DE102015213147B4

DE102015213147B4 - Verfahren zur Bestimmung und Messkopf zur Erfassung einer Oberflächeneigenschaft genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Probe

Info

Publication number: DE102015213147B4
Application number: DE102015213147.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Keune; Jens Mondry
Original assignee: Carl Zeiss Spectroscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Spectroscopy GmbH
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: DE102015213147A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Oberflächeneigenschaft genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Schicht, folgende Schritte umfassend:- Bereitstellen breitbandigen Beleuchtungslichtes;- Fokussieren des Beleuchtungslichtes als Beleuchtungsfleck (08) in eine Probenebene (07) mittels einer ersten Blende (03) und eines Reflektors (06), der die Form eines Abschnittes eines gestreckten Rotationsellipsoiden aufweist, dessen Längsachse durch eine Ebenennormale der Probenebene (07) im Zentrum des Beleuchtungsflecks verläuft;- Erfassen von zur ersten Blende (03) konfokalem Probenlicht, das aus der Probenebene (07) reflektiert wurde, während der Beleuchtungsfleck in Richtung der Ebenennormale relativ zur Probenebene (07) kontinuierlich oder in Schritten verschoben wird;- spektroskopische Auswertung des Probenlichtes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung und einen Messkopf zur Erfassung einer optischen Eigenschaft, insbesondere einer Oberflächeneigenschaft genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Probe.
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung einer Oberflächeneigenschaft einer Probe auf der Basis von totaler interner Reflexion (TIRF) ist in der EP 0 489 588 A2 beschrieben.
Aus der DE 10 2011 108 165 A1 ist eine typische Anordnung zur Bestimmung der spektralen spekularen Reflektivität bekannt, bei der unter verschiedenen Einfallswinkeln gemessen werden kann.
Die DE 10 2011 116 403 A1 offenbart eine konfokale Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung von Oberflächen oder Grenzflächen mittels eines kugelförmigen Hohlspiegels, dessen Krümmungsmittelpunkt im Messpunkt liegt. Der Messpunkt wird mit einer Optik in einen Detektionspunkt abgebildet und mittels eines Punktsensors erfasst.
Aus der IR-Spektroskopie bzw. IR-Mikroskopie ist es bekannt, anstelle eines Cassegrain-Spiegels einen Ellipsoid-Spiegel bei der Beleuchtung des Objektes zu verwenden. Ein solcher Spiegel ist in der EP 0 650 043 B1 beschrieben. Insbesondere bei der Vermessung an sehr dünnen Schichten, wie Displays, Folien oder dergleichen besteht die Problematik, dass der Rückseitenreflex nicht vom Vorderseitenreflex separiert werden kann und das Messergebnis daher stark verfälscht wird.
Die Reflexionsmessung wird für spektrometrische Inhalts- oder weitere Oberflächenanalysen der Probe verwendet. Dafür wird das reflektierte Licht hinsichtlich seiner spektralen Eigenschaften untersucht und daraus auf weitere Oberflächeneigenschaften geschlossen.
Neben der Messung der spektralen spekularen Reflexion kann die Reflexionsmessung auch zur Beurteilung des Glanzes verwendet werden.
Bei der Messung des Glanzes von Oberflächen, beispielsweise Beschichtungen von lichtdurchlässigen Gläsern, Folien, Kunststoffen oder dergleichen ist es derzeit insbesondere bei dünnen Objekten (Angabe) nicht möglich, exakt nur die Eigenschaft genau einer der Seiten der Probe (beispielsweise der Vorderseite) zu bestimmen da die Rückseitenreflexion von derzeit bekannten Vorrichtungen immer miterfasst wird.
Bei transluzenten Beschichtungen kann der Glanz des Substrates die Messung beeinflussen. Messungen auf beschichteten Glasplatten sind ebenfalls nur vergleichend möglich, da Glasdicke und die Beschaffenheit der Unterseite das Messergebnis beeinflussen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Messkopf für die Bestimmung einer Oberflächeneigenschaft, insbesondere der spektralen spekularen Reflektivität genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Schicht anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Messkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das konfokale Messprinzip - wonach nur Licht, das aus einer Fokusebene kommt, einen Empfänger erreicht - für ein spektroskopisches Messverfahren und einen spektroskopischen Messkopf angewendet.
Breitbandiges Beleuchtungslicht wird durch eine erste Blende (Pinhole) in eine Probenebene abgebildet. Bei Verwendung einer punktförmigen Blende ist die Abbildung ein Beleuchtungspunkt. Allgemein wird je nach verwendeter Blende von einem Beleuchtungsfleck gesprochen.
Zur Fokussierung, das heißt, als Fokussieroptik wird ein Reflektor verwendet, der die Form eines Oberflächenabschnittes eines gestreckten Rotationsellipsoiden hat, dessen Längsachse durch eine Ebenennormale der Probenebene verläuft. Der Oberflächenabschnitt des Rotationsellipsoiden ist dabei vorteilhafterweise durch zwei parallel zur Probenebene verlaufende Schnitte begrenzt, der Reflektor also quasi ringartig geformt. Die Rotationsachse des Reflektors bildet eine optische Achse der Fokussieroptik.
Der Reflektor ist als preisgünstige Fokussieroptik vorteilhafterweise kaum mit chromatischen Abberationen behaftet und hat einen wesentlich einfacheren und leichteren Aufbau als beispielsweise ein Mikroskopobjektiv. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass bei entsprechender Dimensionierung der Reflektor eine große numerische Apertur aufweist.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Untersuchung sehr dünner transparenter Proben vorteilhaft anwendbar, da es in solchen Fällen mit den bekannten Messanordnungen nicht möglich ist, die Vorderseiten- und Rückseitenreflexion voneinander zu trennen. Unter sehr dünn werden hier Schichtdicken von unter 600µm verstanden.
Als Beispiel für eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung sei hier die Vermessung von Antireflex-Beschichtungen auf Gläsern (Displays, Brillengläser, Autoscheiben oder ähnlichen) genannt, die Materialien selbst haben meist eine glänzende Oberfläche, sollen aber möglichst wenig Fremdlichtreflexe erzeugen bzw. zulassen. Wenn im oder anschließend an dem Produktionsprozess die Qualität oder Beschaffenheit einer Antireflex-Beschichtung einer Oberfläche überprüft wird, so würden bekannte Verfahren und Geräte jeweils den Vorder- und Rückseitenreflex ermitteln und somit falsche Messergebnisse liefern.
Ein erfindungsgemäßer Messkopf ist insbesondere für eine spektrometrische Auswertung des Probenlichtes ausgelegt und umfasst eine Lichteintrittsöffnung zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht, eine Fokussieroptik zur Erzeugung eines Beleuchtungsflecks in einer außerhalb des Messkopfes befindlichen Probenebene und weiterhin eine Lichtaustrittsöffnung, welche gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zur Lichteintrittsöffnung konfokal angeordnet ist.
Die Fokussieroptik umfasst gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung einen Reflektor, der die Form eines Ringabschnittes einer Oberfläche eines gestreckten Rotationsellipsoiden aufweist, dessen Längsachse durch eine Ebenennormale (eines Messfensters) der Probenebene in einem Beleuchtungspunkt verläuft und durch zwei zur Probenebene parallele Schnittflächen begrenzt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Für die Erfindung spielt es keine Rolle, ob die Lichtein- und Lichtaustrittsöffnung am Messkopf außenliegend angeordnet sind oder nicht, oder ob es sich um ein und dieselbe Öffnung handelt oder nicht. Maßgebend ist die Konfokalität der beiden Öffnungen.
Weiterhin ist es unerheblich, ob eine Beleuchtungsquelle und/oder eine Detektor innerhalb oder außerhalb des Messkopfes angeordnet sind. Lediglich der Beleuchtungs- und Beobachtungsstrahlengang und die Orte der Lichtein- und -austrittsöffnung müssen für solche Abwandlungen angepasst werden.
Die Lichteintrittsöffnung umfasst eine Blende, die in einer Zwischenbildebene angeordnet ist.
Ist der Messkopf beispielsweise mit einer internen Beleuchtungseinrichtung ausgelegt, so ist die Blende im Beleuchtungslichtpfad zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Reflektor in einem ersten Brennpunkt des Reflektors angeordnet.
Die zuvor genannte Blende ist in der erfindungsgemäßen Ausführungsform als Y-Lichtwellenleiter ausgebildet, welcher an einem Gehäuse des Messkopfes angeordnet ist. Die beiden parallelen Stränge des Y werden dabei als Lichteintrittsöffnung (Einkoppeln des Beleuchtungslichtes) und Lichtaustrittsöffnung (Auskoppeln des Probenlichtes) verwendet, der kombinierte Teil (Fuß des Y) ist die Blende. Der Durchmesser und die Anzahl der verwendeten Fasern spielt eine große Rolle für die Beschaffenheit der Blende und damit auch der gesamten Strahlungsübertragung.
Die Blendengröße beeinflusst in bekannter Weise die Größe des Beleuchtungsflecks und die Schärfentiefe. Sie ist insbesondere auf die Dicke der zu vermessenden Probe abzustimmen und vorteilhafterweise einstellbar. Der Fachmann kann solche Dimensionierungen einfach vornehmen. Der Beleuchtungsfleck ist dabei vorteilhafterweise so klein dass die Krümmung der Oberfläche der Probe vernachlässigbar ist. Dies ist ein großer Vorteil z.B. bei der Vermessung von Antireflex-Schichten an Brillengläsern.
Erfindungsgemäß umfasst der Messkopf einen Z-Scanner, der den Fokus des Beleuchtungslichtes entlang der optischen Achse kontinuierlich oder schrittweise verschiebt.
Durch diese Verschiebung des Fokus in Z-Richtung (entlang der optischen Achse) können die Reflexe der Vorderseite und der Rückseite einer zu vermessenden Probe separat erfasst werden. Dies ist auch vorteilhaft, wenn der Abstand der Probenebene von der Blende nicht genau bekannt ist bzw. die Probenebene nicht sicher in der Fokusebene positionierbar ist oder die Probe beispielweise eine gekrümmte Oberfläche hat.
Auch mehrschichtige Proben lassen sich auf diese Weise besonders einfach spektral untersuchen.
Gemäß der Erfindung sind die Lichteintrittsöffnung und die Lichtaustrittsöffnung ein- und dieselbe Blende im Messkopf. Ein Strahlteiler lenkt den Beobachtungsstrahlengang ggf. über eine Empfängeroptik zu einem Detektor, der innerhalb oder außerhalb des Messkopfes angeordnet sein kann.
Besonders vorteilhaft kann im Messkopf eine interne-Referenzierung angeordnet sein. Dazu sind Standards vorgesehen die zur Referenzierung in den Strahlengang gebracht werden können, z.B. durch Schwenken des jeweiligen Standards oder Umlenken des Strahlenganges.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1: einen konzeptionellen Aufbau eines Messkopfes mit einem ellipsoidalen Reflektor;
2: ein Modell zur Berechnung des Strahlengangs und der Übertragungsfunktion eines ellipsoidalen Reflektors;
3: ein Diagramm, das die berechnete Übertragungsfunktion zeigt, bei axialer Verschiebung der Probe über die Vorder- und Rückseite;
4: eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes;
5: ein Bild der Schnittfläche eines gemeinsamen Faserbündels;
6: eine schematische Darstellung eines Z-Scans;
7: ein Diagramm, das die Messung des reflektierten Probenlichtes an Vorder- und Rückseite einer Probe demonstriert;
8: ein Diagramm, das die gemessene spektrale Reflektivität der Vorder- und Rückseite einer Probe mit Antireflex-Beschichtung zeigt, sowie die aufsummierte Reflektivität beider Seiten.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Messkopfes in einer schematischen Darstellung. Eine Lichtquelle 01 zur Breitstellung eines Beleuchtungsstrahlenganges 02 ist einer Lichteintrittsöffnung, die eine Blende 03 ist, vorgeordnet vorgesehen. Die Lichtquelle 01 ist beispielsweise eine Halogenlampe, LED-Lichtquelle oder eine andere bekannte breitbandige Lichtquelle. Sie umfasst vorteilhafterweise einen Reflektor 04 zum Sammeln des Beleuchtungslichtes. Die Blende 03 ist in einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform ein Pinhole, das einen Durchmesser von 200 µm aufweist.
Die Blende 03 ist erfindungsgemäß als lichtleitendes Y-Faserbündel ausgeführt, das beispielsweise einen Durchmesser von 200µm hat und dessen erster Arm zur Lichtquelle und dessen zweiter Arm zum Detektor oder Spektrometer führt (siehe 4 und 5).
Der Beleuchtungsstrahlengang 02 wird mithilfe eines Reflektors 06 in eine Probenebene 07 fokussiert und erzeugt dort einen Beleuchtungsfleck 08, der in einer beispielhaften Ausführungsform einen Durchmesser (volle Halbwertsbreite) von 100 µmaufweist.
Der Reflektor 06 weist die Form eines Ringabschnittes eines gestreckten Rotationsellipsoiden auf, dessen Längsachse 09 durch eine Ebenennormale der Probenebene 07 verläuft. In einer beispielhaften Ausführungsform besitzt er einen Durchmesser von 64 mm und eine Länge von 55 mm.
Vorteilhafterweise kann ein Messfenster (nicht dargestellt) an einer der Probenebene 08 zugewandten Stirnfläche des Reflektors 06 vorgesehen sein.
Ein Strahlteiler 11 ist in einer nicht zur Erfindung gehörenden Variante in Beobachtungsrichtung der Lichteintrittsöffnung 03, die in der dargestellten Ausführungsform gleichzeitig als Lichtaustrittsöffnung fungiert, nachgeordnet vorgesehen, um den Beobachtungsstrahlengang 12 vom Beleuchtungsstrahlengang 02 zu trennen und in diesem Fall über zwei Off-Axis-Spiegel 13 einer Empfängeroptik, hier einer Empfängerfaser 14 zuzuführen.
Die weitere Behandlung und spektroskopische Auswertung des Probenlichtes ist dem Fachmann bekannt.
2 zeigt ein einfaches Modell der Strahlungsübertragung in einem ellipsoidalen Reflektor, mit dem die Maße des Reflektors und die Übertragungsfunktion bestimmt werden können. Darin sind:

α Lange Halbachse
b Kurze Halbachse
ε Numerische Exzentrizität $\begin{array}{l} ε = \frac{\sqrt{a^{2} - b^{2}}}{a} \\ b = a \cdot \sqrt{1 - ε^{2}} \end{array}$
f₁ Fokus 1
f₂ Fokus 2
L Länge des optisch wirksamen Teilstücks des ellipsoidalen Reflektors
u₁ , u₂ Halbwinkel der Strahlen im Fokus f1 bzw. im Fokus f2
r₁ , r₂ Position der Strahlen im Fokus 1 bzw. im Fokus 2

Befindet sich der Koordinatenursprung im Fokus f1, gilt die Gleichung $\frac{{(z - c)}^{2}}{a^{2}} + \frac{y^{2}}{b^{2}} = 1$
für die Koordinaten der Ellipsenpunkte einer solchen Ellipse.
Die z-Koordinate eines Punktes P für z > 0 und r₁ << b berechnet sich mit: $P_{x} = a \cdot b^{2} \cdot \frac{\sqrt{1 + t a n^{2} (u_{1})} + ε}{b^{2} + a^{2} \cdot t a n^{2} (u_{1})} .$
Die Länge L des optisch wirksamen Teilstücks des Ellipsoid-Reflektors entspricht der Differenz der z-Koordinaten der beiden Punkte, die sich aus dem Schnittpunkt der zu den minimalen und maximalen Ausstrahlungswinkeln ǔ₁ und û₁ gehörenden Strahlen mit der Ellipse ergeben: $L = P_{x} ({\overset{⌣}{u}}_{1}) - P_{x} ({\overset{⌢}{u}}_{1}) .$
Die relative übertragene Strahlungsleistung lässt sich in Abhängigkeit von der axialen Probenverschiebung aus dem Fokus 2 lässt sich nun angenähert als eine Lorentz-Funktion: $\frac{W (Δ z)}{W_{0}} \approx G (s, Δ z) = \frac{s^{2}}{s^{2} + Δ z^{2}}$
mit der halben Halbwertsbreite (HWHM): $s = - \frac{r_{1}}{2} \cdot \frac{ε^{2} + 1}{{(ε^{2} - 1)}^{2}} \cdot \frac{(1 + ε^{2}) ({\overset{⌢}{u}}_{1} - {\overset{⌣}{u}}_{1}) + 2 \cdot ε \cdot (s i n ({\overset{⌣}{u}}_{1}) - s i n ({\overset{⌢}{u}}_{1}))}{2 \cdot [l n ((1 + ε^{2}) c o s ({\overset{⌣}{u}}_{1}) - 2 ε) - l n ((1 + ε^{2}) c o s ({\overset{⌢}{u}}_{1}) - 2 ε)]}$
angeben.
Die Formel liefert Ergebnisse, die gut mit einer optischen Simulation übereinstimmen, wenn die Werte für r₁ zwischen 30 und 1000 µm liegen und die Werte für u₁ größer gleich 3° sind.
Bei einer transparenten Probe überlagern sich die Übertragungsfunktionen der Vorder- und Rückseite. Die Messung der Reflexion der Vorderseite setzt sich zusammen aus der von der Vorderseite reflektierten Strahlung, als auch der von der Rückseite reflektierten.
In den meisten Fällen interessiert nur die Reflektivität der Vorderseite. Das Messsystem ist umso besser, je stärker die Rückseiten-Reflexion unterdrückt wird.
Die Güte des Messsystems kann durch die Rest-Rückseiten-Reflexion RRR angegeben werden, die bei einer Probe mit 100% reflektierender Rückseite noch gemessen wird.
3 zeigt ein Diagramm der berechneten Übertragungsfunktionen der Vorderseite (durchgezogene Linie) und der Rückseite (gestrichelte Linie) bei einer Glasprobe mit dem Brechungsindex n = 1.53, der Probendicke D = 200pm, deren Vorderseite unbeschichtet und deren Rückseite mit einer theoretischen 100% Reflexion beschichtet ist. Die halbe Halbwertsbreite der Übertragungsfunktion ist s = 17.6 µm.
Die Rest-Rückseiten-Reflexion berechnet sich hier theoretisch zu: $R R R = (1 - 2 ρ_{V S}) \cdot \frac{s^{2}}{s^{2} + {(\frac{D}{n})}^{2}} = (1 - 2 \cdot 5.0 %) \cdot \frac{{(17.6 μ m)}^{2}}{{(17.6 μ m)}^{2} + {(\frac{200 μ m}{1.53})}^{2}} = 1.6 %$
4 zeigt eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes 20 in einer schematischen Darstellung. Ein Gehäuse 21 ist an einer Öffnung 22, welche als Lichteintrittsöffnung und Lichtaustrittöffnung fungiert, mit einem Ausgang 23 eines Y-Lichtwellenleiters 24 verbunden.
An einem Eingang 26 wird Beleuchtungslicht eingespeist und an einem Eingang 27 (der als Ausgang fungiert) wird Probenlicht empfangen und kann in bekannter Weise einer Auswertung zugeführt werden. An einer Probenebene 28 zugewandten Stirnseite des Gehäuses 21 ist ein Messfenster 29 angeordnet, wobei innerhalb des Gehäuses 21 ein Reflektor 31 mit der zuvor beschriebenen Form eines Ringabschnittes eine Rotationsellipsoiden so angeordnet ist, dass eine einer kürzeren Brennweite des Reflektors 31 zugeordnete Stirnseite mit dem Messfenster 29 überlagert ist.
In 5 ist dieser Ausgang 23 des Y-Lichtwellenleiters 24 vergrößert fotografisch abgebildet. In dem dargestellten Fall beträgt der Durchesser des Faserbündels 700 µmund der Durchmesser der Einzelfaser 70 µm. Die schwarzen Faserenden stellen die Lichteintrittsöffnungen und die hellen Faserenden die Lichtaustrittsöffnungen dar. Die Verteilung der Fasern für Lichteintritt und Lichtaustritt ist zufällig.
6 zeigt in aufeinanderfolgenden Abbildungen die Durchführung eines so genannten Z-Scans. Dazu wird die Probenebene oder der Messkopf entlang einer optischen Achse Z, die sich senkrecht zur Probenebene 07 erstreckt, bewegt, um den Messfleck 08 und damit den Fokus des Messkopfes durch die Dicke einer Probe 40 hindurch zu bewegen (von links nach rechts). Dabei ist der Messfleck 06 zunächst unterhalb der Probe 40 und wird kontinuierlich oder schrittweise durch die Probe 40 hindurch bewegt. Dabei befindet sich der Messfleck 06 nacheinander an einer Unterseite 41 der Probe 40, innerhalb der Probe 40, an einer Oberseite 42 der Probe 40 und oberhalb der Probe 40.
Die Energiespektren I_x können nach der Formel $R = R_{R e f} \cdot \frac{I_{P r o b e} - I_{D u n k e l}}{I_{R e f} - I_{D u n k e l}}$
zu Reflexionsspektren verrechnet werden.
Diese Orte des Messfleckes, insbesondere ein Unterseitenreflex 51 und ein Oberseitenreflex 52 der Probe 40 sind in einer in 7 dargestellten gemessenen Signalkurve des Probenlichtes deutlich erkennbar. Hier ist zum Beispiel die Vermessung einer mit einer Antireflexschicht versehene Probe dargestellt, wobei deutlich wird, dass der Oberseitenreflex 52 wünschenswerterweise deutlich kleiner ist, als der Unterseitenreflex 51.
Für die oben erwähnte Probe mit Antireflex-Beschichtung sind in 8 die spekralen Reflektivitäten der Vorder- und Rückseite dargestellt. Ein herkömmlicher Messkopf würde die Summe aus beiden Spektren messen, die im Diagramm als „Gesamtsignal“ bezeichnet ist.
Bezugszeichenliste

01: Lichtquelle
02: Beleuchtungsstrahlengang
03: Blende
04: Reflektor
05: -
06: Reflektor
07: Probenebene
08: Beleuchtungsfleck
09: Längsachse
10: -
11: Strahlteiler
12: Beobachtungsstrahlengang
13: Off-Axis-Spiegel
14: Empfängerfaser
20: Messkopf
21: Gehäuse
22: Öffnung
23: Ausgang Y-Lichtwellenleiter
24: Y-Lichtwellenleiter
25: -
26: Eingang Y-Lichtwellenleiter
27: Eingang Y-Lichtwellenleiter
28: Probenebene
29: Messfenster
30: -
31: Reflektor
40: Probe
41: Unterseite der Probe
42: Oberseite der Probe
43: -
51: Unterseitenreflex
52: Oberseitenreflex

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Oberflächeneigenschaft genau einer Seite einer lichtdurchlässigen Schicht, folgende Schritte umfassend: - Bereitstellen breitbandigen Beleuchtungslichtes; - Fokussieren des Beleuchtungslichtes als Beleuchtungsfleck (08) in eine Probenebene (07) mittels einer ersten Blende (03) und eines Reflektors (06), der die Form eines Abschnittes eines gestreckten Rotationsellipsoiden aufweist, dessen Längsachse durch eine Ebenennormale der Probenebene (07) im Zentrum des Beleuchtungsflecks verläuft; - Erfassen von zur ersten Blende (03) konfokalem Probenlicht, das aus der Probenebene (07) reflektiert wurde, während der Beleuchtungsfleck in Richtung der Ebenennormale relativ zur Probenebene (07) kontinuierlich oder in Schritten verschoben wird; - spektroskopische Auswertung des Probenlichtes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungslicht in einem Beleuchtungswinkel α auf die Probenebene (07) gerichtet wird, wobei α zumindest von der Form des Reflektors (06) abhängig ist.
Messkopf zur Erfassung einer Oberflächeneigenschaft an genau einer Seite einer in einer Probenebene (07) positionierbaren lichtdurchlässigen Schicht, umfassend - eine Lichteintrittsöffnung zur Bereitstellung von Beleuchtungslicht in einem Beleuchtungsstrahlengang (02) ; - eine Fokussieroptik zur Erzeugung eines Beleuchtungsflecks (08) in der Probenebene (07), wobei sich die Probenebene (07) außerhalb des Messkopfes befindet; - eine zur Lichteintrittsöffnung konfokal angeordnete Lichtaustrittsöffnung; - einen Z-Scanner, der einen Fokus des Beleuchtungsflecks entlang der Ebenennormale der Probenebene verschiebt; dadurch gekennzeichnet, dass - die Fokussieroptik einen Reflektor (06) umfasst, der die Form eines Abschnittes eines gestreckten Rotationsellipsoiden aufweist, dessen Längsachse durch eine Ebenennormale (09) der Probenebene (07) im Zentrum des Beleuchtungsflecks verläuft, die auch die optische Achse des Messkopfes definiert; - die Lichteintrittsöffnung eine Blende (03) umfasst, die in einer Zwischenbildebene angeordnet ist, wobei die Blende durch einen Ausgang (23) eines Y-Lichtwellenleiters (24) gebildet ist, dessen zwei Eingänge (26, 27) die Lichteintrittsöffnung und die Lichtaustrittsöffnung bilden.
Messkopf nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blende einen Durchmesser im Bereich von 10pm bis 2mm aufweist.
Messkopf nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Strahlteiler (11) zur Trennung von Beleuchtungslicht (02) und Probenlicht (12) umfasst
Messkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine interne Referenzierung umfasst.
Messkopf nach einem der Anspruche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine breitbandige Lichtquelle umfasst, wobei die Lichteintrittsöffnung innerhalb des Messkopfes im Beleuchtungspfad zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordnet ist.