DE102022118717A1 - Verfahren und Messgerät zur Messung eines Messobjektes mittels Röntgenfluoreszenz - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines Messobjektes (27) mit einem Messgerät (11) mittels Röntgenfluoreszenz, insbesondere zur Messung der Dicke dünner Schichten auf dem Messobjekt (27) oder zur Bestimmung einer Elementenkonzentration des Messobjektes (27), bei dem vor einer Durchführung einer Messaufgabe für das im Messgerät (11) positionierte Messobjekt (27) eine Struktur der Messstelle (25) des Messobjektes (27) erfasst wird, dass eine Fokussierebene einer ansteuerbaren Fokussieroptik (42) ausgehend von einem Abstand Ds, der eine Position der Fokusebene oberhalb des Messtischs (21) bestimmt, die Fokusebene der Fokussieroptik auf die Messstelle (45) des Messobjektes (27) zubewegt wird, dass ein höchster Punkt der Messstelle des Messobjektes (27) durch ein Bild der Bilderfassungseinrichtung (33) erfasst und ein Abstand D1zum Messtisch (21) zugeordnet wird, dass ausgehend von dem Abstand D1die Fokussieroptik (42) in mehreren Schritten angesteuert und die Focusebene des Strahlengangs (41) der Bilderfassungseinrichtung (33) durch die Fokussieroptik (42) in Richtung auf den Messtisch (21) verfahren wird und von jedem Schritt der verlagerten Focusebene ein Bild von der Messstelle (45) des Messobjektes (27) erfasst und ein Abstand D2... Dnzugeordnet wird, dass alle durch die Bilderfassungseinrichtung (33) erfassten Bilder durch die Auswerteeinrichtung (32) in ein Summenbild übergeführt und in einer Anzeige (39), welche mit dem Messgerät (12) verbunden ist, ausgegeben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines Messobjektes mit einem Messgerät mittels Röntgenfluoreszenz, sowie ein solches Messgerät welches insbesondere zur Messung der Dicke dünner Schichten auf dem Messobjekt oder zur Bestimmung einer Elementenkonzentration des Messobjektes vorgesehen ist.
  • In vielen Bereichen der industriellen Fertigung kommt es zur Verwendung von zunehmend kleinen Strukturen, wie beispielsweise sogenannte Bond-Pads auf Leiterplatten. Einzelne Bereiche dieser Strukturen liegen in unterschiedlichen Ebenen die in Abhängigkeit einer Messaufgabe zu prüfen sind. In Messgeräten zur Durchführung einer Messung mittels Röntgenfluoreszenz sind optische Einrichtungen vorgesehen, deren Strahlengang über ein Einkoppelelement in eine auf das Messobjekt gerichtete Primärstrahlung einer Strahlungsquelle von einer Röntgenfluoreszenzeinrichtung eingekoppelt wird. Dadurch kann von einer Messstelle des Messobjektes ein Bild erfasst werden. Diese optischen Einrichtungen weisen eine begrenzte Tiefenschärfe auf, welche physikalisch bedingt ist. Der Anwender kann somit nur erschwert eine Einstellung des Messgerätes auf die durch die Messaufgabe zugrunde gelegte Messebene der Struktur des Messobjektes für die Röntgenfluoreszenzmessung einstellen. Die Einstellung des Messgerätes für die Röntgenfluoreszenzmessung auf die richtige Messebene in der Struktur des Messobjektes ist insoweit relevant, um eine erhöhte Intensität der emittierten Sekundärstrahlung für eine verbesserte Auswertung zu erzielen. Diese erhöhte Intensität kann nur dann erzielt werden, wenn eine Fokusebene des Primärstrahls in der zu prüfenden Messebene der kleinen Struktur des Messobjekts liegt. Zum anderen ist die Einstellung des Messobjektes auf die richtige Messebene relevant, um nicht Strukturen auf dem Messobjekt zu beleuchten, die nicht von Interesse sind und den Messfleck vergrößern.
  • Des Weiteren sind Messgeräte bekannt, welche zwischen der Strahlungsquelle der Röntgenfluoreszenzeinrichtung und dem Messobjekt Röntgenoptiken, insbesondere sogenannte Polykapillare vorsehen, durch welche sich die Intensität in einem kleinen Messfleck erhöhen lässt. Dieser Messfleck ist jedoch größer als die Messstelle solcher kleinen Strukturen des Messobjektes, so dass auch benachbarte Bereich der Messstelle durch die Primärstrahlung innerhalb des Messflecks angeregt werden. Je kleiner der Messfleck ist, desto näher liegt die Fokusebene am Austritt der Polykapillare. Dabei tritt das Problem auf, dass eine Einkopplung des Strahlengangs zur Erfassung eines Bildes der Messstelle nur schwer oder gar nicht möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung eines Messobjektes mit einem Messgerät mittels Röntgenfluoreszenz sowie ein Messgerät vorzuschlagen, durch welches eine Struktur mit voneinander abweichenden Messebenen in der Messstelle des Messobjektes erfasst und dadurch die Ausrichtung des Primärstrahls auf eine bestimmte Messebene ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Messung eines Messobjektes mit einem Messgerät mittels Röntgenfluoreszenz gelöst, bei dem ein Primärstrahl einer Strahlungsquelle von einer Röntgenfluoreszenzeinrichtung auf das auf einem Messtisch des Messgerätes positionierten Messobjektes gerichtet wird und bei dem eine von dem Messobjekt emitierte Sekundärstrahlung von einem Detektor der Röntgenfluoreszenzeinrichtung detektiert und an einer Auswerteeinrichtung weitergeleitet und ausgewertet wird. Durch eine optische Einrichtung, welche eine Bilderfassungseinrichtung und eine Fokussieroptik umfasst, wird ein Strahlengang der Bilderfassungseinrichtung über ein Einkoppelelement in den Primärstrahl eingekoppelt und auf eine Messstelle des Messobjektes gerichtet und von der Messstelle ein Bild erfasst. Vor einer Durchführung einer Messaufgabe für ein oder mehrere Messobjekte wird eine Struktur der Messstelle des Messobjektes erfasst. Durch eine ansteuerbare Fokussieroptik wird eine Fokusebene, ausgehend von einem Abstand Ds oberhalb des Messtisches, auf die Messstelle des Messobjektes zubewegt, bis ein höchster Punkt der Messstelle des Messobjektes durch ein Bild erfasst und ein Abstand D1 dazu festgelegt wird. Ausgehend von diesem Abstand D1 wird die Fokussieroptik in mehreren Schritten angesteuert, so dass die Fokusebene des Strahlengangs der Bilderfassungseinrichtung in Richtung auf die Oberfläche des Messtisches zu verfahren wird und von jedem Schritt der verlagerten Fokusebene des Strahlengangs der Bilderfassungseinrichtung in Richtung auf den Messtisch ein Bild und der dazugehörige Abstand D2, D3 ... Dn erfasst wird und dass von allen erfassten Bildern ein Summenbild durch die Auswerteeinrichtung ermittelt und in einer mit dem Messgerät verbundenen Anzeige ausgegeben wird. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass die unterschiedlichen Messebenen in den kleinen Strukturen der Messstelle des Messobjektes in der Anzeige optisch scharf dargestellt werden können. Dies ermöglicht für den Anwender die entsprechende Messebene auf der kleinen Struktur der Messstelle für die nachfolgende Messaufgabe exakt anzufahren und einzustellen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass alle erfassten Bilder von der Messstelle des Messobjektes durch einen Algorithmus in das Summenbild übergeführt werden, in denen die Messstelle mit einer Tiefenschärfe über die gesamte Höhe der Struktur der Messstelle durch eine Anzeige ausgegeben wird. Ein solcher Algorithmus kann dahingehend vorgesehen sein, dass für die einzelnen Bilder eine Bildtransformation zur darauffolgenden bestmöglichen Überlagerung durchgeführt wird. Solche Algorithmen werden in einer speziellen Software zugrunde gelegt, um beispielsweise ein sogenanntes Fokus-Stacking beziehungsweise eine Fokusvariation durchzuführen. Diese ermöglicht somit bei Optiken mit einer limitierten Tiefenschärfe ein Bild an der Messstelle des Messobjektes mit einer vollen Tiefenschärfe über die gesamte Höhe der Struktur und einer dreidimensionalen Information der Struktur der Messstelle zu gewinnen.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Abstand Ds oberhalb des Messtisches bzw. des Messobjektes, von welchem aus die Verfahrbewegung der Fokusebene der Fokussieroptik von dem Strahlengang der Bilderfassungseinrichtung auf die Messstelle des Messobjektes zu erfolgt, in der Auswerteeinrichtung bestimmt wird oder durch eine Kalibrierung des Messgerätes festgelegt wird. Dadurch kann für diese Erfassung der kleinen Strukturen für eine darauffolgende Messung einer Messstelle in einer vorbestimmten Messebene des Messobjektes ein wiederkehrender Startpunkt für die Ermittlung der Strukturen gewählt werden.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Erfassung des höchsten Punktes von der Messstelle des Messobjektes zur Bestimmung eines ersten Abstandes D1 oder eines minimalen Abstandes des Messobjektes durch eine Autofokusmessung erfasst wird. Dadurch kann automatisiert der höchste Punkt der Messstelle ermittelt werden.
  • Zur Veränderung der Fokusebene des Strahlengangs der Bilderfassungseinrichtung ist bevorzugt eine elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik vorgesehen. Die vorzugsweise schrittweise Verlagerung der Fokusebene des Strahlengangs oder Bilderfassungseinrichtung zur Erfassung der kleinen Strukturen an der Messstelle auf dem Messobjekt erfolgt bevorzugt durch Veränderung der Spannungswerte zur Ansteuerung der Fokussieroptik, wobei durch jede Veränderung des Spannungswertes eine Verlagerung der Fokusebene erfolgt und jedem Spannungswert ein Abstand D1 bis Dn zur Bestimmung der Lage der Fokusebene zugeordnet wird. In jeder Fokusebene wird bevorzugt ein Bild durch die Bilderfassungseinrichtung erfasst, welches wiederum zur Bildung des Summenbildes verwendet wird. Gleichzeitig werden die einzelnen Spannungswerte für die ermittelten Abstände in der Auswerteeinrichtung abgespeichert, sodass die Werte für eine bestimmte Fokusebene auf der kleinen Struktur für die Einstellung des Messflecks des Primärstrahls auf der Struktur des Messobjektes berücksichtigt werden kann.
  • Vorteilhafterweise wird in der Auswerteeinrichtung auch ein maximaler Abstand Dmax erfasst, der in der Oberfläche des Messtisches liegt. Dadurch kann der Bereich der Verfahrbewegung der Fokusebene zwischen dem Abstand Ds und Dmax gespeichert werden, sodass gleichzeitig eine Plausibilitätsprüfung erfolgen kann, sofern ein Abstand erfasst werden sollte, der außerhalb dieses Verfahrbereiches liegt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Abstand Ds, D1 ... Dn, Dmax ausgehend von einer Einkoppelebene des Strahlengangs der Bilderfassungseinrichtung in den Primärstrahl in Richtung auf die Oberfläche des Messtisches bestimmt wird.
  • Als elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise eine elektrisch ansteuerbare Flüssigkeitslinse eingesetzt werden. Alternativ kann die Fokussieroptik auch durch eine geometrische Verfahrbewegung von Linsen und/oder einer Bildebene der Bilderfassungseinrichtung angesteuert werden.
  • Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass vor der Erfassung der Strukturen des Messobjektes eine Kalibrierung der optischen Einrichtung durchgeführt wird, in dem auf dem Messtisch ein Kalibriernormal mit einer bekannten Struktur aufgelegt wird, welche mehrere Schärfeebenen umfasst und durch Veränderung der Spannungswerte für jeden Spannungswert der Abstand der Schärfeebene des Kalibriernormals erfasst wird und bei einer Abweichung des Abstandes von der bekannten Schärfeebene des Kalibriernormals bei einem bestimmen Spannungswert zu der am nächsten liegenden erfassten Schärfenebene des Kalibriernormals eine Korrektur des Spannungswertes durchgeführt wird. Durch diesen Kalibrierschritt kann das Messgerät insbesondere die optische Einrichtung vor der nachfolgenden Messaufgabe optisch kalibriert werden. Dadurch kann eine erhöhte Messqualität erzielt werden.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Messgerät zur Messung von Messobjekten mit Röntgenfluoreszenz gelöst, welches ein Gehäuse mit einem Messtisch umfasst, auf dessen Oberfläche ein Messobjekt positionierbar ist und mit einer Röntgenfluoreszenzeinrichtung, welche eine Strahlungsquelle zur Ausgabe eines Primärstrahls und einen Detektor zur Erfassung einer emittierten Sekundärstrahlung von dem Messobjekt umfasst und mit einer optischen Einrichtung, welche eine Bilderfassungseinrichtung sowie eine Fokussieroptik umfasst, wobei eine Auswerteeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Messgerätes,
    • 2 eine schematische Schnittansicht des Messgerätes gemäß 1, und
    • 3 eine schematische Seitenansicht der optischen Einrichtung mit einer Fokussieroptik zur Erfassung von Strukturen an der Messstelle des Messobjektes.
  • In 1 ist ein Messgerät 11 perspektivisch dargestellt. Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Messgerätes gemäß 1 in einer Schnittansicht. Dieses Messgerät 11 dient zur Durchführung einer Messung an Messobjekten mittels Röntgenfluoreszenz. Die Messung mittels Röntgenfluoreszenz kann zur Schichtdickenmessung von Beschichtungen auf Messgegenständen und/oder zur Materialanalyse des Messobjektes eingesetzt werden.
  • Das Messgerät 11 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Gehäuseunterteil 14 und einem Gehäuseoberteil 15 sowie einen Gehäusedeckel 16. Der Gehäusedeckel 16 ist beispielsweise schwenkbar um eine Schwenkachse 17 gelagert, so dass ein in dem Gehäuse 12 vorgesehener Messraum 18 zugänglich ist. Alternativ kann der Gehäusedeckel 16 auch durch eine weitere Mechanik relativ zum Gehäuse 12 verfahrbar oder verschiebbar sein. Auch kann an Stelle eines schwenkbaren Gehäusedeckels 16 eine Gehäuseöffnung vorgesehen sein, die eine Zugänglichkeit in den Messraum 18 ermöglicht.
  • Das Gehäuseunterteil 14 nimmt an einer Oberseite einen Messtisch 21 verfahrbar auf. Dieser Messtisch 21 ist in X- und Y-Richtung durch einen Motor 22 verfahrbar angetrieben. Vorzugsweise ist der Messtisch 21 durch einen Kreuztisch oder dergleichen zum Gehäuseunterteil 14 verfahrbar geführt.
  • In dem Gehäuseoberteil 15 ist eine Röntgenfluoreszenzeinrichtung 23 vorgesehen. Diese umfasst eine Strahlungsquelle 24, durch welche eine Primärstrahlung 25 auf einen Messpunkt 26 gerichtet ist. Einzelne im Primärstrahl 25 angeordnete Komponenten, wie beispielsweise ein Shutter, ein Primärfilter und/oder ein Kollimator sind nicht näher dargestellt. Zum Messpunkt 26 ausgerichtet können einzelne Messobjekte 27, welche beispielsweise auf dem Messtisch 21 aufliegen, zur Durchführung einer Messung positioniert werden. Benachbart zur Strahlungsquelle 24 ist ein Detektor 28 vorgesehen, durch welchen eine von dem Messobjekt 27 emittierte Sekundärstrahlung 29 erfasst wird. Sowohl die Strahlungsquelle 24 als auch der Detektor 28 sind mit einer Steuerungseinrichtung 31 verbunden.
  • Die Steuerungseinrichtung 31 umfasst eine Auswerteeinrichtung 32, sodass Messaufgaben abgespeichert und aufgerufen werden können und/oder dass ermittelte Messwerte erfasst, abgespeichert und/oder ausgewertet und/oder in einer Anzeige oder dergleichen ausgegeben werden können.
  • In dem Gehäuseoberteil 15 ist eine optische Einrichtung 40 vorgesehen, welche eine Bilderfassungseinrichtung 33, wie beispielsweise eine CCD-Kamera, und eine Fokussieroptik 42 umfasst, durch welche ein Bild bzw. ein Übersichtsbild von zumindest einem Bereich des Messtisches 21 oder vorzugsweise von dem gesamten Messtisch 21 erfassbar ist. Die optische Einrichtung 33 kann über einen Umlenkspiegel 20 von dem Messpunkt 26 und/oder von dem Messtisch 21 Bilder erfassen. Der Gehäusedeckel 16 kann über einen Motor 34, der wiederum mit der Steuerungseinrichtung 31 verbunden ist, automatisch geöffnet und geschlossen werden. Dadurch ist eine einfache Zugänglichkeit in den Messraum 18 gegeben. An dem Gehäuseunterteil 14 ist bevorzugt Tastelement 36 vorgesehen, durch welches die Steuerungseinrichtung 31 gestartet oder stillgestellt und/oder angesteuert werden kann.
  • Vorteilhafterweise ist an das Messgerät 11 ein Display, Bildschirm oder dergleichen anschließbar. Auch kann an dem Gehäuse 12 eine Anzeige, ein Display oder ein Bildschirm vorgesehen sein.
  • Zum erleichterten Bestücken des Messtisches 21 mit dem zumindest einen Messobjekt 27 für die nachfolgende Messaufgabe kann der Messtisch 21 in eine Be- und Entladeposition 35 überführbar sein. In diese Be- und Entladeposition 35 ist der Messtisch 21 gegenüber dem Gehäuseunterteil 14 zumindest teilweise herausgefahren. Durch den Gehäusedeckel 16, der von dem Gehäuseunterteil 14 abhebbar ist, kann eine verbesserte Zugänglichkeit zu dem Messtisch 21 gegeben sein, der in der Be- und Entladeposition 35 angeordnet ist. Diese Be- und Entladeposition 35 des Messtisches ist in 1 dargestellt.
  • Zur Durchführung der anstehenden Messaufgabe wird der Messtisch 21 aus der Be- und Entladeposition 35 in eine Arbeitsposition 37 verfahren. Diese Arbeitsposition 37 ist in 2 dargestellt. Der Messtisch 21 ist vollständig innerhalb des Messraumes 18 positioniert. Nach dem Schlie-ßen des Gehäusedeckels 16 ist der Messtisch 21 vollständig innerhalb des geschlossenen Messraumes 18 positioniert.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Be- und Entladeposition 35 und die Arbeitsposition 37 dieselbe Position sind. In diesem Fall ist der Gehäusedeckel 16 vorzugsweise gegenüber dem Gehäuseunterteil 14 abhebbar oder seitlich verschiebbar, sodass wiederum eine gute Zugänglichkeit zum Be- und Entladen des Messtisches 21 mit dem zumindest einem Messobjekt 27 gegeben ist.
  • Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Messtisch 21 des Messgerätes 11 feststehend ausgebildet ist. In diesem Fall können die Messobjekte 27 einzeln oder zu mehreren auf den Messtisch 21 aufgelegt werden. Die Röntgenfluoreszenzeinrichtung 23 und/oder die optische Einrichtung 33 können dann entsprechend zu der Messstelle 45 des Messobjektes 27 verfahren werden.
  • In 3 ist eine schematische Seitenansicht von der Röntgenfluoreszenzeinrichtung 23 sowie der optischen Einrichtung 33 mit der Bilderfassungseinrichtung 33 und der Fokussieroptik 42 dargestellt. Auf dem Messtisch 21 ist das Messobjekt 27 aufgelegt. Dieses Messobjekt 27 umfasst eine Messstelle 45, welche beispielsweise eine Struktur umfasst, die Messebenen in verschiedenen Höhen aufweist. Die Struktur der Messstelle 45 ist wesentlich vergrößert dargestellt. Diese Strukturen können kleiner als 500 µm sein, insbesondere kleiner als eine optische Wellenlänge von 600 nm. Anders ausgedrückt sind solche Strukturen vorzugsweise kleiner als ein Mikrofokus einer Optik, bei der ein Messfleck von größer als 500 µm einstellbar ist. Die Darstellung der Struktur ist nur ein Ausführungsbeispiel und diese Struktur kann beliebige Formen aufweisen und muss nicht die dargestellte Treppen- oder Säulenstruktur umfassen.
  • Ein optischer Strahlengang 41 der Bilderfassungseinrichtung 33 wird über ein Einkoppelelement 20 beziehungsweise einen Umlenkspiegel in den Primärstrahl 25 eingekoppelt. Ausgehend von einer Strahlachse der Bilderfassungseinrichtung 33 bzw. Einkoppelebene 46 wird ein Abstand zur Oberfläche des Messtisches 21 und/oder zu der Struktur der Messstelle 45 des Messobjektes 27 erfasst. Zwischen dem Einkoppelelement 20 und dem Messtisch 21 kann bevorzugt noch ein Kollimator 47 vorgesehen sein. Dieser dient insbesondere zur Einstellung der Größe des Messfleckes des Primärstrahls 25 in einer Messebene auf der Messstelle 45 des Messobjektes 27.
  • Eine Messaufgabe zur Messung der Messstelle 45 auf dem Messobjekt 27 kann darin liegen, dass die Dicke einer Beschichtung auf dem Messobjekt 27 ermittelt wird. Die Messaufgabe kann auch darin liegen, dass von einzelnen Messebenen innerhalb der Struktur eine Materialanalyse, beziehungsweise eine Elementenkonzentration zu ermitteln ist. Dies kann vor dem Hintergrund erfolgen, um zu prüfen, ob innerhalb der einzelnen Strukturen eine hinreichende Schichtdicke der Beschichtung vorliegt oder die erforderliche Elementenkonzentrationen gegeben sind
  • Zur Erfassung der Struktur der Messstelle 45 auf dem Messobjekt 27 wird wie folgt vorgegangen:
    • Die elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik 42 wird dahingehend eingestellt, dass die Fokusebene des Strahlengangs 41 in der Ebene gemäß dem Abstand Ds liegt. Dieser Abstand Ds kann ein fest eingestellter, kalibrierter oder programmierter Abstand in der Auswerteeinrichtung 32 sein. Der Abstand Ds wird bevorzugt ausgehend von der Einkoppelebene 46 bestimmt. Auch kann dieser ausgehend von der Oberfläche des Messtisches 21 bestimmt sein. Ausgehend von diesem Startpunkt wird die Fokusebene des Strahlengangs 41 in Richtung auf den Messtisch 42 verfahren. Durch eine Autofokusmessung wird der höchste Punkt der Messstelle 45 des Messobjektes 27 erfasst. Dies stellt gleichzeitig auch der kleinste Abstand der Struktur des Messobjektes 27 zur Einkoppelebene 46 dar. Dieser höchste Punkt der Struktur der Messstelle 45 des Messobjektes 27 kann als Dmin oder als D1 erfasst und abgespeichert werden. Durch die elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik 42 liegt bei der Fokusebene im Abstand D1 ein bestimmter Spannungswert an. Dieser wird dem Abstand D1 zugeordnet. In dieser Fokusebene im Abstand D1 wird ein Bild durch die optische Einrichtung 40 erfasst und abgespeichert. Darauffolgend wird vorzugsweise schrittweise eine Veränderung der Fokusebene durch eine korrelierende Änderung des Spannungswertes zur Ansteuerung der Fokussieroptik 42 angesteuert. Beispielsweise werden darauffolgend die Fokusebenen im Abstand D1, D2 ... Dn angefahren. Von jedem Abstand D1 ... Dn wird der jeweilige Spannungswert erfasst und ein Bild durch die Bilderfassungseinrichtung 33 erstellt. Diese Verfahrbewegung wird spätestens dann beendet, wenn die Fokusebene in einem Abstand Dmax liegt. Der Abstand Dmax entspricht dem Abstand der Einkoppelebene 46 zur Oberfläche des Messtisches 21.
  • Darauffolgend werden die einzelnen erfassten Bilder mittels einer Bildtransformation, vorzugsweise einer Fouriertransformation aufbereitet, um sie darauffolgend zu überlagern. Durch ein sogenanntes Focus-Stacking oder eine Focusvariation kann von der Struktur der Messstelle 45 ein scharfes Übersichtsbild in einer Anzeige des Messgerätes 11 ausgegeben und dargestellt werden.
  • Aufgrund dieser Vorgehensweise ist ermöglicht, dass der Anwender des Messgerätes 11 die komplette Struktur der Messstelle 45 des Messobjektes 47 auch in der Tiefe scharf sieht und dadurch den gewünschten Messpunkt beziehungsweise Messebene für den Primärstrahl 25 für die durchzuführende Messung auswählen und festlegen kann. Dies weist den Vorteil auf, dass dadurch eine maximale Intensität in die Messebene eingebracht werden kann, welche durch die Messaufgabe zu erfassen ist, um eine hinreichende Sekundärstrahlung für die nachfolgende Auswertung der Messstelle 45 zu erzielen.
  • Dieses Verfahren zur Erfassung der Struktur der Messstelle 45 auf dem Messobjekt 27 weist des Weiteren den Vorteil auf, dass beispielsweise auch eine Mustererkennung von einem Messobjekt 27 ermöglicht ist, da die Detektion dezidierter Zielmuster aus einem dreidimensionalen und in der Tiefe scharfen Gesamtbild einfacher zu ermitteln ist.
  • Vor der Erfassung der Struktur der Messstelle 45 auf dem Messobjekt 27 kann in einem ersten Schritt eine Kalibrierung des Messobjektes 11 durchgeführt werden. Bevorzugt wird ein Kalibriernormal mit einer bekannten Struktur, welche mehrere Messebenen umfasst, auf den Messtisch 21 aufgelegt. Diese bekannte Struktur, auch Schärfestandard genannt, umfasst mehrere voneinander abweichende Schärfeebenen (Messebenen), wobei von zumindest einer Schärfeebene der Abstand zu einer Auflageebene des Kalibriernormals auf dem Messtisch 21 bekannt ist. Darauffolgend wird durch die elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik 42 der Strahlengang 41 bezüglich der Fokusebene innerhalb des Kalibriernormals 42 verfahren und die jeweiligen dazugehörigen Spannungswerte erfasst. Bei einer Abweichung des Spannungswertes von der bekannten Schärfeebene des Kalibriernormal 42 zu der am nächstliegenden Schärfeebene des Kalibriernormals 42 wird eine Korrektur des Spannungswertes durchgeführt. Der Spannungswert korreliert mit einem definierten Abstand der Fokusebene des Strahlengangs 41 zur Einkoppelebene 46 oder Oberfläche des Messtisches 21, sodass dadurch etwaige Toleranzen beziehungsweise Fehler bereinigt werden können.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Messung eines Messobjektes (27) mit einem Messgerät (11) mittels Röntgenfluoreszenz, insbesondere zur Messung der Dicke dünner Schichten auf dem Messobjekt (27) oder zur Bestimmung einer Elementenkonzentration des Messobjektes (27), - bei dem ein Primärstrahl (25) einer Strahlungsquelle (24) von einer Röntgenfluoreszenzeinrichtung (23) auf ein Messobjekt (27) gerichtet wird, das auf einem Messtisch (21) positioniert ist, - bei dem eine von dem Messobjekt (27) emittierte Sekundärstrahlung (24) von einem Detektor (28) der Röntgenfluoreszenzeinrichtung (23) detektiert und an eine Auswerteeinrichtung (32) weitergeleitet wird, - bei dem mit einer optischen Einrichtung (40), welche eine Bilderfassungseinrichtung (33) und eine Fokussieroptik (42) umfasst, ein Strahlengang (41) der optischen Einrichtung (30) über ein Einkoppelelement (20) in den Primärstrahl (25) eingekoppelt und auf eine Messstelle (45) des Messobjektes (27) gerichtet und von der Messstelle (45) ein Bild erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, - dass vor einer Durchführung einer Messaufgabe für das im Messgerät (11) positionierte Messobjekt (27) eine Struktur der Messstelle (25) des Messobjektes (27) erfasst wird, - dass eine Fokusebene des Strahlengangs (41) der Bilderfassungseinrichtung (33) mit einer ansteuerbaren Fokussieroptik (42) mit einem Abstand DS angefahren wird, wobei der Abstand DS, einer Position der Fokusebene oberhalb des Messtisches (21) und oberhalb des Messobjektes (27) entspricht, - dass darauffolgend die Fokusebene durch die Fokussieroptik (42) auf die Messstelle (45) des Messobjektes (27) zubewegt wird, - dass ein höchster Punkt der Messstelle (45) des Messobjektes (27) durch ein Bild der Bilderfassungseinrichtung (33) erfasst und ein Abstand D1 zum Messtisch (21) zugeordnet wird, - dass ausgehend von dem Abstand D1 die Fokussieroptik (42) in mehreren Schritten angesteuert und die Focusebene des Strahlengangs (41) der Bilderfassungseinrichtung (33) durch die Fokussieroptik (42) in Richtung auf den Messtisch (21) verfahren wird und von jedem Schritt der verlagerten Focusebene ein Bild von der Messstelle (45) des Messobjektes (27) erfasst und ein Abstand D2 ... Dn zugeordnet wird, - dass alle durch die Bilderfassungseinrichtung (33) erfassten Bilder durch die Auswerteeinrichtung (32) in ein Summenbild übergeführt und in einer Anzeige (39), welche mit dem Messgerät (12) verbunden ist, ausgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle erfassten Bilder von der Messstelle (45) des Messobjektes (27) durch einen Algorithmus, insbesondere ein Focus-Stacking oder einer Focus-Variation, in ein Summenbild übergeführt werden und die Messstelle (45) des Messobjektes (27) mit einer Tiefenschärfe über die gesamte Höhe der Struktur der Messstelle (45) durch die Anzeige (39) ausgeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand Ds oberhalb des Messtisches (21), insbesondere oberhalb des Messobjektes (27), von welchem aus die Verfahrbewegung der Focusebene des Strahlengangs (41) auf die Messstelle (45) des Messobjektes (27) zu erfolgt, in der Auswerteeinrichtung (32) eingestellt oder durch Kalibrierung des Messgerätes (11) festgelegt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des höchsten Punktes der Messstelle (45) des Messobjektes (27) zur Bestimmung des Abstandes D1 durch eine Autofocusmessung angesteuert und erfasst wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik (42) eingesetzt wird und jeder Schritt zur Verlagerung der Focusebene des Strahlengangs (41) durch eine schrittweise Veränderung der Spannungswerte der Fokussieroptik (42) angesteuert wird und dass jedem Spannungswert ein Abstand D1 ... Dn zur Bestimmung der jeweiligen Focusebene in der Verbindung mit der Struktur des Messobjektes (27) zugeordnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand Dmax, bei dem die Focusebene des Strahlengangs (41) in der Oberfläche des Messtisches (21) liegt, durch eine Messung mit der optischen Einrichtung (33) erfasst und in der Auswerteeinrichtung (32) abgespeichert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand Ds, D1 ... Dn ausgehend von einer Einkoppelebene (46) des Strahlengangs (41) der optischen Einrichtung (33) in den Primärstrahl (25) in Richtung die Oberfläche des Messtisches (21) bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch ansteuerbare Fokussieroptik (42) zumindest eine Flüssigkeitslinse oder zumindest eine geometrisch verfahrbare Optik eingesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erfassen der Struktur der Messstelle (45) des Messobjektes (27) eine Kalibrierung der optischen Einrichtung (40) durchgeführt wird, indem auf den Messtisch (21) ein Kalibriernormal mit einer bekannten Struktur aufgelegt wird, welche mehrere voneinander abweichende Schärfeebenen umfasst und durch Veränderung der Spannungswerte zur Ansteuerung der Fokussieroptik (42) für jeden Spannungswert ein Abstand der Schärfeebene der bekannten Struktur des Kalibriermerkmals zur Einkoppelebene (46) erfasst wird und bei einer Abweichung des Spannungswertes von der bekannten Schärfeebene des Kalibriernormals zu dem ermittelten Spannungswert derselben Schärfeebene eine Korrektur des Spannungswertes durchgeführt wird.
  10. Messgerät zur Messung eines Messobjektes (27) mittels Röntgenfluoreszenz, insbesondere zur Messung der Dicke dünner Schichten auf dem Messobjekt (27) oder zur Bestimmung einer Elementenkonzentration, - mit einem Gehäuse (12), - mit einem in dem Gehäuse (12) vorgesehenen Messtisch (21), auf dessen Oberfläche ein Messobjekt (27) positionierbar ist, - mit einer Röntgenfluoreszenzeinrichtung (23), welche eine Strahlungsquelle (24) zur Ausgabe eines Primärstrahls (25) und einen Detektor (28) zur Erfassung einer von dem Messobjekt (27) emittierten Sekundärstrahlung (29) umfasst, - mit einer optischen Einrichtung (40), welche eine Bilderfassungseinrichtung (33) und eine Fokussieroptik (42) umfasst, sowie mit einem Einkoppelelement (20), durch welches ein Strahlengang (41) der Bilderfassungseinrichtung (33) in den Primärstrahl (25) einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Auswerteeinrichtung (32) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.
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