WO2005045403A1 - Interferometrische messvorrichtung - Google Patents
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- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
Definitions
- the invention relates to an interferometric measuring device for measuring geometric surface properties, comprising a light emission unit for generating an input beam, a beam splitter that guides it in an object beam guided to the surface of an object, and a beam splitter that leads to a reference beam, and a recording unit that detects the reflected object beam and the reflected one Reference beam are fed to each other with interference.
- Such an interferometric measuring device is identified as known, for example, in Bergmann Schaefer, Textbook of Experimental Physics - Volume 3 - OPTICS, Walter de Gruyter, Berlin New York, 1 993.
- To weaken the intensity of the reflected reference beam and adjustment to the intensity of the reflected object beam from the surface with the aim of obtaining high-contrast interference patterns it is known per se to manually insert neutral attenuation filters of suitable attenuation into the reference beam path. In order to compensate for the thickness of the neutral density filter, correspondingly thick glass plates are used in the object beam path.
- the object of the invention is to provide an interferometric measuring device in which the setting processes are simplified as much as possible.
- a polarizing filter arrangement is inserted at least into the beam path of the reference beam, with which the intensity of the reference beam can be varied in order to change the gray value obtained from the reference.
- the intensity of the reference beam can be adjusted quickly and easily, in particular automatically, so that repeated measurement sequences, for example in a manufacturing process, can be carried out quickly and reliably.
- the polarizing light source for example, or by means of a polarizing filter arranged in the input beam or in the reference beam path, is more or less weakened by adjusting the direction of polarization. Accordingly, there are various advantageous design variants in that the light emission unit generates a polarized input beam or that it emits a non-polarized input beam, a polarizing filter being arranged in its beam path.
- the intensity of the object beam can also be varied with little effort by adjusting a polarizing filter.
- a polarizing filter for example, such a design can be advantageous if a pattern of the object is used as a reference, ie the reference does not necessarily have a higher gray value than the object surface.
- An embodiment which is advantageous for an automated measurement consists in that the polarizing filter arrangement of the reference beam path and possibly the polarizing filter arrangement of the object beam path is (are) integrated in a control device as an actuator (s) for comparing the gray values of the reference beam and the object beam.
- a control device for controlling the polarizing filter arrangement of the reference beam path and optionally the object beam path comprises a control unit as a function of the gray value of the reference and / or the surface.
- the control unit contains a microcomputer or microcontroller.
- a further advantageous embodiment which offers favorable adaptation options to the respective measuring tasks, consists in the gray value of the reference and / or the surface being averaged over a certain area Intensity of the reflected reference beam and / or the reflected object beam is determined by means of the recording unit. It is advantageous here if the recording unit, for example a camera, itself offers certain image processing options and the selection of different sections of an image area or is connected to an image processing unit with an image display.
- control unit is equipped with a control program with which the adjustment of the gray values and the measurement of the surface properties can be carried out.
- the setting of the intensities can be carried out in a simple manner with the measures that the control program for the adjustment of the gray values for carrying out the steps of measuring the average intensity of the reflected object beam when the reference beam is darkened, setting the average intensity of the reflected reference beam when the object beam is darkened to the previously measured averaged intensity of the reflected object beam is formed by adjusting the polarizing filter arrangement of the reference beam path.
- the measuring program for recording the surface properties can then be selected automatically or manually.
- An advantageous embodiment further consists in that the intensity, averaged over a measuring range of interest, is used as the basis for measuring the gray value of the surface.
- Fig. 1 shows an embodiment of an interferometric measuring device with a polarizing filter arrangement arranged in a reference beam path in a schematic representation
- Fig. 2 shows an embodiment of an interferometric measuring device with polarizing filter arrangements in different beam paths.
- FIG. 1 shows an example of an interferometric measuring device which, in a manner known per se, has a light source LQ for emitting an input beam EST, a beam splitter ST for splitting the input beam EST into an object beam guided to the surface of an object O via an object beam path STO, and an object beam Reference beam path STR to a reference R guided reference beam and an image recording unit, for example with a camera K and an image sensor BA, which records the object beam reflected by the surface and the reference beam reflected by the reference, which are brought into interference with each other.
- a light source LQ for emitting an input beam EST
- a beam splitter ST for splitting the input beam EST into an object beam guided to the surface of an object O via an object beam path STO
- an object beam Reference beam path STR to a reference R guided reference beam and an image recording unit, for example with a camera K and an image sensor BA, which records the object beam reflected by the surface and the reference beam reflected by the reference, which are brought into interference with each other.
- the measuring device embodied here as a Michelson interferometer can also do so be configured such that a heterodyne interferometric measurement or a measurement of the surface based on the principle of white light interferometry is carried out, as is known per se.
- the light source can be designed, for example, as one or more light sources emitting monochromatic radiation or as a white light source for emitting short-coherent radiation.
- the interfering radiation recorded by the image recording unit BA, K is evaluated with respect to the interference phenomena in an evaluation device also provided in order to draw conclusions about the geometric nature of the surface OF. For example, the intensity distribution of the interference phenomena or the phase relationships of the interfering light can be evaluated.
- a polarizing filter arrangement with two polarizing filters PFR1, PFR2 in the present case is arranged in the reference beam path STR, with one polarizing filter PFR1 being able to weaken the reference beam until it is completely darkened by appropriate adjustment compared to the other polarizing filter PFR2, with which a polarization direction is specified.
- This polarizing filter arrangement is required if the light source does not emit polarized light per se or if no polarization filter is arranged in the input beam EST, so that the partial beam guided by the beam splitter ST into the reference beam path STR is unpolarized.
- the pole filter PFR1 can be adjusted automatically by means of a programmable control unit STE.
- the intensity of the reference beam thrown back by the reference R or the gray value of the reference which, for example, represents an average of the intensities over the reference surface, can be weakened to such an extent that it corresponds to the gray value of the object surface OF, which is also over a certain area of the object surface OF averaged intensity value represents, corresponds.
- optimal conditions for the evaluation of the interference phenomena are obtained. This results from the equation for the measurable total intensity l 1; 2
- X stands for the light path difference between the two beam paths. If there is an imbalance between the intensities of the beam paths STR and STO, the path length-dependent portion ⁇ TT 005 ⁇ ' n of the total intensity l 1 f 2 decreases - For measurements with the interferometric setup, the two intensities I- and l 2 should therefore be as equal as possible his.
- the pole filter PFR1 of the pole filter arrangement is an actuator of a regulating device, which can be controlled by a control unit STE.
- the control unit STE receives measurement signals for the adjustment from the image recording unit or the camera K or an evaluation device connected to it.
- the measurements of the mean intensities of the reference R and the object surface OF or their gray values are measured with the image acquisition unit BA, K.
- the reflecting, for example specular surface of the reference R gives the highest intensity.
- the mean object intensity is first measured while darkening the reference beam path, the polarizing filter arrangement PFR1, PFR2 being set to dark.
- the gray value is then determined by averaging the intensity of the reflected object beam over the Forming surface area that preferably corresponds to the area of interest, in which the measurement of the desired surface properties is carried out.
- the object beam path is then also darkened, for example, likewise by means of a polarizing filter arrangement or an aperture, and the mean reference intensity or the gray value of the reference R is measured.
- the reference intensity is adjusted in the same camera setting as in the measurement of the gray value of the surface F by adjusting the polarizing filter PFR1 so that it corresponds to the previously determined value of the surface intensity of the object O.
- the measurements of the averaged surface intensity and the averaged reference intensity or the relevant gray values are carried out with the image recording unit or the evaluation device, which is advantageously equipped with an image processing device, and makes it possible to select suitable surface areas on a screen display.
- the signals of the image recording unit or evaluation device are fed to the control unit STE in order to set the polarizing filter PFR1 accordingly.
- an appropriate setting can be made in the control unit STE or evaluation device by means of the polarizing filter arrangement PFR1, PFR2.
- the average intensity of the surface OF can also be used from case to case by means of the image recording unit BA, K, the evaluation device and / or the control unit STE be considered appropriately.
- a pole filter arrangement PFR is inserted both in the reference beam path STR and a pole filter arrangement PFO is inserted in the object beam path STO.
- a further pole filter PFE can be arranged in the beam path of the input beam EST in order to supply polarized light to the beam splitter ST, so that the pole filter arrangements of the object beam path STO and the reference beam path STR can be designed as simple pole filters PFO, PFR , which are connected as actuators to the control unit STE and can be adjusted by the latter, the control being able to be carried out similarly to that described with reference to the exemplary embodiment according to FIG. 1.
- the mean intensities of the object beam and the reference beam or the relevant gray values can be measured first. Then the beam path with the higher intensity is selected and the relevant intensity is reduced until the average intensity or the gray value of the other beam path is reached.
- the two gray values can also be compared if the gray value of the reference R is less than that of the object surface OF, for example if the reference represents a pattern of the object O. If, for example, the polarizing filter PFE of the input beam path is also connected to the control unit STE, the overall intensity can also be regulated by adjusting the polarizing filter PFE in the input beam path.
- the attenuation by the factor ⁇ is carried out on the beam path with the greatest intensity.
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine interferometrische Messvorrichtung zur Messung geometrischer Oberflächeneigenschaften mit einer Lichtabgabeeinheit (LQ) zum Erzeugen eines Eingangsstrahls (EST), einem diesen in einem zur Oberfläche eines Objekts geführten Objektstrahl (STO) und einen zu einer Referenz (R) geführten Referenzstrahl (STR) aufteilenden Strahlteiler (ST) und einer Aufnahmeeinheit (BA, K), der der zurückgeworfene Objektstrahl und der zurückgeworfene Referenzstrahl unter Interferenz miteinander zugeführt werden. Einstellvorgänge der interferometrischen Messvorrichtung werden dadurch begünstigt, dass zumindest in den Strahlengang des Referenzstrahles (STR) eine Polfilteranordnung (PFR; PFR1, PFR2) eingefügt ist, mit der die Intensität des Referenzstrahles (STR) zum Ändern des von der Referenz (R) erhaltenen Grauwerts variierbar ist.
Description
Interferometrische IVlessvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine interferometrische Messvorrichtung zur Messung geometrischer Oberflächeneigenschaften mit einer Lichtabgabeeinheit zum Erzeugen eines Eingangsstrahls, einem diesen in einem zur Oberfläche eines Objekts geführten Objektstrahl und einen zu einer Referenz geführten Referenzstrahl aufteilenden Strahlteiler und einer Aufnahmeeinheit, der der zurückgeworfene Objektstrahl und der zurückgeworfene Referenzstrahl unter Interferenz miteinander zugeführt werden.
Stand der Technik
Eine derartige interferometrische Messvorrichtung ist z.B. in Bergmann Schäfer, Lehrbuch der Experimentalphysik - Band 3 - OPTIK, Walter de Gruyter, Berlin New York, 1 993 als bekannt ausgewiesen. Zum Abschwächen der Intensität
des zurückgeworfenen Referenzstrahls und Abgleich auf die Intensität des von der Oberfläche zurückgeworfenen Objektstrahls mit dem Ziel, kontrastreiche Interferenzmuster zu erhalten, ist es an sich bekannt, in den Referenzstrahlengang manuell Neutraldichtefilter geeigneter Abschwächung einzusetzen. Um die Dicke der Neutraldichtefilter auszugleichen, werden in den Objektstrahlengang entsprechend dicke Glasplatten eingesetzt. Diese Maßnahmen sind insbesondere bei einem Fertigungsprozess bzw. wiederholt ablaufenden Messprozess aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine interferometrische Messvorrichtung bereit zu stellen, bei der die Einstellvorgänge möglichst weitgehend vereinfacht werden.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass zumindest in den Strahlengang des Referenzstrahles eine Polfilteranordnung eingefügt ist, mit der die Intensität des Referenzstrahles zum Ändern des von der Referenz erhaltenen Grauwerts variierbar ist.
Mit der Polfilteranordnung lässt sich die Intensität des Referenzstrahls schnell und einfach insbesondere auch automatisch verstellen, so dass wiederholte Messabläufe beispielsweise in einem Fertigungsprozess schnell und zuverlässig durchführbar sind. Mit der Polfilteranordnung wird die z.B. von einer polarisierten Lichtquelle oder mittels eines in dem Eingangsstrahl oder in dem Referenzstrahlengang angeordneten Polfilters durch Verstellen der Polarisationsrichtung mehr oder weniger geschwächt.
Entsprechend bestehen verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten darin, dass die Lichtabgabeeinheit einen polarisierten Eingangsstrahl erzeugt oder dass sie einen nicht polarisierten Eingangsstrahl abgibt, wobei in dessen Strahlengang ein Polfilter angeordnet ist.
Ist vorgesehen, dass in dem Strahlengang des Objektstrahis eine weitere Polfilteranordnung angeordnet ist, so lässt sich auch die Intensität des Objektstrahls durch Verstellen eines Polfilters mit wenig Aufwand variieren. Beispielsweise kann eine derartige Ausbildung günstig sein, wenn als Referenz ein Muster des Objekts verwendet wird, die Referenz also nicht unbedingt einen höheren Grauwert besitzt als die Objektoberfläche.
Eine für eine automatisierte Messung vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Polfilteranordnung des Referenzstrahlenganges und gegebenenfalls die Polfilteranordnung des Objektstrahlenganges als Stellglied(er) zum Abgleichen der Grauwerte des Referenzstrahls und des Objektstrahls aufeinander in eine Regeleinrichtung eingebunden ist (sind) . Hierbei ist eine Ausbildung in der Weise vorteilhaft, dass die Regeleinrichtung zum Ansteuern der Polfilteranordnung des Referenzstrahlenganges und gegebenenfalls des Objektstrahlenganges in Abhängigkeit des Grauwertes der Referenz und/oder der Oberfläche eine Steuereinheit umfasst. Ein einfacher, variable Steuermöglichkeiten bietender Aufbau ergibt sich dabei z.B. dadurch, dass die Steuereinheit einen Mikrorechner bzw. Mikro- contoller beeinhaltet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung die günstige Anpassungsmöglichkeiten an jeweilige Messaufgaben bietet, besteht darin, dass der Grauwert der Referenz und/oder der Oberfläche als über einen bestimmten Flächenbereich gemittelte
Intensität des zurückgeworfenen Referenzstrahls und/oder des zurückgeworfenen Objektstrahls mittels der Aufnahmeeinheit bestimmt wird. Günstig ist es hierbei, wenn die Aufnahmeeinheit, z.B. Kamera, selbst gewisse Bildverarbeitungsmöglichkeiten und die Wahl unterschiedlicher Ausschnitte eines Bildbereiches bietet oder diese mit einer Bildverarbeitungseinheit mit Bildanzeige verbunden ist.
Eine automatisierte Messung wird weiterhin dadurch begünstigt, dass die Steuereinheit mit einem Steuerprogramm ausgestattet ist, mit dem der Abgleich der Grauwerte und die Messung der Oberflächeneigenschaften durchführbar sind.
Die Einstellung der Intensitäten kann dabei auf einfache Weise mit den Maßnahmen durchgeführt werden, dass das Steuerprogramm für den Abgleich der Grauwerte zum Durchführen der Schritte Messung der gemittelten Intensität des zurückgeworfenen Objektstrahls bei abgedunkeltem Referenzstrahl, Einstellung der gemittelten Intensität des zurückgeworfenen Referenzstrahls bei abgedunkeltem Objektstrahl auf die zuvor gemessene ge- mittelte Intensität des zurückgeworfenen Objektstrahls durch Verstellen der Polfilteranordnung des Referenzstrahlenganges ausgebildet ist. Anschließend kann dann das Messprogramm für die Erfassung der Oberflächeneigenschaften automatisch oder manuell gewählt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht ferner darin, dass zur Messung des Grauwertes der Oberfläche die über einen interessierenden Messbereich ge- mittelte Intensität zugrundegelegt wird. Mit dieser Maßnahme wird eine genaue
Abstimmung auf die Intensitätsverteilung eines z.B. gerundeten oder unterschiedlich in dem interessierenden Messbereich streuenden Objekts erreicht.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit einer in einem Referenzstrahlengang angeordneten Polfilteranordnung in schematischer Darstellung und
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer interferometrischen Messvorrichtung mit Polfilteranordnungen in verschiedenen Strahlengängen.
Ausführungsbeispiel
Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer interferometrischen Messvorrichtung, die in an sich bekannter Weise eine Lichtquelle LQ zum Abgeben eines Eingangsstrahls EST, einen Strahlteiler ST zum Aufteilen des Eingangsstrahls EST in einen über einen Objektstrahlengang STO zur Oberfläche eines Objekts O geführten Objektstrahl und einen über einen Referenzstrahlengang STR zu einer Referenz R geführten Referenzstrahl sowie eine Bildaufnahmeeinheit beispielsweise mit einer Kamera K und einem Bildaufnehmer BA aufweist, die den von der Oberfläche zurückgeworfenen Objektstrahl und den von der Referenz zurückgeworfenen Referenzstrahl aufnimmt, die miteinander zur Interferenz gebracht sind. Die vorliegend als Michelson-Interferometer ausgebildete Messvorrichtung kann des Weiteren so
ausgestaltet sein, dass mit ihr eine heterodyn-interferometrische Messung oder eine auf dem Prinzip der Weißlichtinterferometrie basierende Messung der Oberfläche durchgeführt wird, wie an sich bekannt. Dementsprechend kann die Lichtquelle z.B. als eine oder mehrere monochromatische Strahlungen abgebende Lichtquelle oder als Weißlichtquelle zur Abgabe kurzkohärenter Strahlung ausgebildet sein. Die von der Bildaufnahmeeinheit BA, K aufgenommene interferierende Strahlung wird hinsichtlich der Interferenzerscheinungen in einer ebenfalls vorgesehenen Auswerteeinrichtung ausgewertet, um Rückschlüsse auf die geometrische Beschaffenheit der Oberfläche OF zu ziehen. Beispielsweise kann hierzu die Intensitätsverteilung der Interferenzerscheinungen oder es können die Phasenbeziehungen des interferierenden Lichts ausgewertet werden.
In dem Referenzstrahlengang STR ist eine Polfilteranordnung mit vorliegend zwei Polfiltern PFR1 , PFR2 angeordnet, wobei mit dem einen Polfilter PFR1 durch entsprechende Verstellung gegenüber dem anderen Polfilter PFR2, mit dem eine Polarisationsrichtung vorgegeben wird, eine Schwächung des Referenzstrahls bis zur vollständigen Abdunklung ermöglicht wird. Diese Polfilteranordnung ist erforderlich, wenn die Lichtquelle an sich kein polarisiertes Licht abgibt oder in dem Eingangsstrahl EST kein Polarisationsfilter angeordnet ist, so dass der von dem Strahlteiler ST in den Referenzstrahlengang STR geführte Teilstrahl unpola- risiert ist. Die Verstellung des Polfilters PFR1 kann automatisch mittels einer programmierbaren Steuereinheit STE durchgeführt werden. Mittels der Polfilteranordnung PFR1 , PFR2 kann die Intensität des von der Referenz R zurückgeworfenen Referenzstrahls bzw. der Grauwert der Referenz, der z.B. einen Mittelwert der Intensitäten über der Referenzfläche darstellt, soweit abgeschwächt werden, dass er dem Grauwert der Objektoberfläche OF, der ebenfalls einen über einen bestimmten Bereich der Objektoberfläche OF gemittelten Intensitätswert dar-
stellt, entspricht. Hierdurch werden optimale Bedingungen für die Auswertung der Interferenzerscheinungen erhalten. Dies ergibt sich aus der Gleichung für die messbare gesamte Intensität l1 ; 2
sind beide Interferenzen gleich, d .h. ^ = l2, dann folgt für die Gesamtintensität \u 2 = 21(1 + cos Aψ) mit dem Phasenunterschied Aφ = 2 • (π/λ) • x. Dabei steht x für den Lichtwegunterschied zwischen den beiden Strahlengängen . Stellt sich ein Ungleichgewicht zwischen den Intensitäten der Strahlengänge STR und STO ein, sinkt der weglängenabhängige Anteil ϊϊTT005 Ψ 'n der Gesamtintensität l1 f 2- Für das Messen mit dem interferometrischen Aufbau sollten daher die beiden Intensitäten I-, und l2 möglichst gleich sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Polfilter PFR1 der Polfilteranordnung Stellglied einer Regeleinrichtung, das von einer Steuereinheit STE ansteuerbar ist. Die Steuereinheit STE empfängt ihrerseits Messsignale für die Verstellung von der Bildaufnahmeeinheit bzw. der Kamera K oder einer daran angeschlossenen Auswerteeinrichtung. Mit der Bildaufnahmeeinheit BA, K werden die Messungen der mittleren Intensitäten der Referenz R und der Objektoberfläche OF bzw. deren Grauwerte gemessen. In der Regel ergibt die reflektierende, beispielsweise spiegelnde Fläche der Referenz R die höchste Intensität. In diesem Falle wird zunächst die mittlere Objektintensität unter Abdunklung des Referenzstrahlenganges gemessen, wobei die Polfilteranordnung PFR1 , PFR2 dunkel gestellt ist. Mittels der Aufnahmeeinheit BA, K wird dann der Grauwert durch Mitteln der Intensität des zurückgeworfenen Objektstrahls über dem be-
treffenden Oberflächenbereich gebildet, der vorzugsweise der interessierenden Fläche entspricht, in der auch die Messung der gewünschten Oberflächeneigenschaften vorgenommen wird. Anschließend wird der Objektstrahlengang z.B. ebenfalls durch eine Polfilteranordnung oder eine Blende abgedunkelt und eine Messung der mittleren Referenzintensität bzw. des Grauwertes der Referenz R vorgenommen. Dabei wird die Referenzintensität bei derselben Kameraeinstellung wie bei der Messung des Grauwertes der Oberfläche F durch Verstellen des Polfilters PFR1 so eingestellt, dass sie dem vorher ermittelten Wert der Oberflächenintensität des Objektes O entspricht. Die Messungen der gemittelten Oberflächenintensität und der gemittelten Referenzintensität bzw. der betreffenden Grauwerte erfolgt dabei mit der Bildaufnahmeeinheit bzw. der Auswerteeinrichtung, die vorteilhafterweise mit einer Bildverarbeitungseinrichtung ausgestattet ist, und es auf einer Bildschirmanzeige ermöglicht, geeignete Oberflächenbereiche auszuwählen. Die Signale der Bildaufnahmeeinheit oder Auswerteeinrichtung werden der Steuereinheit STE zugeführt, um das Polfilter PFR1 entsprechend einzustellen.
Sollte in bestimmten Fällen ein Unterschied der Oberflächenintensität und der Referenzintensität gewünscht sein, kann durch entsprechende Vorgabe in der Steuereinheit STE oder Auswerteeinrichtung eine entsprechende Einstellung mittels der Polfilteranordnung PFR1 , PFR2 vorgenommen werden. Auch kann die mittlere Intensität der Oberfläche OF je nach Messaufgabe, z.B. Gewichtung unterschiedlicher Bereiche, Berücksichtigung unterschiedlicher Reflexionseigenschaften, wie z.B. unterschiedlicher Streueigenschaften oder Krümmungen der Objektoberfläche OF, mittels der Bildaufnahmeeinheit BA, K, der Auswerteeinrichtung und/oder der Steuereinheit STE von Fall zu Fall geeignet berücksichtigt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist sowohl in dem Referenzstrahlengang STR eine Polfilteranordnung PFR als auch in dem Objektstrahlengang STO eine Polfilteranordnung PFO eingefügt. Ist die Lichtquelle LQ nicht polarisierend, kann in dem Strahlengang des Eingangsstrahls EST ein weiteres Polfilter PFE angeordnet sein, um bereits dem Strahlteiler ST polarisiertes Licht zuzuführen, so dass die Polfilteranordnungen des Objektstrahlenganges STO und des Referenzstrahlenganges STR als einfache Polfilter PFO, PFR ausgebildet sein können, die als Stellglieder an die Steuereinheit STE angeschlossen sind und von dieser verstellt werden können, wobei die Regelung ähnlich vorgenommen werden kann wie anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 beschrieben. Auch hierbei können zunächst die mittleren Intensitäten des Objektstrahls und des Referenzstrahls bzw. die betreffenden Grauwerte gemessen werden. Anschließend wird der Strählengang mit der höheren Intensität ausgewählt und die betreffende Intensität solange verringert, bis die mittlere Intensität bzw. der Grauwert des anderen Strahlengangs erreicht ist. Mit diesen Maßnahmen kann beispielsweise auch dann ein Abgleich der beiden Grauwerte vorgenommen werden, wenn der Grauwert der Referenz R geringer ist als der der Objektoberfläche OF, beispielsweise wenn die Referenz ein Muster des Objekts O darstellt. Ist beispielsweise auch das Polfilter PFE des Eingangsstrahlenganges mit der Steuereinheit STE verbunden, kann eine Regulierung der Gesamtintensität auch durch ein Verstellen des Polfilters PFE im Eingangsstrahlengang erfolgen.
Die Abschwächung der Intensität in einem Strahlengang kann mittels des Zusammenhangs δ = (min GW1 f GW2) / (max GW„ GW2)
berechnet werden. Die Dämpfung um den Faktor δ wird an dem Strahlengang mit der größten Intensität vorgenommen.
Claims
A n s p r ü c h e
Interferometrische Messvorrichtung zur Messung geometrischer Oberflächeneigenschaften mit einer Lichtabgabeeinheit (LQ) zum Erzeugen eines Eingangsstrahls (EST), einem diesen in einem zur Oberfläche eines Objekts geführten Objektstrahl (STO) und einen zu einer Referenz (R) geführten Referenzstrahl (STR) aufteilenden Strahlteiler (ST) und einer Aufnahmeeinheit (BA, K), der der zurückgeworfene Objektstrahl und der zurückgeworfene Referenzstrahl unter Interferenz miteinander zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in den Strahlengang des Referenzstrahles (STR) eine Polfilteranordnung (PFR; PFR1 , PFR2) eingefügt ist, mit der die Intensität des Referenzstrahles (STR) zum Ändern des von der Referenz (R) erhaltenen Grauwerts variierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabgabeeinheit (LQ) einen polarisierten Eingangsstrahl (EST) erzeugt oder
dass sie einen nicht polarisierten Eingangsstrahl (EST) abgibt, wobei in dessen Strahlengang ein Polfilter (PFE) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlengang des Objektstrahls (STO) eine weitere Polfilteranordnung (PFO) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfilteranordnung (PFR; PFR1 , PFR2) des Referenzstrahlenganges und gegebenenfalls die Polfilteranordnung des Objektstrahlenganges als Stellglied(er) zum Abgleichen der Grauwerte des Referenzstrahls (STR) und des Objektstrahls aufeinander in eine Regeleinrichtung eingebunden ist (sind).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung zum Ansteuern der Polfilteranordnung des Referenzstrahlenganges (PFR; PFR1 , PFR2) und gegebenenfalls des Objektstrahlenganges (PFO) in Abhängigkeit des Grauwertes der Referenz (R) und/oder der Oberfläche (OF) eine Steuereinheit (STE) umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grauwert der Referenz (R) und/oder der Oberfläche (OF) als über einen bestimmten Flächenbereich gemittelte Intensität des zurückgewor-
enen Referenzstrahls und/oder des zurückgeworfenen Objektstrahls mittels der Aufnahmeeinheit (BA, K) bestimmt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (STE) mit einem Steuerprogramm ausgestattet ist, mit dem der Abgleich der Grauwerte und die Messung der Oberflächeneigenschaften durchführbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerprogramm für den Abgleich der Grauwerte zum Durchführen der Schritte Messung der gemittelten Intensität des zurückgeworfenen Objektstrahls bei abgedunkeltem Referenzstrahl, Einstellung der gemittelten Intensität des zurückgeworfenen Referenzstrahls bei abgedunkeltem Objektstrahl auf die zuvor gemessene gemittelte Intensität des zurückgeworfenen Objektstrahls durch Verstellen der Polfilteranordnung (PFR; PFR1 , PFR2) des Referenzstrahlenganges ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Grauwertes der Oberfläche die über einen interessierenden Messbereich gemittelte Intensität zugrundegelegt wird.
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Also Published As
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