[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102013007932A1 - Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor - Google Patents

Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102013007932A1
DE102013007932A1 DE201310007932 DE102013007932A DE102013007932A1 DE 102013007932 A1 DE102013007932 A1 DE 102013007932A1 DE 201310007932 DE201310007932 DE 201310007932 DE 102013007932 A DE102013007932 A DE 102013007932A DE 102013007932 A1 DE102013007932 A1 DE 102013007932A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
scattered light
camera sensor
sample surface
measuring device
light measuring
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310007932
Other languages
German (de)
Inventor
Anmelder Gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE201310007932 priority Critical patent/DE102013007932A1/en
Publication of DE102013007932A1 publication Critical patent/DE102013007932A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704Angular selective
    • G01N2021/4709Backscatter
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4735Solid samples, e.g. paper, glass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

The device (10) has a camera sensor (28) including upstream converging lenses (22, 24, 26), and a light source (12) for illuminating a sample surface (14) of a sample (16). A decoupling device (58) and a filter (60) converts a main beam emitted from the sample surface into a secondary beam (34) for transmitting an original image (50) of an illumination spot (52) to another camera sensor (48) having a converging lens (42), where a scattering pattern (40) having high-frequency components of a residual beam from the sample surface is transmitted to the former camera sensor. An independent claim is also included for a method for evaluation of measurement data obtained by the scattered light measurement device.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Streulichtmessvorrichtung mit einem ersten Kamerasensor mit mindestens drei vorgeschalteten Sammellinsen und einer Lichtquelle zur Beleuchtung einer Probenoberfläche einer zu untersuchenden Probe mit einem parallelen Lichtbündel, wobei die Probe, die mindestens drei Sammellinsen sowie der erste Kamerasensor jeweils zueinander beabstandet entlang einer gemeinsamen optischen Hauptachse ausgerichtet sind.The invention relates first of all to a scattered light measuring device having a first camera sensor with at least three upstream converging lenses and a light source for illuminating a sample surface of a sample to be examined with a parallel light bundle, wherein the sample, the at least three converging lenses and the first camera sensor each spaced from each other along a common optical Main axis are aligned.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Auswertung der von den beiden Kamerasensoren gelieferten Messdaten.Moreover, the invention relates to a method for evaluating the measurement data supplied by the two camera sensors.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen und Verfahren zur Oberflächenuntersuchung von Proben unterschiedlichster Art mithilfe der s. g. Streulichtmesstechnik bekannt. Um insbesondere großflächige Oberflächeninspektionen an Proben mittels direkt abbildender Verfahren, also z. B. mittels eines Makroobjektivs und einer Kamera, vorzunehmen, ist es jedoch erforderlich, einen Kompromiss zwischen der Größe des in einem Messschritt aufgenommenen Oberflächenausschnittes und der erreichbaren Auflösung zu finden, da eine detailreiche fotografische Aufnahme einen sehr kleinen Messfleck voraussetzt. Demzufolge wächst der Aufwand für eine gegebene zu untersuchende Gesamtfläche indirekt proportional zum Quadrat des Fleckdurchmessers. Mit den Methoden der hergebrachten Streulichtmesstechnik lässt sich jedoch nur ein Teil des Problems lösen, da ein bezüglich mikroskopischer Strukturen aussagekräftiges Streubild sinnvoll nur mit einem Messfleck eines hinreichend großen Durchmessers gewonnen werden kann, so dass die Begrenzung des Messflecks keinen merklichen Beugungseffekt ergibt.From the prior art, a variety of devices and methods for surface inspection of samples of various kinds using the s. G. Scattered light measurement known. In particular, large-scale surface inspections of samples by direct imaging methods, ie, for. B. by means of a macro lens and a camera to make, however, it is necessary to find a compromise between the size of recorded in a measuring step surface section and the achievable resolution, since a high-detail photographic recording requires a very small spot. As a result, the cost of a given total area to be examined increases inversely proportional to the square of the spot diameter. However, only a part of the problem can be solved with the methods of the conventional scattered light measuring technique, since a scattering image meaningful with respect to microscopic structures can be meaningfully obtained only with a measuring spot of a sufficiently large diameter so that the boundary of the measuring spot does not produce a noticeable diffraction effect.

Aus der DE 10 2009 036 383 B3 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur winkelaufgelösten Streulichtmessung bekannt, die sich auch zur Messung von Strukturen im Nanometerbereich und im Subnanometerbereich eignen, wobei die Vorrichtung zugleich einen möglichst kompakten Aufbau aufweisen soll.From the DE 10 2009 036 383 B3 a device and a method for angle-resolved scattered light measurement is known, which are also suitable for the measurement of structures in the nanometer range and in the subnanometer range, the device should also have a very compact construction.

Bei einer Ausführungsform dieser vorbekannten Vorrichtung strahlt Licht von einer ersten Lichtquelle durch ein Linsensystem sowie eine Lochblende und eine weitere nachgeschaltete Linse auf einen Untersuchungsbereich einer Probe. Das an der Oberfläche der Probe gestreute Licht fällt auf einen Detektor. Dieser Detektor ist durch eine CMOS-Sensormatrix gegeben und weist ein Mikrolinsenarray auf. Vom Detektor etwaig zurückgeworfenes Streulicht wird von einem Absorber verschluckt. Darüber hinaus verfügt die Vorrichtung über eine zweite Lichtquelle, deren Licht nach dem Durchlaufen eines Linsensystems gleichfalls auf den Untersuchungsbereich der Probe fällt. Zur messtechnischen Auswertung ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die zur programmtechnischen Auswertung von Ausgangssignalen des Detektors eingerichtet ist und z. B. die Berechnung einer Rauheit der Probe erlaubt. Ein Nachteil dieser vorbekannten Vorrichtung liegt in dem konstruktiv aufwändigen Detektor.In one embodiment of this prior art device, light from a first light source through a lens system as well as a pinhole and a further downstream lens radiate to an examination area of a sample. The light scattered on the surface of the sample falls on a detector. This detector is given by a CMOS sensor matrix and has a microlens array. Any scattered light thrown back by the detector is swallowed by an absorber. In addition, the device has a second light source whose light likewise falls on the examination region of the sample after passing through a lens system. For metrological evaluation, an evaluation unit is provided which is set up for program-technical evaluation of output signals of the detector and z. B. allows the calculation of a roughness of the sample. A disadvantage of this known device lies in the structurally complex detector.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine Streulichtmessvorrichtung anzugeben, die es erlaubt mit möglichst geringem Aufwand sowohl über makroskopische, als auch über mikroskopische Eigenschaften einer zu untersuchenden Probenoberfläche – z. B. im Rahmen einer großflächigen und schnellen Untersuchung von Werkstücken oder Halbzeugen – verlässliche Aussagen, zu gewinnen.An object of the invention is to provide a scattered light measuring device, which allows with the least possible effort both macroscopic, as well as microscopic properties of a sample surface to be examined -. B. in the context of a large-scale and rapid examination of workpieces or semi-finished products - reliable statements to win.

Darüber hinaus ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Auswertung von mit Hilfe der Streulichtmessvorrichtung gewonnenen Messdaten zu gewinnen.In addition, an object of the invention is to obtain a method for the evaluation of measured data obtained with the aid of the scattered light measuring device.

Diese Aufgabe wird zunächst durch eine Streulichtmessvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is initially achieved by a scattered light measuring device having the features of patent claim 1.

Dadurch, dass zumindest ein Teil eines von der Probenoberfläche ausgehenden Hauptstrahls mit Hilfe einer Auskoppelungseinrichtung und einer Filtereinrichtung in einen Nebenstrahl zur Übertragung eines Originalbildes des Beleuchtungsflecks an einen zweiten Kamerasensor und in einen Reststrahl zur Übertragung des Streubildes der Probenoberfläche an den ersten Kamerasensor aufgespalten wird, wobei das Originalbild vorrangig niederfrequente Anteile und das Streubild im Wesentlichen hochfrequente Anteile enthält und dem zweiten Kamerasensor mindestens eine vierte Sammellinse vorgeschaltet ist, wird im Gegensatz zu herkömmlichen Streulichtmessungen der Strahlengang an geeigneter Stelle – z. B. mittels eines teildurchlässigen Spiegels – in einen Rest- und einen Nebenstrahl aufgeteilt. Aus dem ausgekoppelten Nebenstrahl wird ein definiert frequenzbegrenztes Bild eines Beleuchtungsfleckes gewonnen, so dass das Streubild nur noch die restlichen hochfrequenten Anteile enthält. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise zugleich direkte Reflexe aus dem Streubild unterdrückt bzw. ausgeblendet – ein positiver Nebeneffekt, der bei hergebrachten Streulichtmessgeräten eine zusätzliche Strahlfalle (s. g. ”beam dump”) notwendig macht. Im Gegensatz dazu wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedoch gerade dieser Anteil zur Bildgewinnung herangezogen.Characterized in that at least a portion of an emanating from the sample surface main beam with the aid of a decoupling device and a filter device in a secondary beam for transmitting an original image of the illumination spot to a second camera sensor and a residual beam for transmitting the scattering pattern of the sample surface is split to the first camera sensor, wherein the original image mainly low-frequency components and the scattering image contains substantially high-frequency components and the second camera sensor is preceded by at least a fourth converging lens, in contrast to conventional scattered light measurements of the beam path at a suitable location -. B. by means of a partially transparent mirror - divided into a residual and a secondary beam. From the decoupled secondary beam a defined frequency-limited image of a lighting spot is obtained, so that the scattering image contains only the remaining high-frequency components. As a result, at the same time direct reflections from the scattering pattern are simultaneously suppressed or masked out - a positive side effect which makes an additional beam trap (see "beam dump") necessary in the case of conventional scattered-light measuring devices. In contrast, in the device according to the invention, however, just this proportion is used for image acquisition.

Mit einer entsprechend ausgeführten Optik wird mit Hilfe des abgeteilten Nebenstrahls ein Originalbild des Beleuchtungsfleckes selbst gewonnen und auf einem zweiten Kamerasensor abgebildet. Bevorzugt werden im Strahlengang Maßnahmen zur Verhinderung einer örtlichen Unterabtastung des Originalbildes getroffen. Ferner kann das Streubild ggfls. geeignet konditioniert werden, z. B. durch Unterdrückung von direkten Reflexen. Die Datenverarbeitung kann z. B. für das Streu- und das Originalbild getrennt erfolgen, wobei Aussagen über den tieffrequenten Bereich vom Originalbild und betreffend den hochfrequenten Bereich vom Streubild im Sinne einer Datenfusion abgeleitet werden. Die Kamerasensoren sind bevorzugt mit CCD's in CMOS-Bauweise gebildet. Als Lichtquellen kommen bevorzugt Laser oder Laserdioden zum Einsatz.With an appropriately designed optics, an original image of the illumination spot itself is obtained with the aid of the split secondary beam and imaged on a second camera sensor. Preference is given in the beam path measures for Preventing local subsampling of the original image. Furthermore, the scattering can ggfls. be suitably conditioned, z. B. by suppression of direct reflections. The data processing can, for. B. for the scatter and the original image separately, wherein statements about the low-frequency range from the original image and concerning the high-frequency range of the scattering image in the sense of a data fusion are derived. The camera sensors are preferably formed with CCDs in CMOS design. The light sources used are preferably lasers or laser diodes.

Im Fall einer ersten Ausführungsform der Streulichtmessvorrichtung ist vorgesehen, dass die Auskopplungseinrichtung mit einem teildurchlässigen Spiegel gebildet ist, der unter einem Winkel γ von etwa 45° zur optischen Hauptachse verkippt angeordnet ist. Hierdurch wird der Nebenstrahl unter einem Winkel von 90° aus dem Hauptstrahl der Streulichtmessvorrichtung ausgekoppelt.In the case of a first embodiment of the scattered light measuring device is provided that the coupling-out device is formed with a partially transmissive mirror which is tilted at an angle γ of about 45 ° to the main optical axis. As a result, the secondary beam is coupled out at an angle of 90 ° from the main beam of the scattered light measuring device.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Filtereinrichtung mit einer Blende gebildet ist, die zwischen der vierten Sammellinse und einer fünften Sammellinse im Nebenstrahl angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der Filtereinrichtung. Alternativ kann die Filterung im Sinne des Abtasttheorems auch auf dem zweiten Kamerasensor erfolgen.In an advantageous embodiment of the first embodiment it is provided that the filter device is formed with a diaphragm which is arranged between the fourth convergent lens and a fifth converging lens in the secondary beam. This results in a structurally particularly simple construction of the filter device. Alternatively, the filtering in the sense of sampling theorem can also be done on the second camera sensor.

Nach Maßgabe einer zweiten Ausführungsform der Streulichtmessvorrichtung sind die Auskoppelungseinrichtung und die Filtereinrichtung mit einem Vollspiegel gebildet, der lediglich tieffrequente Anteile des Hauptstrahls in den Nebenstrahl auskoppelt. Hierdurch vereinfacht sich der konstruktive Aufbau der Streulichtmessvorrichtung weiter, da der Vollspiegel zugleich die Aufgabe der Strahlteilung als auch die Funktion der Filtereinrichtung übernimmt. Der Spiegel wirkt hierbei auf Grund seiner örtlichen Begrenzung selbst als ein Fourierfilter. Darüber hinaus ist im Vergleich zur ersten Ausführungsform im Nebenstrahlengang eine Sammellinse weniger notwendig.According to a second embodiment of the scattered light measuring device, the decoupling device and the filter device are formed with a full mirror, which decouples only low-frequency portions of the main beam in the secondary beam. As a result, the structural design of the scattered light measuring device further simplified because the full mirror at the same time takes over the task of beam splitting as well as the function of the filter device. The mirror itself acts as a Fourier filter due to its local boundary. In addition, in comparison to the first embodiment, a converging lens is less necessary in the secondary beam path.

Gemäß einer günstigen technischen Weiterentwicklung ist der Vollspiegel konvex oder konkav ausgebildet und unter einem Winkel von etwa 45° zur optischen Hauptachse verkippt angeordnet. Hierdurch verläuft der Nebenstrahl in Bezug zum Hauptstrahl bzw. zur optischen Hauptachse der Streulichtmessvorrichtung unter einem Winkel von etwa 90°.According to a favorable technical development of the full mirror is convex or concave and tilted at an angle of about 45 ° to the main optical axis. As a result, the secondary beam extends at an angle of approximately 90 ° with respect to the main beam or to the main optical axis of the scattered light measuring device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Vollspiegel eine kreisrunde Umfangskontur oder eine elliptische Umfangskontur aufweist. Hierdurch kann die Querschnittsgeometrie des aus dem Hauptstrahl ausgekoppelten Nebenstrahls beeinflusst werden. Im Fall der bevorzugten elliptischen Umfangskontur, ergibt sich in der Projektion eine kreisrunde ”Eintrittspupille” in dem Nebenstrahl.In a further advantageous embodiment, it is provided that the full mirror has a circular peripheral contour or an elliptical peripheral contour. As a result, the cross-sectional geometry of the secondary beam coupled out of the main beam can be influenced. In the case of the preferred elliptical peripheral contour, the projection results in a circular "entrance pupil" in the secondary beam.

Im Fall einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Durchmesser oder Halbachsen des Spiegels kleiner als ein Durchmesser der ersten Linse im Hauptstrahl ist. Hierdurch wird die Filterfunktion des Vollspiegels überhaupt erst ermöglicht, da dessen Querschnittsfläche deutlich kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Hauptstrahls in diesem Bereich.In the case of a further embodiment, it is provided that a diameter or half-axes of the mirror is smaller than a diameter of the first lens in the main beam. As a result, the filter function of the solid mirror is made possible only because its cross-sectional area is significantly smaller than a cross-sectional area of the main jet in this area.

Nach Maßgabe einer weiteren günstigen Entwicklung entspricht ein Winkel α zwischen der Probenoberfläche und der optischen Hauptachse in etwa einem Winkel β zwischen dem ersten Kamerasensor einer optischen Nebenachse des Nebenstrahls. Hierdurch ist die Einhaltung des s. g. ”Scheimpflug”-Prinzips gewährleistet.According to a further favorable development, an angle α between the sample surface and the main optical axis approximately corresponds to an angle β between the first camera sensor of a minor optical axis of the secondary beam. As a result, the observance of the s. G. Guaranteed "Scheimpflug" principle.

Nach Maßgabe einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind zur Gewinnung von Messdaten der erste und/oder der zweite Kamerasensor mit einer geeigneten elektronischen, digitalen Auswerteeinheit und mit einer optischen Anzeigeeinheit, insbesondere einem Bildschirm, verbunden. Hierdurch wird eine komplexe, automatische numerische Auswertung der von den Kamerasensoren gelieferten Bilddaten möglich. Beispielsweise können beide Bilder für sich interpretiert werden und die Ergebnisse bestimmten Frequenzbereichen zugeordnet werden. Darüber hinaus können die Messdaten z. B. im Frequenzbereich zusammengeführt werden, wobei das Streubild eine Normierung der Frequenzachse erfährt und das Ergebnis einer Selbstfaltung unterworfen wird.In accordance with a further advantageous refinement, the first and / or the second camera sensor are connected to a suitable electronic, digital evaluation unit and to an optical display unit, in particular a screen, in order to obtain measured data. This makes possible a complex, automatic numerical evaluation of the image data supplied by the camera sensors. For example, both images can be interpreted individually and the results can be assigned to specific frequency ranges. In addition, the measurement data z. B. are combined in the frequency domain, the scattering image undergoes a normalization of the frequency axis and the result of a self-folding is subjected.

Darüber hinaus wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren mit zwei Verfahrensalternativen gelöst, wonach eine getrennte Auswertung des Streubildes und des Originalbildes, insbesondere mit Hilfe von geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmen der Auswerteeinheit, erfolgt oder das Originalbild einer Spektralanalyse und das Streubild einer Normierung unterworfen wird, wobei das Ergebnis der Spektralanalyse und das Ergebnis der Normierung zu einem breitbandigen Spektrum zur Weiterarbeitung und Interpretation zusammengefasst wird. Hierdurch ist im Fall der ersten Verfahrensvariante ein besonders einfaches Auswerteverfahren gegeben, bei dem zudem auf bekannte Analysealgorithmen und -mittel zurückgegriffen werden kann.In addition, the object of the invention is achieved by a method with two alternative methods, according to which a separate evaluation of the scattering image and the original image, in particular by means of suitable image processing algorithms of the evaluation, or the original image of a spectral analysis and the scattering image of a normalization is subjected, the result the spectral analysis and the result of standardization to a broadband spectrum for further processing and interpretation is summarized. As a result, in the case of the first variant of the method, a particularly simple evaluation method is provided in which, in addition, known analysis algorithms and means can be used.

Aufgrund der im Rahmen der zweiten Verfahrensalternative vorgesehenen Fusionierung der von den beiden Kamerasensoren gelieferten Messdaten können im Vergleich zur getrennten Auswertung der Messdaten gemäß der ersten Verfahrensalternative weitergehende Erkenntnisse über die Beschaffenheit der Probenoberfläche der Probe gewonnen werden.On the basis of the fusion of the measurement data supplied by the two camera sensors as part of the second method alternative, compared to the separate evaluation of the measurement data according to the first alternative method further knowledge about the nature of the sample surface of the sample can be obtained.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt beider Verfahrensalternativen ist die Tatsache, dass das Spektrum des Originalbildes aus dem Quadrat der Feldverteilung im Bild gewonnen wird und daher mit dem aus dem Streubild gewonnenen Leistungsdichtespektrum über eine Selbstfaltung zusammenhängt. Entsprechend muss daher in einfachster Ausführung die Konditionierung diese Selbstfaltung nachbilden, um fusionierbare Messdaten zu gewinnen.An essential aspect of both process alternatives is the fact that the spectrum of the original image is obtained from the square of the field distribution in the image and therefore is related to the power density spectrum obtained from the scattering image via a self-folding. Accordingly, in the simplest version, the conditioning must emulate this self-folding in order to obtain fusible measurement data.

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

1 eine erste Ausführungsform einer Streulichtmessvorrichtung, 1 A first embodiment of a scattered light measuring device,

2 eine zweite Ausführungsform einer Streulichtmessvorrichtung, und 2 a second embodiment of a scattered light measuring device, and

3 eine schematische Darstellung des Ablaufs einer zweiten Verfahrensvariante. 3 a schematic representation of the flow of a second process variant.

In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselbe Bezugsziffer auf.In the drawing, the same constructive elements each have the same reference number.

Die 1 illustriert eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Streulichtmessvorrichtung.The 1 illustrates a first embodiment of the scattered light measuring device according to the invention.

Die erste Ausführungsform der Streulichtmessvorrichtung 10 umfasst unter anderem eine Lichtquelle 12 zur Bestrahlung einer Probenoberfläche 14 einer Probe 16 mit einem parallelen Lichtbündel 18.The first embodiment of the scattered light measuring device 10 includes, among other things, a light source 12 for irradiation of a sample surface 14 a sample 16 with a parallel light beam 18 ,

Als Lichtquelle 12 kommt bevorzugt ein Laser oder eine Laserdiode zum Einsatz. Die Probe 16 ist hier lediglich exemplarisch unter einem Winkel α von 90° in Bezug zu einer optischen Hauptachse 20 ausgerichtet. Entlang der optischen Hauptachse 20 sind jeweils zueinander beabstandet und hintereinander eine erste Sammellinse 22, eine zweite Sammellinse 24, eine dritte Sammellinse 26 sowie ein erster plattenförmiger Kamerasensor 28 angeordnet. Die zweite sowie die dritte Sammellinse 24, 26 stellen ein aus der Optik bekanntes 4f-System dar.As a light source 12 Preferably, a laser or a laser diode is used. The sample 16 is here merely exemplary at an angle α of 90 ° with respect to a main optical axis 20 aligned. Along the main optical axis 20 are each spaced from each other and one behind the other a first convergent lens 22 , a second condensing lens 24 , a third condenser lens 26 and a first plate-shaped camera sensor 28 arranged. The second and the third condenser lens 24 . 26 represent a known from the optics 4f system.

Zwischen der zweiten und der dritten Sammellinse 24, 26 befindet sich ein teildurchlässiger Spiegel 30, der um einen Winkel γ von hier exemplarisch 45° gegenüber der optischen Hauptachse 20 verkippt angeordnet ist.Between the second and the third condenser lens 24 . 26 there is a partially transparent mirror 30 , which by an angle γ of here exemplarily 45 ° with respect to the main optical axis 20 is arranged tilted.

Das von der Lichtquelle 12 emittierte parallele Lichtbündel 18 fällt unter einem spitzen Winkel auf die Probenoberfläche 14 der Probe 16, wodurch von der Probenoberfläche 14 ein Hauptstrahl 32 zurückgeworfen wird. Die Probe 16 liegt hierbei in einem ersten Brennpunkt 33 der ersten Sammellinse 22. Der Hauptstrahl 32 gelangt durch die beiden Sammellinsen 22, 24 und fällt auf den teildurchlässigen Spiegel 30. Mithilfe des teildurchlässigen Spiegels 30 wird dann der Hauptstrahl 32 in einen Nebenstrahl 34 und einen Reststrahl 36 aufgeteilt.That from the light source 12 emitted parallel light beams 18 falls at an acute angle to the sample surface 14 the sample 16 , resulting from the sample surface 14 a main beam 32 is thrown back. The sample 16 this is in a first focus 33 the first condensing lens 22 , The main beam 32 passes through the two collecting lenses 22 . 24 and falls on the semitransparent mirror 30 , Using the semitransparent mirror 30 then becomes the main beam 32 in a secondary beam 34 and a residual beam 36 divided up.

Eine optische Nebenachse 38 des Nebenstrahls 34 verläuft hierbei rechtwinklig zur optischen Hauptachse 20 des Hauptstrahls 32. Der Reststrahl 36 behält die ursprüngliche Orientierung des Hauptstrahls 32 bei und verläuft weiterhin entlang der optischen Hauptachse 20, wo er nach dem Durchlaufen der letzten, dritten Sammellinse 26 auf den ersten Kamerasensor 28 auftrifft und dort ein Streubild 40 von der Probenoberfläche 14 erzeugt, da das Streubild 40 bereits im zweiten Brennpunkt 41 der ersten Sammellinse 22 enthalten ist.An optical minor axis 38 of the secondary beam 34 runs at right angles to the main optical axis 20 of the main beam 32 , The rest beam 36 retains the original orientation of the main beam 32 at and continues to run along the main optical axis 20 where he after passing through the last, third condenser lens 26 on the first camera sensor 28 hits and there is a scattering pattern 40 from the sample surface 14 generated, as the scattering image 40 already in the second focus 41 the first condensing lens 22 is included.

Der mit Hilfe des teildurchlässigen Spiegels 30 aus dem Hauptstrahl 32 ausgekoppelte bzw. abgelenkte Nebenstrahl 34 durchläuft eine vierte Sammellinse 42, eine Blende 44, eine dieser nachgeschaltete fünfte Sammellinse 46 und fällt anschließend unter einem Winkel β von 90° auf einen zweiten Kamerasensor 48. Die vierte Linse 42, die Blende 44, die fünfte Linse 46 und der zweite Kamerasensor 48 liegen hierbei jeweils auf der optischen Nebenachse 38, wobei die vierte und die fünfte Sammellinse 42, 46 ein 4f-System bilden. Auf dem zweiten Kamerasensor 48 entsteht das Originalbild 50 eines Beleuchtungsflecks 52, das vom Lichtbündel 18 auf der Probenoberfläche 14 herrührt. Der Beleuchtungsfleck 52 entspricht einer mittels der Streulichtmessvorrichtung 10 messtechnisch erfassbaren Abtastzone bzw. eines Messfeldes auf der Probenoberfläche 14.The with the help of the partially transparent mirror 30 from the main beam 32 decoupled or deflected secondary beam 34 goes through a fourth converging lens 42 , a panel 44 , one of these fifth condensing lens 46 and then falls at an angle β of 90 ° to a second camera sensor 48 , The fourth lens 42 , the aperture 44 , the fifth lens 46 and the second camera sensor 48 lie in each case on the optical minor axis 38 , wherein the fourth and the fifth convergent lens 42 . 46 form a 4f system. On the second camera sensor 48 the original picture is created 50 a lighting spot 52 from the light beam 18 on the sample surface 14 arises. The illumination spot 52 corresponds to one by means of the scattered light measuring device 10 metrologically detectable scanning zone or a measuring field on the sample surface 14 ,

Eine von der Probe 16 ausgehende und höhere Frequenzen enthaltende Beugungsordnung 54 wird aufgrund der Wirkung des teildurchlässigen Spiegels 30 in die zwei Beugungsordnungen 55 und 56 zerlegt. Mit Hilfe der Blende 44 erfolgt eine Tiefpassfilterung bzw. Frequenzbegrenzung im Nebenstrahl 34. Im gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 wird somit die vom teildurchlässigen Spiegel 30 reflektierte und höhere Frequenzen enthaltende Beugungsordnung 56 mithilfe der Blende 44 aus dem Nebenstrahl 34 ausgeblendet bzw. vollkommen unterdrückt, während eine tiefere Frequenzen enthaltende Beugungsordnung 57 des Hauptstrahls 32 sowohl den halbdurchlässigen Spiegel 30 als auch die Blende 44 ungehindert passiert und zur Erzeugung des Originalbildes 50 dient.One from the sample 16 outgoing and higher frequencies containing diffraction order 54 is due to the effect of the partially transmissive mirror 30 in the two diffraction orders 55 and 56 disassembled. With the help of the aperture 44 Low pass filtering or frequency limitation in the secondary beam takes place 34 , In the illustrated embodiment of 1 is thus the semi-transparent mirror 30 reflected and higher frequencies containing diffraction order 56 using the aperture 44 from the minor ray 34 hidden or completely suppressed, while a diffraction order containing lower frequencies 57 of the main beam 32 both the semi-transparent mirror 30 as well as the aperture 44 passed unhindered and to create the original image 50 serves.

Im Ergebnis erfolgt im Nebenstrahl 34 eine Begrenzung auf tieffrequente Anteile in dem von der Lichtquelle 12 ausgestrahlten Lichtbündel 18, während im Reststrahl 36 vor allem dessen hochfrequente Anteile verbleiben.The result is in the secondary beam 34 a limitation on low-frequency components in the light source 12 emitted light beam 18 while in the rest beam 36 especially its high-frequency components remain.

Der teildurchlässige Spiegel 30 bildet bei dieser ersten Ausführungsform eine Auskopplungseinrichtung 58, während die Blende 44 eine Filtereinrichtung 60 im technischen Sinne darstellt. Um ferner das s. g. ”Scheimpflug”-Prinzip einzuhalten, sollten die Winkel α, β unabhängig von dem hier lediglich für sie jeweils illustrativ gewählten Wert von 90° stets gleich sein. Für den ersten Kamerasensor 28 zur Wiedergabe des Streubildes 40 ergeben sich im Fall einer von der rechtwinkligen Ausrichtung abweichenden Anordnung der Probe 16 in Bezug zur optischen Hauptachse 20 keine Konsequenzen. The partially transparent mirror 30 forms in this first embodiment, a decoupling device 58 while the aperture 44 a filter device 60 represents in the technical sense. Furthermore, in order to adhere to the so-called "Scheimpflug" principle, the angles α, β should always be the same irrespective of the value of 90 ° chosen here only for illustration purposes. For the first camera sensor 28 to reproduce the spread image 40 arise in the case of a deviating from the rectangular orientation arrangement of the sample 16 in relation to the main optical axis 20 no consequences.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Streulichtmessvorrichtung. 2 shows a second embodiment of a scattered light measuring device according to the invention.

Der Aufbau der Streulichtmessvorrichtung 70 gemäß der zweiten Ausführungsform folgt weitestgehend dem Aufbau der Streulichtmessvorrichtung 10 nach 1. So wird die Probenoberfläche 14 der Probe 16 wiederum von der Lichtquelle 12 mit einem parallelen (kohärenten) Lichtbündel 18 bestrahlt und die Probe 16, die Sammellinsen 22 bis 26 sowie der erste Kamerasensor 28 sind erneut jeweils zueinander beabstandet entlang der gemeinsamen optischen Achse 20 ausgerichtet, wobei sich auf dem Kamerasensor 28 wiederum das Streubild 40 der Probenoberfläche 14 abbildet.The structure of the scattered light measuring device 70 according to the second embodiment largely follows the structure of the scattered light measuring device 10 to 1 , This is how the sample surface becomes 14 the sample 16 again from the light source 12 with a parallel (coherent) light beam 18 irradiated and the sample 16 , the collecting lenses 22 to 26 as well as the first camera sensor 28 are again spaced from each other along the common optical axis 20 aligned, focusing on the camera sensor 28 again the spreading pattern 40 the sample surface 14 maps.

Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform verfügt die Streulichtmessvorrichtung 70 über einen um einen Winkel γ in Bezug zur optischen Hauptachse 20 verkippt angeordneten Vollspiegel 72, der in einem Bereich zwischen der ersten Sammellinse 22 und der zweiten Sammellinse 24 symmetrisch zur optischen Hauptachse 20 positioniert ist. Der Begriff eines ”Vollspiegels” definiert im Kontext dieser Anmeldung, dass auf den Vollspiegel 72 auftreffende Strahlung im Idealfall nahezu verlustfrei bzw. zu 100% reflektiert wird. Der Winkel γ beträgt lediglich exemplarisch 45° und kann ggfls. hiervon abweichende Werte aufweisen.In contrast to the first embodiment, the scattered light measuring device 70 about one at an angle γ with respect to the main optical axis 20 tilted arranged full mirror 72 which is in an area between the first condenser lens 22 and the second condenser lens 24 symmetrical to the main optical axis 20 is positioned. The term "full mirror" defines in the context of this application that on the full mirror 72 incident radiation is almost lossless or 100% reflected in the ideal case. The angle γ is merely exemplary 45 ° and can if necessary. have different values.

Mithilfe des Vollspiegels 72 erfolgt in einem Bereich zwischen der ersten und der zweiten Sammellinse 22, 24 eine Auskopplung eines Nebenstrahls 74 aus dem Hauptstrahl 32, wobei der Nebenstrahl 74 entlang der optischen Nebenachse 38 verläuft, die rechtwinklig zur optischen Hauptachse 20 angeordnet ist. Gleichzeitig erfolgt mittels des Vollspiegels 72 im Nebenstrahl 74 eine Begrenzung bzw. eine Filterung auf niederfrequente Anteile bzw. auf niederfrequente Beugungsordnungen 57 des Hauptstrahls 32, während die hochfrequenten Beugungsordnungen 54 im Hauptstrahl 32 den Vollspiegel 72 ungehindert seitlich passieren können.Using the full-size mirror 72 takes place in a region between the first and the second condenser lens 22 . 24 a decoupling of a secondary beam 74 from the main beam 32 , where the secondary beam 74 along the optical minor axis 38 runs at right angles to the main optical axis 20 is arranged. At the same time by means of the full-size mirror 72 in the secondary beam 74 a limitation or a filtering on low-frequency components or on low-frequency diffraction orders 57 of the main beam 32 while the high-frequency diffraction orders 54 in the main beam 32 the full mirror 72 can pass unimpeded laterally.

Durch den Nebenstrahl 74 entsteht ein Originalbild 76 des Beleuchtungsflecks 52 auf dem zweiten Kamerasensor 48. Um die gezielte Auskopplung der niederfrequenten Beugungsordnungen 57 aus dem Hauptstrahl 32 zu ermöglichen, ist ein horizontal projizierter Durchmesser 78 des Vollspiegels 72 kleiner als ein Durchmesser 80 der vorderen, ersten Sammellinse 22. Um eine kreisrunde Querschnittsgeometrie des Nebenstrahls 74 zu erzielen, kann der Vollspiegel 72 eine von der kreisrunden Geometrie abweichende, insbesondere eine elliptische Umfangskontur, aufweisen. Nachdem der Nebenstrahl 74 aus dem Hauptstrahl 32 mittels des Vollspiegels 72 ausgekoppelt ist, durchläuft dieser die letzte, fünfte Sammellinse 46 und trifft auf den Kamerasensor 48 auf.By the secondary beam 74 creates an original picture 76 of the illumination spot 52 on the second camera sensor 48 , To the targeted decoupling of the low-frequency diffraction orders 57 from the main beam 32 to allow, is a horizontally projected diameter 78 of the full-size mirror 72 smaller than a diameter 80 the front, first condenser lens 22 , To a circular cross-sectional geometry of the secondary beam 74 To achieve the full mirror 72 a deviating from the circular geometry, in particular an elliptical peripheral contour, have. After the secondary beam 74 from the main beam 32 by means of the full-size mirror 72 is decoupled, this passes through the last, fifth convergent lens 46 and hits the camera sensor 48 on.

In dem Vollspiegel 72 sind somit mit nur einem Bauteil die Funktionen einer Auskopplungseinrichtung 82 und die einer Filtereinrichtung 84 realisiert, wodurch sich im Vergleich zur ersten Ausführungsform ein vereinfachter konstruktiver Aufbau ergibt.In the full mirror 72 are thus with only one component, the functions of a decoupling device 82 and that of a filter device 84 realized, resulting in comparison to the first embodiment, a simplified structural design.

Aufgrund der dem Vollspiegel 72 neben seiner eigentlichen Strahlablenkungsfunktion innewohnenden Filterwirkung, finden sich tieffrequente Anteile in der von der Lichtquelle 12 emittierten Strahlung im Nebenstrahl 74 wieder, wohingegen im Reststrahl 36, der über das aus den Sammellinsen 24, 26 bestehende 4f-Sytem auf den, ersten Kamerasensor 28 fällt, nur die restlichen hochfrequenten Anteile enthalten sind. Hierdurch werden gleichzeitig direkte Reflexe aus dem Streubild 40 ausgeblendet, so dass eine ansonsten notwendige Strahlfalle (s. g. ”beam dump”) entfallen kann. Darüber hinaus kann der Vollspiegel 72 selbst als Konvex- oder als Konkavspiegel ausgebildet sein, so dass u. U. die fünfte Sammellinse 46 entfallen kann und sich der konstruktive Aufbau der Streulichtmessvorrichtung 70 weiter vereinfacht.Because of the full mirror 72 In addition to its actual beam deflection function inherent filter effect, low-frequency components are found in the of the light source 12 emitted radiation in the secondary beam 74 again, whereas in the rest beam 36 that's over from the collecting lenses 24 . 26 existing 4f system on the first camera sensor 28 falls, only the remaining high-frequency components are included. As a result, at the same time direct reflections from the scattering image 40 hidden, so that an otherwise necessary beam trap (so-called "beam dump") can be omitted. In addition, the full mirror can 72 itself be designed as a convex or concave mirror, so that u. U. the fifth condenser lens 46 Can be omitted and the structural design of the scattered light measuring device 70 further simplified.

Um dem ”Scheimpflug”-Prinzip zu entsprechen, sind die beiden Winkel α, β zwischen der Probe 16 und der optischen Hauptachse 20 bzw. zwischen dem zweiten Kamerasensor 48 und der Nebenachse 38 ebenfalls gleich groß gewählt.To comply with the "Scheimpflug" principle, the two angles α, β are between the sample 16 and the main optical axis 20 or between the second camera sensor 48 and the minor axis 38 also the same size.

Im weiteren Fortgang der Beschreibung soll zunächst eine erste Variante des Verfahrens zur Auswertung der von den beiden Kamerasensoren der Streulichtmessvorrichtung gelieferten Messdaten bzw. der Bilder kurz erläutert werden. Bei dieser Verfahrensvariante erfolgt eine separate Auswertung des Originalbilds 50 und des Streubildes 40, d. h. eine voneinander unabhängige Bildauswertung der von beiden Kamerasensoren 28, 48 gelieferten Bildinformationen.In the further course of the description, a first variant of the method for evaluating the measurement data or the images supplied by the two camera sensors of the scattered light measuring device will first be briefly explained. In this process variant, a separate evaluation of the original image 50 and the scattering image 40 ie an independent image evaluation of the two camera sensors 28 . 48 supplied image information.

Zu diesem Zweck wird das Originalbild 50 mittels üblicher Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet und zum Beispiel auf Defekte wie Kratzer etc. untersucht. Die Ergebnisse können mittels geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen z. B. direkt dem Originalbild 50, insbesondere in Form von visuellen Markierungen, überlagert werden. Hierdurch wird die Erkennbarkeit von etwaigen Defektstellen auf der zu untersuchenden Probenoberfläche 14 erleichtert. Aus dem getrennt hiervon analysierten Streubild 40 können hingegen z. B. Hauptrichtungen und Eindringtiefen von Bearbeitungsspuren, Vorzugsrichtungen, ebenso auch Ortsfrequenzen periodischer Strukturen in der Probenoberfläche 14 sowie deren Ausrichtung und Verlauf abgeleitet werden. Weiterhin können erforderlichenfalls Rauheitsparameter der Probenoberfläche 14 aus den Momenten der Streuverteilung in einer dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinreichend geläufigen Methodik abgeleitet werden.For this purpose, the original image 50 evaluated by means of conventional methods of image processing and, for example, examined for defects such as scratches, etc. The results can be determined by means of suitable image processing algorithms z. B. directly to the original image 50 , in particular in the form of visual markings, are superimposed. As a result, the recognizability of any defects on the sample surface to be examined 14 facilitated. From the scattered image analyzed separately 40 however, z. As main directions and penetration depths of processing tracks, preferred directions, as well as spatial frequencies of periodic structures in the sample surface 14 and their orientation and course are derived. Furthermore, if required, roughness parameters of the sample surface 14 be derived from the moments of the scattering distribution in a method familiar to the skilled person from the prior art methodology.

Anhand der schematischen Darstellung von 3 soll der Ablauf einer zweiten Variante des Verfahrens, d. h. die integrative Auswertung der von beiden Kamerasensoren gelieferten Messdaten, näher erläutert werden.Based on the schematic representation of 3 the sequence of a second variant of the method, ie the integrative evaluation of the measurement data supplied by both camera sensors, will be explained in more detail.

Die von den beiden Kamerasensoren 28, 48 gelieferten Messdaten 90, 92 bzw. Bildinformationen werden einer Auswerteeinheit 94 zugeführt, bei der es sich vorzugsweise um einen schnellen elektronischen Digitalrechner 96, wie zum Beispiel einen PC oder dergleichen, handelt.The of the two camera sensors 28 . 48 supplied measurement data 90 . 92 or image information becomes an evaluation unit 94 supplied, which is preferably a fast electronic digital computer 96 , such as a PC or the like.

Im Zuge dieser zweiten Variante des Verfahrens wird das von den Messdaten 90 des ersten Kamerasensors 28 repräsentierte Originalbild 50 mittels der Auswerteeinheit 94 einer Spektralanalyse 98 unterworfen. Das von den Messdaten 92 verkörperte Streubild 40 des zweiten Kamerasensors 48 wird hingegen in der Auswerteeinheit 94 einer Normierung 100 im Frequenzbereich unterzogen. Abschließend werden Ergebnisse 102, 104 aus der Spektralanalyse 98 und der Normierung 100 mittels eines geeigneten Algorithmus zu einem breitbandigen Spektrum 106 zusammengefasst, das dann zur Weiterverarbeitung und Interpretation als Endergebnis 108 bereitsteht. Das Endergebnis 108 kann beispielsweise auf einem geeigneten Ausgabegerät, wie zum Beispiel einem Bildschirm oder Monitor, für einen Betrachter visualisiert werden. Eine sich ggfls. anschließende Weiterverarbeitung und Interpretation des Endergebnisses kann bevorzugt gleichfalls mittels der Auswerteeinheit 94 erfolgen und erlaubt detaillierte Feststellungen bezüglich der Beschaffenheit der Probenoberfläche, die schon im Rahmen der Beschreibung der ersten Verfahrensvariante weiter oben dargelegt wurden.In the course of this second variant of the method, that of the measured data 90 of the first camera sensor 28 represented original picture 50 by means of the evaluation unit 94 a spectral analysis 98 subjected. That from the measurement data 92 embodied scattered picture 40 of the second camera sensor 48 is in the evaluation unit 94 a normalization 100 subjected in the frequency domain. In conclusion, results 102 . 104 from the spectral analysis 98 and standardization 100 by means of a suitable algorithm to a broadband spectrum 106 summarized, then for further processing and interpretation as the final result 108 ready. The final result 108 For example, it may be visualized to a viewer on a suitable output device, such as a screen or monitor. A if necessary. subsequent further processing and interpretation of the final result may also preferably by means of the evaluation unit 94 made and allows detailed findings regarding the nature of the sample surface, which have already been set out above in the description of the first method variant.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der zweiten Verfahrensvariante ist die Tatsache, dass das Spektrum des Originalbildes 50 aus dem Quadrat der Feldverteilung gewonnen wird und daher mit dem aus dem Streubild 40 gewonnenen Leistungsdichtespektrum über eine s. g. ”Selbstfaltung” zusammenhängt. Entsprechend muss daher in einfachster Ausführung die Konditionierung im Rahmen der Normierung 100 diese Selbstfaltung nachbilden, um fusionierbare bzw. zusammenführbare Messdaten 90, 92 zu erhalten.An essential aspect of the second process variant is the fact that the spectrum of the original image 50 is obtained from the square of the field distribution and therefore with that from the scattering image 40 gained power density spectrum is related to a so-called "self-folding". Correspondingly, therefore, in the simplest version must be the conditioning in the context of standardization 100 simulate this self-folding, to fusible or mergeable measurement data 90 . 92 to obtain.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
StreulichtmessvorrichtungScattered light measurement device
1212
Lichtquellelight source
1414
Probenoberflächesample surface
1616
Probe sample
1818
paralleles Lichtbündel parallel light beam
2020
optische Hauptachsemain optical axis
2222
erste Sammellinsefirst condensing lens
2424
zweite Sammellinse second condenser lens
2626
dritte Sammellinsethird condenser lens
2828
erster Kamerasensorfirst camera sensor
3030
teildurchlässiger Spiegelsemitransparent mirror
3232
Hauptstrahlmain beam
3333
1. Brennpunkt (1. Linse)1st focal point (1st lens)
3434
Nebenstrahlsecondary beam
3636
Reststrahlrest beam
3838
optische Nebenachseoptical minor axis
4141
2. Brennpunkt (1. Linse)2nd focal point (1st lens)
4040
Streubild spreading pattern
4242
vierte Sammellinse fourth condenser lens
4444
Blende cover
4646
fünfte Sammellinse fifth condenser lens
4848
zweiter Kamerasensor second camera sensor
5050
Originalbild original image
5252
Beleuchtungsfleck illumination spot
5454
Beugungsordnung (HF)Diffraction order (HF)
5555
Beugungsordnung (HF)Diffraction order (HF)
5656
Beugungsordnung (HF)Diffraction order (HF)
5757
Beugungsordnung (NF)Diffraction order (NF)
5858
Auskopplungseinrichtungdecoupling device
6060
Filtereinrichtungfiltering device
7070
StreulichtmessvorrichtungScattered light measurement device
7272
Vollspiegelfull mirror
7474
Nebenstrahlsecondary beam
7676
Originalbildoriginal image
7878
Durchmesser (Vollspiegel)Diameter (full mirror)
8080
Durchmesser (1. Sammellinse)Diameter (1st convergent lens)
8282
Auskopplungseinrichtungdecoupling device
8484
Filtereinrichtungfiltering device
9090
Messdatenmeasurement data
9292
Messdatenmeasurement data
9494
Auswerteeinheitevaluation
9696
elektr. Digitalrechnerelec. digital computer
9898
Spektralanalysespectral analysis
100100
Normierungstandardization
102102
Ergebnis (Spektralanalyse)Result (spectral analysis)
104104
Ergebnis (Normierung)Result (normalization)
106106
Ergebnis (Spektralanalyse)Result (spectral analysis)
108108
Endergebnisend result

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009036383 B3 [0004] DE 102009036383 B3 [0004]

Claims (10)

Streulichtmessvorrichtung (10, 70) mit einem ersten Kamerasensor (28) mit mindestens drei vorgeschalteten Sammellinsen (22, 24, 26) und einer Lichtquelle (12) zur Beleuchtung einer Probenoberfläche (14) einer zu untersuchenden Probe (16) mit einem parallelen Lichtbündel (18), wobei die Probe (16), die mindestens drei Sammellinsen (22, 24, 26) sowie der erste Kamerasensor (28) jeweils zueinander beabstandet entlang einer gemeinsamen optischen Hauptachse (20) ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil eines von der Probenoberfläche (14) ausgehenden Hauptstrahls (32) mit Hilfe einer Auskoppelungseinrichtung (58, 82) und einer Filtereinrichtung (60, 84) in einen Nebenstrahl (34, 74) zur Übertragung eines Originalbildes (50, 76) des Beleuchtungsflecks (52) an einen zweiten Kamerasensor (48) und in einen Reststrahl (36) zur Übertragung des Streubildes (40) der Probenoberfläche (14) an den ersten Kamerasensor (28) aufgespalten wird, wobei das Originalbild (50, 76) vorrangig niederfrequente Anteile und das Streubild (40) im Wesentlichen hochfrequente Anteile enthält und dem zweiten Kamerasensor (48) mindestens eine vierte Sammellinse (42) vorgeschaltet ist.Scattered light measuring device ( 10 . 70 ) with a first camera sensor ( 28 ) with at least three upstream converging lenses ( 22 . 24 . 26 ) and a light source ( 12 ) for illuminating a sample surface ( 14 ) of a sample to be examined ( 16 ) with a parallel light beam ( 18 ), whereby the sample ( 16 ), the at least three converging lenses ( 22 . 24 . 26 ) as well as the first camera sensor ( 28 ) in each case spaced apart along a common optical axis ( 20 ), characterized in that at least a part of one of the sample surface ( 14 ) outgoing main beam ( 32 ) by means of a decoupling device ( 58 . 82 ) and a filter device ( 60 . 84 ) into a secondary beam ( 34 . 74 ) for transmitting an original image ( 50 . 76 ) of the illumination spot ( 52 ) to a second camera sensor ( 48 ) and a residual jet ( 36 ) for the transmission of the spread image ( 40 ) of the sample surface ( 14 ) to the first camera sensor ( 28 ), whereby the original image ( 50 . 76 ) predominantly low-frequency components and the scattering pattern ( 40 ) contains substantially high-frequency components and the second camera sensor ( 48 ) at least one fourth converging lens ( 42 ) is connected upstream. Streulichtmessvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskopplungseinrichtung (58) mit einem teildurchlässigen Spiegel (30) gebildet ist, der unter einem Winkel γ von etwa 45° zur optischen Hauptachse (20) verkippt angeordnet ist.Scattered light measuring device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the coupling-out device ( 58 ) with a partially transparent mirror ( 30 ) formed at an angle γ of about 45 ° to the main optical axis ( 20 ) is arranged tilted. Streulichtmessvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (60) mit einer Blende (44) gebildet ist, die zwischen der vierten Sammellinse (42) und einer fünften Sammellinse (46) im Nebenstrahl (34) angeordnet ist.Scattered light measuring device ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the filter device ( 60 ) with an aperture ( 44 ) formed between the fourth converging lens ( 42 ) and a fifth converging lens ( 46 ) in the secondary beam ( 34 ) is arranged. Streulichtmessvorrichtung (70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelungseinrichtung (82) und die Filtereinrichtung (84) mit einem Vollspiegel (72) gebildet sind, der lediglich tieffrequente Anteile des Hauptstrahls (32) in den Nebenstrahl (74) auskoppelt.Scattered light measuring device ( 70 ) according to claim 1, characterized in that the decoupling device ( 82 ) and the filter device ( 84 ) with a full mirror ( 72 ) are formed, the only low-frequency components of the main beam ( 32 ) in the secondary beam ( 74 ) decoupled. Streulichtmessvorrichtung (70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vollspiegel (72) konvex oder konkav ausgebildet ist und unter einem Winkel von etwa 45° zur optischen Hauptachse (20) verkippt angeordnet ist.Scattered light measuring device ( 70 ) according to claim 4, characterized in that the full mirror ( 72 ) is convex or concave and at an angle of about 45 ° to the main optical axis ( 20 ) is arranged tilted. Streulichtmessvorrichtung (70) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vollspiegel (72) eine kreisrunde Umfangskontur oder eine elliptische Umfangskontur aufweist.Scattered light measuring device ( 70 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the full mirror ( 72 ) has a circular peripheral contour or an elliptical peripheral contour. Streulichtmessvorrichtung (70) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (78) oder Halbachsen des Vollspiegels (72) kleiner als ein Durchmesser (80) der ersten Linse (22) im Hauptstrahl (32) sind.Scattered light measuring device ( 70 ) according to claim 6, characterized in that a diameter ( 78 ) or half-axes of the full-size mirror ( 72 ) smaller than a diameter ( 80 ) of the first lens ( 22 ) in the main jet ( 32 ) are. Streulichtmessvorrichtung (10, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel α zwischen der Probenoberfläche (14) und der optischen Hauptachse (20) in etwa einem Winkel β zwischen dem zweiten Kamerasensor (48) einer optischen Nebenachse (38) des Nebenstrahls (34) entspricht.Scattered light measuring device ( 10 . 70 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an angle α between the sample surface ( 14 ) and the main optical axis ( 20 ) at approximately an angle β between the second camera sensor ( 48 ) of an optical minor axis ( 38 ) of the secondary beam ( 34 ) corresponds. Streulichtmessvorrichtung (10, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung von Messdaten (90, 92) der erste und/oder der zweite Kamerasensor (28, 48) mit einer geeigneten elektronischen, digitalen Auswerteeinheit (94) und mit einer optischen Anzeigeeinheit, insbesondere einem Bildschirm, verbunden sind.Scattered light measuring device ( 10 . 70 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for the acquisition of measured data ( 90 . 92 ) the first and / or the second camera sensor ( 28 . 48 ) with a suitable electronic, digital evaluation unit ( 94 ) and with an optical display unit, in particular a screen, are connected. Verfahren zur Auswertung von Messdaten (90, 92), die mit Hilfe der Streulichtmessvorrichtung (10, 70) nach Maßgabe mindestens eines der Ansprüche 1 bis 9 gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine getrennte Auswertung des Streubildes (40) und des Originalbildes (50, 76), insbesondere mit Hilfe von geeigneten Bildverarbeitungsalgorithmen der Auswerteeinheit (94), erfolgt oder dass das Originalbild (50, 76) einer Spektralanalyse (98) und das Streubild einer Normierung (100) unterworfen wird, wobei das Ergebnis der Spektralanalyse (98) und das Ergebnis (104) der Normierung (100) zu einem breitbandigen Spektrum (106) zur Weiterarbeitung und Interpretation zusammengefasst wird.Method for evaluating measured data ( 90 . 92 ) using the scattered light measuring device ( 10 . 70 ) in accordance with at least one of claims 1 to 9, characterized in that a separate evaluation of the scattering pattern ( 40 ) and the original image ( 50 . 76 ), in particular by means of suitable image processing algorithms of the evaluation unit ( 94 ), or that the original image ( 50 . 76 ) of a spectral analysis ( 98 ) and the spread of normalization ( 100 ), the result of the spectral analysis ( 98 ) And the result ( 104 ) of standardization ( 100 ) to a broadband spectrum ( 106 ) is summarized for further processing and interpretation.
DE201310007932 2012-05-25 2013-05-08 Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor Withdrawn DE102013007932A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310007932 DE102013007932A1 (en) 2012-05-25 2013-05-08 Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012010258 2012-05-25
DE102012010258.5 2012-05-25
DE201310007932 DE102013007932A1 (en) 2012-05-25 2013-05-08 Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013007932A1 true DE102013007932A1 (en) 2013-11-28

Family

ID=49547103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310007932 Withdrawn DE102013007932A1 (en) 2012-05-25 2013-05-08 Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013007932A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014016710A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Florian Dannenberg Method and device for performing an optical inspection of a sample surface

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009036383B3 (en) 2009-05-04 2010-12-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for angle-resolved scattered light measurement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009036383B3 (en) 2009-05-04 2010-12-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for angle-resolved scattered light measurement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014016710A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Florian Dannenberg Method and device for performing an optical inspection of a sample surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112015000627B4 (en) Microspectroscopic device
AT515577B1 (en) Common radiation path for determining particle information through direct image analysis and differential image analysis
DE102016212164B3 (en) Method for determining the mean particle size of particles suspended in a liquid and flowing medium via dynamic light scattering and apparatus therefor
EP2710806A1 (en) Checking apparatus for a camera, and a method for checking a camera
DE102008051513A1 (en) Surface measuring device with two measuring units
DE102015002465A1 (en) Method for fine dust measurement and fine dust sensor for the determination of the particle size of fine dust
DE102009033110A1 (en) Device for examining structured surfaces
DE102015201561A1 (en) Measuring head of an endoscopic device and method for inspecting and measuring an object
DE102013016367A1 (en) Light microscope and method for examining a sample with a light microscope
DE102009036383B3 (en) Apparatus and method for angle-resolved scattered light measurement
DE102012010190B4 (en) Method, device and endoscope and attachment
DE102012005417B4 (en) Apparatus and method for angle-resolved scattered light measurement
DE102004017237B4 (en) Method and device for the quantitative determination of the optical quality of a transparent material
DE10218413B4 (en) Device for determining particle size distributions and method for analyzing the particle shape
DE102014108789A1 (en) Multi-stage process for the examination of surfaces and corresponding device
DE102013007932A1 (en) Scattered light measurement device for inspecting sample surface, has decoupling device and filter converting main beam emitted from sample surface into secondary beam for transmitting original image of illumination spot to camera sensor
DE102011102256A1 (en) MICROSCOPY SYSTEM FOR EYE EXAMINATION AND METHOD FOR OPERATING A MICROSCOPY SYSTEM
EP1228355A1 (en) Method and device for measuring and evaluating the scattering characteristics of surfaces
DE102015115615A1 (en) Apparatus and method for chromatic-confocal examination of a sample
DE102005058185A1 (en) Object e.g. fundus of eye, region`s fluorescence and/or reflection spectra detecting method, involves forming difference signal from accumulated signals for spectral evaluation and presentation of fluorescence and/or reflection spectra
DE10210209A1 (en) Automatic scattered light inspection of optical lenses and crystal to detect internal defects, whereby an inspection and evaluation component is arranged at an angle to an incident test beam that passes through the test piece
DE102013208872A1 (en) Method for generating an image of a sample
DE102011006033B4 (en) Measuring device for detecting the size of particles in a flowing medium and method therefor
DE2032314A1 (en) Method for non-contact optical testing and measuring of surfaces and devices for carrying out this method
DE102022128898A1 (en) Interference reflection microscope and method for analyzing a sample

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee