WO2012028286A1 - Verfahren zum bestimmen eines höhenprofils und vorrichtung zur durchführung desselben - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines höhenprofils und vorrichtung zur durchführung desselben Download PDF

Info

Publication number
WO2012028286A1
WO2012028286A1 PCT/EP2011/004320 EP2011004320W WO2012028286A1 WO 2012028286 A1 WO2012028286 A1 WO 2012028286A1 EP 2011004320 W EP2011004320 W EP 2011004320W WO 2012028286 A1 WO2012028286 A1 WO 2012028286A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
height profile
specimen
test
test body
interferometer
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/004320
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Reinsch
Original Assignee
Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt filed Critical Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Publication of WO2012028286A1 publication Critical patent/WO2012028286A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02083—Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
    • G01B9/02085—Combining two or more images of different regions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/52—Combining or merging partially overlapping images to an overall image

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a height profile of an upper side of a test specimen.
  • the invention also relates to an apparatus for carrying out such a method.
  • microprocessor production may be mentioned here, in which so-called semiconductor wafers are used as substrates for the electronic components, in particular
  • CONFIRMATION COPY special for the integrated circuits, serve.
  • a height profile within the meaning of the invention is therefore in particular a two-dimensional height profile, that is to say a "height map" of the upper side, that is to say the side to be measured, of the test body.
  • the light passes through, among other things, an expander, ie an optic with which it is widened to a light beam that is as homogeneous as possible.
  • the diameter of this expanded parallel light beam is different from application to application.
  • the light Before the light leaves the interferometer, it finally passes through a reference disk on which part of the light is already reflected. With this part, the light reflected from the specimen is brought into interference. Based on the interference pattern, a height profile of the upper surface of the test body to be scanned can be created.
  • the larger the upper surface of the specimen to be scanned the larger must be the expander and thus the parallel light bundle.
  • larger interferometers which have a large diameter of the expander, are very expensive.
  • the detection optics and electronics are designed twice as large to achieve the same lateral resolution of the height profile. This also increases the manufacturing cost of a device for determining the height profile of the top of the specimen.
  • the height profile of the top of the reference disc which forms the end of the interferometer and at which the first part of the light is reflected, must be known very accurately. First of all, the top of this reference disc must be measured.
  • US Pat. No. 6,184,994 B1 discloses an expanded version of the "three-plate test.” In addition to planar objects, it is also possible to examine spherical objects, although a large number of different measurements with different test and reference surfaces must be carried out in order to obtain a result get.
  • US Pat. No. 7,140,119 B2 discloses a method for measuring spherical shaped or at least nearly spherical surfaces.
  • the distance to the surface to be measured is determined selectively by means of a distance measuring device, which may be, for example, an interferometer.
  • the meter is guided over the surface in circles, spirals or similar movements.
  • the shape of the surface to be measured can be represented accurately, so that in particular deviations from a spherical surface shape can be precisely located.
  • DE 100 09 870 A1 discloses a method for the examination of test objects, in which a surface of the test object to be measured is imaged in different individual recordings. This can be done for example by means of the phase difference image method. It is shown to be disadvantageous that an assignment of the individual images to the surface of the object is difficult, since in particular often the orientation of the different images relative to each other is unknown. As a solution, it is proposed that light slices are simultaneously generated on the surface of the test object, via which an association of the individual images with each other is possible.
  • the invention is therefore based on the object, a method for
  • the invention achieves the stated object by a generic method with the following steps: a) Determining a first partial height profile of a first part of the
  • test body Top of the specimen by means of an interferometer, wherein the test body is in a first position, b) rotating the test body by a predetermined angle i into a second position,
  • a diameter of each partial height profile is smaller than a diameter of the upper side of the test specimen. Consequently, with the method according to the invention, initially a first part height profile is created by means of an interferometer.
  • an interferometer which was widened in an expander onto a parallel bundle of rays of a fixed diameter, is transmitted to and reflected by the upper side of the specimen to be measured.
  • a reference disc In the beam path there is a reference disc, on which a part of the light is reflected, with which the reflected light from the top of the specimen is brought to the interference. Since a height profile of the reference disc is known, it can be concluded from the interference pattern on the height profile of the first part of the top of the specimen.
  • This method is particularly applicable when the diameter of the interferometer, or its expander, which determines the diameter of the first part height profile, is smaller than the diameter of the top of the specimen.
  • the thus determined interference pattern or the partial height profile determined from it is stored, for example, in an electronic memory unit of a computer.
  • the specimen is rotated by a predetermined angle ai, so that now is a second part of the surface of the specimen in the beam path of the interferometer.
  • ai a predetermined angle
  • a first tilt angle ⁇ i is determined around which the test body was tilted when rotating to the second position relative to the first position. This can be done for example by means of an autocollimator. In this case, light is emitted, for example, on the underside of the test body opposite the upper side and reflected either directly from this underside or from a mirror mounted thereon.
  • the reflected light beam hits at a certain location on an optical detector element, such as a CCD camera. If the test specimen is then tilted relative to the first position when the specimen is rotated, the position at which the reflected light beam impinges on the optical detector element changes. This change can be used to determine the first tilt angle.
  • an optical detector element such as a CCD camera
  • the autoclave limiter is arranged so that it sends its light on the opposite side of the underside of the test piece to be measured.
  • the mirror which is responsible for the reflection of the emitted autocollimator light beam, can be arranged in the middle of the underside of the test specimen, which may for example be circular.
  • the mirror is still after the rotation still in the beam path of the autocollimator beam. A shift of the autocollimator and / or the mirror is thus avoided, whereby the error rate of the method decreases.
  • the determined second partial height profile can be adjusted by the tilt. Thereafter, it is easily possible to join the two recorded part height profiles to a height profile of the first and the second part of the top of the specimen.
  • the diameter of the part height profile ie the diameter of the expander of the interferometer, just as large or larger than the diameter of the top of the test piece to be measured, by rotating the test specimen in different positions, the effect of mechanical tension on the support points of the specimen on this acting pressure can be eliminated.
  • the main purpose of the method according to the invention is, however, with an autocollimator of a certain diameter also tops of test specimens. whose diameter is greater than this particular interferometer diameter.
  • the diameter of each partial height profile is more than half the diameter of the top of the test specimen. In this way, it is ensured that the center of the top of the specimen is part of the first part of the top and the second part of the top and thus also for this particular point, a partial height profile is created. In addition, a frayed edge of the height profile composed of the partial height profiles is avoided in this way.
  • the method steps b), c), d) and e) are repeated at least once, wherein for each repetition a separate tilt angle is determined and all individual pitch profiles after cleaning in step f) to the respective tilt to a height profile be assembled.
  • the determined part height profiles completely cover the top of the test specimen, ie the side to be measured.
  • a new tilt angle has to be determined by which the test specimen was tilted during this rotation.
  • the part height profile recorded in this new position not only the tilting around this new tilt angle, but also the tilting around all predetermined tilt angles must be considered. It is important that, when joining the different part height profiles, all tilting relative to the first position is taken into account and calculated out of the part height profiles.
  • the respective tilt angle is first determined after turning the test specimen into the respectively next position or only the partial height profile is recorded.
  • the method steps c) and d) can also be carried out simultaneously.
  • the determination of a respective partial height profile comprises a plurality of interference measurements with the interferometer, which is then averaged over.
  • any temperature fluctuations in the air in the beam path which can lead to a slight change in the refractive indices of the air, averaged out.
  • Other perturbations can be eliminated as well.
  • the angle c by which the test specimen is rotated to the next position, is identical for each rotation.
  • different angles of rotation may be used, such as when some areas of the top of the specimen are to be considered more closely than others.
  • the angle ai by which the test specimen is rotated into the respective next position is preferably less than 20 °, preferably less than 15 °, particularly preferably less than 10 °.
  • test specimen is preferably stored upright.
  • the to be measured The top is then substantially vertical.
  • the specimen is driven, for example, at its periphery to rotate it.
  • each part height profile is determined as far as possible from support points at which the test piece rests on a test specimen holder.
  • the test piece which is in the form of a circular disk for example, is measured in a standing position.
  • the test specimen can be mounted, for example, standing on two rollers.
  • the relatively large mass of the test piece is located on a very small surface, so that the pressure acting on the test piece at these points is relatively high. Due to the high measuring accuracy of the method, the deformations occurring at these points due to this high pressure can be measured.
  • the height profile of the top of the specimen in the unloaded state is often of interest. Therefore, each part height profile is preferably taken as far away from the support points as possible so that the effects caused by the high pressure prevailing at these points do not impair the measurement of the partial height profile.
  • an angle measuring device in particular an autocollimator.
  • the specimen holder is arranged in particular between the interferometer and the angle-measuring device, in particular the autocollimator. In this way it is possible to measure with the interferometer, the top of the specimen and at the same time on the underside opposite the top of the specimen a mirror for determining - -
  • the specimen holder comprises two rollers for supporting the specimen. These can be driven in particular via servo motors, whereby the rotation of the test body by the angle CM is accurate, easy and reproducible.
  • 1 is a schematic plan view of a top surface to be measured of a stored test specimen
  • FIG. 2 shows a schematic side view of an apparatus for carrying out the method
  • Fig. 4 the schematic representation of a test specimen in a first and a second position.
  • FIG. 1 shows the schematic plan view of an upper side 2 of a test piece 4.
  • the test piece 4 is mounted on two supports 6 and lies with two bearing points 8 on a respective support 6.
  • the two supports 6 together form a scholar Eisenhalterung 7. Due to the very small surface of the bearing points 8 and the relatively large weight of the specimen 4 acts at the bearing points 8, a significant pressure on the test specimen 4. This can cause elastic deformation in the bearing points 8 come that change a height profile of the top 2 of the specimen 4 in this area compared to the unloaded situation.
  • the test piece 4 can also be stored, for example, on two rollers. Then, at least one of these rollers can be driven, for example by a servomotor, to rotate the test body 4. The specimen 4 is then driven at its periphery.
  • a very simple embodiment of the apparatus is achieved.
  • a first part 10 of the surface 2 is shown, in which by means of an interferometer 14, a first part height profile is determined.
  • This first part 0 of the surface 2 is so far away from the bearing points 8, that in the bearing points 8 caused by the pressure prevailing there deformations in the first part 10 of the surface are not felt.
  • the first partial height profile, which is determined in the first part 10 of the top 2 is therefore free from the influence of gravity and the resulting deformations.
  • a dashed line indicates a mirror element 12. This is located on an underside of the test specimen and is therefore not actually visible in the view shown in FIG. On this mirror element 12, a light beam of an autocollimator 18 is sent and reflected by this. This reflected light beam reaches an optical detector element 24, for example a CCD camera. If the test specimen 4 is tilted during rotation, the position at which the reflected light beam from the mirror element 12 impinges on the optical detector element 24 changes. In addition, the tilt angle ßi can be determined.
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement for carrying out a method according to the invention in a side view.
  • a test specimen 4 In the middle of a test specimen 4 is arranged, which has on its left side a top 2 whose height profile is to be determined.
  • the test piece 4 has a diameter D.
  • an interferometer 14 is arranged, with which the part height profiles of parts of the top 2 of the specimen 4 can be determined.
  • the interferometer 14 has a diameter d indicative of the size that a partial height profile can maximally be taken with this interferometer 14.
  • the diameter d of the interferometer 14 is exactly half the size of the diameter D of the specimen 4 and thus also its 2.
  • An upper side 2 of the underside 16 of the test specimen 4 is an autocollimator 18. This sends a light beam to a mirror element 12 which is arranged on the underside 16 of the specimen 4. From this mirror element 12, the light beam is reflected and impinges on an optical detector element, not shown in Figure 2. If the test specimen 4 is tilted during rotation, the position of the reflected light beam on the optical detector element 24 changes, so that the tilt angle ⁇ i can be determined.
  • FIG. 3 shows the schematic view of an upper side 2 of a test body 4.
  • a first partial height profile of a first part 10 of the upper side 2 is recorded.
  • the test specimen 4 is ⁇ - ⁇ by a predetermined angle, which is 90 ° in the embodiment shown in Figure 3, rotated.
  • a second partial height profile of a second part 20 of the upper side 2 of the test body 4 is received in the new position. This can lead to a tilting of the test specimen 4, which is shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a test body 4 with an upper side 2, initially in a first position, in which the test body 4 in FIG. 4 is shown with a solid line.
  • the test specimen 4 After turning the test specimen 4 by the angle ⁇ , the test specimen 4 is in a second position, in which it is shown in Figure 4 with a dashed line. In the second position, the test body 4 can be tilted relative to the first position by a tilt angle ßi. This is greatly exaggerated in Figure 4 for clarity.
  • An autocollimator 18 emits a light beam on a lower side 16 of the test piece 4. If the test piece 4 is in the first position, represented by a solid line in FIG. 4, the reflected light beam 22 strikes an optical detector element 24, which is part of an otherwise shown in FIG 4 autocollimator 18, not shown. For better clarity, only the reflected light beam 22 has been shown in FIG.
  • a partial height profile in the second part 20 of the upper side 2 of the test specimen 4 is determined, this is distorted by the tilting of the test specimen 4 by the tilt angle i.
  • the tilt angle ⁇ i is known by the measurement via the autocollimator 18, this effect can be calculated out of the partial height profile.
  • the two partial height profiles of the first part 10 of the top 2 and the second part 20 of the top 2 can be easily assembled to a height profile. Subsequently, the test piece 4 can be rotated again by the angle ai.
  • a third part 30 of the top 2 and a fourth part 40 are still shown, in each of which a partial height profile is determined.
  • the test specimen 4 By turning the test specimen 4 by the angle c, first the second part 20, then the third part 30 and the fourth part 40 of the upper side 2 enter the beam path of the interferometer 14, so that the partial height profile can be determined.
  • the midpoint M of the upper side 2 of the test body 4 lies at the edge of all four parts 10, 20, 30, 40 of the upper side 4.
  • partial faces 28 which are not contained in any of the parts 10, 20, 30, 40 of the upper side 2 are formed.
  • the angle can be reduced, so that more partial height profiles are accommodated, and on the other hand, the diameter d, which corresponds to the diameter d of the interferometer 14, or its expander speaks, increases.
  • the diameter d of the interferometer 14 and thus also the parts 10, 20, 30, 40 of the O- berseite 2 of the test specimen 4 more than half as large as the diameter D of the top 2 of the specimen 4. This not only ensures that the center M of the upper side 2 of the test piece 4 can be contained in each part 10, 20, 30, 40 of the top 2, and also the size of the faces 28, for which no part height profile is created, is reduced, but also that the mirror element 12 can also be mounted centrally on the underside 16 of the specimen 4. It is thus after each rotation of the specimen 4 by the angle ⁇ ⁇ continue in the beam path of Autokoliimators 18 so that it does not have to be moved. In addition, the mirror element 12 may be made very small.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Höhenprofils einer Oberseite (2) eines Prüfkörpers (4) mit folgenden Schritten: a) Bestimmen eines ersten Teilhöhenprofils eines ersten Teils (10) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4) mittels eines Interferometers (14), wobei sich der Prüfkörper (4) in einer ersten Position befindet, b) Drehen des Prüfkörpers (4) um einen vorbestimmten Winkel α1 in eine zweite Position, c) Bestimmen eines ersten Kippwinkels ß1, um den der Prüfkörper (4) beim Drehen in die zweite Position relativ zur ersten Position verkippt wurde, d) Bestimmen eines zweiten Teilhöhenprofils eines zweiten Teils (20) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4) mittels des Interferometers (14), wobei sich der Prüfkörper (4) in der zweiten Position befindet, e) Bereinigen des zweiten Teilhöhenprofils um die Verkippung um den ersten Kippwinkel ß1, f) Zusammenfügen des ersten Teilhöhenprofils und des zweiten Teilhöhenprofils zu einem Höhenprofil des ersten Teils (10) und des zweiten Teils (20) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4).

Description

Anmelder, Anschrift
Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertreten durch den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
Bundesallee 100
381 16 Braunschweig
Titel
Verfahren zum Bestimmen eines Höhenprofils und Vorrichtung zur Durchführung desselben
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Höhenprofils einer Oberseite eines Prüfkörpers. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
Die genaue Vermessung eines Höhenprofils einer Oberseite eines Prüfkörpers ist für eine Vielzahl technischer Anwendungen relevant. Beispielhaft sei hier die Mikroprozessorherstellung genannt, bei der so genannte Halbleiterwafer als Substrat für die elektronischen Bauelemente, insbe-
BESTÄTIGUNGSKOPIE sondere für die integrierten Schaltkreise, dienen. Um auf diese Wafer die elektronischen Bauelemente aufbringen zu können, ist es wichtig, den Wafer eben zu lagern. Dabei wird er auf einer Halteplatte aufgelegt, die natürlich ebenfalls möglichst eben sein muss.
Es ist heute möglich, durch bestimmte Verfahren selbst einzelne Atomlagen von einer Oberfläche einer derartigen Auflagefläche zu entfernen. Damit diese Verfahren anwendbar sind, muss jedoch zunächst festgestellt werden, an welcher Stelle Material von der Oberseite zu entfernen ist. Dafür muss ein Höhenprofil der Oberseite eines derartigen Auflageelementes erstellt werden. Ein Höhenprofil im Sinne der Erfindung ist also insbesondere ein zweidimensionales Höhenprofil, also eine„Höhenkarte" der Oberseite, also der zu vermessenden Seite, des Prüfkörpers.
Dies geschieht heute beispielsweise mittels eines Interferometers.
Dabei wird beispielsweise Licht einer bestimmten Wellenlänge auf die zu betrachtende Oberfläche gesendet und von dort zurückreflektiert. Das Licht durchläuft auf seinem Weg von der Lichtquelle zum Prüfkörper unter anderem einen Aufweiter, also eine Optik, mit der es zu einem möglichst homogenen Lichtbündel aufgeweitet wird. Der Durchmesser dieses aufgeweiteten parallelen Lichtbündels ist dabei von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich. Bevor das Licht das Interferometer verlässt, durchläuft es als letztes eine Referenzscheibe, an der bereits ein Teil des Lichtes reflektiert wird. Mit diesem Teil wird das vom Prüfkörper reflektierte Licht zur Inteferenz gebracht. Anhand des Interferenzbildes kann ein Höhenprofil der abzutastenden Oberseite des Prüfkörpers erstellt werden.
Je größer die abzutastende Oberseite des Prüfkörpers ist, desto größer müssen der Aufweiter und damit das parallele Lichtbündel sein. Dadurch sind, größere Interferometer, die einen großen Durchmesser des Aufweiters besitzen, sehr teuer. Zudem muss, wenn beispielsweise der Durch- messer des Aufweiters und damit des Interferometers verdoppelt wird, auch die Detektionsoptik und -elektronik doppelt so groß ausgelegt werden, um die gleiche laterale Auflösung des Höhenprofils zu erreichen. Auch dadurch steigen die Herstellungskosten für eine Vorrichtung zum Bestimmen des Höhenprofils der Oberseite des Prüfkörpers.
Um aus dem Interferenzbild der überlagerten Lichtwellen auf das Höhenprofil der Oberseite des Prüfkörpers schließen zu können, muss das Höhenprofil der Oberseite der Referenzscheibe, die den Abschluss des Interferometers bildet und an der der erste Teil des Lichtes reflektiert wird, sehr genau bekannt sein. Zunächst muss also die Oberseite dieser Referenzscheibe ausgemessen werden.
Dies geschieht heutzutage zumeist mit Hilfe des so genannten "Drei- Platten-Tests". Damit ist es möglich, mit drei ebenen Platten, von denen zwei als Referenzplatten mit Referenzoberflächen wirken, die Oberfläche der dritten Platte auszumessen. Auch für dieses Verfahren steigen die Kosten mit größerem Durchmesser der Platten sehr stark an. Zudem ist nachteilig, dass zum einen zwei Referenzplatten vorhanden sein müssen, deren Oberflächenhöhenprofil sehr genau bekannt sein muss, und zum anderen wenigstens eine dieser Platten bei der Durchführung des Drei- Platten-Tests umgedreht werden muss, damit auch eine Rückseite dieser Platte vermessen werden kann. Dadurch ist der Drei-Platten-Test aufwändig und relativ fehleranfällig.
Aus der US 6,184,994 B1 ist eine erweiterte Version des„Drei-Platten- Tests" bekannt. Damit können neben planaren auch kugelförmige Objekte untersucht werden. Dennoch müssen auch hier eine Vielzahl unterschiedlicher Messungen mit unterschiedlichen Test- und Referenzflächen durchgeführt werden, um zu einem Ergebnis zu kommen.
Die US 7,140,119 B2 offenbart ein Verfahren zum Vermessen von kugel- förmigen oder zumindest nahezu kugelförmigen Oberflächen. Dabei wird mittels eines Abstandsmessgerätes, das beispielsweise ein Interferometer sein kann, punktuell der Abstand zu der zu vermessenden Oberfläche bestimmt. Das Messgerät wird in Kreisen, Spiralen oder ähnlichen Bewegungen über die Oberfläche geführt. Über die an den jeweiligen Stellen gemessenen Abstände des Messgerätes zur vermessenen Oberfläche lässt sich die Form der zu vermessenden Oberfläche genau darstellen, so dass insbesondere Abweichungen von einer Kugelflächenform genau lokalisiert werden können.
Die DE 100 09 870 A1 offenbart ein Verfahren zur Untersuchung von Prüfobjekten, bei dem eine zu vermessende Oberfläche des Prüfobjektes in unterschiedlichen Einzelaufnahmen abgebildet wird. Dies kann beispielsweise mittels des Phasendifferenzbildverfahrens geschehen. Als nachteilig wird dargestellt, dass eine Zuordnung der einzelnen Bilder auf die Oberfläche des Objektes schwierig ist, da insbesondere oftmals die Orientierung der unterschiedlichen Bilder relativ zueinander unbekannt ist. Als Lösung wird vorgeschlagen, dass gleichzeitig Lichtschnitte auf der Oberfläche des Prüfobjektes erzeugt werden, über die eine Zuordnung der einzelnen Bilder zueinander möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Bestimmen eines Höhenprofils einer Oberseite eines Prüfkörpers sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, mit dem auch größere Prüflinge einfach, kostengünstig und zuverlässig vermessen werden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den folgenden Schritten: a) Bestimmen eines ersten Teilhöhenprofils eines ersten Teils der
Oberseite des Prüfkörpers mittels eines Interferometers, wobei sich der Prüfkörper in einer ersten Position befindet, b) Drehen des Prüfkörpers um einen vorbestimmten Winkel i in eine zweite Position,
c) Bestimmen eines ersten Kippwinkels ßi, um den der Prüfkörper beim Drehen in die zweite Position relativ zur ersten Position verkippt wurde,
d) Bestimmen eines zweiten Teilhöhenprofils eines zweiten Teils der Oberseite des Prüfkörpers mittels des Interferometers, wobei sich der Prüfkörper in der zweiten Position befindet,
e) Bereinigen des zweiten Teilhöhenprofils um die Verkippung um den ersten Kippwinkel ßi,
f) Zusammenfügen des ersten Teilhöhenprofils und des zweiten Teilhöhenprofils zu einem Höhenprofil des ersten und zweiten Teils der Oberseite des Prüfkörpers.
Vorzugsweise ist dabei ein Durchmesser eines jeden Teilhöhenprofils kleiner als ein Durchmesser der Oberseite des Prüfkörpers. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich zunächst ein erstes Teilhöhenprofil mittels eines Interferometers erstellt. Dabei wird Licht aus einem Interfe- rometer, das in einem Aufweiter auf ein paralleles Strahlenbündel eines festen Durchmessers aufgeweitet wurde, auf die zu vermessende Oberseite des Prüfkörpers gesendet und von dieser reflektiert. Im Strahlengang befindet sich eine Referenzscheibe, an der ein Teil des Lichtes reflektiert wird, mit dem das von der Oberseite des Prüfkörpers reflektierte Licht zur Interferenz gebracht wird. Da ein Höhenprofil der Referenzscheibe bekannt ist, kann aus dem Interferenzmuster auf das Höhenprofil des ersten Teils der Oberseite des Prüfkörpers geschlossen werden.
Dieses Verfahren ist insbesondere dann anwendbar, wenn der Durchmesser des Interferometers, beziehungsweise dessen Aufweiters, der den Durchmesser des ersten Teilhöhenprofils bestimmt, kleiner ist als der Durchmesser der Oberseite des Prüfkörpers. Das so ermittelte Interferenzmuster bzw. das aus ihm ermittelte Teilhöhenprofil wird beispielsweise in einer elektronischen Speichereinheit eines Computers gespeichert.
Anschließend wird der Prüfkörper um einen vorbestimmten Winkel ai gedreht, so dass sich nun ein zweiter Teil der Oberfläche des Prüfkörpers im Strahlengang des Interferometers befindet. Mit dem Interferometer wird nun ein zweites Teilprofil dieses zweiten Teils der Oberseite des Prüfkörpers erstellt.
Beim Drehen des Prüferkörpers um den Winkel α-ι kann es jedoch zu einer Verkippung des Prüfkörpers kommen. Durch diese Verkippung wird der Abstand zwischen einzelnen Punkten auf der Oberseite des Prüfkörpers und der Oberseite der Referenzscheibe verändert. Dadurch verändern sich auch das Interferenzbild und daher auch das aus ihm errechnete Höhenprofil. Um dies ausgleichen zu können bzw. den Effekt dieser Verkippung aus dem bestimmten zweiten Teilhöhenprofil herausrechnen zu können, wird ein erster Kippwinkel ßi bestimmt, um den der Prüfkörper beim Drehen in die zweite Position relativ zu der ersten Position verkippt wurde. Dies kann beispielsweise mittels eines Autokollimators geschehen. Dabei wird Licht beispielsweise auf die der Oberseite gegenüberliegende Unterseite des Prüfkörpers ausgesandt und entweder direkt von dieser Unterseite oder von einem daran angebrachten Spiegel reflektiert. Der reflektierte Lichtstrahl trifft an einer bestimmten Stelle auf ein optisches Detektorelement, beispielsweise eine CCD-Kamera. Wird nun beim Drehen des des Prüfkörpers der Prüfkörper relativ zur ersten Position verkippt, ändert sich die Position, an der der reflektierte Lichtstrahl auf das optische Detektorelement auftrifft. Über diese Veränderung lässt sich der erste Kippwinkel bestimmen.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn der Autokol- limator so angeordnet wird, dass er sein Licht auf die der zu vermessenden Oberseite gegenüberliegende Unterseite des Prüfkörpers sendet. In diesem Fall kann der Spiegel, der für die Reflektion des ausgesandten Autokollimatorlichtstrahls verantwortlich ist, in der Mitte der Unterseite des Prüfkörpers, die beispielsweise kreisförmig sein kann, angeordnet werden. Damit befindet sich der Spiegel auch nach der Rotation noch immer im Strahlengang des Autokollimatorlichtstrahls. Eine Verschiebung des Auto- kollimators und/oder des Spiegels wird so vermieden, wodurch die Fehleranfälligkeit des Verfahrens sinkt. Zudem ist es in dieser Ausgestaltung extrem einfach handhabbar.
Nachdem der erste Kippwinkel ßi bestimmt ist, kann das bestimmte zweite Teilhöhenprofil um die Verkippung bereinigt werden. Danach ist es einfach möglich, die beiden aufgenommenen Teilhöhenprofile zu einem Höhenprofil des ersten und des zweiten Teils der Oberseite des Prüfkörpers zusammenzufügen.
Mit diesem Verfahren ist es folglich möglich, auch mit einem Interferome- ter, dessen Aufweiter einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser der Oberseite des Prüfkörpers, ein Höhenprofil dieser Oberseite zu erstellen. Es ist nicht mehr nötig, einen größeren Aufweiter, bzw. ein größeres Interferometer, zu verwenden, so dass eine derart große Oberseite eines Prüfkörpers nun kostengünstig vermessen werden kann.
Ist der Durchmesser des Teilhöhenprofils, also der Durchmesser des Aufweiters des Interferometers, genau so groß oder größer als der Durchmesser der zu vermessenden Oberseite des Prüfkörpers, kann durch das Drehen des Prüfkörpers in verschiedene Stellungen der Effekt mechanischer Verspannungen durch den auf den Auflagepunkten des Prüfkörpers auf diesen wirkenden Druck eliminiert werden. Der Haupteinsatzzweck des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht jedoch darin, mit einem Auto- kollimator eines bestimmten Durchmessers auch Oberseiten von Prüfkör- pern zu bestimmen, deren Durchmesser größer ist als dieser bestimmte Interferometerdurchmesser.
Vorzugsweise ist der Durchmesser eines jeden Teilhöhenprofils mehr als halb so groß wie der Durchmesser der Oberseite des Prüfkörpers. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch die Mitte der Oberseite des Prüfkörpers Teil des ersten Teils der Oberseite und des zweiten Teils der Oberseite ist und somit auch für diesen speziellen Punkt ein Teilhöhenprofil erstellt wird. Zudem wird auf diese Weise ein ausgefranster Rand des aus den Teilhöhenprofilen zusammengesetzten Höhenprofils vermieden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Verfahrensschritte b), c), d) und e) mindestens einmal wiederholt, wobei für jede Wiederholung ein eigener Kippwinkel bestimmt wird und alle einzelnen Teilhöhenprofile nach dem Bereinigen im Verfahrensschritt f) um die jeweilige Verkippung zu einem Höhenprofil zusammengesetzt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Gesamthöhenprofil der gesamten Oberseite des Prüfkörpers zu erstellen. In diesem Fall überdecken die ermittelten Teilhöhenprofile die Oberseite des Prüfkörpers, also die zu vermessende Seite, vollständig. Dabei muss natürlich nach jedem Drehen des Prüfkörpers in die jeweils nächste Position ein neuer Kippwinkel bestimmt werden, um den der Prüfkörper bei diesem Drehen verkippt wurde. Bei dem in dieser neuen Position aufgenommenen Teilhöhenprofil muss dann nicht nur die Verkippung um diesen neuen Kippwinkel, sondern auch die Verkippung um alle vorherbestimmten Kippwinkel beachtet werden. Wichtig ist, dass beim Zusammenfügen der verschiedenen Teilhöhenprofile alle Verkippungen relativ zur ersten Position beachtet und aus den Teilhöhenprofilen herausgerechnet werden. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es dabei nicht von Bedeutung, ob nach dem Drehen des Prüfkörpers in die jeweils nächste Position zunächst der jeweilige Kippwinkel bestimmt wird oder erst das Teilhöhenprofil aufgenommen wird. Um die Verfahrensdauer zu reduzieren, können die Verfahrensschritte c) und d) auch gleichzeitig durchgeführt werden. Ebenso ist es unwichtig, ob das Teilhöhenprofil in der Form gespeichert wird, in der es aus dem Interferenzmuster des Interferometers bestimmt wird, oder ob gleich die Verkippung um den Winkel ßi herausgerechnet wird.
Vorteilhafterweise umfasst das Bestimmen eines jeweiligen Teilhöhenprofils mehrere Interferenzmessungen mit dem Interferometer, über die anschließend gemittelt wird. Damit werden etwaige Temperaturschwankungen in der Luft im Strahlengang, die zu einer leichten Veränderung des Brechungsindizes der Luft führen können, herausgemittelt. Auch andere Störeffekte können so eliminiert werden.
Vorteilhafterweise ist der Winkel c , um den der Prüfkörper in die jeweils nächste Position gedreht wird, für jede Drehung identisch. Alternativ dazu können auch unterschiedliche Drehwinkel verwendet werden, etwa wenn einige Bereiche der Oberseite des Prüfkörpers genauer betrachtet werden sollen als andere.
Der Winkel ai , um den der Prüfkörper in die jeweils nächste Position gedreht wird, ist dabei vorzugsweise kleiner als 20° bevorzugt kleiner als 15°, besonders bevorzugt kleiner als 10°. Je kleiner der Rotationswinkel CH ist, desto mehr Teilhöhenprofile müssen aufgenommen werden, um die gesamte Oberseite des Prüfkörpers abzubilden. Dadurch erhöht sich zwar einerseits die Verfahrensdauer, andererseits jedoch auch die Genauigkeit des aufgenommenen Höhenprofils.
Der Prüfkörper wird vorzugsweise stehend gelagert. Die zu vermessende Oberseite steht dann im Wesentlichen senkrecht. Der Prüfkörper wird beispielsweise an seinem Umfang angetrieben, um ihn zu drehen.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein jedes Teilhöhenprofil möglichst weit entfernt von Auflagepunkten bestimmt, an denen der Prüfkörper auf einer Prüfkörperhalterung aufliegt.
Herkömmlicherweise wird der Prüfkörper, der beispielsweise in Form einer kreisförmigen Scheibe vorliegt, in einer stehenden Position vermessen. Um ihn einfach um den Winkel αι in eine neue Position drehen zu können, kann der Prüfkörper beispielsweise auf zwei Rollen stehend gelagert werden. Dabei liegt die relativ große Masse des Prüfkörpers auf einer sehr geringen Fläche, so dass der an diesen Stellen auf den Prüfkörper wirkende Druck relativ hoch ist. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit des Verfahrens sind die durch diesen hohen Druck an diesen Stellen auftretenden Verformungen messbar. Für viele Anwendungen ist jedoch oft das Höhenprofil der Oberseite des Prüfkörpers im unbelasteten Zustand von Interesse. Daher wird vorzugsweise ein jedes Teilhöhenprofil möglichst weit von den Auflagepunkten entfernt aufgenommen, so dass die durch den an diesen Stellen herrschenden hohen Druck hervorgerufenen Effekte die Messung des Teilhöhenprofils nicht beeinträchtigen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens umfasst ein Interferometer, eine Prüfkörperhalterung und eine Winkelmesseinrichtung, insbesondere einen Autokollimator. Zur Bestimmung des Kippwinkels, um den der Prüfkörper bei der Drehung verkippt wird, ist jedoch auch jedes andere Winkelmesssystem möglich. Dabei ist die Prüfkörperhalterung insbesondere zwischen dem Interferometer und der Winkelmesseinrichtung, insbesondere dem Autokollimator, angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem Interferometer die Oberseite des Prüfkörpers zu vermessen und gleichzeitig auf der der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite des Prüfkörpers einen Spiegel zur Bestim- - -
mung des Kippwinkels mittels des Autokollimators anzuordnen. Sollte die Unterseite bereits von sich aus das Licht des Autokollimators reflektieren, muss hier selbstverständlich kein zusätzliches Spiegelelement angeordnet werden.
Um den Prüfkörper einfach um den jeweils vorbestimmten Winkel ch in die nächste Position drehen zu können, umfasst die Prüfkörperhalterung zwei Rollen zur Lagerung des Prüfkörpers. Diese können insbesondere über Stellmotoren antreibbar sein, wodurch die Drehung des Prüfkörpers um den Winkel CM genau, einfach und reproduzierbar erfolgt.
Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 - eine schematische Draufsicht auf eine zu vermessende Oberseite eines gelagerten Prüfkörpers,
Fig. 2 - eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 3 - die schematische Darstellung von Teilen der
Oberseite und der Oberseite eines Prüfkörpers und
Fig. 4 - die schematische Darstellung eines Prüfkörpers in einer ersten und einer zweiten Position.
Figur 1 zeigt die schematische Draufsicht auf eine Oberseite 2 eines Prüfkörpers 4. Der Prüfkörper 4 ist auf zwei Auflagern 6 gelagert und liegt mit zwei Lagerpunkten 8 auf jeweils einem Auflager 6 auf. Die beiden Auflager 6 bilden zusammen eine Prüfkörperhalterung 7. Durch die sehr geringe Fläche der Lagerpunkte 8 und das relativ große Gewicht des Prüfkörpers 4 wirkt an den Lagerpunkten 8 ein erheblicher Druck auf den Prüfkörper 4. Dadurch kann es im Bereich der Lagerpunkte 8 zu elastischen Verformungen kommen, die ein Höhenprofil der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 in diesem Bereich gegenüber der unbelasteten Situation verändern.
Der Prüfkörper 4 kann auch beispielsweise auf zwei Rollen gelagert werden. Dann kann wenigstens eine dieser Rollen beispielsweise durch einen Stellmotor angetrieben werden, um den Prüfkörper 4 zu drehen. Der Prüfkörper 4 ist dann an seinem Umfang angetrieben. Dadurch wird eine apparativ sehr ein-fache Ausführungsform erreicht. Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein erster Teil 10 der Oberfläche 2 gezeigt, in dem mittels eines Interferometers 14 ein erstes Teilhöhenprofil ermittelt wird. Dieser erste Teil 0 der Oberfläche 2 ist dabei so weit von den Lagerpunkten 8 entfernt, dass die in den Lagerpunkten 8 durch den dort herrschenden Druck hervorgerufenen Verformungen im ersten Teil 10 der Oberfläche nicht zu spüren sind. Das erste Teilhöhenprofil, das im ersten Teil 10 der Oberseite 2 bestimmt wird, ist daher frei von Schwerkrafteinflüssen und daraus resultierenden Verformungen.
In Figur 1 ist mit einer gestrichelten Linie ein Spiegelelement 12 angedeutet. Dieses befindet sich auf einer Unterseite des Prüfkörpers und ist daher in der in Figur 1 gezeigten Ansicht eigentlich nicht zu sehen. Auf dieses Spiegelelement 12 wird ein Lichtstrahl eines Autokollimators 18 gesendet und von diesem reflektiert. Dieser reflektierte Lichtstrahl erreicht ein optisches Detektorelement 24, beispielsweise eine CCD-Kamera. Wird der Prüfkörper 4 beim Drehen verkippt, ändert sich die Position, an der der reflektierte Lichtstrahl vom Spiegelelement 12 auf das optische Detektorelement 24 auftrifft. Darüber kann der Kippwinkel ßi bestimmt werden.
Figur 2 zeigt eine schematische Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Seitenansicht. In der Mitte ist ein Prüfkörper 4 angeordnet, der an seiner linken Seite eine Oberseite 2 aufweist, deren Höhenprofil bestimmt werden soll. Der Prüfkörper 4 weist einen Durchmesser D auf. Im in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel links vom Prüfkörper 4 ist ein Interferometer 14 angeordnet, mit dem die Teilhöhenprofile von Teilen der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 bestimmt werden können. Das Interferometer 14 weist einen Durchmesser d auf, der die Größe angibt, die ein Teilhöhenprofil maximal haben kann, das mit diesem Interferometer 14 aufgenommen wird. Im in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser d des Interferometers 14 genau halb so groß wie der Durchmesser D des Prüfkörpers 4 und damit auch dessen Oberseite 2. Auf einer der Oberseite 2 abgewandten Unterseite 16 des Prüfkörpers 4 befindet sich ein Autokollimator 18. Dieser sendet einen Lichtstrahl auf ein Spiegelelement 12, das an der Unterseite 16 des Prüfkörpers 4 angeordnet ist. Von diesem Spiegelelement 12 wird der Lichtstrahl reflektiert und trifft auf ein in Figur 2 nicht gezeigtes optisches Detektorelement. Wird der Prüfkörper 4 beim Drehen verkippt, ändert sich die Position des reflektierten Lichtstrahls auf dem optischen Detektorelement 24, so dass der Kippwinkel ßi bestimmt werden kann.
Figur 3 zeigt die schematische Ansicht einer Oberseite 2 eines Prüfkörpers 4. Beim Verfahren zur Bestimmung eines Höhenprofils der Oberseite 2 wird zunächst ein erstes Teilhöhenprofil eines ersten Teils 10 der Oberseite 2 aufgenommen. Anschließend wird der Prüfkörper 4 um einen vorbestimmten Winkel α-ι, der im in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel 90° beträgt, gedreht. Anschließend wird in der neuen Position ein zweites Teilhöhenprofil eines zweiten Teils 20 der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 aufgenommen. Dabei kann es zu einer Verkippung des Prüfkörpers 4 kommen, was in Figur 4 gezeigt ist. Figur 4 zeigt einen Prüfkörper 4 mit einer Oberseite 2, zunächst in einer ersten Posi-tion, in der der Prüfkörper 4 in Figur 4 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. Nach dem Drehen des Prüfkörpers 4 um den Winkel αι befindet sich der Prüfkörper 4 in einer zweiten Position, in der er in Figur 4 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. In der zweiten Position kann der Prüfkörper 4 relativ zur ersten Position um einen Kippwinkel ßi verkippt werden. Dies ist in Figur 4 zur deutlicheren Sichtbarkeit stark übertrieben dargestellt. Ein Autokollimator 18 sendet einen Lichtstrahl auf eine Unterseite 16 des Prüfkörpers 4. Befindet sich der Prüfkörper 4 in der ersten Position, in Figur 4 durch eine durchgezogene Linie dargestellt, trifft der reflektierte Lichtstrahl 22 auf ein optisches Detektorelement 24, das Teil eines ansonsten in Figur 4 nicht gezeigten Autokollimators 18 ist. Zur besseren Übersichtlichkeit wurde in Figur 4 nur der reflektierte Lichtstrahl 22 gezeigt. Beim Drehen des Prüfkörpers 4 um den Winkel ai kommt es gegebenenfalls zu einer Verkippung des Prüfkörpers 4 um den Winkel In einer zweiten Posi-tion, in der der Prüfkörper 4 in Figur 4 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, trifft ein reflektierter Lichtstrahl 26 an einer anderen Stelle auf das optische Detektorelement 24. Aus dieser Verschiebung lässt sich der Kippwinkel ßi bestimmen.
Wird nun ein Teilhöhenprofil im zweiten Teil 20 der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 bestimmt, wird dies durch die Verkippung des Prüfkörpers 4 um den Kippwinkel i verfälscht. Da der Kippwinkel ßi jedoch durch die Messung über den Autokollimator 18 bekannt ist, kann dieser Effekt aus dem Teilhöhenprofil herausgerechnet werden. Die beiden Teilhöhenprofile vom ersten Teil 10 der Oberseite 2 und vom zweiten Teil 20 der Oberseite 2 können so einfach zu einem Höhenprofil zusammengesetzt werden. Anschließend kann der Prüfkörper 4 nochmals um den Winkel ai gedreht werden.
In Figur 3 sind noch ein dritter Teil 30 der Oberseite 2 und ein vierter Teil 40 gezeigt, in dem jeweils ein Teilhöhenprofil bestimmt wird. Durch Drehen des Prüfkörpers 4 um den Winkel c gelangt zunächst der zweite Teil 20, anschließend der dritte Teil 30 und der vierte Teil 40 der Oberseite 2 in den Strahlengang des Interferometers 14, so dass das Teilhöhenprofil bestimmt werden kann.
In Figur 3 ist zu erkennen, dass der Mittelpunkt M der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 am Rand aller vier Teile 10, 20, 30, 40 der Oberseite 4 liegt. Zudem entstehen durch den in Figur 3 relativ groß gewählten Winkel c Teilflächen 28, die in keinem der Teile 10, 20, 30, 40 der Oberseite 2 enthalten sind. Um die Größen dieser Teilflächen 28 zu verringern, kann einerseits der Winkel verkleinert werden, so dass mehr Teilhöhenprofile aufgenommen werden und andererseits kann der Durchmesser d, der dem Durchmesser d des Interferometers 14, bzw. dessen Aufweiters, ent- spricht, vergrößert werden.
Dabei hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchmesser d des Interferometers 14 und damit auch der Teile 10, 20, 30, 40 der O- berseite 2 des Prüfkörpers 4 mehr als halb so groß ist wie der Durchmesser D der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4. Damit ist nicht nur gewährleistet, dass der Mittelpunkt M der Oberseite 2 des Prüfkörpers 4 in jedem Teil 10, 20, 30, 40 der Oberseite 2 enthalten sein kann, und zudem die Größe der Teilflächen 28, für die kein Teilhöhenprofil erstellt wird, verringert wird, sondern auch, dass das Spiegelelement 12 an der Unterseite 16 des Prüfkörpers 4 ebenfalls mittig angebracht werden kann. Es befindet sich somit nach jeder Drehung des Prüfkörpers 4 um den Winkel αΊ weiterhin im Strahlengang des Autokoliimators 18, so dass dieser nicht bewegt werden muss. Zudem kann das Spiegelelement 12 sehr klein ausgebildet sein.
- -
Bezugszeichenliste
αι Winkel
ßi Kippwinkel
d Durchmesser
D Durchmesser
M Mittelpunkt
2 Oberseite
4 Prüfkörper
6 Auflager
7 Prüfkörperhalterung
8 Lagerpunkt
10 erster Teil
12 Spiegelelement
14 Interferometer
16 Unterseite
18 Autokollimator
20 Zweiter Teil
22 reflektierter Lichtstrahl
24 optisches Detektorelement
26 reflektierter Lichtstrahl
28 Teilfläche
30 dritter Teil
40 vierter Teil

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen eines Höhenprofils einer Oberseite (2) eines Prüfkörpers (4) mit folgenden Schritten: a) Bestimmen eines ersten Teilhöhenprofils eines ersten Teils (10) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4) mittels eines Interferome- ters (14), wobei sich der Prüfkörper (4) in einer ersten Position befindet,
b) Drehen des Prüfkörpers (4) um einen vorbestimmten Winkel α-ι in eine zweite Position,
c) Bestimmen eines ersten Kippwinkels ßi, um den der Prüfkörper (4) beim Drehen in die zweite Position relativ zur ersten Position verkippt wurde,
d) Bestimmen eines zweiten Teilhöhenprofils eines zweiten Teils (20) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4) mittels des Interfero- meters (14), wobei sich der Prüfkörper (4) in der zweiten Position befindet,
e) Bereinigen des zweiten Teilhöhenprofils um die Verkippung um den ersten Kippwinkel ßi,
f) Zusammenfügen des ersten Teilhöhenprofils und des zweiten Teilhöhenprofils zu einem Höhenprofil des ersten Teils (10) und des zweiten Teils (20) der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser d eines jeden Teilhöhenprofils kleiner ist als ein Durchmesser D der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Durchmesser d eines jeden Teilhöhenprofils mehr als halb so groß ist wie der Durchmesser D der Oberseite (2) des Prüfkörpers (4). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritte b), c), d) und e) mindestens einmal wiederholt werden, wobei für jede Wiederholung ein eigener Kippwinkel ß bestimmt wird und alle Teilhöhenprofile nach dem Bereinigen um die jeweilige Verkippung im Verfahrensschritt f) zu einem Höhenprofil zusammengesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper stehend gelagert und zum Drehen des Prüfkörpers an seinem Umfang angetrieben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel OH weniger als 20°, bevorzugt weniger als 15°, besonders bevorzugt weniger als 10° beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilhöhenprofil möglichst weit entfernt von Lagerpunkten (8) bestimmt wird, an denen der Prüfkörper (4) auf einer Prüfkörperhalterung aufliegt.
Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Interferometer (14), einer Prüfkörperhalterung und einer Winkelmesseinrichtung, insbesondere einem Autokollimator (18).
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkörperhalterung zwischen dem Interferometer (14) und der Winkelmesseinrichtung, insbesondere dem Autokollimator (18), angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkörperhalterung zwei Rollen zur Lagerung des Prüfkörpers (4) umfasst.
PCT/EP2011/004320 2010-09-03 2011-08-29 Verfahren zum bestimmen eines höhenprofils und vorrichtung zur durchführung desselben WO2012028286A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010044318 DE102010044318B3 (de) 2010-09-03 2010-09-03 Verfahren zum Bestimmen eines Höhenprofils und Vorrichtung zur Durchführung desselben
DE102010044318.2 2010-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012028286A1 true WO2012028286A1 (de) 2012-03-08

Family

ID=44764074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/004320 WO2012028286A1 (de) 2010-09-03 2011-08-29 Verfahren zum bestimmen eines höhenprofils und vorrichtung zur durchführung desselben

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010044318B3 (de)
WO (1) WO2012028286A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184994B1 (en) 1999-10-20 2001-02-06 Ade Phase Shift Technology Method and apparatus for absolutely measuring flat and sperical surfaces with high spatal resolution
DE10009870A1 (de) 2000-03-01 2001-09-13 Bernward Maehner Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Prüfobjekten
JP2003269952A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Canon Inc ３次元形状測定装置および方法
US7140119B2 (en) 2004-04-23 2006-11-28 Corning Incorporated Measurement of form of spherical and near-spherical optical surfaces
US20080043247A1 (en) * 2004-05-14 2008-02-21 Carl Zeiss Smt Ag Method of Manufacturing an Optical Element
US20100097619A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Zongtao Ge Optical wave interference measuring apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184994B1 (en) 1999-10-20 2001-02-06 Ade Phase Shift Technology Method and apparatus for absolutely measuring flat and sperical surfaces with high spatal resolution
DE10009870A1 (de) 2000-03-01 2001-09-13 Bernward Maehner Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Prüfobjekten
JP2003269952A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Canon Inc ３次元形状測定装置および方法
US7140119B2 (en) 2004-04-23 2006-11-28 Corning Incorporated Measurement of form of spherical and near-spherical optical surfaces
US20080043247A1 (en) * 2004-05-14 2008-02-21 Carl Zeiss Smt Ag Method of Manufacturing an Optical Element
US20100097619A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Zongtao Ge Optical wave interference measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010044318B3 (de) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012101301A1 (de) Vorrichtung zur berührungslosen Kantenprofilbestimmung an einem dünnen scheibenförmigen Objekt
DE102014213198B4 (de) Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten
DE102010053422B3 (de) Messung der Positionen von Krümmungsmittelpunkten optischer Flächen eines mehrlinsigen optischen Systems
EP2437027A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur dreidimensionalen optischen Abtastung einer Probe
DE102006015792A1 (de) Verfahren und System zur Formmessung einer reflektierenden Oberfläche
DE102009001910A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilddaten
DE102010041558A1 (de) Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sowie Verfahren zur mikrolithographischen Belichtung
EP1805476B1 (de) Interferometer mit einer spiegelanordnung zur vermessung eines messobjektes
DE102014010667B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Form einer Wellenfront eines optischen Strahlungsfeldes
WO2011144374A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur charakterisierung von pyramidalen oberflächenstrukturen auf einem substrat
WO2012028286A1 (de) Verfahren zum bestimmen eines höhenprofils und vorrichtung zur durchführung desselben
DE102005032244A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Fehlerdetektierung an einer Kante
DE202015009568U1 (de) Kalibrierkörper
EP2913632B1 (de) Verfahren zur Messung eines Messobjektes mittels Röntgenfluoreszenz
DE102008031412A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Beobachtung mehrerer auf einer Linie angeordneter Messpunkte auf einer zu vermessenden Objektoberfläche
DE102004018454A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen des Ätzvorgangs einer regelmässigen Tiefenstruktur in einem Halbleitersubstrat
EP4067809A2 (de) Computerimplementiertes verfahren, verfahren, messgerät und computerprogrammprodukt
DE102020210886A1 (de) Messanordnung und Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements sowie Projektionsbelichtungsanlage
DE102015117276B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen eines Messobjekts mit verbesserter Messgenauigkeit
DE102011077982B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Analyse eines Prüflings
DE102018103942A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung der Oberflächenform eines Brillenglases
DE102020129792B4 (de) Computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln eines Werts eines geometrischen Parameters
DE4102990A1 (de) Messprinzip und messsystem zur bestimmung des randwinkels von fluessigkeitstropfen auf einer materialprobe mit glatter oder strukturierter oberflaeche
DE102005044502B4 (de) Verfahren zur Inspektion einer Vielzahl sich wiederholender Strukturen
WO2013178611A1 (de) Anordnung zur optischen charakterisierung von fresnellinsen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11766879

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11766879

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1