DE19746535B4 - Adjustment device for an interferometer - Google Patents

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DE19746535B4 DE1997146535 DE19746535A DE19746535B4 DE 19746535 B4 DE19746535 B4 DE 19746535B4 DE 1997146535 DE1997146535 DE 1997146535 DE 19746535 A DE19746535 A DE 19746535A DE 19746535 B4 DE19746535 B4 DE 19746535B4
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Abstract

Justiervorrichtung für ein Interferometer, welches insbesondere zur Vermessung von reflektierenden Oberflächen einsetzbar ist, und bei dem eine Ausrichtung einer Interferometer-Referenzfläche und einer zu vermessenden Prüflingsoberfläche erforderlich ist, wobei die Justiervorrichtung ein Justierelement umfaßt, welches in der Brennebene eines vor der Prüflingsoberfläche angeordneten Kollimatorobjektives angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Justierelement (JE) eine zweidimensional ausgedehnte Justiermarkierung (JM) angeordnet ist und/oder die auf dem Justierelement (JE) angeordnete Justiermarkierung (JM) eine definierte optische Wirkung aufweist.adjusting for a Interferometer, which in particular for the measurement of reflective surfaces is usable, and in which an alignment of an interferometer reference surface and required to be measured Prüflingsoberfläche is, wherein the adjusting device comprises an adjusting element, which in the focal plane of a arranged in front of the specimen surface Kollimatorobjektives is arranged, characterized in that on the Adjustment element (JE) a two-dimensionally extended alignment mark (JM) is arranged and / or arranged on the adjusting element (JE) Justification mark (JM) has a defined optical effect.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung für ein Interferometer nach dem Obergriff des Anspruches 1.The The present invention relates to an adjusting device for an interferometer according to the preamble of claim 1.

Bei Interferometern, die zur Prüfung der Oberflächen von reflektierenden optischen Elementen eingesetzt werden, ist in der Regel vor der eigentlichen Messung eine Justierung der Prüflingsoberfläche zu einer interferometerinternen Referenzfläche erforderlich. Hierbei kann es sich etwa um eine exakt-parallele Ausrichtung der Prüflingsoberfläche zur entsprechenden Referenzfläche handeln, um in der nachfolgenden Messung die Oberflächentopographie exakt erfassen zu können. Bekannte Justierverfahren bzw. entsprechende Vorrichtungen zur Ausrichtung von Prüflingsoberfläche und Referenzfläche, wie sie beispielsweise aus der JP 8-61911 A oder aus der JP 8-128804 A bekannt sind, arbeiten dabei in der Regel nach dem Autokollimationsprinzip. Hierzu wird in der Brennebene eines vor der Prüflingsoberfläche vorgesehenen Kollimatorobjektives eine durchbohrte Mattscheibe angeordnet. Von der Prüflingsoberfläche wird bei einer exakten Parellelausrichtung von Referenz- und Prüflingsoberfläche das von einer Strahlungsquelle kommende Lichtbündel wieder über das Kollimatorobjektiv in die Mattscheibenbohrung zurückfokussiert, die in der optischen Achse angeordnet ist. Liegt eine unerwünschte Verkippung der Prüflingsoberfläche vor, so wird das Lichtbündel nicht in die Mattscheibenbohrung zurückreflektiert, sondern durchtritt die Mattscheibe außeraxial. Die Fokuslage in der Mattscheibenebene wird zum Justieren über einen Justierstrahlengang beobachtet, der hierzu eine CCD-Kamera oder einen geeigneten Beobachtungsschirm umfaßt. Beim Justieren der Prüflingsoberfläche wird versucht, die axiale Fokuslage herzustellen.In interferometers, which are used to test the surfaces of reflective optical elements, an adjustment of the specimen surface to an interferometer-internal reference surface is usually required before the actual measurement. This may be, for example, an exactly parallel orientation of the test object surface to the corresponding reference surface in order to be able to detect the surface topography accurately in the subsequent measurement. Known adjustment method or corresponding devices for alignment of Prüflingsoberfläche and reference surface, as for example from the JP 8-61911 A or from the JP 8-128804 A are known, usually work according to the autocollimation principle. For this purpose, a pierced ground glass screen is arranged in the focal plane of a collimator lens provided in front of the specimen surface. From the specimen surface, the light bundle coming from a radiation source is focused back into the ground glass bore via the collimator lens, which is arranged in the optical axis, with an exact parallel alignment of reference and specimen surface. If there is an undesirable tilting of the specimen surface, the light bundle is not reflected back into the ground glass bore, but instead passes through the ground glass off-axis. The focus position in the ground plane is observed for adjustment via a Justierstrahlengang comprising for this purpose a CCD camera or a suitable observation screen. When adjusting the Prüflingsoberfläche is trying to establish the axial focus position.

In Interferometern, die zur Vermessung großer Prüfdurchmesser geeignet sind, weist das erforderliche Kollimatorobjektiv üblicherweise eine lange Brennweite auf. Dies wiederum bewirkt beim erläuterten Justierverfahren, daß bereits bei kleinsten Verkippungen des Prüflings eine große Auslenkung des Fokus in der Brennebene bzw. in der Mattscheibenebene erfolgt. Aus diesem Grund ist im Justierstrahlengang, in dem die Fokuslage in der Mattscheibenebene beobachtet wird, ein großer Optikdurchmesser für das entsprechende Sucherobjektiv erforderlich, d.h. es resultiert ein hoher optischer Aufwand.In Interferometers suitable for measuring large test diameters The required collimator lens typically has a long focal length on. This in turn causes the explained Justierverfahren that already at the slightest tilting of the test specimen a large deflection the focus takes place in the focal plane or in the matte disk plane. For this reason, in the Justierstrahlengang, in which the focus position observed in the matte disk plane, a large optical diameter for the corresponding Viewfinder lens required, i. it results in a high optical Effort.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Justiervorrichtung für ein Interferometer zur Vermessung reflektierender Oberflächen zu schaffen, die einen möglichst geringen optischen Aufwand erfordert. Hierbei soll insbesondere auch die Justierung großer, zu vermessender Prüflingsoberflächen möglich sein, ohne daß eine aufwendige Beobachtungs- bzw. Justieroptik erforderlich ist.task It is therefore an adjustment device of the present invention for a To create interferometers for measuring reflective surfaces, the one possible requires little optical effort. This is in particular also the adjustment big, be possible to be measured Prüflingsoberflächen without one elaborate observation or adjustment optics is required.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Justiervorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.These Task is solved by an adjusting device with the features in the characterizing Part of claim 1.

Anstelle der bisherigen Justierung mit Hilfe eines punktförmigen Fokusfleckes auf der Mattscheibe im Justier-Strahlengang, ist erfindungsgemäß nun mehr vorgesehen, eine zweidimensional ausgedehnte Justiermarkierung auf einem Justierelement zu verwenden und/oder aber dieselbe mit einer zusätzlichen optischen Wirkung zu versehen. Im letztgenannten Fall ist die optische Wirkung hierbei dergestalt zu wählen, daß eine Ablenkung der außeraxial durch die Justiermarkierung tretenden Strahlen in Richtung der optischen Achse erfolgt. Dadurch läßt sich jeweils erreichen, daß nunmehr auch im Fall einer größeren Dejustierung der Prüflingsoberfläche im Justier-Strahlengang in der Nähe der optischen Achse sofort erkennbar ist, in welche Richtung eine Verstellung derselben zur gewünschten Ausrichtung zu erfolgen hat.Instead of the previous adjustment by means of a punctiform focus spot on the Focusing screen in the alignment beam path is now more according to the invention provided, a two-dimensionally extended alignment mark to use an adjusting element and / or the same with a additional to provide optical effect. In the latter case, the optical Effect to choose in this way, that one Distraction of the off-axis passing through the Justiermarkierung rays in the direction of the optical Axis takes place. This can be done each achieve that now even in the case of a major misalignment the Prüflingsoberfläche in Justier beam path in the Near the optical axis is immediately apparent in which direction an adjustment the same to the desired Alignment has to be done.

Die erfindungsgemäße Lösung kann ohne weitere Eingriffe in den Interferometerstrahlengang zur Nachrüstung kommerzieller Interferometer vorgesehen werden.The inventive solution can without further intervention in the interferometer beam path for retrofitting commercial Interferometer be provided.

Bezüglich der konkreten Ausbildung der Justiermarkierung als auch der Strukturen mit optischer Wirkung existieren eine Vielzahl von Varianten, die allesamt auf den erfindungsgemäßen Überlegungen beruhen. Hierbei lassen sich je nach Einsatzzweck unterschiedlichste Varianten geeignet kombinieren.Regarding the concrete design of the alignment mark as well as the structures with optical effect exist a variety of variants, all of them based on the considerations of the invention. Depending on the purpose of use, a wide variety of variants can be chosen suitable combine.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.Further Advantages and details of the adjusting device according to the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to FIG enclosed figures.

Dabei zeigtthere shows

1 eine schematisierte Prinzipdarstellung der für die Justierung wesentlichen Strahlengänge innerhalb eines Interferometers, in dem eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung angeordnet ist; 1 a schematic outline diagram of the essential for the adjustment beam paths within an interferometer, in which a first embodiment of the adjusting device according to the invention is arranged;

2 eine vergrößerte Darstellung der Justiervorrichtung aus 1 inclusive des Strahlengangverlaufes im justierten und dejustierten Zustand; 2 an enlarged view of the adjusting device 1 including the course of the beam in the adjusted and misadjusted state;

3 eine Draufsicht auf die im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 verwendete ausgedehnte Justiermarkierung; 3 a plan view of the imfüh example of the 1 and 2 used extended registration mark;

4a und 4b jeweils eine alternative Variante zur Ausführungsform der Justiervorrichtung aus den 1-3; 4a and 4b in each case an alternative variant to the embodiment of the adjusting device from the 1 - 3 ;

5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung, in der die verwendete Justiermarkierung eine definierte optische Wirkung besitzt. 5 a further embodiment of the adjusting device according to the invention, in which the alignment mark used has a defined optical effect.

Eine schematisierte Darstellung der Strahlengänge innerhalb eines Interferometers, in dem die erfindungsmäße Justiereinrichtung eingesetzt wird, ist in 1 in einer seitlichen Ansicht gezeigt. Hierbei sind vom verwendeten Interferometer lediglich diejenigen Teile gezeigt, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind. In Bezug auf das jeweilige Interferometer zur Vermessung reflektierender Oberflächen sei lediglich darauf hingewiesen, daß dieses einen üblichen Aufbau aufweist, der einschlägig bekannt ist. Beispielsweise kann ein Aufbau als Fizeau-Interferometer vorgesehen sein. Zur parallelen Ausrichtung von Referenz- und Prüflingsoberfläche umfaßt das jeweilige Interferometer eine Autokollimationseinrichtung zur Erfassung eines Reflexes von der Prüflingsoberfläche. Bezüglich eines derartigen Interferometers sei etwa auf die beiden oben erwähnten Druckschriften verwiesen.A schematic representation of the beam paths within an interferometer in which the adjustment device according to the invention is used is shown in FIG 1 shown in a side view. In this case, only the parts which are important in connection with the present invention are shown by the interferometer used. With respect to the particular interferometer for measuring reflective surfaces, it should merely be pointed out that this has a conventional design which is known in the art. For example, a structure may be provided as a Fizeau interferometer. For parallel alignment of reference and Prüflingsoberfläche the respective interferometer comprises an autocollimation device for detecting a reflex of the Prüflingsoberfläche. With regard to such an interferometer, reference is made to the two above-mentioned publications.

Vom eingesetzten Interferometer ist in 1 eine Lichtquelle LQIF erkennbar, der in Richtung der Strahlausbreitung eine Strahlanpassungsoptik O1 nachgeordnet ist. Die verwendete Lichtquelle LQIF ist dabei als kohärente Lichtquelle, vorzugsweise als Laser ausgebildet, z.B. als He-Ne-Laser oder aber als Halbleiterlaser. Über die Strahlanpassungsoptik O1 erfolgt eine geeignete Anpassung des von der Lichtquelle LQIF in Richtung der Prüflingsoberfläche P emittierten Strahlenbündels. Die für die Oberflächenvermessung relevanten Interferometer-Strahlengänge sind in 1 nicht dargestellt, d.h. gezeigt sind lediglich diejenigen Teile der Strahlengänge in der Anordnung, die für die Justierung wesentlich sind.The used interferometer is in 1 a light source LQ IF recognizable, which is downstream of a beam adjustment optics O1 in the direction of beam propagation. The light source LQ IF used is designed as a coherent light source, preferably as a laser, for example as a He-Ne laser or as a semiconductor laser. A suitable adaptation of the beam emitted by the light source LQ IF in the direction of the specimen surface P takes place via the beam matching optics O1. The interferometer beam paths relevant for the surface measurement are in 1 not shown, ie shown are only those parts of the beam paths in the arrangement, which are essential for the adjustment.

Innerhalb des Interferometers ist desweiteren ein Strahlteilerelement ST vorgesehen, der wiederum in Richtung der Strahlausbreitung die erfindungsgemäße Justiervorrichtung JV nachgeordnet ist, welche z.B. als separate Einheit problemlos in den Aufbau eines herkömmlichen Interferometers mit einer Autokollimationseinrichtung integriert werden kann.Within Furthermore, a beam splitter element ST is provided in the interferometer. in turn, in the direction of the beam propagation, the adjusting device according to the invention JV downstream, which e.g. as a separate unit easily in the construction of a conventional Interferometer integrated with an autocollimation device can be.

Im weiteren Strahlengang folgt der Justiervorrichtung JV nachgeordnet ein Kollimator-Objektiv KIF sowie eine Keilplatte KP mit einer der Prüflingsoberfläche P zugewandten, planen Referenzfläche R. Zur gewünschten interferometrischen Vermessung der zumindest teilweise reflektierenden Prüflingsoberfläche P ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine exakt-parallele Ausrichtung derselben zur Referenzfläche R erforderlich. Zu diesem Zweck ist über eine geeignete, nicht dargestellte, Justiermechanik eine Verkippung der Prüflingsoberfläche P um vorzugsweise mehrere Achsen möglich. Wie nachfolgend erläutert, wird die Parallelausrichtung der beiden Flächen P und R durch die erfindungsgemäße Justiervorrichtung JV im Vergleich zu bislang eingesetzten Justiervorrichtungen und -verfahren wesentlich erleichtert.In the further beam path follows the adjusting device JV downstream of a collimator lens K IF and a wedge plate KP facing the Prüflingsoberfläche P, plan reference surface R. For the desired interferometric measurement of the at least partially reflecting Prüflingsoberfläche P is in the embodiment shown an exactly-parallel alignment of the same Reference surface R required. For this purpose, a tilting of the test object surface P by preferably a plurality of axes is possible via a suitable, not shown, adjusting mechanism. As explained below, the parallel alignment of the two surfaces P and R is greatly facilitated by the adjustment JV according to the invention compared to previously used adjusting devices and methods.

Die beim herkömmlichen Interferometer üblicherweise vorgesehene Autokollimationseinrichtung umfaßt neben dem bereits erwähnten Kollimator-Objektiv KIF desweiteren einen Justierstrahlengang mit dem Strahlteilerelement ST, einer Fokussieroptik O2 sowie einer Detektionsmöglichkeit in der Beobachtungsebene B. Als Detektionsmöglichkeit kann hierbei an dieser Stelle z.B. ein Beobachtungsschirm dienen, der bei der Justierung visuell beobachtet wird. Alternativ kann als Detektionsmöglichkeit aber auch eine CCD-Kamera in der Beobachtungsebene B eingesetzt werden. Hierbei wird jeweils über die vorgesehene Detektionsmöglichkeit in der Beobachtungsebene B die Lage eines Reflexes in einer Ebene der Justiervorrichtung beobachtet, in der ein Justierelement JE angeordnet ist. Der Reflex resultiert dabei aus dem Lichtquellenfokus in der Ebene der Justiermarkierung JM; über das Kollimator-Objektiv KIF wird das vom Lichtquellenfokus ausgehende Strahlenbündel parallel ausgerichtet, gelangt auf die Prüflingsoberfläche P, wird von dort zurückreflektiert und über das Kollimator-Objektiv KIF zurück in die Ebene des Justierelementes JE fokussiert.The usually provided in the conventional interferometer Autokollimationseinrichtung includes, besides the above-mentioned collimator lens K IF further comprises a Justierstrahlengang with the beam splitter element ST, focusing optics O2 and a detection possible in the observation plane B. The detection possibility can serve at this point, for example a viewing screen, of at the adjustment is visually observed. Alternatively, however, a CCD camera in the observation plane B can also be used as a detection option. Here, the position of a reflex in a plane of the adjusting device is observed in each case on the intended detection possibility in the observation plane B, in which an adjusting element JE is arranged. The reflex results from the light source focus in the plane of the alignment mark JM; The bundle of rays emanating from the light source focus is aligned in parallel via the collimator lens K IF , reaches the test piece surface P, is reflected back from there and focused back into the plane of the adjusting element JE via the collimator lens K IF .

Im Fall der exakten Parallel-Ausrichtung von Referenzfläche R und Prüflingsoberfläche P erfolgt dabei eine Fokussierung des Reflexes in der Ebene des Justierelementes JE auf die optische Achse OA. Im Fall einer eventuellen Dejustierung liegt der Fokuspunkt F des von der Prüflingsoberfläche P zurückreflektierten Strahlenbündels nicht exakt auf der optischen Achse OA, d.h. die entsprechende außeraxiale Ablage des Fokuspunktes F von der optischen Achse OA dient als Justierhilfe für die gewünschte Parallelausrichtung. In 1 ist in strichlinierter Form zusätzlich der Strahlengang für den Fall der geringfügigen Dejustierung von Referenzfläche R und Prüflingsoberfläche P eingezeichnet.In the case of the exact parallel alignment of the reference surface R and the specimen surface P, the reflex is focused in the plane of the adjusting element JE onto the optical axis OA. In the case of a possible maladjustment, the focal point F of the beam reflected back from the specimen surface P is not exactly on the optical axis OA, ie the corresponding off-axis filing of the focal point F from the optical axis OA serves as adjustment aid for the desired parallel alignment. In 1 is in dashed form additionally the beam path for the case of slight misalignment of reference surface R and DUT surface P drawn.

Um bei einem derartigen Justiervorgang die insbesondere im Fall einer großen Ablage des Fokuspunktes von der optischen Achse OA auftretenden, bereits oben erwähnten, Schwierigkeiten zu umgehen, ist eine bestimmte Ausbildung der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung JV, insbesondere des eingesetzten Justierelementes JE, vorgesehen. Eine vergrößerte Darstellung der Justiervorrichtung JV aus dem Ausführungsbeispiel der 1 mit den angedeuteten Strahlengängen im justierten und dejustierten Zustand ist in 2 gezeigt; hierbei ist insbesondere in 2 der strichlinierte Strahlengang im dejustierten Zustand stark übertrieben dargestellt.In order to avoid such difficulties in an adjustment process of this type, in particular in the case of a large deposit of the focal point from the optical axis OA, already mentioned above, a specific embodiment of the adjusting device JV according to the invention, in particular the used adjusting element JE provided. An enlarged view of the adjusting JV from the embodiment of 1 with the indicated beam paths in the adjusted and misaligned state is in 2 shown; this is especially in 2 the dashed beam path shown greatly exaggerated in dejustierten state.

Die Justiervorrichtung JV umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle LQJV, eine Kondensoroptik KJV, ein Umlenkelement UE mit einer zen tralen Bohrung B sowie ein Justierelement JE, welches ebenfalls eine zentrale Durchlassöffnung D um die optische Achse OA aufweist. Erfindungsgemäß ist in diesem Ausführungsbeispiel nunmehr vorgesehen, auf dem zumindest teiltransparenten Justierelement JE eine Justiermarkierung JM anzuordnen, die eine zweidimensionale bzw. flächige Ausdehnung in der Ebene des Justierelementes JE aufweist. Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist hierbei auf der der Prüflingsoberfläche zugewandten Seite des Justierelementes JE eine sternförmig ausgebildete Justiermarkierung JM in Form eines sogenannten Siemenssternes vorgesehen, d.h. eine radialsymmetrische und sternförmige Ausbildung der Justiermarkierung; ein Draufsicht auf diese mögliche Ausführungsform einer zweidimensional ausgedehnten Justiermarkierung JM auf dem Justierelement ist in 3 gezeigt. Das Justierelement JE wird in diesem Ausführungsbeispiel demzufolge in Transmission verwendet, d.h. die als Justiermarkierung JM genutzten zweidimensional ausgedehnten Strukturen auf einem zumindest teiltransparenten Trägerelement des Justierelementes JE sind undurchlässig bzw. absorbierend ausgebildet.The adjusting JV comprises in this embodiment, a light source LQ JV , a condenser K JV , a deflection UE with a zen tralen bore B and an adjusting element JE, which also has a central passage opening D about the optical axis OA. According to the invention, it is now provided in this exemplary embodiment to arrange an alignment mark JM on the at least partially transparent adjusting element JE, which has a two-dimensional or areal extent in the plane of the adjusting element JE. In the embodiment of 1 and 2 in this case, a star-shaped alignment mark JM in the form of a so-called Siemens star is provided on the side of the adjusting element JE facing the specimen surface, ie a radially symmetrical and star-shaped design of the alignment mark; a plan view of this possible embodiment of a two-dimensionally extended alignment mark JM on the adjusting element is in 3 shown. The adjusting element JE is thus used in transmission in this embodiment, ie the two-dimensionally extended structures used as alignment mark JM on an at least partially transparent carrier element of the adjusting element JE are impermeable or absorbent.

Alternativ zu einer derartigen Ausbildung des Justierelementes bzw. der Justiermarkierung wäre es beispielsweise auch möglich, dieselbe als 3-dimensionale, teiltransparente Reliefstruktur auszuführen etc..alternative to such a design of the adjusting element or the Justiermarkierung it would be for example also possible, to do the same as a 3-dimensional, semi-transparent relief structure etc.

Bei der Justiervorrichtung des in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels wird die über die Lichtquelle LQJV rückseitig beleuchtete Justiermarkierung JM über die Kollimatoroptik KIF und die reflektierende Prüflingsoberfläche P wieder in die Justierebene JE zurück abgebildet. Wie bereits mehrfach angedeutet, ist bei größeren seitlichen Ablagen des reflektierten Fokusbildes dieses nicht mehr im Gesichtsfeld des Justierstrahlenganges erkennbar.In the adjusting device of in 1 and 2 In the embodiment shown, the alignment mark JM, which is illuminated at the back via the light source LQ JV , is imaged again into the adjustment plane JE via the collimator optics K IF and the reflecting specimen surface P. As already indicated several times, this is no longer recognizable in the field of view of the Justierstrahlenganges with larger lateral shelves of the reflected focus image.

Die Justierebene JE wiederum wird über das in 1 gezeigte Strahlteilerelement ST und die Optik O2 im Justierstrahlengang in die Beobachtungsebene B abgebildet. Da nunmehr zur Justierung nicht nur der punktförmige Lichtquelllen-Fokus zur Verfügung steht, sondern eine zweidimensional ausgedehnte Struktur, ist auch im Fall einer eventuell vorliegenden größeren Dejustierung gewährleistet, daß zumindest ein außer axialer Teil der Justiermarkierung JM in der Beobachtungsebene B erkennbar ist, auch wenn in der Beobachtungsebene B lediglich der Bereich der optischen Achse OA beobachtet wird. Sobald zumindest ein Teil der Justiermarkierung erkennbar ist, kann eine entsprechende Justierung der Prüflingsoberfläche P vorgenommen werden. Vorzugsweise ist die entsprechende zweidimensional ausgedehnte Justiermarkierung JM derart gewählt, daß die darin vorgesehenen Strukturen in die Richtung der optischen Achse weisen. Sobald der Fokuspunkt in der Beobachtungsebene B nach entsprechender Vorjustierung erkennbar ist, kann in bekannter Art und Weise die Feinjustierung der beiden Flächen vorgenommen werden.The adjustment plane JE in turn is over the in 1 shown beam splitter element ST and the optics O2 in the alignment beam path in the observation plane B shown. Since now for adjustment not only the point-shaped Lichtquelllen focus is available, but a two-dimensionally extended structure, even in the case of any major misalignment is ensured that at least one except axial part of the alignment mark JM in the observation plane B can be seen, even if in the observation plane B, only the area of the optical axis OA is observed. As soon as at least a part of the alignment mark can be seen, a corresponding adjustment of the test object surface P can be made. Preferably, the corresponding two-dimensionally extended alignment mark JM is selected such that the structures provided therein point in the direction of the optical axis. As soon as the focal point in the observation plane B is recognizable after appropriate pre-adjustment, the fine adjustment of the two surfaces can be carried out in a known manner.

Die Lage des zurückfokussierten Bildes der Justiermarkierung JM' bei einer vorliegenden Dejustierung von Prüflingsoberfläche und Referenzfläche ist in 2 strichliniert angedeutet. Insbesondere ist dabei erkennbar, daß auch im Fall einer seitlichen Ablage des zurückfokussierten Bildes der Justiermarkierung JM' ein Teil derselben im Justierstrahlengang beobachtbar ist und zur Justierung genutzt werden kann.The position of the backfocused image of the alignment mark JM 'in the case of a present misadjustment of the specimen surface and reference surface is in 2 indicated by dashed lines. In particular, it can be seen that even in the case of a lateral deposition of the back-focused image of the alignment mark JM ', a part of the same can be observed in the alignment beam path and can be used for the adjustment.

Wie ebenfalls aus den 1–3 hervorgeht, weist das vorgesehene Justierelement JE in der Mitte eine Durchlassöffnung D auf, die rotationssymmetrisch zur optischen Achse OA ist. Derart ist gewährleistet, daß im Meßbetrieb des Interferometers die – nicht gezeigten – Meßstrahlengänge vom Justierelement JE nicht beeinflußt werden.Like also from the 1 - 3 shows, the intended adjustment element JE in the middle of a passage opening D, which is rotationally symmetrical to the optical axis OA. In this way, it is ensured that measuring beam paths (not shown) are not influenced by the adjusting element JE during measuring operation of the interferometer.

Neben der im Ausführungsbeispiel gezeigten Ausführungsform der zweidimensionalen Justiermarkierung JM als Siemensstern können selbstverständlich auch alternative Varianten hierzu eingesetzt werden. Neben anderen geometrischen Formen, die beispielsweise auch geeignete in Richtung optischer Achse orientierte Pfeilsymbole enthalten, kann als weitere Alternative vorgesehen werden, die zweidimensionale Justiermarkierung mit Hilfe von Lichtleiterenden zu realisieren, die z.B. sternförmig mit den Austrittsflächen auf dem Justierelement angeordent sind. Eintrittsseitig werden die Lichtleiter von einer geeigneten Lichtquelle beaufschlagt.Next in the embodiment shown embodiment of course, the two-dimensional alignment mark JM as a Siemens star can also alternative variants are used for this purpose. In addition to other geometric Shapes, for example, also suitable in the direction of the optical axis Oriented arrow symbols may be included as another alternative be provided, the two-dimensional alignment mark with the help of optical fiber ends, e.g. star-shaped with the exit surfaces angeordent on the adjusting element. On the entrance side are the Light guide acted upon by a suitable light source.

Desweiteren ist es möglich, eine Strichplatte mit einer geeigneten, zweidimensional ausgedehnten Justiermarkierung zu diesem Zweck einzusetzen. Die zweidimensionale Justiermarkierung kann dabei als Amplituden-, Phasen oder aber als Prismenraster-Struktur ausgebildet sein. Ebenso gibt es verschiedenste Möglichkeiten bezüglich der Herstellung derselben; so kann etwa eine entsprechende Strichplatte gepreßt, warmgeprägt oder aber tiefgeätzt werden usw..Furthermore Is it possible, a reticule with a suitable, two-dimensionally extended Insert alignment mark for this purpose. The two-dimensional Justiermarkierung can be used as amplitude, phases or as Be formed prismatic grid structure. Similarly, there are many different options in terms of the production of the same; so can about a corresponding reticle pressed, hot stamped or deep-etched etc..

Weitere Möglichkeiten bezüglich der Relativanordnung bzw. konkreten Ausbildung verschiedener Elemente innerhalb der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung JV seien nachfolgend anhand der 4a und 4b erläutert. So ist etwa in der Ausführungsform der 4a vorgesehen, das Justierelement JE1 in Reflexion zu nutzen; in der Variante gemäß 1-3 war eine entsprechende Durchlicht-Anordnung eingesetzt worden. Die von der Lichtquelle LQJV1, kommenden Strahlenbündel werden dabei über das Umlenkelement UE1 in Richtung des reflektierend ausgebildeten Justierelementes JE1 hin umgelenkt. Von dort wiederum werden die Strahlenbündel in Richtung des – nicht gezeigten – Kollimator-Objektives, bzw. Referenz- und Prüflings-Oberfläche hin reflektiert. Das in diesem Beispiel verwendete Justierelement JE1 besteht dabei aus einem nicht-reflektierenden Trägerelement TE1 und einer darauf angeordneten zweidimensional ausgedehnten, reflektierenden Justiermarkierung JM1. Sowohl das Justierelement JE1 als auch das Umlenkelement UE1 sind jeweils wie im vorherigen Beispiel mit einer zentralen Durchlassöffnung versehen.Further possibilities with regard to the relative arrangement or specific embodiment of various elements within the adjusting device JV according to the invention are described below with reference to FIG 4a and 4b explained. For example, in the embodiment of the 4a provided to use the adjusting element JE1 in reflection; in the variant according to 1 - 3 a corresponding transmitted-light arrangement had been used. The radiation beams coming from the light source LQ JV1 are thereby deflected via the deflection element UE1 in the direction of the reflective adjustment element JE1. From there, in turn, the beams are reflected in the direction of the - not shown - collimator lens, or reference and Prüflings surface out. The adjusting element JE1 used in this example consists of a non-reflecting carrier element TE1 and a two-dimensionally extending, reflective alignment mark JM1 arranged thereon. Both the adjusting element JE1 and the deflecting element UE1 are each provided with a central passage opening, as in the previous example.

In der Variante der Justiervorrichtung JV2 gemäß 4b ist alternativ vorgesehen die Justiermarkierung JM2 unmittelbar auf der Kondensoroptik KJV2 anzuordnen, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel auf derjenigen Seite der Kondensoroptik KJV2, die dem Prüfling zugewandt ist. Im Strahlengang ist dabei die Kondensoroptik KJV2 der Lichtquelle LQJV2 und dem Umlenkelement UE2 nachgeordnet. Die Kondensoroptik KJV2, fungiert demzufolge bei einer derartigen Anordnung auch als Justierelement. Beispielsweise läßt sich in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung die erforderliche zweidimensionale Justiermarkierung JM2 in Form einer Prägung oder aber als geeignete Strichanordnung auf der entsprechenden Linse aufbringen.In the variant of the adjusting device JV2 according to 4b Alternatively, it is provided to arrange the alignment mark JM2 directly on the condenser K JV2 , ie in this embodiment on the side of the condenser K JV2 , which faces the DUT. The condenser optics K JV2 of the light source LQ JV2 and the deflecting element UE2 are arranged downstream in the beam path. The condenser K JV2 , therefore, also acts as an adjustment in such an arrangement. For example, in this embodiment of the adjusting device according to the invention, the required two-dimensional alignment mark JM2 can be applied in the form of an embossing or as a suitable line arrangement on the corresponding lens.

Alternativ hierzu wäre auch denkbar, die Kondensoroptik als Fresnellinse auszubilden, wobei die Fresnelstruktur gleichzeitig die Funktion der Justiermarkierung übenrimmt.alternative this would be also conceivable to form the condenser optics as a Fresnel lens, wherein the Fresnel structure simultaneously performs the function of the alignment mark.

Es existieren demzufolge diverse Möglichkeiten bezüglich der Anordnung der verschiedenene Elemente innerhalb der erfindungsgemäß ausgebildeten Justiervorrichtung. Ebenso gibt es verschiedenste Varianten bezüglich der möglichen Ausbildung der zweidimensionalen Justiermarkierung. Die bislang gezeigten Ausführungsformen lassen sich dabei miteinander als auch mit verschiedenen Alternativ-Ausführungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet kombinieren.It There are therefore various possibilities in terms of the arrangement of the different elements within the inventively designed Adjusting. Likewise, there are various variants regarding the potential Formation of the two-dimensional alignment mark. The so far shown embodiments can be with each other as well as with different alternative designs combine in the context of the present invention.

Bei den bislang diskutierten Varianten zur Ausbildung einer zweidimensional ausgedehnten Justiermarkierung ist jeweils mindestens ein Lichtquelle erforderlich, die der Justiervorrichtung zugeordnet ist. Daneben existieren jedoch auch Möglichkeiten, wie ohne separate Lichtquelle für die Justierung erfindungsgemäß die oben erwähnten Nachteile umgangen werden können. Hierzu sei auf das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Justiervorrichtung JV3 gemäß 5 verwiesen. Erkennbar sind hierbei in stark übertriebener Darstellung die Strahlengänge bezüglich des von der Prüflingsoberfläche reflektierten Fokuspunktes F, F' in der Ebene des Justierelementes JE3 im justierten und dejustierten Zustand.In the variants discussed so far for the formation of a two-dimensionally extended alignment mark, at least one light source, which is assigned to the adjusting device, is required in each case. In addition, however, there are also possibilities, as without separate light source for the adjustment according to the invention, the above-mentioned disadvantages can be avoided. For this purpose, reference is made to the exemplary embodiment of an adjusting device JV3 according to the invention 5 directed. Recognizable here are in greatly exaggerated representation of the beam paths with respect to the reflected from the Prüflingsoberfläche focus point F, F 'in the plane of the adjusting element JE3 in the adjusted and dejustierten state.

Das in dieser Ausführungsform eingesetzte Justierelement JE3 ist hierbei als optisches Element ausgebildet, das ein definierte optische Wirkung aufweist. Die optische Wirkung ist derart gewählt, daß im Fall einer Dejustierung der Prüflingsoberfläche eine Ablenkung des außeraxial auftreffenden Fokuspunktes F' bzw. der außeraxial auftreffenden Strahlenbündel in Richtung der optischen Achse OA hin erfolgt. Auch auf diese Art und Weise ist wie bei den ersten Ausführungsbeispielen sichergestellt, daß im Fall einer größeren Dejustierung im Justierstrahlengang eine sofortige Orientierung bezüglich der nötigen Justierung möglich ist, auch wenn im Justierstrahlengang der Bereich in der Umgebung der optischen Achse OA beobachtet wird.The in this embodiment used adjusting element JE3 is formed here as an optical element, which has a defined optical effect. The optical effect is chosen that in the case a misalignment of the specimen surface a distraction of the off-axis incident focal point F 'or the off-axis incident beam takes place in the direction of the optical axis OA out. Also in this way and manner is ensured as in the first embodiments, that in the Case of a major misalignment in the alignment beam an immediate orientation with respect to necessary adjustment possible is, even if in the Justierstrahlengang the area in the area the optical axis OA is observed.

Die erforderliche optische Wirkung wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung des Justierelementes als Zonenlinse bzw. Zonenplatte mit konzentrisch angeordneten Ringprismen erreicht. So ist durch die dem Justierstrahlengang zugeordnete Strukturierung der Zonenplatte sichergestellt, daß die von hinten darauf auftreffenden Lichtbündel allesamt in Totalreflexion in Richtung optischer Achse OA umgelenkt werden und dann wiederum parallel zur Einfallsrichtung zum – nicht gezeigten – Justierstrahlengang abgelenkt werden.The required optical effect is in the illustrated embodiment by the formation of the adjusting element as zonal lens or zone plate achieved with concentrically arranged ring prisms. So is through the structuring of the zone plate associated with the adjustment beam path made sure that the from the rear incident light bundle all in total reflection be deflected in the direction of optical axis OA and then turn parallel to the direction of incidence for - not shown - Justierstrahlengang to get distracted.

Alternativ zur in 5 gezeigten Ausbildung des Justierelementes als Zonenlinse können auch andere optische Elemente an dieser Stelle verwendet werden, die eine definierte Ablenkung der außeraxial auftreffenden Strahlenbündel in Richtung der optischen Achse bewirken. Beispielsweise können hierzu auch Fresnel-Linsen oder aber Beugungsgitter mit konzentrischen Ringen eingesetzt werden etc..Alternatively to in 5 shown embodiment of the adjusting element as a zonal lens, other optical elements can be used at this point, which cause a defined deflection of the off-axis impinging beam in the direction of the optical axis. For example, it is also possible to use Fresnel lenses or diffraction gratings with concentric rings, etc.

Auch im Rahmen dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung existieren somit verschiedenste Möglichkeiten, die allesamt auf den anhand von Figur erläuterten Überlegungen bzgl. der Ablenkung außeraxial auftreffender Strahlenbündel beruhen.Also in the context of this embodiment of the Adjusting device according to the invention Thus there are various possibilities, all of which are based on the based on figure explained considerations regarding the deflection off-axis incident beam based.

Claims (10)

Justiervorrichtung für ein Interferometer, welches insbesondere zur Vermessung von reflektierenden Oberflächen einsetzbar ist, und bei dem eine Ausrichtung einer Interferometer-Referenzfläche und einer zu vermessenden Prüflingsoberfläche erforderlich ist, wobei die Justiervorrichtung ein Justierelement umfaßt, welches in der Brennebene eines vor der Prüflingsoberfläche angeordneten Kollimatorobjektives angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Justierelement (JE) eine zweidimensional ausgedehnte Justiermarkierung (JM) angeordnet ist und/oder die auf dem Justierelement (JE) angeordnete Justiermarkierung (JM) eine definierte optische Wirkung aufweist.Adjusting device for an interferometer, wel In particular, it is suitable for measuring reflective surfaces, and in which an alignment of an interferometer reference surface and a test object surface to be measured is required, wherein the adjusting device comprises an adjusting element which is arranged in the focal plane of a collimator lens arranged in front of the test object surface, characterized in that a two-dimensionally extended alignment mark (JM) is arranged on the adjusting element (JE) and / or the alignment mark (JM) arranged on the adjusting element (JE) has a defined optical effect. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Justiervorrichtung (JV) eine Lichtquelle (LQJV), eine Kondensoroptik (KJV) und ein Umlenkelement (UE) mit einer zentralen Durchlassöffnung (D) um die optische Achse (OA) umfaßt.Adjusting device according to claim 1, characterized in that the adjusting device (JV) comprises a light source (LQ JV ), a condenser (K JV ) and a deflection element (UE) with a central passage opening (D) about the optical axis (OA). Justiervrorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierelement (JE) im zentralen Bereich der optischen Achse (OA) eine Öffnung für den Meßstrahlengang des Interferometers aufweist.Justiervrorrichtung according to claim 1, characterized in that that this Adjusting element (JE) in the central area of the optical axis (OA) an opening for the measuring beam of the interferometer. Justiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung (JM) eine Strukturierung aufweist, welche radialsymmetrisch zur optischen Achse angeordnet ist und teilweise lichtundurchlässig ausgebildet ist oder aber eine 3-dimensionale Reliefstruktur aufweist.Adjusting device according to claim 2, characterized that the Justiermarkierung (JM) has a structuring, which is radially symmetric to optical axis is arranged and partially formed opaque is or has a 3-dimensional relief structure. Justiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung (JM) sternförmig ausgebildet ist.Adjusting device according to claim 4, characterized that the Alignment mark (JM) star-shaped is trained. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung (JM) derart optisch wirksam ausgebildet ist, daß eine Ablenkung von darauf auftreffenden Strahlenbündel in Richtung der optischen Achse (OA) resultiert.Adjusting device according to claim 1, characterized that the Justiermarkierung (JM) is designed optically effective such that a deflection of incident thereon beams in the direction of the optical Axis (OA) results. Justiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung (JM) als diffraktives optisches Element ausgebildet ist.Adjusting device according to claim 6, characterized that the Adjustment mark (JM) designed as a diffractive optical element is. Justiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung (JM) als Fresnellinse oder als Zonenlinse oder als Beugungsgitter mit konzentrischen Ringen ausgebildet ist.Adjusting device according to claim 7, characterized that the Alignment mark (JM) as a Fresnel lens or as a zonal lens or is designed as a diffraction grating with concentric rings. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarkierung auf einem optischen Element des Interferometers angeordnet ist.Adjusting device according to claim 1, characterized that the Alignment marking on an optical element of the interferometer is arranged. Verwendung einer Justiervorrichtung (JV) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur parallelen Ausrichtung einer zu vermessenden Prüflingsoberfläche (P) zu einer Interferometer-Referenzfläche (R).Using an adjuster (JV) after a of the preceding claims for parallel alignment of a specimen surface to be measured (P) to an interferometer reference surface (R).
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