DE102010019668B4 - Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche eines Objekts - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche (20) eines Objektes (11), bei dem ein von einer Lichtquelle (1) ausgehendes Lichtbündel über einen Kollimatorspiegel (4) kollimiert wird, mit dem kollimierten Lichtbündel ein Muster auf die Oberfläche (20) projiziert und mittels einer Kamera mit einem Kameraobjektiv mindestens zwei Bilder (26, 27a, 27b) einer Intensitätsverteilung des von der Oberfläche (20) reflektierten Lichtbündels bei mindestens zwei unterschiedlichen Fokuseinstellungen in einer Ebene (24) erfasst werden, die einen Abstand von der Oberfläche (20) aufweist,
wobei das Muster über eine strukturierte Maske (2) erzeugt wird, die im Strahlengang des Lichtbündels angeordnet ist, und
wobei die Topographie aus einem Vergleich der mindestens zwei Bilder (26, 27a, 27b) unter Berücksichtigung der Fokuseinstellungen bestimmt wird.

Description

• Technisches Anwendungsgebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur eindeutigen und referenzfreien Bestimmung der Topographie einer optische Strahlung reflektierenden Oberfläche eines Objekts, bei dem ein Muster mit einem kollimierten Lichtbündel auf die Oberfläche projiziert und eine Intensitätsverteilung des von der Oberfläche reflektierten Lichtbündels in einer Ebene erfasst wird, die einen Abstand zur Oberfläche aufweist.
• Die Bestimmung der Oberflächentopographie von Objekten ist vor allem in technischen Bereichen erforderlich, in denen die Oberflächenqualität, insbesondere die Planheit oder Struktur der Oberfläche, für die Anwendung oder für weitere Verarbeitungsschritte eine wesentliche Rolle spielt. Beispiele hierfür sind die Oberflächen von Wafern in der Halbleitertechnologie oder die Oberflächenqualität eines Werkstücks nach einer Politur.
• Stand der Technik
• Topographien von reflektierenden Oberflächen können mit Hilfe ebener Wellenfronten ermittelt werden. Hierzu wird die Oberfläche mit einer ebenen Wellenfront beleuchtet. Abweichungen der reflektierenden Oberfläche von einer idealen Ebene werden bei der Reflexion in die Wellenfront eingebracht. Die reflektierte Wellenfront wird dann hinsichtlich dieser Veränderungen analysiert.
• Bei der sog. Makyoh Methode wird ein Bild der Intensitätsverteilung eines an der Oberfläche reflektierten parallelen Lichtbündels in einer Ebene erfasst, die einen Abstand zur Oberfläche aufweist. Aus dieser Intensitätsverteilung kann dann eine Abweichung der Oberflächentopographie von einer idealen Ebene bestimmt werden. Ein Beispiel für eine derartige Technik zeigt F. Riesz „A quantitative approach to Makyoh (magicmirror) topography", Journal of Crystal Growth 210 (2000), Seiten 370 - 374.
• Aus der US 6,545,764 B1 ist eine abgewandelte Technik zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche bekannt, bei der zwei Bilder der Intensitätsverteilung bei zwei unterschiedlichen Abständen zur Oberfläche erfasst und ausgewertet werden. Die Auswertung erfolgt hierbei durch ein aufwändiges iteratives Verfahren.
• Aus der DE 602 12 987 T2 ist ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche eines Objekts bekannt. Bei dieser Technik wird mit Hilfe eines kollimierten Lichtbündels ein Muster auf die Oberfläche projiziert und die Intensitätsverteilung des an der Oberfläche reflektierten Lichtbündels in einem Abstand zur Oberfläche erfasst. Durch Einsatz einer flachen Referenzoberfläche an Stelle der Oberfläche des Objekts wird ein weiteres Bild in gleicher Weise aufgezeichnet. Durch Vergleich der beiden Bilder kann dann anhand der Verzerrung des Musters die Oberflächentopographie des Objekts bestimmt werden. Dies wird anhand der 1a veranschaulicht, die die Oberfläche, die Referenzebene und den Strahlenverlauf eines einzelnen Lichtstrahls bei der Reflexion zeigt. Die gestrichelte Linie stellt die Referenzoberfläche 21 dar, die schräge durchgezogene Linie zeigt exemplarisch eine unebene Oberfläche 20 des zu untersuchenden Objekts. In der Figur ist ein einfallender Lichtstrahl 22 des Lichtbündels dargestellt, der bspw. mit einem Referenzpunkt des Musters korrespondiert. Nach der Reflexion an der Oberfläche wird die Intensitätsverteilung des Lichtbündels in der in der Figur angedeuteten Ebene 24 erfasst, die einen Abstand L von der Oberfläche aufweist. Der Abstand Δd zwischen dem schwarzen und weißen Punkt in der Figur stellt die Abweichung des reflektierten Lichtstrahls zum senkrecht einfallenden Lichtstrahl in der Erfassungsebene dar. Korrespondiert der betrachtete Lichtstrahl mit einem Referenzpunkt im Muster, so entspricht der Abstand Δd dem Abstand der abgebildeten Referenzpunkte 23, 25 in den beiden Bildern. Mit Hilfe des Abstandes L zwischen Oberfläche und Erfassungsebene kann dann der lokale Neigungswinkel α der Oberfläche des Objekts bezogen auf die Referenzebene ermittelt werden: $$tg2\mathrm{\alpha =}\frac{\Delta d}{L}\text{.}$$

  
• Mit Hilfe dieser Gleichung kann dann das Topographieprofil der Oberfläche des Objekts berechnet werden.
• Die Durchführung dieser Methode ist jedoch nicht frei von Problemen. So ist die Genauigkeit der Bestimmung der Topographie durch die Qualität bzw. Ebenheit der Referenzoberfläche begrenzt.
• Zur optimalen Darstellung der Bilder müssen außerdem die Oberfläche des Objekts und die Oberfläche des Referenzspiegels exakt senkrecht zum einfallenden Lichtbündel ausgerichtet werden. Bei der Justage entsteht jedoch häufig eine leichte Abweichung der Normalen der Referenz- und der Objektoberfläche zu den einfallenden Lichtstrahlen. 1b veranschaulicht einen Fall, in dem die Referenzoberfläche 21 eine Neigung von α_Ref ≠ 0 aufweist. Die Verschiebung des Referenzpunktes zwischen den beiden Bildern ist daher um δ_Ref kleiner oder größer als die, die im idealen Fall der 1a dargestellt ist. Dies führt zu einem Fehler von δ_Ref/Δd bei der Berechnung des Topographieprofils.
• Für eine optimale Berechnung der Topographie müssen die Oberfläche des Objekts und die Referenzoberfläche auch in der gleichen Ebene liegen. 1c veranschaulicht einen Fall, in dem die Referenz- und Objektoberfläche unterschiedliche Abstände zur Erfassungsebene aufweisen, also auf in der Höhe unterschiedlichen Ebenen liegen. Dies führt zu einem unterschiedlichen Abstand L für die beiden Messungen. Die Differenz in den Ebenen ΔL=L-L_Ref ändert die Verschiebung zwischen den Referenzpunkten in den Bildern vom Idealfall der 1a auf δ_Ref. Dies führt ebenfalls zu einem Fehler von δ_Ref/Δd bei der Berechnung des Topographieprofils.
• Ein weiteres Problem bei der Nutzung nur eines Bildes der Intensitätsverteilung eines an der Oberfläche des Objektes reflektierten Lichtbündels besteht darin, dass aufgrund der Vielzahl von Informationen in dem Bild Mehrdeutigkeiten entstehen können. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei unterschiedliche Oberflächenprofile 20a, 20b sowie vier Lichtstrahlen 22, korrespondierend zu vier Referenzpunkten, gezeigt sind. Der obere Teil der Figur zeigt die Lage der abgebildeten Referenzpunkte 25 in dem erfassten Bild 26, das hier für beide Oberflächen bzgl. der Lage der vier Referenzpunkte identisch ist. Die beiden inneren Lichtstrahlen weichen bei dieser Konstellation jeweils so aus der Senkrechten ab, dass sie nach der Reflexion für beide Oberflächen 20a, 20b in dem gleichen Punkt der Erfassungsebene 24 zusammentreffen. Daher kann aus dem Bild die Neigung der Objektoberfläche falsch interpretiert und damit die Topographie falsch berechnet werden.
• Sowohl eine unerwünschte Verkippung der Objektoberfläche bzw. der Referenzoberfläche als auch eine unterschiedliche Höhe von Objekt- und Referenzoberfläche können zu Fehlern in der Berechnung des Topographieprofils führen. Weiterhin ist die Qualität der Referenzoberfläche bzw. des hierfür eingesetzten Spiegels ein limitierender Faktor hinsichtlich der Genauigkeit der Bestimmung der Topographie. Eine Mehrdeutigkeit im Bild kann zu einer falschen Interpretation der Topographie führen. Diese Probleme können zum Teil bisher nur dadurch gelöst werden, dass eine ebene Referenzoberfläche mit möglichst geringen Abweichungen von einer idealen Ebene eingesetzt und die Justage der Objektoberfläche und der Referenzoberfläche jeweils mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Dies ist jedoch zeit- und kostenaufwendig.
• Die DE 10 2005 007 244 A1 beschreibt ein Verfahren zur Formerfassung von reflektierenden Oberflächen, bei dem ein von einer Lichtquelle ausgehendes Lichtbündel über ein Mikrolinsen-Array in mehrere Lichtnadeln aufgespalten wird, die parallel zueinander ausgerichtet auf die Oberfläche auftreffen. Bei dem Verfahren werden Bilder der Intensitätsverteilung der von der Oberfläche reflektierten Lichtnadeln in zwei unterschiedlichen Abständen erfasst, um die Oberflächenform aus einem Vergleich der beiden Bilder unter Berücksichtigung der bekannten Lage und Strahlrichtung der reflektierten Lichtnadeln zu ermitteln.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche eines Objekts anzugeben, mit dem diese Probleme weitgehend vermieden werden, so dass die Genauigkeit der Messung nicht mehr von der Oberflächenqualität einer Referenzoberfläche und einer möglichst exakten Justage abhängt und Mehrdeutigkeiten bei der Auswertung vermieden werden.
• Darstellung der Erfindung
• Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.
• Dabei wird das von der Oberfläche des Objekts reflektierte Lichtbündel auf eine Kamera gelenkt, die ein Kameraobjektiv aufweist. Die mit der Kamera erfassten Bilder werden in einem Rechner verarbeitet. Hierzu kann ein geeigneter Auswertealgorithmus eingesetzt werden, der einerseits Referenzpunkte in den aufgezeichneten Bildern identifiziert und andererseits aus der Verschiebung dieser Referenzpunkte in den jeweiligen Bildern die Topographie der Oberfläche gemäß Gleichungen, die für Anordnungen mit verschobener Bildempfangsebene gelten, berechnet. Mindestens zwei Bilder bei mindestens zwei unterschiedlichen Fokuseinstellungen werden erfasst. Die beiden Bilder werden dann mit den jeweiligen, aus den unterschiedlichen Fokuseinstellungen bekannten Parametern L₁ und L₂ ausgewertet
• Die Genauigkeit der Bestimmung der Topographie der Oberfläche hängt auch von der Struktur des eingesetzten Musters ab. Vorzugsweise wird ein Punktraster als Muster verwendet, wobei die einzelnen Punkte des Punktrasters als Referenzpunkte dienen, deren relative Verschiebung in den mindestens zwei Bildern bestimmt wird, um daraus die Topographie der Oberfläche zu berechnen. Selbstverständlich lassen sich jedoch auch andere, insbesondere komplexere, Muster oder eine Kombination von Punkten und anderen geometrischen Formen als Muster einsetzen. Das Muster wird dabei vorzugsweise über eine strukturierte Maske erzeugt, die im Strahlengang des Lichtbündels angeordnet ist.
• Das Verfahren ist nicht auf die Erfassung von zwei Bildern bei zwei Abständen bzw. zwei Neigungswinkeln beschränkt. Vielmehr können auch noch weitere Bilder bei weiteren Abständen oder Neigungswinkeln aufgezeichnet und für die Auswertung herangezogen werden.
• Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich zur Oberflächenprofilbestimmung von Objekten mit reflektierenden Oberflächen. Durch den Verzicht auf den Einsatz einer Referenzoberfläche sowie die geringeren Justageanforderungen wird das Verfahren vereinfacht und die Genauigkeit der Bestimmung der Topographie verbessert. Hierbei können alle optische Strahlung reflektierenden Oberflächen wie bspw. Halbleiterscheiben, spiegelnde Metalloberflächen oder Spiegel vermessen werden. Das Verfahren eignet sich auch für die Vermessung von strukturierten Oberflächen, wie bspw. Oberflächen von integrierten Schaltungen oder von MEMS-Bauteilen.
• Figurenliste
• Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung der Verhältnisse bei der Vermessung gemäß dem Stand der Technik;
• 2 eine weitere schematische Darstellung der Verhältnisse bei der Vermessung gemäß dem Stand der Technik;
• 3-5 Verhältnisse zur Herstellung von Gleichungen, die für Anordnungen mit verschobener Bildempfangsebene gelten;
• 6 eine beispielhafte Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens; und
• 7 Verhältnisse bei einem geneigten Objekt.
• Wege zur Ausführung der Erfindung
• Die bei dem bekannten Verfahren des Standes der Technik auftretenden Probleme wurden bereits anhand der 1 und 2 in der Beschreibungseinleitung näher erläutert, so dass auf diese Figuren hier nicht mehr näher eingegangen wird.
• In einer Vorgehensweise nach 3 werden zwei Bilder der Intensitätsverteilung des an der Objektoberfläche reflektierten Lichtbündels bei unterschiedlichem Abstand L₁, L₂ zur Oberfläche mit einer Kamera aufgezeichnet. Durch diese Technik wird die in Verbindung mit dem Verfahren des Standes der Technik in 2 angedeutete Mehrdeutigkeit vermieden. 3 zeigt hierzu die gleiche Situation mit den beiden unterschiedlichen Oberflächen 20a, 20b, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren des Standes der Technik in 2 dargestellt ist. Durch die Aufzeichnung von jeweils zwei Bildern der gleichen Oberfläche in unterschiedlichem Abstand L₁, L₂ kann jeder einzelne Lichtstrahl des Lichtbündels verfolgt werden, da die Differenz zwischen den beiden Bildern die Richtung der Verschiebung des jeweils reflektierten Lichtstrahls bzw. des korrespondierenden Referenzpunktes zeigt. In den aufgezeichneten Bildern 26 der beiden Oberflächen 20a, 20b bei dem Abstand L₂ sind die Punkte der Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkte in der Erfassungsebene identisch, wie dies in der obersten gestrichelten Linie der 3 angedeutet ist. In den beiden Bildern 27a, 27b der beiden Oberflächen, die bei dem Abstand L₁ aufgezeichnet wurden, sind diese Punkte in der Erfassungsebene getrennt. Dies ist durch die beiden darunter liegenden gestrichelten Linien angedeutet, die die beiden Bilder 27a, 27b beim Abstand L₁ repräsentieren. Damit ist durch die Erfassung von zwei Bildern bei jeweils unterschiedlichem Abstand L die Bestimmung der Topographie eindeutig. Eine Referenzoberfläche ist nicht erforderlich.
• Die Änderung des Abstandes L erfolgt hierbei entweder über die Änderung des Fokus des Kameraobjektivs oder über die Änderung des Arbeitsabstandes, d. h. des Abstandes zwischen Oberfläche und Kameraobjektiv bzw. Kamera.
• Bei der Verfahrensalternative, bei der die Bilder bei unterschiedlichem Abstand zur Objektoberfläche aufgezeichnet werden, kann auch eine unerwünschte Verkippung des Objekts bzw. der Oberfläche des Objekts ermittelt und herausgerechnet werden. Eine derartige unerwünschte Verkippung der Oberfläche 20 des Objekts ist in 4a angedeutet. Beim Vergleich der beiden Bilder mit den verschiedenen Abständen L₁ bzw. L₂ zeigt sich die Objektverkippung als systematische Verschiebung aller Punkte der reflektierten Lichtstrahlen bzw. des projizierten Musters in der Erfassungsebene. Diese systematische Verschiebung lässt sich bei bekanntem Muster ermitteln und damit bei der Bestimmung der Topographie herausrechnen. 4a zeigt hierzu den Verkippungs- bzw. Neigungswinkel α' sowie die jeweils messbare Verschiebung der Referenzpunkte zwischen den beiden Bildern um Δd'₁ , Δd'₂ und Δd'₃ für die drei gezeigten Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkte. Der Abstand der Referenzpunkte wurde in dieser Figur mit d_Zelle bezeichnet. Nach der Ermittlung der systematischen Verschiebung aller Punkte der reflektierten Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkte in der Erfassungsebene und nach einer Korrektur der Daten um die Objektverkippung kann das Topographieprofil durch die verbleibende Verschiebung der Referenzpunkte um die Abstände Δd₁, Δd₂ und Δd₃ berechnet werden, die in 4b angedeutet ist. Die Berechnung des Topographieprofils erfolgt mit folgenden Gleichungen $$tg2\mathrm{\alpha }=\frac{\Delta d}{L}$$

  

  $$h=\frac{1}{2}\frac{\Delta d}{\Delta L}\cdot d_{Zelle}\text{.}$$

  
• Diese Gleichungen können anhand der schematischen Darstellung der 5 nachvollzogen werden. Hierbei stellt ΔL=L₂-L₁ und d_Zelle den Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden einfallenden Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkten dar. Aus der Verschiebung Δd der Punkte der Lichtstrahlen bzw. der Referenzpunkte in der Erfassungsebene und der Differenz ΔL der unterschiedlichen Abstände der Erfassungsebene zur Oberfläche wird der Winkel zwischen den senkrecht einfallenden und den reflektierten Lichtstrahlen berechnet. Dieser Winkel ist doppelt so groß wie der lokale Neigungswinkel der Objektoberfläche α. Mit Hilfe des ermittelten lokalen Neigungswinkels α und dem Abstand zur Oberfläche L₁ bzw. L₂ sowie dem Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkten d_Zelle wird gemäß der obigen zweiten Gleichung das Topographieprofil h berechnet.
• Je größer die Differenz ΔL der Erfassungsabstände zweier Bilder ist, desto größer ist die Verschiebung Δd der Punkte der Lichtstrahlen bzw. der Referenzpunkte in der Erfassungsebene. Der Parameter Δd entspricht dem im Folgenden auch genannten Parameter Δd_pix. Beide Parameter unterscheiden sich lediglich in ihren Einheiten (Einheit von Δd: Meter; Einheit von Δd_pix: Pixel). Mit dem Parameter r_pix-m wird Δd_pix auf Δd und zurück transformiert. Je größer der Parameter Δd ist, desto kleiner ist der relative Fehler δ_pix/Δd_pix: $$\Delta d\pm {\delta }_{pix}\cdot r_{pix-m}=\Delta d\left(1\pm \frac{{\delta }_{pix}}{\Delta d_{pix}}\right)$$

  
• Die Parameter δ_pix = 0,5 Pixel und Δd_pix entsprechen dem Kamerafehler, der zweimal kleiner als die maximale Auflösung der Kamera d_Kamera = 1 Pixel ist, und der Verschiebung der Punkte der Lichtstrahlen in der Erfassungsebene. Der Parameter r_pix-m stellt die laterale Kalibrierung der Abstände d auf der Objektoberfläche dar. Daher gilt für das hier vorgeschlagene Verfahren, dass die Messung umso präziser ist, je größer die Differenz der Abstände ΔL ist.
• 6 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens. Hierbei wird mit einer Lichtquelle 1, bspw. einer LED oder einem LED-Array, die Struktur einer Maske 2 auf die Oberfläche des Objekts 11 projiziert. Das von der Lichtquelle 1 ausgesendete Lichtbündel wird hierbei über einen Kollimatorspiegel 4 kollimiert und fällt senkrecht auf die Oberfläche des Objekts 11, das in einer entsprechenden Halterung 5 befestigt ist. Über einen Strahlteiler 3 wird das von der Oberfläche des Objekts 11 reflektierte Lichtbündel auf eine CCD-Kamera 8 gelenkt, die ein Kameraobjektiv 6 aufweist. Die mit der Kamera erfassten Bilder werden in einem Rechner 10 verarbeitet. Hierzu kann ein geeigneter Auswertealgorithmus eingesetzt werden, der einerseits die Referenzpunkte in den aufgezeichneten Bildern identifiziert und andererseits aus der Verschiebung dieser Referenzpunkte in den jeweiligen Bildern die Topographie der Oberfläche gemäß den obigen Gleichungen berechnet. Der Rechner ist mit einem Controller 9 verbunden, der in diesem Beispiel den motorisierten Halter 7 für das Kameraobjektiv 6 ansteuert. Die Ansteuerung erfolgt derart, dass für eine Vermessung der Oberfläche des Objekts 11 der Fokus des Kameraobjektivs 6 verändert wird, um mindestens zwei Bilder bei mindestens zwei unterschiedlichen Fokuseinstellungen zu erfassen. Die beiden Bilder werden dann mit den jeweiligen, aus den unterschiedlichen Fokuseinstellungen bekannten Parametern L₁ und L₂ ausgewertet und die lokalen Neigungswinkel der Oberfläche ermittelt. Daraufhin wird eine eventuelle systematische Verkippung der Objektoberfläche aus den Daten eliminiert. Anschließend wird die Topographie der Oberfläche aus den korrigierten Daten berechnet. Dies erfolgt durch das im Rechner eingesetzte Auswerteprogramm.
• In einer alternativen Vorgehensweise wird die Objekthalterung 5 zur Verschiebung der Probe entlang des Lichtbündels angesteuert. Auch hier werden mindestens zwei Bilder mit verschiedenen Abständen der Oberfläche zur Kamera 8 erfasst. Die zwei Bilder werden auch hier in gleicher Weise ausgewertet, wie dies bereits in Verbindung mit der Änderung der Fokuseinstellungen des Kameraobjektivs erläutert wurde.
• Eine derartige Anordnung kann auch in einer weiteren Vorgehensweise eingesetzt werden, bei der die Oberfläche des Objekts schrittweise verkippt wird, wobei mindestens zwei Bilder bei unterschiedlichen Neigungswinkeln, bspw. Neigungswinkel α₁ und Neigungswinkel α₂ (wobei α₁ oder α₂ auch 0 sein kann) aufgezeichnet werden. Hierzu muss die Objekthalterung 5 eine definierte Verkippung des Objekts ermöglichen. Eine derartige schrittweise Verkippung der Objekthalterung 5 führt zu einer systematischen Verschiebung der Punkte der Lichtstrahlen bzw. der Referenzpunkte in der Erfassungsebene. Diese Verschiebung in den beiden Bildern wird in der gleichen Weise ausgewertet wie bei der Erfassung der Bilder mit unterschiedlichen Abständen. Es sind entsprechend kleine Verkippungen der Oberfläche des Objekts notwendig, da ansonsten kein vollständiges Bild erfasst wird. Die Verschiebung der Punkte der Lichtstrahlen bzw. Referenzpunkte in der Erfassungsebene ist deutlich geringer als bei der ersten Verfahrensalternative. Eine motorisch gesteuerte Änderung des Fokus des Fokusobjektivs sowie der Controller 9 sind hierbei nicht erforderlich. 7 zeigt schematisch die Verhältnisse bei der Aufzeichnung der beiden Bilder bei gleichem Abstand L₁ aber unterschiedlicher Verkippung der Oberfläche des Objekts.
• Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Messung und Ermittlung der Topographie einer Objektoberfläche ohne eine Referenzoberfläche (z. B. Spiegel). Hierdurch wird die Genauigkeit der Bestimmung der Topographie nicht mehr durch die Qualität einer Referenzoberfläche limitiert. Die Genauigkeit der Bestimmung der Topographie ist - abgesehen von der Auflösung der eingesetzten Kamera - nur noch von der Qualität der optischen Komponenten der Messanordnung sowie der Genauigkeit der Bestimmung der instrumentellen Parameter L₁ und L₂ abhängig.
• Bezugszeichenliste

1

Lichtquelle

2

Maske

3

Strahlteiler

4

Kollimator

5

Objekthalterung

6

Kameraobjektiv

7

motorisierter Halter

8

CCD-Kamera

9

Controller für das Kameraobjektiv

10

Rechner

11

Objekt

20, 20a, 20b

Oberfläche des Objekts

21

Referenzoberfläche

22

Lichtstrahl

23

Referenzpunkt im Referenzbild

24

Erfassungsebene

25

Referenzpunkt im Objektbild

26

Bild beider Oberflächen

27a

Bild der ersten Oberfläche

27b

Bild der zweiten Oberfläche

Claims (3)

1. Verfahren zur Bestimmung der Topographie einer Oberfläche (20) eines Objektes (11), bei dem ein von einer Lichtquelle (1) ausgehendes Lichtbündel über einen Kollimatorspiegel (4) kollimiert wird, mit dem kollimierten Lichtbündel ein Muster auf die Oberfläche (20) projiziert und mittels einer Kamera mit einem Kameraobjektiv mindestens zwei Bilder (26, 27a, 27b) einer Intensitätsverteilung des von der Oberfläche (20) reflektierten Lichtbündels bei mindestens zwei unterschiedlichen Fokuseinstellungen in einer Ebene (24) erfasst werden, die einen Abstand von der Oberfläche (20) aufweist, wobei das Muster über eine strukturierte Maske (2) erzeugt wird, die im Strahlengang des Lichtbündels angeordnet ist, und wobei die Topographie aus einem Vergleich der mindestens zwei Bilder (26, 27a, 27b) unter Berücksichtigung der Fokuseinstellungen bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das projizierte Muster Referenzpunkte (25) aufweist und die Topographie aus einer relativen Verschiebung der Referenzpunkte (25) des Musters in den Bildern (26, 27a, 27b) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine unerwünschte Neigung der Oberfläche (20) gegenüber der Ebene (24) durch den Vergleich der Bilder (26, 27a, 27b) ermittelt und bei der Bestimmung der Topographie herausgerechnet wird.

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