UNTERSUCHUNG EINER PROBE Die Anmeldung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur chromatisch- konfokalen Untersuchung einer Probe.

HINTERGRUND

Optisch dünne Schichten finden heute in vielen Bereichen Anwendung und erfüllen ein breites Spektrum an Funktionalität. Anwendungsmöglichlceiten sind beispielsweise Entspiegelung in der Brillenherstellung, elektrische Leitfähigkeit in der Halbleiterindustrie oder Isolation in der Biochemie. Ein sehr vielversprechendes neues Einsatzgebiet von Dünnschichttechnologien öffnet sich gerade im Bereich der Polymerelektronik. Vielfältige neue Produkte werden entwickelt, da neben dem Aspekt der äußerst wirtschaftlichen Erzeugung durch Printverfahren weitere Vorteile wie flexible Trägermaterialien möglich werden. Somit können äußerst preiswert neue innovative Produkte wie z. B. gedruckte Schaltkreise oder Displayerzeugnisse hergestellt werden, Unter diesen Bereich fallen auch Produlcte wie organische Solarzellen, welche ein enormes Potential z. B. auf Textilien oder anderen, nicht ebenen oder flexiblen Untergründen haben.

Damit die Funlctionalität dieser Technologien gewährleistet werden kann, ist unter anderem die Schichtdicke der einzelnen Schichten ausschlaggebend. Die Dicke, also die Geometrie der aufgebrachten Schicht, bestimmt beispielsweise die Leitfähigkeit oder Reaktionsfreudigkeit der aufgetragenen chemischen Schicht. Ist die Geometrie dieser Schicht nicht korrekt, zeigen Bauteile einen Defekt oder ein Verhalten, welches für eine ordnungsgemäße Funktionsweise nicht brauchbar ist. Deshalb ist eine Überwachung des Printprozesses unumgänglich. Dabei muss die Prozessüberwachung nichtinvasiv erfolgen, sodass eine optische Überprüfung die erste Wahl ist. Wie bereits erläutert, ist eine konstant homogene Schichtdicke auf dem Messobjekt ausschlaggebend für ein funlctionierendes Endprodukt. Dabei reicht es nicht aus, nur diskrete Punktmessungen durchzuführen, da nicht detektierte Fehlstellen zum Versagen des Produktes führen können. Deshalb ist es wünschenswert, über eine Technologie zu verfügen, welche anstatt diskreter Messpunkte ganze Messflächen auf deren Schichtdickenverhalten bestimmen kann.

Gegenwärtig wird eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren zur Vermessung dünner Schich- ten angewendet, die im Folgenden vorgestellt werden. Dabei werden nur Verfahren berücksichtigt, die sich zur kontaktlosen und zerstörungsfreien Messung eignen.

Ein weit verbreitetes Verfahren ist die Röntgenreflektometrie (x-ray reflectometry, XRR), bei der durch das Reflexions vermögen von Röntgenstrahlung Aussagen über die Schichtdicke getroffen werden können. Je nach Material sind Schichtdicken von 2 nm bis 1000 nm mit einer Auflösung von unter einem Nanometer bestimmbar. Nachteilig wirkt sich neben der Notwenigkeit des Einsatzes von Röntgenstrahlung auch die lange Messdauer von mehr als 10 s aus. Da die Röntgenstrahlen nur unter einem Winkel von wenigen Grad auf das Messobjekt auftreffen dürfen, sind ein großer Einfluss des Messabstandes auf die Schichtdickenmessung sowie eine geringe laterale Auflösung die Folge. Durch die geringe laterale Auflösung können feine Strukturen auf der Messoberfläche nicht unterschieden werden.

Ein ebenfalls auf Röntgenstrahlung basierendes Messverfahren ist die Röntgenfluores- zenzanalyse (x-ray fluorescence spectroscopy, XRF). Nach Anregung des Messobjekts mit Röntgenstrahlung kann durch die dabei auftretende Fluoreszenz auf Schichtdicke und Zusammensetzung geschlossen werden. Sowohl Messabstand als auch Oberflächenrauheit haben, verglichen mit der XXR geringeren Einfluss auf das Messergebnis. Messbare Schichtdicken liegen im Bereich von 2 nm bis 10 μιη. Je nach Material kann zur Anregung auch eine ultraviolette Lichtquelle verwendet werden. Problematisch ist bei diesem Verfahren, dass die Schichten eventuell mit Markern versehen werden müssen und die Vermessung von Mehrschichtsystemen komplex ist. Zur Kalibration ist zudem ein Referenzmessobjekt nötig.

Ähnliche Hindernisse ergeben sich beim APEL-V erfahren (alpha particle energy loss). Dabei werden zunächst geringe Mengen eines α-Strahlers in das Trägersubstrat eingebracht, danach erfolgt der Auftrag der dünnen Schicht. Durch Messung der Abschwächimg der Strahlung durch die dünne Schicht kann anschließend auf deren Dicke geschlossen werden. Die Messdauer und erreichbare Genauigkeit sind stark vom eingesetzten Material und der Aktivität der radioaktiven Substanz abhängig. Typische Messzeiten liegen zwischen einigen Sekunden und mehreren Stunden. Neben den notwendigen Strahlenschutzvorkehrungen limitiert auch das aufwändige Einbringen des α-Strahlers in das Trägersubstrat sowie die radioaktive Kontamination des Messobjekts die möglichen Einsatzgebiete.

Eine weitere Messmethode stellt die spektrale Ellipsometrie (SE) dar. Bei diesem Verfahren wird die Änderung des Polarisationszustandes von Licht bei der Reflexion an der Oberfläche des Messobjekts gemessen, um auf die Schichtdicke schließen zu können. Durch Anpassung eines optischen Strulcturmodells an das gemessene Spektrum kann die Dicke - neben anderen optischen Eigenschaften der Schicht - mit einer Genauigkeit von besser als einem Nanometer bestimmt werden. Die minimal bestimmbare Schichtdiclce beträgt wenige Nanometer. Nach- teilig wirken sich allerdings der komplexe Aufbau und der große Messwinkel aus, der keine hohe laterale Auflösung ermöglicht.

Auf einem Interferenzeffekt beruht die reflektometrische Dünnschichtmessung (thin film re- flectometry, TFR). Die beschichtete Oberfläche des Messobjekts wird dabei mit polychroma- tischem Licht bestrahlt und es wird ein Reflexionsspektram gemessen. Durch Dünnschichtinterferenz im Schichtsystem des Messobjekts weist das Reflexionsspektrum Extrema auf, deren Periodizität Rückschlüsse auf die Schichtdicke zulässt. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen vor allem im robusten Aufbau und der geringen Messdauer. Je nach spektraler Bandbreite und Aus wertungsmethode der Messdaten ist die minimal messbare Schichtdicke auf circa 30 nm begrenzt.

Einige gängige Messverfahren zur Vermessung der Oberflächenstruldur einer reflektierenden Messoberfläche werden im Folgenden beschrieben. Ein weit verbreitetes Verfahren der Oberflächenmesstechnik stellt die Lasertriangulation dar. Das Messobjekt wird dazu mit einer Laserlinie beleuchtet, die durch eine Kamera unter einem bekannten Triangulationswinkel beobachtet wird. Durch Strukturen auf dem Messobjekt wird die Linie aus Sicht der Kamera verformt, woraus das Oberflächenprofil berechnet werden kann. Die Vorteile des Verfahrens sind die große Robustheit gegenüber Umgebungseinflüssen und die einfache Skalierbarkeit des lateralen Messbereichs. Bei zu rauen oder stark spiegelnden Messoberflächen wird das Messergebnis jedoch zunehmend verfälscht. Gängige Geräte bieten je nach Größe des Messbereichs eine Auflösung von wenigen Mikrometern. Die Speckle-Interferometrie nutzt die Entstehung von Speckies bei der Bestrahlung einer rau- en Oberfläche mit kohärentem Licht zur Bestimmung der Topografie. Das Specidemuster entsteht durch Interferenz der reflektierten Strahlung an der strukturierten Oberfläche. Durch das interferometrische Messprinzip sind eine hohe Auflösung, kurze Messzeiten und ein gro- ßer Arbeitsabstand möglich. Nachteilig für den Einsatz in industrieller Umgebung wirkt sich die große Empfindlichkeit gegenüber Erschütterungen aus.

Weißlichtinterferometrie (WLT) und optische Kohärenztomografie (OKT) sind ebenfalls Verfahren, die ein Interferometer zur Bestimmung des Objektabstands verwenden. Kritisch ist bei diesen Verfahren vor allem die kurze Kohärenzlänge von weißem Licht, welche bei wenigen Mikrometern liegt und damit einen sehr präzisen Aufbau erfordert. Die Auflösung der Messergebnisse liegt unter einem Mikrometer, allerdings ist die Messzeit mit mehreren Sekunden pro Abstandswert verhältnismäßig lang. Ein weiteres Messgerät zur Abstandsbestimmung stellt das Autofokus-Mikroskop dar. Die Probe wird dabei schrittweise senkrecht zur Fokusebene eines Mikroskops bewegt. Bei jedem Schritt wird durch eine Kamera ein Bild aufgenommen. Die Berechnung der Oberflächento- pografie erfolgt anschließend aus der Schärfeinformation der Bilder. Die Größe des lateralen Messbereichs wird durch den Abbildungsmaßstab des Mikroskops und die Größe des Kame- rasensors bestimmt. Die erreichbare Abstandsauflösung gängiger Geräte beträgt ca. 20 nm.

Die Funktionsweise eines konfokalen Abstandssensors ähnelt der des Autofokus-Mikroskops. Eine punktförmige Lichtquelle wird durch ein Objektiv auf die Oberfläche des Messobjekts abgebildet, von dort reflektiert und anschließend auf eine Lochblende fokussiert, hinter der eine Photodiode angebracht ist. Die Lichtintensität an der Photodiode ist maximal, wenn sich das Messobjekt in der Fokusebene des Objektivs befindet. Das schrittweise Verschieben des Objektivs zur Abstandsmessung entfällt, wenn die Dispersion der Optik ausgenutzt und statt der Photodiode ein Spektrometer eingesetzt wird (chromatisch-konfokaler Sensor), Um einen lateralen Messbereich punktweise abzutasten, kann das System entweder translatorisch ver- schoben werden oder mit einer Nipkow-Scheibe, einem Spiegelscanner oder mit Schlitzblenden erweitert werden. Die Vorteile der Konfokaltechnik sind vor allem der einfache optische Aufbau und die kurze Messzeit. Das Dokument US 8,654,352 Bl offenbart einen chromatisch-konfokalen Linienscanner mit einer multispektralen Punktlichtquelle und einem Kollimator zur Erzeugung eines parallelen Strahlenbündels. Das parallel gerichtete Lichtstrahlenbündel wird über einen Strahlteiler und eine hyperchromatische Zylinderlinse auf ein zu vermessendes Objekt fokussiert. Des Weite- ren sind eine schlitzförmige Detektionsblende, ein nachgeschaltetes Spektrometer und eine Bilderfassungseinheit vorgesehen.

Das Dokument US 2010/0188742 AI beschreibt einen weiteren chromatisch-konfokalen Linienscanner mit einer multispektralen Punktlichtquelle. Eine Strahlformung zu einer Linie erfolgt bereits bei der Kollimation über eine Zylinderlinse, die direkt hinter dem Faserende angeordnet ist. Es wird eine fächerförmige Licht-Messlinie erzeugt. Dadurch ist ein verstärktes chromatisches Übersprechen entlang der linienförmigen Detektionsblende möglich, was die laterale Auflösung in dieser Richtung verschlechtert. Eine multispektrale Linie wird auf das Objekt projiziert und konfokal ausgewertet.

Das Dokument US 2010/0097693 AI offenbart eine weitere Ausführungsform eines chromatisch-konfokalen Linienscanners. Eine multispektrale Linie wird durch einen Schlitz vor der multispektralen Punktlichtquelle geformt. Eine Schlitzblende wird auf das Objekt abgebildet. Eine chromatische Aberration wird bereits bei der Strahlformung zur Erzeugung eines Paral- lelstrahls durch eine Linse in das System eingebracht.

ZUSAMMENFASSUNG

Aufgabe ist es, verbesserte Technologien zur Untersuchung einer Probe anzugeben, insbeson- dere zur optischen Untersuchung einer Probe.

Es ist eine Vorrichtung mit den Merlanalen nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 geschaffen. Weitere Ausfuhrungsformen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Es ist eine Vorrichtung zur chromatisch-konfokalen Untersuchung einer Probe offenbart. Die Vorrichtung weist eine multispektrale Lichtquelle auf, die in einem Brennpunkt eines Hohlspiegels angeordnet ist. Von der Lichtquelle abgegebenes Licht wird von dem Hohlspiegel zumindest teilweise als parallele Lichtstrahlen reflektiert. Die Vorrichtung weist weiterhin einen im Strahlengang der Lichtstrahlen angeordneten Stahlteiler auf, der konfiguriert ist, die Lichtstrahlen zumindest teilweise zu einer Probe zu lenken und von der Probe reflektiertes Licht zu einer Detektoreinrichtung durchzulassen. Des Weiteren ist eine erste Fokussierein- richtung vorgesehen, die zwischen dem Stahlteiler und der Probe angeordnet ist und die kon- figuriert ist, das aus dem Strahlteiler austretende Licht zu einer Linie zu fokussieren, so dass eine erste Fokuslichtlinie erzeugt wird. Die Vorrichtung umfasst eine zweite Fokussierein- richtung, die zwischen dem Strahlteiler und der Detelrtoreinrichtung angeordnet ist, und die konfiguriert ist, das von der Probe reflektierte Licht zu einer Linie zu fokussieren, so dass eine zweite Fokuslichtlinie erzeugt wird, Eine Spaltblende ist zwischen der zweiten Fokussie- reim chtung und der Detektoreinrichtung angeordnet. Die Detektoreinrichtung ist konfiguriert, von der Probe reflektiertes Licht spektral auszuwerten.

Nach einem anderen Aspekt ist ein Verfahren offenbart, mit folgenden Schritten: Bereitstellen von Referenzdaten, wobei die Referenzdaten Reflektanzkurven eines Materials der Probe bei unterschiedlichen Schichtdicken und eine chromatische Referenzkennlinie umfassen, Vergleichen einer von der Probe reflektierten und mittels einer Detektoreinrichtung erfassten Reflek- tanzkurve mit den Referenzdaten und Bestimmen einer Schichtdicke der Probe sowie eines Abstands der Probe von der Detektoreinrichtung anhand des Vergleichs. Das Verfahren kann beispielsweise mit der in der Anmeldung offenbarten Vorrichtung ausgeführt werden.

Als Probe kann insbesondere eine dünne Schicht zum Einsatz kommen, deren Oberfläche beleuchtet wird, um Eigenschaften der Schicht zu ermitteln (Dünnschichtvermessung). Die Probe kann ein oder mehrere Materialien aufweisen. Die Probe kann als eine Schicht aus einem einzelnen Material bereitgestellt sein. Alternativ kann die Probe als mehrschichtiges Sys- tem bereitgestellt sein, wobei verschiedene Materialien in Schichten angeordnet sind. Die Probe kann organische und / oder anorganische Materialien enthalten. Die Probe kann beispielsweise mittels eines Druckprozesses hergestellt sein. Die Dicke der Probe kann zwischen 30 nm und 3,5 μπι betragen. Durch die Verwendung des Hohlspiegels zur teilweisen parallelen Ausrichtung des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts wird eine chromatische AbeiTation vermieden, wie sie beim Einsatz von Kollimatorlinsen in der Regel auftritt. Der Hohlspiegel kann als Parabolspiegel ausgeführt sein, beispielsweise als Off-Axis Parabolspiegel. Alternativ kann ein sphärischer Hohlspiegel vorgesehen sein. Die Lichtquelle kann näherungsweise eine Punktlichtquelle sein. Je näher die Lichtquelle dem Ideal der Punktlichtquelle kommt, umso besser ist die Auflösung der Vorrichtung. Die Lichtquelle kann mittels einer Lichtleitfaser bereitgestellt sein, wobei in ein Ende der Lichtleitfaser Licht eingespeist wird, das an einem anderen Ende der Lichtleitfaser austritt, und wobei das andere Ende der Lichtleitfaser im Brennpunkt des Hohlspiegels angeordnet ist. Das andere Ende der Lichtleitfaser kann auch als offenes Ende bezeichnet werden. Die Lichtleitfaser kann eine Glasfaser sein. Die Glasfaser kann einen Kerndurchmesser von wenigsten 50 μπι aufweisen. Der Kerndurchmesser kann alternativ wenigstens 200 μηι betragen. Es können auch Glasfasern mit einem Kerndurchmesser von weniger als 50 μιη verwendet werden, beispielsweise 30 μιη, 20 μιη oder 10 μιη. Ein kleinerer Kerndurchmesser kann zu einer besseren örtlichen Auflösung führen. In einer Ausführungsform kann die Lichtleitfaser als Singlemodefaser ausgeführt sein, beispielsweise mit einem Kerndurchmesser von 9 μιη. Die Glasfaser kann als Stufenindex-Multimode-Glasfaser oder als Gradientenindex-Multimode-Glasfaser ausge- führt sein. Die Verwendung einer Lichtleitfaser erhöht die Flexibilität der Vorrichtung. Licht aus einer Leuchte kann mittels der Lichtleitfaser in die Vorrichtung eingespeist werden, wobei die Anordnung der Leuchte außerhalb der Vorrichtung erfolgen kann. Als Leuchte kann beispielsweise eine LED (light emitting diode) verwendet werden. Die Lichtquelle kann als einzelne LED, als mehrere einzelne LEDs oder als LED-Array bereitgestellt sein. Beispiels- weise kann eine Weißlicht-LED eingesetzt werden. Durch eine Kombination verschiedenfarbiger LEDs, beispielsweise in einem Array, kann eine bestimmte Spektralverteilung der Lichtquelle eingestellt werden. Die Lichtquelle kann konfiguriert sein, Licht in einer der folgenden Spektralbereiche abzugeben: UV (ultraviolett), VIS (sichtbares Licht), NIR (nahes Infrarot), IR (Infrarot) und eine Kombination hiervon. Die Detektoreinrichtung kann konfigu- riert sein, Licht in den vorgenannten Spektralbereichen zu empfangen und auszuwerten. Insbesondere kann der Spektralbereich der Lichtquelle an den Spektralbereich der Detektoreinrichtung angepasst sein.

Die Lichtquelle kann als gepulste Lichtquelle bereitgestellt sein. Es kann eine Steuereinrich- tung für die Lichtquelle vorgesehen sein, die konfiguriert ist, Lichtpulse mit einer bestimmten Pulslänge zu erzeugen. Bei Verwendung einer LED (einzeln, mehrere LEDs oder in einem LED Array) lässt sich eine minimale Pulsdauer von 500 με erreichen. Mit einer pulsbaren breitbandigen Lichtquelle mit ausreichend hoher Leistung sind auch Belichtungszeiten im Nanosekundenbereich möglich. Des Weiteren kann eine Pulserzeugungseinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise ein optischer Shutter (z.B. eine Pockels-Zelle). Die Pulserzeugungseinrichtung kann konfiguriert sein, Pulse mit einer Länge von 40 oder kürzer zu erzeugen.

Die Komponenten der Vorrichtung können derart angeordnet und / oder konfiguriert sein, dass Lichtstrahlen ausschließlich senkrecht auf die Probe einfallen.

Nach einer Ausführungsform weist die Vorrichtung zusätzlich die folgenden Komponenten auf: eine erste Abschirmeinrichtung, die in einem aus dem Strahlteiler austretenden Verlustpfad angeordnet ist, wobei der Verlustpfad Licht umfasst, das von der Lichtquelle abgegeben wird und das durch den Strahlteiler tritt, ohne in Richtung der Probe abgelenkt zu werden, wobei die erste Abschirmeinrichtung derart in dem Verlustpfad angeordnet ist, dass ein Teil des Lichts im Verlustpfad auf die erste Abschirmeinrichtung trifft und ein anderer Teil des Lichts im Verlustpfad an der ersten Abschirmeinrichtung vorbei geht, einen Spiegel, der hinter der ersten Abschirmeinrichtung angeordnet ist, so dass der Spiegel das an der ersten Abschirmeinrichtung vorbei gehende Licht reflektiert, derart, dass das reflektierte Licht zum Strahlteiler zurück läuft und von dem Strahlteiler als Referenzlicht zur Detektoreinrichtung umgelenkt wird, und eine zweite Abschirmeinrichtung, die zwischen dem Strahlteiler und der ersten Fokussiereinrichtung derart in einem Lichtpfad in Richtung zu der Probe angeordnet ist, dass Licht mit einer Breite, die einer Breite des an der ersten Abschirmeinrichtung vorbei gehenden und von dem Spiegel reflektierten Lichts im Verlustpfad entspricht, in dem Lichtpfad zur Probe abgeschirmt wird. Im Strahlengang des Referenzlichts kann eine Abdämpfeinrichtung zum Abschwächen des Lichts angeordnet sein, beispielsweise vor dem Spiegel. Hierdurch kann die Lichtleistung an der Detel toreinrichtung gesteuert werden (Dynamikanpassung). Bei unterschiedlichen Messobjekten kann unterschiedlich viel Licht reflektiert werden. Eine schlechtere Reflektion kann durch eine höhere Lichtleistung der Lichtquelle kompensiert werden. Allerdings kann dann der Bereich des Referenzpfads an der Detektoreinrichtung in Sättigung gehen. Mittels der Abdämpfeinrichtung kann das Referenzlicht abge- schwächt werden, um die Sättigung zu vermeiden. Die Abdämpfeinrichtung kann als Filter ausgeführt sein. Beispielsweise kann ein Magazin mit verschiedenen (zwei oder mehr) Graustufenfiltern direkt vor dem Spiegel des Referenzpfades angeordnet sein, um die Lichtmenge in dem Pfad zu verringern. Es kann auch ein Display oder ein variabler Filter vorgesehen sein, wobei die Einstellung von einem Algorithmus vorgenommen bzw. geregelt werden kann. Die Detel toreinrichtung kann als Hyperspektraldetektor (Hyperspektralimager - HSI) ausgeführt sein. Wie ein Spektrometer besitzen HSI die Eigenschaft, eingekoppeltes Licht in spektrale Komponenten zu zerlegen. Üblicherweise kommen hierzu transmissive oder reflektive optische Gitter zum Einsatz. Im Gegensatz zu einem Spektrometer kann ein HSI nicht nur einen Messfleck spektral auflösen, sondern auch eine Linie. Je nach angebauter Flächenkamera wird diese lateral abgetastet. Anstatt einer eindimensionalen Messung erlaubt ein HSI eine zweidimensionale Darstellung. Die abbildenden Eigenschaften der verwendeten Gitter haben zur Folge, dass beim spektralen Auflösungsvermögen nicht so hohe Auflösungen erreicht werden. Die Vorrichtung kann ein HSI mit reflel tiven Konkavgitterelementen aufweisen, beispielsweise ein Gerät der Firma Headwall, Model Serie A. Die spektrale Auflösung istmit 2-3 nm bei einem 25 μηι Eingangsspalt angegeben. Die Auflösung ist hoch genug, um Schichtdickenmesstechrrik zu ermöglichen. Die Detektoreinrichtung kann mehrere Detektoreinheiten aufweisen, welche unters cliiedliche spektrale Aufnahmebereiche und / oder spektrale Auflösungen haben. Hierdurch kann der Messbereich und / oder die Messauflösung angepasst werden.

Die erste Fokussiereinrichtung kann als eine Zylinderlinse ausgebildet sein, welche eine chromatische Aberration aufweist, wobei eine Änderung der Brennweite des Lichts linear von der Wellenlänge des Lichts abhängig ist. Es kann auch eine Zylinderlinse mit einer nichtlinearen Kennlinie als erste Fokussiereinrichtung eingesetzt werden. Die erste Fokussiereinrichtung kann eine Zylinderlinse mit einer nicht-linearen, monotonen Kennlinie sein. Die zweite Fokussiereinrichtung kann als Zylinderlinse oder als parabolischer Rinnenspiegel aus- geführt sein. Die erste Fokussiereinrichtung und / oder die zweite Fokussiereinrichtung können eine Anordnung von mehreren Zylinderlinsen (z.B. ein Objektiv) umfassen. Die mehreren Zylinderlinsen können derart kombiniert sein, dass eine lineare Kennlinie der ersten Fokussiereinrichtung und / oder der zweiten Fokussiereinrichtung erzielt wird. Das Verfahren kann des Weiteren umfassen: Erfassen eines Referenzlichts einer Lichtquelle und Korrigieren der Reflektanzkurve unter Berücksichtigung des Referenzlichts.

Die Vorrichtung ermöglicht einen Linienscan der Probe. Die Vorrichtung und die Probe können relativ zueinander bewegt werden, beispielsweise mit einer an die Vorrichtung und / oder die Probe gekoppelten Antriebseinrichtung. Dies ermöglicht die Bestimmung einer Fläche. Die Detektoreinrichtung kann mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt sein. Die Auswerteeinrichtung kann in die Detektor einrichtung integriert sein oder getrennt hiervon gebildet sein. Die Auswerteeimichtung kann als Datenverarbeitungseinrichtung arxsgeführt sein. Die Auswerteeinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren sowie einen Speicher mit einem flüchtigen (z.B. Arbeitsspeicher) und / oder einem nicht flüchtigen (z.B. eine Festplatte und / oder einen Flash-Speicher) Speicherbereich aufweisen. Des Weiteren kann die Auswerteeinrichtung Kommunikationseinrichtungen zum Empfangen und / oder Senden von Daten und / oder Datenströmen aufweisen, beispielsweise einen Netzwerkanschluss (LAN - local area network), einen Anschluss für ein kabelloses Netzwerk (WLAN - wireless local area network), ein Mobilfunkmodul (z.B. 2G, 3G und / oder 4G), einen USB-Anschluss (USB - universal serial bus), einen Bluetooth-Adapter und / oder einen Firewire-Anschluss (IEEE 1394). Die Auswerteeinrichtung kann eine Vorrichtung zum Erfassen einer Benutzereingabe aufweisen, beispielsweise eine Tastatur, eine Maus und / oder ein Touchpad. Die Auswerteeinrichtung kann mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden sein. Alternativ kann eine Anzeigeeimichtung in der Auswerteeinrichtung integriert sein. Die Anzeigeeinrichtung kann einen berührungsempfmdlichen Bildschirm (touch screen) zum Erfassen einer Benutzereingabe aufweisen. Die Auswerteeirrrichtung kann konfiguriert sein, das in der Anmeldung offenbarte Verfahren auszuführen. Die Auswerteeimichtung kann beispielsweise ein Personalcomputer oder ein Tablet sein. Die Vorrichtung und das Verfahren können eine Schichtdickenbestimmung auf Messflächen einer Probe ermöglichen, Dies geschieht beispielsweise mittels eines Hyperspektralimagcrs, welcher als Detektoreinrichtung genutzt werden kann. Die Vorrichtung kann eine Messlinie erzeugen, welche beispielsweise orthogonal zur Probe ist. Die Reflexionen des Lichts von der Probe können wiederum zu einer Linie geformt und auf die Spaltblende (Eingangsschlitz) des Hyperspektralimagers fokussiert werden. Die Funktionalität eines Hyperspektralimagers erlaubt es, zu jeder lateral auflösbaren Position ein Spektrum zu erhalten, was eine Berechnung der Schichtdicke ermöglicht, Somit ermöglicht die Vorrichtung beispielsweise eine Umsetzung des reflektometrischen Messprinzips an Hyperspektralimagern. Bewegt sich der Hyper- spektralimager oder die Probe linear gleichförmig in eine Richtung, wie z. B. bei Endlos- Bahndrucken, kann das vollflächige Messen von Schichten gewährleistet werden.

Die für die Vomchtung offenbarten Merkmale sind in analoger Weise auf das Verfahren an- wendbar und anders herum.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausfuhrlingsform der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Abstandsmessung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 4 eine Konstruktionszeichnung einer Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 5 Simulationsergebnisse zum Einfluss des Faserdurchmessers auf den longitudinalen Messbereich,

Fig. 6 Simulationsergebnisse zum Einfluss des Faserdurchmessers auf die laterale Auflösung der Vorrichtung,

Fig. 7 Messergebnisse für einen Siliziumwafer und

Fig. 8 Messergebnisse für einen Siliziumwafer.

Im Folgenden beziehen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung, Auf der linken Seite von Fig. 1 ist die Vorrichtung mit dem Messkonzept längs zur Messlinie dargestellt (longitudinaler Messbereich 9) und auf der rechten Seite von Fig. 1 ist die Vorrichtung mit dem Messkonzept quer zur Messlinie (lateraler Messbereich 10) gezeigt. Ausgangspunkt ist eine punktförmige Lichtquelle 5. Die Eigenschaft der Punktförrnigkeit ist von großer Be- deutung für das erzielbare laterale Auflösungsvermögen der Vorrichtung. Die (näherungsweise) Punl tförmigkeit der Lichtquelle wird mithilfe einer Multimode-Glasfaser erzeugt. Ein offenes Ende einer Multimode-Faser modelliert eine punktförmige Lichtquelle 5, mit dem zusätzlichen Vorteil, dass die Einspeisung von Licht in das Messsystem flexibel geschehen kann. Es erweisen sich Glasfasern mit einem Kerndurchmesser ab 50 μηι oder ab 200 m als geeignet, um gute Ergebnisse zu erzielen. Die punktförmige Lichtquelle 5 wird mithilfe eines Off-Axis Parabolspiegels 7 ohne chromatische Aberration kollimiert und durch einen 50/50 Strahlteiler 4 in einen Messpfad eingespeist. Vor dem Strahlteiler 4 ist eine Rechteckblende 6 angeordnet. Zylinderlinsen 8a, 8b fokussieren den parallelisierten Stahl zu einer ebenen Fo- kuslinie orthogonal zum Messobjekt 11. Das eingestrahlte Licht reflektiert an den verschieden Grenzflächen der dünnen Schichten auf dem Messobjekt 11. Die reflektierten Anteile interferieren nach dem Gesetz der Mehrstrahlinterferenz miteinander und erzeugen so einen charakteristischen spektralen Verlauf. Die reflektierten Anteile werden wiederum in den Messpfad zurückgekoppelt. Die reflektierte Strahlung durchläuft den Strahlteiler 4 erneut und wird von einer weiteren Zylinderlinse 3 zu einer Linie abgebildet. Diese Line ist auf einen Eingangspalt 2 eines Hyperspel tralimagers (HSI) 1 fokussiert, welcher konfiguriert ist, die Linie sowohl lateral als auch spektral zu zerlegen. Die Auflösung des HSI 1 bestimmt, wie fein die Messlinie unterteilt werden kann. Das heißt, mit steigender Auflösung des Imagers 1 steigt auch die laterale Auflösung der Messeinheit. Systembedingt bietet der HSI 1 zu jedem lateralen Pixel eine Reihe an spektralen Pixeln an. Hier gilt, dass eine höhere spektrale Auflösung eine genauere Dickenbestimmung zulässt. Alternativ kann anstatt der Zylinderlinse 3 auch ein parabolischer Rinnenspiegel verwendet werden. Dieser Spiegel hat den Vorteil, keine zusätzliche chromatische Aberration in das Sys- tem einzubringen.

Sind die Brechzahlen der untersuchten Medien bekannt, kann mithilfe der Spektren die Schichtenstruktur und Dicke analysiert werden. Dabei bedient man sich der optischen Modellierung der untersuchten Schichten. Die Reflektanzantwort kann mithilfe der physikalischen Gesetzmäßigkeiten simuliert werden. Simuliert man sämtliche Schichtdicken des untersuchten Materials, entsteht eine Datenbanlc aus verschiedenen Reflektanzkurven bei bestimmten Schichtdicken. Die gemessene Reflektanzkurve wird dann mit den Kurven der Datenbank verglichen. Als Schichtdicke erhält man denjenigen Wert, bei welchem sich die Kurven am besten überdecken.

Zusätzlich zur Schichtdickenbestimmung besteht die Möglichkeit, die Oberflächenstruktur oder den Abstand des Messobjekts zu erfassen. Dazu wird das Prinzip der Konfokaltechnik verwendet. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist auch die Zylinderlinse 19 Dispersion auf, wodurch bei breitbandigem Licht der Fokus wellenlängenabhängig und deshalb nicht ortsgebunden ist. Die dispersiven Eigenschaften der Linse 19 erzeugen bei kurzwelligem Licht kleinere Fokuslängen als bei langwelligem Licht. Die parallelen Lichtstrahlen 17 werden von dem Strahlteiler 4 zum Messobjekt 11 gelenkt. Der parallele Strahlengang bleibt hierbei erhalten. Mittels der Zylinderlinse 19 werden die Lichtstrahlen gebrochen, wobei unterschiedliche Wellenlän- gen eine unterschiedliche Brechung erfahren. Die Zylinderlinse kann derart konfiguriert sein, dass die Abhängigkeit der Brennweite von der Wellenlänge linear ist. Die von dem Messobjekt 11 reflektierten Strahlen werden durch den Strahlteiler 4 durchgelassen. Die Zylinderlinse 18 fokussiert die Strahlen erneut und führt sie auf den Eingangsspalt 21, der dem Detektor (HSI) vorgestellt ist. Werden an dem Detektor Anteile der eintreffenden Strahlung, welche nicht im Fokus liegen, ausgeschnitten, kann die Höhe des Messobjektes 11 bestimmt werden. Dies geschieht am Eingangsspalt 21 . des HSI. Nur diejenigen Wellenlängen, welche hinreichend fokussiert sind, können den Spalt 21 passieren. Wird das erhaltene Spektrum nach den farbigen Anteilen ausgewertet, kann bestimmt werden, in welcher Höhe sich das Messobjekt 11 befindet. Das ermöglicht neben der flächenbasierten Analyse von Schichtdicken, auch die direkte Erfassung der Topografie der Oberfläche.

Im Folgenden wird das Verfahren näher erläutert:

Dem Verfahren liegt die Dünnschichtspektroskopie bzw. die spektrale Reflektometrie zu- gründe. Der Einsatz einer intensiven, gepulsten Lichtquelle ermöglicht eine Messung an feststehenden oder an bewegten Objekten. Die Reflexionen des Lichtpulses an den Grenzschichten des Messobjektes interferieren. Diese Interferenzen werden spektral ausgewertet. Innerhalb des Lichtpulses kann sich das Messobjekt unter dem Sensorkopf bewegen. Durch eine der Messobjektgeschwindigkeit angepasste (kurze) Pulszeit wird diese Bewegung während der Messung„eingefroren" und damit eine ausreichend hohe laterale Auflösung erreicht. Die Auswertung erfolgt mittels eines modellbasierten Schätzers (prozess- und materialoptimiertes Modell). Das physikalische Modell der Schichtabfolge wird dabei an das gemessene Spektrum angepasst. Die freien Parameter des Schätzers stellen die zu messenden Größen dar. Die A iswertung folgt dem Prinzip der spektralen Dünnschichtinterferometrie. Dieses Messverfahren ist allgemein bekannt und nutzt den physikalischen Effekt, dass Messlicht an den Grenzschichten bzw. an der Oberfläche von transparenten Dünnschichten reflektiert wird, wobei bei dem reflektierten Messlicht Interferenzen auftreten, die hinsichtlich der Schichteigenschaften ausgewertet werden können. Die hierbei entstehenden Interferenzen können aus- gewertet werden, um Aussagen über die Eigenschaften der untersuchten Schicht zu erlangen. Diese Aussagen können sich auf die transparente Lage an der Oberfläche der Schicht und evtl. auf weitere transparente Lagen unterhalb der transparenten Lage an der Oberfläche beziehen. Als transparent werden Lagen angesehen, welche zumindest für einen Teil des Messlichtes durchlässig sind.

Insgesamt erfolgt die Auswertung des Messergebnisses durch einen Vergleich der gemessenen Daten bzw. der daraus gewonnenen Merlanale der Schicht, aus denen sich ein Merkmalsraum ergibt.

Zum Vergleich werden entsprechende Daten- oder Merkmale herangezogen, die sich als Sollgrößen ergeben müssen. Die Sollgrößen der Merkmale lassen sich beispielsweise durch eine Messung an einem nachgewiesenermaßen qualitativ hochwertigen Messobjekt erzeugen. Es kann aber auch eine sogenannte Fit-basierte Methode zum Einsatz kommen, Fit-basiert be- deutet folgendes: Man berechnet mit Hilfe physikalischer Modelle der Schichtabfolge sowie der Messapparatur ein Spektrum, wie es für die in das Modell eingeflossenen Schichtdicken und optischen Schichteigenschaften gemessen werden müsste. Dieses simulierte Spelctram wird mit dem tatsachlich gemessenen Spektrum verglichen. Die Parameter der Simulation werden so lange angepasst, bis Simulation und realer Messwert übereinstimmen.

Eine chromatische Verstimmung, d.h. eine spektrale Abhängigkeit der Fokuswellenlänge wird dahingehend benutzt, um die Höhe bzw. die Lage des Messobjektes zu bestimmen. Diese Verstimmung wird durch die Fokuslinse eingebracht und weist idealerweise einen annähernd linearen Verlauf über die spektrale Breite auf. Die gemessene Reflektanzkurve wird durch die chromatische Verstimmung der Linse moduliert. Mithilfe der bekannten chromatischen Kennlinie kann aus dem Messdatensatz der Abstand des Messobjektes zum Sensorkopf ermittelt werden. Aus der Analyse jedes Messpunktes ergibt sich eine topographische Oberflächenkarte. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, neben der Zeilenabtastung in Kombination mit der Konfokaltechnik, das Quellspektrum der Lichtquelle 5 instantan mitzubestimmen. Reflekto- metrische Dünnschichtmessungen unterliegen den Schwankungen einer Quelle, wodurch die ermittelten Schichtdicken ebenso diesen Schwankungen unterworfen sind. Es kann bei jeder Einzelmessung das Quellspektrum mitbestimmt werden, um die auftretenden Quellschwan- kungen kompensieren zu können. Fig. 3 zeigt dies beispielhaft. In den Strahlteiler 4 eintretendes kollimiertes Licht 16 wird zu einem Teil in Richtung des Messobjekts 11 abgelenkt. Ein anderer Teil des Lichts tritt durch den Strahlteiler 4 ohne Ablenkung hindurch. Dies ist das sogenannte Verlustlicht im Verlustpfad. Im Verlustpfad ist eine Blende 13a angeordnet, wel- che einen Anteil des Verlustlichts absorbiert. Ein weiterer Anteil des Verlustlichts geht an der Blende 13a vorbei und wird von einem Spiegel 12 reflektiert. Der reflektierte Anteil des Verlustlichtes wird durch den Strahlteiler 4 auf den Eingangsspalt 2 umgelenkt. Durch eine Blende 13b im Messpfad wird sichergestellt, dass es zu keinen Überlagerungen am Eingangsspalt 2 kommt. Am Eingangsspalt 2 kommen somit von dem Messobjekt 11 reflektiertes Messlicht 15 und von dem Spiegel 12 reflektiertes Referenzlicht 12 an. Die Separierung der Messdaten von der Quelle kann mittels Software in der Auswerteeinrichtung umgesetzt werden.

Eine Referenzmessung der Lichtquelle vor oder während der Messungen kann notwendig sein, um die Reflektivität des Messobjektes zu bestimmen. Diese Referenzmessung kann ins- besondere über den Referenzstrahlengang ermöglicht werden. Eine Referenzmessung parallel zu jeder Messung ermöglicht den Einsatz zeitlich varianter Lichtquellen, d.h. einer Lichtquelle, deren Intensität und Spektrum von Messpuls zu Messpuls variieren kann. Referenzmessungen während bzw. zwischen den Messpulsen ermöglichen eine Regelung der Lichtquelle. Dies kann z.B. notwendig sein, um Umwelteinflüsse zu kompensieren.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung wurde mit Hilfe von THORLABS Einzelkomponenten umgesetzt und auf Funktion überprüft. Fig. 4 zeigt die Konstruktionszeichnung der Vorrichtung. Die Vorrichtung weist einen Faseranschluss 30, eine Kollimatoreinheit 31, einen Strahlteilerhalter 32, ein Objektiv 33, Blendenhalter 34, einen Referenzspiegelhalter 35, einen M42-Anschluss für einen Hyperspektralimager 36 und eine Detektorlinsenjustiereinheit 37 auf. Die Komponenten wurden an einen Headwall VNIR Hyperspektralimager der A-Serie angebracht. Die Daten des Hyperspektralimagers wurden mittels eines Framegrabbers zu einem handelsüblichen PC geführt, auf welchem die Datenverarbeitung stattfand. Die Vorrichtung und das Verfahren haben verschiedene Vorteile. Ein Vorteil liegt in der Möglichkeit der Kombination von reflektometrischer Dünnschichtmessung und chromatisch- konfokaler Abstandsmessung, wodurch sowohl die Bestimmung der Schichtdicke als auch des Oberflächenprofils durch ein einziges Messsystem ermöglicht wird. Durch den Einsatz eines Hyperspektralimagers anstelle eines Spektrometers ist das Messgerät zudem in der La- ge, eine mehrere Millimeter lange Linie auf der Messoberfläche in einem Arbeitsschritt zu vermessen. In Gegenüberstellung mit gängigen Verfahren, bei denen lediglich ein Punkt pro Messung untersucht wird, verringert sich bei der Vermessung zweidimensionaler Objekte die Messdauer erheblich. Während bei Punktsensoren eine Abtastung der Messoberfläche in zwei Dimensionen stattfinden muss, genügt beim vorgestellten Zeilensensor eine Abtastung in einer Dimension senkrecht zur Messlinie.

Durch den Einsatz einer Faser als optische Verbindung zwischen Lichtquelle und Abbildungsoptik wird eine hohe Flexibilität beim Einsatz des Messgeräts erreicht. So kann dadurch die räumliche Trennung zwischen Messkopf und Lichtquelle erreicht werden, was die Integration des Messsystems in Produktionsanlagen erheblich vereinfacht. Darüber hinaus kann durch den Einsatz der Faser als Punktlichtquelle auf die Beleuchtung eines Lichtquellenspaltes verzichtet werden, wodurch der optische Aufbau mit weniger Bauteilen auskommt.

Durch die Abbildung eines beleuchteten Spalts auf die Messoberfläche, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, sind erhebliche Abbildungsfehler zu erwarten. Bei einer mehrere Millimeter langen Messlinie würde dies unweigerlich zu einer Verschlechterung des lateralen Auflösungsvermögens führen, was nur durch den Einsatz spezieller und damit teurer Objektive kompensiert werden kann. Durch die mögliche Verwendung von Zylinderlinsen findet lediglich die Fokussierung des kollimierten Lichts in einer Richtung statt. Dadurch werden Abbildungsfehler entlang der Messlinie verringert und die Abbildungsqualität bleibt über die gesamte Länge konstant.

Ein weiterer Vorteil gegenüber einem Aufbau mit sphärischen Linsen liegt in der Entkopplung von longitudinalem Messbereich und der Größe des lateralen Messbereichs. Der longitu- dinale Messbereich wird durch die Änderung der Fokuslänge des Objektivs über den betrachteten Wellenlängenbereich festgelegt und bestimmt die maximale Höhe der zu vermessenden Strukturen auf der Messoberfläche. Der laterale Messbereich beschreibt die Länge der Linie, die in einem Arbeitsschritt auf der Messoberfläche abgetastet werden kann. Bei der Verwendung von sphärischen Linsen hat eine Vergrößerung des lateralen Messbereichs nahezu unweigerlich eine Vergrößerung des longitudinalen Messbereichs (und damit bei gegebener spektraler Auflösung eine Verschlechterung der longitudinalen Auflösung) zur Folge. Dieser Umstand wird durch die notwendige Vergrößerung der Objektivbrennweite verursacht, die eine Veränderung des wellenlängenabhängigen Verlaufs der Fokuslänge nach sich zieht. Im Gegensatz dazu ist bei der offenbarten Vorrichtung die Größe des lateralen Messbereichs ausschließlich von der Länge des Eingangsspalts des Hyperspektralimagers sowie der Apertur der Zylinderlinsen abhängig. Die Möglichkeit, Schwanlcungen im Spektrum der Lichtquelle mitzubestimmen und instantan auf die Messung anzuwenden, ist im Stand der Technik nicht möglich. In den bekannten Messvorrichtungen könnte nur mit erheblichem Aufwand, beispielsweise mit einem weiteren Spektrometer, das Referenzspektrum instantan mitbestimmt werden. Somit unterliegt eine Abstands- bzw, Dünnschichtmessung den Schwanlcungen der Lichtquelle und reduziert somit die erreichbare Genauigkeit.

Der Hyperspektralimager benötigt systembedingt sehr hohe Lichtintensitäten am Eingangss- spalt, da das Licht innerhalb des Gerätes spektral zerlegt werden muss. In Kombination mit der refielctometrischen Dünnschichtmesstechnik kann dies unvorteilhaft sein, da je nach Messobjekt nur geringe Intensitäten reflektiert werden. Entscheidend für eine erfolgreiche Messung ist deshalb eine effiziente Lichteinkopplung in die Glasfaser. Auch die Wahl des Faserdurchmessers spielt hier eine entscheidende Rolle. Die in das System einkoppelbare Lichtleistung hängt vom Quadrat des Radius der Glasfaser ab. Aufgrund einer Verschlechterung der erreichbaren lateralen und longitudinalen Auflösung mit steigendem Faserdurchmes- ser muss ein Kompromiss zwischen benötigter Lichtleistung und gewünschter Auflösung gefunden werden.

Die Vorrichtung wurde mit der Optiksimulationssoftware ZEMAX simuliert und so auf ihre Funktion hin überprüft. So wurde z. B, die chromatische Kennlinie des Gesamtsystems bei verschiedenen Glasfaserdurchmessern ermittelt. Diese Kennlinie beschreibt, welche Empfindlichkeit bei der topografischen Höhenmessung erreicht werden kann. Je steiler diese Kurve liegt, desto besser können kleine Höhenunterschiede detektiert werden: Aus der Simulation in Fig. 5 folgt, dass ein kleiner Faserdurchmesser um 10 μιη eine besonders hohe Empfindlichkeit gegenüber der chromatischen Verschiebung aufweist. Der Wellenlängenschwerpunlct verschiebt sich hier im Messbereich (200 μηα) um 100 nm. Dem gegenüber ruft eine Faser mit 200 μηι Kerndurchmesser im gleichen Messbereich einen Wellenlängenshift um nur ca. 20 nm hervor. Selbst dieser kleine Shift kann aber hinreichend genau sein, um topografische Daten zu erfassen. Des Weiteren wurde die laterale Auflösung in Abhängigkeit des Faserdurchmessers untersucht. Um möglichst scharfe Abbildungen am Detektor zu erhalten, muss der Strahlengang im Messpfad sehr gut kollimiert sein. Dies gelingt nur mit sehr punktförmigen Quellen. Je kleiner der Kerndurchmesser einer Glasfaser ist, desto punktförmiger kann die Lichtquelle ange- nornmen werden. Wie bereits beschlieben, steigt die Kollimierungsgüte mit Meiner werdendem Faserende. Je besser es gelingt den Lichtkegel zu parallelisieren, desto höher wird auch die laterale Auflösung, Die Simulation in Fig. 6 zeigt, welchen Einfluss der Faserdurchmesser auf das laterale Auflösungsvermögen hat. Hierbei wurde eine scharfe Kante an der Position 0 μιη bei verschiedenen Faserdurchmessern betrachtet. Wie zu sehen, wird die scharfe Kante bei einem Faserdurchmesser 200 μιη auf einen Bereich um 400 μπι abgebildet. Kleine Faserdurchmesser lösen lateral bis zu 20 μπι auf.

Aus den Simulationsergebnissen folgt, dass mit kleiner werdenden Faserdurchmessern die Auflösungsgüte zunimmt. Bereits mit einer 50 μιη Faser können sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Für den Einsatz an realen Messobjekten stellt eine Reduzierung des Faserdurchmessers auf 50 μηι in Punkto Lichtintensität kein Problem dar.

Als Testobjekt dient ein Siliziumwafer mit verschieden hohen Glasschichten. Somit stehen auf dem Testobjekt zwei verschiedene Schichtdicken in bestimmten Bereichen zur Verfü- gung. Diese Schichten wurden in Form eines Reaktors auf den Träger aufgebracht. Mithilfe eines elektronischen Verschiebetischs kann die Probe unter der Messlinie hindurchbewegt werden. Somit entsteht ein vollständiger Datensatz der Schichtenkonstellation. Fig. 7 und 8 zeigen einen Mikroreaktor des Testobjekts, einmal aufgenommen mit einem Mikroskop (Fig. 7) sowie einmal aufgenommen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Fig. 8).

Zu jedem lateralen Pixel aus dem zusätzlichen Spektrum ist eine Berechnung der Schichthöhe möglich. Das heißt, zu den hier 900 Pixeln in der lateralen Breite kommen pro Frame 1000 Pixel in der spektralen Dimension. Dieser Datensatz multipliziert sich mit der Anzahl an vorhandenen Frames. Im konkreten Beispiel sind das 900 · 1000 · 140 = 126*106 Datenpunkte. Aus diesen Datenpunkten lässt sich eine topografische Karte der absoluten Schichthöhen berechnen. Es können Schichthöhen bestimmt werden, wie sie sich auf dem Träger befinden. Im Prinzip kann man dies mit topgrafischen Geländekarten vergleichen. Das Berechnen der Höhe erfolgte mithilfe der eingangs beschriebenen Vergleichsmethode zwischen gemessenen und simulierten Spektren. Somit wurde das Funktionsprinzip mit diesem Testobjekt eindeutig be- legt. Die gemessenen Schichthöhen befinden sich im Bereich zwischen 800 nm und 2,8 μηι. Das Messsystem ist auch dazu geeignet, dünnere Schichten bis hin zu ca. 30 nm zu bestimmen. Die Vorrichtung ermöglicht es, spektroskopische Daten von Flächen zu generieren. Dabei steht die Anwendung auf Dünnschichttechnologien im Vordergrund. Mit der Vorrichtung wird das reflektometrische Messprinzip in Kombination mit der Konfokaltechnik auf Hyper- spektralimager angewandt. So können Schichthöhen von Ein- und Mehr Schichtsystemen bis in den Nanometerbereich gemessen werden. Die Technologie lässt es zu, dass topographische Karten der gemessen Flächen erzeugt und visualisiert werden. Ist bekannt, welche Schichtdicke das untersuchte Objekt aufweist, kann im Umkehrschluss die Brechzahl ortsabhängig ermittelt werden. Hervorzuheben ist die sehr hohe Messgeschwindigkeit und Performanz der Vorrichtung. Ein weiterer Vorteil ist die Fähigkeit, dass die Vorrichtung als Vorsatz an nahezu jedem Hyperspektralimager angebracht werden kann. Fast alle Hersteller von Imagern ha- ben einen Standardobj ektivanschluss an ihren Geräten wie z. B. C-Mount oder M42. Diese Anschlüsse sind standardisiert und garantieren eine fehlerfreie Montage.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander für die Verwirk- lichung von Ausführungsformen von Bedeutung sein.