DE19153552T1 - Zweidimensionale mehrschichtige dickenmessung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Messen von Schichtdicken einer mehrschichtigen Struktur, umfassend:Erstellen eines ersten zweidimensionalen (2D) Bilds der Struktur durch Messen einer Stärke einer Reflexion eines auf einen Ort der dem Pixel entsprechenden Struktur einfallenden ersten Lichts für jedes Pixel des ersten 2D-Bilds,Erstellen eines zweiten 2D-Bilds der Struktur durch Messen einer Stärke einer Reflexion eines auf einen Ort der dem Pixel entsprechenden Struktur einfallenden zweiten Lichts für jedes Pixel des zweiten 2D-Bilds,Bestimmen einer Dichte mindestens einer Schicht der Struktur an jedem Ort der Struktur anhand der Stärken der gemessenen Reflexionen entsprechender Pixel im ersten und zweiten 2D-Bild,wobei das erste einfallende Licht in einem ersten diskreten schmalen Spektralband erzeugt wird, das zweite einfallende Licht in einem zweiten diskreten schmalen Spektralband erzeugt wird und das erste und zweite diskrete schmale Spektralband sich nicht ganz überlappen, undwobei die Reflexstärken des ersten und zweiten einfallenden Lichts von einem Lichtsensor gemessen werden.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Messen von Schichtdicken einer mehrschichtigen Struktur, umfassend: Erstellen eines ersten zweidimensionalen (2D) Bilds der Struktur durch Messen einer Stärke einer Reflexion eines auf einen Ort der dem Pixel entsprechenden Struktur einfallenden ersten Lichts für jedes Pixel des ersten 2D-Bilds, Erstellen eines zweiten 2D-Bilds der Struktur durch Messen einer Stärke einer Reflexion eines auf einen Ort der dem Pixel entsprechenden Struktur einfallenden zweiten Lichts für jedes Pixel des zweiten 2D-Bilds, Bestimmen einer Dichte mindestens einer Schicht der Struktur an jedem Ort der Struktur anhand der Stärken der gemessenen Reflexionen entsprechender Pixel im ersten und zweiten 2D-Bild, wobei das erste einfallende Licht in einem ersten diskreten schmalen Spektralband erzeugt wird, das zweite einfallende Licht in einem zweiten diskreten schmalen Spektralband erzeugt wird und das erste und zweite diskrete schmale Spektralband sich nicht ganz überlappen, und wobei die Reflexstärken des ersten und zweiten einfallenden Lichts von einem Lichtsensor gemessen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste und zweite diskrete schmale Spektralband schmal genug sind, um Fringe-Washout abzuschwächen und Dickedaten der dicksten Schicht der Struktur zu erhalten.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mehrschichte Struktur ein Tränenfilm eines Auges ist.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend Erstellen weiterer 2D-Bilder mit einfallendem Licht in weiteren diskreten schmalen Spektralbändern, wobei eine Gesamtzahl der schmalen Spektralbänder größer oder gleich einer Anzahl der bestimmten Schichtdicken ist.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine bestimmte Schichtdicke eine Dicke einer Lipidschicht oder einer wässrig-schleimigen Schicht eines Tränenfilms eines Auges ist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend Erstellen eines dritten 2D-Bilds mit einfallendem Licht in einem dritten diskreten schmalen Spektralband, wobei das erste, zweite und dritte diskrete schmale Spektralband über eine spektrale Messbandbreite gleichmäßig verteilt sind.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend Erstellen eines dritten 2D-Bilds mit einfallendem Licht in einem dritten diskreten schmalen Spektralband, wobei das erste, zweite und dritte diskrete schmale Spektralband über eine spektrale Messbandbreite ungleichmäßig verteilt sind.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke der mindestens einen Schicht der Struktur durch Lösen eines Gleichungssystems für die Schichtdicke der mindestens einen Schicht der Struktur ermittelt wird und wobei jede der Gleichungen eine gemessene Stärke von reflektiertem Licht aus dem auf die Struktur einfallenden Licht in Wellenlängen darstellt, die dem ersten und zweiten diskreten schmalen Spektralband entsprechen, und ferner eine Funktion von Brechungsindizes der mindestens einen Schicht der Struktur ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die gemessene Stärke des reflektierten Lichts nach folgender Gleichung ermittelt wird: I ( λ ) = α ( λ ) − β ( λ ) cos ( 4 π n 1 d 1 λ ) + γ ( λ ) cos ( 4 π ( n 1 d 1 + n 2 d 2 ) λ )
    Figure DE000019153552T1_0001
    wobei λ die Wellenlänge im ersten oder zweiten diskreten schmalen Spektralband darstellt, a, β und γ vorbestimmte Faktoren sind, n1 und n2 die Brechungsindizes der ersten bzw. zweiten Schicht der Struktur und d1 und d2 die Schichtdicken der ersten bzw. zweiten Schicht der Struktur sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei mindestens eine der gemessenen Stärken einer Spektralempfindlichkeit eines optischen Systems, das der Struktur das erste und zweite einfallende Licht und dem Lichtsensor das von der Struktur reflektierte Licht zuführt, oder einer Spektralempfindlichkeit des Lichtsensors angepasst wird.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke der mindestens einen Schicht der Struktur durch Lösen eines Gleichungssystems für die Schichtdicke der mindestens einen Schicht der Struktur ermittelt wird, wobei jede der Gleichungen eine Summe der gemessenen Stärken des reflektierten Lichts aus Lichtern, die bei Wellenlängen, die dem ersten und zweiten diskreten schmalen Spektralband entsprechen, darstellt, wobei die Wellenlängen wie folgt ermittelt werden: I m e a s u r e ( λ 1 , λ 2 ) = ∫ λ 1 λ 2 I ( λ ) E o p t i c s ( λ ) E s e n s o r s ( λ )
    Figure DE000019153552T1_0002
    wobei: l(λ) eine gemessene Stärke von reflektiertem Licht für eine einfallende Lichtwellenlänge λ und ferner eine Funktion der Schichtdicke der mindestens einen Schicht der Struktur und der Brechungsindizes der mindestens einen Schicht der Struktur ist, λ1 und λ2 Unter- und Obergrenzen eines jeweiligen der diskreten schmalen Spektralbänder sind, Eoptics eine Spektralempfindlichkeit eines optische Systems, das der Struktur das erste und zweite einfallende Licht zuführt und dem Lichtsensor das von der Struktur reflektierte Licht zuführt, und Esensor (λ) eine Spektralempfindlichkeit des Lichtsensors ist.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke der mindestens einen Schicht der Struktur durch Eingeben einer gemessenen Stärke des reflektierten Lichts aus auf die Struktur einfallendem Licht in ein geschultes Maschinenlernsystem ermittelt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Maschinenlernsystem unter Aufsicht dazu geschult wird, eine Dicke auszugeben, um eine gemessene Stärke aufgrund einer voll aufgelösten spektrometrischen Reflexion einer Wellenlänge einfallenden Lichts, die der gemessenen Stärke entspricht, Messungen eines physischen Tränenfilmmodells und/oder numerischer Modelle oder Simulationen auf eine Schichtdicke zu beziehen.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Orte der Struktur, die jedem Pixel des ersten und zweiten 2D-Bilds entsprechen, mit dem ersten einfallenden Licht beleuchtet werden, bevor die Orte der Struktur, die jedem Pixel des ersten und zweiten 2D-Bilds entsprechen, mit dem zweiten einfallenden Licht beleuchtet werden.
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ort der Struktur, der einem ersten Pixel des ersten und zweiten 2D-Bids entspricht, mit dem ersten einfallenden Licht und dem zweiten einfallenden Licht beleuchtet wird, bevor der Ort der Struktur, der einem zweiten Pixel entspricht, mit dem ersten einfallenden Licht und dem zweiten einfallenden Licht beleuchtet wird.
  16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für jeden Ort der Struktur, der einem Pixel des ersten und zweiten 2D-Bilds entspricht, der Ort des Pixels gleichzeitig mit dem ersten und zweiten einfallenden Licht beleuchtet wird und die Reflexstärken des ersten und zweiten einfallenden Lichts gleichzeitig gemessen werden.
  17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich das erste und zweite diskrete schmale Spektralband nicht überlappen.
  18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Bandbreite des ersten diskreten schmalen Spektralbands sich von einer Bandbreite des zweiten diskreten schmalen Spektralbands unterscheidet.
  19. Bildgebungssystem, umfassend: einen Prozessor, der zum Steuern der Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche konfiguriert ist, eine Lichtquelle, die zum Erzeugen des ersten und zweiten einfallenden Lichts konfiguriert ist, und den Lichtsensor, der zum Messen der Reflexion des einfallenden Lichts konfiguriert ist.
  20. Bildgebungssystem nach Anspruch 19, wobei die Lichtquelle eine Breitband-Lichtquelle oder LED ist.
  21. Bildgebungssystem nach Anspruch 19 oder 20, wobei der Lichtsensor eine Hyperspektral-/Multispektralkamera ist.
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