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Dokumentenidentifikation DE69706615T2 18.04.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0818667
Titel Vorrichtung zum Feststellen der Form einer durch eine planparallele Platte transmittierten Wellenfront
Anmelder Compagnie Industrielle des Lasers Cilas, Marcoussis, FR;
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris, FR
Erfinder Bray, Michael, Bâtiment Clairbois, 45160 Olivet, FR
Vertreter Patentanwälte Eisele, Dr. Otten, Dr. Roth & Dr. Dobler, 88212 Ravensburg
DE-Aktenzeichen 69706615
Vertragsstaaten CH, DE, ES, GB, IT, LI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 24.06.1997
EP-Aktenzeichen 974014672
EP-Offenlegungsdatum 14.01.1998
EP date of grant 12.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.2002
IPC-Hauptklasse G01B 11/30

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Form der Wellenfront, die von einem transparenten Teil mit im Wesentlichen parallelen Flächen transmittiert wird.

Genauer wird versucht, die Höhe von winzigen "Unebenheiten" und/oder "Vertiefungen", beispielsweise in der Größenordnung eines Nanometers und mehr für Perioden, die größer als etwa 0,1 mm sind, auf der ganzen, im Wesentlichen ebenen Oberfläche zu messen.

Dafür wird das bekannte Prinzip der Interferometermessungen angewendet. Gemäß diesem Prinzip, das im Allgemeinen für Messungen durch Reflexion eingesetzt wird, werden Lichtinterferenzen durch Reflexionen eines Messlichtstrahlungsbündels, das von einem Interferometer abgestrahlt wird, an der Oberfläche des zu messenden Teils bzw. an einer parallelen oder im Wesentlichen parallelen Oberfläche eines Bezugsplättchens hergestellt. Die so erzeugten Interferenzen zeigen sich in Form von Interferenzmustern, die mit einem Interferometer gemessen werden können und den Abstand zwischen den beiden Oberflächen an den betrachteten Punkten darstellen.

Um die Form der Wellenfront, ausgehend von solchen Abständen, genau ermitteln zu können, ist es auch notwendig, dass die Ebenheit des Bezugsplättchens in der Größenordnung des zu messenden Teils liegt und dass die Größe des Bezugsplättchens wenigstens gleich derjenigen der Oberfläche des Teils ist. Außerdem muss das Messstrahlungsbündel auch einen Durchmesser mit einer wenigstens äquivalenten Größe aufweisen.

Die vorgenannten physikalischen Einschränkungen bieten nicht allzu viele, insbesondere technische, Schwierigkeiten, solange die Oberfläche des zu messenden Teils eine begrenzte Abmessung hat.

Sobald jedoch die Oberfläche des Teils zehn oder einige zehn Millimeter übersteigt, wird die für die Messung notwendige Ausrüstung schwer, sperrig, teuer und schwierig zu betreiben. So muss beispielsweise zum Messen einer Oberfläche von 600 mm in der Diagonalen ein Vergrößerungsgerät für das vom Interferometer stammende Messstrahlungsbündel von mehreren Metern Länge verwendet werden.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wurde auch eine Lösung vorgeschlagen, die bekannt und insbesondere in einem Artikel von Cochran und Creath am 15. Mai 1988 in der Zeitschrift "Applied Optics" erschienen und unter dem Titel "Combining multiple-subaperture and two-wavelength techniques to extend the measurement limits of an optical surface profiler" beschrieben ist, ein übliches Interferometer zu verwenden, dessen Durchmesser des Messstrahlungsbündels gering ist, und Messungen an einer Vielzahl von Messzonen durchzuführen, die die Oberfläche vollständig abdecken, wobei jede der Messzonen von einer benachbarten Messzone wenigstens teilweise in einem Überlappungsbereich überlappt wird.

Die Messungen an den Überlappungsbereichen werden verwendet, um die an den verschiedenen benachbarten Messzonen durchgeführten Messungen untereinander anzupassen, was gestattet, die Bilder der Messzonen zusammenzusetzen, um ein die ganze Oberfläche des Teils betreffendes Bild zu erhalten, das die Form der von diesem Teil reflektierten Wellenfront angibt.

In bekannter Weise weist eine Vorrichtung zum Messen der Form der von einem ebenen Teil reflektierten Wellenfront durch Einsatz der oben genannten bekannten Lösung, die die Messung von sich teilweise überlappenden Messzonen anwendet, üblicherweise und wie beispielsweise in dem Patent US-5 343 410 beschrieben auf:

- einen Träger, der das zu messende Teil trägt;

- ein gegenüber der Reflexionsfläche des Teils angeordnetes Interferometer, das fähig ist, ein Messlichtstrahlungsbündel auf eine Messzone der Oberfläche abzustrahlen und die Interferenzmuster zu messen, die durch die Reflexionen des Messstrahlungsbündels an der Oberfläche bzw. an einem Bezugsplättchen erzeugt werden, das im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche auf dem Weg des Messstrahlungsbündels angeordnet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Teil als "transparent" betrachtet, wenn es das Messlichtstrahlungsbündel durchgehen lässt;

- Verschiebungsmittel, die fähig sind, einerseits den Träger in einer ersten Richtung der Ebene des Teils und andererseits das Inferometer in einer zweiten Richtung der Ebene des Teils zu verschieben, die zur ersten Richtung rechtwinklig ist, um das Abtasten des Messstrahlungsbündels an der Oberfläche des Teils zu bewirken, um dem Interferometer zu gestatten, Messungen an einer Vielzahl von Messzonen auszuführen, die die Oberfläche vollständig abdecken, wobei jede der Messzonen von einer benachbarten Messzone wenigstens teilweise in einem Uberlappungsbereich überlappt wird; und

- eine Steuerungseinheit, die das Interferometer und die Verschiebungsmittel steuert und ausgehend von den vom Interferometer an allen Messzonen durchgeführten Messungen und nach dem vorgenannten bekannten Prinzip die Form der von dem Teil reflektierten Wellenfront ermittelt.

Die oben beschriebene Vorrichtung gestattet nicht, Messungen durch Transmission des Messstrahlungsbündels durchzuführen, wie dies für bestimmte transparente Teile nötig ist.

Außerdem können die Messungen nicht automatisch durchgeführt werden. In der Tat erfordert diese Vorrichtung, die vor allem zum Messen von Teilen mit großer Abmessung bestimmt ist, wie vorher angegeben, einen Träger, der robust ist und eine geeignete Abmessung hat. Es ist dann insbesondere auf Grund des Vorhandenseins von Biegungen und/oder Spiel am Träger sowie an der Befestigung des Teils am Träger technisch unmöglich, eine genaue Parallelität zwischen dem Bezugsplättchen und der zu messenden Oberfläche des Teils, das von diesem Träger getragen wird, bis auf einige Mikrometer über die ganze Oberfläche zu erhalten und/oder aufrechtzuerhalten.

Dieser Nachteil macht es notwendig, vor jeder Messung einer Messzone die Parallelität zwischen dem Bezugsplättchen und der Oberfläche des Teils zu regeln, was zu einer langen und schwierigen Durchführung führt.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, diesen Nachteilen abzuhelfen. Sie betrifft eine Vorrichtung zum schnellen und genauen Ermitteln der Form der Wellenfront, die von einem transparenten Teil transmittiert wird, ausgehend von Messungen, die automatisch durchgeführt werden können.

Zu diesem Zweck zeichnet sich erfindungsgemäß die Vorrichtung, die aufweist:

- einen Träger, der das Teil trägt;

- ein gegenüber einer Oberfläche des Teils angeordnetes Interferometer, das fähig ist, ein Messlichtstrahlungsbündel auf eine Messzone der Oberfläche abzustrahlen und die Interferenzmuster zu messen, die von der Wellenfront des vom transparenten Teil transmittierten Messstrahlungsbündels und der Wellenfront des von einem Bezugsplättchen reflektierten Messstrahlungsbündels erzeugt werden, das im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Teils auf dem Weg des Messstrahlungsbündels angeordnet ist;

- Verschiebungsmittel, die durch ihre Tätigkeit gestatten, das Abtasten des Messstrahlungsbündels an der Oberfläche des Teils zu bewirken, um dem Interferometer zu gestatten, Messungen an einer Vielzahl von Messzonen durchzuführen, die die Oberfläche vollständig abdecken, wobei jede der Messzonen von einer benachbarten Messzone wenigstens teilweise in einem Überlappungsbereich überlappt wird; und

- eine Steuerungseinheit, die das Interferometer und die Verschiebungsmittel steuert und ausgehend von Messungen, die vom Interferometer an allen Messzonen durchgeführt werden, die Form der vom Teil transmittierten Wellenfront zu ermitteln, wobei die an den Überlappungsbereichen durchgeführten Messungen dazu verwendet werden, die an den entsprechenden benachbarten Messzonen durchgeführten Messungen untereinander anzupassen,

dadurch aus, dass der Träger wenigstens in dem Abschnitt, der das Teil trägt, so ausgeführt ist, dass er das Messlichtstrahlungsbündel durchgehen lässt, der vom Interferometer abgestrahlt und vom Teil, das transparent ist, transmittiert wird, und dass die Vorrichtung außerdem einen ersten einstellbaren Spiegel aufweist, der auf der in Bezug auf den Träger und das Teil dem Interferometer entgegengesetzten Seite und auf dem Weg des Messstrahlungsbündels angeordnet ist, das vom Interferometer abgestrahlt und entsprechend einer Transmissionsrichtung von dem Teil und dem Träger transmittiert wird, wobei der erste Spiegel zum transmittierten Messstrahlungsbündel annähernd rechtwinklig angeordnet ist und so eingestellt wird, dass er das Messstrahlungsbündel in der Transmissionsrichtung zurückstrahlt.

So ist man dank der Erfindung in der Lage, Messungen durch Transmission durch das transparente Teil durchzuführen.

Außerdem vermeidet die erfindungsgemäße Anordnung des ersten Spiegels eine Störung des thermischen Gleichgewichts der Vorrichtung beim Bedienen, da die Bedienungsperson bei der Vorrichtung nicht gezwungen ist, ihre Hände und ihren Körper dem Teil zu nähern.

Selbstverständlich kann der erste Spiegel von Hand eingestellt werden. Vorzugsweise wird jedoch das Einstellen des ersten Spiegels von der Steuerungseinheit automatisch gesteuert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Messstrahlungsbündel von dem Teil und dem Träger entsprechend einer Transmissionsrichtung transmittiert werden, die in Bezug auf Letzteren entweder rechtwinklig oder geneigt ist, was je nach gewählter Ausführungsform gestattet, entweder Messungen unter senkrechtem Einfall oder Messungen unter nicht senkrechtem Einfall durchzuführen.

Überdies weist vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem einen zweiten Spiegel auf, der einstellbar und auf dem Weg des Messstrahlungsbündels zwischen dem Interferometer und dem Teil angeordnet ist, um das vom Interferometer abgestrahlte Messstrahlungsbündel durch Reflexion auf das Teil zu richten.

In diesem Fall ist bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der zweite Spiegel so angeordnet, dass er das Messstrahlungsbündel geneigt in Bezug auf die Oberfläche des Teils richtet, was gestattet, Messungen unter nicht senkrechtem Einfall durchzuführen, ohne die ganze Vorrichtung zu verschieben.

Bei einer zweiten besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite Spiegel so angeordnet, dass er das Messstrahlungsbündel rechtwinklig auf die Oberfläche des Teils richtet, und weist die Vorrichtung außerdem einen optischen Sensor auf, beispielsweise eine Kamera vom CCD-Typ,

der fähig ist, die Position der Abbildung eines Lichtpunktes des Messstrahlungsbündels zu ermitteln, das von der Oberfläche des Teils reflektiert wird, wobei sich der Lichtpunkt in einer vorher definierten Bezugsposition befindet und die Einstellung des zweiten Spiegels so gesteuert wird, dass die Position der Abbildung des Lichtpunktes, die vom optischen Sensor ermittelt wird, automatisch zur Bezugsposition zurückgebracht wird.

Dank weiterer Merkmale dieser zweiten Ausführungsform ist man in der Lage, außer Messungen durch Transmission auch Messungen durch Reflexion des Messstrahlungsbündels durchzuführen, wobei auf Grund der automatischen Kollimation, die durch die Steuerung des zweiten Spiegels erhalten wird, die vorher genannten und im Stand der Technik bestehenden Probleme mit der Parallelität behoben werden.

Vorteilhafterweise:

- wird die Einstellung des zweiten Spiegels von der Steuerungseinheit gesteuert, die die vom optischen Sensor durchgeführten Messungen empfängt; und/oder

- ist der optische Sensor in das Interferometer integriert. Außerdem wird zur Optimierung der Verarbeitungen vor jeder Messung einer Messzone die Einstellung des zweiten Spiegels, ausgehend von der Verarbeitung des mit dem Interferometer gemessenen Interferenzmusters, verfeinert.

Überdies weist vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Vorrichtung ein abnehmbares Plättchen mit Abmessungen auf, die wenigstens gleich den Verschiebewegen des Trägers sind, wobei das Plättchen am Träger angebracht und mit einer Vielzahl von charakteristischen Elementen, beispielsweise Löchern, versehen ist, deren tatsächliche Positionen bekannt sind und mit dem Interferometer gemessen werden können, wobei die jeweiligen Vergleiche zwischen den vom. Interferometer gemessenen Positionen und den bekannten, tatsächlichen Positionen dieser charakteristischen Elemente gestatten, die genaue relative Position zwischen dem Träger und dem auf das Teil abgestrahlte Messstrahlungsbündel zu ermitteln.

Die Figuren der beigefügten Zeichnung machen gut verständlich, wie die Erfindung ausgeführt sein kann. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Ermitteln der Form der Wellenfront, die von einem transparenten Teil transmittiert wird, ausgehend von Interferometermessungen.

Fig. 2 stellt schematisch die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.

Fig. 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer besonderen Ausführungsform, die gleichzeitig Messungen durch Transmission und Messungen durch Reflexion des Messstrahlungsbündels gestattet.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, wobei ein Messstrahlungsbündel in Bezug auf die Oberfläche des zu messenden Teils einen Einfallswinkel ungleich Null aufweist.

Die erfindungsgemäße und in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 ist zum Ermitteln der Form der Wellenfront bestimmt, die nicht dargestellt ist und von einem transparenten Teil P mit im Wesentlichen parallelen Flächen transmittiert wird.

Genauer ist die Vorrichtung 1 zum Messen der Höhe von nicht dargestellten winzigen "Unebenheiten" und/oder "Vertiefungen" der Wellenfront des Teils P in der zur Ebene OXY rechtwinkligen Richtung OZ bestimmt.

Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 1 in bekannter Weise auf:

- einen beweglichen Träger S mit allgemein ebener Form, der das Teil P trägt und von Verschiebungsmitteln 3 und 4, wie unten genauer angegeben, in der Ebene OXY verschoben werden kann;

- ein Interferometer I vom gewöhnlichen Typ, das an einem nicht dargestellten Träger gegenüber der Oberfläche 2 des Teils P befestigt ist, ein Messlichtstrahlungsbündel FM auf eine Messzone ZM der Oberfläche 2 abstrahlen und die Interferenzmuster messen kann, die von der Wellenfront des Messstrahlungsbündels FM, der (wie unten erläutert, zweimal) vom transparenten Teil P transmittiert wird, wie durch einen Pfeil dargestellt, und der Wellenfront des Messstrahlungsbündels FM, das von der Fläche 5A eines transparenten Bezugsplättchens 5 reflektiert wird, das im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 2 auf dem Weg des Messstrahlungsbündels FM angeordnet ist, wie durch einen Pfeil dargestellt, erzeugt werden. Die so erzeugten Interferenzmuster stellen den Abstand zwischen der Reflexionsfläche 5A des Bezugsplättchens 5 und der transmittierten Wellenfront dar;

- die Verschiebungsmittel 3 und 4, die beispielsweise in Form von Schraube und Motor oder von Treibriemen und gezahnter Riemenscheibe ausgeführt sind, die den Träger S entsprechend der Richtung OX, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt, und entsprechend der Richtung OY bewegen können, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt. Die Verschiebung des Trägers S gestattet dann mittels des Interferometers I Messungen an einer Vielzahl von Messzonen ZM (wovon in Fig. 1 nur einige dargestellt wurden) durchzuführen, die die Oberfläche 2 vollständig abdecken, wobei jede der Messzonen ZM von einer benachbarten Messzone wenigstens teilweise in einem Überlappungsbereich sr überlappt wird. Die an diesen Überlappungsbereichen sr durchgeführten Messungen gestatten die an den entsprechenden benachbarten Messzonen durchgeführten Messungen untereinander anzupassen; und

- eine Steuerungseinheit UC, die das Interferometer I, wie durch eine Verbindung 6 dargestellt, und die Verschiebungsmittel 3 und 4 steuert, wie durch Verbindungen 7 bzw. 8 dargestellt, und ausgehend von den mit dem Interferometer I an allen Messzonen ZM (und somit auch an den Überlappungsbereichen sr) durchgeführten Messungen die Form der von dem Teil P transmittierten Wellenfront ermittelt.

Um Messungen durch Transmission durch das transparente Teil P durchführen zu können, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 außerdem die folgenden Merkmale auf, wie in Fig. 2 dargestellt:

- der Träger S ist auf einem Abschnitt S1, der wenigstens dem das Teil P tragenden Abschnitt entspricht, so ausgeführt, dass er das Messlichtstrahlungsbündel FM hindurchgehen lässt, das vom Interferometer I abgestrahlt und vom Teil P, das transparent ist, transmittiert wird; und

- die Vorrichtung 1 weist außerdem einen einstellbaren Spiegel M1 auf, wie durch Pfeile angegeben, der gegenüber der Fläche 9 des Trägers S. die derjenigen 10 entgegengesetzt ist, die das Teil P trägt, und auf dem Weg des Messstrahlungsbündels FM angeordnet ist, das vom Interferometer I abgestrahlt und entsprechend einer Transmissionsrichtung D1 von dem Teil P und dem Träger S transmittiert wird, wobei der Spiegel M1 zum durchgelassenen Messstrahlungsbündel FM annähernd rechtwinklig angeordnet ist und genau so eingestellt werden kann, dass er das Strahlungsbündel FM genau in der Transmissionsrichtung D1 zum Interferometer I zurückstrahlt. Die entsprechende Wellenfront. (durch den Pfeil von Fig. 1 dargestellt) wird somit zweimal von dem Träger S und dem Teil P transmittiert und einmal vom Spiegel M1 reflektiert.

So können dank der Rückstrahlung des Lichtstrahlungsbündels FM zum Interferometer I durch den Spiegel M1 die Interferometermessungen vorgenommen werden, die für die Durchführung der Erfindung notwendig sind.

Außerdem kann durch genaue Einstellung des Spiegels M1 jegliches Problem mit dem Fehler der Parallelität in der Vorrichtung 1 vermieden werden, da die Bewegungen des Teils P die Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahlungsbündels FM, den es durchquert, nicht beeinflussen.

Im in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die Transmissionsrichtung D1 rechtwinklig zur Oberfläche des Teils P. Selbstverständlich kann im Rahmen der Erfindung das Interferometer I auch so angeordnet sein, dass eine Transmissionsrichtung D1 erhalten wird, die zu dieser Oberfläche nicht rechtwinklig ist.

Der Spiegel M1, dessen Einstellung mittels einer Verbindung L1 gesteuert wird, die beispielsweise mit der Steuerungseinheit UC (in Fig. 2 bis 4 nicht dargestellt) verbunden ist, ist vorzugsweise motorisiert, aber nicht automatisiert, um vor den Messungen die Kollimation aus der Ferne regeln zu können, ohne deswegen das thermische Gleichgewicht der Vorrichtung 1 zu stören.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nur die Durchführung von Messungen durch Transmission des Messstrahlungsbündels FM durch das Teil P hindurch.

In Fig. 3 wurde eine weitere Ausführungsform schematisch dargestellt, die außer Messungen durch Transmission auch Messungen durch Reflexion des Messstrahlungsbündels FM am Teil P gestattet (um die Form der vom Teil P reflektierten Wellenfront zu ermitteln).

Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vorrichtung außerdem auf:

- einen Spiegel M2, der einstellbar, wie durch Pfeile angegeben, und auf dem Weg des Messstrahlungsbündels FM zwischen dem Interferometer I (das in geeigneter Weise angeordnet ist) und dem Teil P so angeordnet ist, dass er durch Reflexion das Messstrahlungsbündel FM rechtwinklig auf die Oberfläche 2 des Teils P richtet; und

- einen optischen Sensor CO, der in das Interferometer I integriert ist und die Position der Abbildung eines schematisch dargestellten Lichtpunktes PO des Strahlungsbündels FM ermitteln kann, der von der Oberfläche 2 des Teils P reflektiert wird, wobei der Lichtpunkt PO sich in einer vorher definierten Bezugsposition befindet und die Einstellung des Spiegels M2 so gesteuert wird, dass er die ermittelte Position der Abbildung des Lichtpunktes PO in die Bezugsposition zurückbringt.

Der Spiegel M2 wird zu der Messung automatisch zu den vorhergehend gewünschten Zeitpunkten, wie durch eine Verbindung L2 angegeben, mit Hilfe eines Steuerungsmittels, vorzugsweise einer Steuerungseinheit UC, gesteuert, die in Echtzeit die Steuerbefehle für den Spiegel M2 ausgehend von den Messungen ermittelt, die vom optischen Sensor CO durchgeführt werden.

Dank der automatischen Steuerung des Spiegels M2 wird dieser so für die Messung mittels Reflexion eines reflektierenden Teils P rechtzeitig genau geregelt.

Vorzugsweise wird vor jeder Messung einer Messzone ZM die Einstellung des zweiten Spiegels M2 ausgehend von der Verarbeitung des mit dem Interferometer gemessenen Interferenzmusters verfeinert.

Selbstverständlich ist im Falle einer Messung mittels Reflexion der Spiegel M1 ungenutzt, da das Messstrahlungsbündel FM das Teil P nicht durchquert.

Folglich kann die Vorrichtung von Fig. 3

- entweder Messungen mit Transmission, für welche der Spiegel M1 zur Einstellung der Kollimation und der Spiegel M2 dazu dient, das Messstrahlungsbündel auf das Teil P zu richten;

- oder Messungen mittels Reflexion durchführen, für welche der Spiegel M2 die Kollimation ausführt und der Spiegel M1 ungenutzt ist.

In einer in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsform sind die Spiegel M1 und M2 so eingestellt, dass die Richtung D2 des Messstrahlungsbündels zwischen dem Spiegel M2 und dem Teil P einen Einfallswinkel i ungleich Null aufweist.

Diese Ausführungsform gestattet Messungen unter nicht senkrechtem Einfall durchzuführen, ohne die ganze Vorrichtung 1 zu verschieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist außerdem ein abnehmbares Plättchen PL, in Fig. 1 teilweise dargestellt, mit Abmessungen wenigstens gleich den Verschiebewegen des Trägers S auf. Dieses Plättchen PL, das am Träger S angebracht sein kann, ist mit einer Vielzahl von charakteristischen Elementen EC versehen, deren tatsächliche Positionen bekannt sind und mit dem Interferometer I gemessen werden können. Im dargestellten Beispiel sind die charakteristischen Elemente EC Löcher, beispielsweise mit einem Durchmesser von 5 mm, die in der Ebene des Plättchens PL einen Abstand von 20 bis 50 mm voneinander haben. Die jeweiligen Vergleiche zwischen den vom Interferometer I gemessenen Positionen und den bekannten, tatsächlichen Positionen dieser charakteristischen Elemente EC gestatten die genaue relative Position zwischen dem Träger S und dem auf das Teil P abgestrahlten Lichtstrahlungsbündel FM zu ermitteln.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Ermitteln der Form der Wellenfront, die von einem transparenten Teil (P) mit im Wesentlichen parallelen Flächen transmittiert wird, wobei die Vorrichtung (1) aufweist:

- einen Träger (S), der das Teil (P) trägt;

- ein gegenüber einer Oberfläche (2) des Teils (P) angeordnetes Interferometer (I), das fähig ist, ein Messlichtstrahlungsbündel (FM) auf eine Messzone (ZM) der Oberfläche (2) abzustrahlen und die Interferenzmuster zu messen, die von der Wellenfront des vom transparenten Teil (P) transmittierten Messstrahlungsbündels (FM) und der Wellenfront des von einem Bezugsplättchen (5) reflektierten Messstrahlungsbündels (FM) erzeugt werden, das im Wesentlichen parallel zur Oberfläche (2) des Teils (P) auf dem Weg des Messstrahlungsbündels (FM) angeordnet ist;

- Verschiebungsmittel (3, 4), die durch ihre Tätigkeit gestatten, das Abtasten des Messstrahlungsbündels (FM) an der Oberfläche (2) des Teils (P) zu bewirken, um dem Interferometer (I) zu gestatten, Messungen an einer Vielzahl von Messzonen (ZM) durchzuführen, die die Oberfläche (2) vollständig abdecken, wobei jede der Messzonen (ZM) von einer benachbarten Messzone wenigstens teilweise in einem Überlappungsbereich (sr) überlappt wird; und

- eine Steuerungseinheit (UC), die das Interferometer (h) und die Verschiebungsmittel (3, 4) steuert und ausgehend von Messungen, die vom Interferometer (I) an allen Messzonen (ZM) durchgeführt werden, die Form der vom Teil (P) transmittierten Wellenfront ermittelt, wobei die an den Überlappungsbereichen (sr) durchgeführten Messungen dazu verwendet werden, die an den entsprechenden benachbarten Messzonen (ZM) durchgeführten Messungen untereinander anzupassen,

dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (S) wenigstens in dem Abschnitt, der das Teil (P) trägt, so ausgeführt ist, dass er das Messlichtstrahlungsbündel (FM) durchgehen lässt, der vom Interferometer (I) abgestrahlt und vom Teil (P), das transparent ist, transmittiert wird und dass die Vorrichtung (1) außerdem einen ersten einstellbaren Spiegel (M1) aufweist, der auf der in Bezug auf den Träger (S) und das Teil (P) dem Interferometer (I) entgegengesetzten Seite angeordnet ist und der auf dem Weg des Messstrahlungsbündels (FM) angeordnet ist, das vom Interferometer (I) abgestrahlt und entsprechend einer Transmissionsrichtung (D1, D2) von dem Teil (P) und dem Träger (S) transmittiert wird, wobei der erste Spiegel (M1) zum transmittierten Messstrahlungsbündel (FM) annähernd rechtwinklig angeordnet ist und so eingestellt wird, dass er das Messstrahlungsbündel (FM) in der Transmissionsrichtung (D1, D2) zurückstrahlt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des ersten Spiegels (M1) von der Steuerungseinheit (UC) gesteuert wird.

3. . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Spiegel (M2) aufweist, der einstellbar und auf dem Weg des Messstrahlungsbündels (FM) zwischen dem Interferometer (I) und dem Teil (P) angeordnet ist, um das vom Interferometer (I) abgestrahlte Messstrahlungsbündel (FM) durch Reflexion auf das Teil (P) zu richten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel (M2) so angeordnet ist, dass er das Messstrahlungsbündel (FM) geneigt in Bezug auf die Oberfläche (S) des Teils (P) richtet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel (M2) so angeordnet ist, dass er das Messstrahlungsbündel (FM) rechtwinklig auf die Oberfläche (2) des Teils (P) richtet, und dass die Vorrichtung (1) außerdem einen optischen Sensor (CO) aufweist, der fähig ist, die Position der Abbildung eines Lichtpunktes (PO) des Messstrahlungsbündels zu ermitteln, das von der Oberfläche (2) des Teils (P) reflektiert wird, wobei sich der Lichtpunkt (PO) in einer vorher definierten Bezugsposition befindet und die Einstellung des zweiten Spiegels (M2) so gesteuert wird, dass die Position der Abbildung des Lichtpunktes (PO), die vom optischen Sensor (CO) ermittelt wird, automatisch zur Bezugsposition zurückgebracht wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des zweiten Spiegels (M2) von der Steuerungseinheit (UC) gesteuert wird, die die vom optischen Sensor (CO) durchgeführten Messungen empfängt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (CO) in das Interferometer (I) integriert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Messung einer Messzone (ZM) die Einstellung des zweiten Spiegels (M2), ausgehend von der Verarbeitung des mit dem Interferometer (I) gemessenen Interferenzmusters, verfeinert wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein abnehmbares Plättchen (PL) mit Abmessungen aufweist, die wenigstens gleich den Verschiebewegen des Trägers (S) sind, wobei das Plättchen am Träger (S) angebracht und mit einer Vielzahl von charakteristischen Elementen (EC) versehen ist, deren tatsächliche Positionen bekannt sind und mit dem Interferometer (I) gemessen werden können, wobei die jeweiligen Vergleiche zwischen den mit dem Interferometer (I) gemessenen Positionen und den bekannten, tatsächlichen Positionen dieser charakteristischen Elemente (EC) gestatten, die genaue relative Position zwischen dem Träger (5) und dem auf das Teil (P) abgestrahlten Messstrahlungsbündel (FM) zu ermitteln.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristischen Elemente (EC) Löcher sind, die in das Plättchen (PL) gebohrt wurden.







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