DE102013113773B4 - Methode zur mikroskopischen Vermessung von Proben mittels Kurzkohärenter Interferometrie - Google Patents

Abstract

Verfahren zur mikroskopischen Vermessung einer Probe (250), insbesondere durch tiefenaufgelöste Phasenmessungen von streuenden oder mehrschichtigen Proben (250), insbesondere mit einer Messvorrichtung (200) für die Optische Kohärenztomographie, wobei die Probe (250) mit Licht (21) einer Lichtquelle (20) beleuchtet wird, wobei das von der Probe (250) veränderte Licht (23) mit Referenzlicht (22) an einem Lichtsensor (10) zur Interferenz gebracht wird, das dabei entstehende Lichtsignal von dem Lichtsensor (10) in ein Messsignal (11) umgewandelt wird, und durch Erfassung und Verarbeitung des Messsignals (11) ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal (30) ermittelt wird, wobei das tiefenaufgelöste Interferenzsignal (30) einer Wellenlänge des Lichtes (21) und einem gesamten Tiefenbereich (30.2) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet wird, und wobei das Messsignal (11) derart verarbeitet oder erfasst wird, dass Interferenz von Licht (23) aus anderen Tiefen oder Bereichen der Probe (250) unterdrückt oder überwiegend verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) Phasenbilder (42) derart ermittelt werden, dass die ermittelten Phasenbilder (42) jeweils unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes (21) und einem ausgewählten Tiefenbereich (30.1) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet werden können, wobei der ausgewählte Tiefenbereich (30.1) sich innerhalb des gesamten Tiefenbereiches (30.2) erstreckt und eine geringere Ausdehnung als der gesamte Tiefenbereich (30.2) aufweist, und ein entpacktes Phasenbild (50) dadurch erzeugt wird, dass mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder (42) miteinander verglichen werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikroskopischen Vermessung einer Probe gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Recheneinheit mit Speicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13 sowie der Verwendung einer Messvorrichtung für die Optische Kohärenztomographie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
• Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Digitale Holographie zur hochauflösenden Vermessung der Oberfläche einer Probe mittels Phasenmessungen eingesetzt werden kann. Es werden dazu berührungslos Hologramme der Probe aufgezeichnet und digital weiterverarbeitet, um ein Profil der Oberfläche zu ermitteln. Die Hologramme werden mit einer interferometrischen Messvorrichtung erzeugt, d. h. durch die Überlagerung von Referenzlicht mit dem von einer Probe veränderten Licht (Probenlicht). Aus den aufgezeichneten Hologrammen können Phasenbilder ermittelt werden, welche Informationen über die optische Weglängendifferenz zwischen dem Referenzlicht und dem Probenlicht beinhalten. Die optische Weglängendifferenz wird dabei zur Rekonstruktion der Oberfläche verwendet, da die optische Weglängendifferenz von dem Oberflächenprofil der Probe, jedoch auch von Systemfehlern und Aberrationen, abhängig ist. Die Phasenwerte der Phasenbilder sind dabei proportional zur optischen Weglängendifferenz, solange die Weglängendifferenz kleiner als die Wellenlänge des Lichts, d. h. die daraus resultierende Phase < 2π, ist. In diesem Zusammenhang spricht man auch von 2π-Mehrdeutigkeit (2π ambiguity), da die optische Weglängendifferenz nur innerhalb des Bereiches der Wellenlänge (des Messbereiches) eindeutig bestimmt werden kann. Immer wenn die Weglängendifferenz diesen Bereich übersteigt treten Phasensprünge auf. Damit resultiert aus der 2π-Mehrdeutigkeit ein begrenzter eindeutiger Messbereich, wobei der Messbereich umso größer ist, desto größer die Wellenlänge des zur Messung verwendeten Lichtes ist. Da abhängig von der Probe und physikalischer Grenzen nur ein sehr begrenzter Wellenlängenbereich sinnvoll zur Messung eingesetzt werden kann, ist es notwendig, den Messbereich nachträglich zu erhöhen. Zur sinnvollen Erhöhung des Messbereiches, um auch Proben mit größeren Höhenunterschieden vermessen zu können, werden Phasenbilder daher rechnergestützt entpackt. Die Begriffe Entpacken, Entpackung oder Unwrapping bezeichnen eine Vergrößerung des Weglängenbereiches, in dem Weglängendifferenzen eindeutig aus den Phasenwerten der Phasenbilder bestimmt werden können. Ebenfalls können die Begriffe die Eliminierung von Phasensprüngen bezeichnen.
• Aus der Arbeit „Quantitative Phase Imaging by three-wavelength digital holography” von Mann et. al. (Optics Express, Vol. 16, No. 13, pp. 9753–9764, Jun. 2008) ist bekannt, dass zur Entpackung Hologramme mit Licht verschiedener Wellenlänge aufgezeichnet werden können. Aus diesen Hologrammen werden Phasenbilder ermittelt und somit Phasenmessungen durchgeführt. Durch den Vergleich eines ersten Phasenbildes für eine erste Wellenlänge mit einem zweiten Phasenbild für eine zweite Wellenlänge wird ein neues entpacktes Phasenbild für eine größere, synthetische Wellenlänge erzeugt. Dieses neue Phasenbild entspricht bezüglich des aus der 2π-Mehrdeutigkeit resultierenden eindeutigen Messbereiches einem aus einem gemessenen Hologramm ermittelten Phasenbild, wenn zur Messung des Hologramms eine Lichtquelle verwendet wird, die Licht der synthetischen Wellenlänge emittiert. Der Vergleich der Phasenbilder erfolgt dabei in bekannter Weise, z. B. durch Zwei- oder Drei-Wellenlängen-Entpacken (Two- oder Three-wavelength unwrapping) oder durch das Hierarchische Optische Phasen-Entpacken (hierarchical optical phase unwrapping). Es lassen sich auf diese Weise hochauflösende Messungen der Oberfläche einer Probe mit hoher Genauigkeit und großem Messbereich durchführen.
• Aus der Veröffentlichung „Interference techniques in digital holography” von Kim et. al. (Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, Vol. 8, 2006) sind Techniken in der digitalen Holografie, wie bspw. die numerische Fokussierung von digitalen Hologrammen bekannt. Hierbei werden numerische Rekonstruktionsverfahren der digitalen Holografie genutzt, um die mechanische Fokussierung von konventionellen Mikroskopen nachzubilden.
• Aus der Arbeit „Quantitative phase analysis through scattering media by depth-filtered digital holography” von Sebastian Goebel et. al. ist bekannt, dass digitale Hologramme auch punktweise erfasst und durch ein Spektrometer spektral ausgewertet werden können. Weiter werden Störeinflüsse durch Streuung mittels numerischer Filterung der erfassten Hologramme unterdrückt. Hierzu kommt eine Frequenzanalyse und eine tiefenabhängige Filterung zum Einsatz.
• Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen von Verfahren für derartige Messungen ist, dass die Qualität der Phasenbilder häufig für die Auswertung nicht ausreichend ist. Für die Rekonstruktion des Profils einer Oberfläche oder Grenzfläche der Probe ist es erforderlich, dass die Phase des von der Oberfläche oder der Grenzfläche reflektierten oder transmittierten Licht, und damit auch die Weglängendifferenz, bestimmt werden können. Wird nun dieses Licht von anderem Licht überlagert, z. B. reflektiertes und gestreutes Licht von Schichten aus anderen Tiefen der Probe, wird das Phasenbild verfälscht. Das Phasenbild ist dann das Ergebnis der Überlagerung von Lichtwellenfronten mit jeweils unterschiedlichen und im einzelnen Phasenbild nicht unterscheidbaren Phasen. Daher können derartige Phasenmessungen nicht für mehrschichtige Proben (d. h. mit sich überdeckenden Grenzflächen der Probe) oder für streuende Proben verwendet werden. Ferner ist bei mehrschichtigen Proben keine Auswahl der Grenzfläche oder eines Tiefenbereiches, d. h. eine tiefenaufgelöste Messung (tomographische Messung), möglich. Als weiterer Nachteil hat sich gezeigt, dass bei der Aufzeichnung von einer Mehrzahl von Hologrammen mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen die Phasenstabilität der Phasenbilder und damit die Qualität der Phasenbilder verringert sind und die Komplexität der Messvorrichtung steigt.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige und hochauflösende Vermessung einer ein-, mehrschichtigen oder streuenden Probe tiefenaufgelöst und mit großem Messbereich zu ermöglichen.
• Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Recheneinheit mit Speicher mit den Merkmalen des Anspruchs 13, sowie einer Verwendung einer Messvorrichtung für die Optische Kohärenztomographie mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Recheneinheit mit Speicher und der erfindungsgemäßen Verwendung, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren dient der mikroskopischen Vermessung einer Probe insbesondere durch tiefenaufgelöste Phasenmessungen von streuenden oder mehrschichtigen Proben, insbesondere mit einer interferometrischen Messvorrichtung, welche für die Optische Kohärenztomographie (OCT) oder für Messungen nach Art der optischen Kohärenztomographie oder der kurzkohärenten Interferometrie geeignet sein kann. Hierfür wird die Probe mit Licht einer Lichtquelle beleuchtet, wobei das Licht durch die Probe teilweise verändert werden kann, z. B. die Amplitude und Phase des Lichtes. Das von der Probe veränderte Licht wird mit Referenzlicht an einem Lichtsensor zur Interferenz gebracht. Es entsteht dabei ein Lichtsignal, das von dem Lichtsensor in ein Messsignal umgewandelt wird. Durch die Erfassung und Verarbeitung des Messsignals wird ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal Phasenbilder direkt oder indirekt ermittelt werden und ein entpacktes Phasenbild direkt oder indirekt dadurch erzeugt wird, dass mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder miteinander verglichen werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren basiert also auf Verfahren zur mikroskopischen Vermessung einer Probe wie beispielsweise der Digitalen Holographie oder der Optischen Kohärenztomographie. Erfindungsgemäß vergleicht es mindestens zwei der aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal ermittelten Phasenbilder. Der Vergleich kann durch eine Variante des Mehrwellenlängen-Entpackens dadurch geschehen, dass die Differenz der mindestens zwei ermittelten Phasenbilder berechnet wird, wobei für jeden Wert des resultierenden Differenzbildes welcher kleiner als 0 ist der Wert 27 hinzuaddiert wird. Die Differenz kann durch eine Subtraktion der Werte eines ersten Phasenbildes von den Werten eines zweiten Phasenbildes gebildet werden. Dabei werden nur Werte voneinander subtrahiert, welche die gleiche laterale Position besitzen, und das Ergebnis wird wieder der gleichen lateralen Position zugeordnet und dadurch das Differenzbild gebildet. Diese Möglichkeit hat den Vorteil, dass durch den Vergleich mit wenig Aufwand und sehr zuverlässig aus den ermittelten Phasenbildern ein entpacktes Phasenbild erzeugt werden kann.
• Mit dem Begriff „lateral” sind die Richtungen X und Y senkrecht zur axialen Richtung angegeben, wobei mit dem Begriff „axial” die Richtung Z angegeben ist, welche im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe sein kann. Die zueinander orthogonalen Richtungen X und Y beschreiben hierbei ein zweidimensionales Koordinatensystem, und die Richtungen X und Y und Z beschreiben ein dreidimensionales Koordinatensystem. Zur besseren Vermessung und Darstellung der Probe können die Richtungen jedoch auch anders definiert werden.
• Zudem sind im Rahmen der Erfindung weitere Möglichkeiten der Entpackung durch Mehrwellenlängen-Entpacken denkbar, z. B. Zwei-Wellenlängen-Entpacken oder der Vergleich von mehr als zwei Phasenbildern durch die Verfahren Drei-Wellenlängen-Entpacken oder Hierarchisches Optisches Phasen-Entpacken. Insbesondere sollten sich die ermittelten Phasenbilder dadurch unterscheiden, dass sie verschiedenen Wellenlängen zugeordnet werden können. Das bedeutet, dass ein Phasenbild mit einer zugeordneten Wellenlänge bezüglich des (aus der 2π-Mehrdeutigkeit resultierenden) eindeutigen Messbereiches im Wesentlichen einem aus einem gemessenen Hologramm ermittelten Phasenbild entspricht, wenn zur Messung des Hologramms eine Lichtquelle verwendet wird, die Licht der zugeordneten Wellenlänge emittiert. Dadurch unterscheiden sich die zum Vergleich verwendeten mindestens zwei ermittelten Phasenbilder bezüglich des eindeutigen Messbereiches und der Vergleich der mindestens zwei Phasenbilder kann daher eine Entpackung des Phasenbildes bewirken. Zwei-Wellenlängen-Entpacken, Drei-Wellenlängen-Entpacken oder Hierarchisches Optisches Phasen-Entpacken haben den Vorteil, dass durch ein vorläufiges entpacktes Phasenbild die Phasensprünge der ermittelten Phasenbilder eliminiert werden können, und dadurch ein entpacktes Phasenbild mit geringerem Rauschanteil erzeugt wird.
• Erfindungsgemäß wird mit der vorgesehenen Messvorrichtung und durch die Erfassung und Verarbeitung des Messsignals ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal ermittelt. Hierzu eignen sich in besonderer Weise eine Messvorrichtung der optischen Kohärenztomographie oder der kurzkohärenten Interferometrie und die in der optischen Kohärenztomographie genutzten Verfahren zur Ermittlung eines tiefenaufgelösten Interferenzsignals. Die Optische Kohärenztomographie erlaubt es, ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal zu ermitteln, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, um daraus tomographische Phasenbilder für verschiedene Wellenlängen mit einer sehr hohen Phasenstabilität zu ermitteln. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf eine Messvorrichtung, einer Erfassung oder eine Verarbeitung nach Art der optischen Kohärenztomographie beschränkt. Zum Beispiel können auch ähnliche Verfahren der Digitalen Holographie zur Ermittlung des gesamten oder teilweisen tiefenaufgelösten Interferenzsignals geeignet sein, um daraus Phasenbilder zu ermitteln. Das tiefenaufgelöste Interferenzsignal zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es Amplituden- und Phasen- oder Intensitätsinformationen über die Probe für unterschiedliche Tiefen enthalten kann. Dies können bspw. Hologramme oder Interferenzmuster oder eine Streuintensität sein, welche für unterschiedliche Tiefen und laterale Positionen der Probe aufgenommen wurden, und welche in ihrer Gesamtheit einen vollständigen oder teilweisen Volumenscan, d. h. dreidimensionale Darstellung der Probe, der Optischen Kohärenztomographie bilden können. Hierzu wird das Messsignal derart verarbeitet oder erfasst, dass Interferenz von Licht aus anderen Tiefen oder Bereichen der Probe unterdrückt oder überwiegend verhindert wird. Dies wird gemäß der optischen Kohärenztomographie durch die Verwendung eines breitbandigen Lichtspektrums der Lichtquelle oder durch die Messung und Kombination der Interferenz (d. h. des Lichtsignals) für verschiedene Wellenlängen der Lichtquelle realisiert. Die Informationen zur Ermittlung des tiefenaufgelösten Interferenzsignals können in der Optischen Kohärenztomographie sowie für das erfindungsgemäße Verfahren aus der zeitlichen Kohärenz des von der Probe reflektierten, transmittierten oder zurückgestreuten Lichts gewonnen werden. Das tiefenaufgelöste Interferenzsignal kann somit ein Profil der Probe sein, das dessen Streu- und Absorptionseigenschaften und insbesondere dessen Grenzflächen darstellt. Die typische Tiefenauflösung des ermittelten tiefenaufgelösten Interferenzsignals liegt dabei zwischen 1 μm bis 10 μm und der gesamte gemessene Tiefenbereich liegt üblicherweise zwischen 0,1 cm bis 5 cm.
• Ferner kann erfindungsgemäß die Messvorrichtung ein Interferometer in Transmissions- oder Reflexionsgeometrie, z. B. ein Mach-Zehnder-, ein Michelson-, ein Tau-, Mirau-, oder ein Common-Path-Interferometer aufweisen. Weiterhin ist es denkbar, dass die Messvorrichtung ein System für die Optische Kohärenztomographie vorsieht, z. B. ein Swept Source, ein spektrometerbasiertes, ein Imaging-Spektrometerbasiertes oder Full Field System. Auch solche Messvorrichtungen, welche die Optische Kohärenztomographie mit anderen Technologien, wie z. B. der Digitalen Holographie, kombinieren, können für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden. Dies hat z. B. den Vorteil, dass Verfahren der Digitalen Holographie zur Bildverbesserung genutzt werden können (z. B. eine Nachfokussierung der C-Scans oder Hologramme). Ferner ist es denkbar, dass das von der Lichtquelle emittierte und von der Probe veränderte Licht, auch Probenlicht genannt, von der Oberfläche oder Grenzflächen der Probe reflektiert oder transmittiert wird. Es wird daraufhin mit Referenzlicht überlagert, welches von derselben Lichtquelle wie das Probenlicht stammen kann und zur Überlagerung mit dem Probenlicht, z. B. an einem in einem Referenzarm sich befindenden Spiegel reflektiert wird. Es ist außerdem möglich, dass das Referenzlicht im Bereich des Probenlichtes von z. B. einer lichtdurchlässigen Grenzfläche reflektiert wird, die sogenannte Common-Path Geometrie, oder dass das Referenzlicht aus dem Licht gebildet wird, mit welchem die Probe beleuchtet worden sein kann, welches aber im Wesentlichen nicht von der Probe verändert wurde. Daher ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Art der Erzeugung des Referenzlichts beschränkt. Üblicherweise zeichnet das Referenzlicht aus, dass es eine bekannte Phase besitzt und mit dem Probenlicht zur Interferenz gebracht werden kann. Ferner ist es denkbar und je nach Anwendung sinnvoll, dass in der Messvorrichtung weitere Komponenten zur Veränderung, Filterung oder Umlenkung des Lichts verwendet werden. Diese Maßnahmen können zur Bildverbesserung, zu einem weniger komplizierten Aufbau und zu einer vereinfachten Auswertung führen.
• Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung ein erstes ermitteltes Phasenbild einer ersten Wellenlänge des Lichts und ein zweites ermitteltes Phasenbild einer zweiten Wellenlänge des Lichts zugeordnet werden, wobei sich die erste Wellenlänge von der zweiten Wellenlänge, insbesondere in ihrer Wellenlänge, unterscheidet. Das bedeutet, dass die erste Wellenlänge größer oder kleiner sein kann, als die zweite Wellenlänge, wobei beide Wellenlängen sich innerhalb eines definierten Lichtspektrums befinden. Die Wellenlängen können z. B. aus einem gemeinsamen Spektrum des Lichts einer breitbandigen Lichtquelle oder alternativ aus dem Spektrum unterschiedlichen Lichts der Lichtquelle stammen. Das entpackte Phasenbild oder ein vorläufiges entpacktes Phasenbild kann jedoch einer größeren synthetischen Wellenlänge zugeordnet werden, welche größer ist als die erste oder die zweite Wellenlänge und auch außerhalb des Spektrums des zur Messung verwendeten Lichts der Lichtquelle liegen kann. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder miteinander verglichen werden, um ein entpacktes Phasenbild oder ein vorläufiges entpacktes Phasenbild zu erzeugen (z. B. durch Differenzbildung). Dieses Vorgehen ist im Wesentlichen mit dem physikalischen Effekt der Schwebung vergleichbar, dass durch die Überlagerung zweier Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge eine resultierende Lichtwelle mit größerer Wellenlänge entsteht. Da die Größe der Wellenlänge proportional zum eindeutigen Messbereich ist, kann das entpackte Phasenbild oder das vorläufige entpackte Phasenbild eine der synthetischen Wellenlänge im Wesentlichen entsprechenden eindeutigen Messbereich besitzen, d. h. die eindeutig bestimmbare Weglängendifferenz liegt im Bereich der synthetischen Wellenlänge. Der eindeutige Messbereich kann durch dieses Vorgehen flexibel vergrößert werden.
• Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass das entpackte Phasenbild dadurch erzeugt wird, dass das vorläufige entpackte Phasenbild durch den Vergleich von mindestens zwei aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal ermittelten Phasenbilder erzeugt wird, und das vorläufige entpackte Phasenbild mit einem der ermittelten Phasenbilder verglichen wird. Dies kann z. B. durch eine Eliminierung der Phasensprünge des ermittelten Phasenbildes anhand der eindeutig bestimmten Weglängendifferenzen des vorläufigen entpackten Phasenbildes realisiert werden. Das entpackte Phasenbild besitzt dann zwar im Wesentlichen den eindeutigen Messbereich entsprechend der synthetischen Wellenlänge, jedoch im Wesentlichen die höhere Genauigkeit und Auflösung, und das geringere Rauschen des ermittelten Phasenbildes. Zudem enthält es die spektralen Informationen des ermittelten Phasenbildes und kann somit auch zur spektralen Untersuchung der Probe oder von Messfehlern eingesetzt werden.
• Das entpackte Phasenbild wird kann insbesondere mittels Mehr-Wellenlängen-Entpacken ermittelt werden. Mehr-Wellenlängen-Entpacken bezeichnet dabei das Entpacken mit Zwei-Wellenlängen-Entpacken oder Drei-Wellenlängen-Entpacken oder dem Hierarchischen optischen Phasen-Entpacken oder einer anderen Art des Entpackens, wobei mindestens zwei Phasenbilder für verschiedene Wellenlängen miteinander verglichen werden. Je mehr Phasenbilder für unterschiedliche Wellenlängen zum Mehr-Wellenlängen-Entpacken verwendet werden, desto geringer kann das Rauschen sein und dadurch die Genauigkeit und Auflösung des entpackten Phasenbildes verbessert werden. Die Einbeziehung weiterer Phasenbilder für das Entpacken bietet daher eine sukzessive Verbesserung des entpackten Phasenbildes. Daher ist es vorteilhaft, wenn ein entpacktes Phasenbild direkt oder indirekt dadurch erzeugt wird, dass mindestens zwei oder drei oder vier der ermittelten Phasenbilder miteinander verglichen werden.
• Zudem kann das entpackte Phasenbild dadurch erzeugt werden, dass zumindest zwei der ermittelten Phasenbilder miteinander verglichen werden, wobei ein erster Wert eines ersten Phasenbildes mit einem zweiten Wert eines zweiten Phasenbilds verglichen wird. Der erste Wert und der zweite Wert befinden sich dabei an der gleichen lateralen Position der Phasenbilder. Damit ist der Vorteil gegeben, dass sich auch einzelne Phasenwerte für bestimmte laterale Positionen der Probe unabhängig von deren lateral benachbarten Phasenwerten entpacken lassen. Dadurch können auch isolierte Phasenwerte entpackt werden, wenn z. B. deren lateral benachbarte Werte aufgrund von Rauschen an diesen Stellen nicht ausgewertet werden können. Bei tomographischen Messungen für verschiedene Tiefenbereiche der Probe bewirken zudem Streueinflüsse fehlerhafte Werte im Phasenbild.
• Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn das tiefenaufgelöste Interferenzsignal einer Wellenlänge des Lichts und einem gesamten Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals zugeordnet wird und das aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal die Phasenbilder derart ermittelt werden, dass die ermittelten Phasenbilder jeweils unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts und einem ausgewählten Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals zugeordnet werden können. Insbesondere besitzt ein einem Tiefenbereich zugeordnetes Phasenbild im Wesentlichen Informationen über das Licht, das in dem zugeordneten Tiefenbereich reflektiert oder gestreut wurde oder dessen optische Weglängendifferenz der zugeordneten Tiefe entspricht. Der ausgewählte Tiefenbereich kann sich innerhalb des gesamten Tiefenbereiches erstrecken und eine geringere Ausdehnung als der gesamte Tiefenbereich aufweisen. Dabei kann der gesamte Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals dem gesamten Tiefenbereich der Probe zugeordnet, und der ausgewählte Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals einem ausgewählten Tiefenbereich der Probe zugeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Phasenbilder aus einem bestimmten Tiefenbereich der Probe ermittelt werden können. Dadurch lassen sich z. B. Streueinflüsse aus anderen Tiefenbereichen der Probe verringern oder eliminieren. Dies kann eine Verringerung des Rauschens und damit eine Erhöhung der Genauigkeit und der axialen Auflösung zur Folge haben. Außerdem lässt sich auf diese Weise eine bestimmte Grenzfläche in einer bestimmten Tiefe der Probe auswählen. Dies ermöglicht es bei einer z. B. mehrschichtigen Probe Phasenbilder für jede der Grenzflächen oder der Oberfläche zu erzeugen, indem nur der Tiefenbereich der Probe ausgewählt wird, der die entsprechende Grenzfläche oder die Oberfläche enthält. Eine derartige Ermittlung von Phasenbildern für mehrschichtige oder streuende Proben ist in der Digitalen Holographie nicht möglich, da es zu einer Überlagerung des Lichts aus den verschiedenen Tiefenbereichen kommt.
• Es kann von Vorteil sein, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal die Phasenbilder dadurch ermittelt werden, dass Hologramme durch eine erste Frequenzanalyse eines tiefengefilterten Interferenzsignals ermittelt werden. Das tiefengefilterte Interferenzsignal wird durch Fensterung eines ausgewählten Tiefenbereiches des tiefenaufgelösten Interferenzsignals ermittelt. Daher besitzen die Hologramme Informationen aus dem ausgewählten Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals. Aus den Hologrammen werden die Phasenbilder ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass, im Gegensatz zur Digitalen Holographie, die Hologramme jeweils unterschiedlichen Wellenlängen, einem ausgewählten Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals und damit auch einem ausgewählten Tiefenbereich der Probe zugeordnet werden können. Aus den Hologrammen können sowohl Amplituden- und Phasenbilder ermittelt werden. Hologramme können außerdem ein zweidimensionales Interferenzbild aufweisen, das ähnlich eines aus der optischen Kohärenztomographie verwendeten C-Scans des tiefenaufgelösten Interferenzsignals ein zweidimensionales Bild der Probe für verschiedene laterale Richtungen, also in X- und Y-Richtung, zeigt. Während C-Scans nur einem durch die Tiefenauflösung bestimmten Tiefenbereich und einer bestimmten Schwerpunktwellenlänge des Lichtspektrums zugeordnet werden können, können die Hologramme, welche durch Frequenzanalyse des tiefengefilterten Interferenzsignals, d. h. einem ausgewählten Tiefenbereich der Probe, ermittelt werden, dem ausgewählten Tiefenbereich der Probe sowie jeweils verschiedenen Wellenlängen zugeordnet werden. Die erste Frequenzanalyse kann z. B. eine eindimensionale Fourier Transformation für jede laterale Position entlang der Tiefe Z des tiefengefilterten Interferenzsignals sein. Generell ist aber auch denkbar, jede andere Zeitreihenanalyse oder Spektralanalyse, wie z. B. die diskrete Fourier Transformation oder die inverse Fourier Transformation zu verwenden, um eine bessere Geschwindigkeit, Auflösung und Genauigkeit zu erreichen.
• Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die entpackten Phasenbilder zur Rekonstruktion und/oder zur Darstellung eines Profils einer Oberfläche oder einer Grenzfläche der Probe aus einem ausgewählten Tiefenbereich oder zur Charakterisierung von Messfehlern und/oder Aberrationen genutzt werden. Das Profil einer Oberfläche oder Grenzfläche der Probe ist eine Darstellung der Höhenunterschiede für verschiedene laterale Positionen der Probe, die insbesondere aus den Weglängendifferenzen zwischen Probenlicht und Referenzlicht und damit aus den ermittelten Phasenwerten resultieren. Höhe bezeichnet den räumlichen Abstand einer Struktur einer Grenzfläche oder der Oberfläche der Probe von einer definierten Position in axialer Richtung. Dagegen bezeichnet Tiefe den räumlichen Abstand einer Struktur einer Grenzfläche der Probe ausgehend von der Oberfläche der Probe in axialer Richtung und die Auflösung des tiefenaufgelösten Interferenzsignal ist die Tiefenauflösung. Dagegen besitzt die Höhen-Darstellung eines Profils einer Oberfläche oder einer Grenzfläche der Probe üblicherweise eine sehr viel höhere axiale Auflösung als die Tiefenauflösung und höhere Genauigkeit als das tiefenaufgelöste Interferenzsignal und kann insbesondere kleiner als 500 nm sein. Zudem ist es möglich, durch Mehr-Wellenlängen-Entpacken den Messbereich auf ein sinnvolles Maß zu erhöhen. Dies ermöglicht z. B., dass auch noch ein Profil von Höhendifferenzen bis zu 2,4 oder 6 μm je nach Größe der synthetischen Wellenlänge ermittelt werden kann. Dies ergibt z. B. einen eindeutigen Messbereich zwischen 10 nm und 4 μm. Dies kann durch Mehr-Wellenlängen-Entpacken auch insbesondere für Proben gewährleistet werden, die z. B. isolierte Phasenwerte ohne lateral benachbarte Phasenwerte aufweisen. Es ist außerdem vorteilhaft, dass die entpackten Phasenbilder zur Charakterisierung von Messfehlern genutzt werden. Messfehler sind Abweichungen des Phasenbildes und des daraus ermittelten Profils einer Oberfläche oder einer Grenzfläche der Probe von dem tatsächlichen Profil der Oberfläche oder der Grenzfläche. Dies können z. B. Aberrationen, also Veränderungen der Wellenfronten, durch optische Komponenten oder durch die Probe bedingt sein, oder aber auch Störeinflüsse durch andere Komponenten der Messvorrichtung, wie z. B. durch Galvanometerscanner.
• Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung das Messsignal Informationen für verschiedene Positionen der Probe und/oder für verschiedene Wellenlängen aus der Bandbreite des zur Messung verwendeten Lichts oder für Licht verschiedener Wellenlängen enthält. Dies ist z. B. abhängig von der verwendeten Lichtquelle. In der optischen Kohärenztomographie kann z. B. eine breitbandige Lichtquelle verwendet werden, welche breitbandiges Licht, d. h. Licht mit einem breiten Lichtspektrum, emittiert. In der Time-Domain-OCT (TD-OCT) wird eine breitbandige Lichtquelle, d. h. eine Lichtquelle mit geringer Kohärenzlänge, verwendet und das von der Probe veränderte Licht mit Referenzlicht an dem Lichtsensor zur Interferenz gebracht, wobei ein Lichtsignal entsteht. Für verschiedene und bekannte durch das Referenzlicht hervorgerufene Weglängendifferenzen wird das Lichtsignal von dem Lichtsensor in ein Messsignal umgewandelt. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass das Referenzlicht durch Reflexion an einem Spiegel erzeugt wird, und sich zur Veränderung der Weglängendifferenz der Spiegel entlang der Propagationsrichtung des Referenzlichts bewegt wird. Es wird dabei ausgenutzt, dass Interferenz im Wesentlichen nur dann entsteht, wenn die Weglängendifferenz zwischen dem Referenzlicht und dem von der Probe veränderten Licht innerhalb der Kohärenzlänge der Lichtquelle liegt. Dadurch enthält das Messsignal Informationen für verschiedene Tiefen der Probe, und es kann daraus ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal ermittelt werden und dadurch eine tiefenaufgelöste Messung der Grenzflächen ermöglicht wird.
• Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung das erfasste Messsignal ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal sein oder aus dem erfassten Messsignal zunächst ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal erzeugt werden und durch eine messtechnische oder rechnergestützte Verarbeitung des spektral aufgelösten Interferenzsignals, insbesondere einer zweiten Frequenzanalyse, das tiefenaufgelöste Interferenzsignal ermittelt werden. In der Frequency-Domain-OCT (FD-OCT) muss aus dem erfassten Messsignal zunächst ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal erzeugt werden. Das bedeutet, dass das am Lichtsensor entstehende Lichtsignal für verschiedene Wellenlängen des Lichts in ein Messsignal umgewandelt wird, und nicht wie in der TD-OCT für verschiedene axiale Positionen. Daher enthält das Messsignal Informationen für verschiedene Wellenlängen. In der FD-OCT kann dazu eine breitbandige Lichtquelle mit geringer Kohärenzlänge oder auch eine Lichtquelle, die unterschiedliches, verschiedenes Licht für verschiedene Wellenlängen gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten emittiert (z. B. eine sogenannten abstimmbare Lichtquelle), verwendet werden. Bei Verwendung einer breitbandigen Lichtquelle analysiert der Lichtsensor das Spektrum des Lichtes, damit das Messsignal Informationen für verschiedene Wellenlängen des Lichts enthält. In einem solchen Fall wird zweckmäßig als Lichtsensor ein Spektrometer verwendet. Jedoch sind zur Erfassung des spektral aufgelösten Interferenzsignals auch andere technische Möglichkeiten denkbar. Im Allgemeinen kann daher als Lichtsensor auch ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor oder eine Photodiode verwendet werden. Das Messsignal des Lichtsensors kann somit ein ein-, zwei- oder mehrdimensionales Identitätsprofil oder eine Abbildung des gemessenen Lichts oder ein spektral aufgelöstes Intensitätsprofil des Lichts repräsentieren. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann, wie in der FD-OCT (Frequency-Domain-OCT) üblich, das tiefenaufgelöste Interferenzsignal durch eine zweite Frequenzanalyse aus dem spektral aufgelösten Interferenzsignal ermittelt werden. Dazu kann, wie bei der ersten Frequenzanalyse, eine beliebige Zeitreihenanalyse oder Spektralanalyse verwendet werden, wie z. B. eine eindimensionale Fourier-Transformation, oder eine inverse eindimensionale Fourier-Transformation. Da es sich bei dem spektral aufgelösten Interferenzsignal um zweidimensionale Abbildungen der Probe für verschiedene Wellenlängen oder für verschiedene Wellenzahlen handeln kann, kann die eindimensionale Fourier-Transformation für jede laterale Position entlang der Wellenlänge λ oder der Wellenzahl k berechnet werden. Zudem haben Fourier-Transformationen den Vorteil, dass sie sich mit einer hohen Geschwindigkeit rechnergestützt durchführen lassen. Es ist außerdem denkbar, dass das spektral aufgelöste Interferenzsignal vor der Fourier-Transformation weiter verarbeitet oder umgeformt wird, z. B. eine Interpolation, um aus einem spektral aufgelösten Interferenzsignal mit zweidimensionalen Abbild eine Probe für verschiedene Wellenlängen λ ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal mit zweidimensionalen Abbildungen der Probe für bestimmte Wellenzahlen k zu erhalten. Zudem kann jede Variante der Optischen Kohärenztomographie, insbesondere die FD-OCT, verwendet werden, um aus dem erfassten Messsignal ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal und ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal zu ermitteln. Die oben gemachten Ausführungen gelten ebenso für die erste Frequenzanalyse, wobei in dem Fall die Wellenzahl k der Tiefe Z entspricht.
• In einer weiteren Möglichkeit können die Phasenbilder aus einem ausgewählten Tiefenbereich des tiefenaufgelösten Interferenzsignals ermittelt werden, wobei der ausgewählte Tiefenbereich derart gewählt wird, dass störende Streueinflüsse unterdrückt werden oder dass der ausgewählte Tiefenbereich höchstens den Bereich einer inneren Grenzschicht oder der Oberfläche der Probe enthält. Die störenden Streueinflüsse können gestreutes Licht aus Tiefenbereichen der Probe außerhalb des ausgewählten Tiefenbereiches sein, welche insbesondere Einfluss auf die Qualität der Phasenbilder haben.
• Vorteilhafterweise können im Rahmen der Erfindung aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal zunächst Hologramme ermittelt werden, wobei aus den Hologrammen die Phasenbilder ermittelt werden können und eine räumliche Filterung im Raum-Frequenz-Spektrum der Hologramme durchgeführt wird. Die räumliche Filterung im Raum-Frequenz-Spektrum (Angular Spektrum) ist eine Methode der Digitalen Holographie, um störende Einflüsse zu verringern. Dazu wird üblicherweise eine zweidimensionale Fourier-Transformation der Hologramme durchgeführt. Das Raum-Frequenz-Spektrum wird anschließend mit einer Filterfunktion multipliziert, und anschließend zurücktransformiert. Die Filterfunktion kann z. B. eine zweidimensionale Gauß-Funktion sein. Es ist zudem denkbar, dass auch andere Transformationen oder Spektralanalysen zu einem Raum-Frequenz-Spektrum führen und die Filterfunktion eine beliebige zweidimensionale Funktion sein kann. Es ist zudem möglich, dass die Filterung und die Fourier-Transformation auch eindimensional durchgeführt werden, z. B. mittels eines Imaging Spektrometers mit paralleler Detektion. Durch die Filterung ergibt sich der Vorteil, dass räumliche Störeinflüsse verringert werden können und sich damit eine Bildverbesserung ergibt.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können aus einzelnen Werten und/oder mindestens einem Bereich zusammenhängender Werte der entpackten Phasenbilder mindestens ein Referenzbild ermittelt werden. Auch können aus einzelnen Werten und/oder wenigstens einem Bereich zusammenhängender Werte der entpackten Phasenbilder mindestens ein maskiertes Phasenbild erzeugt werden und aus dem mindestens einem maskierten Phasenbild mindestens ein Referenzbild ermittelt werden. Durch die Verwendung der entpackten Phasenbilder entfällt ein Entpacken des maskierten Phasenbildes.
• Zudem können aus einzelnen Werten und/oder mindestens einem Bereich zusammenhängender Werte der ermittelten Phasenbilder mindestens zwei maskierte Phasenbilder erzeugt werden und ein entpacktes maskiertes Phasenbild dadurch erzeugt werden, dass die mindestens zwei maskierten Phasenbilder miteinander verglichen werden. Auf diese Weise müssen nur Phasenbilder mit einer reduzierten Anzahl von Werten zum Entpacken verglichen werden, wodurch Geschwindigkeitsvorteile entstehen. Aus dem entpackten maskierten Phasenbild kann dann ein Referenzbild ermittelt werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn Mehr-Wellenlängen-Entpacken verwendet wird, da so auch ein maskiertes Phasenbild mit isolierten einzelnen Werten entpackt werden kann.
• Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung das Referenzbild z. B. dazu genutzt werden, Messfehler, Aberrationen der Messvorrichtung oder tiefenabhängige Aberrationen der Probe für einen ausgewählten Tiefenbereich der Probe zu charakterisieren. Es können die einzelnen Werte und/oder mindestens ein Bereich zusammenhängender Werte manuell oder automatisch derart ausgewählt werden, dass das Referenzbild die gewünschten Informationen beinhaltet. Die gewünschte Information kann z. B. der Messfehler sein, wenn die ausgewählten Werte und Bereiche zu Bereichen der Probe gehören, die im Wesentlichen eine konstante Höhe aufweisen. Diese Bereiche der Probe dienen damit als Referenzfläche und können zur Charakterisierung der Messfehler herangezogen werden. Abweichungen der entpackten Phase von einem konstanten Wert können somit beispielsweise dem Messfehler zugeordnet werden. Häufig lassen sich dazu z. B. flache Bereiche der Probe nutzen, wie das Substrat oder der Objektträger.
• Vorteilhafterweise können im Rahmen der Erfindung die Informationen der Referenzbilder zur Kompensation von Messfehlern verwendet werden. Messfehler können dabei auch durch die Probe oder durch die Messvorrichtung induzierte Aberrationen und Systemfehler sein. Da die entpackten Phasenbilder und die ermittelten Phasenbilder einen ausgewählten Tiefenbereich der Probe zugeordnet werden können, werden die Referenzbilder demselben ausgewählten Tiefenbereich der Probe zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine tiefenabhängige Charakterisierung der Messfehler und Aberrationen möglich ist. Somit können zuverlässig die Fehler der Phasenbilder und des Profils einer Grenzfläche oder Oberfläche der Probe abhängig von deren Tiefe in der Probe korrigiert werden. Eine Kompensation oder Korrektur von Messfehlern meint in diesem Zusammenhang Verringerung der Messfehler für Phasenbilder oder das Profil.
• In einer weiteren Möglichkeit kann das mindestens eine Referenzbild durch Interpolation und/oder durch Linearkombination berechnet werden, und zur Interpolation und/oder zur Linearkombination können Polynome und insbesondere Zernike Polynome verwendet werden. Da die Referenzbilder nur aus einzelnen Werten und/oder mindestens einem Bereich zusammenhängender Werte der ermittelten Phasenbilder oder der entpackten Phasenbilder ermittelt werden, weisen die maskierten Phasenbilder zunächst Lücken auf. Um ein Referenzbild mit der gleichen Anzahl an Werten für jede laterale Position der ursprünglichen Phasenbilder zu erhalten, muss daher eine Interpolation stattfinden. Zernike Polynome besitzen dabei den Vorteil, dass sie typische Aberrationen darstellen können. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass durch die Interpolation die tatsächlichen Aberrationen korrekt charakterisiert werden. Zudem ist es denkbar, dass die einzelnen Wert oder mindestens eine Bereich zusammenhängender Werte nicht nur Informationen über die Messfehler enthalten, sondern auch Strukturmerkmale der Probe. Da durch die Interpolation bei der Verwendung von Zernike Polynomen mit einer begrenzten Ordnung lediglich Referenzbilder entstehen, die als Kombination aus mehreren typischen Aberrationen aufgefasst werden können, wird bei der Kompensation der Messfehler mittels der Referenzbilder vermieden, dass auch die Strukturmerkmale der Probe fälschlicherweise entfernt werden.
• Um die Genauigkeit, Auflösung und Bildqualität weiter zu erhöhen, können aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal zunächst Hologramme ermittelt werden, und mit dem mindestens einen Referenzbild, insbesondere zur Kompensation von Messfehlern, ein korrigiertes Hologramm erzeugt werden. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass eine Phasenmaske aus dem Referenzbild erzeugt wird, und die Phasenmaske auf die Hologramme angewendet wird. Zur Anwendung der Phasenmaske können die Hologramme dabei in wenigstens eine Rekonstruktionsebene propagiert werden. Die Phasenmaske kann dabei einer nummerischen Linse der Digitalen Holographie entsprechen, und kann an einer beliebigen Stelle im Propagationspfad verwendet werden. Es bietet sich insbesondere eine Propagation der Hologramme in die Hologrammebene oder in die Bildebene an, um die Phasenmaske anzuwenden. Anschließend kann eine Rückpropagation der durch die Phasenmaske veränderten Hologramme stattfinden. Zur Anwendung der Phasenmaske kann z. B. das Phasenbild aus einem Hologramm extrahiert werden, und erneut ein Hologramm aus dem Amplitudenbild und dem mit der Phasenmaske multiplizierten Phasenbild erzeugt werden. Die Propagation der Hologramme wird in der Digitalen Holographie genutzt um z. B. ein aufgezeichnetes Bild digital nachzufokussieren, d. h. ohne optische Hilfsmittel scharfzustellen, und kann insbesondere mittels der Angular-Spektrum-Methode erfolgen. Dazu wird eine zweidimensionale Fourier-Transformation durchgeführt, und in dem daraus resultierenden Raumfrequenzspektrum eine Funktion hinein multipliziert, und das Ergebnis daraufhin mittels einer inversen zweidimensionalen Fourier-Transformation zurücktransformiert. Jedoch können auch andere Methoden der Digitalen Holographie oder der Beugungstheorie sowie Methoden verwendet werden, die eine Simulation der Propagation der durch das Hologramm repräsentierten Wellenfront ermöglichen.
• Es ist ferner denkbar, dass, insbesondere zur Kompensation von Messfehlern, korrigierte Hologramme erzeugt werden, welche zur Kompensation chromatischer Messfehler in unterschiedlicher Rekonstruktionsebene propagiert werden. Dabei kann sich die Rekonstruktionsebene für ein erstes korrigiertes Hologramm von der Rekonstruktionsebene für ein zweites korrigiertes Hologramm unterscheiden. Korrigierte Hologramme können insbesondere Hologramme sein, für die bereits eine Kompensation der Messfehler mittels eines Referenzbildes erfolgt ist, oder auch die aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal ermittelten Hologramme. Die Kompensation chromatischer Fehler bewirkt eine verbesserte Auflösung und Bildqualität, da dadurch insbesondere die Schärfe erhöht werden kann. Insbesondere lässt sich die Bildqualität der Hologramme, oder der aus den Hologrammen ermittelten Amplituden- und Phasen- und Intensitätsbilder erhöhen.
• Von weiterem Vorteil kann nach der Kompensation von Messfehlern und/oder nach der Propagation der Hologramme durch eine dritte Frequenzanalyse aus den korrigierten Hologrammen ein korrigiertes tiefenaufgelöstes Interferenzsignal ermittelt werden. Ähnlich der Ermittlung der Hologramme oder der Phasenbilder aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal kann auch umgekehrt das tiefenaufgelöste Interferenzsignal aus den ermittelten Hologrammen ermittelt werden. Werden dabei die korrigierten Hologramme zur Ermittlung eines korrigierten tiefenaufgelösten Interferenzsignals genutzt, so kann ein der Optischen Kohärenztomographie ähnlicher Volumenscan der Probe erzeugt werden, wobei die Bildqualität, die Genauigkeit und die Auflösung durch die Fehlerkorrektur verbessert ist.
• Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Recheneinheit mit Speicher. Dabei ist vorgesehen, dass der Speicher für die Recheneinheit lesbar ist und einen Programmablauf, auch Verfahrensablauf genannt, enthält. Zudem ist ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal von der Recheneinheit lesbar, d. h. es kann ganz oder teilweise verarbeitet werden. Das tiefenaufgelöste Interferenzsignal kann z. B. durch das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelbar sein. Durch die Recheneinheit sind durch Ausführung des im Speicher enthaltenen Verfahrensablauf aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal Phasenbilder ermittelbar. Dabei ist ein entpacktes Phasenbild durch einen Vergleich mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder erzeugbar. Damit bringt die erfindungsgemäße Recheneinheit mit Speicher die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. Zudem kann die Recheneinheit mit Speicher geeignet sein, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
• Es kann eine Messvorrichtung zur mikroskopischen Vermessung einer Probe vorgesehen sein. Dabei sind zumindest eine Recheneinheit, ein Speicher der Recheneinheit, eine Lichtquelle sowie ein Lichtsensor vorgesehen. Hierbei kann die erwähnte, erfindungsgemäße Recheneinheit mit Speicher zum Einsatz kommen bzw. vorgesehen sein. Die Messvorrichtung ist dafür vorgesehen, die Probe mit Licht der Lichtquelle zu beleuchten und das von der Probe veränderte Licht mit Referenzlicht an einem Lichtsensor zur Interferenz zu bringen. Das dabei entstehende Lichtsignal wird von dem Lichtsensor in ein Messsignal umgewandelt. Durch die Erfassung und Verarbeitung des Messsignals wird ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal ermittelt. Durch die Recheneinheit mit Speicher sind aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal Phasenbilder ermittelbar, und ein entpacktes Phasenbild ist durch einen Vergleich von mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder erzeugbar. Damit bringt die Messvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind. Unter einer Messvorrichtung ist insbesondere eine Messvorrichtung zur optischen Kohärenztomographie zu verstehen. Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Messvorrichtung einer Messvorrichtung nach Art der TD-OCT, FD-OCT, oder eines sonstigen interferometrischen Messgeräts ist.
• Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung einer Messvorrichtung zur optischen Kohärenztomographie. Dabei wird eine Oberfläche einer Probe vermessen, wobei die Probe eine Halbleiterprobe ist, wobei die Oberfläche eines Halbleiters eine Beschichtung aufweist, und die Beschichtung den vermessenen Bereich der Oberfläche zumindest teilweise überdeckt. Es werden dabei Phasenbilder ermittelt, die zur Rekonstruktion und/oder zur Darstellung des Profils der durch die Beschichtung überdeckten Oberfläche verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Halbleiter und/oder die Beschichtung berührungslos vermessen werden kann, und ohne Beschädigungen hervorzurufen. Die erfindungsgemäße Verwendung einer Messvorrichtung zur optischen Kohärenztomographie bringt zudem die gleichen Vorteilen mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren bzw. mit Bezug auf die erfindungsgemäße Messvorrichtung erläutert worden sind.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung zur Visualisierung der Verfahrensschritte zur mikroskopischen Vermessung einer Probe,
• 2 eine weitere schematische Darstellung zur Visualisierung der Verfahrensschritte zur mikroskopischen Vermessung einer Probe,
• 3a eine schematische Darstellung des tiefenaufgelösten Interferenzsignals und des tiefengefilterten Interferenzsignals,
• 3b eine schematische Darstellung eines C-Scans,
• 4 eine schematische Darstellung eines tiefengefilterten Interferenzsignals, der Hologramme, des Phasenbildes und des entpackten Phasenbildes,
• 5 eine schematische Darstellung eines entpackten Phasenbildes, eines maskierten Phasenbildes und eines Referenzbildes,
• 6 eine schematische Darstellung zur Visualisierung des Verfahrensschritts zur Ermittlung eines Referenzbildes aus den ermittelten Phasenbildern,
• 7 eine schematische Darstellung zur Visualisierung des Verfahrensschritts zur Kompensation von Messfehlern,
• 8 eine schematische Darstellung zur Visualisierung des Verfahrensschritts zur Anwendung der Phasenmaske auf ein Hologramm,
• 9 eine schematische Darstellung zur Visualisierung des Verfahrensschritts zur Ermittlung des korrigierten tiefenaufgelösten Intereferenzsignals,
• 10 zeigt die Probe,
• 11 zeigt die Recheneinheit mit Speicher und die Messvorrichtung zur mikroskopischen Vermessung einer Probe und
• 12 zeigt die Verwendung einer Messvorrichtung zur optischen Kohärenztomographie.
• 1 visualisiert schematisch einen ersten Verfahrensschritt 100 zur Ermittlung des tiefenaufgelösten Interferenzsignals, den anschließenden Verfahrensschritt 110 zur Ermittlung der Phasenbilder, sowie den Verfahrensschritt 120 zur Erzeugung der entpackten Phasenbilder.
• 2 visualisiert schematisch die Verfahrensschritte zur Erzeugung der entpackten Phasenbilder 50 ausgehend von einem Messsignal 11. Durch den Verfahrensschritt 100 wird aus dem Messsignal 11 ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal 30 ermittelt. Aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal 30 können durch den Verfahrensschritt 112, insbesondere durch eine Fensterung des tiefenaufgelösten Interferenzsignals 30 und Frequenzanalyse eines ausgewählten Tiefenbereiches 30.1, die Hologramme 40 ermittelt werden. Diese lassen sich verschiedenen Wellenlängen zuordnen, z. B. kann ein erstes Hologramm 40.1 einer ersten Wellenlänge zugeordnet werden, ein zweites Hologramm 40.2 einer zweiten Wellenlänge, sowie ein X-tes Hologramm 40.X einer X-ten Wellenlänge zugeordnet werden. Aus jedem Hologramm 40 lassen sich Amplitudenbilder 41 und Phasenbilder 42 ermitteln. Durch den Verfahrensschritt 120 können aus den Phasenbildern 42, d. h. durch den Vergleich eines ersten Phasenbildes 42.1, das einer ersten Wellenlänge zugeordnet werden kann, und einem zweiten Phasenbild 42.2, das einer zweiten Wellenlänge zugordnet werden kann, ein entpacktes Phasenbild 50 erzeugt werden. Es ist zudem denkbar, dass auch beliebig viele Phasenbilder 42.X für jeweils unterschiedliche Wellenlängen für die Erzeugung des entpackten Phasenbildes 50 genutzt werden, wie durch die gestrichelte Linie in 2 dargestellt. Die entpackten Phasenbilder 50 können sich genauso wie die ermittelten Phasenbilder 42 jeweils unterschiedlichen Wellenlängen zuordnen lassen. Auch können mehrere Phasenbilder 50 für unterschiedliche Wellenlängen erzeugt werden.
• Aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal 30 kann durch den Verfahrensschritt 111, insbesondere durch Fensterung eines ausgewählten Tiefenbereiches 30.1, ein tiefengefiltertes Interferenzsignal 31 ermittelt werden, wie in 3a zu sehen ist. Der ausgewählte Tiefenbereich 30.1 erstreckt sich dabei innerhalb des gesamten Tiefenbereiches 30.2 und hat eine geringere Ausdehnung als der gesamte Tiefenbereich 30.2. In 3a ist das tiefenaufgelöste Interferenzsignal 30 und das tiefengefilterte Interferenzsignal 31 außerdem mit einem Koordinatensystem versehen. Dabei werden die lateralen Richtungen 320 durch Pfeile X und Y und die Tiefe in axialer Richtung 310 durch einen Pfeil Z dargestellt.
• Zur Verdeutlichung der Richtungsangaben ist in 3b das Koordinatensystem der lateralen Richtungen 320 am Beispiel eines C-Scans 30.3 gezeigt. Dieses entspricht im Wesentlichen der Draufsicht auf die Oberfläche oder einer Grenzfläche der Probe.
• In 4 ist die Ermittlung der Hologramme 40 durch den Verfahrensschritt 112 aus dem tiefengefilterten Interferenzsignal 31 schematisch dargestellt. Durch eine Frequenzanalyse entlang der Tiefe Z können Hologramme 40 für verschiedene Wellenlängen λ oder Wellenzahlen k ermittelt werden, wie z. B. ein erstes Hologramm 40.1 für eine erste Wellenlänge und ein X-tes Hologramm 40.X für eine X-ten Wellenlänge. Aus dem Hologramm 40 wird durch den Verfahrensschritt 113 mindestens ein Phasenbild 42 ermittelt. Durch den Verfahrensschritt 120 können daraus entpackte Phasenbilder 50 erzeugt werden.
• Die Erzeugung eines Referenzbildes 60 ist in 5 schematisch visualisiert. Aus dem entpackten Phasenbild 50 wird durch den Verfahrensschritt 130 ein maskiertes Phasenbild 52 erzeugt. Die Maskierung bedeutet in dem Zusammenhang, dass lediglich einzelne Werte 55.1 des entpackten Phasenbildes 50, und/oder zusammenhängende Werte 55.2, 55.3 oder 55.4 des entpackten Phasenbildes 50 für die weitere Verarbeitung verwendet werden. Aus diesen Werten, d. h. aus dem maskierten Phasenbild 52 wird das Referenzbild 60 erzeugt. Dies geschieht insbesondere durch den Verfahrensschritt 141, also einer Interpolation z. B. mittels Zernike Polynome. Die Werte 55.1, 55.2, 55.3 und 55.4 werden derart gewählt, dass sich daraus der Messfehler charakterisieren lässt. Insbesondere sollten Werte an Positionen der Probe 250 manuell oder automatisch ausgewählt werden, die eine möglichst konstante Höhe aufweisen und somit als sinnvolle Referenzfläche dienen können. Die Interpolation bewirkt, dass angenäherte Werte für die nicht maskierten Bereich berechnet werden. Somit enthält das Referenzbild 60 auch Werte für Positionen der Probe, welche im Verfahrensschritt 130 nicht mit den Werten 55.1, 55.2, 55.3 und 55.4 ausgewählt wurden. Da durch die Auswahl einer Fläche mit einer möglichst konstanten Höhe Abweichungen von diesem Höhenprofil durch Messfehler entstehen, enthält das Referenzbild 60 Informationen über den Messfehler.
• In 6 ist dargestellt, dass die Ermittlung des Referenzbilds 60 auch aus den ermittelten Phasenbildern 42 erfolgen kann. Dazu können aus mindestens zwei ermittelten Phasenbildern 42 durch den Verfahrensschritt 131 mindestens zwei maskierte Phasenbilder 52 erzeugt werden. Diese werden wie die entsprechenden ermittelten Phasenbilder 42 jeweils unterschiedlichen Wellenlängen zugeordnet. Da es sich dabei um nicht entpackte Phasenwerte handelt, müssen die beiden maskierten Phasenbilder 52.1 und 52.2 durch den Verfahrensschritt 132 entpackt werden. Aus dem entpackten maskierten Phasenbild 53 kann durch den Verfahrensschritt 141 ein Referenzbild ermittelt werden.
• Die Referenzbilder 60 können zur Korrektur von Messfehlern verwendet werden. Wie in 7 dargestellt, werden durch den Verfahrensschritt 150 Messfehler der ermittelten Phasenbilder 42 oder der entpackten Phasenbilder 50 mittels der Referenzbilder 60 kompensiert. Dadurch entsteht ein korrigiertes Phasenbild 51.
• Wie der 8 zu entnehmen ist, können zur Kompensation von Messfehlern die Referenzbilder 60 auch in Phasenmasken 61 umgewandelt werden, welche durch den Verfahrensschritt 151 auf die propagierte Hologramme 43 angewendet werden. Daraus entsteht ein korrigiertes Hologramm 44. Die propagierten Hologramme 43 entstehen durch den Verfahrensschritt 160 durch nummerische Propagation der Hologramme 40. Es ist möglich, dass Hologramme für verschiedene Wellenlängen in jeweils unterschiedliche Propagationsebenen propagiert werden. Außerdem kann die Phasenmaske durch den Verfahrensschritt 151 auch auf ein Hologramm 40 angewendet werden.
• Die 8 zeigt die Ermittlung des korrigierten tiefenaufgelösten Interferenzsignals 32 durch den Verfahrensschritt 170. Dabei werden durch den Verfahrensschritt 160 aus den korrigierten Hologrammen 44 korrigierte und propagierte Hologramme 45 erzeugt. Diese können jeweils unterschiedliche Propagationsebenen aufweisen. Durch eine Spektralanalyse kann das korrigierte tiefenaufgelöste Interferenzsignal 32 ermittelt werden, welches gegenüber dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal 30 einen geringeren Fehleranteil und höhere Genauigkeit und Auflösung aufweisen kann.
• Die 10 zeigt die Probe 250, die von Licht 21 der Lichtquelle 20 beleuchtet wird. Es ist eine obere Schicht 253 der Probe 250 dargestellt, welche eine Oberfläche 251 aufweist. Unterhalb der Schicht 253 befindet sich die Struktur 254 der Probe, welche ebenfalls eine Grenzfläche 252a aufweist. Unterhalb der Struktur der Probe ist eine weitere Grenzfläche 252b vorhanden. Der gesamte Tiefenbereich 250.2 kann dabei dem gesamten gemessenen Tiefenbereich 30.2 des tiefenaufgelösten Interferenzsignals 30 zugeordnet werden und der ausgewählte Tiefenbereich 250.1 der Probe 250 kann dem ausgewählten Tiefenbereich 30.1 des tiefenaufgelösten Interferenzsignals 30 zugeordnet werden. Das Licht 21 trifft zunächst auf die Oberfläche 251 und wird von dort teilweise reflektiert und gestreut. Das reflektierte und gestreute Probenlicht 23 und weitere Streueinflüsse 24 sind durch gestrichelte Pfeile dargestellt. Daraufhin dringt das Licht 21 durch die zumindest teilweise lichtdurchlässige Schicht 253 und trifft auf die erste Grenzfläche 252a. Auch von dort wird das Licht teilweise reflektiert oder gestreut. Ein Teil des Lichts dringt durch die Struktur oder trifft auf benachbarte Bereiche der Struktur und wird von der Grenzfläche 252b teilweise reflektiert oder gestreut. Abhängig von der Probe 250 kann ein Teil des Lichtes auch vollständig durch die Probe 250 dringen, dieses Licht kann z. B. mittels einer Messvorrichtung 200 mit Transmission-Geometrie ebenfalls als Probenlicht dienen.
• Die 11 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Recheneinheit 230 mit Speicher 231. Es ist zudem eine Messvorrichtung 200 zur mikroskopischen Vermessung einer Probe 250 vorgesehen. Es ist eine Lichtquelle 20 dargestellt, von der Licht 21 aufgeteilt wird und zum einen die Probe 250 beleuchtet und zum anderen der Spiegel 240. Von dem Spiegel 240 wird das Licht reflektiert und auf den Lichtsensor 10 geleitet. Das von der Probe 250 gestreute und reflektierte Probenlicht 23 wird ebenfalls auf den Lichtsensor 10 geleitet. Ebenfalls ist es denkbar, dass transmittiertes Licht der Probe 250 auf den Lichtsensor geleitet wird. Der Lichtsensor 10 ist zur Erfassung und Verarbeitung des Messsignals 11 mit der Recheneinheit 230 verbunden. Die Recheneinheit 230 besitzt zudem den Speicher 231, welcher Informationen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält. Durch die Recheneinheit 230 sind durch Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal 30 Phasenbilder 42 ermittelbar, und ein entpacktes Phasenbild 50 ist durch einen Vergleich von mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder 42 erzeugbar.
• 12 zeigt die erfindungsgemäße Verwendung 400 einer Messvorrichtung 200 zur optischen Kohärenztomographie. Eine Lichtquelle 20 emittiert dabei Licht 21, das aufgeteilt wird und auf einen Spiegel 240 trifft und reflektiert wird. Das von dem Spiegel 240 reflektierte Referenzlicht 22 wird auf den Lichtsensor 10 geleitet. Ein weiterer Anteil des Lichts 21 beleuchtet die Probe 250, welche eine Beschichtung 412 und eine Oberfläche 411 aufweist. Die Probe 250 ist dabei eine Halbleiterprobe. Das Probenlicht 23, welches von der Probe reflektiert oder gestreut wurde, wird ebenfalls auf den Lichtsensor 10 geleitet. Der Lichtsensor 10 ist mit der Recheneinheit 230 und dessen Speicher 231 verbunden.
• Bezugszeichenliste

10

Lichtsensor

11

Messsignal

20

Lichtquelle

21

Licht

22

Referenzlicht

23

Probenlicht, von der Probe verändertes Licht

24

Streueinflüsse

30

Tiefenaufgelöstes Interferenzsignal

30.1

ausgewählter Tiefenbereich

30.2

gesamter gemessener Tiefenbereich

30.3

C-Scan

31

Tiefengefiltertes Interferenzssignal

32

Korrigiertes tiefenaufgelöstes Interferenzsignal

40

Hologramme

40.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes Hologramm

40.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites Hologramm

40.3

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes drittes Hologramm

40.4

einer vierten Wellenlänge zugeordnetes viertes Hologramm

40.x

einer x-ten Wellenlänge zugeordnetes x-tes Hologramm

41

Amplitudenbild

41.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes Amplitudenbild

41.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites Amplitudenbild

41.3

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes drittes Amplitudenbild

41.4

einer vierten Wellenlänge zugeordnetes viertes Amplitudenbild

41.x

einer x-ten Wellenlänge zugeordnetes x-tes Amplitudenbild

42

Phasenbilder

42.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes Phasenbild

42.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites Phasenbild

42.3

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes drittes Phasenbild

42.4

einer vierten Wellenlänge zugeordnetes viertes Phasenbild

42.x

einer x-ten Wellenlänge zugeordnetes x-tes Phasenbild

43

Propagiertes Hologramm

44

Korrigiertes Hologramm

44.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes korrigiertes Hologramm

44.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites korrigiertes Hologramm

44.2

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes drittes korrigiertes Hologramm

45.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes korrigiertes und propagiertes Hologramm

45.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites korrigiertes und propagiertes Hologramm

45.2

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes drittes korrigiertes und propagiertes Hologramm

50

Entpacktes Phasenbild

50.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes entpacktes Phasenbild

50.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweiten entpacktes Phasenbild

50.3

einer dritten Wellenlänge zugeordnetes dritten entpacktes Phasenbild

51

Korrigiertes Phasenbild

52

Maskiertes Phasenbild

52.1

einer ersten Wellenlänge zugeordnetes erstes maskiertes Phasenbild

52.2

einer zweiten Wellenlänge zugeordnetes zweites maskiertes Phasenbild

53

Entpacktes maskiertes Phasenbild

54.1

Einzelner Wert des maskierten Phasenbildes

54.2

Zusammenhängende Werte des maskierten Phasenbildes

54.3

Zusammenhängende Werte des maskierten Phasenbildes

54.4

Zusammenhängende Werte des maskierten Phasenbildes

55.1

Einzelner Wert des entpackten Phasenbildes

55.2

Zusammenhängende Werte des entpackten Phasenbildes

55.3

Zusammenhängende Werte des entpackten Phasenbildes

55.4

Zusammenhängende Werte des entpackten Phasenbildes

56.1

Einzelner Wert des Phasenbildes

56.2

Zusammenhängende Werte des Phasenbildes

56.3

Zusammenhängende Werte des Phasenbildes

56.4

Zusammenhängende Werte des Phasenbildes

60

Referenzbild

61

Phasenmaske

100

Verfahrensschritt: Ermittlung des tiefenaufgelösten Interferenzssignals

110

Verfahrensschritt: Ermittlung der Phasenbilder

111

Verfahrensschritt: Fensterung eines Tiefenbereiches

112

Verfahrensschritt: Ermittlung der Hologramme (Frequenzanalyse)

113

Verfahrensschritt: Ermittlung der Phasenbilder

120

Verfahrensschritt: Erzeugung der entpackten Phasenbilder

130

Verfahrensschritt: Erzeugung maskiertes Phasenbild aus entpacktem Phasenbild

131

Verfahrensschritt: Erzeugung maskiertes Phasenbild aus Phasenbild

132

Verfahrensschritt: Erzeugung entpacktes maskiertes Phasenbild

140

Verfahrensschritt: Ermittlung Referenzbild

141

Verfahrensschritt: Interpolation

150

Verfahrensschritt: Kompensation Messfehler

151

Verfahrensschritt: Anwendung Phasenmaske auf Hologramm

160

Verfahrensschritt: Propagation

160.1

Verfahrensschritt: Propagation in eine erste Rekonstruktionsebene

160.2

Verfahrensschritt: Propagation in eine zweite Rekonstruktionsebene

160.x

Verfahrensschritt: Propagation in eine x-te Rekonstruktionsebene

170

Verfahrensschritt: Ermittlung des korrigierten tiefenaufgelösten Interferenzsignals

200

Messvorrichtung

230

Recheneinheit

231

Speicher

240

Spiegel

250

Probe

250.1

ausgewählter Tiefenbereich der Probe

250.2

gesamter Tiefenbereich der Probe

251

Oberfläche

252

Grenzfläche

252a

Grenzfläche

252b

Grenzfläche

253

Schicht

254

Struktur

310

Tiefe in axialer Richtung

320

Laterale Richtungen

330

Wellenlängen

400

Verwendung einer Messvorrichtung zur mikroskopischen Vermessung

411

Oberfläche des Halbleiters

412

Beschichtung des Halbleiters

x

x-Koordinate (laterale Richtung)

y

y-Koordinate (laterale Richtung)

z

z-Koordinate (axiale Richtung, Tiefe)

Claims (16)

1. Verfahren zur mikroskopischen Vermessung einer Probe (250), insbesondere durch tiefenaufgelöste Phasenmessungen von streuenden oder mehrschichtigen Proben (250), insbesondere mit einer Messvorrichtung (200) für die Optische Kohärenztomographie, wobei die Probe (250) mit Licht (21) einer Lichtquelle (20) beleuchtet wird, wobei das von der Probe (250) veränderte Licht (23) mit Referenzlicht (22) an einem Lichtsensor (10) zur Interferenz gebracht wird, das dabei entstehende Lichtsignal von dem Lichtsensor (10) in ein Messsignal (11) umgewandelt wird, und durch Erfassung und Verarbeitung des Messsignals (11) ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal (30) ermittelt wird, wobei das tiefenaufgelöste Interferenzsignal (30) einer Wellenlänge des Lichtes (21) und einem gesamten Tiefenbereich (30.2) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet wird, und wobei das Messsignal (11) derart verarbeitet oder erfasst wird, dass Interferenz von Licht (23) aus anderen Tiefen oder Bereichen der Probe (250) unterdrückt oder überwiegend verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) Phasenbilder (42) derart ermittelt werden, dass die ermittelten Phasenbilder (42) jeweils unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes (21) und einem ausgewählten Tiefenbereich (30.1) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet werden können, wobei der ausgewählte Tiefenbereich (30.1) sich innerhalb des gesamten Tiefenbereiches (30.2) erstreckt und eine geringere Ausdehnung als der gesamte Tiefenbereich (30.2) aufweist, und ein entpacktes Phasenbild (50) dadurch erzeugt wird, dass mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder (42) miteinander verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes ermitteltes Phasenbild (42.1) einer ersten Wellenlänge des Lichtes (21) und ein zweites ermitteltes Phasenbild (42.2) einer zweiten Wellenlänge des Lichtes (21) zugeordnet wird, wobei sich die erste Wellenlänge von der zweiten Wellenlänge unterscheidet, und dass insbesondere das entpackte Phasenbild (50) durch Mehrwellenlängen-Entpacken ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das entpackte Phasenbild (50) dadurch erzeugt wird, dass zumindest zwei der ermittelten Phasenbilder (42) miteinander verglichen werden, wobei ein erster Wert eines ersten Phasenbildes (42.1) mit einem zweiten Wert eines zweiten Phasenbildes (42.2) verglichen wird, wobei sich der erste Wert und der zweite Wert an der gleichen lateralen Position der Phasenbilder (42) befinden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) die Phasenbilder (42) dadurch ermittelt werden, dass Hologramme (40) durch eine erste Frequenzanalyse eines tiefengefilterten Interferenzsignals (31) ermittelt werden, wobei das tiefengefilterte Interferenzsignal (31) durch Fensterung eines ausgewählten Tiefenbereiches (30.1) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) ermittelt wird, und aus den Hologrammen (40) die Phasenbilder (42) ermittelt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erfasste Messsignal (11) ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal ist oder dass aus dem erfassten Messsignal (11) zunächst ein spektral aufgelöstes Interferenzsignal erzeugt wird, und dass durch eine Verarbeitung des spektral aufgelösten Interferenzsignals, insbesondere einer zweiten Frequenzanalyse, das tiefenaufgelöste Interferenzsignal (30) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) zunächst Hologramme (40) ermittelt werden, wobei aus den Hologrammen (40) die Phasenbilder (42) ermittelt werden, und eine räumliche Filterung im Raumfrequenzspektrum der Hologramme (40) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einzelnen Werten (55.1) und/oder mindestens einem Bereich zusammenhängender Werte (55.2) der entpackten Phasenbilder (50) mindestens ein Referenzbild (60) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einzelnen Werten (56.1) und/oder mindestens einem Bereich zusammenhängender Werte (56.2) der ermittelten Phasenbilder mindestens zwei maskierte Phasenbilder (52) erzeugt werden, und ein entpacktes maskiertes Phasenbild (53) dadurch erzeugt wird, dass die mindestens zwei maskierten Phasenbilder (52) miteinander verglichen werden, und aus dem entpackten maskierten Phasenbild (53) ein Referenzbild (60) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen von Referenzbildern (60) zur Kompensation von Messfehlern, insbesondere von durch die Probe (250) oder die Messvorrichtung (200) induzierte Aberrationen und Systemfehler, verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Referenzbild (60) durch Interpolation und/oder durch Linearkombination berechnet wird, und zur Interpolation und/oder zur Linearkombination Polynome und insbesondere Zernike-Polynome verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) zunächst Hologramme (40) ermittelt werden, und dass aus mindestens einem Referenzbild (60) insbesondere zur Kompensation von Messfehlern ein korrigiertes Hologramm (44) erzeugt wird, insbesondere dadurch, dass aus dem Referenzbild (60) eine Phasenmaske (61) erzeugt wird, und die Phasenmaske (61) auf die Hologramme (40) angewendet wird, wobei zur Anwendung der Phasenmaske (61) die Hologramme (40) in wenigstens eine Rekonstruktionsebene propagiert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus mindestens einem Referenzbild (60) insbesondere zur Kompensation von Messfehlern korrigierte Hologramme (44) erzeugt werden, welche zur Kompensation chromatischer Messfehler in unterschiedliche Rekonstruktionsebenen propagiert werden, wobei sich die Rekonstruktionsebene für ein erstes korrigiertes Hologramm (44.1) von der Rekonstruktionsebene für ein zweites korrigiertes Hologramm (44.2) unterscheidet.
13. Recheneinheit (230) mit Speicher (231), wobei der Speicher (231) für die Recheneinheit (230) lesbar ist, und der Speicher (231) einen Verfahrensablauf nach Anspruch 1 enthält, und ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal (30) von der Recheneinheit (230) lesbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Recheneinheit (230) durch Ausführung des im Speicher (231) enthaltenen Verfahrensablauf aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) Phasenbilder (42) ermittelbar sind, und ein entpacktes Phasenbild (50) durch einen Vergleich von mindestens zwei der ermittelten Phasenbilder (42) erzeugbar ist.
14. Recheneinheit (230) mit Speicher (231), insbesondere nach Anspruch 13, wobei der Speicher (231) für die Recheneinheit (230) lesbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (231) einen Programmablauf zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 enthält.
15. Verwendung einer Messvorrichtung (200) für die Optische Kohärenztomographie, wobei eine Oberfläche (411) einer Probe (250) vermessen wird, wobei die Probe (250) eine Halbleiterprobe ist, und die Probe (250) mit Licht (21) einer Lichtquelle (20) beleuchtet wird, wobei das von der Probe (250) veränderte Licht (23) mit Referenzlicht (22) an einem Lichtsensor (10) zur Interferenz gebracht wird, das dabei entstehende Lichtsignal von dem Lichtsensor (10) in ein Messsignal (11) umgewandelt wird, und durch Erfassung und Verarbeitung des Messsignals (11) ein tiefenaufgelöstes Interferenzsignal (30) ermittelt wird, wobei das tiefenaufgelöste Interferenzsignal (30) einer Wellenlänge des Lichtes (21) und einem gesamten Tiefenbereich (30.2) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet wird, und wobei das Messsignal (11) derart verarbeitet oder erfasst wird, dass Interferenz von Licht (23) aus anderen Tiefen oder Bereichen der Probe (250) unterdrückt oder überwiegend verhindert wird, wobei die Oberfläche (411) des Halbleiters eine Beschichtung (412) aufweist, und die Beschichtung (412) den vermessenen Bereich der Oberfläche (411) zumindest teilweise überdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem tiefenaufgelösten Interferenzsignal (30) Phasenbilder (42) derart ermittelt werden, dass die ermittelten Phasenbilder (42) jeweils unterschiedlichen Wellenlängen des Lichtes (21) und einem ausgewählten Tiefenbereich (30.1) des tiefenaufgelösten Interferenzsignals (30) zugeordnet werden können, wobei der ausgewählte Tiefenbereich (30.1) sich innerhalb des gesamten Tiefenbereiches (30.2) erstreckt und eine geringere Ausdehnung als der gesamte Tiefenbereich (30.2) aufweist, wobei die ermittelten Phasenbilder (42) zur Rekonstruktion und/oder Darstellung eines Profils der durch die Beschichtung (412) überdeckten Oberfläche (411) verwendet werden.
16. Verwendung einer Messvorrichtung (200) für die Optische Kohärenztomographie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 durchgeführt wird.

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