DE102010033614A1

DE102010033614A1 - Spektroskopisches Reflektometer

Info

Publication number: DE102010033614A1
Application number: DE102010033614A
Authority: DE
Inventors: Fumitaka Fujii
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2030-08-07
Also published as: JP2011038846A; US20110035189A1; US8825448B2; JP5302133B2; CN101995224A; CN101995224B; KR20110015390A; DE102010033614B4; KR101738164B1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein spektroskopisches Reflektometer (100), welches es ermöglicht, eine zusätzliche Messung (insbesondere eine Messung in Bezug auf eine Kalibrierungsprobe (SP_r)) fortzulassen, welche bisher jedes Mal notwendig war, wenn das Lichtreflexionsvermögen eines Prüfkörpers (SP_s) gemessen werden sollte, und zwar zur Verminderung der Messzeit und zur Vereinfachung des Messaufbaus. Dazu ist ein interner Reflexionsmechanismus (8) mit einem konstanten Lichtreflexionsvermögen im Inneren eines Kopfes (4) so angeordnet, dass durch den internen Reflexionsmechanismus (8) reflektiertes Licht durch einen Fotodetektor (2) empfangen wird, wodurch das Lichtreflexionsvermögen eines Prüfkörpers (SP_s) berechnet werden kann auf der Grundlage eines Ausgabewerts des Fotodetektors (2) in einem Zustand, bei welchem im Wesentlichen kein Licht ein- oder zugeführt wird, eines Ausgabewerts des Fotodetektors (2), wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, verwendet wird, eines Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird, und eines Ausgabewerts des Fotodetektors (2), wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) verwendet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein spektroskopisches Reflektometer und insbesondere eine Reflexions- oder Reflexionsvermögensmesseinrichtung oder einen Reflexions- oder Reflexionsvermögensmessmechanismus zum Messen einer Lichtreflexion oder eines Lichtreflexionsvermögens eines zu messenden Prüfgegenstands oder Prüfkörpers.
Technischer Hintergrund
Ein spektroskopisches Reflektometer ist ein Messinstrument oder Messgerät, welches Messlicht auf einen Prüfgegenstand oder Prüfkörper (inspection work) strahlt, z. B. eine zu messenden Schichtkörper (film body), und ein Spektrum von Interferenzlicht des von einer Oberfläche davon reflektierten Reflexionslichts und des transmittiertem Reflexionslichts, welches das innere oder die Innenseite des Prüfkörpers transmittiert und von einer gegenüberliegenden Grenzfläche reflektiert wurde, um dann aus der Oberfläche auszutreten, wodurch eine Schichtstärke des Prüfkörpers auf der Grundlage des Spektrums zur Messung erhalten werden kann, wie dies im Patentdokument 1 dargestellt ist.
Bei einem derartigen spektroskopischen Reflektometer ist es notwendig, eine optische Reflexion oder ein optisches Reflexionsvermögen des Prüfkörpers zu messen. Wie in 1 dargestellt ist, wird konventionellerweise Licht von einer Lichtquelle 1' jeweils auf eine Kalibrierungsprobe SP_r mit einer bekannten und konstanten Reflexion oder einem bekannten oder konstanten Reflexionsvermögen gestrahlt und auch einer Dunkelprobe SP_b aufgeprägt, welche überhaupt kein Reflexionslicht erzeugt. Dabei wird ein Ausgabewert eines Fotodetektors 2' in jedem der Fälle gemessen. Dann wird die optische Reflexion oder das optische Reflexionsvermögen R_s des Prüfkörpers SP_s aus der Gleichung (1) wie nachfolgend beschrieben berechnet. Dabei ist zu bemerken, dass der Grund für die Verwendung der Dunkelprobe SP_b für die Messung darin liegt, dass der Ausgabewert des Fotodetektors 2' in einem Zustand ohne Reflexionslicht einen Offsetwert oder Verschiebungswert repräsentiert und dass dieser Offsetwert oder Verschiebungswert jeweils herausgelöscht werden muss, d. h. sein Einfluss muss aufgehoben werden.
In Gleichung (1) bezeichnet IS einen Ausgabewert des Fotodetektors 2' in Bezug auf den Prüfkörper SP_s, I_r einen Ausgabewert des Fotodetektors 2' in Bezug auf die Kalibrierungsprobe SP_r, I_b einen Ausgabewert des Fotodetektors 2' in Bezug auf die Dunkelprobe SP_b und R_r ein optisches Reflexionsvermögen oder eine optische Reflexion (bekannt) der Kalibrierungsprobe SP_r.

Patentdokument 1: JP 2005-003401 A

Zusammenfassung der Erfindung
Da mit der Zeit tatsächlich merkliche Variationen in den Werten für I_r und I_b bemerkt werden, werden herkömmlicherweise die Ausgabewerte des Fotodetektors 2' in Bezug auf die Kalibrierungsprobe SP_r und in Bezug auf die Dunkelprobe SP_b jedes Mal neu ermittelt und erhalten, wenn ein Prüfkörper SP_s gemessen wird.
Dabei jedoch muss die Probe für jede Messung neu angeordnet oder ersetzt werden. Daher besteht das Problem, dass dadurch ein zeitlicher Verlust oder andere Probleme beim Ausführen der Messung auftreten. Insbesondere beim Fall des Messens der Kalibrierungsprobe SP_r müssen die Bedingungen, insbesondere die des Abstandes eines Kopfes 4', jeweils dieselben sein, wie im Hinblick auf den Prüfkörper SP_s. Daher benötigt eine derartige Messung herkömmlicherweise einen hohen zeitlichen Aufwand und ist gegebenenfalls mit Problemen verbunden.
Wie in 2 dargestellt ist, wurde z. B. eine Einrichtung entwickelt, bei welcher ein Kopf 4' beweglich ausgebildet ist, so dass eine Kalibrierungsprobe SP_r und eine Dunkelprobe SP_b an Stellen angeordnet werden können, die sich von der des Prüfkörpers SP_s unterscheiden, um dann eine Messung durch Bewegen des Kopfes 4' durchzuführen. In diesem Fall wird jedoch der Aufbau einer derartigen Einrichtung komplex, dies führt letztlich auch zu einer entsprechenden Kostensteigerung.
In Anbetracht dieser Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zu schaffen, zusätzliche Messungen (insbesondere Messungen im Hinblick auf die Kalibrierungsprobe) fortlassen zu können, welche bisher jedes Mal notwendig waren, wenn das Lichtreflexionsvermögen eines Prüfkörpers gemessen werden sollte. Dadurch werden eine Reduktion der Messzeit und eine Vereinfachung des Messaufbaus erreicht.
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einem spektroskopischen Reflektometer erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 und bei einem Verfahren zum Messen des Reflexionsvermögens erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Entsprechend ist ein spektroskopisches Reflektometer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch einen Kopf, einen Fotodetektor, einen internen Reflexionsmechanismus und eine Reflexions- oder Reflexionsvermögensberechnungseinheit, wie sie in den nachfolgenden Merkmalen (1) bis (4) definiert sind.

(1) Der Kopf ist ausgebildet, Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom Objekt, welches mit dem Messlicht bestrahlt wird oder wurde, ein- oder zuzuführen, einzuleiten oder bereitzustellen.
(2) Der Fotodetektor ist ausgebildet, eine Intensität des empfangenen Lichts zu detektieren. Er besitzt einen Lichtempfangsbereich, der an einer Stelle angeordnet ist, an welcher das Reflexionslicht, welches dem Kopf ein- oder zugeführt wird oder wurde oder von diesem bereitgestellt wurde, erscheint, auftritt oder ankommt.
(3) Der interne Reflexionsmechanismus besitzt ein konstantes Lichtreflexionsvermögen und ist an einer Stelle angeordnet, an welcher ein Teil des Messlichts erscheint und das Reflexionslicht, welches durch den internen Reflexionsmechanismus reflektiert wird, den Lichtempfangsbereich des Fotodetektors innerhalb des Kopfes erreicht.
(4) In einer untergeordneten, nachfolgenden oder nachgeordneten Messperiode oder Zeitspanne (subordinate measurement period), in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors im Wesentlichen vernachlässigbar ist, berechnet oder misst die Reflexionsvermögensberechnungseinheit einen ersten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors in einem Zustand ist, bei welchem im Wesentlichen kein Licht eingeführt wird, einen zweiten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn eine Dunkelprobe, die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird, sowie einen dritten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn eine Kalibrierungsprobe mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird.
Darüber hinaus berechnet oder misst in einer Hauptmessperiode oder -zeitspanne (main measurement period), in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors im Wesentlichen vernachlässigbar ist und die sich von der nachgeordneten oder nachfolgenden Messperiode unterscheidet, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit einen vierten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors in einem Zustand ist, bei welchem im Wesentlichen kein Licht bereitgestellt oder eingeführt wird, einen fünften Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn die Dunkelprobe als Objekt verwendet wird, sowie einen sechsten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn ein zu messender Prüfkörper als Objekt verwendet wird, wodurch das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des Prüfkörpers auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte berechnet wird oder berechnet werden kann.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau wird es möglich, eine Messung einer Kalibrierungsprobe, die bisher jedes Mal notwendig war, wenn ein Prüfkörper zu messen war, fortzulassen, wodurch eine Reduktion in der Messzeit erreicht wird. Darüber hinaus wird es nunmehr unnötig, den Kopf oder einen Kopf beweglich auszugestalten, um die Kalibrierungsprobe in herkömmlicher Weise zu messen oder die Proben zu ersetzen oder neu anzuordnen. Daher wird es möglich, einen vereinfachten Aufbau für die zu Grunde liegende Einrichtung zu schaffen und damit die Kosten zu senken.
Zusammenfassend ergeben sich die oben beschriebenen Umstände, weil der Messwert im Hinblick auf die Dunkelprobe nicht kollektiv als ein Offsetwert oder Verschiebungswert behandelt wird, wie dies herkömmlicherweise geschieht, sondern strikt in Faktoren, Aspekte oder Einflüsse, die von der Lichtquelle herrühren, und in Faktoren, Aspekte oder Einflüsse unterteilt wird, die nicht von der Lichtquelle herrühren. Das bedeutet, dass ein spezifisches Merkmal der vorliegenden Erfindung auf der Tatsache beruht, dass der Ausgabewert des Fotodetektors in einem Zustand, bei welchem im Wesentlichen kein Licht eingeleitet, bereitgestellt oder eingeführt wird, d. h. der erste Ausgabewert gemessen wird. Das bedeutet, dass nur einmal die Kalibrierprobe gemessen wird, und zwar zu einem Zeitpunkt des anfänglichen Anpassens oder Einstellens oder dergleichen. Folglich ist es möglich, das Lichtreflexionsvermögen eines Prüfkörpers zu messen durch Ergänzen ausschließlich der Messung der Dunkelprobe zu einem Zeitpunkt, zu welchem danach der Prüfkörper gemessen werden soll. Ein Beispiel für ein derartiges Berechnungsverfahren wird im Zusammenhang mit den Gleichungen bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung später beschrieben.
Es ist insbesondere wünschenswert, dass die Reflexionsvermögensberechnungseinheit den ersten Ausgabewert und den zweiten Ausgabewert in der Hauptmesszeitspanne oder Hauptmessperiode misst oder bestimmt, nämlich bevor oder nachdem der vierte Ausgabewert gemessen wird, d. h. einer Periode, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors vernachlässigbar ist, wogegen die Reflexionsvermögensberechnungseinheit den dritten Ausgabewert in einer anderen als der Hauptmessperiode bestimmt oder misst, wobei im Unterschied zur Messung in der Hauptmessperiode oder Hauptmesszeitspanne die Reflexionsvermögensberechnungseinheit des Weiteren den ersten Ausgabewert und den zweiten Ausgabewert jeweils in der nachgeordneten oder nachfolgenden Messperiode oder Messzeitspanne misst, nämlich bevor oder nachdem der dritte Ausgabewert bestimmt oder gemessen wurde, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors vernachlässigbar ist, wodurch das Lichtreflexionsvermögen des Prüfkörpers auf der Grundlage des vierten Ausgabewerts, des ersten Ausgabewerts und des zweiten Ausgabewerts, gemessen in der Hauptmesszeitspanne oder Hauptmessperiode, und auf der Grundlage des dritten Ausgabewerts, des ersten Ausgabewerts und des zweiten Ausgabewerts, gemessen in der nachfolgenden oder nachgeordneten Messzeitspanne, berechnet oder bestimmt wird. Zu bemerken ist dabei, dass die Phrase ”Variation im Ausgabewert des Fotodetektors” im Zusammenhang steht mit einer totalen Summe oder Gesamtsumme der Variation in der Lichtmenge der Lichtquelle und einer Variation aufgrund einer Drift, eines Offsets oder einer Verschiebung des Detektors als solchen.
Des Weiteren ist ein spektroskopisches Reflektometer gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch einen Kopf, einen Fotodetektor, einen internen Reflexionsmechanismus und einer Reflexionsvermögensberechnungseinheit, wie sie im Zusammenhang mit den nachfolgenden Merkmalen (1) bis (4) definiert sind.

(1) Der Kopf ist ausgebildet, Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom Objekt, welches mit dem Messlicht bestrahlt wird oder wurde, ein- oder zuzuführen, einzuleiten oder bereitzustellen.
(2) Der Fotodetektor ist ausgebildet, eine Intensität des empfangenen Lichts zu detektieren. Er besitzt einen Lichtempfangsbereich, der an einer Stelle angeordnet ist, an welcher das Reflexionslicht, welches dem Kopf ein- oder zugeführt wird oder wurde oder von diesem bereitgestellt wurde, erscheint, auftritt oder ankommt.
(3) Der interne Reflexionsmechanismus besitzt ein binär oder zweifach variables oder variierbares Lichtreflexionsvermögen und ist an einer Stelle angeordnet, an welcher ein Teil des Messlichts ankommt und das Reflexionslicht, welches durch den internen Reflexionsmechanismus reflektiert wird, den Lichtempfangsbereich des Fotodetektors innerhalb des Kopfes erreicht.
(4) Die Reflexionsvermögensberechnungseinheit bestimmt oder misst die ersten bis dritten Ausgabewerte, wie dies später beschrieben wird, durch Ausführen einer der nachfolgenden Vorgänge (a) und (b) in einer nachfolgenden oder nach- oder untergeordneten Messperiode oder -zeitspanne, in welcher die Variation des Ausgabewerts des Fotodetektors im Wesentlichen vernachlässigbar ist, und bestimmt oder misst ebenso die vierten bis sechsten Ausgabewerte, wie dies später beschrieben werden wird, durch Ausführen einer der nachfolgenden Vorgänge (c) und (d) in einer Hauptmessperiode oder Hauptmesszeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors vernachlässigbar ist und die sich von der nachfolgenden oder nachgeordneten Messzeitspanne oder Messperiode unterscheidet, wodurch das Lichtreflexionsvermögen des Prüfkörpers auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte berechnet wird oder berechnet werden kann.
(a) Die Reflexionsvermögensberechnungseinheit bestimmt oder misst die ersten und zweiten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors sind, wenn eine Dunkelprobe, die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus binär oder zweiwertig variiert wird, und bestimmt oder misst den dritten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn eine Kalibrierungsprobe mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus auf einem der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird.
(b) Die Reflexionsvermögensberechnungseinheit bestimmt oder misst den ersten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn eine Dunkelprobe, die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und bestimmt oder misst die zweiten und dritten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors sind, wenn eine Kalibrierungsprobe mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus binär oder zweiwertig variiert wird.
(c) Die Reflexionsvermögensberechnungseinheit bestimmt oder misst die vierten und fünften Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors sind, wenn eine Dunkelprobe, die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus binär oder zweiwertig variiert wird, und bestimmt oder misst den sechsten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn ein zu messender Prüfkörper als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird.
(d) Die Lichtreflexionsvermögensberechnungseinheit bestimmt oder misst den vierten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors ist, wenn eine Dunkelprobe, die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und bestimmt oder misst die fünften und sechsten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors sind, wenn ein zu messender Prüfkörper als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des internen Reflexionsmechanismus binär oder zweiwertig variiert wird.
Folglich können – in ähnlicher Art und Weise wie beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der oben beschrieben wurde – die gewünschten Wirkungen erzielt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass mit einer derartigen Konfiguration oder mit einem derartigen Aufbau erreicht wird, dass es nicht notwendig ist, eine besondere Konfiguration zum Messen eines Offsets oder Verschiebungswerts des Fotodetektors als solchem vorgesehen werden muss.

Um den optischen Pfad zum Erhalten jedes der Ausgabewerte mit einer einfacheren Struktur zu erhalten, ist es wünschenswert, einen Aufbau bereitzustellen, so dass ein Beamsplitter oder Strahlteiler im Inneren eines Hauptteils oder Gehäuses des Kopfes so angeordnet ist, dass ein Teil des Messlichts durch den Beamsplitter oder Strahlteiler reflektiert wird, um das Objekt zu bestrahlen oder zu beleuchten, wogegen ein Teil des Messlichts den Beamsplitter oder Strahlteiler passiert, um den inneren Reflexionsmechanismus zu bestrahlen oder zu beleuchten, wobei das vom Objekt reflektierte Reflexionslicht den Strahlteiler passiert, um zum Fotodetektor geführt oder geleitet zu werden, und wobei das vom internen oder inneren Reflexionsmechanismus reflektierte Licht reflektiert wird, um zum Fotodetektor geleitet oder geführt zu werden.
Es kann ein Kopf vom festen oder fixierten Typ verwendet und implementiert sein oder werden, falls die Dunkelprobe dem Kopf zugehörig oder folgend ausgebildet ist, und zwar bewegbar oder beweglich und lösbar zwischen einer Beleuchtungsstellung oder Bestrahlungsstellung, welche durch das Messlicht beleuchtet oder bestrahlt wird, und einer Evakuierungsstellung oder -position, welche vom Messlicht nicht bestrahlt wird, da keine Notwendigkeit besteht, den Kopf zum Zeitpunkt des Messens der Dunkelprobe zu bewegen.
Es ist zu bemerken, dass der interne oder innere Reflexionsmechanismus nicht ausschließlich beschränkt ist auf die hier vorgestellte Form, vielmehr kann eine Anordnung verwendet werden unter Verwendung einer inneren Wand oder Innenwand des Kopfes.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird es möglich, eine Messung einer Kalibrierungsprobe fortzulassen, die früher jedes Mal nötig wurde, wenn ein Prüfkörper zu messen war. Dadurch ergibt sich eine Reduktion in der Messzeit. Darüber hinaus wird es möglich, eine Vereinfachung beim Messaufbau und eine Reduktion von Kosten zu erzielen, da keine Notwendigkeit besteht, den Kopf in beweglicher Art und Weise auszubilden, um eine Messung der Kalibrierungsprobe, wie sie herkömmlicherweise nötig ist, durchzuführen oder Proben neu anzuordnen oder zu ersetzen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip in Bezug auf eine Lichtreflexion oder ein Lichtreflexionsvermögen gemäß einem herkömmlichen spektroskopischen Reflektometer zeigt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche einen Kernaspekt eines herkömmlichen spektroskopischen Reflektometers zeigt.
3 ist ein schematisches funktionales Diagramm eines spektroskopischen Reflektometers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht des spektroskopischen Reflektometers gemäß derselben Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Fotodetektors gemäß derselben Ausführungsform.
6 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
8 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
10 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
12 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
13 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
14 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
15 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
16 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
18 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
19 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
20 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
21 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Messprinzip bei einem spektroskopischen Reflektometer gemäß derselben Ausführungsform zeigt.
22 ist ein schematisches funktionales Diagramm eines spektroskopischen Reflektometers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, welche ein spektroskopisches Reflektometer gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine schematische perspektivische Ansicht des spektroskopischen Reflektometers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 ist eine schematische perspektivische Ansicht des spektroskopischen Reflektometers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 ist eine schematische perspektivische Ansicht des spektroskopischen Reflektometers gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform: Dunkelstrommesssystem
Ein spektroskopisches Reflektometer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist geeignet zur Messung einer Schichtstärke oder Schichtdicke einer Schicht oder eines Films für Solarzellen und einer flachen Platte und ist ausgestattet mit einem Kopf 4, einem Fotodetektor 2 und einer Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5, wie dies in 3 dargestellt ist. Bei dem spektroskopischen Reflektometer 100 projiziert der Kopf 4 Messlicht auf ein Objekt, z. B. einen Prüfkörper SP_s oder dergleichen und stellt Reflexionslicht, welches vom Objekt nach Bestrahlung oder Beleuchtung mit dem Messlicht reflektiert wird oder wurde, bereit oder führt dieses zu. Der Fotodetektor 2 empfängt das Reflexionslicht, welches vom Kopf 4 zugeführt oder bereitgestellt wurde, und detektiert dessen Intensität, wodurch die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 ein Lichtreflexionsvermögen oder eine Lichtreflexion des Objekts auf der Grundlage von Ausgabewerten oder eines Ausgabewerts des Fotodetektors 2 berechnet.
Bei dieser Ausführungsform wird das Messlicht von einer weißen Lichtquelle 1, die im Inneren des Kopfes 4 vorgesehen ist, erzeugt. Jedoch kann die Lichtquelle 1 auch vom Kopf 4 getrennt ausgebildet und vorgesehen sein, so dass das Messlicht z. B. mittels einer optischen Faser oder dergleichen zum Kopf 4 geführt oder geleitet wird.
Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, wird der Kopf 4 von einem hohlen Gehäuse gebildet, welches eine Fläche oder Seite besitzt, die z. B. dem Prüfkörper SP_s gegenübersteht oder gegenüberliegt und geöffnet ausgebildet ist, um als Lichteinlass- und -auslassöffnung 4a für das Messlicht und für das Reflexionslicht zu dienen. Der Kopf 4 wird z. B. an einem Trägerbalken oder Träger 6 angebracht und von diesem gelagert oder gehaltert.
Der Fotodetektor 2 besitzt eine spektrale oder spektroskopische Funktion. Zum Beispiel, wie dies in 5 dargestellt ist, kann der Fotodetektor 2 mit einer Spektraleinrichtung 21 ausgebildet sein, die zum spektralen oder spektroskopischen Wirken oder Zerlegen des empfangenen Lichts jeder konstanten Wellenlänge ausgebildet ist. Des Weiteren sind Sensorelemente 22, z. B. CCDs, CMOS, Fotovervielfältiger oder Fotomultiplier oder dergleichen mit einem Array oder Anordnung einer Mehrzahl von Kanälen vorgesehen, die die jeweils aufgespaltenen Lichtsorten jeglicher Wellenlänge aufgrund der Wirkung der Spektraleinrichtung 21 empfangen und elektrische Signale mit Werten ausgeben, die zu den jeweils korrespondierenden Lichtintensitäten für jede Lichtsorte oder jede Wellenlänge korrespondieren. Zusätzlich ist ein Offsetwertdetektionsmechanismus 7 vorgesehen und dem Fotodetektor 2 zugeordnet, so dass der Ausgabewerte des Fotodetektors 2 in einem Zustand, bei welchem im Wesentlichen kein Licht empfangen wird, d. h. also ein Offsetausgabewert oder Verschiebungsausgabewert jedes Sensorelements 22 detektiert werden kann. Ein derartiger Offsetwertdetektionsmechanismus 7 weist insbesondere einen Teil oder Bereich der Sensorelemente 22' und ein Maskenelement 21 zum physikalischen Blockieren des Lichts in Bezug auf den Teil der Sensorelemente 22 auf. Folglich können die Offsetausgabewerte der anderen Sensorelemente 22 durch eine Bewertung oder Abschätzung auf der Grundlage der Ausgabewerte der maskierten Sensorelemente 22 gerechnet werden. Ein Abschätz- oder Bewertungsberechnungsverfahren kann sehr einfach mittels eines Verfahrens realisiert werden, bei welchem die Offsetausgabewerte der Sensorelemente 22 identisch angenommen werden zu den Offsetausgabewerten der maskierten Sensorelemente 22'. Vorgesehen sein kann auch ein Verfahren, bei welchem vorab Variationen der Sensorelemente 22 in Bezug auf die maskierten Sensorelemente 22' gemessen werden und bei welchen dann der Offsetausgabewert eines jeden Sensorelements 22 auf der Grundlage der Variationen aus den Ausgabewerten der maskierten Sensorelemente 22' berechnet werden. Darüber hinaus kann auch ein Aufbau derart betrachtet oder berücksichtigt werden, bei welchem ein Shutter oder Verschlusselement vorab in einem Licht empfangenden Bereich oder Abschnitt des Fotodetektors 2 vorgesehen ist oder wird und der Ausgabewert eines jeden Sensorelements 22, wenn der Licht empfangende Bereich vollständig vom Verschluss oder Shutter abgedeckt wird, so dass kein Licht eintreten kann, als Offsetausgabewert verwendet wird.
Zusätzlich zur Lichtquelle 1 und zum Fotodetektor 2 sind ein Beamsplitter oder Strahlteiler 3 und ein interner Reflexionsmechanismus 8 im Inneren des Kopfes 4 angeordnet, wie das in 3 dargestellt ist. Der Strahlteiler 3 ist ein durchscheinendes, transparentes oder lichtdurchlässiges Element von der Form einer flachen oder ebenen Platte mit gleichförmiger Schichtstärke mit der Eigenschaft, dass diese Licht teilweise transmittiert und teilweise reflektiert. Bei dieser Ausführungsform ist der Strahlteiler 3 in einer Art und Weise angeordnet, dass die Oberfläche des Strahlteilers 3 um einen Winkel von 45° in Bezug auf eine optische Achse bezüglich des Messlichts, welches von der Lichtquelle 1 projiziert wird, geneigt ist, wodurch ein Teil des Messlichts durch den Strahlteiler 3 reflektiert und dann einen Lichteinlass- und -auslassbereich 4a oder eine entsprechende Öffnung passiert und senkrecht projiziert wird auf die Fläche oder Oberfläche des Objekts, z. B. des Prüfstücks SP_s. Des Weiteren ist der interne Reflexionsmechanismus 8 an einer Stelle oder Position angeordnet, welche der Lichtquelle 1 gegenübersteht oder an dieser angrenzt, und zwar quer zum Strahlteiler 3 oder diesem gegenüberliegend. Der interne Reflexionsmechanismus 8 ist nach Art eines plattenförmigen Elements mit einer gleichförmigen Schichtdicke und mit einer bekannten und konstanten Lichtreflexion oder einem bekannten und konstanten Lichtreflexionsvermögen ausgebildet, wobei die Oberfläche davon so angeordnet ist, dass sie senkrecht zur optischen Achse in Bezug auf das Messlicht ausgerichtet ist, welches von der Lichtquelle 1 projiziert, den Strahlteiler 3 passiert. Daher wird das von der Lichtquelle 1 projizierte Messlicht durch den Strahlteiler 3 teilweise reflektiert und auf das Objekt, z. B. das Prüfstück SP_s gerichtet. Dann wird das Licht vom Objekt reflektiert. Das reflektierte Licht wird wieder auf den Strahlteiler 3 gerichtet oder zu diesem geführt. Ferner passiert das Licht teilweise den Strahlteiler 3 und gelangt zum Fotodetektor 2 oder wird diesem aufgeprägt. Dagegen passiert der verbleibende Teil des von der Lichtquelle 1 projizierten Messlichts, welcher den Strahlteiler 3 passierte, durch den internen oder inneren Reflexionsmechanismus 8 reflektiert und wiederum auf den Strahlteiler 3 gerichtet oder zurückgeführt. Dann wird das Licht durch den Strahlteiler 3 teilweise reflektiert und dem Fotodetektor 2 zugeführt oder diesem aufgeprägt. Das bedeutet, dass der Fotodetektor 2 hauptsächlich einen Teil des Reflexionslichts vom Objekt, z. B. vom Prüfkörper SP_s, und einem Teil des Reflexionslichts von dem inneren oder internen Reflexionsmechanismus 8 aufnimmt oder empfängt. Des Weiteren wird Streulicht und dergleichen innerhalb des Kopfes 4 und basierend auf der Lichtquelle 1 dispergiert und verteilt und in gewissem Maße auch dem Fotodetektor 2 zugeführt.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Funktionalität der Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 in Form einer Informationsverarbeitungseinheit, z. B. einem Computer oder dergleichen, implementiert. Das bedeutet, dass eine CPU und periphere Einrichtungen davon miteinander zusammenwirken, und zwar gemäß einem Programm, welches in einem Speicher gespeichert ist. Die Informationsverarbeitungseinheit ist so aufgebaut, dass sie als Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 fungiert oder fungieren kann. Nachfolgend werden Einzelheiten der Funktion der Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 und die Verfahrensschritte zur Messung beschrieben.
Zunächst wird eine nachgeordnete, nachfolgende oder untergeordnete Messung (subordinate measurement) erläutert, die vor oder nach der Messung am Prüfteil oder Prüfstück SP_s ausgeführt wird. Die nachfolgende oder untergeordnete Messung kann z. B. zum Zeitpunkt einer Initialisierung, z. B. zum Zeitpunkt des Versendens aus der herstellenden Fabrik erfolgen. Eine Zeitspanne oder Periode zum Ausführen der untergeordneten oder nachfolgenden Messung, d. h. eine Zeitspanne für die untergeordnete Messung, ist innerhalb einer Zeitspanne eingestellt, in welcher eine Variation des Ausgabewerts des Fotodetektors 2 im Wesentlichen vernachlässigt werden kann.
Bei dieser nach- oder untergeordneten oder nachfolgenden Messung (subordinate measurement) wird eine Dunkelprobe SP_b durch einen Operateur oder Bediener angeordnet oder platziert, und zwar an einer vorbestimmten Probenanordnungsstelle oder -position, welche vom Messlicht bestrahlt wird oder bestrahlt werden kann. Die Dunkelprobe SP_b wird gebildet von einem plattenförmigen Element, wie dies in 4 dargestellt ist, welches im Wesentlichen kein Licht in einem Wellenlängenbereich zur Verwendung bei der Messung reflektiert.
Dann wird, wie das in 6 dargestellt ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 betrieben, um den Ausgabewert des Fotodetektors 2 zu berechnen, d. h. einen Ausgabewert jedes der Sensorelemente 22. Folglich wird jeder der Ausgabewerte in einem Speicher als zweiter Ausgabewert I_b gespeichert.
Dann ersetzt der Operateur oder Bediener die Dunkelprobe SP_b durch eine Kalibrierungsprobe SP_r, welche an der Probenanordnungsstelle oder -position angeordnet oder platziert wird. Dann erhält oder ermittelt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Ausgabewert des Fotodetektors 2, d. h. denjenigen Ausgabewert der Sensorelemente 22, wie dies in 7 dargestellt ist. Jeder der erhaltenen Ausgabewerte wird im Speicher als dritter Ausgabewert I_r gespeichert. Es ist zu bemerken, dass die Kalibrierungsprobe SP_r von plattenförmiger Gestalt und mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen ausgebildet ist.
Die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 berechnet den ersten Ausgabewert I_d, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors 2 in einem Zustand ist, bei welchem im Wesentlichen kein Licht bereitgestellt oder zugeführt wird. Insbesondere wird der Offsetausgabewert für jedes der Sensorelemente 22 auf der Grundlage des Ausgabewerts für jeden der maskierten Sensorelemente 22 erhalten, so dass jeder der Offsetwerte im Speicher als erster Ausgabewert I_d gespeichert wird.
Die oben beschrieben Messung ist die nachgeordnete, nachfolgende oder untergeordnete Messung. Es ist zu bemerken, dass hier die Reihenfolge der Serie oder Reihe von Ausgabewerten I_b, I_r und I_d rein optional ist. Es ist auch nötig, dass die Lichtquelle 1 zuvor eingeschaltet wird, d. h. vor dem Ausführen der untergeordneten oder nachfolgenden Messung, um zu gewährleisten, dass die Lichtintensität vollständig stabile oder konstante Bedingungen aufweist.
Die nachfolgende Beschreibung betrifft die Hauptmessung (main measurement)) zum Messen des Prüfkörpers SP_s. Eine Zeitspanne zum Ausführen der Hauptmessung, d. h. die Länge der Hauptmesszeitspanne, wird gewählt oder eingestellt, damit sie innerhalb einer Zeitspanne liegt, in welcher die Variation des Ausgabewerts des Fotodetektors 2 im Wesentlichen vernachlässigt werden kann, und zwar in ähnlicher Art und Weise wie bei der untergeordneten oder nachfolgenden Messung.
Bei dieser Hauptmessung wird der Prüfkörper SP_s durch einen Operateur oder Bediener an einer bestimmten Probenanordnungsposition oder -stelle platziert. Dann wird die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 betrieben, um den Ausgabewert des Fotodetektors 2 zu messen oder zu bestimmen, d. h. den Ausgabewert jedes der Sensorelemente 22, wie dies in 9 dargestellt ist. Dadurch wird jeder der Ausgabewerte im Speicher als sechster Ausgabewert I_s' gespeichert.
Dann ersetzt der Operateur oder Bediener den Prüfkörper SP_s durch die Dunkelprobe SP_b, welche an oder in der Probenanordnungsposition platziert wird. Wie in 8 dargestellt ist, ermittelt dann die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Ausgabewert jedes der Sensorelemente 22. Jeder der erhaltenen Ausgabewerte wird im Speicher als fünfter Ausgabewert I_b' gespeichert.
Des Weiteren berechnet die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Verschiebungsausgabewert oder Offsetausgabewert jedes der Sensorelemente 22 auf der Grundlage des Ausgabewerts für jedes der maskierten Sensorelemente 22', so dass die Verschiebungswerte oder Offsetwerte im Speicher als vierte Ausgabewerte I_d' in ähnlicher Art und Weise wie im Fall der untergeordneten oder nachfolgenden Messung gespeichert werden.
Die Hauptmessung ist auf diese Art und Weise komplett oder vollständig und abgeschlossen. Es ist zu bemerken, dass hier die Reihenfolge zum Erhalten der Reihe oder Serie von Ausgabewerten I_s', I_b' und I_d' rein optional ist. Es ist auch notwendig, dass die Lichtquelle 1 vorab eingeschaltet wird, so dass deren Lichtintensität während der Zeitspanne der Hauptmessung unter vollständig stabilen Bedingungen gehalten wird.
Dann berechnet die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das Lichtreflexionsvermögen oder die Lichtreflexion des Prüfkörpers SP_s (inspection work) für jede Wellenlänge auf der Grundlage der Ausgabewerte I_s', I_r, I_b, I_d, I_b' und I_d', die in den Haupt- und nebengeordneten Messungen gemessen wurden. Die Berechnungsgleichung ist dabei:
Der Grund dafür, warum diese Berechnungsgleichung (2) abgeleitet wird, wird nachfolgend erklärt. Der zweite Ausgabewert I_b, welcher der Ausgabewert ist, der von der Dunkelprobe SP_b in der nebengeordneten Messung erhalten wurde, ist eine Summe der Lichtintensität des Messlichts, welches durch den Strahlteiler 3, den internen Reflexionsmechanismus 8, die innere Wand oder Innenwand des Kopfes 4 und dergleichen transmittiert und/oder reflektiert und zum Fotodetektor 2 geführt oder geleitet wurde (insbesondere zu einem Sensorelement 22 davon, weil sich die Erklärung hier auf eine Wellenlänge bezieht), und zwar zusätzlich zum ersten Ausgabewert I_d, welcher der Offsetwert oder Verschiebungswert des Sensorelements 22 in der nebengeordneten Messung ist. Entsprechend wird der zweite Ausgabewert I_b durch die Gleichung (3) repräsentiert (siehe 6). I_b = αI₀ + I_d. (3)
Dabei bezeichnet α einen Abschwächungsfaktor des Messlichts aufgrund der durchlaufenen Transmission und Reflexion durch oder am Strahlteiler, dem internen Reflexionsmechanismus 8, der inneren Wand oder Innenwand des Kopfes und dergleichen und ist ein konstanter Wert und für den Kopf 4 eigentümlich, ohne dass er in Bezug auf die Zeit einer Variation unterliegt. I₀ bezeichnet eine Lichtintensität des Messlichts zum Zeitpunkt der nebengeordneten Messung.
Der dritte Ausgabewert I_r, welcher ein Ausgabewert ist, der erhalten wird in der nebengeordneten Messung in Bezug auf die Kalibrierungsprobe SP_r, ist eine Summe des Messwerts I_b der Dunkelprobe SP_b zusätzlich zur Lichtintensität des Reflexionslichts, welches durch die Kalibrierungsprobe SP_r reflektiert und durch den Strahlteiler 3 transmittiert wurde, um zum Sensorelement 22 geführt oder geleitet zu werden. Entsprechend wird der dritte Ausgabewert I_r durch die Gleichung (4) repräsentiert (siehe 7). I_r = βR_rI₀ + I_b = βR_rI₀ + αI₀ + I_d. (4)
Dabei bezeichnet β einen Abschwächungsfaktor des Messlichts aufgrund der durchlaufenen Transmission und Reflexion durch oder am Strahlteiler (3), der Kalibrierungsprobe SP_r, der inneren Wand oder Innenwand des Kopfes 4 und dergleichen und ist ein konstanter Wert, der dem Kopf 4 eigen ist, ohne dass er mit der Zeit einer Variation unterworfen ist. R_r bezeichnet eine Reflexion oder ein Reflexionsvermögen der Kalibrierungsprobe SP_r in Bezug auf eine Lichtform oder ein Licht einer korrespondierenden Wellenlänge. I₀ bezeichnet eine Lichtintensität des Messlichts zum Zeitpunkt der nebengeordneten Messung.
Falls I₀ von diesen Gleichungen (3) und (4) gelöscht wird, ergibt sich Gleichung (5).
Andererseits wird der fünfte Ausgabewert I_b', welcher ein Ausgabewert ist, der erhalten wird in der Hauptmessung der Dunkelprobe SP_b, durch Gleichung (6) repräsentiert (siehe 8). I_b' = αI₀' + I_d'. (6)
Dabei bezeichnet I₀' eine Lichtintensität des Messlichts zu einem Zeitpunkt der Hauptmessung. I_d' bezeichnet einen Verschiebungsausgabewert oder Offsetausgabewert des Sensorelements 22 zum Zeitpunkt der Hauptmessung.
Des Weiteren ist der sechste Ausgabewert I_s', welcher ein Ausgabewert des Sensorelements 22 ist, der erhalten wurde bei einer Messung des Prüfkörpers SP_s, eine Summe des Messwerts I_b' der Dunkelprobe SP_b zusätzlich zur Lichtintensität des Reflexionslichts, welches an dem Prüfkörper SP_s reflektiert und durch den Strahlteiler 3 transmittiert wurde, um zum Sensorelement 22 geführt oder geleitet zu werden. Entsprechend wird der sechste Ausgabewert I_s' durch Gleichung (7) repräsentiert. I_s' = βR_sI₀' + I_b' = βR_sI₀' + αI₀' + I_d'. (7)
Falls I₀' von diesen Gleichungen (6) und (7) entfernt wird, wird die folgende Gleichung (8) erhalten.
Da α, β als konstante Werte angenommen werden können, die dem Kopf 4 zugeordnet und eigen sind, sind folglich die Werte der Gleichungen oder aus den Gleichungen (5) und (8) gleich. Folglich kann aus diesen Gleichungen (5) und (8) die oben erwähnte Gleichung (2) abgeleitet werden.
Da die Messung einer Kalibrierprobe SP_r lediglich höchstens einmal in der nebengeordneten Messung durchgeführt werden muss, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform unnötig, die Messung der Kalibrierungsprobe SP_r in der Hauptmessung durchzuführen. Unter Berücksichtigung, dass die Messung der Kalibrierungsprobe SP_r vielen Randbedingungen und Problemen unterworfen ist, z. B. dass die Messbedingungen in Bezug auf den Prüfkörper im Vergleich zur Messung der Dunkelprobe SP_b gleich gewählt werden müssen, wird es möglich, derartige Probleme und die Zeit für die Messungen im Vergleich zu herkömmlichen Produkten merklich zu reduzieren, wobei bei letzteren die Messung in Bezug auf die Kalibrierungsprobe SP_r jedes Mal auszuführen ist, wenn der Prüfkörper SP_s zu messen ist, d. h. jedes Mal zu einer Hauptmessung.
Der Grund dafür, dass die Messung der Kalibrierungsprobe SF_r zu einem Zeitpunkt der Hauptmessung fortgelassen werden kann, wie das oben beschrieben wurde, ergibt sich daraus, dass der erste Ausgabewert, welcher ein Verschiebungswert oder Offsetwert ist, der nicht durch die Lichtquelle 1 hervorgerufen wird, gemessen wird, um getrennt von einem Verschiebungswert oder Offsetwert betrachtet zu werden, der von der Lichtquelle 1 hervorgerufen wird. Das bedeutet, dass es zum ersten Mal möglich wird, einen Faktor zu erhalten, d. h. ein Verhältnis zwischen α und β, welches dem Kopf 4 eigen ist, und zwar ohne Variation mit der Zeit, obwohl der Faktor in der Erscheinungsform der Gleichung (2) zum Berechnen der Lichtreflexion oder des Lichtreflexionsvermögens nicht explizit auftritt.
Ein spezifisches Merkmal der vorliegenden Erfindung beruht auch auf der Tatsache, dass der Verschiebungswert oder Offsetwert, der auf der Lichtquelle 1 beruht oder von dieser hervorgerufen wird, nicht in herkömmlicher Weise reduziert oder vermindert wird, sondern dass dessen Wert durch den internen Reflexionsmechanismus 8 stark und/oder dynamisch gesteigert wird. Durch diese Anordnung wird es möglich, in korrekter Art und Weise das Verhältnis zwischen α und β zu erhalten. Theoretisch kann das Verhältnis zwischen α und β erhalten werden durch Nutzen oder Verwenden von Streulicht, z. B. als Reflexionslicht oder von Reflexionslicht im Hinblick auf die innere Wand oder Innenwand des Kopfes 4 ohne in offensiver Art und Weise extra einen internen Reflexionsmechanismus 4 vorzusehen. Wenn jedoch so vorgegangen wird, ist ein derartiger Aspekt vergleichsweise schlechter im Hinblick auf die Messgenauigkeit, wenn man dies mit der vorliegenden Ausführungsform vergleicht.
Zweite Ausführungsform
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist, wie das in 10 usw. dargestellt ist, ein interner Reflexionsmechanismus 8' vorgesehen, der sich von demjenigen der ersten Ausführungsform unterscheidet. Dies bedeutet insbesondere, dass der interne Reflexionsmechanismus 8' gemäß dieser Ausführungsform z. B. ein nicht reflektierendes oder nicht reflektives Element 8b' aufweist, welches im Wesentlichen kein Licht reflektiert. Des Weiteren ist ein reflektives oder reflektierendes Element 8a' vorgesehen, welches eine bekannte und vorbestimmte Lichtreflexion oder ein bekanntes und vorbestimmtes Lichtreflexionsvermögen besitzt. Der interne Reflexionsmechanismus 8' besitzt einen Aufbau derart, dass das nicht reflektierende Element 8b' so vorgesehen ist oder wird, dass es gleitend oder gleitbar zwischen einer Position, bei welcher eine Oberfläche des reflektiven Elements 8a' bedeckt, und einer Position, bei welcher die Oberfläche des reflektiven Elements 8a' freigelegt ist, angeordnet, so dass das Lichtreflexionsvermögen davon zwischen zwei verschiedenen Werten gewechselt oder geändert werden kann, nämlich einem ersten Wert (dem Wert 0) und einem zweiten Wert (dem vorbestimmten Wert ungleich 0). Der erste Wert muss nicht notwendigerweise 0 sein.
Wenn die Dunkelprobe SP_b durch den Bediener oder Operateur an einer Probenanordnungsposition des Kopfes 4 bei der nebengeordneten Messung in der oben beschriebenen Art und Weise platziert ist oder wird, betätigt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das nicht reflektive Element 8b', um das reflektive Element 8a' gemäß 10 abzudecken, so dass das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den ersten Wert eingestellt ist oder wird. Dann ermittelt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. den Ausgabewert für jedes Sensorelement 22). Jeder der erhaltenen Ausgabewerte wird als erster Ausgabewert I_bb im Speicher gespeichert. Dann bewegt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das nicht reflektive Element 8b' derart, dass die Oberfläche des reflektiven Elements 8a' gemäß 11 freigelegt und belichtet wird, so dass das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert eingestellt wird. Dann ermittelt oder erhält die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. den Ausgabewert jedes Sensorelements 22). Jeder der erhaltenen Ausgabewerte wird als ein zweiter Ausgabewert I_b im Speicher gespeichert.
Wenn eine Kalibrierungsprobe SP_r danach durch den Bediener oder Operateur in der Probenanordnungsposition oder -stellung gemäß 12 angeordnet wird, erhält oder ermittelt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 einen Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. einen Ausgabewert von jedem Sensorelement 22), und zwar unter der Bedingung, dass das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert eingestellt ist. Dann wird jeder der erhaltenen Ausgabewerte als dritter Ausgabewert I_r im Speicher gespeichert.
Diese Vorgehensweise ist die nachgeordnete oder nebengeordnete Messung. Es ist zu bemerken, dass dabei die Reihenfolge des Erhaltens der Reihe oder Serie von Ausgabewerten I_bb, I_b und I_r optional ist. Es ist auch notwendig, dass die Lichtquelle 1 vor dem Ausführen der nachgeordneten oder nebengeordneten Messung in Betrieb genommen wird, um zu bewirken, dass die Lichtintensität einen voll stabilen Zustand erreicht.
Nachfolgend wird dann die Hauptmessung zum Messen des Prüfkörpers SP_s ausgeführt. Die Vorgehensweise bei der Hauptmessung ist nahezu dieselbe wie die Vorgehensweise im Hinblick auf die nebengeordnete oder nachfolgende Messung, außer, dass der Prüfkörper SP_s in der Probenanordnungsposition oder -stellung anstelle der Kalibrierungsprobe SP_r angeordnet ist.
Wenn die Dunkelprobe SP_b durch den Bediener oder Operateur in der Probenanordnungsposition oder -stellung angeordnet wird, stellt, wie das insbesondere in 13 dargestellt ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den ersten Wert ein und erhält oder ermittelt den Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. einen Ausgabewert für jedes Sensorelement 22). Dann wird jeder der erhaltenen Ausgabewerte im Speicher als vierter Ausgabewert I_bb' gespeichert. Nachfolgend stellt die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert ein und ermittelt oder erhält den Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. einen Ausgabewert für jedes Sensorelement 22). Dann wird jeder der erhaltenen Ausgabewerte im Speicher als fünfter Ausgabewert I_b' gespeichert.
Wenn der Prüfkörper SP_s unterhalb des Kopfes 4 durch den Bediener oder Operateur angeordnet wird, erhält nachfolgend die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 den Ausgabewert des Fotodetektors 2 (d. h. einen Ausgabewert für jedes Sensorelement 22), und zwar unter der Bedingung, dass das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert eingestellt ist. Dann wird jeder der erhaltenen Ausgabewerte im Speicher als sechster Ausgabewert I_s' gespeichert.
Auf diese Art und Weise wird die Hauptmessung vervollständig und abgeschlossen. Es ist zu bemerken, dass die Reihenfolge des Erhaltens oder Ermittelns einer Serie von Ausgabewerten I_s', I_b' und I_bb' optional ist. Es ist auch notwendig, dass die Lichtquelle 1 vorab in Betrieb genommen wird, so dass die Lichtintensität während der Zeitspanne der Hauptmessung einen vollständig stabilen Zustand aufweist.
Nachfolgend berechnet die Reflexionsvermögensberechnungseinheit 5 das Lichtreflexionsvermögen des Prüfkörpers SP_s für jede Wellenlänge, und zwar auf der Grundlage jedes der Ausgabewerte I_r, I_b, I_bb, I_s', I_b' und I_bb', die in den Haupt- und nebengeordneten Messungen gemessen wurden. Die Berechnungsgleichung ist:
Der Grund dafür, warum die Gleichung (9) abgeleitet wird, wird nachfolgend erläutert. Die ersten und zweiten Ausgabewerte I_bb und I_b, welche Ausgabewerte sind, die in Bezug auf die Dunkelprobe SP_b erhalten werden oder wurden, wenn das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den ersten bzw. zweiten Wert während der nebengeordneten oder untergeordneten Messung eingestellt wird, ist eine Summe der Lichtintensität des Messlichts, welches transmittiert und/oder reflektiert wurde durch den Strahlteiler 3, den internen Reflexionsmechanismus 8', die innere Wand oder Innenwand des Kopfes und dergleichen und welches zum Fotodetektor 2 geführt oder geleitet wird oder wurde (insbesondere zu einem Sensorelement 22, da die Erläuterung geführt wird in Bezug auf eine Wellenlänge) und zwar zusätzlich zum Verschiebungsausgabewert oder Offsetausgabewert I_d des Sensorelements 22 in der nebengeordneten Messung. Entsprechend werden die ersten und zweiten Ausgabewerte I_bb und I_b durch die Gleichungen (10) und (11) repräsentiert (siehe 10 und 11). I_bb = K_MI₀ +I_d. (10) I_b = (K_M + K_R)I₀ + I_d. (11)
Dabei bezeichnet KM einen Abschwächungsfaktor des Messlichts, wenn das Reflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus 8' auf den ersten Wert (0) eingestellt ist, welcher den Abschwächungsfaktor für das Messlicht aufgrund des Durchlaufens einer Transmission und Reflexion durch oder am Strahlteiler, der inneren Wand oder Innenwand des Kopfes 4 und dergleichen, außer dem internen Reflexionsmechanismus 8' repräsentiert. K_R bezeichnet einen Abschwächungsfaktor des Messlichts im internen Reflexionsmechanismus 8', wenn das Reflexionsvermögen des inneren Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert eingestellt ist. Diese Werte K_M und K_R sind konstante Werte und dem Kopf 4 eigen und zugeordnet, ohne dass eine Variation in der Zeit auftritt.
Da das Reflexionsvermögen des inneren Reflexionsmechanismus 8' auf den zweiten Wert eingestellt ist oder wird, ist der Ausgabewert in der nachfolgenden oder nachgeordneten Messung an der Kalibrierungsprobe SP_r, d. h. der dritte Ausgangswert I_r, eine Summe des Messwerts I_b der Dunkelprobe SP_b zusätzlich zur Lichtintensität des Reflexionslichts, welches reflektiert ist oder wurde an der Kalibrierungsprobe SP_r und welches durch den Strahlteiler 3 transmittiert wurde, um zum Sensorelement 22 geführt oder geleitet zu werden. Entsprechend wird der dritte Ausgabewert I_r durch die Gleichung (12) repräsentiert (siehe 12). I_r = βR_rI₀ + I_b. (12)
Falls I₀ und KM aus diesen Gleichungen (10) und (12) gestrichen werden, ergibt sich die nachfolgende Gleichung (13).
Andererseits werden der vierte Ausgabewert I_bb', der fünfte Ausgabewert I_b', welches Ausgabewerte sind, die erhalten werden oder wurden in der Hauptmessung der Dunkelprobe SP_b, und der sechste Ausgabewert I_s', welcher erhalten wird oder wurde in der Messung des Prüfkörpers SP_s, durch Gleichungen (14) bis (16) repräsentiert (siehe 13 bis 15). I_bb' = K_MI₀' + I_d'. (14) I_h' = (K_M + K_R)I₀' + I_d'. (15) I_s' = βR_sI₀' + I_b'. (16)
Nachfolgend wird dann die folgende Gleichung (17) aus diesen Gleichungen abgeleitet.
Da β und K_R konstant sind, wird, falls R_s berechnet wird, Gleichung (18) erhalten:
und folglich ergibt sich daraus Gleichung (9).
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Messen des Reflexionsvermögens oder der Reflexion gemäß einer zweiten Ausführungsform zusammenfassend beschrieben.
[Nachfolgende/nachgeordnete Messung]

Messung 1 der Dunkelprobe (siehe 10)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des ersten Ausgabewerts I_bb

Messung 2 der Dunkelprobe (siehe 11)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des zweiten Ausgabewerts I_b

Messung der Kalibrierungsprobe (siehe 12)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des dritten Ausgabewerts I_r

[Hauptmessung]

Messung 1 der Dunkelprobe (siehe 13)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des vierten Ausgabewerts I_bb'

Messung 2 der Dunkelprobe

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert (siehe 14)
– Erhalten des fünften Ausgabewerts I_b'

Messung des Prüfkörpers (siehe 15)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des sechsten Ausgabewerts I_s'

[Berechnung des Reflexionsvermögens des Prüfkörpers]
Dies erfolgt gemäß Gleichung (9).
Andere Ausführungsform
Nachfolgend wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zu bemerken ist, dass, da der Aufbau im Wesentlichen derselbe ist wie bei der zweiten Ausführungsform, wird deren detaillierte Berechnung hier fortgelassen.
Bei der zweiten Ausführungsform wird K_R/β in der nachfolgenden oder untergeordneten und in den Hauptmessungen erhalten und das Reflexionsvermögen R_s des Prüfkörpers SP_s wird auf der Grundlage der Tatsache berechnet, dass diese Größen in Relation zueinander gleich sind.
Dagegen existieren vier Arten von Vorgehensweisen zum Erhalten des oben beschriebenen Werts K_R/β, inklusive eines Verfahrens bei der zweiten Ausführungsform in der nachfolgenden oder untergeordneten Messung bzw. in der Hauptmessung. Das Reflexionsvermögen R_s des Prüfkörpers SP_s kann in einer beliebigen Kombination dieser Verfahren berechnet werden. Das bedeutet, dass als ein Verfahren zum Berechen des Reflexionsvermögens des Prüfkörpers SP_s 16 verschiedene Möglichkeiten insgesamt vorliegen, inklusive des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform. Jegliche dieser Vorgehensweisen kann verwendet werden.
Nachfolgend werden daher die Verfahren zum Erhalten des Werts K_R/β in den nebengeordneten und Hauptmessungen ohne das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Die nachfolgend beschriebenen drei Arten stehen in der nebengeordneten oder nachfolgenden Messung zur Verfügung.
[Berechnungsverfahren 1 für K_R/β in der nachfolgenden/nebengeordneten Messung]

Messung 1 der Dunkelprobe (siehe 10)

Messung 2 der Dunkelprobe (siehe 11)

Messung der Kalibrierungsprobe (siehe 16)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des dritten Ausgabewerts I_r

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (19) berechnet.
[Berechnungsverfahren 2 für K_R/β in der nachfolgenden/nebengeordneten Messung]

Messung der Dunkelprobe (siehe 10)

Messung 1 der Kalibrierungsprobe (siehe 18)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des zweiten Ausgabewerts In

Messung 2 der Kalibrierungsprobe (siehe 19)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des dritten Ausgabewerts I_r2

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (20) berechnet.
[Berechnungsverfahren 3 für K_R/β in der nachfolgenden/nebengeordneten Messung]

Messung der Dunkelprobe (siehe 11)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des ersten Ausgabewerts I_b

Messung 1 der Kalibrierungsprobe (siehe 18)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des zweiten Ausgabewerts I_r1

Messung 2 der Kalibrierungsprobe (siehe 19)

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (21) berechnet.
Nachfolgend werden drei Arten beschrieben, die für die Hauptmessung zur Verfügung stehen.
[Berechnungsverfahren 1 für K_R/β in der Hauptmessung]

Messung 1 der Dunkelprobe (siehe 13)

Messung 2 der Dunkelprobe

Messung der Prüfkörpers (siehe 17)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des sechsten Ausgabewerts I_s'

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (22) berechnet.
[Berechnungsverfahren 2 für K_R/β in der Hauptmessung]

Messung der Dunkelprobe (siehe 13)

Messung 1 des Prüfkörpers (siehe 20)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des fünften Ausgabewerts I_s1'

Messung 2 des Prüfkörpers (siehe 21)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des sechsten Ausgabewerts I_s2'

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (23) berechnet.
[Berechnungsverfahren 3 für K_R/β in der Hauptmessung]

Messung der Dunkelprobe (siehe 114)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den zweiten Wert
– Erhalten des vierten Ausgabewerts I_b,

Messung 1 des Prüfkörpers (siehe 20)

– Einstellen des internen Reflexionsmechanismus auf den ersten Wert
– Erhalten des fünften Ausgabewerts Ist'

Messung 2 des Prüfkörpers der Kalibrierungsprobe (siehe 21)

K_R/β wird aus den Ausgabewerten gemäß Gleichung (24) berechnet.
Wie es oben beschrieben wurde, existieren vier Verfahrensarten zum Berechnen des Werts KR/β unter Verwendung der Gleichungen (13), (19), (20) und (21) in der nachfolgenden oder nebengeordneten Messung und ebenso vier Berechnungsarten unter Verwendung der Gleichungen (17), (22), (23) und (24) in der Hauptmessung. Das Lichtreflexionsvermögen R_s kann erhalten werden durch eine Kombination dieser Verfahren, die jeweils repräsentiert werden durch die Gleichungen (25) bis (40), und zwar wie das nachfolgend angegeben ist.
Gleichung (13) × Gleichung (17) (dasselbe wie bei Ausführungsform 2)
Gleichung (13) × Gleichung (22)
Gleichung (13) × Gleichung (23)
Gleichung (13) × Gleichung (24)
Gleichung (19) × Gleichung (17)
Gleichung (19) × Gleichung (22)
Gleichung (19) × Gleichung (23)
Gleichung (19) × Gleichung (24)
Gleichung (20) × Gleichung (17)
Gleichung (20) × Gleichung (22)
Gleichung (20) × Gleichung (23)
Gleichung (20) × Gleichung (24)
Gleichung (21) × Gleichung (17)
Gleichung (21) × Gleichung (22)
Gleichung (21) × Gleichung (23)
Gleichung (21) × Gleichung (24)
Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen, wie sie oben beschrieben wurden, beschränkt sein soll.
Wie z. B. in 22 dargestellt ist, kann die Dunkelprobe SP_b am Kopf 4 in einer Art und Weise angebracht sein oder werden, dass die Lichteinlass- und -auslassöffnung 4a geöffnet und geschlossen werden kann. Mit einer derartigen Anordnung wird es unnötig, den Kopf 4 zum Messen der Dunkelprobe in den nebengeordneten und Hauptmessungen zu bewegen. Daher kann unter Verwendung eines Kopfs 4 vom fixierten Typ eine Vereinfachung im Aufbau und eine Kostenreduktion erreicht werden. Wie in 22 ebenfalls dargestellt ist, bezeichnet (P) eine Bestrahlungsposition, die mit dem Messlicht bestrahlt wird. (Q) zeigt eine zurückgezogene Position oder Stellung, welche vom Messlicht nicht bestrahlt wird. Die Dunkelprobe SP_b kann gleitbar am Kopf 4 zwischen der Bestrahlungsposition (P) und der zurückgezogenen Position (Q) angebracht sein.
Wie in 23 dargestellt ist, kann die Dunkelprobe SP_b darüber hinaus vorab an einer Basisstufe oder Basisbühne 9 montiert oder befestigt sein, so dass der Prüfkörper SP_s oder die Kalibrierungsprobe SP_r darauf angeordnet werden können. Bei einer derartigen Anordnung kann ein fehleranfälliges Lösen der Dunkelprobe vermieden werden. Zusätzlich kann die Dunkelprobe irgendwo positioniert sein oder werden.
Wie in den 24 und 25 dargestellt ist, muss nicht notwendigerweise ein einzelner Kopf 4 vorgesehen sein, sondern es können zwei oder mehr Köpfe vorgesehen sein. Im Fall des Vorsehens einer Mehrzahl von Köpfen 4 kann eine weitere signifikante Kostenreduktion und eine Verringerung der Messzeit wie bei der Verwendung eines festen Kopfs 4 erreicht werden. 24 zeigt ein Beispiel des Anordnens der Köpfe 4 von oder in flacher Plattenform oder ebenen Form, um ein Ausmessen eins Bereichs, einer Fläche oder dergleichen zu ermöglichen. 25 zeigt ein Beispiel des Anordnens der Köpfe 4 in Linienform, so dass der Prüfkörper SP_s in einer Richtung senkrecht zur Linienrichtung abgetastet oder abgerastert werden kann. Folglich ist in einem Fall, bei welchem Solarzellen oder flache oder ebene LC-Tafeln als Prüfkörper oder Untersuchungsobjekte untersucht werden, ein Kopf von der fixierten oder festen Art besonders bevorzugt, weil in derartigen Situationen kein zeitlicher Rahmen vorliegt zum Bewegen der Köpfe.
Wie in 26 dargestellt ist, kann der Kopf 4 horizontal entlang von zwei Achsen (X-Achse, Y-Achse) und deren Richtungen bewegt werden. Ferner kann eine Bewegung in der Z-Richtung hinzugefügt werden, so dass der Kopf 4 entlang von drei Achsen und deren Richtungen bewegt werden kann. Ferner muss eine Reflexionsvermögensberechnungseinheit nicht notwendigerweise vorgesehen sein. Vielmehr kann ein Bediener, Operateur oder eine messende Person die Lichtreflexion oder das Lichtreflexionsvermögen selbst berechnen, nämlich auf der Grundlage der Ausgabewerte.
Zusätzlich zu den gezeigten Ausführungsformen, bei welchen spektrale Funktionen im Fotodetektor 2 implementiert sind, um eine Lichtreflexion oder ein Lichtreflexionsvermögen in Bezug auf das Licht für jede einzelne Wellenlänge zu bestimmen, kann eine Spektraleinrichtung oder spektroskopische Einrichtung vorgesehen sein, nämlich auf Seiten der Lichtquelle. Falls das Reflexionsvermögen oder die Reflexion von Licht in Bezug auf eine einzelne Wellenlänge oder lediglich in Bezug auf das gesamte Licht gemessen werden soll, ist der Fotodetektor nicht notwendig, dabei reicht es dann aus, dass ausschließlich ein Sensorelement vorgesehen wird. Darüber hinaus kann die vorliegenden Erfindung auch weitergebildet werden, das nicht nur als spektroskopisches Reflektor sondern allgemein als Lichtreflexionsvermögensmesseinrichtung betrachtet wird.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr sind verschiedene Abwandlungen im Erfindungsgedanken mit enthalten, ohne von diesem abzuweichen.
Bezugszeichenliste

2: Fotodetektor
3: Strahlteiler
4: Kopf
5: Reflexionsberechnungseinheit, Reflexionsvermögensberechnungseinheit
8: interner Reflexionsmechanismus, interne Reflexionseinrichtung
100: spektroskopisches Reflektometer
SPb: Dunkelprobe
SPr: Kalibrierungsprobe
SPs: Prüfkörper, Inspektionsarbeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-003401 A [0004]

Claims

Spektroskopisches Reflektometer (100) mit einem Kopf (4), einem Fotodetektor (2), einem internen Reflexionsmechanismus (8) und einer Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5), wobei: (1) der Kopf (4) dazu ausgebildet ist, ein Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom mit dem Messlicht bestrahlten Objekt ein- oder zuzuführen; (2) der Fotodetektor (2) ausgebildet ist, eine Intensität des empfangenen Lichts zu detektieren, wobei dessen Lichtempfangsbereich an einer Stelle platziert ist, an welcher das dem Kopf (4) ein- oder zugeführte Reflexionslicht erscheint, (3) der interne Reflexionsmechanismus (8) ein konstantes Lichtreflexionsvermögen aufweist und an einer Stelle innerhalb des Kopfes (4) angeordnet ist, an welcher ein Teil des Messlichts erscheint und das vom internen Reflexionsmechanismus (8) reflektierte Reflexionslicht den Lichtempfangsbereich des Fotodetektors (2) erreicht, und (4) in einer Nebenmesszeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) einen ersten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) in einem Zustand ist, in welchem im Wesentlichen kein Licht ein- oder zugeführt wird, einen zweiten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), welche im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird, und einen dritten Ausgabewert misst, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und in einer Hauptmesszeitspanne außer der Nebenmesszeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) einen vierten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) in einem Zustand ist, in welchem im Wesentlichen kein Licht ein- oder zugeführt wird, einen fünften Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn die Dunkelprobe (SP_b) als Objekt verwendet wird, und einen sechsten Ausgabewert misst, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird, wodurch das Lichtreflexionsvermögen des Prüfkörpers (SP_s) auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte berechnet wird.
Spektroskopisches Reflektometer (100) mit einem Kopf (4), einem Fotodetektor (2), einem internen Reflexionsmechanismus (8) und einer Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5), wobei: (1) der Kopf (4) dazu ausgebildet ist, ein Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom mit dem Messlicht bestrahlten Objekt ein- oder zuzuführen; (2) der Fotodetektor (2) ausgebildet ist, eine Intensität des empfangenen Lichts zu detektieren, wobei dessen Lichtempfangsbereich an einer Stelle platziert ist, an welcher das dem Kopf (4) ein- oder zugeführte Reflexionslicht erscheint, (3) der interne Reflexionsmechanismus (8) ein binär oder zweiwertig variables oder variierbares Lichtreflexionsvermögen aufweist und an einer Stelle innerhalb des Kopfes (4) angeordnet ist, an welcher ein Teil des Messlichts erscheint und das vom internen Reflexionsmechanismus (8) reflektierte Reflexionslicht den Lichtempfangsbereich des Fotodetektors (2) erreicht, und (4) in einer nebengeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation des Ausgabewerts des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) erste bis dritte Ausgabewerte misst durch Ausführen eines der nachfolgend beschriebenen Vorgänge (a) und (b) und in einer Hauptmesszeitspanne außer der nebengeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) vierte bis sechste Ausgabewerte misst durch Ausführen eines der nachfolgend beschriebenen Vorgänge (c) und (d), wodurch das Lichtreflexionsvermögen des Prüfkörpers (SP_s) auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte berechnet wird, (a) die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) misst die ersten und zweiten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, und misst den dritten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, (b) die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) misst den ersten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und misst die zweiten und dritten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des zweiten und dritten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, (c) die Reflexionsvermögensberechnungseinheit (5) misst die vierten und fünften Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, und misst den sechsten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, (d) die Lichtreflexionsberechnungseinheit (5) misst den vierten Ausgabewert, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und misst die fünften und sechsten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird.
Spektroskopisches Reflektometer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches des Weiteren einen Strahlteiler (3) aufweist, welcher im Inneren eines Hauptteils des Kopfes (4) derart angeordnet ist, dass ein Teil des Messlichts durch den Strahlteiler (3) reflektiert wird, um das Objekt zu bestrahlen, und ein Teil des Messlichts den Strahlteiler (3) passiert, um den internen Reflexionsmechanismus (8) zu bestrahlen, wobei das dem Kopf (4) zugeführte Reflexionslicht den Strahlteiler (3) passiert, um zum Fotodetektor (2) geführt zu werden, und wobei das vom internen Reflexionsmechanismus (8) reflektierte Reflexionslicht reflektiert wird, um zum Fotodetektor (2) geführt zu werden.
Spektroskopisches Reflektometer (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dunkelprobe (SP_b) dem Kopf (4) zugehörig oder folgend bewegbar und lösbar ist zwischen einer Bestrahlungsposition, welche mit dem Messlicht bestrahlt wird und einer Räumungs- oder Evakuierungsposition, welche nicht mit dem Messlicht bestrahlt wird, folgt.
Verfahren zum Messen des Reflexionsvermögens unter Verwendung eines Kopfes (4), welcher ausgebildet ist, Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom mit dem Messlicht bestrahlten Objekt ein- oder zuzuführen, eines Fotodetektors (2), der an einer Stelle angeordnet ist, an welcher das dem Kopf (4) ein- oder zugeführte Reflexionslicht erscheint, und eines internen Reflexionsmechanismus (8) mit einem binär oder zweiwertig variablen oder variierbaren Lichtreflexionsvermögen, welcher an einer Stelle innerhalb des Kopfes (4) angeordnet ist, an welcher ein Teil des Messlichts erscheint und das vom internen Reflexionsmechanismus (8) reflektierte Reflexionslicht den Lichtempfangsbereich erreicht, mit: in einer nachgeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, Messen eines ersten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) in einem Zustand ist, in welchem im Wesentlichen kein Licht ein- oder zugeführt wird, Messen eines zweiten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), welche im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird, und Messen eines dritten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird, und in einer Hauptmesszeitspanne außer der untergeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, Messen eines vierten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) in einem Zustand ist, in welchem im Wesentlichen kein Licht ein- oder zugeführt wird, Messen eines fünften Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn die Dunkelprobe (SP_b) als Objekt verwendet wird, und Messen eines sechsten Ausgabewerts, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird, und Berechnen des Lichtreflexionsvermögens des Prüfkörpers (SP_s) auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte.
Verfahren zum Messen des Reflexionsvermögens unter Verwendung eines Kopfes (4), welcher ausgebildet ist, Messlicht auf ein Objekt zu projizieren und Reflexionslicht vom mit dem Messlicht bestrahlten Objekt ein- oder zuzuführen, eines Fotodetektors (2), der an einer Stelle angeordnet ist, an welcher das dem Kopf (4) ein- oder zugeführte Reflexionslicht erscheint, und eines internen Reflexionsmechanismus (8) mit einem binär oder zweiwertig variablen oder variierbaren Lichtreflexionsvermögen, welcher an einer Stelle angeordnet ist, an welcher ein Teil des Messlichts erscheint und das vom internen Reflexionsmechanismus (8) reflektierte Reflexionslicht den Lichtempfangsbereich innerhalb des Kopfes (4) erreicht, mit: in einer nebengeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation des Ausgabewerts des Fotodetektors (2) im Wesentlichen vernachlässigbar ist, Messen erster bis dritter Ausgabewerte, die unten/nachfolgend/später beschrieben sind, durch Ausführen eines der nachfolgend beschriebenen Vorgänge (a) und (b) und in einer Hauptmesszeitspanne außer der nebengeordneten Messzeitspanne, in welcher eine Variation im Ausgabewert des Fotodetektors (2) vernachlässigbar ist, Messen vierter bis sechster unten/nachfolgend/später beschriebener Ausgabewerte durch Ausführen eines der nachfolgend beschriebenen Vorgänge (c) und (d), Berechnen des Lichtreflexionsvermögens des Prüfkörpers (SP_s) auf der Grundlage der ersten bis sechsten Ausgabewerte, (a) Messen der ersten und zweiten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, und Messen des dritten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einem der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, (b) Messen des ersten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und Messen der zweiten und dritten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Kalibrierungsprobe (SP_r) mit einem bekannten Lichtreflexionsvermögen als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, (c) Messen der vierten und fünften Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird, und Messen des sechsten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, (d) Messen des vierten Ausgabewerts, welcher ein Ausgabewert des Fotodetektors (2) ist, wenn eine Dunkelprobe (SP_b), die im Wesentlichen kein Licht reflektiert, als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) auf einen der beiden oder binären Werte eingestellt ist oder wird, und Messen der fünften und sechsten Ausgabewerte, welche Ausgabewerte des Fotodetektors (2) sind, wenn ein zu messender Prüfkörper (SP_s) als Objekt verwendet wird und das Lichtreflexionsvermögen des internen Reflexionsmechanismus (8) binär oder zweiwertig variiert wird.