DE4204857C2 - Verfahren zur Untersuchung einer Oberflächenform mit einem Interferometer - Google Patents
Verfahren zur Untersuchung einer Oberflächenform mit einem InterferometerInfo
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Description
Ein Verfahren zum Messen der Form eines Objekts bei
Wellenlängen unterhalb der Lichtwellenlängen ist die
Interferenzstreifenabtastung mit einem Interferometer.
Bei diesem Verfahren wird der Lichtstrahl einer Licht
quelle in zwei Komponenten geteilt und an einer zu
messenden Fläche sowie einer Referenzfläche reflek
tiert. Die beiden reflektierten Strahlen werden zum
Erzeugen von Interferenzstreifen an der Bildaufnahme
fläche einer CCD-Kamera vereinigt. Die zu messende
Fläche oder die Referenzfläche wird in Richtung der
optischen Achse verlagert,und die Änderung der Licht
menge eines jeden Bildelements der Kamera wird analy
siert und die Form der zu messenden Fläche dann be
stimmt.
Die Verstellung der zu messenden oder der Referenzfläche wird
entweder über gesondert festgelegte Betriebsparameter der
zugehörigen Verstelleinrichtung oder über spezielle Inter
ferometermeßdurchgänge vorgenommen. So ist z. B. in der US-A-
4,660,978 angegeben, daß ein Referenzspiegelkristall, also
eine Piezovorrichtung, an eine geeignete Spannungsversorgung
mit einer rampenförmigen Ausgabe angeschlossen werden kann,
um einen Referenzspiegel über eine gewünschte Strecke mit
einer vorgegebenen Modulationsfrequenz periodisch zu ver
schieben.
Die Empfindlichkeit der Piezovorrichtung ändert sich
jedoch nicht nur abhängig von der anliegenden Spannung,
sondern auch in folge externer Störungen wie Temperatur
änderungen und/oder Vibration. Wenn die Verlagerung der
Referenzfläche nur abhängig von der Spannung berechnet
wird, ergibt sich also eine geringere Meßgenauigkeit.
Zum genauen Messen der Empfindlichkeit der Piezovor
richtung sind die drei folgenden Verfahren bekannt.
Das erste ist in "Preview Papers of the Applied Physics
Academy" No. 777, Seite 29a-ZE-3, veröffentlicht im
Herbst 1989, beschrieben. Bei diesem Verfahren werden
Young′sche Interferenzmuster auf einem Teil der Inter
ferenzfläche erzeugt, um eine Schiebekorrektur einzu
führen, und eine Phasenverschiebung wird in Realzeit
durch Berechnen der Phasen dieser Muster gemessen.
Das zweite Verfahren ist in "Applied Optics" Vol. 22,
Nr. 21, beschrieben. Mit den Gleichungen (9) und (10)
auf Seite 3424 dieser Veröffentlichung kann die Emp
findlichkeit einer Piezovorrichtung mit einem normalen
digitalen Interferometer gemessen werden.
Das dritte Verfahren ist in "Riken Symposium Abstract′′
87-14 beschrieben. In dem Aufsatz "The Generation of
Equidistant Interference Fringes and their Application"
auf den Seiten 31-34 wird die Phase äquidistanter line
arer Interferenzstreifen berechnet, indem eine inverse
Tangente der Fourier-Integration angewendet wird. Dies
kann dann zum Messen der Verlagerung einer Piezovor
richtung mit einem polarisierenden Interferometer und
zum Messen der Verzögerung eines Phasenschiebers be
nutzt werden.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren haben jedoch die
folgenden Nachteile:
Bei dem ersten Verfahren sind zusätzlich zu dem Inter ferometer Spezialteile erforderlich, um die Phasenver schiebung eines Monitorspiegels usw. zu erfassen. Der Durchmesser des optischen Systems ist unnötig groß, da es einen Monitor und einen Abtaster enthält. Da diese beiden Einheiten separat vorgesehen sind, können ihre Phasenverschiebungen besonders dann unterschiedlich sein, wenn mehrere Phasenschiebevorrichtungen vorgese hen sind.
Bei dem ersten Verfahren sind zusätzlich zu dem Inter ferometer Spezialteile erforderlich, um die Phasenver schiebung eines Monitorspiegels usw. zu erfassen. Der Durchmesser des optischen Systems ist unnötig groß, da es einen Monitor und einen Abtaster enthält. Da diese beiden Einheiten separat vorgesehen sind, können ihre Phasenverschiebungen besonders dann unterschiedlich sein, wenn mehrere Phasenschiebevorrichtungen vorgese hen sind.
Bei dem zweiten Verfahren wird ein linearer Empfind
lichkeitsverlauf der Piezovorrichtung angenommen, so
daß eine genaue Messung bei nichtlinearer Empfindlich
keit unmöglich ist. Piezovorrichtungen haben aber im
allgemeinen eine gewisse Nichtlinearität.
Bei dem dritten Verfahren muß die In
terferenzstreifenfrequenz genau eingestellt werden, wie aus den
Gleichungen (2), (3) und (4) für das Meßprinzip hervor
geht. Wenn die Anzahl der Interferenzstreifen bei die
ser Einstellung leicht unterschiedlich ist, wird die
Meßgenauigkeit bedeutend verschlechtert. Ferner müssen
Spezialvorrichtungen wie ein Doppelbrechungsprisma ver
wendet werden, was die Einrichtung kompliziert macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Oberflächenprüfung anzugeben,
bei dem keine Spezialteile außer dem
Interferometer erforderlich sind und
eine hohe Genauigkeit erzielt wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 bzw. 2. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung werden die
Wellenfronten einer Referenzfläche und einer zu messenden
Fläche geneigt und einander überlagert, und Interferenzstreifen,
die durch die Neigung einer Interferenzstreifenfrequenz
enthalten, werden mehrmals gemessen. Das Ansprechen der
Piezovorrichtung oder einer anderen Phasenschiebevorrichtung
wird erfaßt, indem die räumliche Streifenabtastung
auf die gemessenen Ergebnisse angewendet wird.
Die Interferenzstreifen können an mehreren Punkten gemessen
werden, und die räumliche Streifenabtastung wird
auf jede Messung angewendet. Danach wird eine die Interferenzstreifenfrequenz
enthaltende Wellenfront mit einem zeitlichen
Streifenabtastverfahren auf der Grundlage der Empfindlichkeit
und der gemessenen Interferenzstreifen analysiert.
Die Form der gemessenen Fläche wird dann bestimmt,
indem die durch die Neigung bedingte Interferenzstreifenfrequenz
aus den Daten der analysierten Wellenfront ausgesondert
wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
ersten Ausführungsbeispiels eines
Interferometers
Fig. 2 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des
Interferometers nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise ei
nes weiteren Interferometers,
Fig. 4 eine grafische Darstellung des Meß
fehlers bei der Erfindung im Ver
gleich zu den bisherigen Verfahren,
und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der
Messung einer sphärischen Fläche.
In Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel ei
nes Interferometers nach der Erfindung dargestellt. Bei
dem in Fig. 1 gezeigten optischen System wird ein di
vergierender Strahl einer Lichtquelle 1 durch eine
Kollimatorlinse 2 parallel gemacht und mit einem halb
durchlässigen Spiegel 3 in Anteile geteilt, die auf
einen ebenen Spiegel 4 und einen Referenzspiegel 5 ge
richtet werden. Die an diesen Spiegeln reflektierten
Strahlen werden mit dem halbdurchlässigen Spiegel 3
überlagert und erzeugen ein Bild mit einer Abbildungs
linse 6 auf der Bildaufnahmefläche einer CCD-Kamera 7,
die in einer der Pupillenebene konjugierten Ebene an
geordnet ist.
Der Referenzspiegel 5 wurde zuvor gegenüber der opti
schen Achse geneigt und ist so gelagert, daß er in
Richtung der optischen Achse mit einer Piezovorrichtung
8 bewegt werden kann, welche als Phasenschiebevorrich
tung arbeitet. Feine Interferenzstreifen, die einen
durch die Neigung hervorgerufenen Raumträger enthalten,
werden dabei auf der Bildaufnahmefläche der CCD-Kamera
7 erzeugt.
Der Referenzspiegel 5 kann geneigt werden, so daß sein
Winkel einstellbar ist. Ein Keilprisma kann auch in dem
Strahlengang zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 3
und dem Referenzspiegel 5 anstelle dessen Neigung vor
gesehen sein. Das analoge Bildausgangssignal der
CCD-Kamera 7 wird mit einem A/D-Wandler 9 in digitale Daten
umgesetzt, die mit einem Bildspeicher 11 über eine
Schnittstelle 10 gespeichert werden. Eine CPU 12 liest
und verarbeitet die Bilddaten und steuert die Piezo
vorrichtung 8 über einen D/A-Wandler 13 und einen Trei
ber 14.
Die Bildverarbeitungsfunktionen der CPU 12 umfassen
eine Funktion zum Erfassen der Verstellung, eine erste
Analysenfunktion und eine zweite Analysenfunktion. Die
Funktion zum Erfassen der Verstellung liest die Bild
daten jeweils eines Bildfeldes und erfaßt unter Anwen
dung der räumlichen Interferenzstreifenabtastung die
Verstellung des Referenzspiegels 5 durch die Piezovor
richtung 8, wenn die Bilddaten eingegeben sind. Die
erste Analysefunktion wendet auf mehrere Kombinationen
von Verstellungen und Bilddaten die zeitliche Interferenzstreifenabtastung
an, um die eine Interferenzstreifenfrequenz enthaltenden
Interferenzstreifen zu analysieren. Die zweite
Analysefunktion subtrahiert die durch die Neigung
erzeugte Interferenzstreifenfrequenz von den analysierten Interferenzstreifen,
um die Form der zu messenden Fläche zu analy
sieren.
Im folgenden wird das Prinzip des räumlichen Streifen
abtastverfahrens erläutert.
Allgemein kann die Intensitätsverteilung von Interfe
renzstreifen I (x,y) mit der folgenden Gleichung (1)
angegeben werden:
I(x,y) = a(x,y) + b(x,y)cos(ϕ(x,y)) (1)
Dabei sind ϕ(x,y) die Phase gegenüber der Referenzebe
ne der zu messenden Fläche, und a(x,y), b(x,y) ist eine
räumliche Intensitätsverteilung, die durch ungleich
mäßigen Lichtstrom oder ungleichmäßige Verteilung des
Reflexionsvermögens an der Spiegeloberfläche des Inter
ferometers bedingt ist. Im folgenden wird zur einfache
ren Beschreibung angenommen, daß die Intensitätsver
teilung in x-Richtung erster Ordnung ist. Die Intensi
tätsverteilung I(x) der Interferenzstreifen kann dann durch
die folgende Gleichung (2) angegeben werden:
I(x) = a(x) + b(x)cos(ϕ (x)) (2)
Wenn nun der Referenzspiegel 5 geneigt wird, ist die Inten
sitätsverteilung I(x) der Interferenzstreifen durch die
folgende Gleichung (3) gegeben, wobei die Raumfrequenz ν
der durch die Neigung des Spiegels erzeugten Neigungs
komponente auftritt:
I(x) = a(x) + b(x)cos(ϕ (x) + 2 π ν x) (3)
Es ist zu erkennen, daß mit größerem Wert ν die Perio
de der Interferenzstreifen kürzer wird. Durch Einstel
len eines ausreichend großen Wertes ν wird die Ände
rung von a(x), b(x) so klein im Vergleich zu dem Pha
senanteil cos(ϕ(x,y)) innerhalb einer Periode der In
terferenzstreifen, daß sie vernachlässigbar ist. Diese
unerwünschten Anteile können dann als konstant angese
hen werden. Die Intensitätsverteilung der Interferenz
streifen innerhalb eines vorbestimmten Feldes kann dann
durch die Gleichung (4) ausgedrückt werden:
I(x) = a + b cos ((ϕ + 2 π ν x) (4)
Die Periode der feinen Interferenzstreifen, die die
durch die Neigung erzeugte Raumfrequenz enthalten, sei
T = l/ν. Wenn eine vorgegebene Periode in N gleiche
Teile geteilt wird, wird die Streifenintensität über
das Feld integriert. Zur einfacheren Rechnung sei
N = 4. Man erhält dann die Gleichung (5):
Ij = aT/4 + (b/) cos (ϕ (x) + (π/2)j) (5)
Wenn man mit der Gleichung (5) die Intensität an vier
Punkten I1, I2, I3 und I4 berechnet, so kann die Phase
ϕ der Wellenfront des interessierenden Teils folgender
maßen bestimmt werden:
ϕ = arctan ((I3-I1)/(I2-I0)) (6)
Durch diese Messung an Punkten der Pupille mit unter
schiedlichen Koordinaten und vorzugsweise über die ge
samte Wellenfront erhält man Informationen über die ge
samte gemessene Fläche.
Bei dem räumlichen Streifenabtastverfahren kann die
Wellenfront mit einer einfachen Konstruktion gemessen
werden, da Messungen ohne Bewegung des Spiegels möglich
sind.
Zum Messen der Intensität an vier Punkten innerhalb ei
ner Periode der Interferenzstreifen in vorstehend be
schriebener Weise werden vorzugsweise 1/4n Interferenz
streifen für n Bildelemente der CCD-Kamera erzeugt, um
den Meßfehler zu minimieren. Die zu messende Fläche
oder die Referenzfläche wird daher geneigt, um eine zur
Messung geeignete Zahl Interferenzstreifen zu erhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die CCD-Kamera 256
Bildelemente, und die Zahl der Interferenzstreifen ist
64.
Die Arbeitsweise des Interferometers nach Fig. 1 wird
im folgenden anhand der Fig. 2 erläutert.
In einem Schritt S1 wird der ebene Spiegel 4, der das
zu messende Objekt ist, zum Ausrichten des Interfero
meters eingestellt. In Schritt S2 wird der Referenz
spiegel 5 so geneigt, daß feine Interferenzstreifen an
der CCD-Kamera 7 erzeugt werden.
In Schritt S3 wird die der Piezovorrichtung 8 zuge
führte Spannung geändert, um den Referenzspiegel 5 in
Richtung der optischen Achse zu verstellen. In Schritt
S4 werden die Interferenzstreifen abgetastet. Auf
die abgetasteten Interferenzstreifen wird das
räumliche Abtastverfahren angewendet, und es ergibt
sich die genaue Verstellung des Referenzspiegels 5.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zahl
von Bilddaten abgetastet wurde, und die Schritte S3 und
S4 werden wiederholt, bis dieser Zustand erreicht ist.
Die Phase der Wellenfront, die die durch die Neigung
erzeugte Interferenzstreifenfrequenz enthält, wird durch das zeitliche
Streifenabtastverfahren für diese Bilddaten und die
Verstellposition des Referenzspiegels 5 während der Ab
tastung bestimmt. In Schritt S7 wird die Form des ebe
nen Spiegels dann durch Aussondern der mit der Neigung
eingeführten Raumfrequenz bestimmt.
Die Verstellposition des Referenzspiegels 5 während der
Bildabtastung kann in vorstehend beschriebener Weise
genau gefunden werden, auch wenn die tatsächliche Ver
stellung gegenüber der beabsichtigten Verstellung durch
Vibration o. ä. unterschiedlich ist. Die Analyse kann
daher entsprechend korrigiert werden. Das Korrekturver
fahren ist beispielsweise in "Applied Optics", Vol. 22,
auf Seite 3422, rechte Spalte, Gleichung (7) erläutert.
In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise eines
Interferometers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel analysiert die CPU 12
die Interferenzstreifen an mehreren Punkten innerhalb
einer Periode mit dem räumlichen Streifenabtastverfah
ren. Diese Analyse wird an Punkten mit unterschiedli
chen Koordinaten in der Wellenfront durchgeführt, die
gemessene Wellenfront wird über die Pupille gemittelt,
und die gemittelten Ergebnisse werden als die Verstel
lung des beweglichen Spiegels benutzt. Die Messung wird
wiederholt, während die Spannung an der Piezovorrich
tung 8 geändert wird, der Zusammenhang zwischen der an
liegenden Spannung und der Verstellung der Piezovor
richtung 8 wird festgestellt, und es wird eine Eich
kurve aufgenommen.
Die Meßgenauigkeit ist größer, je größer die Zahl der
Meßpunkte in der Meßpupille ist. Die Meßgenauigkeit des
räumlichen Abtastverfahrens liegt in der Größenordnung
von λ/30, wenn jedoch die Messung für jedes der
100 × 100 Bildelemente durchgeführt und ein Mittelwert
gebildet wird, so ist die Genauigkeit λ/3000.
In einem in Fig. 3 gezeigten Schritt S11 wird der ebene
Spiegel 4 zum Einrichten des Interferometers einge
stellt, und in Schritt S12 wird der Referenzspiegel 5
geneigt, um feine Interferenzstreifen an der CCD-Kamera
7 zu erzeugen.
In Schritt S13 wird die an der Piezovorrichtung 8 an
liegende Spannung geändert und der Referenzspiegel 5 in
Richtung der optischen Achse verstellt. In Schritt S14
werden die Interferenzstreifenbilder abgetastet. In
Schritt S15 wird das räumliche Abtastverfahren auf die
abgetasteten Interferenzstreifenbilder angewendet, und
die Verstellung des Referenzspiegels 5, d. h. die Emp
findlichkeit der Piezovorrichtung 8, wird bestimmt.
In Schritt S16 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte An
zahl Bilddaten abgetastet wurde, und die Schritte S13,
S14 und S15 werden wiederholt, bis dies der Fall ist.
Nach Abschluß der Messungen innerhalb des Bereichs der
anliegenden Spannung und Abtastung der vorbestimmten
Zahl Bilddaten wird in Schritt S17 aus der Spiegelver
stellung und der anliegenden Spannung eine Eichkurve
aufgenommen.
Um die Form des zu messenden Objekts zu bestimmen, wird
eine der gewünschten Verstellung entsprechende Spannung
an die Piezovorrichtung 8 auf der Grundlage der Eich
kurve angelegt, und die Form wird aus der Verstellung
und der abgetasteten Wellenfront analysiert.
Fig. 4 zeigt eine grafische Darstellung des Phasenun
terschieds für den Fall, daß die Piezovorrichtung 8 auf
der Grundlage der mit dem zweiten Ausführungsbeispiel
erstellten Eichkurve angesteuert wird , und für den
Fall, daß die Piezovorrichtung 8 nach dem in der oben
genannten Druckschrift "Riken symposium" beschriebenen
Verfahren angesteuert wird. Der Fehler auf der vertika
len Achse ist für das Intervall 1 zwischen den Interfe
renzstreifen gezeigt. Die Linien X-X und Δ-Δ zeigen
die Fehler des Verfahrens nach dem zweiten Ausführungs
beispiel. Die erste Linie gilt für den Fall, daß kein
Störsignal vorliegt, die zweite für den Fall, daß das
Signal/Störverhältnis 10 ist. Die Linie ⚫-⚫ und
○-○ zeigen ähnliche Ergebnisse für das in der
vorstehenden Druckschrift beschriebene Verfahren.
Wenn 64 Interferenzstreifen ursprünglich eingestellt
sind, so ist der Lese-Phasenfehler bei jedem Verfahren
derselbe. Ohne Störsignal ist er 0, während er bei ei
nem Signal/Störverhältnis von 10 in der Größenordnung
von 0,0025 liegt.
Wenn die Zahl der Interferenzstreifen anders als einge
stellt ist und kein Störsignal vorliegt, so steigt der
Fehler bei dem vorstehend genannten bekannten Verfahren
progressiv mit einer Funktion erster Ordnung und er
reicht etwa 0,004, wenn 65 Interferenzstreifen vorlie
gen. Bei dem Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbei
spiel kann der Fehler auf weniger als 0,001 unterdrückt
werden.
Wenn Störsignale entsprechend einem Signal/Störverhält
nis von 10 vorliegen, so nimmt der Fehler bei dem be
kannten Verfahren bedeutend zu. Bei dem Verfahren nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel kann er auf weniger als
0,004 unterdrückt werden.
Die Winkeländerung des Referenzspiegels 5 bei Ansteuerung
der Piezovorrichtung 8 kann als Änderung der Nei
gungskomponente (Komponente erster Ordnung) der Inter
ferenzstreifen interpretiert werden. Wenn das zu mes
sende Objekt einen großen Durchmesser hat, so nimmt der
Durchmesser des Referenzspiegels zu, und es können zu
seiner Bewegung mehrere Piezovorrichtungen eingesetzt
werden. In diesem Fall kann die Verstellung einer jeden
Piezovorrichtung separat aus dem Mittelwert und der Nei
gung berechnet werden, und die Streuung beim Ansprechen
der Piezovorrichtung kann gleichfalls korrigiert wer
den.
Wenn der Referenzspiegel sphärisch ist, tritt eine Dif
ferenz der in Fig. 5 gezeigten Art zwischen der Ver
stellung σ 1 des mittleren Teils und der Verstellung σ 2
des Umfangsteils auf, wenn der Spiegel in Richtung der
optischen Achse verstellt wird. Die Differenz kann
durch Messen der Defokussierkomponente (Komponente zwei
ter Ordnung) in der Intensitätsverteilung der Interfe
renzstreifen berechnet werden.
Außer der Wellenfrontanalyse durch die Interferenz
streifenabstastung können Piezovorrichtungen auch auf
die Präzisions-Bytesteuerung angewendet werden.
Anstelle einer Piezovorrichtung kann zur Verstellung
jede Vorrichtung eingesetzt werden, die eine Änderung
der optischen Weglänge z. B. durch Einführen einer Ände
rung des Brechungsindex in den optischen Strahlengang
bewirkt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Untersuchung einer Oberflächenform einer
Prüffläche mit einem Interferometer mit folgenden Schrit
ten:
- a) Einstellen der Prüffläche (4) zum Ausrichten des In terferometers derart, daß die an der Prüffläche (4) reflektierte Wellenfront unter demselben Winkel und an demselben Ort einer Bildaufnahmefläche (7) auf trifft, wie eine an einer Referenzfläche (5) reflek tierte Wellenfront (81),
- b) Erzeugen von Interferenzstreifen auf der Bildaufnah mefläche (7) durch Einstellen einer Neigung der an der Referenzfläche (5) reflektierten Wellenfront ge genüber der an der Prüffläche (4) reflektierten Wel lenfront (S2),
- c) Verstellen der Referenzfläche (5) längs der optischen Achse mittels einer Phasenverschiebevorrichtung (8)
- d) Aufnehmen der Interferenzstreifenbilder (S4),
- e) Bestimmen der Verstellung der Referenzfläche (5) durch Anwendung des räumlichen Abtastverfahrens auf die Interferenzstreifenbilder,
- f) Wiederholen der Schritte c) bis e), bis eine vorbe stimmte Anzahl von Bilddaten abgetastet wurde (S5),
- g) Bestimmen der Phase der an der Bildaufnahmefläche (7) ankommenden Wellenfront mittels des zeitlichen Ab tastverfahrens für diese Bilddaten und der Verstell position der Referenzfläche (5) (S6), und
- h) Eliminieren einer durch die gegeneinander geneigten, von der Prüf- und der Referenzfläche (4, 5) kommenden Wellenfronten erzeugten Interferenzstreifenfrequenz aus der Abtastwellenfront und Bestimmen der Prüfflä chenform aus der um die Interferenzstreifenfrequenz bereinigten Abtastwellenfront und aus der Verstellung (S7).
2. Verfahren zur Untersuchung einer Oberflächenform einer
Prüffläche mit einem Interferometer mit folgenden Schrit
ten:
- a) Einstellen der Prüffläche (4) zum Ausrichten des In terferometers derart, daß die an der Prüffläche (4) reflektierte Wellenfront unter demselben Winkel und an demselben Ort einer Bildaufnahmefläche (7) auf trifft, wie eine an einer Referenzfläche (5) reflek tierte Wellenfront (S11),
- b) Erzeugen von Interferenz streifen auf der Bildaufnah mefläche (7) durch Einstellen einer Neigung der an der Referenzfläche (5) reflektierten Wellenfront ge genüber der an der Prüffläche (4) reflektierten Wel lenfront (S12),
- c) Verstellen der Referenzfläche (5) längs der optischen Achse mittels einer Phasenverschiebevorrichtung (8) (S13),
- d) Aufnehmen der Interferenzstreifenbilder (S14),
- e) Bestimmen der Verstellung der Referenzfläche (5) durch Anwendung des räumlichen Abtastverfahrens auf die Interferenzstreifenbilder (S15),
- f) Wiederholen der Schritte c) bis e), bis eine vorbe stimmte Anzahl von Bilddaten abgetastet wurde (S16),
- g) Aufnehmen einer Eichkurve aus der Verstellung der Re ferenzfläche (5) und einem Betriebsparameter der Pha senverschiebevorrichtung (8) (S17),
- h) Bestimmen der Prüfflächenform durch Einstellen des der gewünschten Verstellung entsprechenden Betriebs parameters der Phasenverschiebevorrichtung (8) auf der Grundlage der Eichkurve aus der an der Bildauf nahmefläche (7) ankommenden Wellenfront und aus der Verstellung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der Referenzfläche (5) aus dem Mit
telwert der Abtastergebnisse des räumlichen Abtastverfah
rens bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der Referenzfläche (5) aus dem Mit
telwert der Abtastergebnisse des räumlichen Abtastverfah
rens und einem Neigungswert bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstellung der Referenzfläche (5) aus dem Mit
telwert der Abtastergebnisse des räumlichen Abtastverfah
rens und einem Fokussierfehler bestimmt wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP10992191A JP2971977B2 (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 被測定物の移動量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4204857A1 DE4204857A1 (de) | 1992-08-20 |
DE4204857C2 true DE4204857C2 (de) | 1998-01-22 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4204857A Expired - Lifetime DE4204857C2 (de) | 1991-02-18 | 1992-02-18 | Verfahren zur Untersuchung einer Oberflächenform mit einem Interferometer |
Country Status (2)
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Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2266366B (en) * | 1992-04-16 | 1996-04-24 | Rank Taylor Hobson Ltd | Angle detection |
US5473434A (en) * | 1994-05-16 | 1995-12-05 | Zygo Corporation | Phase shifting interferometer and method for surface topography measurement |
JP3396089B2 (ja) * | 1994-09-07 | 2003-04-14 | 富士写真フイルム株式会社 | 測光系構造 |
JP3065489B2 (ja) * | 1994-10-12 | 2000-07-17 | 捷夫 本田 | 耐振動型干渉計 |
US5835207A (en) * | 1995-10-02 | 1998-11-10 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical member inspecting apparatus |
US5917599A (en) * | 1996-07-24 | 1999-06-29 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Lens inclination adjustment system using an interferometer |
US5896362A (en) * | 1996-07-26 | 1999-04-20 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Lens Inclination Adjustment System |
US6018393A (en) * | 1996-07-26 | 2000-01-25 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Evaluating system for a dual focus lens |
GB9903638D0 (en) * | 1999-02-17 | 1999-04-07 | European Community | A measurement method and measurement apparatus |
AUPQ129299A0 (en) * | 1999-06-30 | 1999-07-22 | Australian National University, The | Interferometer control and laser frequency locking |
AU778978B2 (en) * | 1999-06-30 | 2004-12-23 | Australian National University, The | Interferometer control and laser frequency locking |
JP2001343208A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-12-14 | Fuji Photo Optical Co Ltd | フーリエ変換を用いた縞解析方法および装置 |
GB0025879D0 (en) * | 2000-10-23 | 2000-12-06 | Renishaw Plc | Interferometer |
JP3871309B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2007-01-24 | フジノン株式会社 | 位相シフト縞解析方法およびこれを用いた装置 |
US6999181B2 (en) * | 2002-08-09 | 2006-02-14 | Angstrovision, Inc. | Advanced signal processing technique for translating fringe line disturbances into sample height at a particular position above an interferometer's sample stage |
US7136168B2 (en) * | 2002-08-09 | 2006-11-14 | Angstrovision, Inc. | Interferometric topological metrology with pre-established reference scale |
US20040027583A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | Lev Dulman | Pre-established reference scale for interferometric topological metrology |
WO2004015367A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-19 | Angstro Vision, Inc. | Determining topography and composition of a sample by using an interferometer |
US20040027582A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-12 | Lev Dulman | Method and apparatus for determining sample composition with an interferometer |
DE10256273B3 (de) * | 2002-12-03 | 2004-03-18 | Carl Mahr Holding Gmbh | Interferenzoptische Formmesseinrichtung mit Phasenschiebung |
US8213021B2 (en) * | 2007-06-29 | 2012-07-03 | Veeco Metrology, Inc. | Interferometric measurement of non-homogeneous multi-material surfaces |
EP2908107B1 (de) * | 2012-10-05 | 2017-09-06 | National University Corporation Kagawa University | Vorrichtung zur messung spektraler eigenschaften |
KR102345196B1 (ko) * | 2014-04-07 | 2021-12-29 | 노바 메주어링 인스트루먼츠 엘티디. | 광학 위상 측정 방법 및 시스템 |
CN110006364B (zh) * | 2019-03-18 | 2020-12-29 | 南京师范大学 | 基于圆条纹径向空间载波相移的三维实时显微测量方法 |
CN111207844B (zh) * | 2020-01-17 | 2021-07-27 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 双侧多重平面倾斜波面干涉仪及其检测方法 |
DE112021003255T5 (de) * | 2020-06-15 | 2023-03-30 | Bmv Optical Technologies Inc. | Optisches System mit verbesserter statischer Streifenerfassung |
CN118482666B (zh) * | 2024-07-16 | 2024-10-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种用于可控空间载频移相干涉测量的调整装置及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3137211C2 (de) * | 1980-09-22 | 1986-12-11 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven | Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines Gegenstandes mit einem Interferometer |
US4660978A (en) * | 1984-12-19 | 1987-04-28 | Hughes Aircraft Company | Direct slope measurement shearing interferometer |
US4744659A (en) * | 1985-03-20 | 1988-05-17 | Ricoh Company, Ltd. | Method of and apparatus for measuring the shape of a wavefront |
DE4012503A1 (de) * | 1989-04-17 | 1990-10-18 | Akad Wissenschaften Ddr | Zweistrahl-interferometer |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5117303B1 (de) * | 1970-12-30 | 1976-06-01 | ||
US3820902A (en) * | 1972-04-11 | 1974-06-28 | Asahi Optical Co Ltd | Measuring method and apparatus which compensate for abbe s error |
JPS5146717B2 (de) * | 1972-06-21 | 1976-12-10 | ||
US4053231A (en) * | 1975-12-18 | 1977-10-11 | Nasa | Interferometer mirror tilt correcting system |
US4832489A (en) * | 1986-03-19 | 1989-05-23 | Wyko Corporation | Two-wavelength phase-shifting interferometer and method |
US5243542A (en) * | 1987-12-29 | 1993-09-07 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Interferometer employing reference images |
US5157459A (en) * | 1989-08-29 | 1992-10-20 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Wave front aberration measuring apparatus |
DE4003100A1 (de) * | 1990-02-02 | 1991-08-08 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und vorrichtung zur interferometrischen absolutpruefung von planflaechen |
US5218425A (en) * | 1991-01-29 | 1993-06-08 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Measuring method and apparatus of roof surface |
-
1992
- 1992-02-18 DE DE4204857A patent/DE4204857C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-01-10 US US08/180,818 patent/US5432606A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3137211C2 (de) * | 1980-09-22 | 1986-12-11 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven | Vorrichtung zur Bestimmung der Bewegung eines Gegenstandes mit einem Interferometer |
US4660978A (en) * | 1984-12-19 | 1987-04-28 | Hughes Aircraft Company | Direct slope measurement shearing interferometer |
US4744659A (en) * | 1985-03-20 | 1988-05-17 | Ricoh Company, Ltd. | Method of and apparatus for measuring the shape of a wavefront |
DE4012503A1 (de) * | 1989-04-17 | 1990-10-18 | Akad Wissenschaften Ddr | Zweistrahl-interferometer |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Applied Optics, Vol. 22, No. 21, S. 3421-3432 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4204857A1 (de) | 1992-08-20 |
US5432606A (en) | 1995-07-11 |
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