Messanordnung zum Erfassen eines Abstands zwischen zwei Elementen, Abstandsmessvorrichtung, optisches Vermessungssystem und Verfahren

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2022207 358.4, eingereicht am 19. Juli 2022, deren Inhalt hiermit durch Verweis in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Erfassen zumindest eines Abstands zwischen einem ersten und einem zweiten optischen Element, wobei das erste Element lichtdurchlässig als Messmatrize ausgebildet ist und eine teilreflektierende erste Oberfläche aufweist, wobei das zweite optische Element als EUV-Spiegel ausgebildet ist und eine zumindest teilreflektierende zweite Oberfläche aufweist, und wobei die erste Oberfläche der zweiten Oberfläche mit dem zu erfassenden Abstand gegenüberliegt.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Abstandsmessvorrichtung sowie eine optische Vermessungsvorrichtung, die zumindest eine Messanordnung, wie sie obenstehend beschrieben ist, aufweisen.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des oben erläuterten Abstands zwischen den oben genannten zwei Elementen.

In optischen Systemen oder Einrichtungen, in welchen eine oder mehrere Lichtstrahlen durch mehrere optische Elemente gelenkt und/oder manipuliert werden, ist es wichtig, dass der Abstand zwischen diesen Elementen zueinander innerhalb vorbestimmter Toleranzen liegt. Insbesondere bei Einrichtungen zur Vermessung von Oberflächenformen mithilfe einer optischen Matrize, wie sie in der bisher noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin DE 10 2021 202 909.4 beschrieben wird, ist der Abstand zwischen den optischen Elementen genau einzuhalten. Zum einen, um das Messergebnis nicht zu verfälschen, und zum anderen um eine Kollision der optischen Elemente miteinander zu vermeiden.

Messvorrichtungen zum berührungslosen Erfassen von Abständen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So finden sich im Stand der Technik eine Vielzahl von Lasermessgeräten, die einen Abstand bestimmen können. Jedoch handelt es sich bei dem mit diesen Geräten erfassbaren Abstand in der Regel um den Abstand zwischen dem Lesermessgerät selbst und dem zu prüfenden Objekt. Um in einer optischen Einrichtung, wie beispielsweise in einem Matrizenmessgerät, eine derartige Lasermessvorrichtung einzusetzen, müsste die Eirichtung vollständig umgebaut werden, da das Lasermessgerät selbst viel Bauraum benötigt. Bei anderen bekannten Lösungen wird eine Lasermessvorrichtung eingesetzt, mittels welcher per Reflektion an optischen Elementen die Dicke und/oder der Abstand der Elemente zueinander erfassbar ist. Eine entsprechende Lösung wird beispielsweise von der Firma Opto-Alignment Technology, Inc. unter dem Namen „Fogale Nanotech Lenscan system“ angeboten. Mit diesem System ist eine in-situ Messung jedoch nicht möglich, weil das Messgerät für die Durchführung der Messung im Betriebsstrahlengang der optischen Elemente angeordnet werden muss.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messanordnung zu schaffen, die Bauraum sparend ausgebildet ist und sicher den Abstand von zwei Elementen zueinander auch in-situ bestimmen kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese hat den Vorteil, dass mit nur einer Lichtstrahlquelle und nur einem Lichtstrahlsensor der zu erfassende Abstand mit nur einem Messvorgang sicher bestimmbar ist. Darüber hinaus lassen sich die Lichtstrahlquelle und der Lichtstrahlsensor bauraumsparend in beispielsweise ein Messsystem, dass die oben genannten zwei Elemente aufweist, integrieren, was eine Vermessung des Abstands im Betrieb der Messeinrichtung selbst, also eine in-situ Abstandsermittlung, ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Messanordnung eine Lichtstrahlquelle und einen Lichtstrahlsensor aufweist, wobei ein von der Lichtstrahlquelle erzeugter oder erzeugbarer Lichtstrahl durch die Linse derart gelenkt wird, dass er durch eine von der ersten Oberfläche verschiedenen Oberfläche in das erste optische Element eingekoppelt und an der ersten Oberfläche auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, sodass ein erster Teillichtstrahl von der ersten Oberfläche und ein zweiter, die erste Oberfläche durchdringender Teillichtstrahl von der zweiten Oberfläche jeweils zurück in das erste optische Element reflektiert werden, und wobei der Lichtstrahlsensor derart angeordnet ist, dass er beide Teillichtstrahlen erfasst, um in Abhängigkeit der erfassten Teillichtstrahlen den Abstand zu erfassen. Insbesondere sind die Lichtstrahlquelle und Lichtstrahlsensor fest in Bezug auf das erste Element angeordnet. Durch die vorteilhafte Messanordnung wird der Lichtstrahl der Lichtstrahlquelle somit sowohl an der ersten als auch an der zweiten Oberfläche reflektiert und jeweils zurück durch das erste Element hindurch zu dem Lichtstrahlsensor geleitet. Dadurch können die Lichtstrahlquelle und der Lichtstrahlsensor beide auf der von dem zweiten optischen Element abgewandten Seite des ersten optischen Elements angeordnete werden und insbesondere auch außerhalb eines Betriebsstrahlengangs. Dadurch ist eine Integration in eine die Elemente aufweisende Messeinrichtung möglich, die den Betrieb der Messeinrichtung nicht beeinträchtigt, so dass eine Bestimmung des Abstands auch im laufenden Betrieb der die Elemente aufweisenden Messeinrichtung möglich ist. Dadurch, dass der Lichtstrahl die erste Oberfläche durchdringt und an der zweiten Oberfläche ebenfalls reflektiert wird, wird der eine Lichtstrahl in zumindest zwei Teillichtstrahlen aufgeteilt, deren Strahlengang sich durch den Abstand zwischen den Oberflächen zueinander unterscheidet. Denn durch den Abstand der Reflektions stellen an der ersten und der zweiten Oberfläche führt dazu, dass die zurück reflektierten Teillichtstrahlen seitlich beabstandet voneinander liegen. Diese Verschiebung der Teillichtstrahlen im reflektierten Abschnitt zueinander korrespondiert somit mit dem Abstand zwischen den beiden Elementen. Durch den Lichtstrahlsensor wird diese Verschiebung erfasst und zur Bestimmung des Abstands ausgewertet. Mit einfachen und bauraumsparenden Mitteln wird somit eine in-situ Messung ermöglicht, durch welche der Abstand zwischen den Elementen präzise ermittelt wird. Das erste optische Element ist eine Messmatrize, insbesondere wie sie in der zuvor genannten früheren Patentanmeldung DE 10 2021 202909.4 der Anmelderin beschrieben wird. Damit ist das erste Element lichtdurchlässig und an der ersten Oberfläche teilreflektierend, sodass ein Teil des Lichtstrahls weiter zur zweiten Oberfläche gelangt, um dort reflektiert zu werden. Dabei ist erste Oberfläche derart ausgebildet, dass der zurück reflektierte Teillichtstrahl von der zweiten Oberfläche erneut in das erste Element eingekoppelt und durch dieses hindurch zu dem Lichtstrahlsensor geleitet wird. Vorzugsweise sind die Krümmung der Oberfläche des ersten optischen Elements beziehungsweise der Messmatrize und die Krümmung der Oberfläche des zweiten optischen Elements beziehungsweise des EUV-Spiegels invers zueinander ausgebildet, so dass die Oberflächen parallel zueinander verlaufen. Weiterhin ist das zweite optische Element ein EUV-Spiegel (EUV = extrem ultraviolette Strahlung). Der EUV-Spiegel kann durch die vorteilhafte Ausbildung der Messanordnung mit und ohne hochreflektierende Beschichtung gemessen werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Messanordnung eine erste Fokuseinrichtung mit zumindest einer ersten Linse und/oder zumindest einem Spiegel, auf, die zwischen der Lichtstrahlquelle und dem ersten Element angeordnet und derart ausgebildet ist, dass sie den Lichtstrahl an der ersten Oberfläche auf einen ersten Fokuspunkt fokussiert. Dadurch wird die Messqualität optimiert beziehungsweise die Messgenauigkeit bezüglich des erfassten Abstands erhöht. Insbesondere wird dadurch gewährleistet, dass der Lichtstrahl nicht vor Erreichen der ersten Oberfläche streut und dadurch zu Teillichtstrahlen führt, die zu dem Lichtstrahlsensor zurück reflektiert werden, die das Messergebnis verfälschen könnten. Durch die Fokussierung wird gewährleistet, dass alle Teillichtstrahlen von dem einen Fokuspunkt an der ersten Oberfläche ausgehen und somit eine präzise Abstandsermittlung zulassen.

Besonders bevorzugt sind die Lichtstrahlquelle und die erste Fokuseinrichtung, insbesondere die Linse, derart angeordnet und ausgebildet, dass der fokussierte Lichtstrahl in einem Winkel abweichend von 90° (zu der ersten Oberfläche) auf die erste Oberfläche trifft.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lichtstrahlquelle und der Lichtstrahlsensor auf einer von dem zweiten Element abgewandten Seite des ersten Elements angeordnet sind. Dadurch ist gewährleistet, dass der Lichtstrahl an beiden Oberflächen sicher reflektiert und durch das erste optische Element zu dem Lichtstrahlsensor geführt wird. Weiterhin ist dadurch eine vorteilhafte Integration in ein bestehendes Messsystem möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, sind die Lichtstrahlquelle und die erste Fokuseinrichtung, insbesondere die Linse der ersten Fokuseinrichtung, derart angeordnet und ausgebildet, dass der Lichtstrahl der Lichtstrahlquelle schräg, insbesondere in einem Winkel abweichend von 90°, zu der Oberfläche an der Einkoppelstelle durch die Oberfläche in das erste optische Element eingekoppelt wird.

Vorzugsweise ist der Winkel, in dem der Lichtstrahl zu der Oberfläche durch die Oberfläche in das erste optische Element eingekoppelt wird, kleiner als 75°, bevorzugt kleiner als 45° und besonders bevorzugt kleiner als 30°.

Vorzugsweise ist die Lichtstrahlquelle seitlich neben einer senkrecht bezüglich der Oberfläche ausgerichteten (virtuellen) Achse angeordnet. Die Achse kann dabei eine Symmetrieachse des ersten optischen Elementes sein. Dies ermöglicht, dass die Messanordnung in ein bestehendes Vermessungssystem integriert werden kann, ohne die Optik des Vermessungssystems zu beeinflussen. Die Lichtstrahlquelle liegt dabei dem Prüfling gegenüber, insbesondere gegenüber der Oberfläche oder seitlich neben der Oberfläche, oder sie liegt seitlich neben dem Prüfling. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Lichtstrahlsensor ebenfalls seitlich, insbesondere seitlich neben der senkrecht bezüglich der Oberfläche ausgerichteten Achse angeordnet ist, wobei die Lichtstrahlquelle und der Lichtstrahlsensor bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der (virtuellen) Achse angeordnet sind, also durch die (virtuelle) Achse getrennt werden.

In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorgesehen, dass der Winkel zwischen der Lichtstrahlquelle und der Achse kleiner 120°, bevorzugt kleiner als 90° und besonders bevorzugt kleiner als 45° ist.

Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Lichtstrahlquelle derart angeordnet ist, insbesondere derart seitlich angeordnet ist, dass das von der Lichtstrahlquelle emittierte Strahlenbündel in einem Winkel a auf die Oberfläche auftrifft, wobei der Winkel a kleiner 75°, bevorzugt kleiner 45° und besonders bevorzugt kleiner 30° ist.

Vorzugsweise ist die eine erste Linse der ersten Fokuseinrichtung und/oder der zweiten Fokuseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die Effekte der Brechung des Lichtstrahls an der Oberfläche, durch welche der Lichtstrahl in das erste Element eingekoppelt wird, korrigiert oder kompensiert werden. Insbesondere weist die Linse eine dazu eingerichtete Form auf. Vorzugsweise ist die Linse dazu nicht-rotations symmetrisch ausgebildet und weicht hierzu insbesondere von einer rotations symmetrischen Linse um mehr als 1 pm ab. Alternativ oder zusätzlich ist die Linse zur Korrektur oder Kompensation vorzugsweise um eine insbesondere senkrecht zur Hauptstrahlrichtung des Lichtstrahls ausgerichteten Achse verkippt. Optional ist die Linse aus mehreren Linsen und/oder Spiegeln gebildet, wobei zumindest eine Linse von der Rotationssymmetrie um mehr als 1 pm abweicht.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten Element und dem Lichtstrahlsensor wenigstens eine zweite Fokuseinrichtung mit zumindest einer zweiten Linse und/oder mit zumindest einem Spiegel angeordnet, durch welche die reflektierten Teillichtstrahlen auf den Lichtstrahlsensor gelenkt werden. Mithilfe der zweiten Fokuseinrichtung, insbesondere mittels der zweiten Linse, ist somit ein sicheres Erfassen der Teillichtstrahlen durch den Lichtstrahlsensor gewährleistet. Optional ist der ersten und/oder der zweiten Linse jeweils zumindest ein weiteres optisches Element, insbesondere eine weitere Linse oder ein Spiegel, der jeweiligen Fokuseinrichtung zugeordnet, durch welches der Lichtstrahl und/oder die Teillichtstrahlen umgelenkt werden, sodass eine flexible Anordnung der Lichtstrahlquelle und/oder des Lichtstrahlsensors zu den optischen Elementen ermöglicht wird. Vorzugsweise ist die zweite Linse beziehungsweise die Linse der zweiten Fokuseinrichtung dazu ausgebildet und angeordnet, die Teillichtstrahlen auf den Lichtstrahlsensor zu fokussieren, so dass jeder Teillichtstrahl einen Fokuspunkt aufweist, der von dem Lichtstrahlsensor erfassbar ist. Insbesondere ist der Lichtstrahlsensor dazu ausgebildet, die Position der Fokuspunkte der Teillichtstrahlen zu erfassen, um in Abhängigkeit von den Erfassten Positionen den Abstand der Fokuspunkte zueinander zu bestimmen. Weil der Abstand der Fokuspunkte mit dem Abstand der Elemente zueinander korrespondiert, ist damit eine vorteilhafte Bestimmung des Abstands zwischen den Elementen gewährleistet. Durch die Ausbildung der Fokuspunkte der Teillichtstrahlen, ist der jeweilige Abstand besonders präzise bestimmbar. Bevorzugt ist der Lichtstrahlsensor als Kamerasensor oder als Zeilenscanner ausgebildet, um die Fokuspunkte der Teillichtstrahlen zu erfassen. Durch die bevorzugte Fokussierung sowohl auf die erste Oberfläche beziehungsweise den Spaltbereich als auch auf den Lichtstrahlsensor wird zum einen eine präzise Bestimmung des Abstandes gewährleistet. Zum anderen führt dadurch eine Verkippung des ersten und/oder des zweiten optischen Elements nicht zu einem fehlerhaften Abstandssignal.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtstrahlsensor eine ebene Sensorfläche auf, wobei die wenigstens eine zweite Linse dazu ausgebildet und angeordnet ist, die Teillichtstrahlen auf die Sensorfläche zu fokussieren. Dadurch liegen die Fokuspunkte der Teillichtstrahlen auf der Sensorfläche und werden mit hoher Genauigkeit erfasst. Desto kleiner der Fokuspunkt ist, desto genauer wird die Position des jeweiligen Teillichtstrahls auf der Sensorfläche bestimmt. Insbesondere ist der Lichtstrahlsensor oder ein Steuergerät der Messanordnung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Position der Fokuspunkte der Teillichtstrahlen auf der Sensorfläche den Abstand der Elemente zueinander zu bestimmen. Hierbei wird ausgenutzt, dass mit sich veränderndem Abstand auch die Position der Fokuspunkte der Teillichtstrahlen auf der Sensorfläche verschiebt. Es ist somit eine direkte geometrische Verknüpfung zwischen dem zu erfassenden Abstand und der Position der Fokuspunkte auf der Sensorfläche vorhanden, die zur Bestimmung des Abstandes ausgenutzt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtstrahlquelle und die erste Linse beziehungsweise die Linse der ersten Fokuseinrichtung derart angeordnet, dass der erzeugte Lichtstrahl durch eine der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Elements in das erste Element eingekoppelt wird. Dabei wird der Brechungsindex an der weiteren Oberfläche durch die Ausgestaltung der ersten Linse berücksichtigt, sodass der Fokuspunkt des Lichtstrahls auf der ersten Oberfläche liegt. Die erste Linse ist somit in Abhängigkeit von dem Brechungsindex, dem Einfallwinkel des Lichtstrahls auf die weitere Oberfläche und der Geometrie des ersten Elements ausgebildet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die Lichtstrahlquelle und die erste Linse derart angeordnet, dass der erzeugte Lichtstrahl durch eine zu der ersten Oberfläche seitlich angeordnete weitere Oberfläche des ersten Elements in das erste Element eingekoppelt wird. Dadurch wird die Messanordnung in ihrem Aufbau noch flacher gestaltet (in Bezug auf den Betriebsstrahlengang für das erste Element). Damit ist eine noch weiter vereinfachte Integration der Messanordnung in ein bestehendes Messsystem beziehungsweise in eine optische Einrichtung möglich. Außerdem ist es damit beispielsweise auch möglich, mehrere erfindungsgemäße Messanordnungen vorzusehen, deren Lichtstrahl an unterschiedlichen Stellen und unterschiedlichen Oberflächen in das erste Element eingekoppelt werden, so dass der jeweilige Lichtstrahlsensor nur die Teillichtstrahlen der ihm zugeordneten Lichtstrahlquelle erfasst und Fehlmessungen sicher vermieden werden. Die seitlich angeordnete Oberfläche kann sich in Weiterführung der Oberfläche neben dieser befinden, oder in einem Winkel von beispielsweise 30° bis 120°, insbesondere 90°, zu der Oberfläche ausgerichtet sein.

Vorzugsweise ist die Oberfläche des zweiten Elements beziehungsweise des EUV-Spiegels nichtsphärisch, insbesondere asphärisch oder als Freiformfläche ausgebildet.

Weist das zweite Element zumindest eine Beschichtung auf der zweiten Oberfläche auf, die bewirkt, dass der Teillichtstrahl sowohl an der Oberfläche der Beschichtung als auch an einer darunterliegenden Grenzfläche zu dem zweiten optischen Element reflektiert wird, entstehen durch den Teillichtstrahl zwei weitere Teillichtstrahlen, die reflektiert und zurück in das erste Element eingekoppelt und durch dieses zu dem Lichtstrahlsensor geleitet werden. Damit ist ein zweiter Abstand beziehungsweise die Höhe der Beschichtung erfassbar. Dabei wird vorzugsweise die Höhe der Beschichtung als Referenz verwendet, wenn die Höhe der Beschichtung bekannt ist, um den Lichtstrahlsensor zu kalibrieren für die Bestimmung des Abstands der Elemente zueinander. Alternativ werden durch den Lichtstrahlsensor mehrere Abstände erfasst, wie beispielsweise der Abstand der ersten Oberfläche zu der Oberflächenbeschichtung sowie zu dem Abstand der Grenzfläche oder zu weiteren Grenzflächen in dem zweiten Element. Vorzugsweise weist die zumindest eine Beschichtung eine Schichthöhe von lOnm bis wenige pm auf, sodass der Schichteffekt bei der Messung gegebenenfalls gering ausfällt oder aufgrund von Messungenauigkeiten nicht mehr erfasst werden kann. Dennoch können Messdaten auf Basis einer bekannten Schichtdicke korrigiert werden. Zumindest eine Korrektur des Schwerpunktes ist durch die vorteilhafte Messanordnung möglich.

Die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zeichnet sich durch wenigstens eine erfindungsgemäße Messanordnung, wie sie obenstehend beschrieben wurde, aus. Es ergeben sich dadurch die oben bereits genannten Vorteile. Insbesondere weist die Abstandsmessvorrichtung ein Gehäuse auf, in welchem die Lichtstrahlquelle und der Lichtstrahlsensor sowie optional die erste Linse und die zweite Linse angeordnet sind.

Besonders bevorzugt weist die Abstandsmessvorrichtung zwei, drei oder sechs der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Messanordnung auf, wobei die Eokuspunkte der Lichtstrahlen beabstandet zueinander an der ersten Oberfläche des ersten optischen Elements liegen. Dadurch werden Abstände an unterschiedlichen Stellen zwischen den beiden Elementen erfasst, um so die Ausrichtung der Elemente zueinander zu bestimmen. So wird insbesondere mittels drei Messanordnungen festgestellt, ob die beiden Elemente parallel zueinander oder in einer gewünschten Ausrichtung zueinander angeordnet sind. Bei starken Ereiformflächen werden bevorzugt sechs der Messanordnungen eingesetzt. Damit dienen die Messanordnungen nicht nur zur Erfassung des Abstands, sondern auch der Ausrichtung. Vorzugsweise weist die Abstandsmessvorrichtung ein Steuergerät auf, das dazu ausgebildet ist, die Lichtstrahlquelle oder Lichtstrahlquellen anzusteuem und den oder die erfassten Abstände durch Auswerten der Sensorsignale des oder der Lichtstrahlsensoren zu bestimmen.

Das erfindungsgemäße optische Vermessungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Abstandsmessvorrichtung aus. Es ergeben sich daraus die oben bereits genannten Vorteile. Insbesondere weist das Vermessungs system zumindest einen Aktuator auf, der dazu ausgebildet und/oder angeordnet ist, einen Abstand zwischen den Oberflächen beziehungsweise zwischen den optischen Elementen und/oder eine Ausrichtung der optischen Elemente zueinander einzustellen oder zu verändern. Das optische Vermessungssystem weist insbesondere zumindest eine eigene Vermessungslichtstrahlquelle auf und zumindest einen eigenen Vermessungssensor zum Erfassen eines von der Vermessungslichtstrahlquelle erzeugten Lichtstrahls auf, der insbesondere an dem zu vermessenden Prüfling reflektiert wird, insbesondere um dessen Form oder Oberflächenform zu erfassen. Der Weg dieses Lichtstrahls wird auch als der Betriebsstrahlengang des Vermessungssystems bezeichnet. In anderen Worten weist das Vermessungssystem eine separate Vermessungslichtstrahlquelle auf und die Abstandsmessvorrichtung weist wiederum mindestens eine eigene, separate (weitere) Lichtstrahlquelle auf.

Besonders bevorzugt unterscheidet sich ein Strahlengang des jeweiligen Lichtstrahls der zumindest einen Messanordnung von dem Betriebsstrahlengang des Vermessungssystems zur Oberflächenformvermessung, wozu bevorzugt die Einkoppelstelle des Lichtstrahls der Abstandsmessvorrichtung in das erste Element und/oder die Auskoppelstelle/Auskoppelstellen insbesondere der Teillichtstrahlen aus dem ersten Element außerhalb des Betriebsstrahlengangs liegen. Damit liegt der Strahlengang der Abstandsmessvorrichtung zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig außerhalb des Betriebsstrahlengangs. Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand des ersten optischen Elements zu dem zweiten optischen Element in einer Prüfanlage, wie insbesondere in dem optischen Vermessungssystem aus der oben bereits genannten DE 10 2021 202909 Al, in-situ, also auch im laufenden Betrieb des Vermessungssystems, erfolgen kann. Besonders bevorzugt liegen die Einkoppelstelle und die Auskoppelstelle/ Auskoppelstellen beide außerhalb des Betriebsstrahlengangs. Alternativ oder zusätzlich sind die Lichtstrahlquelle und optional auch die erste Linse einerseits und/oder der Lichtstrahlsensor und optional die zweite Linse andererseits, bezogen auf zumindest eine, vorzugsweise jede Messanordnung der Abstandsmessvorrichtung, vorzugsweise außerhalb des Betriebsstrahlengangs des Vermessungssystems angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform liegen also sowohl die Lichtstrahlquelle, die Einkoppelstelle und die erste Linse als auch der Lichtstrahlsensor, die Auskoppelstelle/ Auskoppelstellen und die zweite Linse außerhalb des Betriebsstrahlengangs, so dass eine Beeinflussung des Vermessungssystems bei der Erfassung des Abstandes insgesamt vermieden wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform liegen die Einkoppelstelle oder die Auskoppelstelle/ Auskoppelstellen oder die Einkoppelstelle und die Auskoppelstelle/Auskoppelstellen innerhalb des Betriebsstrahlengangs. Hierdurch verläuft der von der Lichtstrahlquelle erzeugte Lichtstrahl zumindest abschnittsweise durch den Betriebsstrahlengang des Vermessungssystems. Hierdurch ist beispielsweise eine besonders bauraumsparende Variante des Vermessungssystems ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 zeichnet sich dadurch aus, dass eine Lichtstrahlquelle derart angesteuert wird, dass ein Lichtstrahl durch eine von der ersten Oberfläche des ersten Elements verschiedene Oberfläche in das erste optische Element eingekoppelt wird, so dass ein erster Teillichtstrahl von der ersten Oberfläche und ein zweiter, die erste Oberfläche durchdringender Teillichtstrahl von der zweiten Oberfläche jeweils zurück in das erste optische Element reflektiert werden, und wobei die beiden Teillichtstrahlen erfasst, und in Abhängigkeit der erfassten Teillichtstrahlen der Abstand der ersten und der zweiten Oberfläche zueinander ermittelt wird. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.

Vorzugsweise wird der Lichtstrahl mithilfe einer ersten Linse derart fokussiert, dass ein Fokuspunkt des Lichtstrahls an der ersten Oberfläche liegt. Weiterhin wird bevorzugt eine zweite Linse in den Strahlengang zwischen dem ersten Element und dem Lichtstrahlsensor derart angeordnet und ausgebildet, dass die Teillichtstrahlen dem Lichtstrahlsensor zugeführt und insbesondere jeweils auf eine Sensorfläche des Lichtstrahlsensors fokussiert werden.

Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus dem zuvor Beschriebenen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

Figur 1 eine vorteilhafte Messanordnung gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel,

Figuren 2A und B Detailansichten der Messanordnung aus Figur 1,

Figur 3 ein optisches Vermessungssystem mit vorteilhaften

Messanordnungen in einer vereinfachten Darstellung und

Figur 4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben der Messanordnungen.

Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht eine vorteilhafte Messanordnung 1, die dazu ausgebildet ist, den Abstand zwischen zwei optischen Elementen 2, 3 zu erfassen. Bei den optischen Elementen 2, 3 handelt es sich vorliegend um einen Prüfling 5 und eine Messmatrize 6, wobei die Messmatrize 6 eine Referenzform aufweist, die zur optischen Prüfung der Oberflächenform des Prüflings 5 beziehungsweise des Elements 3 dient. Das erste Element 2 weist hierbei eine erste Oberfläche 7 auf, die einer zweiten Oberfläche 8 des zweiten Elements 3 beabstandet gegenüberliegt.

Das Element 2 ist somit Bestandteil eines hier nur teilweise dargestellten optischen Vermessungssystems 4, beziehungsweise Matrizenmesssystem, mittels dessen der Prüfling untersuchbar ist. Bei dem Vermessungssystem 4 handelt es sich insbesondere um ein Messsystem zur interferometrischen Formvermessung des Prüflings 5. Ein derartiges Vermessungssystem 4 ist beispielsweise in der Patentanmeldung DE 102021 202 909 Al beschrieben.

Bei dem Prüfling 5 beziehungsweise bei dem optischen Element 3 handelt es sich um einen EUV- Spiegel für die EUV-Lithographie oder Mikrolithographie, wozu die Oberfläche 8 insbesondere nicht- sphärisch, insbesondere asphärisch oder als Freiformfläche ausgebildet ist, um EUV- Strahlung, insbesondere mit einer Wellenlänge von weniger als lOOnm, zu reflektieren. Die Oberfläche 8 ist unbeschichtet, beschichtet und/oder hochreflektierend ausgebildet. Optional weist die Oberfläche 8 eine oder mehrere Beschichtungen auf, durch welche die Reflexionsqualität und -quantität verbessert wird.

Um die Funktionsfähigkeit des Spiegelelements zu prüfen, wird mittels des Vermessungssystems 4 die der Messmatrize 6 zugewandte Oberfläche 8 des Prüflings 5 darauf geprüft, ob die Oberfläche 8 eine gewünschte Soll-Form aufweist.

Als Ergebnis der Formvermessung wird eine Abweichung der tatsächlichen Form der Oberfläche 8 von der Sollform bestimmt. Die Sollform kann dabei mit der Referenzform beziehungsweise der Oberfläche 7 in Beziehung stehen. Insbesondere entspricht die Sollform der Referenzfläche beziehungsweise der ersten Oberfläche 7, so dass die Oberflächen 7,8 invers zueinander ausgebildet sind oder parallel zueinander verlaufen. Alternativ weicht die Sollform von der Referenzfläche ab.

Für die Vermessung der Oberflächenform wird beispielsweise ein Laserstrahl durch eine von der ersten Oberfläche 7 abgewandte weitere Oberfläche 11 in das Element 2 eingekoppelt, sodass es dieses durchdringt und an der Oberfläche 8 teilreflektiert wird, so dass ein Teilstrahl an der Oberfläche 7 und ein Teilstrahl an der Oberfläche 8 reflektiert wird. Hierzu ist in Figur 1 beispielhaft ein Betriebsstrahlengang 12 des Vermessungssystems 4 mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Durch die interferometrische Auswertung der reflektierten Teilstrahlen liefert das Messsignal den Abstand zwischen den Oberflächen 7 und 8.

Durch die vorteilhafte Messanordnung 1 wird erreicht, dass der Abstand zwischen den Elementen 2 und 3 auch in-situ in dem Vermessungssystem 4 ermittelbar ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beispielsweise das Referenzobjekt, also in diesem Fall das Element 2, beweglich gelagert ist, um einen Prüfvorgang durchzuführen. Durch die bewegliche Lagerung ist ein präzises Anordnen des Elements 2 bezüglich des Elements 3 notwendig, damit die Oberflächen 7 und 8 in einer gewünschten Ausrichtung einander gegenüberliegen und beispielsweise parallel zueinander verlaufen. Um die Ausrichtung präzise einstellen zu können und um ein Auftreffen des Elements 2 auf dem Element 3 zu verhindern, wird der Abstand mittels der Messanordnung 1 in vorteilhafter Weise erfasst und überwacht. Das Element 2 und das Element 3 weisen vorzugsweise jeweils eine einfach sphärische Geometrie auf.

Die Messanordnung 1 weist dazu eine Lichtstrahlquelle 13, insbesondere eine gegenüber dem Vermessungssystem 4 separate Lichtstrahlquelle 13, auf, die dazu ausgebildet ist, einen Lichtstrahl 14 zu erzeugen. Die Lichtstrahlquelle 13 dazu beispielsweise als LED-, Easerlaser oder Lasereinrichtung ausgebildet, oder als sonstige Lichtstrahlquelle zur Erzeugung eines strukturierten Lichtstrahls.

Der Lichtstrahlquelle 13 ist eine erste Linse 15 zugeordnet, durch welche der erzeugte Lichtstrahl 14 fokussiert wird, bevor er auf das erste Element 2 trifft. Dabei sind die Lichtstrahlquelle 13 und die Linse 15 derart angeordnet und ausgebildet, dass der Lichtstrahl 14 durch die Oberfläche 11 in das Element 2 eingekoppelt wird. Dabei sind die Lichtstrahlquelle 13 und die Linse 15 weiterhin derart angeordnet und ausgebildet, dass der durch die Linse 15 fokussierte Lichtstrahl 14 seinen Eokuspunkt Lu an der Oberfläche 7 aufweist und in einem Winkel abweichend von 90° und damit schräg auf die Oberfläche 7 trifft. Außerdem wird der Lichtstrahl 14 schräg durch die Oberfläche 11 in das optische Element 2 eingekoppelt, so dass der Lichtstrahl 14 in einem Winkel abweichend von 90° zu der Oberfläche an der Einkoppelstelle ausgerichtet ist.

Vorzugsweise ist die erste Linse 15 derart ausgebildet, dass sie die Effekte der Brechung des Lichtstrahls 14 an der Oberfläche 11, durch welche der Lichtstrahl 14 in das erste Element 2 eingekoppelt wird, korrigiert oder kompensiert werden. Insbesondere weist die Linse 15 eine dazu eingerichtete Lorrn auf. Vorzugsweise weicht die Linse 15 hierzu von einer rotationssymmetrischen Linse um mehr als 1 pm ab. Alternativ oder zusätzlich ist die Linse 15 zur Korrektur oder Kompensation vorzugsweise um eine insbesondere senkrecht zur Hauptstrahlrichtung des Lichtstrahls oder senkrecht zur Zeichenebene ausgerichteten Achse verkippt. Optional ist die Linse 15 aus mehreren Linsen und/oder Spiegeln gebildet, wobei zumindest eine Linse der Linse 15 von der Rotations Symmetrie um mehr als 1 pm ab weicht.

Die Lichtstrahlquelle 13 ist dabei seitlich, insbesondere außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12 angeordnet. Insbesondere ist die Lichtstrahlquelle 13 seitlich neben einer senkrecht bezüglich der Oberfläche 11 ausgerichteten Achse, die insbesondere durch die Einkoppelstelle verläuft, angeordnet. Ein Winkel zwischen der Lichtstrahlquelle 13, also insbesondere der von der Lichtstrahlquelle 13 emittierten Lichtstrahls, oder Lichtstrahlbündels, und der Achse ist kleiner 120°, bevorzugt kleiner als 90° und besonders bevorzugt kleiner als 45°.

Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtstrahlquelle 13 auch derart angeordnet sein, dass das von der Lichtstrahlquelle 13 emittierte Strahlenbündel in einem Winkel a auf die Oberfläche 11 auftrifft, wobei der Winkel a kleiner 75°, bevorzugt kleiner 45° und besonders bevorzugt kleiner 30° ist.

Figur 2A zeigt in einer Detailansicht einen mit einem gestrichelten Kasten Kl in Eigur 1 markierten Bereich. In diesem Bereich liegt der Eokuspunkt Lu des Lichtstrahls 14 an der ersten Oberfläche 7 des Elements 2. Vorzugsweise unterscheidet sich die Lichtwellenlänge des Lichtstrahls 14 um mehr als 10 nm von der Nutzwellenlänge des Messsystems. Die Oberfläche 7 ist teilreflektierend ausgebildet, sodass der Lichtstrahl 14 an der Oberfläche 7 in einem Teillichstrahl 19 zurück in Richtung der Oberfläche 11 reflektiert wird. Ein weiterer Teillichtstrahl 16 aus dem Lichtstrahl 14 durchdringt die Oberfläche 7 und trifft auf die Oberfläche 8 und wird von dieser zurück in Richtung des Elements 2 reflektiert, wo der Teillichtstrahl 16 durch die Oberfläche 7 erneut in das Element 2 eingekoppelt und zur Oberfläche 11 gelenkt wird, wie in Eigur 1 gezeigt. Weil sich der Teillichtstrahl 16 und auch der Teillichtstrahl 19 durch Reflektion auffächem, sind mehrere auffächemde Linien für den jeweiligen Teillichtstrahl 16, 19 in den Eiguren 1 bis 2B gezeigt.

In Eiguren 1 bis 3 sind beispielhaft mehrere Abstände der Elemente 2 und 3 zueinander eingezeichnet, wobei die Oberfläche 8 des zweiten Elements 3 in einem kleineren Abstand zur Oberfläche 7 mit dem Bezugszeichen 9 und in einem noch kleineren Abstand zu der Oberfläche 7 mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. In Abhängigkeit von dem Abstand wird der schräg auftreffende Teillichtstrahl 16 an unterschiedlichen Stellen reflektiert. So wird der Teillichtstrahl 16 gemäß dem durch die Oberfläche 9 kleineren Abstand als Teillichtstrahl 18 reflektiert und der auf die Oberfläche 10 treffende Teillichtstrahl 16 als Teillichtstrahl 17. Auch die Teillichtstrahlen 17, 18 werden zurück zu dem Element 2 reflektiert, durch die Oberfläche 7 eingekoppelt und durch die Oberfläche 11 ausgekoppelt.

Die Messanordnung 1 weist weiterhin eine zweite Linse 20 sowie einen Lichtstrahlsensor 21 auf. Der Lichtstrahlsensor 21 weist eine Sensorfläche 22 auf, die insbesondere eben ausgebildet ist, und auf welcher der Teillichtstrahl 19 und der jeweilige Teillichtstrahl 16, 17 oder 18 durch die Linse 20 derart gelenkt werden, dass jeweils ein Fokuspunkt F19 und Fi6, F17 oder Fis (in Abhängigkeit von dem vorliegenden Abstand zwischen den Elementen 2,3) auf der Sensorfläche 22 liegt. Der Lichtstrahlsensor 21 ist beispielsweise ein Kamerasensor, insbesondere Zeilenscanner, wobei die Sensorfläche 22 von dem Sensor gebildet ist.

Die Linse 15 bildet vorliegend eine erste Eokuseinrichtung und die Linse 20 eine zweite Eokuseinrichtung. Optional weist zumindest eine dieser Eokuseinrichtungen wenigstens ein weiteres optisches Element, wie insbesondere eine Linse und/oder einen Spiegel, auf, um den jeweiligen Lichtstrahl oder Teillichtstrahl vorteilhaft zu fokussieren.

Durch das Eokussieren der Teillichtstrahlen auf die Sensorfläche 22 ist deren Position auf der Sensorfläche 22 mittels des Kamerasensors beziehungsweise des Lichtstrahlsensors 21 möglich. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Abstand von Lichtstrahlquelle 13, Linse 15, Linse 20 und Lichtstrahlsensor 21 zu dem Element 2 stets gleich beziehungsweise fest. Nur das Element 3 wird auf eine Messposition an das Element 2 angenähert.

Figur 2B zeigt hierzu eine Detailansicht gemäß dem gestrichelten Kasten K2 aus Eigur 1. Die Linse 20 ist derart ausgebildet, dass sie die aus der Oberfläche 11 beziehungsweise dem Element 2 auskoppelnden Teillichtstrahlen 16 bis 19 auf die Sensorfläche 22 fokussiert.

Aufgrund der geometrischen Gegebenheiten sowie bekannten Materialien und damit einhergehenden Brechungsindizes korrespondiert die Verschiebung beziehungsweise der Abstand der Eokuspunkte F19 und Fi6 voneinander dem Abstand der Oberflächen 7 und 8 zueinander. Ebenso entspricht die Verschiebung des Eokuspunkts F19 dem zu dem Eokuspunkt F17 dem Abstand der Oberfläche 7 zu der Oberfläche 10 beziehungsweise dem kleinsten vorliegend gezeigten Abstand der Elemente 2,3 zueinander. Entsprechend entspricht der Abstand des Eokuspunkts F19 zu dem Eokuspunkt Fis dem Abstand der Oberfläche 7 zu der Oberfläche 9 beziehungsweise dem gezeigten mittleren Abstand.

Somit kann mittels einer Messanordnung 1 der Abstand sowohl zwischen Oberflächen 7, 8 also zwischen den reflektierenden Oberflächen oder Grenzflächen der Beschichtungen 9 und 10 erfasst werden. In der Annahme, dass die Beschichtungen 9, 10 eine bekannte Stärke aufweisen, können die Abstände der Fokuspunkte F17, Fi6 und Fis zueinander als Referenzwerte für die Kalibrierung des Lichtstrahlsensors 21 genutzt werden, um dann den korrekten Maßstab zur Beurteilung des Ab stands der Oberfläche 7 zu der Oberfläche 8 zu ermitteln. Die Linsen 15 und 20 besitzen insbesondere eine xy-Polynombeschreibung auf einer Seite, sind also nicht rotations symmetrische Asphären. Durch den Symmetriebruch ist der Abbildungsfehler aufgrund der schrägen Einkopplung in das Element 2 vorteilhaft korrigiert.

Durch die vorteilhafte Messanordnung 1 ist es möglich, Abstandsmessgenauigkeiten von bis zu 1 p m in einem Messbereich von bis zu 10 mm zu erreichen. Ist der Lichtstrahlsensor 21 als Zeilenkamera ausgebildet, so wird die Vermessung in einer Messzeit von weniger als 10 ps durchgeführt.

Durch die vorteilhafte Ausbildung der Messanordnung 1 sind der Sender, also die Lichtstrahlquelle 13 und die erste Linse 15, sowie der Empfänger, also der Lichtstrahlsensor 21 und die zweite Linse 20, außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12, insbesondere seitlich bezüglich einer senkrecht auf der Oberfläche 7 stehenden Achse, angeordnet. Alternativ kann aber auch ausschließlich die Lichtstrahlquelle 13 und optional die erste Linse 15, oder ausschließlich der Empfänger außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12 insbesondere seitlich bezüglich einer senkrecht auf der Oberfläche 7 stehenden Achse angeordnet sein. Der Sender und der Empfänger bilden somit zusammen mit dem optischen Element 2 eine vorteilhafte Abstandsmessvorrichtung 23 aus. Dadurch ist eine vorteilhafte Integration der Messanordnung 1 beziehungsweise der Abstandsmessvorrichtung in das Vermessungssystem 4 geboten, wodurch auch eine in-situ Vermessung des Abstands gewährleistet ist.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Lichtstrahlen dabei durch die Oberfläche 11, die auf der von der Oberfläche 7 abgewandten Seite des Elements 2 ausgebildet ist, ein- und ausgekoppelt. In diesem Ausführungsbeispiel liegen dabei die Einkoppel- und Auskoppelstellen innerhalb des Betriebsstrahlengangs 12. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liegt zumindest die Einkoppelstelle oder die Auskoppelstelle außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12. Auch können sowohl Einkoppelstelle als auch die Auskoppelstellen außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12 liegen. Optional sind die Oberflächen 7 und 11 im Bereich der jeweiligen Koppelstelle mit einer Beschichtung mit einem vorbestimmten Brechungsindex versehen, durch welche das Ein- und Auskoppeln verbessert wird.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Messanordnung 1 in dem Vermessungssystem 4. In diesem Fall weist die Abstandsmessvorrichtung 23 zwei der Messanordnungen 1, nämlich eine Messanordnung 1A und eine Messanordnung 1B, auf. Die Messanordnung 1A und 1B sind zumindest im Wesentlichen gemäß der Messanordnung 1 von Figur 1 ausgebildet, mit den im Folgenden erläuterten Unterschieden, die jeweils alleine oder in Kombination auch bei der Messanordnung in Figur 1 realisiert werden können. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei zur Unterscheidung der Messanordnungen 1A und 1B voneinander, dem jeweiligen Bezugszeichen zusätzlich ein A beziehungsweise B zugeordnet ist.

Die Messanordnung 1A unterscheidet sich von der Messanordnung 1 dadurch, dass die Lichtstrahlquelle 13A und die Linse 15A derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass der Lichtstrahl 14A der ersten Messanordnung 1A nicht durch die Oberfläche 11, sondern durch eine seitlich zu der Oberfläche 7 angeordnete Oberfläche 24 beziehungsweise Seitenfläche in das Element 2 eingekoppelt wird. Die reflektierten Teilstrahlen 15A und 16A werden aus der Oberfläche 11 im Bereich des Betriebsstrahlengangs 12 ausgekoppelt, sodass sie wie zuvor beschrieben auf den Empfänger aus Linse 20 und Lichtstrahlsensor 21, insbesondere Zeilenkamera, treffen. Dadurch wird der Lichtstrahl 14A außerhalb des Betriebsstrahls 12 in das Element 2 eingekoppelt und innerhalb des Betriebsstrahls 12 ausgekoppelt.

Die Messanordnung 1B unterscheidet sich von der Messanordnung 1 vorliegend dadurch, dass der durch die Lichtstrahlquelle 13B erzeugte Lichtstrahl 14B mittels der Linse 15 durch die Oberfläche 11 in das Element 2 eingekoppelt und wie zuvor beschrieben an den Oberflächen 7, 8 reflektiert wird. Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel werden die reflektierten Teilstrahlen 19B und 16B jedoch nicht im Bereich des Betriebsstrahlengangs 12, sondern in einem dazu beabstandeten und benachbarten Abschnitt der Oberfläche 11 aus dem Element 2 ausgekoppelt und der zweiten Linse 20B und dem zweiten Lichtstrahlsensor 21B zugeführt. Damit wird der Lichtstrahl 14 innerhalb des Betriebsstrahls 12 in das Element 2 eingekoppelt und außerhalb des Betriebsstrahls 12 ausgekoppelt. Durch die Abstandsmessvorrichtung 23 ist nunmehr nicht nur der Abstand, sondern auch eine Ausrichtung der Elemente 2 und 3 zueinander in einem Messvorgang auf einfache Weise ermittelbar.

Vorzugsweise weist die Messvorrichtung zumindest eine weitere Messanordnung IC auf, die entsprechend der Messanordnungen 1, 1A oder 1B, oder einer Kombination daraus, ausgebildet ist. Die drei Messanordnungen 1A, 1B und IC sind derart ausgebildet, dass sie den Abstand zwischen Elementen 2 und 3 beziehungsweise zwischen Oberflächen 7 und 8 an drei unterschiedlichen Stellen erfassen, die nicht in einer Linie liegen, sodass die dreidimensionale Ausrichtung der Elemente 2, 3 zueinander erfassbar ist. Optional ist zumindest eine der Messanordnungen 1A, 1B und/oder IC, mehrere der Messanordnungen 1A bis IC oder jede der Messanordnungen 1A bis IC derart ausgebildet, dass der jeweilige Lichtstrahl sowohl außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12 in das Element 2 eingekoppelt als auch außerhalb des Betriebsstrahlengangs 12 aus dem Element 2 ausgekoppelt wird. So wird der betroffene Lichtstrahl beispielsweise sowohl durch eine zu der Oberfläche 11 beabstandete Seitenwand eingekoppelt als auch aus einer Seitenwand insbesondere als Teilstrahlen ausgekoppelt, wobei die Seitenwände jeweils seitlich zu der Oberfläche 11, insbesondere in einem Winkel von beispielsweise 45° bis 90° ausgerichtet sind. Die Messanordnungen 1 A bis IC können bezüglich des Bezugs zu dem Betriebsstrahlengang 12 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.

Optional weist das Vermessungssystem 4 einen ansteuerbaren Aktuator 25 auf, mittels dessen die Messmatrize 6 beziehungsweise das Element 2 relativ zu dem Prüfling 5 beziehungsweise zu dem Element 3 verlagerbar ist, um beispielsweise die Ausrichtung der Oberflächen 7,8 zueinander anzupassen. Somit ist es in Kombination mit den Messanordnungen 1 und/oder 1A, 1B und IC beziehungsweise mit der Abstandsmessvorrichtung 23 möglich, eine Ausrichtung von Prüfling und Matrize zueinander zu erreichen, ohne dass diese auf einander treffen in dem der Aktuator 25 in Abhängigkeit von dem Messergebnis angesteuert wird.

Figur 4 zeigt hierzu ein vorteilhaftes Betriebsverfahren zum Betreiben des Messsystems 4. In einem ersten Schritt S 1 wird der Messvorgang gestartet und die jeweilige Lichtstrahlquelle 13 oder 13A, 13B und/oder 13C aktiviert. In dem darauffolgenden Schritt S2 werden mittels der Lichtstrahlsensoren, insbesondere Zeilenkameras, die Fokuspunkte F19 und - je nach eingestelltem Abstand - Fi6, Fis oder F17 erfasst, und deren Abstand zueinander auf der jeweiligen Sensorfläche 22 bzw. 22A, 22B, 22C ermittelt.

Im darauffolgenden Schritt S3 wird in Abhängigkeit der erfassten Abstände der Fokuspunkte zueinander der Abstand der Oberfläche 7 zur Oberfläche 8 an den Reflektionspunkten berechnet, wobei die Geometrie und Brechungsindizes der Abstandsmessvorrichtung 23 berücksichtigt werden.

Im darauffolgenden Schritt S4 wird geprüft, ob einer oder mehrere der erfassten Abstände einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet oder überschreitet, und/oder ob eine Ausrichtung der Oberfläche 7 zu der Oberfläche 8 einer Soll- Ausrichtung entspricht. Ist dies nicht der Fall (n) wird der Aktuator 25 in einem Schritt S5 dazu angesteuert, die Ausrichtung der Messmatrize 6 zum Korrigieren der Abstände und/oder der Ausrichtung zu verändern. Durch das Ermitteln des oder der Abstände wird dabei sichergestellt, dass der Aktuator derart angesteuert wird, dass die Messmatrize 6 nicht auf den Prüfling 5 trifft. Sobald der Abstand und/oder die Ausrichtung den gewünschten Werten entsprechen (j), wird das Verfahren im Schritt S6 beendet und das Vermessungssystem 4 kann mit der eigentlichen Formvermessung der Oberfläche 8 des Prüflings 2 beginnen.

Bei sphärischen oder annähernd sphärischen Flächen reichen drei Messpositionen oder drei der Messanordnungen aus, um eine Kollision der Elemente 2,3 miteinander zu vermeiden. Die Abweichung von einer Sphärenform muss kleiner sein als der geringste erlaubte Abstand. Bei starken Freiformflächen sind vorzugsweise 6 Messanordnungen oder Messpositionen vorhanden, um alle sechs Freiheitsgrade (x,y, z- Verschiebungen, sowie Rotation um x,y, z-Achsen) zu bestimmen, so dass eine Kollision sicher vermieden wird.