

• ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
• Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und eine Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Prüflings.
• Ein allgemeines Anwendungsgebiet ist die hochgenaue interferometrische Vermessung von optischen Flächen und optisch transparenten Objekten. Ein spezielles Anwendungsgebiet ist die ultra-hochgenaue interferometrische Vermessung, wie sie z.B. bei der Herstellung von lithografischen Projektionsoptiken zum Einsatz kommt. Dabei geht es um Messunsicherheiten unter 1/100 der sichtbaren Wellenlänge.
• In lithografischen Projektionsoptiken werden zunehmend Freiformflächen-Spiegel oder Freiform-Linsen eingesetzt. Bei der interferometrischen Prüfung von Freiformflächen entfällt die Methode der Drehvermittelung, die bei rotationssymmetrischen Asphären angewendet werden kann, aufgrund der Unsymmetrie des Prüflings. Da die klassische Kalibrierung mit Drehvermittlung von rotationsunsymmetrischen Fehlern nicht möglich ist, verbleibt ein optisches Störsignal (Speckle-Effekte), das u.a. durch die Oberflächen-Feinstruktur der Interferometer-Bauteile erzeugt wird.
• Ein klassisches Mittel, die durch Interferometer-Bauteile verursachten kohärenten Störungen und Artefakte gering zu halten oder zu vermeiden, ist der Einsatz einer großen Lichtquelle. Sie sorgt dafür, dass Feinstrukturen auf den Bauteilen unscharf abgebildet werden, so dass ihre kohärenten störenden Auswirkungen gedämpft werden. Große Lichtquellen können z.B. in Zweistrahl-Interferometern vom Typ „Michelson“ oder „Twyman-Green“ genutzt werden. Wegen diverser Randbedingungen werden derartige Interferometer-Typen jedoch eher selten eingesetzt.
• Das Arbeitspferd in der Optikwerkstatt, speziell bei der Produktion von Elementen von lithografischen Projektionsoptiken, ist das Interferometer vom Typ „Fizeau“ (Fizeau-Interferometer). Eine Messvorrichtung mit Fizeau-Interferometer umfasst ein Beleuchtungsmodul, das eine effektive Lichtquelle erzeugt. Von dem Beleuchtungsmodul emittiertes Licht wird mit einem Kollimator kollimiert. Zwischen dem Beleuchtungsmodul und dem Kollimator befindet sich ein Strahlteiler. Der kollimierte Strahl durchtritt ein transparentes Referenzelement, dessen mit hoher optischer Qualität gefertigte Austrittsfläche als Referenzfläche dient, durch die ein Teil des Lichts reflektiert wird. Der transmittierte Anteil propagiert weiter zur Prüflingsoberfläche. Der Raum zwischen Referenzfläche und Prüflingsoberfläche wird als Kavität des Interferometers bezeichnet. Der von der Prüflingsoberfläche reflektierte Anteil enthält Informationen über die durch den Prüfling verursachte Aberration. Die Wellenfronten beider Anteile interferieren im Interferometer und werden über den Strahlteiler auf die Sensorfläche eines Detektors geleitet. Auf der Sensorfläche entsteht ein scharfes Bild der Probenfläche, das mit einem Streifenmuster (dem Interferenzmuster) durchzogen ist. Dabei zeigt ein durchgehender Streifen Bereiche gleicher Luftspaltdicke an. Angrenzende Streifen hingegen zeigen eine Änderung der Dicke an, die der halben Wellenlänge des Lichts entsprechen.
• Entsprechend den Regeln der räumlichen Kohärenz darf die Lichtquellengröße eine bestimmte Größe nicht überschreiten, damit Interferenzbilder mit ausreichendem Kontrast resultieren.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, kohärente Störungen durch Verwendung einer kreisförmigen Lichtquelle ( DE 10 121 516 A1 entsprechend US 2003/030819 A1 ) oder einer bogenförmigen Lichtquelle ( DE10 2016 213 237 A1 entsprechend US 2019/154427 A1 ) zu verringern.
• Ein anderer Lösungsvorschlag sieht eine bewegliche punktförmige Lichtquelle mit zeitlich sequenzieller Aufnahme und Verrechnung der Phasenbilder vor (vgl. z.B. US 2012/0236316 A1 ).
• Die DE 10 2015 222 789 A1 beschreibt eine Lösung, bei der das Beleuchtungsmodul ein Zusatzmodul in Form eines Vorschaltinterferometers mit einer Vorschaltkavität aufweist.
• AUFGABE UND LÖSUNG
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einfluss kohärenter Störungen auf die Messgenauigkeit interferometrischer Messungen zu verringern, ohne Einschränkungen bei der Auslegung von Lichtquellen vornehmen zu müssen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Messvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7 bereitgestellt. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
• Das Messverfahren kann mit jeder konventionellen Messvorrichtung durchgeführt werden, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Besonderheiten liegen in der Art der Auswertung und gegebenenfalls der Nutzung der Messvorrichtung. Bei dem Verfahren werden Interferometerflächen identifiziert. Eine Interferometerfläche ist eine optisch wirksame Fläche einer der optischen Komponenten der Messvorrichtung. Bei der Auswertung werden flächenbezogene kohärente Wellenfrontstörungen bestimmt. Jede der Wellenfrontstörungen wird entsprechenden Störstrukturen an einer der Interferometerflächen zugeordnet. Die Auswertung umfasst eine flächenspezifische Subtraktion der flächenbezogenen kohärenten Wellenfrontstörungen von der gemessenen Wellenfront. Dadurch wird eine von kohärenten Wellenfrontstörungen bereinigte Wellenfront ermittelt. Diese bereinigte Wellenfront kann dann ausgewertet werden. Da kohärente Wellenfrontstörungen in der der Auswertung zugrunde liegenden Wellenfront danach nicht mehr vorhanden sind, repräsentiert diese mit besserem Signal/Rausch-Verhältnis diejenige gesuchte Wellenfront, die Rückschlüsse auf die Oberflächenform zulässt.
• Das hier vorgeschlagene Messverfahren benötigt keine zusätzlichen apparativen Erweiterungen einer konventionellen Messvorrichtung. Stattdessen wird ein Messverfahren bereitgestellt, in welchem eine rechnerische Bereinigung der gemessenen Wellenfront von kohärenten Störungen erfolgt. Dabei ist es z.B. unerheblich, ob eine punktförmige oder eine durch physikalisch bedingte Einschränkungen in ihrer Größe limitierte ausgedehnte Lichtquelle zum Einsatz kommt.
• Gemäß einer Formulierung sieht die beanspruchte Erfindung somit im Kern vor, die von einzelnen Interferometerflächen stammenden kohärenten Störungen zu lokalisieren und quantifizieren, um ihre Wirkung anschießend vom Messergebnis abzuziehen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist hier keine Dämpfung oder Mittelung unbekannter Störungen angestrebt. Stattdessen wird eine Bestimmung von Herkunft, Lage und Größe der Einzelstörungen durchgeführt.
• Der Begriff „köhärente Störung“ kann wie folgt verstanden werden. Ein Staubkorn (als Beispiel) auf einer beliebigen Interferometerfläche wird i.a. nicht scharf auf die Kamera (den Detektor) abgebildet. Bei Beleuchtung geht von ihm eine „Kugelwelle“ aus, die zu der beleuchtenden Welle kohärent ist. In der Detektorfläche bzw. auf der Kamera interferieren die „Kugelwelle“ und die beleuchtende Welle und bilden ein feines Ringmuster. Dieses wird als „kohärente Störung“ bezeichnet. Bei Nutzung einer ausgedehnten Lichtquelle bildet jeder Punkt der Lichtquelle eine eigene „kohärente Störung“. Da jeder Lichtquellenpunkt zu seinem Nachbarpunkt inkohärent ist, summieren sich die „kohärenten Störungen“ jedes Punktes inkohärent auf der Kamera. Die Ringmuster aller Punkte verschmieren sich.
• Der Begriff „Einzelstörung“ bezeichnet in dieser Anmeldung die von einem einzelnen Bild einer einzelnen Interferometerfläche stammenden kohärenten Störungen.
• Gemäß einer Weiterbildung wird eine rechnerische Propagation der ermittelten Wellenfront nach Amplitude und Phase durchgeführt. Dies führt dazu, dass die flächenbezogenen Störstrukturen optisch wirksamer Flächen jeweils scharf erscheinen. Diese Störstrukturen werden dann aus Amplitude und Phase der jeweiligen fokussierten Interferometerflächen-Bilder beseitigt. Dann erfolgt eine Rückpropagation, wodurch eine bereinigte Wellenfront ermittelt wird, die keine durch die Störstrukturen verursachten Wellenfrontstörungen mehr enthält.
• Bei rechnerischer „Fokussierung (Propagation)“ der gemessenen Wellenfront nach Amplitude und Phase wird aus dem feinen Ringmuster der kohärenten Störung ein scharfes Bild des Staubkorns. Das lässt sich dann rechnerisch entfernen (z.B. mittels Medianfilter). Nach Rückpropagation erhält man die bereinigte Wellenfront.
• Um die Grundlagen für die Korrektur zu schaffen, wird bei einer bevorzugten Variante des Messverfahrens eine Kalibriermessung durchgeführt, bei der eine quasi-punktförmige effektive Lichtquelle verwendet wird. Basierend auf den Ergebnissen der Kalibriermessung werden die von den Interferometerflächen-Bildern stammenden Einzelkorrekturen der Wellenfront bestimmt. Eine reguläre Messung wird dann mithilfe einer ausgedehnten effektiven Lichtquelle durchgeführt, deren relative Helligkeitsverteilung bekannt ist. Durch eine rechnerische Anpassung der Einzelkorrekturen der Wellenfront auf die bekannte ausgedehnte effektive Lichtquelle kann eine Wellenfront-Gesamtkorrektur ermittelt werden. Diese wird dann von der gemessenen Wellenfront abgezogen bzw. subtrahiert, so dass eine bereinigte Wellenfront übrigbleibt.
• Die Wellenfront-Gesamtkorrektur für die Messung mit ausgedehnter effektiver Lichtquelle kann durch eine Verrechnung von mit punktförmiger effektiver Lichtquelle ermittelten Korrekturwerten mit Hilfe einer Faltungsfunktion durchgeführt werden, die die Verschmierungswirkung der ausgedehnten Lichtquelle repräsentiert.
• Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Prüflings. Die Messvorrichtung ist dafür konfiguriert, das Messverfahren durchzuführen. Dazu ist u.a. eine Auswerteeinheit vorgesehen, die Software geladen hat, die die Auswerteeinrichtung in die Lage versetzt, die erläuterten Berechnungen durchzuführen.
• KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
• 1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung mit einem Fizeau-Interferometer;
• 2 zeigt Beispiele für kohärente Störungen durch kleine Partikel auf verschiedenen optischen Flächen eines Interferometers in einem Intensitätsbild (2A) bzw. in der Wellenfront (2B);
• 3 zeigt ein Beispiel für die drei Abbildungen einer Kollimatorfläche relativ zur CCD-Kamerafläche;
• 4 zeigt ein Beispiel für Faltungskerne für Amplitude und Phase;
• 5 zeigt in 5A ein Beispiel für gemessene Intensität A^'2(x,y) für Amplitudenartefakte auf einer Interferometerfläche und in 5B ein Beispiel für nachfokussierte Intensität A^"2(x,y) für Amplitudenartefakte auf einer Interferometerfläche;
• 6 zeigt in 6A zeigt eine gemessene Phase ϕ'(x,y) · λ/2π in nm zu Beispiel aus 5A und in 6B die berechnete Phase ϕ"(x,y)·λ/2π in nm zu Beispiel aus 5B;
• 7 zeigt in 7A bis 7D ein Beispiel für die Bearbeitung einer mit einer kleinen Lichtquelle gemessenen Wellenfront, die von Beugungsringen überzogen ist, die von punktförmigen Partikeln auf einer Interferometerfläche verursacht werden;
• Fig, 8 zeigt in 8A bis 8D die entsprechenden Auswirkungen auf die Amplitude;
• 9 zeigt den Strahlengang von Lichtquellen-Randstrahlen im Okularbereich bei 3 mit Staubkörnchen auf Fläche 4 in 1;
• 10 zeigt in 10A ein Beispiel für eine Wellenfront und in 10B ein Beispiel für die Amplitude, die mit großer Lichtquelle gemessen wurden, wobei korrespondierende Datensätze mit kleiner Lichtquelle im Zusammenhang mit 7A und 8A angegeben sind.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Nachfolgend werden theoretische Grundlagen der Erfindung erläutert und Möglichkeiten der praktischen Umsetzung anhand von Ausführungsbeispielen illustriert.
• Die 1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 100 des Standes der Technik (SdT) mit einem Fizeau-Interferometer zur interferometrischen Bestimmung der Form einer optischen Oberfläche 112 eines Prüflings 110, der in einem nicht dargestellten Prüflingshalter gehalten ist.
• Die Messvorrichtung 100 weist ein Beleuchtungsmodul 120 mit einer primären Lichtquelle 125 auf, die im Betrieb Messlicht einer Messwellenlänge im sichtbaren Wellenlängenbereich, z.B. bei ca. 532 nm Wellenlänge, erzeugt. Optische Elemente des Beleuchtungsmoduls dienen zum Empfangen des Messlichts und zur Erzeugung einer ausgedehnten effektiven Lichtquelle 130 in einer Lichtquellenebene 132 des Beleuchtungsmoduls.
• Im Beispiel der 1 wird ein Laser als primäre Lichtquelle 125 genutzt. Eine nachgeschaltete Strahlaufweitungsoptik 127 erzeugt einen aufgeweiteten Laserstrahl, der auf eine rotierende Streuscheibe 128 trifft und dort eine sekundäre Lichtquelle in Form eines gleichmäßig ausgeleuchteten Beleuchtungsspots mit der gewünschten Größe bildet. Dieser Beleuchtungsspot, d.h. die sekundäre Lichtquelle, fungiert als effektive Lichtquelle 130 des Beleuchtungsmoduls und emittiert Messlicht in Richtung eines Kollimators 210 bzw. einer Kollimationsoptik 210, die zu den optischen Komponenten des Interferometers gehört.
• Der Kollimator ist eine Kollimationsoptik 210 mit einer oder mehreren Sammellinsen, die zur Kollimierung des von der effektiven Lichtquelle 130 des Beleuchtungsmoduls emittierten Messlichts dient. Mit Abstand hinter dem Kollimator 210 befindet sich im parallelisierten Strahlengang ein transparentes Referenzelement 220. Das Referenzelement 220 hat eine dem Kollimator zugewandte vordere optische Fläche und eine der Oberfläche 112 des Prüflings 110 zugewandten hintere optische Fläche 222, die als Referenzfläche 222 für die Messung dient. Zwischen der Referenzfläche 222 und der Oberfläche 112 des Prüflings 110 ist eine Kavität 230 gebildet, der Abstand zwischen der Prüflingsoberfläche 112 und der Referenzfläche 222 ist die Kavitätslänge d.
• Zwischen dem Beleuchtungsmodul 120 und dem Kollimator 210 ist ein Strahlteiler 240 in Form einer planparallelen teildurchlässigen Planplatte schräg im Strahlengang angeordnet. Vom Beleuchtungsmodul 120 bzw. von der effektiven Lichtquelle 130 eintreffendes Messlicht kann zum Kollimator hindurchtreten. Von der Referenzfläche 222 reflektiertes Messlicht und von der Oberfläche 112 des Prüflings 110 reflektiertes Messlicht werden überlagert, treffen von der dem Kollimator zugewandten Seite auf den Strahlteiler 240 und werden überlagert in Richtung eines Detektors 250 reflektiert. Der Detektor 250 weist eine CCD-Kamera 251 mit einer ebenen Sensorfläche 252 bzw. Detektorfläche 252 und mit einer vorgeschalteten Kameraoptik 255 auf. Die Anordnung ist so getroffen, dass mit Abstand vor der Kamera in einer Zwischenbildebene 254 Lichtquellenbilder der effektiven Lichtquelle entstehen, die mittels der Kameraoptik auf die Sensorfläche 252 abgebildet werden. Dort entsteht ein Interferogramm IF mit Interferenzstreifen. In der Zwischenbildebene 254 ist eine Blende 258 angeordnet.
• Der Erfinder hat bestimmte prinzipbedingte Einschränkungen derartiger Messsysteme des Standes der Technik erkannt. Diese sollen zunächst anhand von 1 erläutert werden. Wichtig ist zunächst vor allem, dass das Messlicht nicht von einer punktförmigen effektiven Lichtquelle stammt, sondern von einer effektiven Lichtquelle 130, die in der Lichtquellenebene eine gewisse Ausdehnung oder Größe hat, z.B. einen Durchmesser in der Größenordnung von einem oder mehreren Millimetern, abhängig von der Brennweite des Kollimators, der Kavitätslänge und der Wellenlänge.
• Entsprechend den Regeln der räumlichen Kohärenz darf die Lichtquellengröße 20 eine bestimmte Größe nicht überschreiten, wenn Interferenzbilder mit ausreichendem Kontrast erzeugt werden sollen. Parameter θ sei der Öffnungswinkel, unter dem die halbe effektive Lichtquelle vom Kollimator 210 aus erscheint. Es gilt dann: $$\text{cos}\theta >1-\frac{\lambda }{4d}$$

  
• Das beschränkt in der Praxis die Möglichkeit der Unterdrückung von hoch- und mittelfrequenten Messfehlern, die durch Störstrukturen an Interferometer-Bauteilen entstehen (z.B. durch Rauheit und Oberflächendefekte, Verschmutzungen, Blasen und Schlieren etc.).
• Diese Beschränkungen können durch Nutzung der Lehre der Erfindung wenigstens zum Teil überwunden werden. Das vorgeschlagene Verfahren ermittelt und reduziert die von einzelnen Interferometerflächen stammenden Störungen in der gemessenen Wellenfront. In erster Linie geht es dabei um punkt- und fadenförmige Störungen auf den Flächen, z.B. Staubkörnchen, Kratzer, Beschädigungen. Gegebenenfalls kann auch eine Dämpfung unerwünschter Reflexbilder der Lichtquelle erreicht werden.
• Die 2A und 2B zeigen Beispiele für kohärente Störungen durch kleine Partikel auf verschiedenen optischen Flächen eines Interferometers in einem Intensitätsbild (Fig, 2A links) bzw. in der Wellenfront (2B rechts).
• Bei dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen Messablauf mit kleiner (quasi-punktförmiger) Lichtquelle (Kalibriermessung) zur rechnerischen Bestimmung der von den einzelnen Flächenbildern stammenden Einzelkorrekturen, die regulären Messungen mit beliebig geformter und ausgedehnter Lichtquelle mit relativer Helligkeitsverteilung, eine rechnerische Korrektur der mit ausgedehnter Lichtquelle ermittelten Wellenfront und eine Subtraktion der berechneten Gesamtkorrektur von der gemessenen Wellenfront. Bei der Kalibriermessung wird eine herkömmliche Wellenfront-Ermittlung vorgenommen unter Nutzung einer quasi-punktförmigen Lichtquelle. Im Ergebnis sind alle von jeder Interferometerfläche verursachten kohärenten Störungen enthalten.
• Die Methode benötigt in einer Verfahrensvariante lediglich eine Kalibriermessung mit kleiner Lichtquelle, die dann die Datensätze bereitstellt, die für die folgenden Messungen mit beliebig ausgedehnter Lichtquelle benötigt werden. Solange der Strahlengang nicht prinzipiell geändert wird und die Artefakte auf den Flächen unverändert bleiben, können die Datensätze aus der Kalibriermessung verwendet werden.
• Im Folgenden wird die zugrundeliegende Theorie erläutert und es werden Beispiele angegeben.
• In 1 ist ein Fizeau-Interferometer 100 beispielhaft angegeben, dessen optisch wirksame Flächen (in dieser Anmeldung alternativ auch als „Interferometerflächen“ bezeichnet) zur einfacheren Identifizierung mit ein- und zweistelligen Nummern 1 bis 17 nummeriert sind. Diese Nummern sind z.T. zusätzlich zu den dreistelligen Bezugszeichen angegeben. Für jede der Interferometerflächen 1 bis 16 kann per Strahldurchrechnung ihr Bild nach Abbildung durch alle folgenden Flächen berechnet und Lage und Größe relativ zur Kameraebene bzw. zur Detektorebene 252 (entsprechend Interferometerfläche 17) angegeben werden.
• Zu beachten sind die mehrfachen Abbildungen einer Fläche durch Reflexion an der Referenzfläche und am Prüfling neben dem direkt beobachteten Bild der Fläche durch die Kamera:
• 1) Drei (3) Bilder besitzen Flächen, die an Referenz und Prüfling gespiegelt und zusätzlich direkt von der Kamera beobachtet werden (in 1 die Flächen 2, 3, 4 und 5).
• 2) Zwei (2) Bilder besitzen solche Flächen, die entweder kein direktes Bild besitzen (Fläche 1) oder die Referenzfläche selbst, die nur ein direktes Bild und Spiegelbild am Prüfling besitzt.
• 3) Ein (1) Bild (direkte Abbildung auf die Kamera) besitzen alle Okularflächen (Flächen 9 bis 16).
• Die nachfolgende Tabelle 1 gibt die Nummern der Interferometerflächen aus 1 und ihre Anzahl von Bildern und kohärenten Wellen an. Dabei ist die Kamera so eingestellt, dass der Prüfling (Interferometerfläche 7) scharf auf die Kamerafläche bzw. Detektorfläche (Interferometerfläche 17) abgebildet wird. Eine Unterscheidung zwischen Artefakten auf dem Prüfling und der Kamerafläche ist dann nicht mehr möglich.
• Die direkten Bilder beim Rücklauf der Strahlen sind kohärent zusammengesetzte Bilder, da sie durch Beleuchtung von der Referenz- und der Prüflingswelle entstehen. Ihre Interferenzstrukturen werden durch die Kavitätslänge d beeinflusst. Tabelle 1 gibt zusätzlich die Anzahl kohärenter Wellen an, die zu Interferenzerscheinungen auf der Kamera führen. Tabelle 1

  Flächennummer	Bezeichnung	Anzahl Bilder	Anzahl Wellen
  1	Rückfläche Teilerplatte	2	2
  2	Teilerfläche	3	4
  3	Kollimator	3	4
  4	Kollimator	3	4
  5	Rückfläche Referenzplatte	3	4
  6	Referenzfläche	2	2
  7	Prüfling	1	1
  8	Blende	1	2
  9	Okularfläche	1	2
  10	Okularfläche	1	2
  11	Okularfläche	1	2
  12	Okularfläche	1	2
  13	Okularfläche	1	2
  14	Okularfläche	1	2
  15	Okularfläche	1	2
  16	Okularfläche	1	2
  17	Kamerafläche	1	1

• Zur Erläuterung zeigt 3 Abbildungen der Kollimatorfläche 4 relativ zur CCD-Kamerafläche 17 für das Fizeau-Interferometer aus 1. Dabei bezeichnet die Nummer 4' das Bild der Fläche 4 nach Reflex am Prüfling, Nummer 4" bezeichnet das Bild von Fläche 4 nach Reflex an Referenzfläche und Nummer 4''' das Bild der Fläche bei direkter Abbildung.
• Propagationsmethoden
• Zur Propagation einer in der Kameraebene gemessenen Wellenfront 0'(x,y) in die Bildfläche einer ausgewählten Interferometerfläche kommen zwei verschiedene Varianten in Frage:
• 1) Berechnung im Fourierraum,
• 2) Berechnung im Ortsraum.
• Nähere Erläuterungen im Folgenden. Sei O(x,y) die von einer Interferometerfläche ausgehende zu bestimmende kohärente Störwelle $$O\left(x,y\right)=A\left(x,y\right)e^{-i\varphi \left(x,y\right)}$$

  

  mit A(x,y) als Amplitudenstörung und ϕ(x,y) als Phasenstörung. Zur Abbildung der Störung auf die Kamera wird F(x,y) als Punktbildfunktion angenommen. Sie beschreibt die Übertragungsfunktion von der Austrittspupille des Okulars bis auf die Kameraebene. Die auf die Kamera treffende kohärente Welle O'(x,y) der Störung wird dann beschrieben durch eine unbekannte Störwellenfront gemäß $$O\text{'}\left(x,y\right)=O\left(x,y\right)*F\left(x,y\right)=A\text{'}\left(x,y\right)e^{-i\varphi \text{'}\left(x,y\right)}$$

  

  mit „*“ als Faltungssymbol. Im Fourierraum lässt sich (3) beschreiben als $$\widetilde{O\text{'}}\left(u,v,x,y\right)=\tilde{O}\left(u,v\right)\cdot \tilde{F}\left(u,v,x,y\right)=\tilde{O}\left(u,v\right)\cdot P\left(u,v,x,y\right)$$

  

  mit „~“ als dem Symbol für die Fouriertransformierte. Die Fouriertransformierte der Punktbildfunktion F(x,y) ist die Pupillenfunktion P(u,v,x,y). Sie ist abhängig von den Koordinaten u,v in der Fourierebene (Austrittspupille des Okulars) und dem jeweiligen Objektpunkt x,y in der Kameraebene.
• Zur Propagation von O'(x,y) in die Bildfläche einer ausgewählten Interferometerfläche wird (4) multipliziert mit der komplexen Defokus-Funktion $$\widetilde{O\text{'}\text{'}}\left(u,v,x,y\right)=\widetilde{O\text{'}}\left(u,v,x,y\right)\cdot e^{i{\varphi }_d\left(u,v,x,y\right)}$$

  
• Die Defokus-Variable ϕ_d(u,v,x,y) ist eine für jeden Bildpunkt x,y individuelle Funktion in u,v. Im Spezialfall ist sie identisch für alle x,y. Für den praktischen Gebrauch kann ϕ_d durch eine quadratische Funktion genähert werden, z.B. $${\varphi }_d\left(u,v,x,y\right)=\frac{2\pi }{\lambda }\left(d_{1}u+d_{2}v+d_3{u}^2+d_{4}uv+d_5{v}^2\right)$$

  

  mit d₁ bis d₅ als Koeffizienten für Lateralversatz, Fokus und Astigmatismus in u- und v-Richtung. Sie ergeben sich aus der Lage der betreffenden Bildfläche (astigmatische Bildschalen) zur Kameraebene. Eine Fourier-Rücktransformation von (5) liefert $$O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)=O\text{'}\left(x,y\right)*F{T}^{-1}\left\{e^{i{\varphi }_d\left(u,v,x,y\right)}\right\}$$

  

  und damit die gesuchte, in die Bildschale propagierte Welle, die eine scharfgerechnete Störwellenfront darstellt gemäß $$O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)=A\text{'}\text{'}\left(x,y\right)e^{-i\varphi \text{'}\text{'}\left(x,y\right)}$$

  
• Prozedere „Scharfrechnen“
• Aus dem zuvor beschriebenen Formalismus lassen sich zwei rechnerische Wege (siehe unten A) und B)) zur Berechnung der propagierten („scharfgerechneten“) Welle O"(x,y) aus der gemessenen Welle 0'(x,y) beschreiben. Voraussetzung ist die Kenntnis einer Defokus-Variable Φ_d(u,v,x,y), die man
1. a) entweder aus einer Strahldurchrechnung gewinnt oder
2. b) iterativ variiert, bis die kohärenten Störungen scharf erscheinen.
   1. A) Defokussierung im Fourierraum
      1. 1. Bestimme Amplitude A'(x,y) und Phase ϕ'(x,y) in der Kameraebene aus den interferometrischen Messwerten,
      2. 2. Berechne komplexes Feld 0'(x,y) = A'(x,y)e^-iϕ'(x,y),
      3. 3. Berechne Fouriertransfomierte $\widetilde{O\text{'}}\left(u,v\right)=FT\left\{O\text{'}\left(x,y\right)\right\},$
         
      4. 4. Multipliziere mit Defokus-Funktion $\widetilde{O\text{'}\text{'}}\left(u,v\right)=\widetilde{O\text{'}}\left(u,v\right)\cdot e^{i{\varphi }_d\left(u,v,x,y\right)},$
         
      5. 5. Fourier-Rücktransformation $O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)=F{T}^{-1}\left\{\widetilde{O\text{'}\text{'}}\left(u,v\right)\right\},$
         
      6. 6. Berechne Amplitude A''(x,y) = |O"(x,y)| und Phase $\varphi \text{'}\text{'}\left(x,y\right)=arctan\frac{Im\left(O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)\right)}{Re\left(O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)\right)}$
         
   2. B) Defokussierung im Fourierraum durch Faltung im Ortsraum
      1. 1. Bestimme Amplitude A'(x,y) und Phase ϕ(x,y) in der Kameraebene aus den interferometrischen Messwerten,
      2. 2. Berechne komplexes Feld 0'(x,y) = A'(x,y)e^-iϕ'(x,y),
      3. 3. Falte mit der Fouriertransformierten der Defokus-Funktion $$O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)=O\text{'}\left(x,y\right)*F{T}^{-1}\left\{e^{i{\varphi }_d\left(u,v,x,y\right)}\right\},$$
         
      4. 4. Berechne Amplitude A''(x,y) = |O''(x,y)| und Phase $\varphi \text{'}\text{'}\left(x,y\right)=arctan\frac{lm\left(O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)\right)}{Re\left(O\text{'}\text{'}\left(x,y\right)\right)}$
         
• 4 gibt ein Beispiel für Faltungskerne für Amplitude und Phase entsprechend der fouriertransformierten Defokus-Funktion (Punkt 3.) für verschiedene Fokusbeträge. Es handelt sich dabei um Faltungkerne (25 x 25 Pixel) zum Propagieren von Wellenfronten für Amplitude (obere Reihe) und Phase (untere Reihe) für verschiedene Fokusbeträge in λ
• In 5A ist ein Beispiel für eine Helligkeitsverteilung A^'2(x,y) in der Kameraebene angegeben, die durch punktförmige Amplitudenstörungen (Staubkörnchen) auf einer Interferometerfläche erzeugt wurden. 5B zeigt die auf die Staubkörnchen rechnerisch nachfokussierte Helligkeitsverteilung. Die 6A und 6B zeigen die Wellenfronten in nm für das Beispiel aus 5A und 5B.
• Bestimmung der kohärenten Störungen
• Die propagierte Welle $O_k^{\text{'}\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  zeigt das scharfgerechnete Bild k der kohärenten Störungen O_l(x,y) auf einer Interferometerfläche I bei Messung mit kleiner („punktförmiger“) Lichtquelle. Ursache der Störungen sind zumeist Staubpartikel oder Beschädigungen auf der Oberfläche (Kratzer). Die Störwelle trägt damit mehr oder weniger ausgedehnte punkt- oder linienförmige Modulationen in Amplitude und/oder Phase.
• Zu ihrer Beseitigung können erprobte Algorithmen aus der Bildverarbeitung angewendet werden, etwa gewichtete Medianfilter. Zumeist wird dabei ein Faltungsoperator auf die Datenfelder von Amplitude und Phase angewendet.
• Nach der Filterung liegt die von Artefakten bereinigte Welle $C_k^{\text{'}\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  vor.
• Die bereinigte Welle $C_k^{\text{'}\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  wird in die Kameraebene zurückpropagiert $\to C_k^{\text{'}}\left(x,y\right).$

  

  Die Korrekturwellenfront $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  ergibt sich aus der Differenz aus gemessener und bereinigter Wellenfront: $$\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)=O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)-C_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$$

  
• Das Prozedere wird wiederholt für alle K Bilder von Interferometerflächen, bis alle kohärenten Flächenkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  vorliegen (k = 1 ... K).
• Prozedur
• Die Prozedur zur Bestimmung der in der Kameraebene gemessenen Flächenartefakte stellt sich wie folgt dar:
1. 1. Bestimme Amplitude A'(x,y) und Phase Φ'(x,y) in der Kameraebene aus den interferometrischen Messwerten mit kleiner („punktförmiger“) Lichtquelle,
2. 2. Berechne komplexes Feld 0'(x,y) = A'(x,y)e^-iϕ'(x,y),
3. 3. k = 1 bis K (K ist die Anzahl der Bilder von Interferometerflächen mit Störungen)
   1. a. Propagiere 0'(x,y) in das k-te Flächenbild $O_k^{\text{'}\text{'}}\left(x,y\right),$
      
   2. b. Entferne kohärente Störungen aus Amplituden- und Phasenbild und berechne bereinigte Welle $O_k^{\text{'}\text{'}}\left(x,y\right),$
      
   3. c. Propagiere zurück in Kameraebene: $O_k^{\text{'}}\left(x,y\right),$
      
   4. d. Bestimme Korrektur für Fläche k in Kameraebene $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)=O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)-C_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$
      
      $$
      
      (Korrekturwellenfont k),
• In 7A bis 7D ist ein Beispiel angegeben für die Bearbeitung einer mit einer kleinen Lichtquelle gemessenen Wellenfront, die von Beugungsringen überzogen ist, die von punktförmigen Partikeln auf einer Interferometerfläche verursacht werden. Dabei zeigt 7A die gemessene Wellenfront, 7B die defokussierte Wellenfront, 7C die Wellenfront nach Ausfiltern der punktförmigen Artefakte und 7D die bereinigte und rückfokussierte Wellenfront.
• In 8A bis 8D sind die entsprechenden Auswirkungen auf die Amplitude gezeigt. In 8A sind die gemessenen Datenfelder gezeigt, in 8B die in die Bildschale der Verursacherfläche defokussierten. 8C zeigt die von den punktförmigen Artefakten in 8B bereinigten Datenfelder. In 8D sind die bereinigten Datenfelder in die Kameraebene zurückpropagiert.
• Messung mit ausgedehnter Lichtquelle
• Bei den Flächenartefakten handelt es sich zumeist um stationäre Artefakte, die sich bei allen nachfolgenden Messungen in gleicher Weise auf die gemessene Wellenfront aufprägen.
• Wird weiterhin mit kleiner Lichtquelle gemessen, so kann die korrigierte Wellenfront C'(x,y) aus der gemessenen Wellenfront 0'(x,y) gebildet werden kann: $$C\text{'}\left(x,y\right)=O\text{'}\left(x,y\right)-{\displaystyle {\sum }_{k=1}^K\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)}$$

  
• Abgezogen wird demnach die Summe der Auswirkungen der Flächenartefakte.
• Bei Verwendung einer ausgedehnten Lichtquelle sind die Korrekturen so nicht mehr verwendbar. Stattdessen ist eine mathematische Ergänzung einzuführen, die die Einzelkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  in geeigneter Weise transformieren.
• zeigt den Strahlengang im Okular-Kamerabereich bei 3 mit punktförmigen Störungen auf Fläche 4 in 1. Gezeigt sind Randstrahlen der Lichtquelle, die sich im Flächenbild k hinter der Kameraebene vereinigen. Folgender Zusammenhang gilt für die Projektion a_k(x,y) der Helligkeitsverteilung s(x, y) im Lichtquellenbild auf die Kameraebene: $$a_k\left(x,y\right)=s\left(x,y\right)\frac{b_k}{f_{Ok}}$$

  

  mit

bk

Abstand der Flächen-Bildschale k von der Kameraebene,

fOk

Brennweite des Okulars,

s(x, y)

relative Helligkeitsverteilung im Bild der Lichtquelle,

ak(x,y)

Projektion von s(x,y) in die Kameraebene (Lichtquellenprojektion) bei Abbildung der Störungen auf Flächenbild (Bildschale) k.

• Die Einzelkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  in (10) wurden für a_k(x,y)→0 mit punktförmiger Lichtquelle bestimmt. Die Verwendung einer ausgedehnten Lichtquelle kann man als Summe aller voneinander unabhängig leuchtender benachbarter Punkte betrachten. Demnach können die Einzelkorrekturen für eine ausgedehnte Lichtquelle aus der Faltung von $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)$

  

  mit der Lichtquellenprojektion a_k(x,y) gebildet werden: $$C\text{'}\left(x,y\right)=O\text{'}\left(x,y\right)-{\displaystyle {\sum }_{k=1}^K\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)}\ast a_k\left(x,y\right)$$

  

  mit a_k(x,y) als Lichtquellenprojektion für die Bildschale k.
• Der nach (11) und (12) notwendige Faltungskern a_k(x,y) wird aus einer Strahldurchrechnung der Interferometerkonfiguration und der gewählten Lichtquellenform für jedes Flächenbild k vorab berechnet.
• Die 10 zeigt ein Beispiel für eine Wellenfront (10A) und Amplitude (10B), die mit großer Lichtquelle gemessen wurden. Im Vergleich zu und sind die ringförmigen Beugungsstrukturen deutlich verschmiert und gedämpft. Ihre Korrektur erfolgt nun durch die Summe der nach (12) gefalteten Einzelkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right).$

  
• Anwendungsbeispiele
• Die vorgeschlagene Methode ermittelt und reduziert die von einzelnen Interferometerflächen stammenden Störungen in der gemessenen Wellenfront. Die Methode konzentriert sich auf punkt- und fadenförmige Störungen auf den Flächen, z.B. Staubkörnchen, Kratzer, Beschädigungen.
• Eine weitere Nutzung könnte sich beziehen auf unerwünschte Reflexbilder der Lichtquelle. Da jede Fläche trotz Entspiegelung unerwünschte Spiegelbilder von der Lichtquelle erzeugt, die u.U. auf die Kamera gelangen, könnte die vorgeschlagene Methode auch bei deren Dämpfung eine Rolle spielen. Eine beispielhafte Methode umfasst:
1. 1. einen Messablauf mit kleiner Lichtquelle (Kalibriermessung) zur rechnerischen Bestimmung der von den einzelnen Flächenbildern stammenden Einzelkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right),$
   
2. 2. die regulären Messungen mit beliebig geformter und ausgedehnter Lichtquelle mit relativer Helligkeitsverteilung s(x,y),
3. 3. die rechnerische Korrektur der Messungen mit ausgedehnter Lichtquelle durch:
   1. a. Bildung der Lichtquellenprojektionen a_k(x,y) für jede der K Bildschalen nach Gl. (11),
   2. b. Berechnung der Einzelkorrekturen $\delta O_k^{\text{'}}\left(x,y\right)\ast a_k\left(x,y\right)$
      
      für jede der K Bildschalen,
   3. c. Abzug der Gesamtkorrektur von der gemessenen Wellenfront 0'(x,y) nach Gl. (12).
• Die Methode benötigt lediglich eine Kalibriermessung mit kleiner Lichtquelle, die dann die Datensätze bereitstellt, die für die folgenden Messungen mit beliebig ausgedehnter Lichtquelle benötigt werden. Solange der Strahlengang nicht prinzipiell geändert wird und die Artefakte auf den Flächen unverändert bleiben, können die Datensätze aus der Kalibriermessung verwendet werden.
• Einige Vorteile der Erfindung
• Die Erfindung ermöglicht die Reduktion von kohärenten Störungen in der Wellenfront, die von unvollkommenen und/oder verschmutzten Interferometerflächen stammen.
• Die Erfindung ermöglicht ggf. auch die Reduktion von unerwünschten Spiegelbildern der Lichtquelle.
• Dabei müssen die erforderlichen Kalibrierdatensätze aus einer Messung mit kleiner Lichtquelle gewonnen werden, die dann auf folgende Messungen mit beliebig geformter, ausgedehnter Lichtquelle angewandt werden.
• Es muss kein apparativer Mehraufwand betrieben werden wie z.B. die Bereitstellung einer ausgedehnten Lichtquelle oder einer Vorschaltkavität.
• In der Serienmessung muss keine erhöhte Akquisitionszeit aufgewandt werden, etwa durch Aufnahme und Vermittlung von mehrerer Wellenfronten mit geänderter Lage der Lichtquelle.
• Der merkbare Aufwand durch das vorgeschlagene Verfahren besteht in der Durchführung einer Kalibriermessung und in der Verlängerung der Wellenfront-Nachbearbeitung der Serienmessung, die meist jedoch keine wesentliche Rolle spielt.

Claims (7)

1. Messverfahren zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche (112) eines Prüflings (110) mittels einer Messvorrichtung (100) umfassend: ein Beleuchtungsmodul (120) zur Erzeugung einer effektiven Lichtquelle (130) in einer Lichtquellenebene (132) des Beleuchtungsmoduls; optische Komponenten umfassend: einen Kollimator (210) zur Kollimierung des von der effektiven Lichtquelle (130) emittierten Messlichts; ein dem Kollimator (210) nachgeschaltetes transparentes Referenzelement (220) mit einer der Oberfläche (112) des Prüflings (110) zugewandten Referenzfläche (222), wobei zwischen der Referenzfläche (222) und der Oberfläche (112) des Prüflings (110) eine Kavität (230) gebildet ist; einen Strahlteiler (240), der zwischen dem Beleuchtungsmodul (120) und dem Kollimator (210) derart angeordnet ist, dass von der effektiven Lichtquelle (130) emittiertes Messlicht zum Kollimator (210) hindurchtritt oder reflektiert wird und von der Referenzfläche (222) und der Oberfläche (112) des Prüflings (110) reflektiertes Messlicht überlagert in Richtung eines Detektors (250) reflektiert oder hindurchgelassen wird; wobei das Messverfahren eine Messung einer Oberfläche des Prüflings zur Ermittlung einer in einer Detektorfläche des Detektors vorliegenden gemessenen Wellenfront sowie eine Auswertung der Wellenfront zur Bestimmung der Form der optischen Oberfläche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung folgende Schritte umfasst: Identifizieren von Interferometerflächen, wobei eine Interferometerfläche eine bei einer Messung wenigstens einmal genutzte optisch wirksame Fläche einer der optischen Komponenten der Messvorrichtung ist; Bestimmen von flächenbezogenen kohärenten Wellenfrontstörungen sowie Zuordnen jeder der Wellenfrontstörungen zu Störstrukturen an einer der Interferometerflächen der Messvorrichtung; Ermitteln einer von kohärenten Wellenfrontstörungen bereinigten Wellenfront durch flächenspezifisches Subtrahieren der flächenbezogenen kohärenten Wellenfrontstörungen von der gemessenen Wellenfront; Auswerten der bereinigten Wellenfront.
2. Messverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Interferometerflächen folgende Schritte durchgeführt werden: Rechnerische Propagation der ermittelten Wellenfront nach Amplitude und Phase, so dass die flächenbezogenen Störstrukturen optisch wirksamer Flächen scharf erscheinen; Beseitigen der Störstrukturen aus Amplitude und Phase des jeweiligen fokussierten Interferometerflächen-Bildes; Rückpropagation zur Ermittlung einer von durch die Störstrukturen verursachten Wellenfrontstörungen bereinigten Wellenfront.
3. Messverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beseitigen von Bildern der Störstrukturen wenigstens ein Algorithmus aus der Bildverarbeitung angewendet werden, insbesondere gewichtete Medianfilter und/oder die Anwendung eines Faltungsoperator auf die Datenfelder von Amplitude und Phase.
4. Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln von Interferometerflächen-Bildern für eine oder mehrere Interferometerflächen mehrere Interferometerflächen-Bilder berechnet werden.
5. Messverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte; Durchführen einer Kalibriermessung unter Verwendung einer quasi-punktförmigen effektiven Lichtquelle; Bestimmen der von den Interferometerflächen-Bildern stammenden Einzelkorrekturen der Wellenfront auf Basis der Kalibriermessung; Durchführen einer regulären Messung mit einer ausgedehnten effektiven Lichtquelle mit bekannter relativer Helligkeitsverteilung; rechnerisches Anpassen der Einzelkorrekturen der Wellenfront auf die bekannte ausgedehnte effektive Lichtquelle zur Ermittlung einer Wellenfront-Gesamtkorrektur; Subtrahieren der Wellenfront-Gesamtkorrektur von der gemessenen Wellenfront.
6. Messverfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet, durch eine Verrechnung von mit punktförmiger effektiver Lichtquelle ermittelten Korrekturwerten mit einer die Verschmierungswirkung der ausgedehnten Lichtquelle repräsentierenden Faltungsfunktion.
7. Messvorrichtung (100) zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche (112) eines Prüflings (110) umfassend: ein Beleuchtungsmodul (120) zur Erzeugung einer effektiven Lichtquelle (130) in einer Lichtquellenebene (132) des Beleuchtungsmoduls; optische Komponenten umfassend: einen Kollimator (210) zur Kollimierung des von der effektiven Lichtquelle (130) emittierten Messlichts; ein dem Kollimator (210) nachgeschaltetes transparentes Referenzelement (220) mit einer der Oberfläche (112) des Prüflings (110) zugewandten Referenzfläche (222), wobei zwischen der Referenzfläche (222) und der Oberfläche (112) des Prüflings (110) eine Kavität (230) gebildet ist; einen Strahlteiler (240), der zwischen dem Beleuchtungsmodul (120) und dem Kollimator (210) derart angeordnet ist, dass von der effektiven Lichtquelle (130) emittiertes Messlicht zum Kollimator (210) hindurchtritt oder reflektiert wird und von der Referenzfläche (222) und der Oberfläche (112) des Prüflings (110) reflektiertes Messlicht überlagert in Richtung eines Detektors (250) reflektiert oder hindurchgelassen wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung dafür konfiguriert ist, eine Messung der optischen Oberfläche des Prüflings zur Ermittlung einer in einer Detektorfläche des Detektors vorliegenden gemessenen Wellenfront sowie eine Auswertung der Wellenfront zur Bestimmung der Form der optischen Oberfläche gemäß dem Messverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.

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