DE69023296T2

DE69023296T2 - Verfahren und Gerät zur Erfassung eines photoakustischen Signals.

Info

Publication number: DE69023296T2
Application number: DE69023296T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kembo; Takehiko Kitamori; Toshihiko Nakata; Tsuguo Sawada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1990-08-16
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2010-08-17
Also published as: EP0413330A3; DE69023296D1; EP0413330A2; EP0413330B1; US5136172A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen und eine Vorrichtung, die einen photoakustischen Effekt zum Erfassen von Informationen bezüglich der Oberfläche und des inneren Aufbaus einer Probe nutzt, sowie ein Verfahren zum Erfassen eines internen Fehlers eines Halbleiterbandelements.
Der oben beschriebene photoakustische Effekt wurde 1881 von Tyndall, Beil, Röntgen, et al. entdeckt und stellt eine Erscheinung dar, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wird. In einem Lichtabsorptionsbereich Vop 21 in einer Probe 7 wird Wärme erzeugt, die periodisch durch einen durch eine Wärmediffusionslänge us 22 bestimmten Wärmediffusionsbereich Vth 23 diffundiert, wenn ein durch eine Linse 5 fokussierter intensitätsmodulierter Laserstrahl (intermittierender Laserstrahl), wie in Fig. 1 dargestellt, die Probe 7 bestrahlt, wodurch eine thermische Verzerrungswelle erzeugt wird. Die thermische Verzerrungswelle wirkt derart, daß eine akustische Oberflächenwelle (eine Ultraschallwelle) erzeugt wird. Wenn diese Ultraschallwelle, d.h. ein photoakustisches Signal, von einem Mikrofon (einem akustoelektrischen Meßwandler), einem piezoelektrischen Meßwandlerelement oder einem Interferometer erfaßt und dann eine mit der den auftreffenden Laserstrahl modulierenden Modulationsfrequenz synchrone Signalkomponente erfaßt wird, können daher Informationen bezüglich der Oberfläche und des inneren Aufbaus der Probe erfaßt werden. Die oben beschriebene Art und Weise der Erfassung eines photoakustischen Signals wird beispielsweise in "HIHAKAI KENSA (Non-destructive Testing (Zerstörungsfreies Prüfen))" Band 36, Nr. 10, seiten 730 - 736 (Oktober 1987) und "IEEE; 1986 UL- TRASONICS SYMPOSIUM", Seiten 515 - 526, (1986) erläutert. Nach diesen Veröffentlichungen wird ein aufgrund einer Bestrahlung einer Probe mit einem intensitätsmodulierten Laserstrahl erzeugtes photoakustisches Signal beispielsweise durch ein Interferometer erfaßt, um eine mit der den auftreffenden Laserstrahl modulierenden Modulationsfrequenz synchrone Frequenzkomponente zu extrahieren. Diese extrahierte Frequenzkomoponente verfügt entsprechend der Modulationsfrequenz über Informationen bezüglich der Oberfläche bzw. des inneren Aufbaus der Probe. Durch Ändern der Modulationsfrequenz kann die in Fig. 1 dargestellte Wärmediffusionslänge us 21 geändert werden, so daß Informationen in der Tiefenrichtung der Probe ermittelt werden können. Wenn daher ein Riß oder ein anderer Fehler innerhalb des in Fig. 1 dargestellten Wärmediffusionsbereichs Vht 23 vorhanden ist, tritt daher im Bereich des Interferometer-Intensitätssignals eine Anderung des Signalniveaus in der eztrahierten Frequenzkomponente auf, so daß das Vorhandensein des Fehlers erfaßt werden kann. Obwohl das oben beschriebene Verfahren nach dem Stand der Technik ein sehr wirksames Mittel ist, das zum kontakt- und zerstörungsfreien Erfassen des photoakustischen Signals geeignet ist, trat bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik jedoch das Problem auf, daß bei der Erfassung der Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit einer Mikrostruktur im Bereich von um oder weniger Schwierigkeiten auftreten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine unklare Definition eines photoakustischen Bilds minimiert, die Auflösung des Bilds erheblich verbessert und die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus einer Probe mit einer hohen Auflösung im Bereich von um oder weniger stabil erfassen kann.
Die vorliegende Erfindung, die die oben genannte Aufgabe löst, betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen photoakustischer Signale mit einer einen Laserstrahl emittierenden Lichtquelle, einer Modulationseinrichtung zur Intensitätsmodulation des Laserstrahls mit einer gewunschten Frequenz, einer Fokussiereinrichtung zum Fokussieren des intensitätsmodulierten Laserstrahls auf eine Probe (beispielsweise eine Halbleitervorrichtung) zum Hervorrufen eines photoakustischen Effekts in der Probe, einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen des in der Probe erzeugten photoakustischen Effekts zur Erzeugung eines Erfassungsausgangssignals, einer Informationsextraktionseinrichtung zum Extrahieren von Informationen bezüglich der Oberfläche und des inneren Aufbaus der Probe anhand des Erfassungsausgangssignals der Erfassungseinrichtung und eine Abtasteinrichtung zum zweidimensionalen Abtasten des Laserstrahls von der Probe oder der Lichtquelle, wobei eine thermische Impulsantwort der Probe (eine Übertragungsfunktion, die den Prozeß darstellt, bei dem sich eine an einem infinitesimal kleinen Punkt im Inneren der Probe erzeugte Hitzewelle über die Probeneinheit ausbreitet, bis sie in eine minimale Versetzung der Probenoberfläche, d.h. ein akustisches Signal umgewandelt wird) berechnet wird, um einen inversen Filterfaktor zu berechnen, der zur Kompensation einer Verschlechterung der Auflösung eines photoakustischen Bilds auf der Grundlage der berechneten thermischen Impulsantwort verwendet wird, und der berechnete inverse Filterfaktor an das erfaßte photoakustische Bild angelegt wird, wodurch die Auflösung des photoakustischen Bilds verbessert und die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit hoher Auflösung stabil erfaßt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Erfassen photoakustischer Signale werden eine reine thermische Impulsantwort in einer homogenen Probe (eine Übertragungsfunktion, die den Prozeb darstellt, bei dem sich eine an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe erzeugte Hitzewelle über die Probe ausbreitet, bis sie in eine interne Temperaturverteilung der Probe umgewandelt wird) und eine thermoelastische Impulsantwort (eine Übertragungsfunktion, die den Prozeß darstellt, bei dem eine Änderung der Temperatur an dem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe in eine minimale Versetzung der Oberfläche der Probe, d.h. ein photoakustisches Signal umgewandelt wird) berechnet, um einen inversen Filterfaktor zu berechnen, der zur Kompensation einer Verschlechterung der Auflösung eines erfaßten photoakustischen Bilds auf der Grundlage der berechneten thermischen und thermoelastischen Impulsantworten verwendet wird, und der berechnete inverse Filterfaktor wird für das erfaßte photoakustische Bild verwendet, wodurch die Auflösung des photoakustischen Bilds verbessert werden kann, und die Information bezüglich des inneren Aufbaus der Probe kann mit hoher Auflösung stabil erfaßt werden.
Wenn die Abmessungen des Lichtabsorotionsbereichs Vop 21, d.h. der Bereich, der von dem Punktdurchmesser des auftreffenden Laserstrahls eingenommen wird, schmaler als die Abmessungen des Wärmediffusionsbereichs Vth 23 sind, ist die Auflösung des photoakustischen Signals sowohl in der Querrichtung (horizontal) als auch in der Tiefenrichtung der Probe durch die Wärmediffusionslänge us 22 gegeben. Die Wärmediffusionslänge us ist durch die folgende Gleichung (1) definiert:
us = (k/ cfπ) ... (1)
wobei k : Wärmeleitfähigkeit der Probe
: Dichte der Probe
c : spezifische Wärme der Probe
f : Frequenz der Intensitätsmodulation für den Laserstrahl
Wenn beispielsweise gilt, f = 10 kHz, liegt der Wert von us bei Si oder Al im Bereich von 50 um oder darunter, während er bei SiO&sub2; im Bereich von 5 um oder weniger liegt.
Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe 7 eine innere thermische Impedanzverteilung 7a der Probe 7 sind, wie in Fig. 2 dargestellt. Da die Probe 7 durch einen Anregungslaserstrahl 19 durchgehend abgetastet wird (obwohl die Probe 7 tatsächlich auf einem u-Tisch montiert ist, der relativ zu dem Abtastlaserstrahl 19 bewegt wird), ändern sich aufgrund der Wärmeimpedanzverteilung 7a im Wärmediffusionsbereich Vth 23 der Probe 7 sowohl die Amplitude als auch die Phase der Wärmediffusionsbereichs Vth 23 der Probe 7 an aufeinanderfolgenden Positionen, und dadurch tritt eine minimale Versetzung 30 auf der Oberfläche der Probe 7 auf. Das photoakustische Signal wird in Form eines Interferometer-Intensitätssignals erfaßt, wenn die minimale Versetzung 30 durch einen von einem Laser in einem Interferometer emittierten Prüflaserstrahl 24 erfaßt wird. Daher ist das an jeder der einzelnen Positionen erfaßte photoakustische Signal des Anregungslaserstrahls ein Integral der Wämeimpedanzinformationen in dem Wärmediffusionsbereich Vth 23. Die aufgrund der Integration der Wärmeimpedanzinformationen an den einzelnen Positionen des Strahls erhaltenen photoakustischen Signale bilden ein zweidimensionales photoakustisches Bild. Dementsprechend tendiert das derart erhaltene photoakustische Bild dazu, zu einem sogenannten unklar definierten Bild zu werden. Eine um unteren Teil von Fig. 2 gezeigte Kurve stellt die Amplitudenverteilung p(x) des photoakustischen Bild p(x,y) in der x-Richtung dar, die durch die Integration der im oberen Teil von Fig 2 gezeigten Wärmeimpedanzverteilung 7a ermittelt wurde. Aus der Kurve geht hervor, daß die Signalabschnitte an den Grenzen der Wärmeiznpedanzverteilung 7a in der x-Richtung erheblich geglättet werden.
Diese unklare Definition des photoakustischen Bilds kann verbessert werden, wenn die Abmessungen des Wärmediffusionsbereichs Vth 23 verkleinert werden. Aus der Gleichung (1) geht jedoch hervor, daß die Wärmediffusionslänge us sowohl von der Intensitätsmodulationsfrequenz f für den Anregungslaserstrahl 19 als auch den thermischen Eigenschaften der Probe 7 abhängt. Um die Wärmediffusionslänge us auf einen Bereich von um oder weniger einzuschränken, ist gelegentlich, abhängig von der Probe, eine Modulationsfrequenz von mehreren hundert MHz erforderlich. Wenn ein Faktor wie die Bandbreite eines sychronisierten Verstärkers berücksichtigt wird, wird es daher gegenwärtig sehr schwierig, die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus einer Probe mit einer Mikrostruktur im Bereich von pm oder weniger zu erfassen.
Daher wird bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemaßen Vorrichtung zum Erfassen photoakustischer Signale sowohl anhand einer reinen thermischen Impulsantwort als auch anhand einer thermoelastischen Impulsantwort einer Probe ein inverser Filterfaktor berechnet, um eine Verschlechterung der Auflösung eines erfaßten photoakustischen Bilds zu kompensieren, und der berechnete inverse Filterfaktor wird an das erfaßte photoakustische Bild angelegt. Dadurch kann die Auflösung des photoakustischen Bilds verbessert werden, und die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe können mit einer hohen Auflösung stabil erfaßt werden. Dies bedeutet, daß bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der sowohl anhand einer reinen thermischen Impulsantwort als auch anhand einer thermoelastischen Impulsantwort der Probe berechnete Filterfaktor an das erfaßte photoakustische Bild angelegt wird, so daß die Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds kompensiert und die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit einer hohen Auflösung stabil erfaßt werden können.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 veranschaulicht, wie sich die Auflösung eines photoakustischen Bilds aufgrund der Wirkung der Integration in dem in Fig. 1 dargestellten Wärmediffusionsbereich der Probe verschlechtert;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen photoakustischer Signale zeigt;
Fig. 4 veranschaulicht, wie Diffraktionskomponenten höherer Ordnung des Laserstrahlpunkts durch die in Fig. 3 dargestellte feine Bohrung abgeschirmt werden;
Fig. 5 zeigt die Intensitätsverteilung des Laserstrahlpunkts unmittelbar nachdem der Laserstrahlpunkt die in Fig. 4 dargestellte feine Bohrung durchlaufen hat;
Fig. 6 stellt die Richtung der Polarisation des Strahls durch die in Fig. 3 dargestellte Polarisierungseinrichtung dar;
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zeigt, in denen ein inverser Filterfaktor berechnet und zur Kompensation einer Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds verwendet wird;
Fig. 8 veranschaulicht die Wirkung des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten inversen Filterfaktors;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 veranschaulicht das Grundprinzip einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Schritte zeigt, in denen der inverse Filterfaktor bei der dritten Ausführung zur Kompensation einer Verschlechterung der Auflösung eines photoakustischen Bilds verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Vor der genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird im folgenden ihr Grundprinzip erläutert, so daß die vorliegende Erfindung besser verständlich wird.
Ein photoakustisches Bild p(x,y), das tatsächlich erfaßt wird, ist durch die folgende Gleichung gegeben:
p(x,y) = q(x-ξ,y-η) h(ξ,η) dξdη ... (2),
wobei us: Wärmediffusionslänge
q(x,y): ideales photoakustisches Bild Dieses ideale photoakustische Bild wird durch Wärmeimpedanzinformationen erzeugt, die an unendlich kleinen Runkten (einer Gruppe unendlich kleiner punktförmiger Wärmequellen) erfaßt werden, die durch eine punktförmige Lichtquelle angeregt werden, die sich auf der Oberfläche der Probe bewegt.
h(x,y): thermische Impulsantwort der Probe Diese thermische Impulsantwort wird durch eine Übertragungsfunktion erzeugt, die den Prozeß darstellt, bei dem sich eine an einem unendlich kleinen Punkt im Inneren der Probe erzeugte Hitzewelle über die Probe ausbreitet, bis sie in eine minimale Versetzung der Oberfläche der Probe, d.h. ein photoakustisches Signal, umgewandelt wird.
h wird beispielsweise wie folgt ausgedrückt:
h=βαlP/2f cA ... (3)
wobei β: Koeffizient der Wärmeexpansion der Probe
α: Lichtabsorptionskoeffizient der Probe
l: Abmessungen des Lichtabsorptionsbereichs Vop
P/2f: Energie des auftreffenden Laserstrahls bei einem Zyklus
: Dichte der Probe
c: spezifische Wärme der Probe
A: bestrahlter Oberflächenbereich der Probe.
Im allgemeinen wird ein photoakustisches Signal in Form eines komplexen Signals mit einer Amplitude und einer Phase ermittelt. Die Gleichung (2) wird einer komplexen zweidimensionalen Fourier-Transformation unterzogen, um die folgende Gleichung (4) zu erhalten:
P(u,ν) = F[p(x,y)] = Q(u,ν) H(u,ν) ... (4)
wobei u,ν: jeweilige Raumfrequenzen in x- bzw. y- Richtung
P(u,ν): Fourier-transformiertes Bild von p(x,y)
Q(u,ν): Fourier-transformiertes Bild von q(x,y)
H(u,ν): Fourier-transformiertes Bild von h(x,y)
Der Begriff 1/H(u,ν) wird als inverser Filterfaktor verwendet, und sowohl der linke als auch der rechte Begriff der Gleichung (4) werden mit diesem Faktor multipliziert, um die folgende Gleichung (5) zu erhalten:
Q(u,ν) = P(u,ν) 1/H(u,ν) ... (5)
Wird dann die Gleichung (5) einer inversen komplexen zweidimensionalen Fourier-Transformation unterzogen, wird schließlich wie folgt das ideale photoakustische Bild q(z,y) ermittelt:
q(x,y) = F&supmin;¹[Q(u,ν)] = F-1[P(u,ν) 1/H(u,ν)] ... (6)
Werden der inverse Filterfaktor 1/H(u,ν) anhand der thermischen Impulsantwort h(x,y) der Probe berechnet und das Fouriertransformierte Bild Q(u,ν) nach der Multiplikation des Fouriertransformierten Bilds P(u,ν) des erfaßten photoakustischen Bilds p(x,y) mit dem inversen Filterfaktor 1/H(u,ν) der inversen Fourier-Transformation unterzogen, kann daher ohne eine Verschlechterung der Auflösung das ideale akustische Bild q(x,y) erhalten werden.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. In dem oben genannten Bereich wurde am 14. Februar 1990 im Namen des Erwerbers der Rechte an der vorliegenden Anmeldung eine vorhergehende US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 479712, der Veröffentlichungsnr. US-A-5062715 und dem Titel "Method and Apparatus for Detecting Photoacoustic Signals and Method for Detecting Internal Defects of Semiconductor Devices" (Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen photoakustischer Signale und Verfahren zum Erfassen von Fehlern im Inneren von Halbleitervorrichtungen) eingereicht und dem gleichen Erwerber der Rechte übertragen.

Ausführungsform 1

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 8 beschrieben. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das dargestellte optische System weist ein optisches System 130 zum Abstrahlen eines modulierten Laserstrahls, bei dem ein einen parallelen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 0,515 um emittierenden Ar-Laser 31 als Lichtquelle zum Erzeugen des photoakustischen Effekts verwendet wird, ein optisches Michelson- Interferometersystem 140 zum Erfassen eines photoakustischen Signals, ein Tischsystem 150 und ein System 160 zur Verarbeitung von Signalen auf.
In dem optischen System 130 zum Abstrahlen eines modulierten Laserstrahls wird der von dem Ar-Laser 31 emittierte parallele Laserstrahl zur Umwandlung in einen intermittierenden Laserstrahl von einem akusto-optischen Modulationselement 32 mit einer gewünschten Frequenz intensitätsmoduliert. Nach der Erweiterung des Strahldurchmessers des intermittierenden Laserstrahls auf einen gewünschten Wert durch eine Strahlerweiterungseinrichtung 33 wird der Laserstrahl durch einen Linse 34 auf den hinteren Brennpunkt 81 der Linse 34 fokussiert. An diesem Brennpunkt 81 ist eine feine Bohrung 35 angeordnet, so daß Diffraktionskomponenten höherer Ordnung 101a und 101b des Strahls, die in der Umgebung der Spitzenkomponente 100 des fokussierten Strahlenpunkts vorhanden sind, durch die feine Bohrung abgeschirmt bzw. unterbrochen werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Dadurch kann lediglich die Spittenkomponente 100 der Intensitätsverteilung des Strahls des fokussierten Strahlenpunkts die feine Bohrung 35 passieren, wie in Fig. 5 dargestellt. Der hintere Brennpunkt 81 der Linse 34 ist am vorderen Brennpunkt einer Linse 36 angeordnet, und der Laserstrahlenpunkt, der die feine Bohrung 35 durchlaufen hat, wird erneut in den parallelen Laserstrahl umgewandelt, nachdem er die Linse 36 passiert hat. Ein dichroitischer Spiegel 37 reflektiert einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge unter 0,58 um, ermöglicht jedoch das Eindringen eines Laserstrahls mit einer Länge von mehr als 0,6 um. Der von der Linse 36 kommende parallele Laserstrahl wird daher durch den dichroitischen Spiegel 37 reflektiert und nach dem Durchlaufen einer Viertelwellenplatte 38 auf eine Objektivlinse 39 am vorderen Brennpunkt 82 der Linse 39 fokussiert; so daß der fokussierte Strahlenpunkt die gleiche Intensitätsverteilung wie der in Fig. 5 dargestellte aufweist. Eine Probe 7 ist an dem vorderen Brennpunkt 82 der Objektivlinse 39 angeordnet. Daher sind der vordere Brennpunkt 81 der Linse 36 und der vordere Brennpunkt 82 der Objektivlinse 39 in bezug aufeinander konjugiert und konfokal. Die Probe 7 ist auf einem in dem Tischsystem 150 auf einem XY- Tisch 42 installierten Z-Tisch 41 montiert.
Aufgrund des photoakustischen Effekts wird an der Position 82, an der der Laserstrahlenpunkt auf die Oberfläche der Probe fokussiert wird, d.h. am vorderen Brennpunkt 82 der Objektivlinse 39, eine Wärmeverzerrungswelle erzeugt. Aufgrund dieser Wärmeverzerrungswelle wird eine Ultraschallwelle erzeugt, und gleichzeitig tritt eine minimale Versetzung auf der Oberfläche der Probe 7 auf.
Das optische Michelson-Interferometersystem 140 weist einen He-Ne-Laser 51 auf, der einen kreisförmig polarisierten parallelen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 0,633 um emittiert. Nach der Erweiterung des Strahlendurchmessers dieses kreisförmig polarisierten parallelen Laserstrahls auf einen gewünschten Wert durch eine Strahlerweiterungseinrichtung 52 wird der Laserstrahl durch eine Linse 53 auf einen hinteren Brennpunkt 83 der Linse 53 fokussiert. An dem Brennpunkt 83 ist eine feine Bohrung 54 angeordnet, so daß die Diffraktionskomponenten höherer Ordnung des Stahls um die Spitzenkomponente des fokussierten Strahlenpunkts auf einen ähnliche Weise wie unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben abgeschirmt bzw. unterbrochen werden. Der hintere Brennpunkt 83 der Linse 53 stimmt mit dem vorderen Brennpunkt einer Linse 55 überein, so daß der Laserstrahlpunkt, der die feine Bohrung 54 durchlaufen hat, durch die Linse 55 erneut in den parallelen Laserstrahl umgewandelt wird. Der parallele Laserstrahl wird dann durch eine Strahlenaufspaltungseinrichtung 56 in einen P-polarisierten Laserstrahl und einen S- polarisierten Laserstrahl aufgespalten. Der P-polarisierte Laserstrahl dringt in die Aufspaltungseinrichtung 56 für polarisierte Strahlen ein und passiert daraufhin den dichroitischen Spiegel 37 und die Viertelwellenplatte 38, um von der Viertelwellenplatte 38 als kreisförmig polarisierter Laserstrahl erneut zu erscheinen. Der kreisförmig polarisierte Laserstrahl wird von der Objektivlinse 39 auf die Position 82 (die Position des vorderen Brennpunkts der Objektivlinse 39) auf die Oberfläche der Probe 7 fokussiert&sub1; so daß der fokussierte Strahlenpunkt eine ähnliche Intensitätsverteilung wie die in Fig. 5 dargestellte aufweist. Der S-polarisierte Laserstrahl hingegen wird von der Einrichtung 56 zum Aufspalten von Strahlen reflektiert und passiert darauf eine Viertelwellenplatte 58, um in einen kreisförmig polarisierten Laserstrahl umgewandelt zu werden, der auf einen Referenzspiegel 59 auftrifft. Der reflektierte Laserstrahl von der Probe 7 enthält als Phaseninformation die auf der Oberfläche der Probe 7 auftretende minimale Versetzung. Der reflektierte Laserstrahl durchläuft die Objektivlinse 39 und anschließend die Viertelwellenplatte 38, um erneut in den S- polarisierten Laserstrahl umgewandelt zu werden, und der S- polarisierte Laserstrahl wird von der Aufspaltungseinrichtung 56 für den polarisierten Strahl reflektiert. Der reflektierte Laserstrahl von dem Referenzspiegel 59 durchläuft die Viertelwellenplatte 58, um erneut in den P-polarisierten Laserstrahl umgewandelt zu werden, und der P-polarisierte Laserstrahl dringt in die Aufspaltungseinrichtung 56 für polarisierte Strahlen ein.
In Fig. 6 ist die Richtung der Polarisierung des von der Probe 7 reflektierten Laserstrahls durch das Bezugszeichen 110 bezeichnet, während die Richtung der Polarisierung des von dem Referenzspiegel 59 reflektierten Laserstrahls durch das Bezugszeichen 111 bezeichnet ist. Aus Fig. 6 geht hervor, daß die Polarisierungsrichtungen 110 und 111 zueinander senkrecht sind und daß die reflektierten Laserstrahlen einander nicht beeinträchtigen, wenn ihr Verhältnis zueinander ist, wie dargestellt. Daher ist eine Polarisierungseinrichtung 60 in dem optischen Weg angeordnet, um eine Polarisierungsrichtung von 45º zu erzeugen, wie in Fig. 6 durch das Bezugszeichen 112 bezeichnet, so daß die beiden reflektierten Laserstrahlen einander nun beeinflussen. Bei dem so erzeugten Interferenzmuster der Strahlen ist die auf der Oberfläche der Probe 7 auftretende minimale Versetzung als Information bezüglich der Intensität des Strahls enthalten. Der erzeugte Laserstrahl wird durch eine Linse 61 auf den hinteren Brennpunkt 84 der Linse 61 fokussiert, und der fokussierte Laserstrahlenpunkt wird von einem photoelektrischen Meßwandler 64, wie einer Photodiode, erfaßt, um als Interferometer- Intensitätssignal zu erscheinen. Ebenso ist eine feine Bohrung 63 am hinteren Brennpunkt 84 der Linse 61 angeordnet, um in der Objektivlinse 39 erzeugte Streuungskomponenten des Strahls, in einer transparenten Dünnschicht, die einen Teil der Probe 7 bildet, erzeugte multiple Interferenzkomponenten des Strahls und/oder aufgrund einer minimalen Unregelmäßigkeit der Oberfläche der Probe 7 erzeugte Diffraktionskomponenten höherer Ordnung des Strahls abzuschirmen bzw. zu unterbrechen.
Bei dem oben beschriebenen optischen Michelson- Interferometersystem 140 sind der vordere Brennpunkt 84 der Linse 61, der vordere Brennpunkt 82 der Objektivlinse 39 und der hintere Brennpunkt 83 der Linse 53 in bezug aufeinander konjugiert und konfokal. Das aus dem photoelektrischen Meßwandler 64 erscheinende Interferometer-Intensitätssignal wird nach der Verstärkung durch einen Vorverstärker 65 an einen synchronisierten Verstärker 67 in einem Signalverarbeitungssystem 160 angelegt. In dem synchronisierten Verstärker 67 wird das von einem Oszillator 66 zum Antreiben des akusto-optischen Modulators 32 erzeugte Modulationsfrequenzsignal als Referenzsignal verwendet, um die Amplitude der in dem Interferometer-Intensitätssignal enthaltenen Modulationsfrequenzkomponente sowie die dem Modulationsfrequenzsignal entsprechende Phasenkomponente zu extrahieren. Die extrahierte Frequenzkomponente und Phasenkomponente enthalten Informationen über den inneren Aufbau des durch die Modulationsfrequenz definierten Wärmediffusionsbereichs Vth. Wenn der Wärmediffusionsbereich einen Riß oder einen beliebigen anderen Fehler bzw. einen bereich mit einer anderen Wärmeimpedanz enthält, tritt daher eine Änderung sowohl der Amplitude als auch der Phase der in dem Interferometer-Intensitätssignal enthaltenen Modulationsfrequenzkomponente auf, so daß das Vorhandensein eines derartigen Fehlers bzw. eines derartigen Bereichs mit einer anderen Wärmeimpedanz erfaßt werden kann.
Das Signalverarbeitungssystem 160 weist einen mit dem synchronisierten Verstärker 67 verbundenen Computer 68 auf. Der Computer 68 führt gemäß einem in Fig. 7 dargestellten Ablaufdiagramm eine Verarbeitung des erfaßten photoakustischen Bilds p(x,y) aus. In dem ersten Schritt wird die thermische Impulsantwort h(x,y) der Probe 7 berechnet. In dem zweiten Schritt werden das Signal, das die Bewegung des XY-Tischs 42 angibt, und das Signal des synchronisierten Verstärkers 67 an den Computer 68 angelegt, um das zweidimensionale photoakustische Bild p(x,y) auf zubauen. In dem dritten Schritt werden die thermische Impulsantwort h(x,y) und das photoakustische Bild p(z,y) der zweidimensionalen komplexen Fourier-Transformation unterzogen, um jeweils ihre Fourier-transformierten Bilder H(u,ν) und P(u,ν) zu ermitteln. In dem vierten Schritt wird der inverse Filterfaktor 1/H(u,ν) berechnet, und das Spektrum der Wärmeimpedanzinformationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe, d.h. das Fouriertransformierte Bild Q(u,ν) des idealen photoakustischen Bilds wird gemäß der Gleichung (5) ermittelt. In dem letzten Schritt wird das Fourier-transformierte Bild Q(u,ν) der komplexen inversen zweidimensionalen Fourier-Transformation gemäß der Gleichung (6) unterzogen, um das ideale photoakustische Bild q(x,y) zu erhalten. Das ideale photoakustische Bild q(x,y) wird dann auf einer mit dem Computer 68 verbundenen Bildschirmanordnung 69 angezeigt.
Der obere Teil von Fig. 8 zeigt, in welcher Weise der inverse Filterfaktor 1/H(u,ν) beim Erzeugen des idealen photoakustischen Bilds q(x,y) der thermischen Impedanzverteilung 7a des Inneren der Probe 7 wirksam ist Eine im unteren Teil von Fig. 8 gezeigte Kurve stellt die Amplitudenverteilung q(x) des idealen photoakustischen Bilds q(x,y) in der x-Richtung dar. Aus einem Vergleich mit der in Fig. 2 gezeigten Kurve, die die durch das Verfahren nach dem Stand der Technik ermittelte Wärmeimpedanzverteilung in der x-Richtuzig darstellt, geht hervor, daß die Signalabschnitte an den Grenzen der Wärmeimpedanzverteilung 7a in der x-Richtung schärfer und klar definiert sind.
Aus der vorstehenden Beschreibung der ersten Ausführungsform ist ersichtlich, daß ein durch eine Berechnung auf der Grundlage einer thermischen Impulsantwort einer Probe ermittelter inverser Filterfaktor an ein erfaßtes photoakustisches Bild der Probe angelegt wird, so daß eine nicht wünschenswerte Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds kompensiert und Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit einer hohen Auflösung erfaßt werden können. Ebenso ist die Verwendung eines optischen Systems des konfokalen Typs zum Abstrahlen eines intensitätsmodulierten Lasers dadurch vorteilhaft, daß einen winziger Laserstrahlenpunkt ohne am Umfang vorhandene Diffraktionskomponenten höherer Ordnung des Strahls derart ausgerichtet werden kann, daß die Probe bestrahlt wird, und die Erzeugung von Rauschkomponenten einschließlich Streukomponenen des Strahls und ähnliches minimiert werden können. Ferner ist die Verwendung eines optischen Michelson- Interferometersystems des konfokalen Typs dadurch ebenso vorteilhaft, daß die nachteiligen Wirkungen von Interferometer- Strahlenkomponenten, einschließlich Streuungskomponenten des Strahls und in der transaparenten Schicht, die einen Teil der Probe bildet, erzeugte Strahlenkomponenten sowie von Diffraktionskomponenten höherer Ordnung des Strahls, die aufgrund minimaler Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Probe erzeugt werden, erzeugten Strahlenkomponenten im wesentlichen eliminiert werden können. Daher können sowohl die Empfindlichkeit der Erfassung des photoakustischen Signals, d.h. des Interferometer- Intensitätssignals, als auch das Signal-/Rausch-Verhältnis verbessert werden.

Ausführungsform 2

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Fig. 9 zeigt den Aufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale nach der zweiten Ausführungsform. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird anstelle des in Fig. 3 dargestellten optischen Michelson-Interferometersystems 140 ein PZT-Element (ein piezoelektrisches Meßwandlerelement) 73 verwendet. Die Funktionen eines optischen Systems 170 zum Abstrahlen eines intensitätsmodulierten Laserstrahls, ein Tischsystem 180 und ein Signalverarbeitungssystem 190, die in Fig. 9 dargestellt sind, ähneln vollständig denen der in Fig. 3 dargestellten entsprechenden Systeme 130, 150 und 160, und es erfolgt hier keine gesonderte genaue Beschreibung der Funktionen derartiger Systeme.
Es ist offensichtlich, daß diese zweite Ausführungsform ebenso wirkungsvoll wie die erste Ausführungsform ist. Da das optische Interferometersystem überflüssig ist, kann ebenso der Gesamtaufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale kompakter aufgebaut sein, wodurch die Stabilität des Vorgangs verbessert wird.

Ausführungsform 3

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 10 und 11 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform ist der Aufbau des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale insgesamt ähnlich wie bei dem optischen System zum Erfassen photoakustischer Signale nach der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Daher wird das optische System zum Erfassen photoakustischer Signale nach der dritten Ausführungsform nicht gesondert dargestellt und beschrieben.
Fig. 10 veranschaulicht das Grundprinzip der dritten Ausführungsform. Bei der bereits beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform wird angenommen, daß die Wärmeimpedanzverteilung der Hauptfaktor für die Darstellung der Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe ist und die Frequenz für die Intensitätsmodulierung des Laserstrahls, der die Probe bestrahlt, konstant gehalten wird. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, daß bei der Darstellung der Informationen bezüglich des inneren Aufbaus einer Probe zusätzlich zu der Wärmeimpedanzverteilung eine elastische Impedanzverteilung berücksichtigt wird und daß ein erfaßtes photoakustisches Bild als Funktion der Modulationsfrequenz f, d.h. als Funktion, die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe in der Tiefenrichtung der Probe betrifft, behandelt wird. Genauer wirkt der auf die Probe auftreffende Anregungslaserstrahl, wie in Fig. 10 dargestellt, derart, daß durch einen photo-thermischen Umwandlungsprozeß eine punktförmige Wärmequelle erzeugt wird und sich eine Hitzewelle von dieser punktförmigen Wärmequelle über den Warmediffusionsbereich Vth der Probe ausbreitet, um eine innere Temperaturverteilung s(x,y,z) der Probe zu erzeugen. Es wird davon ausgegangen, daß der oben beschriebene Prozeß in Form einer reinen thermischen Impulsantwort ht(x,y,z) und die innere Wärmeimpedanzverteilung der Probe durch qt(x,y,z) ausgedrückt wird. Danach ist die Temperaturverteilung s(x,y,z) im Inneren der Probe näherungsweise durch die folgende Gleichung (7) gegeben:
S(x,y,z) = qt(x-ξ,y-η,z- ) ht(ξ,η, )dξdηd ... (7)
wobei qt(x,y,z): reine Wärmeimpedanzverteilung = ideales photoakustisches Bild
ht(x,y,z): reine thermische Impulsantwort Die reine thermische Impulsantwort wird durch eine Übertragungsfunktion ermittelt, die den Prozeß darstellt, bei dem sich eine an einem unendlich kleinen Punkt im Inneren der Probe erzeugte Hitzewelle über die Probe ausbreitet, bis sie in eine innere Teznperaturverteilung umgewandelt wird. Der Wert ht(x,y,z) ist beispielsweise durch die oben aufgeführte Gleichung (3) gegeben.
In Fig. 10 wird die innere Temperaturverteilung s(x,y,z) dann durch eine elastische Impedanzverteilung qe(x,y,z) moduliert und thermoelastisch in eine elastische oder akustische Welle umgewandelt, die eine thermoelastische Impulsantwort he(x,y,z) der Probe darstellt. Die thermoelastische Impulsantwort he(x,y,z) wird schließlich in ein photoakustisches Signal p(x,y,f) umgewandelt. Dieser Prozeß wird als Funktion der thermoelastischen Impulsantwort he(x,y,z) der Probe ausgedrückt, und das photoakustische Signal p(x,y,f) ist durch die folgende Gleichung gegeben:
P(x,y,f) = Sq(x-ξ,y-η,z- ) he(ξ,η, )dξdηd ... (8)
wobei sq(x,y,z) = qe(x,y,z) s(x,y,z) ... (9)
qe(x,y,z) = elastische Impedanzverteilung = ideales photoakustisches Bild
he(x,y,z) = thermoelastische Impulsantwort Die thermoelastische Impulsantwort wird durch eine Übertragungsfunktion ermittelt, die den Prozeß darstellt, bei dem eine Änderung der Temperatur an einem unendlich kleinen Punkt im Inneren der Probe in eine minimale Versetzung der Oberfläche der Probe, d.h. ein photoakustisches Signal, umgewandelt wird.
Im allgemeinen wird das photoakustische Signal in Form eines komplexen Signals mit einer Amplitude und einer Phase ermittelt. Daher werden die Gleichungen (7), (8) und (9) einer komplexen dreidimensionalen Fourier-Transformation unterzogen, um die folgenden Gleichungen (10), (11) und (12) zu erhalten:
S(u,ν,γ) = F[s(x,y,z)] = Qt(u,ν,γ) Ht(u,ν,γ) ... (10)
P(u,ν,δ) = Sq(u,ν,γ) He(u,ν,γ) ... (11)
Sq(u,ν,γ) = Qe(u,ν,γ) S(u,ν,γ) ... (12)
wobei F[]: Operator, der eine Fourier-Transformation angibt
: Operator, der eine Faltung angibt
u,ν,γ: Raumfrequenzen in x-, y- und z-Richtung
δ: Raumfrequenz in z-Richtung
S(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von s(x,y, z)
Qt(u,ν,γ) : Fourier-transformiertes Bild von qt(x,y, z)
Ht(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von ht(x,y,z)
P(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von p(x,y,f)
Sq(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von sq(x,y, z)
He(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von he(x,y,z)
Qe(u,ν,γ): Fourier-transformiertes Bild von qe(x,y,z)
Das Einsetzen der Gleichungen (10) und (12) in die Gleichung (11) ergibt die folgende Gleichung (13):
P(u,ν,δ) = Q(u,ν,γ) Qt(u,ν,γ) Ht(u,ν,γ) He(u,ν,γ) ... (13)
Wird 1/{Ht(u,ν,γ) He(u,ν,γ)} als inverser Filterfaktor verwendet und werden sowohl der Begriff auf der rechten Seite der Gleichung (13) als auch der Begriff auf der linken Seite der Gleichung (13) mit dem inversen Filterfaktor multipliziert, ergibt sich daher die folgende Gleichung (14):
Qe(u,ν,γ) Qt(u,ν,γ) = P(u,ν,δ) 1/Ht(u,ν,γ) He(u,ν,γ) ... (14)
Wird dann die Gleichung (14) einer komplexen inversen dreidimensionalen Fourier-Transformation unterzogen, ergibt das Produkt der thermischen Impedanzverteilung qt(x,y,z) und der elastischen Impedanzverteilung qe(x,y,z) wie folgt das ideale photoakustische Bild:
qe(x,y,z)
= F&supmin;¹[Qe(u,ν,γ) Qt(u,ν,γ)]
Daher wird durch Berechnen des inversen Filterfaktors 1/Ht{(u,ν,γ) He(u,ν,γ)} anhand der reinen thermischen Impulsantwort ht(x,y,z) und der thermoelastischen Impulsantwort he(x,y,z) der Probe, Multiplizieren des Fourier-transformierten Bilds P(u,ν,δ) des erfaßten photoakustischen Bilds p(x,y,f) mit dem inversen Filterfaktor und anschließendes Ausführen der inversen Fourier-Transformation an dem Ergebnis der Multiplikation ein ideales photoakustisches Bild ohne Verschlechterung der Auflösung erzeugt.
Der Aufbau und die Funktionsweise des optischen Systems zum Erfassen photoakustischer Signale der dritten Ausführungsform stimmen vollständig mit denen des optischen Systems nach der ersten Ausführungsform überein, und es erfolgt hier keine gesonderte genaue Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des optischen Systems.
Der Computer 68 in dem Signalverarbeitungssystem 160 führt gemäß einem in Fig. 11 gezeigten Ablaufdiagramm eine Verarbeitung des erfaßten photoakustischen Bilds p(x,y,z) aus. In dem ersten und dem zweiten Schritt werden die thermische Impulsantwort ht(x,y,z) und die thermoelastische Impulsantwort he(x,y,z) der Probe anhand der verschiedenen physikalischen Konstanten der thermischen und elastischen Eigenschaften der Probe berechnet. Im dritten Schritt werden das Signal, das die Bewegung des XY- Tischs 42 angibt, und das Ausgangssignal des synchronisierten Verstärkers 67 dem Computer 68 zugeführt, während die Modulationsfrequenz f abgetastet wird, um ein dreidimensionales photoakustisches Bild p(x,y,f) zu erzeugen. Im vierten Schritt werden die thermische Iiupulsantwort ht(x,y,z), die thermoelastische Impulsantwort he(x,y,z) und das photoakustische Bild p(x,y,f) einer komplexen dreidimensionalen Fourier-Transformation unterzogen, um ihre jeweiligen Fourier-transformierten Bilder Ht(u,ν,γ), He(u,ν,γ) und P(u,ν,γ) zu erhalten. Im fünften Schritt wird nach der Berechnung des inversen Filterfaktors 1/{Ht(u,ν,γ) He(u,ν,γ)} das synthetisierte Spektrum der Informationen bezüglich der thermischen Impedanzverteilung und der elastischen Impedanzverteilung des Inneren der Probe, d.h. das Fourier-transformierte Bild Qe(u,ν,γ) Qt(u,ν,γ) des idealen photoakustischen Bilds gemäß der Gleichung (14) ermittelt. Im letzten Schritt wird das Fouriertransformierte Bild Qe(u,ν,γ) Qt(u,ν,γ) einer komplexen inversen dreidimensionalen Fourier-Transformation gemäß der Gleichung (15) unterzogen, um das ideale photoakustische Bild qe(x,y,z) qt(x,y,z) zu erhalten. Dieses Bild wird auf der Bildschirmanordnung 69 angezeigt.
Die dritte Ausführungsform ist dahingehend ebenso wirkungsvoll wie die erste Ausführungsform, daß die Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit hoher Auflösung erfaßt werden können. Bei der dritten Ausführungsfqrm können zusätzlich zu den Informationen bezüglich der thermischen Impedanzverteilung die Informationen bezüglich der elastischen Impedanzverteilung als Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe erfaßt werden Wird der inverse Filterfaktor mit der Abtastung der Modulationsfrequenz f kombiniert, kann ebenso die Auflösung in der Tiefenrichtung der Probe verbessert werden.
Aus der vorstehenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung geht hervor, daß ein anhand der thermischen Impulsantwort und einer thermoelastischen Impulsantwort einer Probe berechneter inverser Filterfaktor für ein erfaßtes photoakustisches Bild verwendet wird, um eine nicht wünschenswerte Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds zu kompensieren, so daß Informationen bezüglich des inneren Aufbaus der Probe mit einer höheren Auflösung erfaßt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen mit den folgenden Schritten:

- Helligkeitsmodulieren eines von einer Lichtquelle (31) emittierten Lichtstrahls zum Vorsehen eines helligkeitsmodulierten Strahls mit einer gewünscht ten Frequenz;

- Fokussieren des helligkeitsmodulierten Strahls auf eine Probe (7), wodurch ein photoakustischer Effekt in der Probe induziert wird;

- Erfassen des photoakustischen Effekts in zweidimensionalen Richtungen der Probe, so daß ein zweidimensionales photoakustisches Bild der Probe erzeugt werden kann;

- Ermitteln von Informationen über die Oberfläche und den inneren Aufbau der Probe aus dem zweidimensionalen photoakustischen Bild;

- Ermitteln, basierend auf einer thermischen Impulsantwort der Probe, eines inversen Filterfaktors zum Kompensieren einer Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds und

- Verwenden des ermittelten inversen Filterfaktors für das erfaßte photoakustische Bild.

2. Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 1, wobei die thermische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion vorgesehen ist, die den Prozeß darstellt, in dem eine an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe erzeugte Hitzewelle durch die Probe verläuft, bis diese in einen sehr kleinen Versatz der Probenoberfläche umgesetzt wird.

3. Vorrichtung zum Erfassen von photoakustischen Signalen mit

- einer Lichtquelle (31), die einen Lichtstrahl emittiert;

- Modulationsmitteln (32) zum Helligkeitsmodulieren des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls zum Vorsehen eines helligkeitsmodulierten Lichtstrahls mit einer gewünschten Frequenz;

- Fokussierungsmitteln (39) zum Fokussieren des helligkeitsmodulierten Strahls auf eine Probe (7), wodurch in der Probe ein photoakustischer Effekt induziert wird;

- Erfassungsmitteln (140; 73) zum Erfassen des photoakustischen Effekts in zweidimensionalen Richtungen der Probe;

- Erstellungsmitteln (160; 190) zum Erstellen eines zweidimensionalen photoakustischen Bilds der Probe basierend auf dem erfaßten photoakustischen Effekt;

- Informationserhaltungsmitteln (160; 190) zum Erhalten von Informationen der Oberfläche und des inneren Aufbaus der Probe aus dem zweidimensionalen photoakustischen Bild;

- Abtastmitteln (140; 73) zum zweidimensionalen Abtasten des Strahls von der Probe oder der Lichtquelle;

- Ermittlungsmitteln (68) zum Ermitteln einer thermischen Impulsantwort der Probe;

- Ermittlungsmitteln (68) zum Ermitteln, basierend auf der ermittelten thermischen Impulsantwort, eines inversen Filterfaktors zum Ausgleichen der Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds und

- Mitteln (68) zum Verwenden des ermittelten inversen Filterfaktors für das erfaßte photoakustische Bild.

4. Vorrichtung zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 3, wobei die thermische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion vorgesehen ist, die den Prozeß darstellt, in dem eine an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe erzeugte Hitzewelle durch die Probe verläuft, bis sie in einen sehr kleinen Versatz der Probenoberfläche umgewandelt wird.

5. Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen mit den folgenden Schritten:

- Helligkeitsmodulieren eines von einer Lichtquelle (31) emittierten Lichtstrahls zum Vorsehen eines helligkeitsmodulierten Strahls mit einer gewünschten Frequenz;

- Erfassen des photoakustischen Effekts in dreidimensionalen Richtungen der Probe, so daß ein dreidimensionales photoakustisches Bild der Probe erzeugt werden kann;

- Ermitteln von Informationen bezüglich der Oberfläche und des inneren Aufbaus der Probe aus dem dreidimensionalen photoakustischen Bild;

- Ermitteln, basierend auf einer reinen thermischen Impulsantwort und einer thermoelastischen Impulsantwort der Probe, eines inversen Filterfaktors zum Ausgleichen von einer Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds und

- Anwenden des ermittelten inversen Filterfaktors auf das erfaßte photoakustische Bild.

6. Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 5, wobei die reine thermische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion erzeugt wird, welche den Vorgang darstellt, bei dem eine an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe erzeugte Hitzewelle durch die Probe verläuft, bis sie in eine interne Temperaturverteilung der Probe konvertiert wird.

7. Verfahren zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 5, wobei die thermoelastische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion erstellt wird, die den Vorgang darstellt, in dem eine Änderung der Temperatur an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe in einen sehr kleinen Versatz der Probenoberfläche umgewandelt wird.

8. Vorrichtung zum Erfassen von photoakustischen Signalen mit

- einer Lichtquelle (31), die einen Lichtstrahl emittiert,

- Modulationsmitteln (32) zum Helligkeitsmodulieren des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls zum Vorsehen eines helligkeitsmodulierten Strahls mit einer gewünschten Frequenz;

- Fokussierungsmitteln (32) zum Fokussieren des helligkeitsmodulierten Strahls auf eine Probe (7), wodurch ein photoakustischer Effekt in der Probe induziert wird;

- Erfassungsmitteln (140) zum Erfassen des photoakustischen Effekts in dreidimensionalen Richtungen der Probe;

- Erstellungsmitteln (160) zum Erstellen eines dreidimensionalen photoakustischen Bilds der Probe basierend auf dem erfaßten photoakustischen Effekt;

- Informationserhaltungsmitteln (160) zum Erhalten von Informationen über die Oberfläche und den internen Aufbau der Probe aus dem dreidimensionalen photoakustischen Bild;

- Abtastmitteln (140) zum dreidimensionalen Abtasten des Strahls von der Probe oder der Lichtquelle;

- Ermittlungsmitteln (68) zum Ermitteln einer reinen thermischen Impulsantwort der Probe;

- Ermittlungsmitteln (68) zum Ermitteln einer thermoelastischen Impulsantwort der Probe;

- Ermittlungsmitteln (68) zum Ermitteln, basierend auf der reinen thermischen Impulsantwort und der thermoelastischen Impulsantwort, eines inversen Filterfaktors zum Ausgleichen einer Verschlechterung der Auflösung des photoakustischen Bilds und

- Mitteln (68) zum Anwenden des ermittelten inversen Filterfaktors auf das erfaßte photoakustische Bild.

9. Vorrichtung zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 8, wobei die thermische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion vorgesehen ist, welche den Vorgang repräsentiert, in dem eine an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe erzeugte Hitzewelle durch die Probe verläuft, bis sie in eine interne Temperaturverteilung der Probe umgewandelt ist.

10. Vorrichtung zum Erfassen von photoakustischen Signalen nach Anspruch 8, wobei die thermoelastische Impulsantwort durch eine Übertragungsfunktion vorgesehen ist, die den Vorgang darstellt, in dem eine Änderung der Temperatur an einem infinitesimal kleinen Punkt innerhalb der Probe in einen sehr kleinen Versatz der Probenoberfläche umgewandelt wird.