DE19944021A1 - Interferometrische Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen der Oberflächentopographie einer Testoberfläche - Google Patents

Abstract

Offenbart sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vermessen der Oberflächentopographie einer Testoberfläche, z. B. einer sphärischen oder asphärischen Oberfläche einer refraktiven oder reflektiven optischen Komponente. Die Testoberfläche wird dadurch vermessen, daß der Zustand von Interferenzstreifen detektiert wird, welche durch Interferenz eines Referenzlichtstrahls und eines Meßlichtstrahls, die auf der Testoberfläche wechselwirken (z. B. von ihr reflektiert werden) erzeugt sind. Referenz- und Meßstrahl werden von einer punktförmigen Lichtquelle mit einer reflektiven Oberfläche erzeugt. Die punktförmige Lichtquelle ist zwischen einer Quelle für eingespeistes Licht und der Testoberfläche angeordnet. Der Meßstrahl (nach seinem Wechselwirken mit der Testoberfläche) und der Referenzstrahl werden zur gegenseitigen Interferenz gebracht, so daß ein erster Zustand von Interferenzstreifen erzeugt wird. Der Abstand zwischen der punktförmigen Lichtquelle und der Testoberfläche kann zwischen dem Erzeugen des ersten Zustandes von Interferenzstreifen und dem Erzeugen eines zweiten Zustandes von Interferenzstreifen geändert werden. Das Profil der Testoberfläche wird durch eine Analyse der resultierenden Interferenzstreifen ermittelt. Zum Konvertieren einer sphärischen Wellenfront des Meßstrahls in eine der asphärischen Testoberfläche entsprechende asphärische Wellenfront oder zum Konvertieren einer durch Reflexion einer sphärischen Wellenfront von einer asphärischen ...

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Verwen­ dung beim Vermessen von Oberflächenformen (Oberflächentopogra­ phien) mit hoher Genauigkeit und Präzision. Insbesondere be­ trifft die Erfindung solche Vorrichtungen und Verfahren, die zum Vermessen topographischer Merkmale einer Oberfläche einer Probe, wie z. B. einer optischen Komponente, Interferometrie einsetzen.

Eine herkömmliche Verwendungsweise eines Fizeau-Interferometers oder eines Twyman-Green-Interferometers ist das Vermessen der Form (das heißt der Oberflächentopographie) einer sphärischen Oberfläche, wie z. B. der Oberfläche einer sphärischen Linse. Zum Durchführen einer solchen Vermessung, die ein Interferome­ ter einer dieser Arten verwendet, wird herkömmlicherweise eine Referenzoberfläche benötigt. Das heißt, bei herkömmlichen Ver­ messungsmethoden wird die Oberflächentopographie einer sphäri­ schen Oberfläche einer Probe durch Vergleich mit einer tatsäch­ lichen entsprechenden "idealen" Referenzoberfläche ermittelt. Folglich kann die Genauigkeit der Vermessung die Genauigkeit der Referenzoberfläche nicht übersteigen.

Ein herkömmlicher Weg zum Lösen eines solchen Problems ist in der japanischen offengelegten (Kokai) Patentanmeldung Nr. 2-228505 offenbart, welche ein Interferometer offenbart, das keine Referenzoberfläche benötigt. Insbesondere offenbart diese Referenz ein sogenanntes Punktbeugungs-Interferometer, abge­ kürzt "PDI" (point-diffraction-interferometer). Ein PDI ver­ wendet als Referenzwellenfront eine Welle mit ideal sphärischer Oberfläche, welche Welle durch Beugung von durch eine Lochblen­ de tretendem Licht erzeugt wird. Solch eine Anordnung erlaubt ein hochgenaues und hochpräzises Vermessen der Topographie einer sphärischen Oberfläche.

Leider ist die herkömmliche oben zusammengefaßte PDI-Technik zum Vermessen der Oberflächentopographie einer asphärischen Oberfläche nicht verwendbar. Dies kommt daher, daß, wenn eine sphärische Oberfläche vermessen wird, von Bereichen der Ober­ fläche, in denen der Krümmungsradius der von der Lochblende erzeugten sphärischen Welle mit dem Krümmungsradius der Probe übereinstimmt, sehr wenige Interferenzstreifen (das heißt ein "spärliches" Streifenmuster) erzeugt werden. Wenn dagegen eine asphärische Oberfläche vermessen wird, variiert der Krümmungs­ radius mit dem Ort auf der Oberfläche; folglich sind die Inter­ ferenzstreifen nur in denjenigen Bereichen spärlich, das heißt in großem Abstand angeordnet, die zum Vermessen zu dicht sind.

Angesichts der Unzulänglichkeiten des konventionellen Standes der Technik, wie er obenstehend zusammengefaßt worden ist, ist es ein Ziel der Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren zum Durchführen von hochgenauen Vermessungen an der Oberflächen­ topographie von asphärischen Oberflächen als auch von sphäri­ schen Oberflächen zu liefern.

Zu diesem Zweck und entsprechend einem ersten Aspekt der Erfin­ dung werden mehrere repräsentative Ausführungsformen einer Vor­ richtung zum Vermessen der Oberflächentopographie einer Test­ oberfläche einer Probe vorgestellt. Eine erste repräsentative Ausführungsform einer solchen Vorrichtung weist eine punktför­ mige Lichtquelle auf, die bezüglich eines Detektors und der Proben so konfiguriert und angeordnet ist, daß aus eingespeistem Licht ein Lichtstrahl erzeugt wird, der sich als von einem Punkt auf der punktförmigen Lichtquelle ausgehende vorgeschrie­ bene Wellenfront divergent ausbreitet. Der Strahl weist einen Meßstrahl-Teil auf, der so auf die Testoberfläche gerichtet wird, daß er von der Testoberfläche reflektiert wird, und einen Referenzstrahl-Teil. Der Lichtdetektor ist so konfiguriert, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, welches Daten codiert, die einem Interferenzmerkmal des von dem Detektor erhaltenen Lichtes ent­ sprechen. Die punktförmige Lichtquelle weist auch eine reflek­ tive Oberfläche auf, die so ausgerichtet ist, daß sie den von der Testoberfläche reflektierten Meßstrahl-Teil empfängt und den Meßstrahl-Teil zum Zurückkehren zur punktförmigen Licht­ quelle veranlaßt, so daß er von der reflektiven Oberfläche aus zum Detektor reflektiert wird. Der von der Testoberfläche re­ flektierte Meßstrahl-Teil und der Referenzstrahl-Teil inter­ ferieren miteinander, so daß ein Interferenzstreifen erzeugt wird, der von dem Detektor empfangen wird. Der Interferenz­ streifen weist ein Merkmal auf, das der Oberflächentopographie der Testoberfläche bezüglich der vorgeschriebenen Wellenfront entspricht. Ein Aktuator ist so konfiguriert und angeordnet, daß er zumindest eines der beiden Bestandteile, Probe und punktförmige Lichtquelle, relativ zueinander zu bewegen vermag, so daß der Abstand zwischen der Testoberfläche und der punkt­ förmigen Lichtquelle nach Bedarf veränderbar ist. Ein Prozessor ist so angeordnet, daß er das Ausgangssignal des Detektors emp­ fängt. Der Prozessor ist so konfiguriert, daß er, ausgehend von den vom Detektor empfangenen Interferenzstreifen, ein Vermessen der Oberflächentopographie liefert.

Die punktförmige Lichtquelle weist vorzugsweise einen reflek­ tiven Spiegel auf, der eine Lochblende definiert, wobei die vorgeschriebene Wellenfront durch Beugung von eingespeistem Licht, während das eingespeiste Licht durch die Lochblende hindurchtritt, erzeugt wird. Der reflektive Spiegel kann so ausgerichtet sein, daß er eine Ebene definiert, die senkrecht zu einer Ausbreitungsachse des eingespeisten Lichtes steht, welches auf die punktförmige Lichtquelle einfällt. Alternativ kann-der reflektive Spiegel so ausgerichtet sein, daß er eine Ebene definiert, die einen Winkel von weniger als 90° zu einer Ausbreitungsachse des eingespeisten Lichtes, welches auf die punktförmige Lichtquelle einfällt, aufweist.

Bei einer alternativen Konfiguration kann die punktförmige Lichtquelle eine optische Faser aufweisen, die so konfiguriert ist, daß sie das eingespeiste Licht leitet. Solch eine optische Faser weist vorzugsweise eine Endfläche auf, die als reflektive Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle dient. Die Endfläche dient auch als der Punkt, von dem aus sich die vorgeschriebene Wellenfront durch Beugung des eingespeisten Lichtes divergent ausbreitet.

Die vorgeschriebene Wellenfront kann eine sphärische Wellen­ front sein. Alternativ kann die vorgeschriebene Wellenfront eine beliebige von mehreren geeigneten asphärischen Wellen­ fronten sein.

Die punktförmige Lichtquelle kann so konfiguriert und ausge­ richtet sein, daß der Meßstrahl mit dem Referenzstrahl interfe­ riert, wenn der von der Testoberfläche reflektierte Meßstrahl zur reflektiven Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle fort­ schreitet. Alternativ kann die punktförmige Lichtquelle so kon­ figuriert und ausgerichtet sein, daß der Meßstrahl mit dem Re­ ferenzstrahl interferiert, wenn sich der von der reflektiven Fläche der punktförmigen Lichtquelle reflektierte Meßstrahl zum Detektor hin ausbreitet.

Die Vorrichtung kann weiter eine Lichtquelle aufweisen, die so konfiguriert ist, daß sie das eingespeiste Licht erzeugt. Das eingespeiste Licht kann, je nach Bedarf, eine einzelne oder eine Vielzahl von Lichtwellenlängen aufweisen. Wenn das ein­ gespeiste Licht eine Vielzahl von Wellenlängen aufweist, kann ein Wellenlängenselektor vorgesehen sein, der ein Auswählen einer einzelnen Wellenlänge aus der Vielzahl von Wellenlängen des eingespeisten Lichtes zum Einspeisen in die punktförmige Lichtquelle erlaubt. Bei einer solchen Konfiguration kann die punktförmige Lichtquelle so konfiguriert sein, daß sie aus der einzelnen Wellenlänge den Meßstrahl-Teil und den Referenzstrahl-Teil erzeugt.

Die Vorrichtung kann weiter einen zwischen der Quelle des ein­ gespeisten Lichts und der punktförmigen Lichtquelle angeordne­ ten Lichtwegregler aufweisen. Der Lichtwegregler ist vorzugs­ weise so konfiguriert, daß er bewirkt, daß die Weglänge des Referenzstrahl-Teils mit der Weglänge des Meßstrahl-Teils übereinstimmt, so daß ein Regulieren eines Kontrastparameters des Interferenzstreifens möglich ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind Verfahren zum Vermessen eines Profils einer Testoberfläche einer Probe vor­ gesehen. Gemäß einer repräsentativen Ausführungsform eines sol­ chen Verfahrens ist eine punktförmige Lichtquelle mit einer re­ flektiven Oberfläche vorgesehen. Die punktförmige Lichtquelle ist so angeordnet, daß sie eingespeistes Licht empfängt und aus dem eingespeisten Licht einen Meßstrahl-Teil und einen Refe­ renzstrahl-Teil erzeugt, die sich als von einem Punkt ausgehen­ de vorgeschriebene Wellenfronten divergent ausbreiten. Die Testoberfläche wird von dem Meßstrahl-Teil so beleuchtet, daß der Meßstrahl-Teil zum Reflektiertwerden von der Testoberfläche wird und dann zum Reflektiertwerden von der reflektiven Ober­ fläche veranlaßt wird. Bei einem ersten Abstand der Testober­ fläche von der punktförmigen Lichtquelle interferiert der von der Testoberfläche reflektierte Meßstrahl-Teil mit dem Refe­ renzstrahl-Teil derart, daß ein erstes Muster von Interferenz­ streifen erzeugt wird. Es wird ein für das erste Muster von Interferenzstreifen charakteristisches Muster detektiert. Der erste Abstand der Testoberfläche von der punktförmigen Licht­ quelle wird zu einem zweiten Abstand verändert. Bei dem zweiten Abstand interferiert der von der Testoberfläche reflektierte Meßstrahl-Teil mit dem Referenzteil-Teil derart, daß ein zwei­ tes Muster von Interferenz streifen erzeugt wird. Es wird ein für das zweite Muster von Interferenz streifen charakteristi­ sches Muster detektiert, und das für das zweite Muster von Interferenz streifen charakteristische Muster wird mit dem für das erste Muster von Interferenzstreifen charakteristischen Muster verglichen, so daß eine Vermessung eines topographischen Profils der Testoberfläche erhalten wird.

Bei dem oben zusammengefaßten Verfahren kann die reflektive Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle eine Lochblende defi­ nieren. Bei einer solchen Konfiguration wird die vorgeschriebe­ ne Wellenfront des Meßstrahl- und des Referenzstrahl-Teils durch Beugung von eingespeistem Licht, wenn das eingespeiste Licht durch die Lochblende hindurchtritt, erzeugt. Alternativ kann die punktförmige Lichtquelle als eine optische Faser kon­ figuriert sein, die eingespeistes Licht leitet, wobei die opti­ sche Faser mit einer Endfläche abschließt, die die reflektive Oberfläche der punktförmigen Lichtquelle definiert. Bei dieser alternativen Konfiguration ist die vorgeschriebene Wellenfront des Meßstrahl- und des Referenzstrahl-Teils durch Beugung des eingespeisten Lichts, wenn das eingespeiste Licht durch die optische Faser geleitet wird und aus der Endfläche austritt, erzeugt.

Das eingespeiste Licht kann eine Vielzahl von Wellenlängen auf­ weisen. In einem solchen Fall wird aus der Vielzahl von Wellen­ längen eine erste spezifische Wellenlänge aus dem eingespeisten Licht ausgewählt, die von der punktförmigen Lichtquelle empfan­ gen werden soll. Die punktförmige Lichtquelle erzeugt aus der ersten spezifischen Wellenlänge den Meßstrahl- und den Refe­ renzstrahl-Teil. Die Vermessung kann durchgeführt werden, wobei der Meßstrahl-Teil und der Referenzstrahl-Teil die erste spezi­ fische Wellenlänge haben. Dann wird aus dem eingestrahlten Licht aus der Vielzahl von Wellenlängen eine zweite spezifische Wellenlänge ausgewählt, die von der punktförmigen Lichtquelle empfangen werden soll. Die punktförmige Lichtquelle erzeugt aus der zweiten spezifischen Wellenlänge den Meßstrahl- und den Referenzstrahl-Teil, mit welchen wieder die Vermessung erlangt wird. Die Mustermerkmale aller Sätze von Interferenz streifen werden verglichen, so daß man eine Vermessung eines topographi­ schen Profils der Testoberfläche erhält.

Vorzugsweise werden die interferierenden Meßstrahl- und Refe­ renzstrahlteile, während die Teile zur lichtempfindlichen Ober­ fläche des Bilddetektors gerichtet werden, kollimiert. Eine solche Kollimierung kann dadurch durchgeführt werden, daß die Teile durch eine Linse hindurchtreten.

Wenn das eingespeiste Licht zeitlich inkohärentes Licht auf­ weist, kann das Verfahren weiter das Liefern einer Quelle für eingespeistes Licht zum Erzeugen des an die punktförmige Licht­ quelle gelieferten eingespeisten Lichtes aufweisen. Nach dem Entfernen der Probe aus der Meßposition wird die Strecke des Lichtweges von der Quelle des eingespeisten Lichtes zur punkt­ förmigen Lichtquelle justiert, bis Interferenzstreifen mit ma­ ximalem Kontrast detektiert werden. Dann wird die Probe zurück in die Meßposition gebracht und die Strecke des Lichtweges von der Quelle des eingespeisten Lichtes zur punktförmigen Licht­ quelle justiert, bis Interferenzstreifen mit maximalem Kontrast detektiert werden. Die Differenz der Strecken des Lichtweges von der Quelle des eingespeisten Lichtes zur punktförmigen Lichtquelle wird aus der Anordnung, wenn die Probe sich in der Meßposition befindet gegenüber der Anordnung, wenn sich die Probe nicht in der Meßposition befindet ermittelt. Der Unter­ schied liefert ein Maß für den Abstand von der punktförmigen Lichtquelle zur Testoberfläche.

Die Erfindung erlaubt auch ein Vermessen des topographischen Profils einer ganzen asphärischen Oberfläche auf einmal. Eine repräsentative Vorrichtung zu einem solchen Zweck weist einen Lichtdetektor auf, der so konfiguriert ist, daß er ein Aus­ gangssignal erzeugt, welches Daten codiert, die einem Interfe­ renzmerkmal von von dem Detektor empfangenen Licht entspricht. Eine punktförmige Lichtquelle ist so konfiguriert und bezüglich des Detektors und der Probe angeordnet, daß aus eingespeistem Licht ein sich divergent ausbreitender Lichtstrahl als eine von einem Punkt auf einer punktförmigen Lichtquelle ausgehende vor­ geschriebene sphärische Wellenfront erzeugt wird. Der Strahl weist einen Meßstrahl-Teil auf, der zur Testoberfläche gelenkt wird, so daß er von der Testoberfläche reflektiert wird, und einen Referenzstrahl-Teil. Die punktförmige Lichtquelle weist eine reflektive Oberfläche auf, die so ausgerichtet ist, daß sie den von den Testoberfläche reflektierten Meßstrahl-Teil empfängt und den Meßstrahl-Teil zum Zurückkehren zur punktför­ migen Lichtquelle veranlaßt, so daß er von der reflektiven Oberfläche zum Detektor hin reflektiert wird. Der von der Test­ oberfläche reflektierte Meßstrahl-Teil und der Referenzstrahl- Teil interferieren miteinander, so daß ein Interferenz streifen erzeugt wird, der von dem Detektor empfangen wird. Der Inter­ ferenzstreifen weist ein Merkmal auf, das der Oberflächentopo­ graphie der Testoberfläche bezüglich der vorgeschriebenen Wel­ lenfront entspricht. Ein Prozessor ist so angeordnet, daß er das Ausgangssignal von dem Detektor empfängt, und ist so kon­ figuriert, daß er eine Vermessung der Oberflächentopographie aus dem von dem Detektor erhaltenen Interferenz streifen er­ mittelt. Zwischen der punktförmigen Lichtquelle und der Test­ oberfläche ist eine optische Komponente angeordnet. Die opti­ sche Komponente ist so konfiguriert, daß sie die sphärische Wellenfront des Vermessungslichtes, welches sich von dem Punkt zur Testoberfläche ausbreitet, in eine gewünschte asphärische Wellenfront konvertiert.

Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche einer Probe weist eine punktförmige Lichtquelle auf. Die punktförmige Lichtquelle ist so konfiguriert und bezüglich der Probe so angeordnet, daß aus eingespeistem Licht ein Meßstrahl erzeugt wird, der aus Licht besteht, welches sich als die von einem Punkt auf der punktförmigen Lichtquelle ausgehende vorgeschrie­ bene sphärische Wellenfront zu der Testoberfläche hin ausbrei­ tet. Ein Strahlteiler ist so angeordnet, daß er von der Test­ oberfläche reflektiertes Licht des Meßstrahls empfängt. Der Strahlteiler ist so konfiguriert, daß er den reflektierten Meß­ strahl in einen ersten und in einen zweiten Teilmeßstrahl auf­ spaltet, von denen sich jeder entlang eines jeweiligen Weges ausbreitet. Im Weg des ersten Teilmeßstrahls ist eine licht­ beugende Komponente angeordnet. Die lichtbeugende Komponente ist so konfiguriert, daß sie das Licht des ersten Teilmeß­ strahls in eine Vielzahl von Ordnungen von gebeugtem Licht beugt. Die lichtbeugende Komponente ist so angeordnet, daß sie das gebeugte Licht zum Interferieren mit Licht des zweiten Teilmeßstrahls veranlaßt und Interferenzstreifen erzeugt. Ein Detektor ist so konfiguriert und angeordnet, daß er die Inter­ ferenzstreifen detektiert. Zwischen der Testoberfläche und dem Strahlteiler kann eine optische Komponente angeordnet sein, und diese kann so konfiguriert sein, daß sie die asphärische Wel­ lenfront des von der Testoberfläche reflektierten Meßstrahls in eine gewünschte sphärische Wellenfront konvertiert. Alternativ kann die optische Komponente zwischen der punktförmigen Licht­ quelle und der Testoberfläche angeordnet sein und so konfigu­ riert sein, daß sie die sphärische Wellenfront des Meßstrahls von der punktförmigen Lichtquelle in eine gewünschte asphäri­ sche Wellenfront konvertiert.

Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche einer Probe weist eine punktförmige Lichtquelle auf, wie oben zusammen­ gefaßt ist, die einen Referenzstrahl und einen Meßstrahl er­ zeugt. Von der Testoberfläche reflektiertes Licht des Meß­ strahls interferiert mit dem Referenzstrahl, so daß Interfe­ renzstreifen erzeugt werden. Ein Detektor empfängt die Inter­ ferenzstreifen, und ein mit dem Detektor verbundener Prozessor analysiert die Interferenzstreifen, so daß aus einer solchen Analyse ein Zustand der Interferenzstreifen berechnet wird. Im Lichtweg zwischen einer Quelle von eingespeistem Licht und der Testoberfläche ist eine reflektive Oberfläche angeordnet, wobei die reflektive Oberfläche so konfiguriert ist, daß sie die punktförmige Lichtquelle definiert. In einem anderen Lichtweg als dem sich von der Testoberfläche zur reflektiven Oberfläche erstreckenden Lichtweg ist eine optische Komponente angeordnet. Die optische Komponente konvertiert die sich von der Testober­ fläche ausbreitende Wellenfront von einem Zustand mit einer asphärischen Wellenfront in einen Zustand mit einer sphärischen Wellenfront. Der von der punktförmigen Lichtquelle emittierte Meßstrahl wird zuerst von der Testoberfläche und dann von der reflektiven Oberfläche reflektiert und tritt dann durch die optische Komponente hindurch.

Alternativ kann die optische Komponente in einem sich von der Testoberfläche zu der reflektiven Oberfläche erstreckenden Lichtweg angeordnet sein. Eine solche optische Komponente kon­ vertiert die sich von der Testoberfläche ausbreitende Wellen­ front von einem Zustand mit einer sphärischen Wellenfront in einen Zustand mit einer asphärischen Wellenfront. In einem anderen Lichtweg als dem sich von der Testoberfläche zur reflektiven Oberfläche erstreckenden Lichtweg ist eine lichtbeugende Komponente angeordnet. Die lichtbeugende Komponente definiert eine punktförmige Lichtquelle und erzeugt aus Licht, welches in die punktförmige Lichtquelle eintritt, gebeugtes Licht, welches sich von der punktförmigen Lichtquelle ausbreitet. Bei einer solchen Konfiguration tritt der von der punktförmigen Lichtquelle emittierte Meßstrahl ein erstes Mal durch die optische Komponente hindurch, wird von der Testoberfläche reflektiert, tritt ein zweites Mal durch die optische Komponente hindurch und wird von der reflektiven Oberfläche zum Detektor reflektiert.

Die vorangehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung er­ sichtlich, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung fortfährt.

Fig. 1 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer ersten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer zweiten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer dritten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt im vertikalen Schnitt den bei der ersten re­ präsentativen Ausführungsform verwendeten Lochblendenspiegel.

Fig. 5 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer vierten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 veranschaulicht eine alternative Konfiguration der vierten repräsentativen Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer fünften repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 zeigt im vertikalen Schnitt ein Lochblenden-Ele­ ment, das bei der fünften repräsentativen Ausführungsform zum Erzeugen von Ordnungen gebeugten Lichts verwendet wird.

Fig. 9 zeigt im vertikalen Schnitt eine alternative Licht­ weg-aufspaltende Komponente, die in der fünften repräsentativen Ausführungsform verwendet werden kann.

Fig. 10 veranschaulicht eine repräsentative Weise, in wel­ cher die Lichtweg aufspaltende Komponente aus Fig. 9 in der fünften repräsentativen Ausführungsform verwendet werden kann.

Fig. 11 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer sechsten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 12 veranschaulicht eine erste alternative Konfigura­ tion zum Erzeugen einer sphärischen Referenz-Wellenfront bei der sechsten repräsentativen Ausführungsform.

Fig. 13 veranschaulicht eine zweite alternative Konfigura­ tion zum Erzeugen einer sphärischen Referenz-Wellenfront bei der sechsten repräsentativen Ausführungsform.

Fig. 14 veranschaulicht eine dritte alternative Konfigura­ tion zum Erzeugen einer sphärischen Referenz-Wellenfront bei der sechsten repräsentativen Ausführungsform.

Fig. 15 zeigt ein optisches Schema einer Vorrichtung gemäß einer siebenten repräsentativen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 16 veranschaulicht gewisse Beziehungen, wie sie bei der ersten repräsentativen Ausführungsform besprochen sind.

Gemäß der Erfindung wird als am besten angepaßte Referenz zum Vermessen einer asphärischen Oberfläche eine durch Beugung von Licht durch eine Lochblende hindurch, welche eine punktförmige Lichtquelle bildet, erzeugte sphärische Welle verwendet. Folg­ lich wird, im Gegensatz zu einem Fizeau-Interferometer oder Twyman-Green-Interferometer zum Auswerten der Oberflächentopo­ graphie einer asphärischen Oberfläche einer Probe keine tat­ sächliche Referenzoberfläche benötigt. Dies erlaubt ein hoch­ genaues und hochpräzises Vermessen der Oberflächentopographie von asphärischen Oberflächen als auch von sphärischen Oberflä chen. Die Messungen sind nicht ungünstig beeinflußt durch Ab­ weichungen einer Referenzoberfläche von der Perfektion.

Eine erste repräsentative Ausführungsform ist in Fig. 1 darge­ stellt. Die Ausführungsform aus Fig. 1 weist eine Laser- (oder eine analoge) Lichtquelle 1 und einen reflektiven Spiegel 3 auf, der die Apertur 3c einer Lochblende definiert. Der Spiegel 3 ist zwischen der Lichtquelle 1 und einer Oberfläche ("Test­ oberfläche" TS, zum Beispiel einer apshärischen Oberfläche) einer Probe 4 (zum Beispiel einer refraktiven oder reflektiven optischen Komponente) angeordnet, die vermessen werden soll.

Im allgemeinen kann die durch Beugung von Licht durch die Aper­ tur einer Lochblende hindurch erzeugte Wellenfront unter Bedin­ gungen, unter welchen der Durchmesser ∅ der Apertur 3c der Lochblende der Bedingung:

λ/2 < ∅ < λr/2a

genügt, (für die Testoberfläche TS) als ideale sphärische Wel­ lenfront betrachtet werden, wobei λ die Wellenlänge ist, r der gemessene ungefähre Krümmungsradius der Testoberfläche TS, und a der effektive Durchmesser ("freie Apertur") der Testoberflä­ che. Unter einer solchen Bedingung kann man eine hochgenaue und hochpräzise Vermessung einer Probenoberfläche erhalten, ohne daß eine tatsächliche Referenzoberfläche verwendet werden muß. (Der Term r/2a entspricht dem von der Referenzprobe übertrage­ nen Winkel an der Lochblende).

Als eine Alternative zu einer durch einen Spiegel 3 definierten Lochblenden-Apertur 3c können eine optische Faser oder ein optischer Wellenleiter verwendet werden, wie in gewissen ande­ ren hier offenbarten repräsentativen Ausführungsformen bespro­ chen ist. Bei einer solchen alternativen Konfiguration ist die Variable ∅ der Durchmesser des transmittierenden Teils der optischen Faser oder des optischen Wellenleiters. Immer wenn eine optische Faser oder ein optischer-Wellenleiter eingesetzt wird, bildet die Endfläche der optischen Faser oder des Wellen­ leiters die reflektive Oberfläche.

Die Lochblenden-Apertur 3c im Spiegel 3 bildet vorzugsweise eine punktförmige Lichtquelle. Deshalb werden der Spiegel 3 und die Lochblenden-Apertur 3c zusammengenommen ein "Lochblenden­ spiegel" genannt. Ein Lochblendenspiegel, wie er in Fig. 4 ge­ zeigt ist, weist vorzugsweise ein Substrat 3b (z. B. Glas) mit einer Oberfläche auf, auf welcher (zum Beispiel durch Vakuum­ verdampfung oder Sputtern) ein Metallfilm 3a aufgebracht ist. Der Metallfilm 3a definiert, vorzugsweise in der Mitte des Spiegels, eine Apertur 3c einer Lochblende, die in dem Me­ tallfilm 3b durch Ätzen oder dergleichen ausgebildet werden kann. Als Alternative zum Definieren der Lochblenden-Apertur 3c nur im Metallfilm 3a kann sich die Lochblenden-Apertur 3c auch durch die Dicke des Spiegels 3 hindurch erstrecken.

Der Metallfilm 3a hat solche Eigenschaften, daß zum Beispiel, wenn ein einfallender Lichtstrahl (zum Beispiel von der Test­ oberfläche TS) eine ideale sphärische Wellenfront darstellt, der entsprechende reflektierte Lichtstrahl auch eine ideale sphärische Wellenfront darstellt. Würde der reflektierte Licht­ strahl nicht exakt dem jeweils entsprechenden einfallenden Lichtstrahl von der Testoberfläche TS entsprechen, dann wäre es unmöglich, die Merkmale der tatsächlichen sich von der Teste­ oberfläche TS her ausbreitenden Wellenfront mit Sicherheit zu ermitteln.

Eine Linse 2 fokussiert von der Lichtquelle 1 emittiertes Licht auf die Apertur 3c der Lochblende. Von der Lochblenden-Apertur 3c gebeugtes Licht breitet sich hinter der Lochblenden-Apertur 3c divergent als eine ideal sphärische Wellenfront SW aus (Pfeile). Ein Teil der sphärischen Wellenfront SW wird als "Meßstrahl" auf die Oberfläche (als die "Testoberfläche" TS be­ zeichnet) der Probe gerichtet. Der von der Testoberfläche TS reflektierte Meßstrahl wird auf den Spiegel 3 fokussiert. Diese Fokussierung wird von der Testoberfläche durchgeführt. Daher sollte die Testoberfläche so angeordnet-u sein, daß sich der Spiegel 3 im oder im wesentlichen im Brennpunkt der Testober­ fläche befindet. Der von dem Spiegel 3 reflektierte Meßstrahl wird durch ein Hindurchtreten durch eine Linse 6 hindurch kol­ limiert. Der Meßstrahl erreicht dann eine lichtempfindliche Oberfläche eines Detektors 7, der vorzugsweise ein Charge­ coupled Device (CCD) aufweist.

Zusätzlich zum Kollimieren des Meßstrahls fokussiert die Linse 6 ein Bild der Testoberfläche TS auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7. Zum genauen Bestimmen der Oberflä­ chentopographie der Testoberfläche TS ist die Linse 6 vorzugs­ weise so angeordnet, daß die Korrektur ihrer Verzerrung und anderer Aberationen maximal ist. Die Koordinaten der Interfe­ renzstreifen, wie sie auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 erhalten werden, sind vorzugsweise genau mit den Koordinaten der entsprechenden Orte auf der Testoberfläche TS korreliert, indem jeder von der Linse 6 hereingebrachte Versatz der Koordinaten ermittelt wird. Das heißt der tatsächliche Ver­ zerrungseffekt der Linse 6 auf jede Koordinate wird mit der entsprechenden erwarteten Koordinate verglichen, die ansonsten erhalten worden wäre, würde die Linse 6 entsprechend ihren ide­ alen Designspezifikationen entsprechen. Jede notwendige Korrek­ tur kann von einem mit dem Detektor 7 verbundenen Computer 8 durchgeführt werden.

Ein Teil der von der Apertur 3a der Lochblende erzeugten ideal sphärischen Wellenfront wird von der Linse 6 kollimiert (zur Verwendung als Referenzstrahl), wonach der Referenzstrahl den Detektor 7 erreicht. Wenn die Testoberfläche asphärisch ist, dann wird das Licht des von der Testoberfläche TS reflektierten Meßstrahls normalerweise nicht auf einen Punkt auf dem Spiegel 3 fokussiert, sondern eher in einem gewissen Ausmaß über einen Teil der Oberfläche des Spiegels 3 verteilt. Unter Bezugnahme auf Fig. 16 bezeichnet W(h) einen Unterschied zwischen der asphärischen Testoberfläche TS und einer am besten angepaßten auf die Testoberfläche TS gerichten sphärischen Wellenfront. Der Streuradius für reflektiertes Licht auf der Oberfläche das Spiegels 3 ist (2r)dW(h)/dh. Wenn dW_max der Maximalwert von dW(h)/dh innerhalb eines Bereichs ist, in welchem die Oberflä­ chentopographie durch Analyse von Interferenz streifen ermittelt werden kann, dann muß die Oberfläche 3a ausreichend genau sein (eine ideale ebene Oberfläche), daß man eine genaue Vermessung der Oberflächentopographie der Testoberfläche innerhalb des Be­ reiches von (2r) (dW_max) erreicht.

Durch Interferenz zwischen dem Referenzstrahl und dem von der Testoberfläche TS reflektierten Meßstrahl werden auf der licht­ empfindlichen Oberfläche des Detektors 7 Interferenz streifen erzeugt. Die Ausgabe des Detektors 7 wird in den Computer 8 eingespeist, der die codierten Daten in der Ausgabe analysiert. Das topographische Profil der Testoberfläche TS wird aus dem Muster der Interferenzstreifen, wie sie von dem Detektor 7 detektiert worden sind, berechnet.

Falls die Testoberfläche TS asphärisch ist, dann neigen die In­ terferenzstreifen dazu, daß sie an Orten, an denen der lokale Krümmungsradius der Testoberfläche TS mit dem Krümmungsradius der beleuchtenden am besten angepaßten sphärischen Welle über­ einstimmt, dünn gestreut angeordnet sind. Mit steigender Abwei­ chung von der Übereinstimmung dieser Krümmungsradien ist die Verteilung der Interferenzstreifen dichter.

Die Auflösung, mit welcher Interferenz streifen beobachtbar sind, ist durch den Pixelabstand im Detektor 7 begrenzt. Wenn die Periode der Interferenzstreifen kürzer ist als die kombi­ nierte Breite von zwei aneinandergrenzenden Pixeln des Detek­ tors 7, dann kann keine genaue Vermessung der Oberflächentopo­ graphie durchgeführt werden. Dementsprechend ist es zum Sicher­ stellen einer genauen und präzisen Vermessung wünschenswert und bevorzugt, daß die Periode der Interferenzstreifen mindestens gleich 4 mal der Breite eines Pixels des Detektors 7 ist.

Infolge der begrenzten Auflösung des Detektors 7 kann es, wenn die Testoberfläche TS wesentlich von ihrem ideal sphärischen Gegenstück abweicht, schwierig oder unmöglich sein, die Ober­ flächentopographie der gesamten Testoberfläche auf einmal zu vermessen. In einem solchen-Fall kann die Vermessung mehrfach (mindestens 2 mal) durchgeführt werden, wobei jede Vermessung jeweils nach einem Verändern des axialen Abstandes zwischen der Testoberfläche TS und dem Spiegel 3 erhalten wird. Durch ein Verändern des Abstandes zwischen einer asphärischen Testober­ fläche und dem Spiegel wird eine entsprechende Änderung der Position entlang der optischen Achse A der Testoberfläche, bei welcher der Krümmungsradius der ideal sphärischen Wellenfront mit einem Teil des Krümmungsradius der Testoberfläche überein­ stimmt, durchgeführt. (Bei einer sphärischen Testoberfläche tritt eine exakte Entsprechung des Krümmungsradius der Test­ oberfläche und des Krümmungsradius der sphärischen Wellenfront nur an einer einzigen axialen Position der Testoberfläche TS bezüglich des Spiegels 3 auf).

Der Spiegel 3 ist durch das Betätigen eines Motors 9 (zum Bei­ spiel eines Schrittmotors, eines Ultraschallmotors oder eines anderen geeigneten Motors) bezüglich der Testoberfläche TS be­ wegbar, wobei der Motor 9 über eine geeignete Einrichtung, die dazu dient, den Spiegel 3 dazu zu bewegen, daß er sich bewegt (beidseitiger Pfeil), wann immer der Motor 9 betätigt wird, wirkungsmäßig mit dem Spiegel verbunden ist. Der Motor 9 ist mit dem Computer 8 verbunden, so daß eine Zurückspeisung von Daten betreffend die dem Spiegel 3 vermittelte quantitative Be­ wegung bezüglich der Testoberfläche TS sichergestellt ist. Wenn das quantitative Ausmaß der dem Spiegel 3 vermittelten Bewegung signifikant ist, wird die Linse 2 vorzugsweise zusammen mit dem Spiegel 3 bewegt, so daß eine saubere Konvergenz vom Licht von der Quelle 1 bei der Lochblende 3c sichergestellt ist.

Bei jeder Stellung des Spiegels 3 wird ein Bereich auf der Testoberfläche TS vermessen, welcher Bereich unterschiedlich ist (daß heißt unterschiedlich hinsichtlich des Ortes oder der Orte auf der Testoberfläche, an welchen Übereinstimmung der Krümmungsradien auftritt) von dem bei der vorhergehenden Stel­ lung des Spiegels und bei allen nachfolgenden Stellungen des Spiegels jeweils vermessenen Bereich. Dies rührt daher, daß eine genaue Vermessung nur in der Nähe des Bereichs möglich ist, in welchem der Krümmungsradius der sphärischen Wellenfront des Meßstrahls mit einem lokal bestmöglich angepaßten sphäri­ schen Radius der asphärischen Oberfläche übereinstimmt. Daher erhält man für gewöhnlich Daten von zumindest zwei Stellungen des Spiegels. Der Computer 8 empfängt einerseits die Daten von jedem Bereich und andererseits Daten betreffend die entspre­ chenden Stellungen des Spiegels 3, kombiniert die Daten und führt aus solchen Daten Berechnungen der Oberflächentopographie der Testoberfläche TS durch. Das heißt, bei einer ersten Stel­ lung des Spiegels 3 werden Vermessungen an Orten durchgeführt, an welchen eine meßbare Verteilung von Interferenzstreifen be­ steht. Dann wird die Anordnung des Spiegels 3 geändert, so daß die Orte, an welchen eine meßbare Verteilung von Interferenz­ streifen besteht, verschoben werden. Vorzugsweise überlagern sich solche Bereiche bei der ersten und nachfolgenden Stellun­ gen des Spiegels 3. Das Verfahren wird den Erfordernissen ent­ sprechend wiederholt, so daß die gesamte Fläche der Testober­ fläche abgedeckt ist. Die Ergebnisse der Vermessungen bei allen Stellungen des Spiegels 3 werden kombiniert. Dadurch, daß Ver­ messungen bei jeder der Vielzahl von Stellungen des Spiegels 3 erzielt werden, ist ein Vermessen einer breiteren Fläche einer asphärischen Testoberfläche möglich, als dies mittels eines bei einer einzigen Stellung des Spiegels durchgeführten Vermessung möglich wäre.

Wie oben bemerkt wurde, ist der Abstand zwischen dem Spiegel 3 und der Testoberfläche TS über ein Bewegen der Testoberfläche und/oder durch ein Bewegen des Spiegels veränderbar. (Bei die­ ser Ausführungsform wird vorzugsweise der Spiegel 3 bewegt). Falls die Testoberfläche TS bewegt wird, ist es zugunsten einer bestmöglichen Genauigkeit und Präzision bevorzugt, daß das quantitative Ausmaß der Bewegung sowie jede Änderung der Win­ kelausrichtung der Testoberfläche (bezüglich der optischen Ach­ se der Testoberfläche) sehr genau überwacht werden. Zu diesem Zweck ist die Probe 4 vorzugsweise auf einem hochgenauen Tisch S aufgebaut, dessen Stellung unter Verwendung eines Interfero­ meters zur Längenmessung (nicht gezeigt) genau gemessen wird. Jede während des Bewegens des Tisches S auftretende Änderung der Neigung der Testoberfläche TS bezüglich der optischen Achse A ist auf ähnliche Weise meßbar. Falls eine Änderung der Nei­ gung der Testoberfläche S detektiert wird, ist die Neigung mit­ tels des Computers 8 unter Verwendung einer Alignmentfehler- Korrektur-Software "korrigierbar".

Als Alternative zum zuvor genannten Verfahren ist es, insbeson­ dere, wenn die Testoberfläche rotationssymmetrisch ist, auch möglich, daß die Resultate der Vermessung unter Verwendung des folgenden Verfahrens mit hoher Genauigkeit kombiniert werden. Die durch Analyse der Interferenz streifen erhaltene Phasenver­ teilung wird zwischen 0 (Null) und 2π, oder 0 und λ/2 hinsicht­ lich der Oberflächenform integriert. Dies ist so, da helle und dunkle Interferenz streifen eine periodische Funktion mit einer Periode von 2π(λ/2) darstellen und zwischen Unterschieden von ganzzahligen Vielfachen von 2π(λ/2) nicht unterscheiden können. Der Phasenunterschied zwischen einem Punkt in der Mitte, wo die Interferenzstreifenphase 0 ist, und einem Punkt im äußeren Be­ reich der Meßfläche, wo die Interferenzstreifenphase Null ist, ist gleich einem ganzzahligen Vielfachen von λ/2. Daher ist die Phase im äußeren Bereich der Meßfläche unter Verwendung der Fläche in der Mitte als Referenz einstellbar. Der Wert der gan­ zen Zahl ist nicht aus Messungen bestimmbar, aber er ist aus dem Nominalwert der Testoberfläche abschätzbar. Die ganze Zahl kann auch so bestimmt werden, daß keine Inkonsistenz beim Ver­ messen von ringförmigen Streifen auftritt. Bei dem zuvor ange­ führten Verfahren kann eine zwischen Vermessungen von unter­ schiedlichen ringförmigen Streifen auftretende Drift Meßfehler einführen; jedoch neigt das oben beschriebene alternative Ver­ fahren nicht zu Driftfehlern, da bei ihm die Fläche in der Mit­ te der Testoberfläche als Referenz verwendet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Interferometer ist zum Berechnen des Profils eines Teils der asphärischen Testoberfläche TS mit ho­ her Genauigkeit (aus detektierten Interferenz streifen) die asphärische Testoberfläche TS unter Verwendung eines auf dem Tisch S befestigten piezoelektrischen Elements 12 ein wenig entlang der optischen Achse A der-Testoberfläche TS bewegbar (daß heißt gemäß dem wohlbekannten Verfahren der Phasen-Ver­ schiebungs-Interferometrie (Phase-Shift-Interferometrie)).

Da jedes zu einem einzelnen Zeitpunkt gemessene Profil einer asphärischen Oberfläche nur einen Ausschnitt der Testoberfläche TS darstellt, wäre die zum Vermessen des Profils der gesamten Testoberfläche TS benötigte Meßzeit exzessiv groß. Um dieses Problem zu lösen, kann ein sogenanntes "Nullelement" zwischen die Lochblende 3c und die Testoberfläche TS eingefügt sein, so daß eine auf die Testoberfläche einfallende Wellenfront ausge­ bildet wird, die eher mit dem Profil der Testoberfläche über­ einstimmt. Ein solches Verfahren erlaubt ein Vermessen der ge­ samten Testoberfläche in einem einzigen Schritt oder zumindest in wenigeren Schritten. Natürlich würde die Meßgenauigkeit eines solchen Verfahrens von der Präzision abhängen, mit der das Nullelement gefertigt ist.

Bei einem alternativen Verfahren kann zum Vermessen der Test­ oberfläche ein Referenznormal (eine Referenzprobe mit einer ex­ trem genau geformten Oberfläche), deren Profil zuvor genau ver­ messen worden ist, in Verbindung mit einem Nullelement verwen­ det werden (siehe Fig. 15 und zugehöriger Text). Zuerst wird das Referenznormal unter Verwendung eines Verfahrens nach zum Beispiel dieser repräsentativen Ausführungsform kalibriert. Zweitens werden unter Verwendung eines Nullelementes, das wie oben beschrieben eingesetzt wird, interferometrische Messungen am Referenznormal vorgenommen. Die Meßergebnisse weisen jeden Fehler des Nullelementes auf. Zum Ermitteln dieses Fehlers wer­ den die Ergebnisse aus dem ersten Schritt von den Ergebnissen aus dem zweiten Schritt subtrahiert. Dann wird das Referenz­ normal durch die Probe mit der Testoberfläche ersetzt, und das Profil der Testoberfläche wird unter Verwendung des Nullelemen­ tes und in einer Konfiguration wie der unten in Fig. 6 und dem begleitenden Text beschriebenen vermessen.

In der Praxis wird zuerst die Konfiguration aus Fig. 15 zum Kalibrieren des Referenznormals verwendet. Zweitens wird die Konfiguration aus Fig. 6 zum Vermessen des Profils der Test­ oberfläche (die anstelle des Referenznormals eingefügt worden ist) verwendet. Drittens wird das im ersten Schritt erhaltene Ergebnis von dem im zweiten Schritt erhaltenen Ergebnis subtra­ hiert; jeglicher Rest stellt einen Unterschied der Profile zwi­ schen der Testoberfläche und dem Referenznormal dar. Alle er­ haltenen Meßergebnisse der Testoberfläche werden gemäß jegli­ cher gemessener Fehler des Referenznormals korrigiert, so daß eine Vermessung des Fehlers des Profils der Testoberfläche her­ vorgebracht wird.

In Fig. 1 ist die asphärische Testoberfläche TS, die vermessen wird, auf einer Achse A angeordnet, die bezüglich der optischen Achse der Linse 2 verkippt ausgerichtet ist. In Fällen, in de­ nen das Profil der asphärischen Testoberfläche TS exzentrisch bezüglich der Achse ist, kann die Probe 4 so angeordnet sein, daß die Achse der asphärischen Testoberfläche mit der optischen Achse der Linse 2 zusammenfällt. (Falls die Testoberfläche TS eine Symmetrieachse besitzt, aber diese Achse nicht im Zentrum der Testoberfläche liegt, hat die Testoberfläche ein "bezüglich der Achse exzentrisches" Profil). Auch kann sie, falls die asphärische Testoberfläche TS ringförmig ist, so angeordnet sein, daß die Achse A der Testoberfläche mit der optischen Achse der Linse 2 zusammenfällt. Es ist auch möglich, daß die Linse 6 und der Detektor 7 auf der optischen Achse der Linse 2 angeordnet sind.

Diese alternativen Konfigurationen bieten Vorteile so wie z. B. Kompaktheit des optischen Systems und Leichtigkeit der Justie­ rung (da die optischen Achsen entlang einer geraden Linie ange­ ordnet sind).

Eine Meßvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt, in der Komponenten, die die gleichen sind wie in der Ausführungsform nach Fig. 1, jeweils die gleiche Bezugsziffer haben und nicht weiter beschrieben werden. Bei der Ausführungs­ form nach Fig. 2 wird anstelle des bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten Lochblendenspiegel 3 eine optische Faser verwendet. Die optische Faser 20 weist eine Endfläche 20f auf, die der reflektiven Oberfläche 3a des Lochblendenspiegels 3 bei der Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht. Die Endfläche 20f weist einen lichtdurchlässigen Teil auf (von welchem der Meß­ strahl emittiert wird), der der Lochblende 3c aus der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1 entspricht.

Bei dieser Ausführungsform vereinfacht das Verwenden einer optischen Faser 20 anstelle eines Spiegels die Anordnung des optischen Systems der Vermessungsvorrichtung vorteilhaft. Auch ist das zum Vermessen unterschiedlicher asphärischer Testober­ flächen erforderliche Justieren des optischen Systems leicht durchführbar. Zum Beispiel erreicht man ein Justieren des Ab­ standes zwischen der asphärischen Testoberfläche TS und der Endfläche 20f der optischen Faser 20 auf einfache Weise durch ein Bewegen der Endfläche 20f (beidseitiger Pfeil).

Die Endfläche 20f weist vorzugsweise eine reflektive Oberfläche auf, die größer ist als 2(r)dW_max.

Bei einer alternativen Konfiguration kann diese Ausführungsform eine Mehrzahl von Lichtquellen 1 mit verschiedenen jeweiligen Oszillationswellenlängen aufweisen. Jede solche Lichtquelle ist jeweils mit einer optischen Faser 20 zum Transmittieren des Lichtes von der jeweiligen Quelle versehen. Alle optischen Fasern enden vorzugsweise in derselben Endfläche. Solch eine Konfiguration ist nützlich zum relativ einfachen Durchführen von Vermessungen bei verschiedenen Wellenlängen. Die Wellen­ länge(n), die tatsächlich an die Endfläche 20f geliefert wird (werden) und aus der Endfläche 20f ausgelöst wird (werden), ist (sind) unter Verwendung eines Wellenlängenselektors auswählbar.

Der Bereich, über welchen das Profil einer asphärischen Ober­ fläche auf einmal meßbar ist, wird umgekehrt proportional mit der verwendeten Wellenlänge schmaler. Andererseits wird die Meßauflösung in direkter Proportionalität zur Wellenlänge ge­ ringer. Also ist die Meßgenauigkeit über die gesamte asphäri­ sche Testoberfläche TS hinweg dadurch erhöhbar, daß Messungen unter Verwendung einer Mehrzahl von Wellenlängen durchgeführt werden und die jeweiligen Ergebnisse kombiniert werden, so daß ein Profil der gesamten Testoberfläche erzielt wird. Eine sol­ che Konfiguration erlaubt auch eine simultanes Messen auf Grund­ lage einer Kombination von zwei oder mehr Wellenlängen (wobei jede Wellenlänge von einer jeweiligen Quelle erzeugt ist), so daß die Meßgenauigkeit zu jedem Zeitpunkt erhöht ist.

Das Durchführen von Vermessung unter Verwendung von mehreren Wellenlängen ist auch immer dann nützlich, wenn die Testober­ fläche TS beschichtet ist (zum Beispiel mit einem reflektiven oder einem antireflektiven Film). Wenn zum Beispiel die Test­ oberfläche TS ein reflektiver Spiegel für die Verwendung bei der Extrem-Ultraviolett-Lithographie (im folgenden als "EUVL" bezeichnet) ist, wird nach dem Ausbilden der gekrümmten Ober­ fläche des Spiegels ein Vielschicht-Reflexionsfilm (multi-layer Reflexionsfilm) für das EUVL-Belichtungslicht aufgebracht. Um sicher zu stellen, daß das Oberflächenprofil des Spiegels durch Aufbringen des Vielschichtfilms nicht verzerrt oder anderweitig verändert wird, ist es bevorzugt, daß ein Vermessung des Ober­ flächenprofils des Spiegels vor und nach dem Aufbringen des Vielschichtfilms durchgeführt wird. Jedoch ist es bei der kon­ ventionellen in der Praxis durchgeführten Vorgehensweise bei der nach dem Aufbringen des Vielschichtfilms durchgeführten Vermessung unmöglich, Änderungen im Profil von durch Reflexion am Vielschichtfilm verursachten Phasenänderungen zu unterschei­ den. Durch das Durchführen von Vermessungen bei mehreren Wel­ lenlängen und die Verwendung von zum Beispiel der Ausführungs­ form aus Fig. 2 ist es nun möglich, sicherzustellen, ob die Spiegeloberfläche eine tatsächliche physikalische Deformation erlitten hat oder ob sie nun eine durch das Aufbringen des Vielschichtfilms verursachte Phasenänderung aufzeigt.

Die Probe 4 mit einer asphärischen Testoberfläche TS kann auf einem drehbaren Tisch S aufgebaut werden, so daß ein Drehen der Probe 4 um ihre optische Achse A während der Vermessung möglich ist. Man erhält mehrere Messungen bei jeweils unterschiedlichen Winkelausrichtungen der Probe 4 um die optische Achse A. Auf Grundlage der so erhaltenen Ergebnisse der mehreren Messungen werden die Berechnungen der Oberflächentopographie durchge­ führt. So ist ein Aufdecken von rotationssymmetrischen Merk­ malen und nicht rotationssymmetrischen Merkmalen der Testober­ fläche TS möglich.

Hinter der Bild-fokussierenden Linse 6 kann ein halbdurchlässi­ ger Spiegel (nicht gezeigt) angeordnet ist, der ein simultanes Lenken von Licht durch mehrere Detektoren 7 erlaubt. Ein solche Konfiguration ist insbesondere dann von Vorteil, wenn jeder Detektor 7 eine Bildaufnahmevorrichtung (zum Beispiel CCD) mit jeweils unterschiedlichen Pixelabstand oder unterschiedlicher Pixeldichte aufweist. Die simultane Verwendung von Detektoren mit unterschiedlichen Pixelfeldern erlaubt die Durchführung von Messungen auf jeweils unterschiedlichen Auflösungsniveaus.

Es ist auch möglich, daß mehrere Linsen 6 verwendet werden, von denen jede eine andere, unterschiedliche Vergrößerung hat, und die unabhängig voneinander auswählbar sind (zum Beispiel da­ durch, daß sie auf einem Revolverkopf oder dergleichen angeord­ net sind). Alternativ kann die Linse 6 als "Zoom"-Linse ausge­ führt sein. So können Messungen bei unterschiedlichen Vergröße­ rungen durchgeführt werden. Durch eine Erhöhung der Vergröße­ rung können Oberflächenmerkmale vermessen werden, die Interfe­ renzstreifen mit einer hohen räumlichen Frequenz erzeugen.

Bei dieser Ausführungsform legt der sich von der Endfläche 20f und von der Testoberfläche zum Detektor ausbreitende Meßstrahl eine längere Strecke zurück als der sich von der Endfläche 20f zum Detektor 7 ausbreitende Referenzstrahl. Bei solchen Weg­ längenunterschieden können äußere Störungen (zum Beispiel Kon­ vektionen des Mediums, durch welches hindurch sich die jeweili­ gen Strahlen ausbreiten) in einem Strahl relativ zu dem anderen stärker ausgeprägt sein, was zu einer Abnahme der Meßgenauig­ keit führt. Konvektion ist eine wichtige äußere Störung, die minimiert werden sollte. Konvektion manifestiert sich als Fluk­ tuation des Brechungsindex in einem Lichtweg bezüglich des an­ deren Lichtwegs. Zum Verringern von Brechungsindexfluktuationen ist das optische System hinter der Endfläche 20f der optischen Faser 20 vorzugsweise in einer Atmosphären 40 aus Helium oder einem anderen seltenen Gas angeordnet. Gasförmiges Helium zeigt bei Veränderungen der Temperatur kleinere Änderungen des Bre­ chungsindex als Luft. Ein ähnlicher vorteilhafter Effekt kann dadurch verwirklicht werden, daß man das Meßlicht sich im Vaku­ um statt durch eine Atmosphäre aus Helium oder einem anderen seltenen Gas hindurch ausbreiten läßt.

Eine weitere, eine Schlüsselposition einnehmende externe Stö­ rung, die minimiert werden sollte, sind Vibrationen. Vibratio­ nen können die positionelle Beziehung zwischen der asphärischen Testoberfläche TS und der Endfläche 20f der optischen Faser 20 signifikant verändern. Solche Positionsänderungen verursachen entsprechende Änderungen der Phase der Interferenzstreifen. Zum Verringern solcher Effekte kann die Vorrichtung auf einem vibrationsdämpfenden Unterbau aufgebaut sein. Ein Aufbauen auf einem vibrationsdämpfenden Unterbau alleine ist jedoch für ge­ wöhnlich immer dann ungenügend, wenn eine extreme hohe Meßge­ nauigkeit erforderlich ist, wie zum Beispiel beim Vermessen optischer Komponenten für optische EUVL-Systeme. Damit solch strengen Anforderungen genügt ist, kann im Interferometer ein optisches Anpassungssystem zum Einsatz gebracht sein. Zum Bei­ spiel wird die Meßwellenfront mittels einer Sammellinse auf einen vierteiligen Detektor fokussiert. Jede laterale Abwei­ chung zwischen der Endfläche 20b der optischen Faser 20 und der asphärischen Testoberfläche TS ist meßbar.

Zusätzlich kann eine Änderung des Abstandes zwischen der End­ fläche 20f der optischen Faser 20 und der asphärischen Test­ oberfläche TS dadurch gemessen werden, daß Änderungen des Brennpunkts der Meßwellenfront gemessen werden. Dies kann zum Beispiel durch konventionelle Verfahren erreicht werden, wie zum Beispiel das Foucault-Verfahren oder das Verfahren der astigmatischen Aberration. Ein Lenken solcher Daten als Feed­ back an den Motor 9 in Echtzeit ermöglicht es, die gewünschte feste positionelle Beziehung zwischen der Endfläche 20f der optischen Faser 20 und der sphärischen Testoberfläche TS kon­ stant aufrechtzuerhalten. Wenn der Spotdurchmesser des von der Testoberfläche TS kommenden Meßlichtes auf der Endfläche 20f wegen einer großen Abweichung der asphärischen Testoberfläche TS von der bestmöglich angepaßten sphärischen Oberfläche über­ mäßig groß ist, ist nur der zentrale Teil der Meßwellenfront verwendbar. Ein ähnlicher Effekt ist dadurch verwirklichbar, daß Daten als Feedback an den Tisch S, auf welchem die Probe 4 aufgebaut ist, gelenkt werden und der Tisch S so in Echtzeit beeinflußt wird, wie es zum Aufrechthalten der gewünschten festen positionellen Beziehung zwischen der Testoberfläche TS und der Endfläche 20f erforderlich ist.

Natürlich kann jedes der vorangehend beschriebenen Verfahren zum zumindest Verringern der Auswirkungen externer Störungen mit gleicher Leichtigkeit auf jede der hier offenbarten reprä­ sentativen Ausführungsformen angewendet werden.

Die dritte repräsentative Ausführungsform ist in Fig. 3 ge­ zeigt, wo gleiche Komponenten wie bei der ersten repräsenta­ tiven Ausführungsform jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht weiter beschrieben werden. Von einer Quelle 1 wird zeitlich inkohärentes Laserlicht erzeugt. Die Quelle 1 kann zum Beispiel ein Exzimerlaser sein. Alternativ kann die Quelle 1 einer von verschiedenen anderen Lasern oder eine Kombination von Lasern mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen sein oder sogar eine Weißlichtquelle. Licht von der Quelle 1 wird mittels eines Strahlteilers 30 in einen Meßstrahl und einen Referenzstrahl aufgespalten. Der Meß­ strahl tritt durch den Strahlteiler 30 hindurch und trifft auf einen bewegbaren reflektiven Spiegel 31, der eine Einrichtung zur Lichtwegregelung bildet. Der Meßstrahl tritt erneut durch den Strahlteiler 30 hindurch, und die Trajektorie des Meß­ strahls wird durch Reflexion an einem Ablenkspiegel 33 abge­ lenkt. Der Meßstrahl wird mittels einer Linse 2 auf die Apertur 3c einer Lochblende fokussiert, welche Apertur durch einen Lochblendenspiegel 3 definiert ist.

Der Referenzstrahl wird währenddessen von dem Strahlteiler 30 reflektiert und trifft auf einen feststehenden reflektiven Spiegel 32. Der Referenzstrahl tritt wieder in den Strahlteiler 30 ein und wird von dem Strahlteiler zum Umlenkspiegel 33 re­ flektiert. Der Umlenkspiegel lenkt den Referenzstrahl zur Linse 2, die den Referenzstrahl auf die Lochblende 3c fokussiert.

Der durch die Lochblende 3c hindurchtretende Meßstrahl beleuch­ tet die asphärische Testoberfläche TS der Probe 4. Das Meßlicht wird von der Testoberfläche TS reflektiert und wieder auf den Lochblendenspiegel 3 fokussiert. Das Meßlicht wird von dem Lochblendenspiegel 3 reflektiert und tritt durch eine Bild­ fokussierende Linse 6 hindurch auf eine lichtempfindliche Fläche eines Detektors 7 (zum Beispiel CCD).

Der durch die Lochblende 3c hindurchtretende Referenzstrahl propagiert direkt durch die Linse 6 hindurch zur lichtempfind­ liche Fläche des Detektors 7. Die beiden die Oberfläche des De­ tektors 7 erreichenden Lichtstrahlen bilden Interferenzstreifen aus, und das Profil der asphärischen Testoberfläche TS wird auf ähnliche Weise ermittelt wie bei der ersten repräsentativen Ausführungsform.

Bei der Ausführungsform aus Fig. 3 können Interferenz streifen mit optimalem Kontrast dadurch erzielt werden, daß der beweg­ bare Spiegel 31 geeignet bewegt wird (beidseitiger Pfeil). Eine solche Justierung des bewegbaren Spiegels 31 wird so lange durchgeführt, bis die jeweiligen Weglängen der Trajektorien von Meßstrahl und Referenzstrahl übereinstimmen, wobei übereinstim­ men bedeutet, daß sie die gleiche Weglänge bei axialer Ausbrei­ tung haben.

Das bei dieser Ausführungsform verwendete Interferometer ist auch zum genauen Bestimmen des Abstandes zwischen dem Lochblen­ denspiegel 3 und der Testoberfläche TS nützlich und verwendbar. Dies ist vorteilhaft, da, unter weiteren vorteilhaften Eigen­ schaften, der Krümmungsradius der Testoberfläche mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist. Zuerst wird, bevor die Probe 4 auf dem Tisch S aufgebaut wird, eine erste Messung der Weglängen der Trajektorien von der Testoberfläche TS zu einem unmittelbar an den Lochblendenspiegel 3 angrenzenden Punkt durchgeführt. Zum Erzielen der Messung wird der Spiegel 31 nach Bedarf be­ wegt, so daß Interferenzstreifen mit maximalen Kontrast erzielt werden. Als nächstes wird die die asphärische Testoberfläche TS aufweisende Probe 4 auf dem Tisch S aufgebaut. Eine zweite Messung der Weglänge der Trajektorie von der Testoberfläche TS zu einem unmittelbar an dem Lochblendenspiegel 3 angrenzenden Punkt, wobei Interferenzstreifen mit optimalen Kontrast erzeugt werden, wird dadurch durchgeführt, daß der Spiegel 31 geeignet bewegt wird. Die eingestellte Position der Testoberfläche TS kann durch Berechnen der Differenz der bei der ersten und bei der zweiten Messung erhaltenen Weglängen der Trajektorien genau bestimmt werden.

In Fällen, wenn Lichtstrahlen mit zwei oder mehr Wellenlängen verwendet werden, und eine erste Interferenzstreifenbedingung und eine zweite Interferenzstreifenbedingung analysiert werden, ist auch der Abstand zwischen dem Lochblendenspiegel und der Testoberfläche genau meßbar. Dies wird durch ein derartiges Anordnen der Anordnung durchgeführt, daß der zentrale Bereich der Testoberfläche vermessen wird.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind Komponen­ ten, die den in Fig. 1 gezeigten Komponenten entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht weiter beschrieben.

Zwischen einer Lichtquelle 1 (vorzugsweise einem Laser) und einer Probe 4 mit einer asphärischen Testoberfläche TS, die vermessen werden soll, ist ein Lochblendenspiegel 3 angeordnet. Der Lochblendenspiegel 3 weist eine reflektive Oberfläche 3a auf, die die Apertur 3c einer Lochblende definiert, wie oben bei der ersten repräsentativen Ausführungsform beschrieben worden ist.

Das von der Quelle 1 emittierte Licht wird von einer Linse 2 fokussiert und zum Konvergieren auf die Lochblende 3c gebracht. Das Licht wird von der-Lochblende 3c gebeugt und divergiert hinter dem Lochblendenspiegel 3 als eine ideal sphärische Welle SW. Ein Teil der sphärischen Wellenfront SW wird als Meßstrahl LM verwendet. Der Meßstrahl LM wird mittels eines Nullelements 14 in eine asphärische Wellenfront konvertiert, die idealer­ weise an allen Bereichen einer ideal asphärischen Oberfläche, die der tatsächlichen Testoberfläche TS entspricht, senkrecht und gleichphasig einfallen würde. Der Meßstrahl LM wird von der Testoberfläche TS reflektiert, so daß er über das Nullelement 14 auf den Lochblendenspiegel 3 hin konvergiert.

Immer wenn die Testoberfläche TS ein entsprechendes ideal asphärisches topographisches (Oberflächen-) Profil aufweist, ist die Wellenfront des auf den Lochblendenspiegel 3 fokussier­ ten Meßstrahls LM eine sphärische Welle. Der Meßstrahl LM wird von dem Lochblendenspiegel 3 reflektiert und breitet sich wei­ ter zu einer Bild-fokussierenden Linse 6 aus, die den Meßstrahl zum Einfallen auf eine lichtempfindliche Oberfläche eines De­ tektors 7 (zum Beispiel CCD) kollimiert. Die Linse 6 dient auch zum Fokussieren eines Bildes auf der Testoberfläche TS auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7. Wie in bezug auf die erste repräsentative Ausführungsform besprochen worden ist, ist die Linse 6 so konfiguriert, daß sie eine minimale Verzer­ rung ausübt.

Währenddessen tritt ein der Teil von der Lochblende 3c aus di­ vergierenden ideal sphärischen Welle SW als Referenzstrahl LR durch die Linse 6 hindurch und wird somit kollimiert, so daß er auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7 fällt.

Das gemeinsame Fortschreiten des Meßstrahls LM und des Refe­ renzstrahls LR zum Detektor 7 erzeugt Interferenz streifen, die von dem Detektor 7 empfangen und detektiert werden. Die latera­ len Koordinaten der Interferenzstreifen werden gemessen. Dazu ist der Detektor 7 mit einem Computer verbunden (nicht gezeigt, aber siehe erste repräsentative Ausführungsform). Wie in bezug auf die erste repräsentative Ausführungsform beschrieben worden ist, werden jegliche Abweichungen der Koordinaten der durch von der tatsächlichen Testoberfläche TS reflektiertes Meßlicht er­ zeugten Interferenzstreifen von den entsprechenden idealen nominellen Koordinaten gemessen. Somit wird eine genaue Bezie­ hung zwischen Koordinaten auf der Testoberfläche TS und jewei­ ligen Koordinaten auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 hergestellt.

Immer wenn die Testoberfläche TS eine für das spezielle Null­ element 14 ideale Form aufweist, stimmen die Wellenfront des Meßstrahls und die Wellenfront des Referenzstrahls überein (das heißt sie löschen sich gegenseitig aus). Dies erlaubt ein Vermessen des gesamten Profils einer Testoberfläche TS auf einmal.

Der Computer (nicht gezeigt) analysiert die Interferenzstrei­ fendaten vom Detektor 7 und berechnet aus solchen Daten das Profil der Testoberfläche TS. Normalerweise wird zum Berechnen des Profils der Testoberfläche TS aus den Interferenzstreifen die Probe 4 während des Messens der Interferenz streifen gering­ fügig entlang der optischen Achse A bewegt. Diese Technik des axialen Bewegens der Probe 4 ist üblicherweise als "Phasenver­ schiebungs-Interferenz"-Technik ("phase-shift-Interferenz"-Technik) bekannt. Das Bewegen der Probe 4 wird vorzugsweise durch die Verwendung eines piezoelektrischen Elementes oder einer analogen Vorrichtung bewirkt (in den Figuren nicht ge­ zeigt, aber siehe bei der ersten repräsentativen Ausführungs­ form).

Beispiele von Nullelementen 14 umfassen auf, sind aber nicht beschränkt auf: Elemente mit Linsen einschließend sphärische und ebene Oberflächen, Elemente einschließend Spiegel, Elemente einschließend sphärische und ebene Spiegel, Elemente einschlie­ ßend asphärische Linsen, Elemente einschließend asphärische Spiegel, Elemente einschließend transmittierende beugende opti­ sche Komponenten und Elemente einschließend reflektierende beu­ gende optische Komponenten.

Bei einer in Fig. 6 gezeigten Variation dieser Ausführungsform wird eine konvexe asphärische Testoberfläche TS durch Verwen­ dung eines Nullelements 14a vermessen, welches eine ideal sphä­ rische Wellenfront SW, die sich von der Lochblende 3c aus di­ vergent ausbreitet, in eine asphärische Wellenfront konver­ tiert. Die resultierende Wellenfront fällt senkrecht und gleichphasig auf die konvexe Testoberfläche TS ein.

Während bei dieser Ausführungsform zum Erzeugen einer sphäri­ schen Referenzwellenfront ein Lochblendenspiegel 3 verwendet wird, ist auch möglich, daß zum Erzeugen einer solchen Wellen­ front eine optische Faser oder ein optischer Wellenleiter ver­ wendet wird, wie allgemein bei der zweiten repräsentativen Ausführungsform behandelt worden ist.

In Fig. 7 ist eine fünfte repräsentative Ausführungsform ver­ anschaulicht, wobei gleiche Komponenten wie in Fig. 1 mit je­ weils den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht weiter beschrieben werden.

Ähnlich wie die Ausführungsform aus Fig. 1 weist diese fünfte repräsentative Ausführungsform einen Lochblendenspiegel 3 auf. Jedoch ist im Gegensatz zur Ausführungsform aus Fig. 1 der Lochblendenspiegel 3, wie unten behandelt wird, bezüglich der Ausbreitungsachse A von von der Testoberfläche TS der Probe 4 reflektiertem Licht verkippt.

Die Quelle 1 ist vorzugsweise ein Laser. Die Linse 2 fokussiert von der Quelle 1 emittiertes Licht auf die Lochblende 3c in dem Spiegel 3. Die Lochblende 3c beugt durch sie hindurchtretendes Licht. Das resultierende gebeugte Licht breitet sich hinter der Lochblende 3c divergent als eine ideal sphärische Wellenfront SW1 aus. Ein Teil des Lichts mit sphärischer Wellenfront SW1 fällt auf die Testoberfläche TS einer Probe 4 und wird von ihr reflektiert. Das reflektierte Licht konvergiert auf den Loch­ blendenspiegel 3 zu und wird zu einem Detektor 7 hin reflek­ tiert. Der Lochblendenspiegel 3 ist mit einem solchen Winkel bezüglich der Achse A ausgerichtet, daß von dem Lochblenden­ spiegel 3 reflektiertes Licht 21 nicht innerhalb der sphä­ rischen Wellenfront SW1 liegt.

Das von dem Lochblendenspiegel 3 reflektierte Licht 21 tritt durch ein Nullelement 11 hindurch, das so konfiguriert ist, daß es die (durch Reflexion von der Testoberfläche TS gebildete) asphärische Wellenfront des Lichts 21 in eine sphärische Wel­ lenfront 22 konvertiert. Jegliche Abweichung der sich hinter dem Nullelement 11 ausbreitenden sphärischen Wellenfront 22 von einer ideal sphärischen Wellenfront läßt sich einem entspre­ chenden Fehler der Oberflächentopographie der asphärischen Testoberfläche TS zuordnen. Der Lichtstrahl 22 tritt durch ein Beugungsgitter 23 hindurch, das Licht verschiedener Beugungs­ ordnungen in verschiedene Richtungen bezüglich des Beugungsgit­ ters 23 ablenkt. Das Beugungsgitter 23 dient als eine hinter dem Nullelement 11 selbst, aber vor dem Brennpunkt des Nullele­ ments 11 angeordnete, den Lichtweg aufspaltende Einrichtung.

Hinter dem Beugungsgitter 23 ist ein Lochblendenelement 13 an­ geordnet. Das in Fig. 8 gezeigte Lochblendenelement 13 weist einen auf die Oberfläche eines transparenten Substrates 13a (zum Beispiel Glas) (zum Beispiel durch Vakuumverdampfung) auf­ gebrachten Metallfilm 13b auf. Der Metallfilm 13b definiert eine Lochblende 13c und ein Fenster 13d. Das Lochblendenelement 13 ist im Brennpunkt des Nullelements 11 angeordnet. Das Loch­ blendenelement 13 ist so konfiguriert und angeordnet, daß ge­ beugtes Licht nullter Ordnung auf die Lochblende 13c fokussiert wird und gebeugtes Licht erster Ordnung durch das Fenster 13d hindurchtritt. Licht aller anderen Beugungsordnungen wird von dem Metallfilm 13b blockiert.

Das durch die Lochblende 13c hindurchtretende nullter Ordnung gebeugte Licht weist eine ideal sphärische Wellenfront SW2 auf. Die Wellenfront SW2, sowie auch das durch das Fenster 13d hin­ durchtretende, erster Ordnung gebeugte Licht werden durch ihr Hindurchtreten durch eine Bild-fokussierende Linse 6 fokus­ siert, so daß sie auf eine lichtempfindliche Oberfläche eines Detektors 7 (zum Beispiel CCD) fallen.

Die Linse 6 dient auch zum Fokussieren eines Bildes der asphä­ rischen Testoberfläche TS auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7. Die Linse 6 ist so konfiguriert, daß Verzer­ rung soweit wie möglich minimiert ist, so daß das Profil der asphärischen Testoberfläche TS genau bestimmt werden kann. Wie bei der ersten repräsentativen Ausführungsform behandelt worden ist, werden die lateralen Koordinaten von Interferenzstreifen, wie sie auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 ausgebildet werden, bestimmt. Außerdem werden die tatsächlichen Werte der Verzerrung mit den entsprechenden theoretischen Nomi­ nalwerten verglichen. So wird jeder nachteilige Beitrag durch die Linse 6 subtrahiert. Durch solche Berechnungen wird eine genaue Beziehung zwischen lateralen Koordinaten der Testober­ fläche TS und entsprechenden lateralen Koordinaten der licht­ empfindlichen Oberfläche des Detektors 7 bestimmt.

Das durch das Lochblendenelement 13 hindurchtretende Licht nullter Ordnung und erster Ordnung interferieren miteinander. Die resultierenden Interferenz streifen werden, wie sie auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7 fallen, detek­ tiert. Immer wenn die Testoberfläche TS ein ideal asphärisches Profil aufweist, stimmen die Wellenfronten der beiden Strahlen überein und löschen sich gegenseitig aus. Unter solchen Bedin­ gungen ist das Profil einer gesamten asphärischen Testoberflä­ che TS auf einmal meßbar.

Die Ausgabe des Detektors 7 wird in einen Computer eingespeist (nicht gezeigt, aber verständlicherweise wie in Fig. 1 gezeigt mit dem Detektor verbunden). Der Computer analysiert in der De­ tektorausgabe verschlüsselte Daten. Jede topographische Anoma­ lie des asphärischen Profils der Testoberfläche TS macht sich in einer entsprechenden Abweichung der von dem Nullelement 11 erzeugten Wellenfront bemerkbar, die wiederum über eine Ände­ rung der Interferenzstreifen detektiert wird. Der Fehler des Profils der asphärischen Testoberfläche TS wird durch eine Analyse des Interferenzstreifenmusters bestimmt.

Zum Berechnen des Profils der asphärischen Oberfläche TS aus den Interferenzstreifen ist das Beugungsgitter 23 ein wenig in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse A2 und senk­ recht zu den Strichen des Beugungsgitters 23 bewegbar. Vorzugs­ weise wird eine solche Bewegung durch den steuernden Einfluß eines piezoelektrischen Elements (nicht gezeigt), an welchem das Beugungsgitter 23 befestigt ist, bewirkt. Somit ist die Genauigkeit, mit welcher die Testoberfläche TS mit einem ent­ sprechenden gewünschten theoretischen Profil übereinstimmt, durch Phasenverschiebungs-Interferometrie mit hoher Genauigkeit meßbar.

Beispiele von Nullelementen 11 sind bei der Beschreibung der vierten repräsentativen Ausführungsform weiter oben aufgeli­ stet.

Da der Längenunterschied der Lichtwege zwischen den zwei Licht­ strahlen, die die Interferenzstreifen ausbilden, im wesentli­ chen Null ist, sind Messungen selbst dann durchführbar, wenn die Lichtquelle 1 eine kurze Kohärenzlänge aufweist. Da sich die zwei Lichtstrahlen im wesentlichen längs desselben Lichtwe­ ges ausbreiten, ist diese Ausführungsform dahingehend vorteil­ haft, daß das System relativ unanfällig ist gegenüber Auswir­ kungen von Luftfluktuationen und mechanischen Erschütterungen.

Obwohl diese Ausführungsform in dem Zusammenhang beschrieben ist, daß Licht nullter von dem Beugungsgitter 23 als u-sphärische Referenzwellenfront verwendet wird (wobei Licht erster Ordnung als Testwellenfront zum Erzeugen von Interferenzstreifen ver­ wendet wird), ist verständlicherweise auch eine jede von ver­ schiedenen anderen Konfigurationen möglich, bei der Licht ande­ rer Beugungsordnungen verwendet wird.

Obwohl bei dieser Ausführungsform ein Beugungsgitter 23 als die den Lichtweg aufspaltende Einrichtung verwendet wird, ist auch die Verwendung einer den Lichtweg aufspaltenden Komponente 24 der Art, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist, möglich. In Fig. 9 sind eine Strahlteileröffnung 24d und Lochblende 24c in einer undurchsichtigen Schicht 24b auf einem Substrat 24a (zum Bei­ spiel Glas) definiert. Weiter ist es möglich, daß alternativ eine andere den Lichtweg aufspaltende Einrichtung verwendet wird.

Ein optisches Schema, das eine repräsentative Verwendung der den Lichtweg aufspaltenden Komponente 24 zeigt, ist in Fig. 10 veranschaulicht. Ein Teil des Lichtstrahls wird (nachdem er von dem Nullelement 11 konvertiert worden ist) von der Strahltei­ leröffnung 24d reflektiert, von der Linse 6 kollimiert, und propagiert dann zur lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7. Währenddessen wird durch die Strahlteileröffnung 24d hin­ durchtretendes Licht von einer Linse 15 kollimiert. Das resul­ tierende kollimierte Licht wird durch einen Doppelspiegel 16 in einem vorgeschriebenen Winkel zurückgelenkt. Die Linse 15 bün­ delt das zurückkehrende Licht auf die Lochblende 24c. Eine durch Beugung an der Lochblende 24c erzeugte ideal sphärische Wellenfront wird von der Linse 6 kollimiert und propagiert zur lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7</ 14752 00070 552 001000280000000200012000285911464100040 0002019944021 00004 14633BOL<. Jeder Fehler des Profils der asphärischen Testoberfläche TS wird aus den Inter­ ferenzstreifen, die durch Interferenz der beiden die lichtemp­ findliche Oberfläche des Detektors 7 erreichenden Lichtstrahlen erzeugt sind, bestimmt. Wenn eine den Lichtweg aufspaltende Komponente 24 auf die Weise verwendet wird, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, ist Phasenver­ schiebungs-Interferometrie dadurch durchführbar, daß der Dop­ pelspiegel 16 ein wenig auf der optischen Achse der Linse 15 bewegt wird. Bei einer solchen Konfiguration sind Vermessungen mit höherer Genauigkeit durchführbar, als dies andernfalls bei dem Verfahren der Phasenverschiebungs-Interferometrie möglich wäre, wenn die Testoberfläche TS um einen kleinen Betrag bewegt wird. Diese Ausführungsform ist so konfiguriert, daß der von dem Lochblendenspiegel 3 reflektierte Meßstrahl 21 durch sein Hin­ durchtreten durch das Nullelement 11 in eine sphärische Wellen­ front konvertiert wird. Bei einer alternativen Konfiguration ist das Nullelement zwischen der Lochblende 3c und der Test­ oberfläche TS angeordnet, wobei der Meßstrahl senkrecht und gleichphasig auf die Testoberfläche TS einfällt. Fig. 11 zeigt die Konfiguration einer sechsten repräsentativen Ausführungsform, wobei Komponenten, die dieselben wie die bei der Ausführungsform aus Fig. 7 sind, jeweils mit den selben Bezugszeichen benannt sind und nicht weiter beschrieben werden. Diese Ausführungsform weist nicht nur den oben behandelten Lochblendenspiegel 3 auf, sondern auch einen ähnlich wie den Lochblendenspiegel 3 konfigurierten zweiten Lochblendenspiegel 25. Von einer Lichtquelle 1 emittiertes Laserlicht wird von einer Linse 2 auf die durch den Lochblendenspiegel 3 definierte Lochblende 3c fokussiert. Die Lochblende 3c beugt das durch die Lochblende 3c hindurchtretende Licht und bildet eine divergente ideal sphärische Wellenfront SW1 aus, die sich hinter der Loch­ blende 3c ausbreitet. Ein Teil des Lichts der sphärischen Wel­ lenfront wird durch die asphärische Testoberfläche TS einer Probe 4 reflektiert, die das reflektierte Licht konvergent auf den Lochblendenspiegel 3 lenkt. Das Licht wird als Meßstrahl 21 reflektiert. Der Winkel des Lochblendenspiegels 3 bezüglich der Ausbreitungsachse A von von der Testoberfläche TS reflektiertem Licht ist ausreichend, so daß sichergestellt ist, daß der Meß­ strahl 21 nicht mit der sphärischen Wellenfront SW1 wechsel­ wirkt. Der Strahl 21 propagiert zu einem Nullelement 11, das so konfiguriert ist, daß der Meßstrahl 21 (mit einer asphärischen Wellenfront, die durch Reflexion der Wellenfront SW1 von der asphärischen Testoberfläche TS erzeugt ist) in einen Strahl 40 mit sphärischer Wellenfront konvertiert wird. Jede Abweichung der Wellenfront des Strahls 40 von einem ideal sphärischen Pro­ fil entspricht einer entsprechenden Anomalie des Profils der Testoberfläche TS gegenüber ihrem ideal asphärischen Profil. Der Strahl 40 vom Nullelement 11 fällt ungefähr am Ort einer durch den Lochblendenspiegel 25 definierten-Lochblende 25c auf den zweiten Spiegel 25. Von dem zweiten Lochblendenspiegel 25 reflektiertes Licht des Strahls 40 wird durch sein Hindurchtre­ ten durch eine Bild-fokussierende Linse 6 kollimiert und fällt dann auf die lichtempfindliche Oberfläche eines Detektors 7 (zum Beispiel CCD) auf. Die Linse 6 dient auch zum Fokussieren eines Bildes der Testoberfläche TS auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors 7. Die Linse 6 ist vorzugsweise so konfiguriert, daß sie eine minimale Verzerrung aufweist, so daß das Profil der Testoberfläche TS genau bestimmt werden kann. Wie in bezug auf die erste repräsentative Ausführungsform be­ sprochen worden ist, werden die lateralen Koordinaten der auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 ausgebildeten Interferenz streifen unter Verwendung theoretischer Nominalwerte (Designwerte) und tatsächlich gemessener Werte auf Verzerrungen hin korrigiert. So kann eine genaue Beziehung zwischen Koordi­ naten auf der Testoberfläche TS und lateralen Koordinaten auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 hergestellt werden. Licht von der Quelle 1 tritt währenddessen durch einen Strahl­ teiler 28 und eine fokussierende Linse 29 hindurch und wird mittels einer optischen Faser 26 auf den zweiten Lochblenden­ spiegel 25 geleitet. Das von dem Abschluß der optischen Faser 26 emittierte Licht wird mittels einer Linse 27 auf die Loch­ blende 25c fokussiert. Beim Durchtreten des Lichtes von der optischen Faser 26 durch die Lochblende 25c wird infolge der Beugung durch die Lochblende 25c eine ideal sphärische Wellen­ front SW2 erzeugt. Das Licht der sphärischen Wellenfront wird durch sein Hindurchtreten durch die Linse 6 hindurch kollimiert und breitet sich zur lichtempfindlichen Oberfläche des Detek­ tors 7 aus. Licht der sphärischen Wellenfront SW2 interferiert mit dem von dem Lochblendenspiegel 25 reflektierten Strahl 40. Der Detektor 7 empfängt die resultierenden Interferenzstreifen. Falls die Testoberfläche TS ein ideal asphärisches Profil aufweist, stim­ men die beiden Wellenfronten exakt überein (d. h. sie löschen sich gegenseitig aus). Ein solches Übereinstimmen erlaubt es, daß das gesamte Profil der Testoberfläche TS auf einmal vermes­ sen wird. Die Ausgabe des Detektors 7 wird in einen Computer (nicht gezeigt, aber siehe Fig. 1) eingespeist, der zum Analy­ sieren der Interferenzstreifendaten vom Detektor 7 und zum Ermitteln des Profils der Testoberfläche TS aus solchen Daten programmiert ist. Zum Berechnen des Profils der Testoberfläche TS aus den Inter­ ferenzstreifen wird die Testoberfläche TS vorzugsweise gering­ fügig längs der optischen Achse A bewegt. Eine solche Bewegung wird vorzugsweise in kontrollierter Weise durch ein piezoelek­ trisches Element (nicht gezeigt, aber siehe Element 12 in Fig. 1) bewirkt. Eine solche Bewegung erlaubt es, daß das Profil der Testoberfläche TS durch Phasenverschiebungs-Interferometrie mit hoher Genauigkeit vermessen wird. Das Nullelement 11 kann ein beliebiges von unterschiedlichen geeigneten Elementen sein, wie oben bezüglich der vierten repräsentativen Ausführungsform besprochen worden ist. Bei dieser Ausführungsform erhält man eine sphärische Referenz­ welle dadurch, daß die Lochblende 25c mit Licht von der opti­ schen Faser 26 beleuchtet wird. Alternativ ist es möglich, daß durch die Lochblende 25c hindurchtretendes Licht unter Verwen­ dung eines sphärischen Spiegels 41 zurückfokussiert wird, so daß die sphärische Referenzwellenfront SW2 ausgebildet wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Es ist auch möglich, daß der in Fig. 12 gezeigte sphärische Spiegel 41, wie in Fig. 13 ge­ zeigt ist, durch einen Parabolspiegel 42 und einen ebenen Spie­ gel 43 ersetzt ist. Gemäß einer weiteren Alternative ist es möglich, daß der sphärische Spiegel 41 aus Fig. 12, wie in Fig. 14 gezeigt ist, durch eine Linse 44 und einen Eckwürfel- Reflektor (corner-cube reflector) 45 ersetzt sein. Bei der in Fig. 13 gezeigten Konfiguration kann durch ein ge­ ringfügiges Bewegen des ebenen Spiegels 43 entlang einer Achse A3 Phasenverschiebungs-Interferometrie durchgeführt werden. Bei der in Fig. 14 gezeigten Konfiguration kann Phasenverschie­ bungs-Interferometrie durch ein geringfügiges Bewegen des Eck­ würfel-Reflektors 45 entlang der Achse A3 durchgeführt werden. Eine solche Phasenverschiebungs-Interferometrie liefert Messun­ gen mit höherer Genauigkeit, als sie andernfalls durch ein ge­ ringfügiges Bewegen der Testoberfläche TS entlang der Achse A erzielbar sind. Diese Ausführungsform ist so konfiguriert, daß der "Meßstrahl" 40 mit sphärischer Wellenfront durch ein hinter dem ersten Lochblendenspiegel 3 angeordnetes Nullelement 11 erzeugt wird. Bei einer alternativen Konfiguration kann das Nullelement zwi­ schen der Lochblende 3c und der Testoberfläche TS angeordnet sein, wobei der Meßlichtstrahl senkrecht und gleichphasig auf die Testoberfläche TS einfällt. Eine siebente repräsentative Ausführungsform ist in Fig. 15 ge­ zeigt, wobei Komponenten, die die gleichen sind, wie die in einer der oben besprochenen repräsentativen Ausführungsformen gezeigten, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht weiter besprochen werden. Bei dieser Ausführungsform wird ein Lochblendenspiegel 3 verwendet, der dem bei der ersten re­ präsentativen Ausführungsform verwendeten und oben beschriebe­ nen Lochblendenspiegel ähnlich ist. Von einer Lichtquelle 1 emittiertes Laserlicht wird durch eine Linse 2 auf eine durch den Lochblendenspiegel 3 definierte Lochblende 3c fokussiert. Durch die Lochblende 3c hindurchtre­ tendes Licht wird, wie oben beschrieben, gebeugt, so daß eine ideal sphärische Wellenfront SW ausgebildet wird, die sich hin­ ter der Lochblende 3c ausbreitet. Ein Teil des Strahls SW mit sphärischer Wellenfront wird durch die asphärische Testoberflä­ che TS einer Probe 4 als Meßstrahl LM reflektiert, der auf den Lochblendenspiegel 3 hinzukonvergiert. Der Meßstrahl LM wird durch den Lochblendenspiegel 3 reflektiert und durch eine Linse 50 kollimiert. Die Wellenfront des Meßstrahls LM weist eine Aberration auf, die dem Profil der asphärischen Testoberfläche TS entspricht. Der kollimierte Meßstrahl LM fällt auf eine optische Beugungskomponente 51 ein. Das resultierende durch das Beugungselement hindurchtretende gebeugte Licht erster Ordnung breitet sich durch eine Linse 52, durch eine durch einen zwei­ ten Lochblendenspiegel 53 definierte Lochblende 53c und durch eine Linse 6 hindurch bis zur lichtempfindlichen Oberfläche des Detektors 7 (z. B. CCD) aus. Währenddessen wird ein Teil des Strahls SW mit sphärischer Wel­ lenfront durch eine Linse 50 kollimiert, so daß ein Referenz­ strahl LR ausgebildet wird. Der Referenzstrahl LR fällt auf das optische Beugungselement 51 auf. Als Referenzstrahl erzeugtes Licht nullter Ordnung tritt durch die optische Beugungskompo­ nente 51 hindurch und breitet sich durch die Linse 52, die Lochblende 53c und die Linse 6 hindurch bis zur lichtempfind­ lichen Oberfläche des Detektors 7 aus. Die optische Beugungskomponente 51 weist vorzugsweise ein auf der Seite des einfallenden Lichtes der Beugungskomponente 51 ausgebildetes Beugungsmuster auf und ist so konfiguriert, daß erster Ordnung gebeugtes Licht des Meßstrahls LM (von einer ideal asphärischen Testoberfläche) eine ebene Wellenfront auf­ weist. Daher stimmen, immer wenn die asphärische Testoberfläche TS ein ideal asphärisches Profil aufweist, die Wellenfronten des gebeugten Lichts erster Ordnung des Meßstrahls LM und des gebeugten Lichts nullter Ordnung des Referenzstrahls LR über­ ein. D.h., diese Wellenfronten löschen sich gegenseitig aus, was es erlaubt, daß die gesamte Testoberfläche TS auf einmal vermessen wird. Sobald sie durch die Linse 52 hindurchgetreten sind, werden das Licht erster Ordnung des Meßstrahls LM und das Licht nullter Ordnung des Referenzstrahls LR jeweils in sphä­ rische Wellenfronten konvertiert. Diese Wellenfronten treten durch die Lochblende 53c hindurch. Der Lochblendenspiegel 53 schirmt gebeugtes Licht anderer Ordnungen ab. Die Linse 6 dient auch zum Fokussieren eines Bildes der Test­ oberfläche TS auf die lichtempfindliche Oberfläche des Detek­ tors 7. Wie bei den vorangehenden Ausführungsformen besprochen worden ist, weist die Linse 6 eine minimale Verzerrung auf, so daß das Profil der Testoberfläche TS genau bestimmt werden kann. Durch eine Korrektur der lateralen Koordinaten der Inter­ ferenzstreifen entsprechend der tatsächlichen Verzerrung der Testoberfläche mit idealen Nominalwerten kann eine genaue Beziehung zwischen den Koordinaten auf der Testoberfläche TS und den entsprechenden Koordinaten auf dem Detektor 7 erzielt werden. Während bei dieser Ausführungsform ein Lochblendenspiegel 3 zum Erzeugen einer sphärischen Referenzwellenfront verwendet wird, ist es alternativ möglich, daß eine optische Faser oder ein optischer Wellenleiter zu einem solchen Zweck verwendet werden. Durch Verwendung eines Nullelementes 51 kann, wie oben bespro­ chen, das Profil der gesamten Testoberfläche TS auf einmal ver­ messen werden. Zu diesem Zweck macht das Nullelement 51 die Verteilung der Interferenz streifen über die lichtempfindliche Oberfläche des Detektors hinweg effektiv lichter und entspre­ chend durch den Detektor 7 einfacher aufzulösen. Da bei jeder dieser repräsentativen Ausführungsformen eine durch Beugung von Licht durch eine Lochblende hindurch erzeugte sphärische Wellenfront als Referenzstrahl verwendet wird, ist im Gegensatz zu einem konventionellen Fizeau-Interferometer oder Twyman-Green-Interferometer keine Referenzoberfläche er­ forderlich. Deshalb ist bei jeder der unterschiedlichen hier offenbarten Ausführungsformen eine Vermessung von asphärischen Testoberflächen mit erhöhter Genauigkeit und Präzision erziel­ bar, ohne daß die Messung durch die Genauigkeit und Präzision einer Referenzoberfläche beeinflußt ist.

Claims (34)

1. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer Testoberfläche (TS) einer Probe (4), welche Vorrichtung aufweist:

• (a) einen Lichtdetektor (7), der so konfiguriert ist, daß er ein Ausgabesignal erzeugt, das Daten entsprechend einer In­ terferenzcharakteristik von durch den Detektor (7) empfangenem Licht kodiert;
• (b) eine punktförmige Lichtquelle, die so konfiguriert und bezüglich des Detektors (7) und in einem Abstand von der Probe (4) so angeordnet ist, daß aus eingespeistem Licht ein Licht­ strahl erzeugt wird, der sich als von einem Punkt auf der punktförmigen Lichtquelle ausgehende vorgeschriebene Wellen­ front (SW) divergent ausbreitet, wobei der Strahl einen auf die Testoberfläche (TS) gerichteten Meßstrahl-Anteil (LM), der von der Testoberfläche (TS) reflektiert werden soll, und einen Re­ ferenzstrahl-Anteil (LR) aufweist;
• (c) wobei die punktförmige Lichtquelle eine reflektive Oberfläche (3a) aufweist, die so ausgerichtet ist, daß sie den von der Testoberfläche (TS) reflektierten Meßstrahl-Anteil (LM) empfängt und bewirkt, daß der zu der punktförmigen Lichtquelle zurückkehrende Meßstrahl-Anteil von der reflektiven Oberfläche zum Detektor (7) hin reflektiert wird, wobei der von der Test­ oberfläche (TS) reflektierte Meßstrahl-Anteil (LM) und der Re­ ferenzstrahl-Anteil (LR) miteinander interferieren, so daß ein Interferenz streifen erzeugt wird, der dann von dem Detektor (7) empfangen wird, wobei der Interferenzstreifen eine Charakteri­ stik aufweist, die der Oberflächentopographie der Testoberflä­ che (TS) bezüglich der vorgeschriebenen Wellenfront (SW) ent­ spricht;
• (d) ein Stellglied, das so konfiguriert und angeordnet ist, daß es zumindest entweder die Probe (4) oder die punkt­ förmige Lichtquelle relativ zueinanderbewegt, so daß der Abstand zwischen der Testoberfläche (TS) und der punktförmigen Lichtquelle nach Bedarf verändert wird; und
• (e) einen Prozessor, der so angeordnet ist, daß er das Ausgabesignal vom Detektor (7) empfängt, und der so konfigu­ riert ist, daß er eine Vermessung der Oberflächentopographie aus den durch den Detektor (7) empfangenen Interferenzstreifen liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die punktförmige Licht­ quelle einen reflektiven Spiegel (3) aufweist, der eine Lochblende (3c) definiert, wobei die vorgeschriebene Wellen­ front (SW) durch Beugung des eingespeisten Lichtes bei seinem Hindurchtreten durch die Lochblende (3c) hindurch erzeugt-wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der reflektive Spiegel (3) eine Ebene definiert, die senkrecht zu der Ausbreitungs­ achse des auf die punktförmige Lichtquelle einfallenden eingespeisten Lichtes steht-.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der reflektive Spiegel (3) eine Ebene definiert, die einen Winkel von weniger als 90° bezüglich der Ausbreitungsachse des auf die punktförmige Lichtquelle einfallenden eingespeisten Lichtes aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die punktförmige Licht­ quelle eine optische Faser (20) aufweist, die zum Leiten des eingespeisten Lichts konfiguriert ist, wobei die optische Faser (20) eine Endfläche (20f) aufweist, die als reflektive Ober­ fläche (3a) der punktförmigen Lichtquelle und als der Punkt dient, von dem aus sich die vorgeschriebene Wellenfront (SW) aufgrund von Beugung des eingespeisten Lichts divergent aus­ breitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorgeschriebene Wel­ lenfront (SW) eine sphärische Wellenfront ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die punktförmige Licht­ quelle so konfiguriert und ausgerichtet ist, daß der Meßstrahl (LM) mit dem Referenzstrahl (LR) interferiert, wenn sich der von der Testoberfläche (TS) reflektierte Meßstrahl (LM) von der reflektiven Oberfläche (3a) der punktförmigen Lichtquelle aus­ gehend ausbreitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die punktförmige Licht­ quelle so konfiguriert und angeordnet ist, daß der Meßstrahl (LM) mit dem Referenzstrahl (LR) interferiert, wenn der von der reflektiven Oberfläche (3a) der punktförmigen Lichtquelle re­ flektierte Meßstrahl (LM) zum Detektor (7) hin propagiert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter aufweist:
eine Lichtquelle (1) die so konfiguriert ist, daß sie ein­ gespeistes Licht mit mehreren Lichtwellenlängen aufweist; und
einen Wellenlängenselektor, der so konfiguriert ist, daß er aus den mehreren Wellenlängen von eingespeistem Licht eine einzelne Wellenlänge zum Einspeisen in die punktförmige Licht­ quelle auswählt, wobei die punktförmige Lichtquelle so konfigu­ riert ist, daß sie aus der einzelnen Wellenlänge den Meßstrahl- Anteil (LM) und den Referenzstrahl-Anteil (LR) ausbildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter aufweist:
eine Lichtquelle (1) mit Mehrwellenlängenlicht erzeugenden Elementen, von denen ein jedes eine unterschiedliche Lichtwel­ lenlänge emittiert; und
einen Wellenlängenselektor, der so konfiguriert ist, daß er aus den mehreren Wellenlängen des eingespeisten Lichts eine einzelne Wellenlänge zum Einspeisen in die punktförmige Licht­ quelle auswählt, wobei die punktförmige Lichtquelle so konfigu­ riert ist, daß sie aus der einzelnen Wellenlänge den Meßstrahl- Anteil (LM) und den Referenzstrahl-Anteil (LR) erzeugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Meßstrahl-Anteil (LM) und der Referenzstrahl-Anteil (LR) sich durch ein Vakuum hindurch ausbreiten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Meßstrahl-Anteil (LM) und der Referenzstrahl-Anteil (LR) sich durch eine Inert­ gas-Atmosphäre (40) hindurch ausbreiten.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das inerte Gas Helium ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter eine Eingangslicht­ quelle (1) aufweist, die so konfiguriert und angeordnet ist, daß sie das eingespeiste Licht erzeugt und das eingespeiste Licht auf die punktförmige Lichtquelle leitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Eingangslichtquelle (1) eine zeitlich inkohärente Lichtquelle aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, die weiter einen zwischen der Eingangslichtquelle (1) und der punktförmigen Lichtquelle ange­ ordneten Lichtwegregler aufweist, wobei der Lichtwegregler so konfiguriert ist, daß er bewirkt, daß die Weglänge des Refe­ renzstrahl-Anteils (LR) mit der Weglänge des Meßstrahl-Anteils (LM) übereinstimmt, so daß ein Kontrastparameter des Interfe­ renzstreifens geregelt wird.

17. Verfahren zum Vermessen eines Profils einer Testoberfläche (TS) einer Probe (4), das aufweist:

• (a) Bereitstellen einer punktförmigen Lichtquelle mit einer reflektiven Oberfläche (3a) und Anordnen der punktförmi­ gen Lichtquelle, so daß sie eingespeistes Licht empfängt und aus dem eingespeisten Licht einen Meßstrahl-Anteil (LM) und einen Referenzstrahl-Anteil (LR) erzeugt, die sich als eine von einem Punkt ausgehende vorgeschriebene Wellenfront (SW) diver­ gent ausbreiten;
• (b) Beleuchten der Testoberfläche (TS) mit dem Meßstrahl- Anteil (LM), so daß bewirkt wird, daß der Meßstrahl-Anteil (LR) von der Testoberfläche (TS) reflektiert wird und dann von der reflektiven Oberfläche (3a) reflektiert wird;
• (c) bei einem ersten Abstand der Testoberfläche (TS) von der punktförmigen Lichtquelle Bewirken des Interferierens des von der Testoberfläche reflektierten Meßstrahl-Anteils (LM) und des Referenzstrahl-Anteils (LR), so daß ein erstes Muster von Interferenz streifen erzeugt wird;
• (d) Detektieren eines Musters, das für das erste Muster von Interferenzstreifen charakteristisch ist;
• (e) Ändern des ersten Abstandes der Testoberfläche (TS) von der punktförmigen Lichtquelle zu einem zweiten Abstand;
• (f) bei dem zweiten Abstand Bewirken eines Interferierens des von der Testoberfläche (TS) reflektierten Meßstrahl-Anteils (LM) und des Referenzstrahl-Anteils (LR), so daß ein zweites Muster von Interferenz streifen erzeugt wird;
• (g) Detektieren eines Musters, das für das zweite Muster von Interferenzstreifen charakteristisch ist;
• (h) Vergleichen des Musters, das für das zweite Muster von Interferenz streifen charakteristisch ist, mit dem Muster, das für das erste Muster von Interferenzstreifen charakteristisch ist, so daß eine Vermessung des topographischen Profils der Testoberfläche (TS) erzielt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei:
in Schritt (a) die reflektive Oberfläche (3a) der punkt­ förmigen Lichtquelle eine Lochblende (3c) definiert;
die vorgeschriebene Wellenfront (SW) des Meßstrahl-Anteils LM) und des Referenzstrahl-Anteils (LR) jeweils durch Beugung des eingespeisten Lichts bei seinem Hindurchtreten durch die Lochblende (3c) erzeugt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei:
die in Schritt (a) vorgesehene punktförmige Lichtquelle eine optische Faser (20) aufweist, die zum Leiten des einge­ speisten Lichts konfiguriert ist, wobei die optische Faser (20) mit einer Endfläche (20f) abschließt, die die reflektive Ober­ fläche (3a) der punktförmigen Lichtquelle bildet;
die vorgeschriebene Wellenfront (SW) des Meßstrahl-Anteils (LM) und des Referenzstrahl-Anteils (LR) durch Beugung des ein­ gespeisten Lichts, wenn das eingespeiste Licht durch die opti­ sche Faser (20) geleitet wird und aus der Endfläche (20f) heraus austritt, erzeugt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei:
das eingespeiste Licht mehrere Wellenlängen aufweist; und
in Schritt (a) aus den mehreren Wellenlängen des einge­ speisten Lichts eine erste spezifische Wellenlänge ausgewählt wird, die von der punktförmigen Lichtquelle empfangen werden soll, wobei die punktförmige Lichtquelle aus der ersten spezi­ fischen Wellenlänge den Meßstrahl-Anteil (LM) und den Referenz­ strahl-Anteil (LR) erzeugt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Schritte (a) bis (h) mit dem Meßstrahl-Anteil (LM) und dem Referenzstrahl-Anteil (LR) mit der ersten spezifischen Wellenlänge durchgeführt­ werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, das weiter, nach Schritt (h), die Schritte aufweist:
Auswählen einer zweiten spezifischen Wellenlänge aus den mehreren Wellenlängen des eingespeisten Lichts, die von der punktförmigen Lichtquelle empfangen werden soll, wobei die punktförmige Lichtquelle aus der zweiten spezifischen Wellen­ länge den Meßstrahl-Anteil (LM) und den Referenzstrahl-Anteil (LR) erzeugt;
Durchführen der Schritte (b) bis (c) mit der zweiten spe­ zifischen Wellenlänge, so daß ein drittes Muster von Interfe­ renzstreifen erzeugt wird;
Detektieren eines Musters, das für das dritte Muster von Interferenzstreifen charakteristisch ist;
Durchführen der Schritte (e) bis (f) bei der zweiten spe­ zifischen Wellenlänge, so daß ein viertes Muster von Interfe­ renzstreifen erzeugt wird;
Detektieren eines Musters, das für das vierte Muster von Interferenzstreifen charakteristisch ist; und
Vergleichen der Muster, die für das erste, das zweite, das dritte und das vierte Muster von Interferenzstreifen charakte­ ristisch sind, so daß man eine Vermessung eines topographischen Profils einer Testoberfläche (TS) erzielt.

23. Verfahren nach Anspruch 17, wobei jeder der Schritte (d) und (g) das Lenken der interferierenden Meßstrahl- (LM) und Referenzstrahl- (LR) Anteile auf die lichtempfindliche Ober­ fläche eines Bilddetektors (7) aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, das weiter den Schritt des Kollimierens der interferienden Meßstrahl- (LM) und Referenz­ strahl- (LR) Anteile, wenn die Anteile auf die lichtempfind­ liche Oberfläche des Bilddetektors (7) gelenkt werden, auf­ weist.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die interferierenden Meß­ strahl- (LM) und Referenzstrahl- (LR) Anteile dadurch kolli­ miert werden, daß die Anteile durch eine Linse (6) hindurchtre­ ten.

26. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Meßstrahl-Anteil (LM) und der Referenzstrahl-Anteil (LR) durch Vakuum hindurch trans­ mittiert werden.

27. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Meßstrahl-Anteil (LM) und der Referenzstrahl-Anteil (LR) durch eine Inertgasatmosphä­ re (40) hindurch transmittiert werden.

28. Verfahren nach Anspruch 17, wobei
das eingespeiste Licht mehrere modulierte Wellenlängen aufweist;
Schritt (d) das Bestimmen einer Differenz der Länge des durch den Meßstrahl-Anteil (LM) zurückgelegten Lichtweges ge­ genüber der Länge des von dem Referenzstrahl-Anteil (LR) zu­ rückgelegten Lichtweges aufweist, wobei die Differenz durch ein Messen der quantitativen Phasenmodulation der Interferenzstrei­ fen, die man durch eine entsprechende Modulation der Wellen­ länge des eingespeisten Lichtes erreicht, bestimmt wird; und
Schritt (h) das Bestimmen einer Abstandsdifferenz von der punktförmigen Lichtquelle und der Testoberfläche (TS) aus der Differenz der jeweiligen Lichtweglängen aufweist.

29. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das eingespeiste Licht zeitlich inkohärentes Licht aufweist, wobei das Verfahren wei­ ter die Schritte aufweist:
Bereitstellen einer Eingangslichtquelle (1) zum Erzeugen des an die punktförmige Lichtquelle gelieferten eingespeisten Lichts;
Entfernen der Probe (4) aus einer Meßposition und Einstel­ len einer Lichtwegentfernung von der Eingangslichtquelle (1) zur punktförmigen Lichtquelle, bis Interferenz streifen mit maximalem Kontrast detektiert werden;
Anordnen der Probe (4) in der Meßposition und Einstellen der Lichtwegentfernung von der Eingangslichtquelle zur punkt­ förmigen Lichtquelle, bis Interferenz streifen mit maximalem Kontrast detektiert werden; und
Bestimmen einer Differenz der Lichtwegentfernungen von der Eingangslichtquelle (1) zur punktförmigen Lichtquelle, wenn die Probe (4) in der Meßposition angeordnet ist gegenüber wenn die Probe (4) nicht in der Meßposition angeordnet ist, wobei die Differenz ein Maß für die Entfernung von der punktförmigen Lichtquelle zur Testoberfläche (TS) liefert.

30. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche (TS) einer Probe (4), welche Vorrichtung auf­ weist:

• (a) einen Lichtdetektor (7), der zum Erzeugen eines Aus­ gabesignals konfiguriert ist, das Daten entsprechend einer Interferenzcharakteristik von durch einen Detektor (7) empfan­ genem Licht kodiert;
• (b) eine punktförmige Lichtquelle, die so konfiguriert und bezüglich des Detektors (7) und der Probe (4) so angeordnet ist, daß sie aus eingespeistem Licht einen Lichtstrahl erzeugt, dessen Licht sich als eine von einem Punkt auf der punktförmi­ gen Lichtquelle aus ausgehende vorgeschriebene sphärische Wel­ lenfront (SW) divergent ausbreitet, wobei der Strahl einen Meß­ strahl-Anteil (LM), der so auf die Testoberfläche (TS) gerich­ tet wird, daß er von der Testoberfläche (TS) reflektiert wird, und einen Referenzstrahl-Anteil (LR) aufweist;
• (c) wobei die punktförmige Lichtquelle eine reflektive Oberfläche (3a) aufweist, die so ausgerichtet ist, daß sie den von der Testoberfläche (TS) reflektierten Meßstrahl-Anteil (LM) empfängt und bewirkt, daß der zu der punktförmigen Lichtquelle zurückkehrende Meßstrahl-Anteil (LM) von der reflektiven Ober­ fläche (3a) zum Detektor (7) hin reflektiert wird, wobei der von der Testoberfläche (TS) reflektierte Meßstrahl-Anteil (LM) und der Referenzstrahl-Anteil (LR) miteinander interferieren, so daß sie einen Interferenzstreifen erzeugen, der dann von dem Detektor (7) empfangen wird, wobei der Interferenzstreifen eine Charakteristik aufweist, die einer Oberflächentopographie der Testoberfläche (TS) bezüglich der vorgeschriebenen Wellenfront (SW) entspricht;
• (d) einen Prozessor (8), der so angeordnet ist, daß er das Ausgangssignal des Detektors (7) empfängt, und der so konfigu­ riert ist, daß er eine Vermessung der Oberflächentopographie aus dem durch den Detektor (7) empfangenen Interferenzstreifen ermittelt; und
• (e) eine zwischen der punktförmigen Lichtquelle und der Testoberfläche (TS) angeordnete optische Komponente (14), wobei die optische Komponente (14) so konfiguriert ist, daß sie die sphärische Wellenfront (SW) des Meßlichtes, das sich von dem Punkt zur Testoberfläche (TS) hin ausbreitet, in eine gewünsch­ te asphärische Wellenfront konvertiert.

31. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche (TS) einer Probe (4), welche Vorrichtung auf­ weist:

• (a) eine punktförmige Lichtquelle, die so konfiguriert und bezüglich der Probe (4) so angeordnet ist, daß sie aus einge­ speistem Licht einen Meßstrahl (LM) mit Licht erzeugt, das sich als eine von einem Punkt auf der punktförmigen Lichtquelle aus­ gehende vorgeschriebene sphärische Wellenfront (SW) zur Test­ oberfläche (TS) ausbreitet, so daß es von der Testoberfläche (TS) reflektiert wird;
• (b) einen Strahlteiler (30), der so angeordnet ist, daß er das von der Testoberfläche (TS) reflektierte Licht des Meß­ strahls empfängt, wobei der Strahlteiler (30) so konfiguriert ist, daß er den reflektierten Meßstrahl in einen ersten und einen zweiten Meßstrahl-Anteil aufspaltet, von denen jeder entlang eines jeweiligen Weges propagiert;
• (c) eine im Weg des ersten Meßstrahl-Anteils angeordnete lichtbeugende Komponente, wobei die lichtbeugende Komponente so konfiguriert ist, daß sie das Licht des ersten Meßstrahl-An­ teils in mehrere Ordnungen gebeugten Lichts beugt, und so ange­ ordnet ist, daß sie bewirkt, daß das gebeugte Licht mit Licht des zweiten Meßstrahl-Anteils interferiert und Interferenz­ streifen erzeugt;
• (d) einen Detektor (7), der so konfiguriert und angeordnet ist, daß er die Interferenzstreifen detektiert;
• (e) eine zwischen der Testoberfläche (TS) und dem Strahl­ teiler (30) angeordnete optische Komponente, die so konfigu­ riert ist, daß sie die asphärische Wellenfront des von der Testoberfläche (TS) reflektierten Meßstrahls in eine gewünschte sphärische Wellenfront konvertiert.

32. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche einer Probe, welches Verfahren aufweist:

• (a) eine punktförmige Lichtquelle, die so konfiguriert und bezüglich der Probe (4) angeordnet ist, daß sie aus eingespei­ stem Licht einen Meßstrahl (LM) mit Licht erzeugt, das sich als eine von einem Punkt-auf der punktförmigen Lichtquelle ausge­ hende vorgeschriebene sphärische Wellenfront (SW) zur Testober­ fläche (TS) ausbreitet, so daß es von der Testoberfläche (TS) reflektiert wird;
• (b) einen Strahlteiler (30), der so angeordnet ist, daß er das von der Testoberfläche (TS) reflektierte Licht des Meß­ strahls (LM) empfängt, wobei der Strahlteiler (30) so konfigu­ riert ist, daß er den reflektierten Meßstrahl (LM) in einen ersten und einen zweiten Meßstrahl-Anteil aufspaltet, von denen ein jeder entlang eines jeweiligen Weges propagiert;
• (c) eine im Weg des ersten Meßstrahl-Anteils angeordnete lichtbeugende Komponente, wobei die lichtbeugende Komponente so konfiguriert ist, daß sie das Licht des ersten Meßstrahl-An­ teils in mehrere Ordnungen von gebeugtem Licht beugt, und so angeordnet ist, daß sie bewirkt, daß das gebeugte Licht mit Licht des zweiten Meßstrahl-Anteils interferiert und Inter­ ferenzstreifen erzeugt;
• (d) einen Detektor (7), der so konfiguriert und angeordnet ist, daß er die Interferenzstreifen detektiert;
• (e) eine zwischen der punktförmigen Lichtquelle und der Testoberfläche (TS) angeordnete optische Komponente (14), die so konfiguriert ist, daß sie die sphärische Wellenfront des Meßstrahls (LM) von der punktförmigen Lichtquelle in eine ge­ wünschte asphärische Wellenfront konvertiert.

33. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche (TS) einer Probe, wobei die Vorrichtung eine punktförmige Lichtquelle aufweist, die aus eingespeistem Licht einen Referenzstrahl (LR) und einen von einem Punkt auf der Lichtquelle ausgehenden Meßstrahl (LM) erzeugt, wobei der Refe­ renzstrahl (LR) eine vorgeschriebene Wellenfront hat und der Meßstrahl (LM) so gelenkt wird, daß er derart auf die Testober­ fläche (TS) einfällt, daß das von der Testoberfläche (TS) re­ flektierte Licht des Meßstrahls (LM) mit dem Referenzstrahl (LR) interferiert, so daß Interferenzstreifen erzeugt werden; einen Detektor (7), der so angeordnet ist, daß er die Inter­ ferenzstreifen empfängt; und einen mit dem Detektor (7) ver­ bundenen Prozessor (8), der so konfiguriert ist, daß er die Interferenz streifen analysiert und aus solchen Analysen einen Zustand von Interferenzstreifen berechnet; eine Verbesserung, dahingehend, daß die Vorrichtung weiter aufweist:

• (a) eine im Lichtweg zwischen einer Quelle des eingespeis­ ten Lichts und der Testoberfläche (TS) angeordnete reflektive Oberfläche (3a), wobei die reflektive Oberfläche (3a) so konfi­ guriert ist, daß sie die punktförmige Lichtquelle definiert;
• (b) eine in einem Lichtweg, der nicht der Lichtweg ist, der sich von der Testoberfläche (TS) zur reflektiven Oberfläche (3a) erstreckt, angeordnete optische Komponente (11), wobei die optische Komponente (11) so konfiguriert ist, daß sie die sich von der Testoberfläche (TS) ausbreitende Wellenfront von einer asphärischen Wellenfront in eine sphärische Wellenfront konver­ tiert;
• (c) wobei der Meßstrahl (LM) von der punktförmigen Licht­ quelle emittiert wird, von der Testoberfläche (TS) reflektiert wird, von der reflektiven Oberfläche (3a) reflektiert wird und zum Hindurchtreten durch die optische Komponente (11) gebracht wird.

34. Vorrichtung zum Vermessen eines Profils einer asphärischen Testoberfläche (TS) einer Probe (4), wobei die Vorrichtung eine Lichtquelle aufweist, die einen Referenzstrahl (LR) und einen Meßstrahl (LM) erzeugt, wobei der Referenzstrahl (LR) eine vor­ geschriebene Wellenfront hat und der Meßstrahl (LM) so gelenkt wird, daß er auf die Testoberfläche (TS) einfällt, wobei das von der Testoberfläche (TS) reflektierte Licht des Meßstrahls (LM) mit dem Referenzstrahl (LR) interferiert, so daß Interfe­ renzstreifen erzeugt werden; einen Detektor (7), der so ange­ ordnet ist, daß er die Interferenzstreifen empfängt; und einen mit dem Detektor (7) verbundenen Prozessor (8), der so konfigu­ riert ist, daß er die Interferenzstreifen analysiert und aus solchen Analysen den Zustand der Interferenzstreifen berechnet; eine Verbesserung dahingehend, daß die Vorrichtung weiter auf­ weist:

• (a) eine im Lichtweg zwischen der Lichtquelle und der Testoberfläche (TS) angeordnete reflektive Oberfläche (3a);
• (b) eine im sich von der Testoberfläche (TS) zur reflek­ tiven Oberfläche (3a) erstreckenden Lichtweg angeordnete opti­ sche Komponente (14), wobei die optische Komponente so konfigu­ riert ist, daß sie die von der Testoberfläche (TS) propagieren­ de Wellenfront von einer sphärischen Wellenfront zu einer asphärischen Wellenfront konvertiert;
• (c) eine in einem Lichtweg, der nicht der sich von der Testoberfläche zur reflektiven Oberfläche (3a) erstreckenden Lichtweg ist, angeordnete lichtbeugende Komponente (11), wobei die lichtbeugende Komponente (11) eine punktförmige Lichtquelle definiert und so konfiguriert ist, daß sie aus in die punktför­ mige Lichtquelle eintretendem Licht gebeugtes Licht erzeugt, das sich von der punktförmigen Lichtquelle ausgehend ausbrei­ tet;
• (d) wobei der Meßstrahl (LM) von der punktförmigen Licht­ quelle emittiert wird, ein erstes Mal durch die optische Kompo­ nente (11) hindurchtritt, von der Testoberfläche (TS) reflek­ tiert wird, ein zweites Mal durch die optische Komponente (11) hindurchtritt und von der reflektiven Oberfläche (3a) zum De­ tektor reflektiert wird.