DE102023203568A1

DE102023203568A1 - Interferometric measuring device for measuring the roughness of a test surface

Info

Publication number: DE102023203568A1
Application number: DE102023203568.5A
Authority: DE
Inventors: Rolf Freimann
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2024-04-11

Abstract

Eine interferometrische Messvorrichtung (10) zur Vermessung einer Rauheit einer Testoberfläche (12) umfasst ein Messobjektiv (22), welches dazu konfiguriert ist, eine Messstrahlung (18) auf die Testoberfläche zu fokussieren, sowie ein Referenzelement (42) zur Überlagerung einer Referenzstrahlung (40) mit der Messstrahlung (38a) nach deren Reflexion an der Testoberfläche umfasst. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung einen Messdetektor (48) zur Erfassung eines durch die Überlagerung erzeugten Messinterferogramms sowie einen Monitordetektor (62) zur Erfassung eines Monitorinterferogramms (60), welches mittels einer ebenfalls an der Testoberfläche reflektierten Strahlung (38a) erzeugt wird. Dabei umfasst der Monitordetektor mindestens zehn Photodioden (80), welche bevorzugt auf einer Linie angeordnet sind.An interferometric measuring device (10) for measuring the roughness of a test surface (12) comprises a measuring objective (22) which is configured to focus a measuring radiation (18) onto the test surface, and a reference element (42) for superimposing a reference radiation (40) on the measuring radiation (38a) after it has been reflected on the test surface. The measuring device further comprises a measuring detector (48) for detecting a measuring interferogram generated by the superimposition, and a monitor detector (62) for detecting a monitor interferogram (60) which is generated by means of radiation (38a) which is also reflected on the test surface. The monitor detector comprises at least ten photodiodes (80), which are preferably arranged in a line.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft eine interferometrische Messvorrichtung zur Vermessung einer Rauheit einer Testoberfläche.The invention relates to an interferometric measuring device for measuring the roughness of a test surface.

Bekannte Beispiele solcher Messvorrichtungen sind Weißlichtinterferometer oder phasenschiebende Interferometer, wie etwa Mirau-Interferometer. Diese Interferometer werden unter anderem für eine Passe- oder Rauheitsmessung von optischen Oberflächen verwendet. Dazu wird im Allgemeinen eine von der zu untersuchenden Oberfläche reflektierte Messwelle mit einer Referenzwelle überlagert und das dabei erzeugte Interferenzmuster erfasst. Nach einer Erfassung eines Interferenzmusters erfolgt eine Verschiebung der Phase der Referenzwelle gegenüber der Messwelle. Das nun erzeugte Interferenzmuster wird ebenfalls aufgezeichnet. Mit einer komplexen mathematischen Modellierung und iterativen Berechnung kann aus den aufgezeichneten Interferenzmustern die Oberflächentopografie der Testoberfläche rekonstruiert werden. Dabei lassen sich durch das Phasenschieben auch Oberflächenstrukturen ermitteln, welche wesentlich kleiner als die Wellenlänge der Messwelle sind.Well-known examples of such measuring devices are white light interferometers or phase-shifting interferometers, such as Mirau interferometers. These interferometers are used, among other things, for a pass or roughness measurement of optical surfaces. To do this, a measurement wave reflected from the surface to be examined is generally superimposed on a reference wave and the interference pattern generated is recorded. After an interference pattern has been recorded, the phase of the reference wave is shifted relative to the measurement wave. The interference pattern now generated is also recorded. Using complex mathematical modeling and iterative calculation, the surface topography of the test surface can be reconstructed from the recorded interference patterns. The phase shifting can also be used to determine surface structures that are significantly smaller than the wavelength of the measurement wave.

Ein Problem bei der Rauheitsmessung mit einem derartigen Interferometer sind mechanische Vibrationen, welche durch das Phasenschieben oder durch in der Umgebung betriebene Geräte, wie etwa Pumpen, Standbohrmaschinen oder Fräsmaschinen verursacht werden können. Diese können zu Störstreifen in Interferenzmustern und somit zu Fehlern bei einer ermittelten Topografie der Oberfläche führen.One problem with roughness measurements using such an interferometer is mechanical vibrations, which can be caused by phase shifting or by devices operating in the environment, such as pumps, pillar drills or milling machines. These can lead to noise stripes in interference patterns and thus to errors in the determined topography of the surface.

In DE 10 2019 208 028 A1 wird ein mathematisches Verfahren zur Reduzierung oder Eliminierung dieser Störstreifen beschrieben. Eine derartige mathematische Korrektur führt in der Regel aber auch zu einem Verlust von gemessenen Oberflächeninformationen. Somit können durch die mathematische Reduzierung von Störstreifen andere Messfehler induziert werden.In EN 10 2019 208 028 A1 A mathematical method for reducing or eliminating these interference stripes is described. However, such a mathematical correction usually leads to a loss of measured surface information. Thus, other measurement errors can be induced by the mathematical reduction of interference stripes.

Zugrunde liegende AufgabeUnderlying task

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, womit die vorgenannten Probleme gelöst werden, und vorzugsweise die Messgenauigkeit bei einer interferometrischen Vermessung einer Oberfläche verbessert wird.It is an object of the invention to provide a device of the type mentioned at the outset, whereby the aforementioned problems are solved and preferably the measurement accuracy in an interferometric measurement of a surface is improved.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Die vorgenannte Aufgabe kann erfindungsgemäß beispielsweise gelöst werden mit einer interferometrischen Messvorrichtung zur Vermessung einer Rauheit einer Testoberfläche. Die Messvorrichtung umfasst ein Messobjektiv, welches dazu konfiguriert ist, eine Messstrahlung auf die Testoberfläche zu fokussieren. Das Messobjektiv umfasst ein Referenzelement zur Überlagerung einer Referenzstrahlung mit der Messstrahlung nach deren Reflexion an der Testoberfläche. Weiterhin umfasst die Messvorrichtung einen Messdetektor zur Erfassung eines durch die Überlagerung erzeugten Messinterferogramms sowie einen Monitordetektor zur Erfassung eines Monitorinterferogramms, welches mittels einer ebenfalls an der Testoberfläche reflektierten Strahlung erzeugt wird. Der Monitordetektor umfasst mindestens zehn Photodioden.The above-mentioned object can be achieved according to the invention, for example, with an interferometric measuring device for measuring the roughness of a test surface. The measuring device comprises a measuring lens which is configured to focus a measuring radiation onto the test surface. The measuring lens comprises a reference element for superimposing a reference radiation on the measuring radiation after it has been reflected on the test surface. The measuring device also comprises a measuring detector for detecting a measuring interferogram generated by the superimposition and a monitor detector for detecting a monitor interferogram which is generated by means of radiation which is also reflected on the test surface. The monitor detector comprises at least ten photodiodes.

Durch die Integration des Monitordetektors in die erfindungsgemäße interferometrische Messvorrichtung ist es möglich, Vibrationseffekte in Echtzeit zu vermessen und die dadurch im Messinterferogramm hervorgerufenen Störungen zu korrigieren. Die Verwendung von Photodioden ermöglicht die Erfassung des Monitorinterferogramms mit einer wesentlich höheren Frequenz als ein herkömmlicher Interferogrammdetektor, wie etwa eine CCD-Kamera, wodurch die mechanischen Vibrationen wesentlich besser detektiert und damit aus dem Messergebnis eliminiert werden können. Die Nutzung von mindestens zehn Photodioden ermöglicht eine präzise Auswertung des Monitorinterferogramms, insbesondere wenn dieses als Mehrstreifeninterferogramm vorliegt. So kann etwa in dem Fall, in dem das Monitorinterferogramm als Mehrstreifeninterferogramm vorliegt, mit der genannten Mindestanzahl an Photodioden eine bei ungewollter Fokusvariation aufgrund mechanischer Vibrationen auftretende Verschiebung des Interferogramms mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit, also hoher Abtastrate, hier auch Messfrequenz genannt, detektiert werden.By integrating the monitor detector into the interferometric measuring device according to the invention, it is possible to measure vibration effects in real time and to correct the disturbances caused in the measuring interferogram. The use of photodiodes enables the monitor interferogram to be recorded at a much higher frequency than a conventional interferogram detector, such as a CCD camera, which means that the mechanical vibrations can be detected much better and thus eliminated from the measurement result. The use of at least ten photodiodes enables precise evaluation of the monitor interferogram, particularly if it is present as a multi-strip interferogram. For example, in the case where the monitor interferogram is present as a multi-strip interferogram, the minimum number of photodiodes mentioned can be used to detect a shift in the interferogram that occurs in the event of an unwanted focus variation due to mechanical vibrations with high accuracy and high speed, i.e. high sampling rate, also referred to here as the measuring frequency.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Monitordetektor mindestens einhundert Photodioden. Gemäß anderen Ausführungsformen kann der Monitordetektor mindestens zwanzig oder mindestens fünfzig Photodioden umfassen.According to one embodiment, the monitor detector comprises at least one hundred photodiodes. According to other embodiments, the monitor detector may comprise at least twenty or at least fifty photodiodes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Photodioden auf einer Linie, insbesondere auf einer geraden Linie angeordnet.According to a further embodiment, the photodiodes are arranged on a line, in particular on a straight line.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Photodioden eine Messfrequenz von mindestens 1 kHz, vorzugsweise mindestens 10 kHz oder mindestens 100 kHz, auf. Vibrationsfrequenzen können beispielsweise im Bereich 20 Hz bis 200 Hz liegen. Die Messfrequenz ist für diesen Fall mit mindestens 1 kHz ausreichend groß gegenüber den Vibrationsfrequenzen gewählt.According to a further embodiment, the photodiodes have a measuring frequency of at least 1 kHz, preferably at least 10 kHz or at least 100 kHz. Vibration frequencies can be in the range of 20 Hz to 200 Hz, for example. In this case, the measuring frequency is chosen to be at least 1 kHz, which is sufficiently high compared to the vibration frequencies.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Monitordetektor dazu konfiguriert, mechanische Vibrationen der Messvorrichtung zu detektieren.According to a further embodiment, the monitor detector is configured to detect mechanical vibrations of the measuring device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Monitordetektor dazu konfiguriert, mechanische Vibrationen des Messobjektivs in Bezug auf ein die Testoberfläche aufweisendes Testobjekt in mindestens drei Starrkörperfreiheitsgraden zu detektieren. Diese umfassen vorteilhafterweise einen Verschiebungsfreiheitsgrad in Richtung der optischen Achse des Messobjektivs und zwei Kippfreiheitsgrade, deren Kippachsen parallel zur Objektebene des Messobjektivs angeordnet sind.According to a further embodiment, the monitor detector is configured to detect mechanical vibrations of the measuring objective in relation to a test object having the test surface in at least three rigid body degrees of freedom. These advantageously comprise a displacement degree of freedom in the direction of the optical axis of the measuring objective and two tilting degrees of freedom, the tilting axes of which are arranged parallel to the object plane of the measuring objective.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Messvorrichtung dazu konfiguriert, das Monitorinterferogramm in Form eines Mehrstreifeninterferogramms zu erzeugen. Vorteilhafterweise ist die Linie, auf der die Photodioden angeordnet sind, quer zu den Streifen des Mehrstreifeninterferogramms ausgerichtet. Bei einem derartigen Interferometer wird eine Messstrahlung in einen Prüfstrahl und einen Referenzstrahl zueinander derart verkippt aufgespalten, dass durch deren Überlagerung in einer Detektionsebene des Interferometers ein Mehrstreifeninterferenzmuster erzeugt wird.According to a further embodiment, the measuring device is configured to generate the monitor interferogram in the form of a multi-strip interferogram. The line on which the photodiodes are arranged is advantageously aligned transversely to the strips of the multi-strip interferogram. In such an interferometer, a measuring beam is split into a test beam and a reference beam that are tilted relative to one another in such a way that a multi-strip interference pattern is generated by their superposition in a detection plane of the interferometer.

Unter einem Mehrstreifeninterferenzmuster ist in diesem Text ein Interferenzmuster zu verstehen, welches mindestens eine volle Periode von sich abwechselnden Streifen konstruktiver und destruktiver Interferenz umfasst. Unter einer vollen Periode ist zu verstehen, dass die Phasendifferenz zwischen den interferierenden Wellen entlang des Mehrstreifeninterferenzmusters alle Werte zwischen 0 und 2π einnimmt. Mit anderen Worten ist unter einem Mehrstreifeninterferenzmuster ein Interferenzmuster mit mindestens zwei Streifen zu verstehen, wobei die Streifen helle Steifen (konstruktive Interferenz) oder dunkle Streifen (destruktive Interferenz) sein können. Insbesondere kann ein Mehrstreifeninterferenzmuster mindestens zwei, mindestens fünf, mindestens zehn, mindestens fünfzig oder mindestens hundert volle Perioden von sich abwechselnden Steifen konstruktiver und destruktiver Interferenz umfassen. Ein derartiges Interferenzmuster wird oft auch als Vielstreifeninterferenzmuster bezeichnet.In this text, a multi-stripe interference pattern is understood to mean an interference pattern which comprises at least one full period of alternating stripes of constructive and destructive interference. A full period means that the phase difference between the interfering waves along the multi-stripe interference pattern takes on all values between 0 and 2π. In other words, a multi-stripe interference pattern is understood to mean an interference pattern with at least two stripes, where the stripes can be bright stripes (constructive interference) or dark stripes (destructive interference). In particular, a multi-stripe interference pattern can comprise at least two, at least five, at least ten, at least fifty or at least one hundred full periods of alternating stripes of constructive and destructive interference. Such an interference pattern is often also referred to as a multi-stripe interference pattern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die interferometrische Messvorrichtung dazu konfiguriert, mindestens fünf Streifen, insbesondere mindestens zehn Streifen, des Mehrstreifeninterferogramms auszuwerten.According to a further embodiment, the interferometric measuring device is configured to evaluate at least five strips, in particular at least ten strips, of the multi-strip interferogram.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die interferometrische Messvorrichtung als ein dem Fachmann bekanntes Mirau-Interferometer konfiguriert. Damit ist das Messobjektiv als Mirau-Objektiv konfiguriert.According to a further embodiment, the interferometric measuring device is configured as a Mirau interferometer known to those skilled in the art. The measuring objective is thus configured as a Mirau objective.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Messobjektiv ein Strahlaufspaltelement auf, an dem die Referenzstrahlung durch Reflexion aus der Messstrahlung abgespalten wird sowie eine weitere Referenzstrahlung für das Monitorinterferogramm erzeugt wird. Gemäß einer Ausführungsvariante weist das Strahlaufspaltelement eine teilweise reflektive Oberfläche auf, deren Oberflächennormale derart gegenüber einer Einfallrichtung einer Monitorstrahlung verkippt ist, dass das Monitorinterferogramm in Form eines Mehrstreifeninterferogramms erzeugt wird.According to a further embodiment, the measuring objective has a beam splitting element at which the reference radiation is split from the measuring radiation by reflection and a further reference radiation is generated for the monitor interferogram. According to a variant, the beam splitting element has a partially reflective surface whose surface normal is tilted relative to a direction of incidence of a monitor radiation in such a way that the monitor interferogram is generated in the form of a multi-stripe interferogram.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Strahlaufspaltelement keilförmig gestaltet.According to a further embodiment, the beam splitting element is wedge-shaped.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die interferometrische Messvorrichtung eine Messstrahlungsquelle zur Erzeugung der Messstrahlung und eine Monitorstrahlungsquelle zur Erzeugung einer Monitorstrahlung, welche zur Erzeugung des Monitorinterferogramms genutzt wird.According to a further embodiment, the interferometric measuring device comprises a measuring radiation source for generating the measuring radiation and a monitoring radiation source for generating a monitoring radiation which is used to generate the monitoring interferogram.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die zur Erzeugung des Monitorinterferogramms an der Testoberfläche reflektierte Strahlung die Messstrahlung.According to a further embodiment, the radiation reflected at the test surface to generate the monitor interferogram comprises the measuring radiation.

Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsvarianten, etc. der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 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.The embodiments, examples or variants, etc. of the measuring device according to the invention listed above are explained in the description of the figures and the claims. The individual features can be implemented either separately or in combination as embodiments of the invention. Furthermore, they can describe advantageous embodiments that are independently protectable and whose protection may only be claimed during or after the application has been filed.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die vorstehenden, sowie weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsformen oder Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigt:

1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung.

The above and other advantageous features of the invention are illustrated in the following detailed description of exemplary embodiments or embodiments or variants of the invention with reference to the attached schematic drawings. It shows:

1 an embodiment of an interferometric measuring device according to the invention.

Detaillierte Beschreibung erfindungsgemäßer AusführungsbeispieleDetailed description of embodiments according to the invention

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.In the embodiments or embodiments or variants described below, functionally or structurally similar elements are provided with the same or similar reference numerals as far as possible. Therefore, in order to understand the features of the individual elements of a specific embodiment, reference should be made to the description of other embodiments or the general description of the invention.

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.To facilitate the description, a Cartesian xyz coordinate system is shown in the drawing, from which the respective positional relationship of the components shown in the figures results. In 1 The y-direction runs perpendicular to the drawing plane, the x-direction to the right and the z-direction upwards.

1 zeigt schematisch eine Messvorrichtung 10 in Gestalt eines Mirau-Interferometers zur interferometrischen Vermessung einer Form einer Testoberfläche 12 eines Objekts 14. Die Messvorrichtung 10 eignet sich insbesondere zur Vermessung von planen, sphärischen oder Freiform-Oberflächen von optischen Elementen, wie zum Beispiel Spiegel für die Mikrolithographie im extrem ultravioletten (EUV-) Spektralbereich. Der EUV-Wellenlängenbereich erstreckt sich auf Wellenlängen unterhalb von 100 nm und betrifft insbesondere Wellenlängen von etwa 13,5 nm oder 6,8 nm. Mit der Messvorrichtung 10 lässt sich aber auch die Oberfläche von vielen anderen Objekten vermessen. 1 shows a schematic of a measuring device 10 in the form of a Mirau interferometer for interferometric measurement of a shape of a test surface 12 of an object 14. The measuring device 10 is particularly suitable for measuring flat, spherical or free-form surfaces of optical elements, such as mirrors for microlithography in the extreme ultraviolet (EUV) spectral range. The EUV wavelength range extends to wavelengths below 100 nm and particularly concerns wavelengths of around 13.5 nm or 6.8 nm. However, the measuring device 10 can also be used to measure the surface of many other objects.

Die Messvorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 16 zum Bereitstellen einer Messstrahlung 18, einen Strahlenteiler 20 zum Umlenken der Messstrahlung 18 in Richtung der Testoberfläche 12, ein Messobjektiv 22, auch Interferenzobjektiv oder Mirau-Objektiv bezeichnet, zum Fokussieren der Messstrahlung 18 auf die Testoberfläche 12 und eine Erfassungseinrichtung 24 zum Aufzeichnen und Verarbeiten von Messinterferogrammen 47.The measuring device 10 comprises an illumination device 16 for providing a measuring radiation 18, a beam splitter 20 for deflecting the measuring radiation 18 in the direction of the test surface 12, a measuring objective 22, also referred to as an interference objective or Mirau objective, for focusing the measuring radiation 18 on the test surface 12 and a detection device 24 for recording and processing measuring interferograms 47.

Die Beleuchtungseinrichtung 16 enthält eine Messstrahlungsquelle 26, beispielsweise in Gestalt einer Leuchtdiode, und eine Mattscheibe 28 zur Homogenisierung der von der Messstrahlungsquelle 26 emittierten Strahlung. Die Messstrahlungsquelle 26 ist derart ausgebildet, dass die Messstrahlung 18 ein Spektrum an Frequenzen mit einer für eine Interferometrie geeigneten Kohärenzlänge bzw. spektralen Breite aufweist. Beispielsweise entspricht das Spektrum einem Gaußschen Spektrum mit einer maximalen Intensität bei einer Wellenlänge λ und benachbarten Frequenzen bzw. Wellenlängen mit gemäß einer Gaußkurve abnehmender Intensität. Die Wellenlänge λ mit maximaler Intensität wird im Folgenden auch als Wellenlänge λ der Messstrahlung 18 bezeichnet und kann beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Mit einer solchen Messstrahlung 18 ist die Messvorrichtung 10 insbesondere für Weißlichtinterferometrie konfiguriert. In anderen Ausführungen kann aber auch eine monochromatische Lichtquelle, z.B. ein Laser, für phasenschiebende Interferometrie eingesetzt werden.The lighting device 16 contains a measuring radiation source 26, for example in the form of a light-emitting diode, and a ground glass screen 28 for homogenizing the radiation emitted by the measuring radiation source 26. The measuring radiation source 26 is designed such that the measuring radiation 18 has a spectrum of frequencies with a coherence length or spectral width suitable for interferometry. For example, the spectrum corresponds to a Gaussian spectrum with a maximum intensity at a wavelength λ and neighboring frequencies or wavelengths with decreasing intensity according to a Gaussian curve. The wavelength λ with maximum intensity is also referred to below as the wavelength λ of the measuring radiation 18 and can, for example, be in the visible wavelength range. With such a measuring radiation 18, the measuring device 10 is configured in particular for white light interferometry. In other embodiments, however, a monochromatic light source, e.g. a laser, can also be used for phase-shifting interferometry.

Weiterhin umfasst die Beleuchtungseinrichtung 16 eine Kondensorlinse 30, mit der möglichst viel Messstrahlung 18 möglichst gleichmäßig in den Strahlengang des Messobjektivs 22 eingekoppelt wird. Vorzugsweise bildet die Kondensorlinse 30 dafür die Messstrahlungsquelle auf die Öffnung des Messobjektivs 22 ab. Zusätzlich oder alternativ kann die Messvorrichtung 12 weitere, in 1 nicht dargestellte Linsen oder andere optische Elemente, wie beispielsweise Spiegel oder Faserelemente, zur Bereitstellung der Messstrahlung 18 enthalten.Furthermore, the illumination device 16 comprises a condenser lens 30, with which as much measuring radiation 18 as possible is coupled as evenly as possible into the beam path of the measuring objective 22. Preferably, the condenser lens 30 images the measuring radiation source onto the opening of the measuring objective 22. Additionally or alternatively, the measuring device 12 can have further, in 1 not shown lenses or other optical elements, such as mirrors or fiber elements, for providing the measuring radiation 18.

Der Strahlenteiler 20 ist so konfiguriert und in der Messvorrichtung 10 angeordnet, dass mindestens ein Anteil der von der Beleuchtungseinrichtung 16 kommenden Messstrahlung 18 in Richtung der Testoberfläche 12 umgelenkt wird. Weiterhin durchtritt mindestens ein Anteil der von der Testoberfläche 12 reflektierten Messstrahlung den Strahlenteiler 20 ohne Richtungsänderung zur Erfassungseinrichtung 24. Mit dem Strahlenteiler 20 wird somit die Messstrahlung 18 in den Strahlengang zwischen der Testoberfläche 12 und der Erfassungseinrichtung 24 eingespeist.The beam splitter 20 is configured and arranged in the measuring device 10 such that at least a portion of the measuring radiation 18 coming from the illumination device 16 is deflected in the direction of the test surface 12. Furthermore, at least a portion of the measuring radiation reflected from the test surface 12 passes through the beam splitter 20 without changing direction to the detection device 24. The beam splitter 20 thus feeds the measuring radiation 18 into the beam path between the test surface 12 and the detection device 24.

Das Messobjektiv 22 fokussiert die von dem Strahlenteiler 20 kommende Messstrahlung 18 auf die Testoberfläche 12. Hierfür umfasst das Messobjektiv 22 ein oder mehrere optische Elemente, von denen in 1 symbolisch eine Objektivlinse 34 dargestellt ist. Weiterhin umfasst das Messobjektiv 22 ein Strahlaufspaltelement 36, welches eine teilweise reflektive Oberfläche 37 aufweist, die einen Anteil der Messstrahlung 18 als Messwelle 38 zur Testoberfläche 12 passieren lässt, während ein anderer Anteil der Messstrahlung 18 als Referenzstrahlung in Gestalt einer Referenzwelle 40 reflektiert wird. Als Strahlaufspaltelement 36 kann beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden.The measuring objective 22 focuses the measuring radiation 18 coming from the beam splitter 20 onto the test surface 12. For this purpose, the measuring objective 22 comprises one or more optical elements, of which 1 symbolically an objective lens 34 is shown. Furthermore, the measuring objective 22 comprises a beam splitting element 36, which has a partially reflective surface 37, which allows a portion of the measuring radiation 18 to pass as a measuring wave 38 to the test surface 12, while another portion of the measuring radiation 18 is reflected as reference radiation in the form of a reference wave 40. For example, a semi-transparent mirror can be used as the beam splitting element 36.

Die Referenzwelle 40 trifft auf ein Referenzelement 42 in Gestalt eines Referenzspiegels des Interferenzobjektivs 22 und wird von diesem zum Strahlaufspaltelement 36 zurückreflektiert. Vorzugsweise entspricht die Größe des Referenzelements 42 in etwa dem von der Messwelle 38 beleuchteten Bereich der Testoberfläche 12. Das Strahlaufspaltelement 36 reflektiert wiederum die von dem Referenzspiegel 42 kommende Referenzwelle 40 zum Strahlenteiler 20 zurück. Die Messwelle 38 wird von der Testoberfläche 12 reflektiert und durchläuft dann als Messwelle 38a erneut das Messobjektiv 22 ebenfalls in Richtung des Strahlenteilers 20.The reference wave 40 strikes a reference element 42 in the form of a reference mirror of the interference lens 22 and is reflected back by this to the beam splitting element 36. Preferably, the size of the reference element 42 corresponds approximately to the area of the test surface 12 illuminated by the measuring wave 38. The beam splitting element 36 in turn reflects the reference wave 40 coming from the reference mirror 42 to the Beam splitter 20. The measuring wave 38 is reflected from the test surface 12 and then passes through the measuring objective 22 again as a measuring wave 38a, also in the direction of the beam splitter 20.

Die reflektierte Messwelle 38a und die Referenzwelle 40 passieren den Strahlenteiler 20 zumindest teilweise ohne Richtungsänderung, passieren einen nachstehend näher erläuterten weiteren Strahlenteiler 76 eines Monitorarms 64 und laufen zur Erfassungseinrichtung 24. Eine Linse 44 der Erfassungseinrichtung 24 fokussiert die Messwelle 38a und die Referenzwelle 40 auf eine Erfassungsebene 46 eines Messdetektors 48. Der Messdetektor 48 ist in diesem Ausführungsbeispiel als CCD-Kamera oder als CMOS-Kamera ausgebildet. In der Erfassungsebene 46 entsteht für jeden Ort des beleuchteten Bereichs der Testoberfläche 12 an einem entsprechenden Pixel des Messdetektors 48 durch Überlagerung der Messwelle 38a mit der Referenzwelle 40 ein Interferenzsignal, welches sich für den gesamten beleuchteten Bereich zu einem Messinterferogramm 47 zusammensetzt.The reflected measuring wave 38a and the reference wave 40 pass through the beam splitter 20 at least partially without changing direction, pass through another beam splitter 76 of a monitor arm 64 (explained in more detail below) and run to the detection device 24. A lens 44 of the detection device 24 focuses the measuring wave 38a and the reference wave 40 on a detection plane 46 of a measuring detector 48. In this embodiment, the measuring detector 48 is designed as a CCD camera or as a CMOS camera. In the detection plane 46, an interference signal is generated for each location of the illuminated area of the test surface 12 at a corresponding pixel of the measuring detector 48 by superimposing the measuring wave 38a with the reference wave 40, which is composed of a measurement interferogram 47 for the entire illuminated area.

Das jeweilige Interferenzsignal hängt von dem Weglängenunterschied zwischen der Messwelle 38, 38a und der Referenzwelle 40 bzw. deren Phasenunterschied ab. Während die Weglänge der Referenzwelle 40 bis zu dem Ort, an dem die Referenzwelle 40 das Messobjektiv 22 verlässt, vorgegeben ist, wird die Weglänge der Messwelle 38, 38a bis zu diesem Ort durch die Höhe der Testoberfläche 12 in z-Richtung und dem Abstand des Interferenzobjektivs 22 von der Testoberfläche 12 bestimmt. Durch eine Verschiebung 50 des Interferenzobjektivs 22 in z-Richtung lässt sich der Phasenunterschied zwischen der Messwelle 38a und der Referenzwelle 40 verändern.The respective interference signal depends on the path length difference between the measuring wave 38, 38a and the reference wave 40 or their phase difference. While the path length of the reference wave 40 up to the location at which the reference wave 40 leaves the measuring lens 22 is predetermined, the path length of the measuring wave 38, 38a up to this location is determined by the height of the test surface 12 in the z direction and the distance of the interference lens 22 from the test surface 12. The phase difference between the measuring wave 38a and the reference wave 40 can be changed by moving the interference lens 22 in the z direction 50.

Für ein solches Phasenschieben umfasst die Messvorrichtung 10 eine Phasenschiebeeinrichtung 52 zum Verändern des Phasenunterschieds zwischen der Messwelle 38a und der Referenzwelle 40. Die Phasenschiebeeinrichtung 52 enthält in diesem Ausführungsbeispiel ein Piezosystem zum Verschieben des Messobjektivs 22 entlang seiner optischen Achse und somit nach 1 in z-Richtung. For such a phase shift, the measuring device 10 comprises a phase shifting device 52 for changing the phase difference between the measuring wave 38a and the reference wave 40. The phase shifting device 52 contains in this embodiment a piezo system for moving the measuring objective 22 along its optical axis and thus according to 1 in z-direction.

Bei einer solchen Verschiebung 50 ändert sich der Abstand zwischen dem Strahlaufspaltelement 36 und der Testoberfläche 12 und somit die Weglänge der Messwelle 38, 38a, während die Weglänge der Referenzwelle 40 zwischen Strahlaufspaltelement 36 und Referenzelement 42 konstant bleibt.With such a displacement 50, the distance between the beam splitter element 36 and the test surface 12 and thus the path length of the measuring wave 38, 38a changes, while the path length of the reference wave 40 between the beam splitter element 36 and the reference element 42 remains constant.

Das Piezosystem umfasst eine Steuerung sowie Piezoelemente, und ist derart konfiguriert, dass eine Verschiebung des Messobjektivs 22 schrittweise um jeweils einen Bruchteil der Wellenlänge λ der Messstrahlung 18 durchführbar ist. Beispielsweise lässt sich mit dem Piezosystem eine schrittweise Verschiebung von λ/64 über mehr als eine, vorzugsweise mehr als 2 Wellenlängen für eine Vermessung der Testoberfläche 12 durchführen. Wegen des Hin- und Rückwegs der Messwelle 38, 38a zwischen dem Strahlaufspaltelement 36 und der Testoberfläche 12 entspricht eine Verschiebung von λ/64 einer Phasenverschiebung von π/16. Bei jeder eingestellten Phasenverschiebung kann der Messdetektor 48 ein in der Erfassungsebene 46 durch Überlagerung der Messwelle 38a mit der Referenzwelle 40 erzeugtes Messinterferogramm 47 erfassen. Das Messinterferogramm 47 kann je nach Ausführungsform als Mehrstreifeninterferenzmuster, welches mindestens eine volle Periode von sich abwechselnden Streifen konstruktiver und destruktiver Interferenz umfasst, oder als Interferenzmuster, bei der weniger als eine volle Periode konstruktiver und destruktiver Interferenz vorliegt, konfiguriert sein.The piezo system comprises a controller and piezo elements, and is configured in such a way that the measuring objective 22 can be shifted step by step by a fraction of the wavelength λ of the measuring radiation 18. For example, the piezo system can be used to carry out a step-by-step shift of λ/64 over more than one, preferably more than 2 wavelengths for measuring the test surface 12. Due to the forward and return path of the measuring wave 38, 38a between the beam splitter element 36 and the test surface 12, a shift of λ/64 corresponds to a phase shift of π/16. For each set phase shift, the measuring detector 48 can detect a measuring interferogram 47 generated in the detection plane 46 by superimposing the measuring wave 38a with the reference wave 40. Depending on the embodiment, the measurement interferogram 47 can be configured as a multi-stripe interference pattern comprising at least one full period of alternating stripes of constructive and destructive interference, or as an interference pattern comprising less than one full period of constructive and destructive interference.

Weiterhin umfasst die Messvorrichtung 10 eine Auswerteeinrichtung 58 zum Bestimmen der Rauheit der Testoberfläche 12 mittels der vom Messdetektor 48 aufgezeichneten Messinterferogramme 47 bei verschiedenen Phasenverschiebungen. Die Auswerteeinrichtung 58 umfasst hierfür eine geeignet konfigurierte Datenverarbeitungseinheit. Bei der Auswertung der Messinterferogramme 47 berücksichtigt die Auswerteeinrichtung weiterhin Monitorinterferogramme 60, welche mit einem Monitordetektor 62 mit einer Messfrequenz von mindestens 1 kHz, d.h. mit einer erheblich höheren Wiederholungsrate als die Messinterferogramme 47, aufgezeichnet werden. Die Berücksichtigung der Monitorinterferogramme 60 ermöglicht es, aufgrund von Vibrationen bei der Erfassung der Messinterferogramme 47 auftretende Messfehler zu korrigieren. So ermöglicht die Auswertung der Monitorinterferogramme 60 das Herausrechnen von durch Vibrationen verursachten Störungen aus dem Messergebnis der Messvorrichtung 10. Diese Vibrationen können etwa durch das Phasenschieben mittels der Phasenschiebeeinrichtung 52 oder durch in der Umgebung betriebene Geräte, wie etwa Pumpen, Standbohrmaschinen oder Fräsmaschinen verursacht werden. Mit anderen Worten rechnet die Auswerteeinrichtung 58 bei der Bestimmung der Rauheit der Testoberfläche 12 anhand der Monitorinterferogramme 60 störende Vibrationen heraus.The measuring device 10 also includes an evaluation device 58 for determining the roughness of the test surface 12 using the measurement interferograms 47 recorded by the measurement detector 48 at different phase shifts. The evaluation device 58 includes a suitably configured data processing unit for this purpose. When evaluating the measurement interferograms 47, the evaluation device also takes into account monitor interferograms 60, which are recorded with a monitor detector 62 with a measurement frequency of at least 1 kHz, i.e. with a significantly higher repetition rate than the measurement interferograms 47. Taking the monitor interferograms 60 into account makes it possible to correct measurement errors that occur due to vibrations when recording the measurement interferograms 47. The evaluation of the monitor interferograms 60 thus enables the elimination of disturbances caused by vibrations from the measurement result of the measuring device 10. These vibrations can be caused, for example, by phase shifting using the phase shifting device 52 or by devices operated in the environment, such as pumps, pillar drills or milling machines. In other words, the evaluation device 58 calculates out disturbing vibrations when determining the roughness of the test surface 12 using the monitor interferograms 60.

Der Monitordetektor 62 ist Teil eines Monitorarms 64 der Messvorrichtung 10. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Monitorarm 64 eine eigene Strahlungsquelle, die hier Monitorstrahlungsquelle 66 bezeichnet wird. Die Monitorstrahlungsquelle 66 erzeugt Monitorstrahlung 68. Die Monitorstrahlung 68 weist eine zur Interferometrie geeignete Kohärenzlänge auf. Die Wellenlänge der Monitorstrahlung 68 kann, wie die Wellenlänge der Messstrahlung 18, beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich liegen. Gemäß einem alternativen, zeichnerisch nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel kann die auch die Messstrahlung 18 als Monitorstrahlung 68 verwendet werden, d.h. in diesem Fall ist eine eigene Monitorstrahlungsquelle nicht notwendig.The monitor detector 62 is part of a monitor arm 64 of the measuring device 10. In the present embodiment, the monitor arm 64 comprises its own radiation source, which is referred to here as monitor radiation source 66. The monitor radiation source 66 generates monitor radiation 68. The monitor radiation 68 has a coherence length suitable for interferometry. The wavelength of the monitor radiation 68 can, like the wavelength of the Measuring radiation 18 can be in the visible wavelength range, for example. According to an alternative embodiment, not shown in the drawing, the measuring radiation 18 can also be used as monitor radiation 68, ie in this case a separate monitor radiation source is not necessary.

Die von der Monitorstrahlungsquelle 66 erzeugte Monitorstrahlung 68 wird von einer Kondensorlinse 70 kollimiert, woraufhin diese einen Strahlenteiler 72 durchläuft. Die Monitorstrahlung 68 wird daraufhin von einer weiteren Kondensorlinse 74 derart fokussiert, dass deren Strahlengang, welcher nach Reflexion an dem bereits vorstehend erwähnten Strahlenteiler 76 kurz vor dem Messobjektiv 22 einen Zwischenfokus aufweist. Die Monitorstrahlung 68 trifft damit nach Durchlaufen der Objektivlinse 34 im Wesentlichen senkrecht auf die Testoberfläche 12 auf.The monitor radiation 68 generated by the monitor radiation source 66 is collimated by a condenser lens 70, after which it passes through a beam splitter 72. The monitor radiation 68 is then focused by a further condenser lens 74 in such a way that its beam path, which after reflection at the aforementioned beam splitter 76 has an intermediate focus shortly before the measuring objective 22. The monitor radiation 68 thus impinges on the test surface 12 essentially perpendicularly after passing through the objective lens 34.

Beim Durchlaufen des Messobjektivs 22 wird an der teilweise reflektiven Oberfläche 37 des Strahlaufspaltelements 36 eine Referenzstrahlung 78 abgespalten. When passing through the measuring objective 22, a reference radiation 78 is split off at the partially reflective surface 37 of the beam splitting element 36.

Die Monitorstrahlung 68 wird an der Testoberfläche 12 reflektiert und läuft daraufhin als ausgehende Monitorstrahlung 68a im Strahlengang der eingehenden Monitorstrahlung 68 bis zum Strahlenteiler 72 zurück und wird an diesem in Reflexion auf den Monitordetektor 62 abgelenkt.The monitor radiation 68 is reflected at the test surface 12 and then runs back as outgoing monitor radiation 68a in the beam path of the incoming monitor radiation 68 to the beam splitter 72 and is deflected therein in reflection onto the monitor detector 62.

Die Referenzstrahlung 78 läuft im Wesentlichen ebenfalls im Strahlengang der eingehenden Monitorstrahlung 68 zurück und wird ebenfalls am Strahlenteiler 72 auf den Monitordetektor 62 abgelenkt. Die teilweise reflektive Oberfläche 37 des Strahlaufspaltelements 36 weist eine Oberflächennormale auf, welche leicht gegenüber der Einfallrichtung der Monitorstrahlung 68 verkippt ist und zwar derart, dass das durch Überlagerung der Monitorstrahlung 68a mit der Referenzstrahlung 78 erzeugte Monitorinterferogramm 60 als Mehrstreifeninterferogramm ausgebildet wird. Das Strahlaufspaltelement 36 weist dazu eine leichte Keilform auf.The reference radiation 78 also essentially runs back in the beam path of the incoming monitor radiation 68 and is also deflected at the beam splitter 72 onto the monitor detector 62. The partially reflective surface 37 of the beam splitting element 36 has a surface normal which is slightly tilted relative to the direction of incidence of the monitor radiation 68 in such a way that the monitor interferogram 60 generated by superimposing the monitor radiation 68a with the reference radiation 78 is formed as a multi-stripe interferogram. The beam splitting element 36 has a slight wedge shape for this purpose.

Unter einem Mehrstreifeninterferogramm bzw. Mehrstreifeninterferenzmuster ist in diesem Text ein Interferenzmuster zu verstehen, welches mindestens eine volle Periode von sich abwechselnden Streifen konstruktiver und destruktiver Interferenz umfasst. Unter einer vollen Periode ist zu verstehen, dass die Phasendifferenz zwischen den interferierenden Wellen entlang des Mehrstreifeninterferenzmusters alle Werte zwischen 0 und 2π einnimmt. Mit anderen Worten ist unter einem Mehrstreifeninterferenzmuster ein Interferenzmuster mit mindestens zwei Streifen zu verstehen, wobei die Streifen helle Steifen (konstruktive Interferenz) oder dunkle Streifen (destruktive Interferenz) sein können. Insbesondere kann ein Mehrstreifeninterferenzmuster mindestens zwei, mindestens fünf, mindestens zehn, mindestens fünfzig oder mindestens hundert volle Perioden von sich abwechselnden Steifen konstruktiver und destruktiver Interferenz umfassen. Ein derartiges Interferenzmuster wird oft auch als Vielstreifeninterferenzmuster bezeichnet.In this text, a multi-stripe interferogram or multi-stripe interference pattern is understood to mean an interference pattern which comprises at least one full period of alternating stripes of constructive and destructive interference. A full period means that the phase difference between the interfering waves along the multi-stripe interference pattern takes on all values between 0 and 2π. In other words, a multi-stripe interference pattern is understood to mean an interference pattern with at least two stripes, where the stripes can be bright stripes (constructive interference) or dark stripes (destructive interference). In particular, a multi-stripe interference pattern can comprise at least two, at least five, at least ten, at least fifty or at least one hundred full periods of alternating stripes of constructive and destructive interference. Such an interference pattern is often also referred to as a multi-stripe interference pattern.

Der Monitordetektor 62 umfasst mindestens zehn Photodioden 80, insbesondere mindestens zwanzig oder mindestens fünfzig Photodioden 80. Diese sind in dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel auf einer geraden Linie 82 angeordnet, welche quer, insbesondere senkrecht, zu den Streifen des als Mehrstreifeninterferogramm ausgebildeten Monitorinterferogramms 60 angeordnet ist. Die Photodioden weisen eine Messfrequenz auf, die oberhalb der höchsten Frequenz von typischerweise auftretenden Vibrationen liegt, insbesondere zur Erfüllung des Nyquist-Kriteriums mindestens doppelt so hoch ist. Typische Vibrationsfrequenzen liegen beispielsweise im Bereich von 20 bis 200 Hz. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Photodioden eine Messfrequenz von mindestens 1 kHz, vorzugsweise von mindestens 10 kHz oder mindestens 100 kHz, auf.The monitor detector 62 comprises at least ten photodiodes 80, in particular at least twenty or at least fifty photodiodes 80. These are in the 1 illustrated embodiment, the photodiodes are arranged on a straight line 82 which is arranged transversely, in particular perpendicularly, to the strips of the monitor interferogram 60 designed as a multi-strip interferogram. The photodiodes have a measuring frequency which is above the highest frequency of vibrations that typically occur, in particular at least twice as high to meet the Nyquist criterion. Typical vibration frequencies are, for example, in the range from 20 to 200 Hz. According to one embodiment, the photodiodes have a measuring frequency of at least 1 kHz, preferably of at least 10 kHz or at least 100 kHz.

Die vorstehend erwähnte Aufzeichnung der Monitorinterferogramme 60 erfolgt mittels der Photodioden 80. Dabei werden mindestens fünf Streifen, vorzugsweise mindestens zehn Streifen, des jeweiligen Mehrstreifeninterferogramms aufgezeichnet und in der Auswerteeinrichtung 58 ausgewertet. Durch die Auswertung der Monitorinterferogramme 60 können mechanische Vibrationen des Messobjektivs 22 in Bezug auf das Objekt 14 in verschiedenen Vibrationsfreiheitsgraden bestimmt werden. Diese Vibrationsfreiheitsgrade umfassen insbesondere einen Verschiebungsfreiheitsgrad in Richtung des optischen Achse des Messobjektivs 22 sowie zwei Kippfreiheitsgrade, deren Kippachsen parallel zur Objektebene des Messobjektivs 22 angeordnet sind.The above-mentioned recording of the monitor interferograms 60 is carried out by means of the photodiodes 80. At least five strips, preferably at least ten strips, of the respective multi-strip interferogram are recorded and evaluated in the evaluation device 58. By evaluating the monitor interferograms 60, mechanical vibrations of the measuring lens 22 in relation to the object 14 can be determined in various vibration degrees of freedom. These vibration degrees of freedom include in particular a displacement degree of freedom in the direction of the optical axis of the measuring lens 22 and two tilt degrees of freedom, the tilt axes of which are arranged parallel to the object plane of the measuring lens 22.

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.The above description of exemplary embodiments, embodiments or variants is to be understood as exemplary. The disclosure made thereby enables the person skilled in the art to understand the present invention and the associated advantages, and on the other hand also includes obvious changes and modifications to the structures and methods described in the understanding of the person skilled in the art. Therefore, all such changes and modifications, insofar as they fall within the scope of the invention as defined in the appended claims, as well as equivalents, are intended to be covered by the protection of the claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: MessvorrichtungMeasuring device
1212: TestoberflächeTest surface
1414: Objektobject
1616: BeleuchtungseinrichtungLighting equipment
1818: MessstrahlungMeasuring radiation
2020: StrahlenteilerBeam splitter
2222: MessobjektivMeasuring lens
2424: ErfassungseinrichtungRecording device
2626: MessstrahlungsquelleMeasuring radiation source
2828: MattscheibeGround glass
3030: KondensorlinseCondenser lens
3434: ObjektivlinseObjective lens
3636: StrahlaufspaltelementBeam splitter element
3737: teilweise reflektive Oberflächepartially reflective surface
3838: MesswelleMeasuring shaft
38a38a: Messwelle nach Reflexion an der TestoberflächeMeasuring wave after reflection on the test surface
4040: ReferenzwelleReference wave
4242: ReferenzelementReference element
4444: Linselens
4646: ErfassungsebeneCapture level
4747: MessinterferogrammMeasurement interferogram
4848: MessdetektorMeasuring detector
5050: Verschiebungshift
5252: PhasenschiebeeinrichtungPhase shifter
5858: AuswerteeinrichtungEvaluation device
6060: MonitorinterferogrammMonitor interferogram
6262: MonitordetektorMonitor detector
6464: MonitorarmMonitor arm
6666: MonitorstrahlungsquelleMonitor radiation source
6868: MonitorstrahlungMonitor radiation
68a68a: ausgehende Monitorstrahlungoutgoing monitor radiation
7070: KondensorlinseCondenser lens
7272: StrahlenteilerBeam splitter
7474: KondensorlinseCondenser lens
7676: StrahlenteilerBeam splitter
7878: ReferenzstrahlungReference radiation
8080: PhotodiodePhotodiode
8282: gerade Liniestraight line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019208028 A1 [0004]

Claims

Interferometric measuring device (10) for measuring a roughness of a test surface (12) with: - a measuring objective (22) which is configured to focus a measuring radiation (18) on the test surface, and a reference element (42) for superimposing a reference radiation (40) with the measuring radiation (38a) after it has been reflected on the test surface, - a measuring detector (48) for detecting a measuring interferogram generated by the superimposition, and - a monitor detector (62) for detecting a monitor interferogram (60) which is generated by means of radiation (38a) also reflected on the test surface, wherein the monitor detector comprises at least ten photodiodes (80).

Interferometric measuring device according to Claim 1 wherein the monitor detector (62) comprises at least one hundred photodiodes (80).

Interferometric measuring device according to Claim 1 or 2 in which the photodiodes (80) are arranged in a line (82).

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, wherein the photodiodes (80) have a measuring frequency of at least 1 kHz.

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, wherein the monitor detector (62) is configured to detect mechanical vibrations of the measuring device.

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, wherein the monitor detector (62) is configured to detect mechanical vibrations of the measuring objective (22) with respect to a test object (14) having the test surface in at least three rigid body degrees of freedom.

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, which is configured to generate the monitor interferogram in the form of a multi-stripe interferogram (60).

Interferometric measuring device according to Claim 7 which is configured to evaluate at least five stripes of the multi-stripe interferogram (60).

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, which is configured as a Mirau interferometer (10).

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, in which the measuring objective has a beam splitting element (36) at which the reference radiation (40) is split off from the measuring radiation (18) by reflection and a further reference radiation is generated for the monitor interferogram.

Interferometric measuring device according to Claim 10 , in which the beam splitting element (36) has a partially reflective surface (37) whose surface normal is tilted relative to a direction of incidence of a monitor radiation (68) such that the monitor interferogram (60) is generated in the form of a multi-stripe interferogram.

Interferometric measuring device according to Claim 10 or 11 , in which the beam splitting element (36) is wedge-shaped.

Interferometric measuring device according to one of the preceding claims, which comprises a measuring radiation source (26) for generating the measuring radiation (18) and a monitor radiation source for generating a monitor radiation which is used to generate the monitor interferogram.

Interferometric measuring device according to one of the Claims 1 until 12 , in which the radiation reflected at the test surface to generate the monitor interferogram comprises the measuring radiation (18).