Messvorrichtung und Verfahren zur Messung der Dicke einer flä ^¬ chigen Probe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrich ^¬ tung und ein Verfahren zur Messung der Dicke einer flächigen, insbesondere einer platten- bzw. folienförmigen Probe. Es sind optische Messverfahren zur Dickenmessungen bekannt, basierend auf interferometrische Abstandsmessungen zwischen einem Messkopf und einer Oberfläche des zu vermessenden Kör ^¬ pers . DE 10 2010 000 757 AI offenbart eine solche Messvorrichtung zur Dickenmessung von plattenförmigen Teilen. Die Vorrichtung weist mindestens zwei Messeinrichtungen jeweils mit einem Messkopf zur Erfassung eines jeweiligen Abstands zu der dem jeweiligen Messkopf zugewandten Oberfläche des Teils auf. Die Messeinrichtungen weisen jeweils einen Messstrahl und einen Referenz strahl auf, so dass die beiden Messstrahlen und die beiden Referenzstrahlen gemeinsam ausgewertet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Messvor- richtung und ein Verfahren zur Messung bereitzustellen, die es erlauben, eine absolute Dicke von flächigen, insbesondere platten- bzw. folienförmigen Proben auf einfache und zuverläs ^¬ sige Weise mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Messvorrichtung zur Messung der Dicke einer flächi ^¬ gen Probe gelöst, die eine ein fluides optisches Medium auf- weisende und zur Aufnahme der Probe ausgebildete optische Messstrecke zwischen einem Messkopf und einem Reflektor um- fasst. Der Messkopf weist ein Fenster mit einer Außenfläche auf und ist zum Aussenden und Empfangen eines Lichtes von ei- ner breitbandigen kohärenten Lichtquelle in einem Spektralbe ^¬ reich, in dem die Probe wenigstens teilweise transparent ist, ausgebildet. Wenigstens ein Teil eines von dem Messkopf ausge ^¬ sandten und von dem Reflektor bzw. von Oberflächen der Probe zurückreflektierten Lichtes ist vom Messkopf erfassbar, so dass ein Reflektionsspektrum des vom Messkopf erfassten zu ^¬ rückreflektierten Lichtes ermittelbar ist. Ferner ist eine Auswerteeinheit zum Ermitteln einer Dicke der Probe mittels Analysierens von Interferenzen in einem breitbandigen Spekt ^¬ ralbereich zwischen von der Außenfläche (30) des Fensters (8) und von dem Reflektor bzw. von den Oberflächen der Probe re ^¬ flektierten Teilwellen des Lichtes vorgesehen.

Unter breitbandiger Lichtquelle wird eine in einem breiten Spektralbereich emittierende Lichtquelle verstanden, die eine spektrale Breitband-Lichtquelle aber auch eine schmalbandige jedoch in einem breiten Spektralbereich durchstimmbare Licht ^¬ quelle sein kann.

Unter Kohärenz der Lichtquelle wird im Falle der spektralen Breitband-Lichtquelle eine räumliche Kohärenz in dem Sinne verstanden, dass nach einer spektralen Auffächerung des Lich ^¬ tes in ausreichend schmale Spektralbereiche, welche beispiels ^¬ weise einzige Gaußmoden oder viele Gauß-Laguerre-Moden aufwei ^¬ sen können, interferometrische Messungen von Wegunterschieden im mm-Bereich durchführbar sind. Im Falle einer wellenlängendurchstimmbaren Lichtquelle (swept source) wird darunter eine ausreichende zeitliche Kohärenz verstanden, die Durchführung einer swept source OCT (optical coherence tomography) erlaubt.

Mit der Messvorrichtung kann durch eine einseitige optische Messung die absolute Dicke der flächigen Probe mit hoher Ge ^¬ nauigkeit bestimmt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Messvorrichtung derart ausgebildet, dass Messungen in einem ersten Messzustand und in einem zweiten Messzustand durchführbar sind, wobei in dem ersten Messzustand eine optische Schichtdicke der Mess ^¬ strecke mit dem optischen Medium ohne Probe messbar ist und in dem zweiten Messzustand eine optische Schichtdicke des opti ^¬ schen Mediums zwischen der Probe und dem Messkopf sowie eine optische Schichtdicke des optischen Mediums zwischen der Probe und dem Reflektor messbar sind. Im ersten Messzustand kann somit die optische Schichtdicke sO des optischen Mediums zwischen dem Messkopf und dem Reflektor und im zweiten Messzustand können optische Schichtdicken sl und s2 des optischen Mediums auf beiden Seiten der Probe be ^¬ stimmt werden, so dass unter Kenntnis des Brechungsindexes n des optischen Mediums die geometrische Dicke dp der Probe di ^¬ rekt bestimmt werden kann gemäß dp = ( s0-sl-s2 ) /n, ohne über den Brechungsindex oder Dispersionseigenschaften der Probe bzw. über ihre Temperaturabhängigkeit etwas wissen zu müssen. Damit der erste und der zweite Messzustand eintreten, kann die Messvorrichtung so ausgebildet sein, dass platten- bzw. foli- enförmige Einzelproben mit Hilfe eines Förderbands quer durch die Messstrecke gezogen werden können. Dabei kann in den Zeit ^¬ intervallen, wenn sich gerade keine Probe im Strahlengang der Messstrecke befindet, die optische Schichtdicke sO gemessen werden. Wenn sich eine Probe in der Messstrecke befindet, kön- nen dagegen die optischen Schichtdicken sl und s2 des opti ^¬ schen Mediums auf beiden Seiten der Probe gemessen werden.

In einer Ausführungsform ist die Messstrecke schwenkbar gela ^¬ gert, so dass im Falle einer endlosen bandförmigen Probe, die quer durch die Messstrecke gezogen wird, die Messstrecke über die Probe hin- und her geschwenkt werden kann. An den Umkehr ^¬ punkte der Schwenkbewegung, die außerhalb des Probenbereichs liegen, kann sO gemessen werden, während in dem mittleren Be ^¬ reich der Schwenkstrecke die optischen Schichtdicken sl und s2 des optischen Mediums auf beiden Seiten der Probe gemessen werden können.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Messvorrich ^¬ tung eine erste Halteplatte und eine mit der ersten Halteplat- te einen Spalt zur Aufnahme der Probe bildende zweite Halte ^¬ platte auf, wobei der Messkopf in einer Ausnehmung der ersten Halteplatte versenkt ist und der Reflektor in einer Ausnehmung der zweiten Halteplatte versenkt ist. Durch die Versenkung des Messkopfes und des Reflektors in den Halteplatten wird gewährleistet, dass der Messkopf und der Re ^¬ flektor von einer Probe nicht beschädigt werden kann. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass ausreichender Raum zur Auf ^¬ nahme des optischen Mediums auf beiden Seiten der Probe - zwi- sehen der Probe und dem Reflektor bzw. zwischen der Probe und dem Messkopf, vorhanden ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Messstrecke starr ausgebildet, in dem der Messkopf und der Reflektor vor ^¬ zugsweise mit Hilfe einer Zerodur-Halterung auf einem konstan ^¬ ten genau bekannten Abstand dO zueinander gehalten werden. Die starre Ausführung der Messstrecke ist besonders gut für dünne Proben geeignet, die ohne Verlängerung der Messtrecke zwischen dem Messkopf und dem Reflektor aufgenommen werden können. Da ^¬ bei werden in dem ersten Messzustand, d.h. wenn die Messstre ^¬ cke frei von der Probe ist, Messungen lediglich zur Ermittlung des Brechungsindexes des optischen Mediums durchgeführt.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Platte mit ei ^¬ ner Ausnehmung zur Halterung der Probe vorgesehen, die die Probe im Spalt zwischen der oberen und der unteren Halteplat ^¬ ten festhält .

Durch das Festhalten der Probe werden auch die optischen

Schichtdicken des optischen Mediums auf beiden Seiten der Pro ^¬ be während der Messung konstant gehalten, wodurch die Reprodu ^¬ zierbarkeit der Messung erhöht wird, wenn man beispielsweise mehrere Messreihen an denselben Stellen der Probe durchführen möchte .

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Messvorrich ^¬ tung einen zweiten Reflektor auf der dem Messkopf abgewandten Seite der Probe, vorzugsweise an der zweiten Haltefläche, zur Bestimmung des Brechungsindexes des optischen Mediums auf, wo ^¬ bei sich der Messkopf und der zweite Reflektor derart begegnen können, dass wenigstens ein Teil eines von dem Messkopf ausge ^¬ sandten und von dem zweiten Reflektor zurückreflektierten Lichtes vom Messkopf erfassbar ist. Alternativ kann der zwei- ter Reflektor sich auf der dem Messkopf zugewandten Seite der Probe, vorzugsweise an der ersten Haltefläche, befinden.

Somit wird ein dedizierter zweiter Reflektor zur Bestimmung des Brechungsindexes bereitgestellt, der auf die Bestimmung des Brechungsindexes des optischen Mediums hin ausgelegt wer ^¬ den kann, so dass der Brechungsindex des optischen Mediums in einer unabhängigen Messung bestimmt werden kann. In einer Aus ^¬ führungsform der Erfindung weist die Messvorrichtung eine zweite Messstrecke zwischen einem zweiten Messkopf und einem zweiten Reflektor zur Bestimmung eines Brechungsindexes n des optischen Mediums auf, wobei wenigstens ein Teil eines von dem zweiten Messkopf ausgesandten und von dem zweiten Reflektor zurückreflektierten Lichtes vom zweiten Messkopf erfassbar ist .

Somit wird eine dedizierte zweite Messstrecke zur Bestimmung des Brechungsindexes des optischen Mediums bereitgestellt, der speziell auf die Bestimmung des Brechungsindexes des optischen Mediums ausgelegt werden kann, so dass der aktuelle Brechungs ^¬ index des optischen Mediums in einer unabhängigen Messung prä ^¬ zise bestimmt werden kann.

Zudem wird durch die Verwendung von unterschiedlichen Messköp ^¬ fen zur Ermittlung der optischen Schichtdicken einerseits und zur Ermittlung des Brechungsindexes des optischen Mediums an ^¬ dererseits das Auseinanderhalten von Verschiedenen Messsigna ^¬ len und die nachfolgende Analyse vereinfacht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der zweite Reflektor mindestens zwei reflektierende Flächen und einen Raum mit einer bekannten geometrischen Höhe zur Aufnahme des optischen Mediums auf.

In dieser Ausführungsform ist der aktuelle Brechungsindex des optischen Mediums n aus dem Verhältnis einer spektralinterfe- rometrisch ermittelten optischen Raumhöhe zur bekannten geo ^¬ metrischen Raumhöhe sR/dR unmittelbar bestimmbar.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Re ^¬ flektor als Referenz stufe ausgeführt. Die Referenzstufe weist eine erste reflektierende Fläche, eine zweite reflektierende Fläche und eine Stufenkante mit einer bekannten Stufenhöhe dR auf, wobei ein von der ersten reflektierenden Fläche zurückre flektiertes Licht und ein von der zweiten reflektierten Fläch zurückreflektiertes Licht vom zweiten Messkopf erfassbar sind

In dieser Ausführungsform ist der aktuelle Brechungsindex des optischen Mediums n aus dem Verhältnis einer spektralinterfe- rometrisch ermittelten optischen Stufenhöhe zur bekannten geo metrischen Stufenhöhe sR/dR unmittelbar bestimmbar.

Somit kann durch die Messung der optischen Stufenhöhe sR die Unsicherheit über den Brechungsindex des optischen Mediums in den Messungen der optischen Schichtdicken des optischen Medi ^¬ ums, sO, sl, s2 eliminiert werden. Man kann die optische Schichtdicke auf die geometrische Schichtdicke direkt umrech ^¬ nen : d(i) = s (i) * dR/sR

Damit bekommt man direkt die geometrische Schichtdicke der Probe auf einfache Weise, ohne deren Brechungsindex kennen zu müssen, denn dp = dO - dl - d2.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtstrahl des zweiten Messkopfs so dimensioniert und ausgerichtet, dass das von der ersten reflektierenden Fläche zurückreflektierte Licht und das von der zweiten reflektierenden Fläche zurückreflek ^¬ tierte Licht von dem zweiten Messkopf gleichzeitig erfassbar sind . Dies kann beispielsweise durch eine Ausrichtung des Licht ^¬ strahls auf die Stufenkannte erfolgen, so dass bedingt durch den endlichen Querschnitt des Lichtstrahls beide reflektieren ^¬ den Flächen wenigstens teilweise vom Lichtstrahl erfasst wer ^¬ den .

Somit enthält das vom zweiten Reflektor zurückreflektierte Licht von den beiden reflektierenden Flächen des zweiten Re ^¬ flektors zurückreflektierte Anteile, so dass durch spektralin- terferometische Analyse des reflektierten Lichtes auf die der geometrischen Stufenhöhe der Referenzstufe entsprechende opti ^¬ sche Stufenhöhe des optischen Mediums zurückgeschlossen werden kann .

In einer Ausführungsform der Erfindung können die von den bei- den reflektierenden Flächen des zweiten Reflektors zurückre ^¬ flektierte Anteile zeitlich getrennt erfasst werden. Dies kann beispielsweise durch eine zeitweise laterale - also zum Strah ^¬ lengang senkrechte - Versetzung des zweiten Reflektors bezüg ^¬ lich des Messkopfes erfolgen.

Somit kann durch eine zeitlich aufgelöste Auswertung des zu ^¬ rückreflektierten Lichtes die von der ersten reflektierenden Fläche und von der zweiten reflektierenden Fläche zurückre ^¬ flektierten Lichtanteile zur Bestimmung der optischen Stufen ^¬ höhe des optischen Mediums klar voneinander getrennt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Referenz stufe eine hochgenau bekannte geometrische Stufenhöhe auf, sodass der jeweils aktuelle Wert des Brechungsindexes des optischen Mediums, der im Allgemeinen Wellenlängen-, zusammenset zungs- und temperaturabhängig ist, hochgenau bestimmt werden kann, wodurch eine genaue Bestimmung der Dicke der Probe ermöglicht wird .

In einer Ausführungsform der Erfindung liegt die geometrische Stufenhöhe der Referenzstufe im Bereich von 50 pm bis 5000 pm, insbesondere im Bereich von 100 pm bis 1000 pm.

Durch die Wahl der geometrischen Stufenhöhe in diesem Bereich kann die der geometrischen Stufenhöhe entsprechende optische Stufenhöhe des optischen Mediums interferometrisch auf eindeu ^¬ tige Weise zuverlässig bestimmt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind Halteflächen mit Greifplatten zur senkrechten Positionierung und Halterung der Probe vorgesehen, wobei die Greifplatten an geeigneten Stellen Aussparungen zum Lichtdurchgang aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als fluides optisches Medium Luft vorgesehen. Alternativ kann auch ein flüssiges optisches Medium, wie etwa Wasser oder Öl, ein- gesetzt werden. Die optischen Eigenschaften der Luft sind verhältnismäßig gut bekannt und weisen geringe Schwankungen auf. Zudem ist die Durchführung von Messungen in der Luft mit geringem experimen ^¬ tellem Aufwand möglich.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweiter Reflek ^¬ tor als ein doppeltes Fabry-Perot-Interferometer aufgebaut, der eine erste luftgefüllte Resonator-Wegstrecke und eine zweite evakuierte Resonator-Wegstrecke aufweist, wobei die beiden Wegstrecken gleich lang sind und deren Länge vorzugs ^¬ weise mit einer Zerodur-Halterung im Wesentlichen konstant ge ^¬ halten wird.

Die beiden Resonatoren sind so ausgebildet, dass die von den Resonatoren zurückreflektierten Lichtanteile (analog zu dem Fall mit der Referenz stufe ) zu Interferenz gebracht werden können. Diese Ausführungsform ist besonders gut für den Fall geeignet, wenn als optisches Medium Luft vorgesehen ist. Aus der spektralinterferometrischen Analyse des resultierenden Lichtes kann der Brechungsindex der Luft genau ermittelt wer ^¬ den, denn durch die Verwendung der Fabry-Perot-Interferometer kann die Messgenauigkeit gesteigert werden kann. Eine hohe Re- flektivität wird nur bei Erfüllung der Bedingung λ(Ν,η) = 2*L*n/N mit ganzzahligem N erreicht, wobei für Vakuum n = 1 und n = 1,00029 für Luft.

In einer Ausführungsform der Erfindung liegen die Lichtwellen ^¬ längen der breitbandigen kohärente Lichtquelle im Nah- Infrarot-Bereich, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 950 nm bis 2000 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 1000 nm bis 1200 nm. In diesem Wellenlängenbereich sind viele Werkstoffe, insbeson ^¬ dere Halbleiterwerkstoffe (beispielsweise Si-Wafer) , die für die Untersuchung in Frage kommen, optisch transparent. Die breitbandige kohärente Lichtquelle kann ausgewählt sein aus einer Gruppe, bestehend aus einer Leuchtdiode, einer Halb- leiter-Superlumineszenz-Diode, einer ASE-Quelle (optically pumped fiber based amplified spontaneous emission source) , ei ^¬ nem optisch gepumpten photonischen Kristall-Laser sowie einem abstimmbaren Halbleiter-Quantendot-Laser .

Diese Lichtquellen eignen sich gut als Lichtquellen im nahen Infrarotbereich . In einer ausführungsform der Erfindung wird ein Spektrometer zur Ermittlung des Spektrums des vom Messkopf erfassten Lich ^¬ tes vorgesehen.

Der Einsatz des Spektrometers erlaubt es, breitbandige im re- levanten Spektralbereich nicht durchstimmbare Lichtquellen zu verwenden .

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Spektrometer ein optisches Gitter auf, ausgebildet zum Auffächern der spektralen Verteilung der von dem Messkopf erfassten reflek ^¬ tierten Strahlung.

Das optische Gitter ist gut dafür geeignet, das Lichtspektrum im Nah-Infrarot-Bereich spektral aufzufächern.

In einer Ausführungsform der Erfindung im Falle einer swept source OCT wird das optische Spektrum des vom Messkopf erfass- ten Lichtes mit Hilfe eines Photodetektors ermittelt, der die LichtIntensität zu unterschiedlichen Zeitpunkten I(t) misst und an die Auswerteeinheit zur Auswertung ausgibt. Das Spekt ^¬ rum I (λ) des vom Messkopf erfassten Lichtes kann dann anhand einer bekannten zeitlichen Abhängigkeit der Lichtwellenlänge der swept source A(t) durch die Auswerteeinheit ermittelt wer ^¬ den .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Messkopf in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse angeordnet, das ein für das Licht der Lichtquelle transparentes Fenster aufweist.

Der Messkopf kann somit zusammen mit dem Fenster in der dafür vorgesehenen Ausnehmung in der ersten Haltefläche eingesetzt werden .

Das hermetisch abgedichtete Gehäuse schützt den Messkopf vor vor äußeren Einflüssen, wie Eindringen von Staubpartikeln oder des fluiden optischen Mediums.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Messvor ^¬ richtung mehrere Messstrecken auf, so dass eine Probe gleich ^¬ zeitig an mehreren Stellen bzw. mehrere Proben gleichzeitig gemessen werden können.

Dadurch kann die Dickeninhomogenität bzw. Dickenverteilung der Probe bzw. mehrere Proben in kürzester Zeit gemessen werden.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung einer Dicke einer flächigen Probe in einer Messvor ^¬ richtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, das folgende Schritte umfasst: - Aussenden des breitbandigen kohärenten Lichtes mit mehreren Wellenlängen aus dem Messkopf;

- Empfangen mit dem Messkopf wenigstens eines Teils eines zurückreflektierten Lichtes;

- Ermitteln einer Dicke der Probe mittels Analysierens des von dem Messkopf erfassten zurückreflektierten Lichtes unter Verwendung eines optischen spektralin- terferometrischen Verfahrens. Das Verfahren erlaubt es, durch eine einseitige optische Mes ^¬ sung die absolute Dicke der Probe mit hoher Genauigkeit zu be ^¬ stimmen .

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das zurückreflek- tierte Licht in dem ersten Messzustand und in dem zweiten Messzustand empfangen.

Im ersten Messzustand kann eine optische Dicke sO des opti ^¬ schen Mediums zwischen dem Messkopf und dem Reflektor ermit- telt werden und in dem zweiten Messzustand können optische Di ^¬ cken sl und s2 des optischen Mediums auf beiden Seiten der Probe ermittelt werden.

Anhand der in dem ersten Messzustand und in dem zweiten Mess- zustand ermittelten optischen Dicken kann unter Kenntnis des Brechungsindexes des optischen Mediums n die absolute geomet ^¬ rische Dicke der Probe dp = (sO - sl - s2)/n berechnet werden, ohne dabei über den Brechungsindex oder Dispersionseigenschaf ^¬ ten der Probe oder über deren Temperaturabhängigkeit etwas wissen zu müssen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zur Bestimmung des Brechungsindexes des optischen Mediums das von dem zweiten Reflektor zurückreflektierte Licht von dem zweiten Messkopf erfasst .

Somit werden die optischen Schichtdicken und der Brechungsin ^¬ dex des optischen Mediums mit unterschiedlichen Messköpfen ge ^¬ messen, wodurch sich das Auseinanderhalten von verschiedenen Messsignalen und die nachfolgende Analyse vereinfacht.

In einer Ausführungsform der Erfindung liegen die Lichtwellen ^¬ längen der breitbandigen Lichtquelle im Nah-Infrarot-Bereich, vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 950 nm bis 2000 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 1000 nm bis 1200 nm.

In diesem Wellenlängenbereich sind viele Werkstoffe, insbeson ^¬ dere Halbleiterwerkstoffe (beispielsweise Si-Wafer) , die für die Untersuchung in Frage kommen, optisch transparent. In einer Durchführungsform der Erfindung liegt die Belich ^¬ tungsdauer bei einer Messung unter 1000 ps, insbesondere unter 10 ps.

Diese Messzeiten sind kurz genug, um die Verminderung der Messqualität durch mechanische Drifts wie etwa durch Vertikal ^¬ bewegung der Probe vermieden.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die breitbandige kohä ^¬ rente Lichtquelle ausgewählt sein aus einer Gruppe, bestehend aus einer Leuchtdiode, einer Halbleiter-Superlumineszenz-

Diode, einer ASE-Quelle (optically pumped fiber based amplifi- ed spontaneous emission source) , einem optisch gepumpten pho- tonischen Kristall-Laser sowie einem abstimmbaren Halbleiter- Quantendot-Laser .

Diese Lichtquellen eignen sich gut als Lichtquellen im Nah- Infrarot-Bereich .

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren Erfassen der optischen Stufenhöhe des optischen Mediums anhand einer Messung an der Referenzstufe.

In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Erfassen der optischen Stufenhöhe des optischen Mediums anhand einer Messung an der Referenz stufe mit dem zweiten Messkopf.

Der aktuelle Brechungsindex des optischen Mediums wird aus dem Verhältnis n = sR/dR einer spektralinterferomet isch ermittel ^¬ ten optischen Stufenhöhe sR zur geometrischen Stufenhöhe dR unmittelbar bestimmt.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die geometrische Stufenhöhe zuvor in Luft mit einem Monochrom-Interferometer bestimmt. Der Versatz der Interferenzsteifen liefert die Pha ^¬ senverschiebung Δφ Modulo 2n bzw. die geometrische Stufenhöhe dR Modulo K/2.

Dadurch kann die bereits anhand einer bereits im Vorfeld mit einer Mindestgenauigkeit von K/2 durchgeführten Vorabmessung ermittelte Stufenhöhe hochpräzise bestimmt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das spektra ^¬ linterferometrische Verfahren ein Auffächern der spektralen Verteilung der vom Messkopf erfassten Strahlung unter Verwen ^¬ dung eines optischen Gitters.

Das optische Gitter ist gut dafür geeignet, das Lichtspektrum im Nah-Infrarot-Bereich spektral aufzufächern.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Reflektions- spektrum des von dem Messkopf empfangenen Lichts als eine Funktion der Wellenlängen I (λ) mittels eines Arrays von Pho- todetektoren in dem Spektrometer gemessen und ein Spektrum

I' (l/λ) als eine Funktion der invertierten Wellenlängen ermit ^¬ telt .

Unter Einsatz der aus den vorherigen Messungen ermittelten Brechungsindizes, kann dabei eine entzerrte Intensitätsvertei ^¬ lung I (k) mit k = η(λ)/λ berechnet werden.

Aus der spektralen Analyse der Intensitätsverteilung I (k) kann dann direkt auf die optischen Schichtdicken der im Strahlen- gang liegenden Schichten geschlossen werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird bei der Ermittlung des Brechungsindexes des optischen Mediums ein Dispersionsab- gleich auf Brechungsindex durchgeführt. Dazu wird vor der FFT (Fast Fourier Transformation) das Spektrum I (p) über Detektor ^¬ pixel auf I(k ^' ) umgerechnet, wobei man ein äquidistantes Ras ^¬ ter über die spektrale Größe k ^' = η(λ)/λ bildet.

Auf diese Weise kann durch den Dispersionsabgleich die Genau- igkeit der Ermittlung des Brechungsindexes des optischen Medi ^¬ ums erhöht werden. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Er ^¬ mittlung des Brechungsindexes des optischen Mediums Interfero- meterphasen-Bestimmung durchgeführt .

Dabei wird zunächst eine Interferometerphase für ein λο im Spektrum hochgenau bestimmt und sie dann mit einer grob gemes ^¬ senen Absolutphase φ = 4 n *dR*n(Äo)/Ao abgeglichen, um ein präzises η(λο) zu erhalten. Diese Prozedur wird dann für die ^¬ jenigen Spektralanteile wiederholt, die zur Messung von sO, sl und s2 beitragen, um daraus entsprechende geometrische Dicken abzuleiten .

Für die Isolierung der Spektralanteile wird ein FFT- Filterverfahren durchgeführt, bei dem zunächst im komplexwer- tigen Fourierspektrum eine Umgebung um einen bestimmten

Schichtdickenpeak herausgeschnitten und der Rest des Spektrums auf Null gesetzt wird.

Durch eine nachfolgende FFT-Rücktransformation des so modifi ^¬ zierten Fourier-Spektrums, wird dann die spektrale Modulation zu einer Einzelschichtdicke und daraus die Interferometerphase ermittelt .

Alternativ kann die Interferometerphase unmittelbar anhand von Peaks des komplexwertigen Fourierspektrums extrahiert werden.

Zur Ermittlung des Brechungsindexes wird ein Quotient zwischen der optischen und der geometrischen Weglängen gebildet. Das interferometrische Verfahren liefert die gemessene optische Dicke mit der Genauigkeit eines Terms, der eine ganzzahlige Konstante enthält, so dass man für den Brechungsindex erhält: n_gemessen (λ) = n (λ) + N*(Ä/dR)

Um den Brechungsindex dennoch eindeutig bestimmen zu können, wird vorgeschlagen, die Referenzstufenhöhe dR der Luft- schichtso klein zu halten, dass nur ein N-Wert einen Bre ^¬ chungsindex liefert, der konsistent mit dem Brechungsindex der Luft ist .

Um den Brechungsindex n des Bearbeitungsmediums eindeutig be- stimmen zu können, wird alternativ oder zusätzlich eine Mes ^¬ sung der optischen Schichtdicke des optischen Mediums sO mit der Messung im Vakuum bei der entsprechenden geometrischen Schichtdicke durchgeführt. Durch den Abgleich dieser beiden Messungen können beispielsweise die Ergebnisse der Stufenmes- sungen verifiziert werden.

Die erforderliche Absolutgenauigkeit bei der Messung des Bre ^¬ chungsindexes hängt von der geforderten Genauigkeit der Di ^¬ ckenbestimmung der Probe ab. Bei einer Zielgenauigkeit der Di- ckenmessung der Probe von 100 ppm, und bei einer Absolutgenau- igkeit der optischen Stufenhöhenmessung von 1 nm, (etwa durch phasenschiebenden Interferometrie unter Einsatz eines HeNe- Lasers mit einer Verstärkungsbandbreite von 1,5 GHz und bei der Lichtwellenlänge von 632,816 nm) ist die Mindest stufenhöhe 10 pm.

Die maximale Stufenhöhe wird aus Eindeutigkeitsüberlegungen gewählt und hängt davon ab, wie genau man die Stufenhöhe bzw. den Brechungsindex in einer Vorabmessung bestimmen kann. Der interferometrische Eindeutigkeitsbereich hängt von der Wellen ^¬ länge und dem Brechungsindex des Mediums ab X/ (2*n) . Bei ^¬ spielsweise, bei einer Wellenlänge von 1,1 pm und bei Bre- chungsindex von 1,33 (Wasser) ergibt dies 0,42 pm oder 4,2 Promille von 100 pm Stufenhöhe.

Im Falle der Luft als optisches Medium ist der Brechungsindex niedriger (n = 1,00029) und weist geringere Schwankungen auf (im Bereich von 10 %), sodass eine eindeutige Bestimmung des Brechungsindexes auch bei höheren Referenzschichthöhen erzielt werden kann. Durch Messung von Druck, Temperatur und Luft ^¬ feuchtigkeit mit einer entsprechender Sensorik kann einen sehr genauen Zielwert für den Brechungsindex der Luft erhalten.

Durch die Messungen an der Referenz stufe , bzw. an den Refe- renzkavitäten des Fabry-Perot-Interferometers können die Tem ^¬ peraturabhängigkeit der Spektrometerkennlinie λ = A(pixel) und ihre Auswirkung auf den Messwert kompensiert werden. Durch die Kombination der optisch gemessenen Dickenwerte der definierten Vakuum-Kavität und einer definierten Stufenhöhe in Luft kann der tatsächliche Brechungsindex der Luft ohne temperaturbe ^¬ dingten Messwertdrift ermittelt werden.

Damit man für jede Temperatur den plausiblen Bereich genau trifft, wird vorgeschlagen, an der Messstelle einen Tempera ^¬ turfühler anzubringen, um für die lokale Temperatur T den plausibelsten Brechungsindex für das optische Medium, η(Τ,λ) anzusetzen, um den plausibelsten N-Wert zu ermitteln.

Das beschriebene Messverfahren erlaubt es, Messungen in unter ^¬ schiedlichen Genauigkeitsklassen - von 1000 ppm (grobe Messun ^¬ gen) bis 1 ppm (ultrapräzise Messungen) - durchzuführen. Dabei können die einzelnen Verfahrensschritte je nach Bedarf, sprich je nach erforderlicher Messgenauigkeit durchgeführt werden. Mit sukzessiver Erweiterung des Verfahren mit den oben be ^¬ schriebenen Verfahrensschritten, angefangen von der Messung der Gesamtlänge der Messstrecke dO, über das Konstanthalten von dO, über die Messung an der Referenzstufe in der Luft, über die Phasenauswertung, bis hin zur Messung an dem doppel ^¬ ten Fabry-Perot-Interferometer mit Luft- bzw. Vakuumkavitäten, kann die Messgenauigkeit bis hin zu 1 ppm sukzessive erhöht werden .

Gemäß einer Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich ein Luftspalt bekannter Dicke gemessen und ei ^¬ ner Phasenauswertung unterzogen.

Somit kann eine Echt zeiteichung des Spektrometers durchgeführt werden, wodurch durch etwaige Drifts verursachte Messungenau- igkeiten reduziert werden können.

In einer Ausführungsform kann eine derartige Eichung des

Spektrometers sowohl während einer Messung als auch zwischen zwei Messvorgängen durchgeführt werden.

Somit kann die Eichung je nach Bedarf durchgeführt werden, so- dass die Messzeit effizienter genutzt werden kann, insbesonde- re bei Spektrometern, welche geringe bzw. langsame Drifts auf- weisen .

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Ver ^¬ gleichsmessung an einer Referenzstufe in Luft zur Kontrolle und zum Abgleich eines temperaturabhängigen Spektrometers durchgeführt . Dafür werden zuvor Messungen an einer Referenz stufe - insbe ^¬ sondere an der im zweiten Reflektor vorgesehenen Refe ^¬ renzstufe oder an einer identischen dazu Referenzstufe - in der Luft bei unterschiedlichen Temperaturen der Auswerteein ^¬ heit unter Erfassung der lokalen Temperatur in der Auswer ^¬ teeinheit durchgeführt.

Die erfassten Daten zur Temperaturabhängigkeit der Auswer ^¬ teeinheit kann dann in einer Speichereinheit hinterlegt und bei der Auswertung der Messsignale von der Auswerteeinheit ausgelesen werden. Auf diese Weise können die Auswirkungen der Temperaturschwankungen auf Messergebnisse bei der Auswertung mitberücksichtigt und ausgeglichen werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beige ^¬ fügten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine optische Messstrecke in einem ersten Messzustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung .

Fig. 2 zeigt schematisch die optische Messstrecke gemäß

Fig. 1 in einem zweiten Messzustand.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Messvorrichtung gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Messvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Fig. 1 zeigt schematisch eine optische Messstrecke in einem ersten Messzustand gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die optische Messstrecke 5 wird durch einen Messkopf 6 und ei- nen Reflektor 7 gebildet. Zwischen dem Messkopf 6 und dem Re ^¬ flektor 7 ist ein fluides transparentes optisches Medium 14 vorgesehen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist als optisches Medium 14 Luft vorgesehen. Der Messkopf 6 weist ein transparentes Fenster 8 mit einer Außenfläche 30 auf und ist dazu ausgebildet, das Licht von einer breitbandigen kohärenten Lichtquelle auszusenden und zu empfangen.

In diesem ersten Messzustand ist die Messstrecke 5 zwischen dem Messkopf 6 und dem Reflektor 7 von der Probe freigehalten. Das aus dem Messkopf 6 ausgesandte Licht, dargestellt durch den Pfeil A, wird von dem gegenüber der Messkopf 6 liegenden Reflektor 7 zurück zum Messkopf 6 reflektiert. Dabei ist ein Teil des zurückreflektierten Lichtes, dargestellt durch den Pfeil B, vom Messkopf 6 erfassbar. Der Reflektor 7 ist in die- sem Beispiel als eine reflektierende Platte ausgebildet.

Da in dem in Fig. 1 gezeigten Messzustand die Probe 1 nicht im Lichtweg zwischen dem Messkopf 6 und der Reflektorplatte 7 steht, kann die luftgefüllte Strecke zwischen dem Fenster 8 und dem Reflektor 7 unmittelbar spektralinterferometrisch ge ^¬ messen werden.

Aus der Messung können die optische Dicke sO sowie über die Beziehung sO = n*d0 die geometrische Dicke dO des Spalts prä- zise ermittelt werden, vorausgesetzt, der Brechungsindex der Luft n ist bekannt. Fig. 2 zeigt schematisch die optische Messstrecke gemäß Fig. 1 in einem zweiten Messzustand.

In diesem zweiten Messzustand befindet sich die Probe 1 inner- halbe der Messtrecke 5. Die Probe 1 weist eine obere Oberflä ^¬ che 15 und eine untere Oberfläche 16 und eine zu bestimmende Dicke dp auf.

Das aus dem Messkopf 6 ausgesandte Licht wird von der ersten Oberfläche 15 der Probe 1, von der der ersten Oberfläche 15 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 16 der Probe 1 sowie von dem Reflektor 7 zurückreflektiert. Der Messkopf 6 ist insbe ^¬ sondere ausgebildet zum Aussenden des kohärenten Lichtes meh ^¬ rerer Wellenlängen und zum Empfangen zumindest eines Teils ei- nes von dem Reflektor 7 bzw. von der Probe 1, insbesondere von einer oberen Oberflächen 15 und von einer unteren Oberfläche 16 der Probe 1, reflektierter Lichtes. Der Strahlengang wird schematisch mit dünnen Pfeilen schematisch dargestellt. Die geometrischen Luftschichtdicken zwischen der Probe 1 und dem Messkopf 6 bzw. zwischen der Probe 1 und dem Reflektor 7 werden entsprechend durch dl bzw. d2 gekennzeichnet.

In diesem Messzustand können mittels Analysierens von Interfe- renzen in einem breitbandigen Spektralbereich zwischen von der Außenfläche 30 des Fensters 8 und von dem Reflektor 7 bzw. von den Oberflächen 15 und 16 der Probe 1 reflektierten Teilwellen des Lichtes die den geometrischen Schichtdicken dl und d2 ent ^¬ sprechenden optischen Schichtdicken sl und s2 der Luft be- stimmt werden, so dass unter Kenntnis des Brechungsindexes n der Luft die geometrische Dicke dp der Probe direkt bestimmt werden kann gemäß dp = ( s0-sl-s2 ) /n, ohne über den Brechungs- index oder Dispersionseigenschaften der Probe bzw. über ihre Temperaturabhängigkeit etwas wissen zu müssen.

Fig. 3 zeigt schematisch die Messvorrichtung gemäß einer Aus- führungsform der Erfindung.

Die Messvorrichtung 45 weist die optische Messstrecke 5 zwi ^¬ schen einem Messkopf 6 und einem Reflektor 7 auf. Der Reflek ^¬ tor 7 ist in diesem Beispiel als eine Reflektorplatte ausge- bildet.

Die Messvorrichtung 45 weist eine breitbandige kohärente

Lichtquelle 17 auf. Die Lichtquelle 17 kann eine spektrale Breitband-Lichtquelle oder eine abstimmbare Laser-Quelle sein, welche zum Emittieren kohärenten Lichts mehrerer Wellenlängen in einem Nah-Infrarot-Bereich ausgebildet ist. Die Lichtquelle 17 kann mittels einer oszillierenden Mikromechanik (oscilla- ting micromechanics ) abstimmbar sein. Der Messkopf 6 ist dazu ausgebildet, das Licht von der breit- bandigen kohärenten Lichtquelle 17 auszusenden und zu empfan ^¬ gen. Der Messkopf 6 ist in einem Gehäuse 18 angeordnet. Kohä ^¬ rentes Licht der Lichtquelle 17 und zumindest ein Teil der re ^¬ flektierten Strahlung treten durch ein Fenster 8 des Gehäuses 18 durch, wobei das Fenster 8 für das Licht der Lichtquelle 17 transparent ist. In der gezeigten Ausführungsform ist das Fenster 8 transparent für infrarotes Licht.

Die Auswerteeinheit 24 ist zum Ermitteln der Dicke der Probe 1 mittels Analysierens von Spektral-Breitbandinterferenzen vor ^¬ gesehen . Die Messvorrichtung 45 weist ferner eine zweite optische Mess ^¬ strecke 5 ^' zwischen einem zweiten Messkopf 6 ^' und einem zwei ^¬ ten Reflektor 7 ^' unterhalb der Probe 1 zur Bestimmung des Bre ^¬ chungsindexes der Luft auf. Der zweite Messkopf 6 ^' weist ein Fenster 8 ^' mit einer Außenfläche 30 ^' auf. Wenigstens ein Teil des von dem zweiten Messkopf 6 ^' ausgesandten und von dem zwei ^¬ ten Reflektor 7 ^' zurückreflektierten Lichtes wird vom zweiten Messkopf 6 ^' erfasst. Dies wird durch Pfeile A ^' und B ^' verdeut ^¬ licht .

Die Messvorrichtung 45 weist eine obere Haltefläche 2 und eine untere Haltefläche 3 auf. Die Probe 1 mit einer oberen Ober ^¬ fläche 15 und mit einer unteren Oberfläche 16 ist in einem Spalt 4 zwischen den Halteflächen 2 und 3 in einer speziellen Halterung (nicht dargestellt) gelagert.

Die obere Haltefläche 2 weist Ausnehmungen 11 und 11 ^' zur Auf ^¬ nahme der Messköpfe 6 und 6 ^' auf. Die untere Haltefläche weist Ausnehmungen 13 und 13 ^' zur Aufnahme von Reflektoren 7 und 7 ^' auf.

In dieser Ausführungsform ist der zweite Reflektor 7 ^' in Form einer Referenzstufe 26 ausgebildet. Somit ergibt sich eine luftgefüllte Stufe für Referenzmessungen zur Bestimmung des aktuellen Brechungsindexes der Luft, der im Allgemeinen tempe- ratur-, druck- und feuchtigkeitsabhängig variieren kann.

Der tatsächliche aktuelle Brechungsindex der Luft kann - auch bedingt durch Luftkontamination - von einem nominellen Wert abweichen. Zur Erhöhung der Robustheit der Referenzmessungen gegenüber Temperaturschwankungen, wird für die Referenz stufe ein Materi ^¬ al mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet. In diesem Beispiel ist die Referenzstufe 26 aus Quarzglas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient von 0,5 x 10 ^~6 1/K ausge ^¬ führt .

Die Referenz stufe 26 kann auch aus einem Material mit einem noch geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt sein.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Referenzstufe als eine Zerodur-Glas-Referenzstufe (ZERODUR ^RTM ) ausgeführt mit ei ^¬ nem Wärmeausdehnungskoeffizienten nahezu gleich Null.

Für eine ungestörte und genaue Messung wird sichergestellt, dass die Temperatur, Druck und die Feuchtigkeit der Luft an den Messstellen 5 und 5 ^' gleich ist, und dass die Oberfläche der Referenz stufe 26 frei von Partikeln oder Ablagerungen ist.

Zur Erfassung der aktuellen Temperatur an den Messstellen kön ^¬ nen Temperaturfühler vorgesehen werden.

Der Messkopf 6 ^' ist mit dem Spektrometer 19 mittels Lichtwel ^¬ lenleiter 21 ^' gekoppelt bzw. verbunden, wobei die Lichtwellen ^¬ leiter 21 und 21 ^' unterschiedliche dimensioniert sind, um Sig ^¬ nalübersprechen zwischen unterschiedlichen Messköpfen zu mini ^¬ mieren .

Der zweite Reflektor 7 ^' weist eine erste reflektierende Fläche 9 und eine zweite reflektierende Fläche 10 auf. Zwischen den reflektierenden Flächen 9 und 10 ist ein Raum (nicht darge ^¬ stellt) mit einer bekannten Höhe zur Aufnahme des optischen Mediums vorgesehen. Somit ergibt sich eine Schicht des opti ^¬ schen Mediums mit einer bekannten Schichtdicke für Referenz- messungen zur Bestimmung des aktuellen Brechungsindexes des optischen Mediums, der im Allgemeinen temperatur- und zusam ^¬ mensetzungsabhängig variieren kann.

Der Messkopf 6 ist mit einem Spektrometer 19 mittels Lichtwel- lenleiter 21, 23 gekoppelt bzw. verbunden.

Ein optischer Koppler 20 koppelt die Lichtquelle 17 mittels des ersten Lichtwellenleiters 21 und eines zweiten Lichtwel ^¬ lenleiters 22, der den optischen Koppler 20 mit der Lichtquel- le 17 verbindet, an den Messkopf 6. Das kohärente Licht der

Lichtquelle 17 wird dem Messkopf 6 über den zweiten Lichtwel ^¬ lenleiter 22, den optischen Koppler 20 und den ersten Licht ^¬ wellenleiter 21 bereitgestellt. Die von der oberen und von der unteren Oberflächen 15, 16 so ^¬ wie von der Reflektorplatte 7 zurückreflektierte Strahlung wird dem Spektrometer 19 der Messvorrichtung 45 über den ers ^¬ ten Lichtwellenleiter 21 und einen dritten Lichtwellenleiter 23, der den optischen Koppler 20 mit dem Spektrometer 19 kop- pelt, bereitgestellt. Das Spektrum der reflektierten Strahlung wird mittels eines Arrays von Photodetektoren (nicht gezeigt) in dem Spektrometer als eine Funktion der Wellenlängen I (λ) gemessen und einer Auswertevorrichtung 24 mittels einer Sig ^¬ nalleitung 25, die das Spektrometer 19 mit der Auswertevor- richtung 24 koppelt, bereitgestellt. Bei einem Spektrometer mit 512 Kanälen wird das erfasste

Lichtspektrum durch 512 Intensitätswerte I (p) wiedergegeben. Hier bezeichnet p die Kanal-nummer bzw. die Pixelnummer des Spektrometers . Über die Spektrometerkennlinie λ(ρ) und über eine als Tabelle hinterlegte Abhängigkeit n = n (λ) des Materi ^¬ als können sogenannte "entzerrte" Intensitäten I (k) mit k = η(λ)/λ ermittelt werden.

Unter der Annahme, dass die geometrische Schichtdicke dO zwi- sehen dem Fenster 8 und der Reflektor 7 in dem Messzustand gem. Fig. 1 und in dem Messzustand gem. Figur 2 gleich groß, gilt: dO = dl + dp + d2. Daraus kann die geometrische Dicke der Probe dp aus der geometrischen Dicken der Luftschichten ermittelt werden.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Er ^¬ findung. Die Messvorrichtung 45 ^' der Fig. 4 ist zum Teil iden ^¬ tisch mit der Messvorrichtung 45 der Fig. 3 und weist auch ei ^¬ ne zweite Messstrecke 5 ^' mit einem zweiten Messkopf 6 ^' und mit einem zweiten Reflektor 7 ^{' '} zur Bestimmung des Brechungsinde ^¬ xes der Luft auf. Die Messstrecke 5 ^' ist so ausgebildet, dass wenigstens ein Teil des von dem zweiten Messkopf 6 ^' ausgesand ^¬ ten und von dem zweiten Reflektor 7 ^{' '} zurückreflektierten Lichtes vom zweiten Messkopf 6 ^' erfasst wird. Dies wird durch Pfeile A ^' und B ^' verdeutlicht.

Im Unterschied zur Messvorrichtung der Fig. 3 ist der zweite Reflektor 7 ^{' '} oberhalb der Probe angeordnet und istin Form ei ^¬ nes doppelten Fabry-Perot-Interferometers ausgebildet, der ei- ne erste luftgefüllte Resonator-Wegstrecke (27) und eine zwei ^¬ te evakuierte Resonator-Wegstrecke (28) aufweist, wobei die beiden Resonator-Wegstrecken (27, 28) gleich lang sind. Die äußeren reflektierenden Flächen 9 ^{' '} und 10 ^{' '} des Reflektors 7 ^{' '} stellen zugleich Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsfens ^¬ ter des jeweiligen Fabry-Perot-Resonators dar. Somit ergibt sich für Referenzmessungen eine luftgefüllte

Strecke und eine Strecke mit gleicher Länge mit Vakuum zur Be ^¬ stimmung des aktuellen Brechungsindexes der Luft, der wie oben erwähnt im Allgemeinen temperatur-, druck-, feuchtigkeits- und zusammensetzungsabhängig variieren kann.

Zur Erhöhung der Robustheit der Referenzmessungen gegenüber Temperaturschwankungen, wird für die Referenz stufe ein Materi ^¬ al mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet. In diesem Beispiel ist der Körper des doppelten Fabry-Perot-

Interferometers mit aus Zerodur (ZER0DUR ^RTM ) ausgeführt mit ei ^¬ nem Wärmeausdehnungskoeffizienten unter 10 ^~8 K ¹ .

Für eine ungestörte und genaue Messung wird sichergestellt, dass die Temperatur, Druck und die Feuchtigkeit der Luft an den Messstellen 5 und 5 ^' gleich ist, und dass die Oberfläche der Referenz stufe 26 frei von Partikeln oder Ablagerungen ist.

Zur Erfassung der aktuellen Temperatur, des aktuellen Druckes und der Luftfeuchtigkeit kann eine entsprechende Sensorik mit entsprechenden Sensoren an den Messstellen vorgesehen werden.

Um die Oberfläche der Reflektoren 7, 7 ^{' '} Referenzstufe 26 von Partikeln oder Ablagerungen frei zu halten, kann sie während der Messung oder zwischen Messvorgängen einer Ultraschallrei ^¬ nigung mit Hilfe eines an der Messvorrichtung, insbesondere an einer der Halteflächen 2 oder 3 angekoppelten Ultraschallgene ^¬ rators (nicht dargestellt) unterzogen werden.

Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genann ^¬ ten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Wei ^¬ se zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschrei ^¬ bung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer bei ^¬ spielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.

Bezugs zeichenliste

1. Probe

2. erste Haltefläche

3. zweite Haltefläche

4. Spalt

5. Messstrecke

6. Messkopf

7. Reflektor

8. Fenster

9. erste reflektierende Fläche

10. zweite reflektierende Fläche

11. Ausnehmung in der ersten Haltefläche

12. Ausnehmung in der zweiten Haltefläche

13. Stufenkante

14. optisches Medium

15. erste Oberfläche der Probe

16. zweite Oberfläche der Probe

17. Lichtquelle

18. Gehäuse

19. Spektrometer

20. Koppler

21. erster Lichtwellenleiter

22. zweiter Lichtwellenleiter

23. dritter Lichtwellenleiter

24. Auswerteeinheit

25. Signalleitung

26. Referenz stufe

27. Luftgefüllte Resonator-Wegstrecke

28. Evakuierte Resonator-Wegstrecke

29. Vakuum

30. Außenfläche des Fensters dO - geometrischer Abstand zwischen dem Messkopf und dem Reflektor

dl - geometrische Schichtdicke des optischen Mediums zwi- sehen der Probe und dem Messkopf

d2 - geometrische Schichtdicke des optischen Mediums zwi ^¬ schen der Probe und dem Reflektor

dp - geometrische Schichtdicke der Probe

dR - geometrische Stufenhöhe der Referenzstufe