DE10226801B4 - Surface measuring device and method for mechanical and non-contact optical examination of object surfaces - Google Patents

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Abstract

Oberflächenmessvorrichtung zur mechanischen sowie berührungslosenoptischen Untersuchung von Objektoberflächen (1) mit einem Tastkopf (2) zur mechanischen Messung, gekennzeichnet durch eine Spiegelanordnung (4) zur Fokussierung von Lichtstrahlen (3) derart, dass der Fokuspunkt (F) der von der Spiegelanordnung (4) gebildeten Lichtstrahlen (3) wahlweise entweder auf den Tastkopf (2) zur Messung der Position oder der Verlagerung des Tastkopfes (2) zur mechanischen Messung oder auf die zu untersuchende Oberfläche (1) zur berührungslosen-optischen Messung einstellbar ist.Surface measuring device for mechanical and non-contact optical Examination of object surfaces (1) with a probe (2) for mechanical measurement, characterized by a mirror arrangement (4) for focusing light beams (3) such that the focal point (F) is that of the mirror assembly (4) formed light beams (3) optionally either on the probe (2) for measuring the position or displacement of the probe (2) for mechanical measurement or on the surface to be examined (1) for non-contact optical Measurement is adjustable.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenmessvorrichtung zur mechanischen sowie berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen mit einem Tastkopf zur mechanischen Messung.The The invention relates to a surface measuring device for mechanical and non-contact optical Examination of object surfaces with a probe for mechanical measurement.

Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur mechanischen sowie zur berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen mit einer solchen Oberflächenmessvorrichtung.The Invention further relates to methods for mechanical and for non-contact optical examination of object surfaces with such a surface measuring device.

Die Untersuchung der Geometrie von Objekten kann mit verschiedensten Messmethoden berührungslos oder mechanisch mit Sensoren, die in einer Kraftwechselwirkung mit der zu untersuchenden Objektoberfläche stehen, erfolgen.The Examining the geometry of objects can be done with a variety of Measuring methods contactless or mechanically with sensors acting in a force interaction with the object surface to be examined, take place.

In der DE 199 47 287 C2 ist ein Rastersondenmikroskop zur mechanisch-optischen Messung von Objektoberflächen beschrieben, bei der eine Spiegeloptik auf eine Messspitze fokussiert ist, die in Kontakt mit der zu untersuchenden Objektoberfläche steht. Die Spiegeloptik sowie die Messspitze sind in einem Wechselobjektiv eingebaut. Mit Hilfe der fokussierenden Optik kann Strahlung in die Messspitze eingekoppelt werden, aber nicht die Position oder Bewegung der Messspitze gemessen werden.In the DE 199 47 287 C2 is a scanning probe microscope for the mechanical-optical measurement of object surfaces described in which a mirror optics is focused on a probe tip, which is in contact with the object surface to be examined. The mirror optics and the measuring tip are installed in an interchangeable lens. With the help of focusing optics, radiation can be coupled into the measuring tip, but the position or movement of the measuring tip can not be measured.

Ebenfalls sind in den US-Patenten 5,641,896 und 5,138,159 Rastersondenmikroskope beschrieben, bei denen die Fokussierung von Lichtstrahlen auf eine Messspitze mit Spiegelanordnungen erfolgt. Derartige Mikroskope sind relativ genau. Die Messgeschwindigkeit ist jedoch nachteilig eingeschränkt. Zudem ist die Abtastung von elastischem oder weichem Material nur begrenzt möglich. Daher sind auch separate optische Profilometer verfügbar, mit denen Objektoberflächen berührungslos untersucht werden können.Also For example, in U.S. Patents 5,641,896 and 5,138,159, scanning probe microscopes are disclosed described in which the focusing of light rays on a Measuring tip with mirror assemblies done. Such microscopes are relatively accurate. The measuring speed is disadvantageous limited. moreover the scanning of elastic or soft material is limited possible. Therefore, separate optical profilometers are available with those object surfaces contactless can be examined.

Aus dem US-Patent 5,955,661 ist ein kombiniertes mechanisches und berührungsloses-optisches Messgerät bekannt, bei dem ein optisches Profilometer zusammen mit einem mechanischen Profilometer in einem Gerät integriert sind. Durch seitliches Verschieben des zu untersuchenden Objektes oder des Messkopfes oder durch Austausch der Messköpfe kann zwischen dem berührungslosen-optischen und dem mechanischen Messmodus gewechselt werden.Out U.S. Patent 5,955,661 is a combined mechanical and non-contact optical gauge known in which an optical profilometer together with a mechanical profilometer in a device are integrated. By lateral displacement of the examined Object or the measuring head or by replacement of the measuring heads between the non-contact optical and the mechanical measuring mode.

Damit kann eine Objektoberfläche durch das berührungslose-optische Verfahren relativ schnell untersucht werden und kritische Bereiche der Objektoberfläche später relativ genau durch das mechanische Messverfahren vermessen werden.In order to can be an object surface through the non-contact optical Procedures are examined relatively quickly and critical areas the object surface later be measured relatively accurately by the mechanical measurement method.

Weiterhin ist aus der WO 92/22805 eine Oberflächenmessvorrichtung zur Untersuchung von Objektoberflächen bekannt, bei dem eine spektrographische Analyse mit einer berührungslosen-optischen oder mechanischen Messung verknüpft wird. Durch Korrelation der topographischen Informationen aus der berührungslosen-optischen oder mechanischen Messung mit einer zugehörigen spektrogra phischen Information bspw. aus einem Raman-Filter kann das Messergebnis verbessert werden.Farther is from WO 92/22805 a surface measuring device for examination of object surfaces known in which a spectrographic analysis with a non-contact optical or mechanical measurement linked becomes. By correlation of topographic information from the non-contact-optical or mechanical measurement with associated spectroscopic information For example, from a Raman filter, the measurement result can be improved.

Weiterhin ist in der WO 99/53268 eine Oberflächenmessvorrichtung zur berührungslosen-optischen und mechanischen Messung von Objektoberflächen beschrieben, bei der der Fokus einer Linsen-Zoomoptik entweder auf die zu untersuchende Oberfläche zur berührungslosen-optischen Messung oder auf ein Tastelement zur mechanischen Messung eingestellt wird. Hierzu werden die Linsengruppen axial verschoben. Der Wechsel zwischen den Messmodi ist hierbei relativ zeitaufwändig und ungenau. Zudem ist der Messkopf mit den Linsengruppen relativ groß.Farther is in WO 99/53268 a surface measuring device for non-contact optical and mechanical measurement of object surfaces described in which the Focus of a lens zoom optics either on the surface to be examined non-contact-optical Measurement or set to a probe element for mechanical measurement becomes. For this purpose, the lens groups are moved axially. The change between the measurement modes is relatively time consuming and inaccurate. In addition, the measuring head with the lens groups is relatively large.

In dem US-Patent 5,756,997 A ist eine Oberflächenmessvorrichtung zur mechanischen sowie berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen mit einem Tastkopf zur mechanischen Messung offenbart, bei der zur Fokussierung der Lichtstrahlen eine Linsenanordnung verwendet wird. Für die mechanische Abtastung und die optische Untersuchung sind jeweils separate Strahlungsquellen vorgesehen.In US Pat. No. 5,756,997 A is a surface measuring device for mechanical as well as non-contact optical Examination of object surfaces disclosed with a probe for mechanical measurement, in which Focusing the light beams is a lens assembly is used. For the mechanical Sampling and the optical investigation each separate sources of radiation are provided.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine verbesserte Oberflächenmessvorrichtung zur mechanischen sowie berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen zu schaffen, die mit einem relativ kompakten Messkopf ausgebildet werden kann und einen schnellen und präzisen Wechsel zwischen den beiden Messmodi, nämlich der mechanischen und der berührungslosen-optischen Messung, erlaubt.task The invention therefore was an improved surface measuring device for mechanical and non-contact optical Examination of object surfaces to create that designed with a relatively compact measuring head can be and a quick and precise change between the both measurement modes, namely mechanical and non-contact optical Measurement, allowed.

Die Aufgabe wird mit der gattungsgemäßen Oberflächenmessvorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch eine Spiegelanordnung zur Fokussierung von Lichtstrahlen derart, dass der Fokuspunkt der von der Spiegelanordnung gebildeten Lichtstrahlen wahlweise entweder auf den Tastkopf zur mechanischen Messung oder auf die zu untersuchende Oberfläche zur berührungslosen-optischen Messung einstellbar ist Durch die Verwendung einer Spiegelanordnung deren Fokus entweder auf den Tastkopf oder auf die zu untersuchende Oberfläche einstellbar ist, kann der Messkopf sehr kompakt ausgebildet sein. Zudem hat sich herausgestellt, dass der Fokus einer Spiegelanordnung präzise und schnell justierbar ist.The object is achieved with the generic surface measuring device according to the invention by a mirror arrangement for focusing light beams such that the focal point of the light beams formed by the mirror assembly is selectively adjustable either on the probe for mechanical measurement or on the surface to be examined for non-contact optical measurement Using a mirror assembly whose focus is adjustable either on the probe or on the surface to be examined, the measuring head can be made very compact. In addition, it has been found that the focus of a mirror assembly can be precisely and quickly adjusted bar is.

Wenn die auf den Tastkopf fokussierten Lichtstrahlen den Tastkopf durchdringen und an einer Spitze des Tastkopfes lokal austreten, kann eine lokale optische Untersuchung der Oberfläche erfolgen. Dabei können die Lichtstrahlen nach einer Wechselwirkung mit der zu untersuchenden Oberfläche durch die Spitze des Tastkopfes wieder eingesammelt und ausgewertet werden (z.B. nach Art der optischen Nahfeldmikroskopie).If the focused on the probe light rays penetrate the probe and exit locally at a tip of the probe can be a local optical examination of the surface respectively. It can the light rays after an interaction with the to be examined surface collected again by the tip of the probe and evaluated (e.g., in the manner of near-field optical microscopy).

Die Spiegelanordnung ist vorzugsweise aktorisch kippbar gelagert, wobei die Verkippung beispielsweise durch Piezoaktoren oder Elektromotoren erfolgt. Die Lagerung und Verkippung der Spiegelanordnung durch Piezoaktoren hat den Vorteil, dass diese hoch präzise einstellbar und relativ verschleißunempfindlich sind.The Mirror assembly is preferably tilted actorisch, wherein the tilting is done for example by piezo actuators or electric motors. The storage and tilting of the mirror assembly by piezo actuators has the advantage of being highly precise adjustable and relative wear-resistant are.

Die Spiegelanordnung oder einzelne Spiegel davon können aber auch in Richtung der Achse der Spiegelanordnung, auf der der Fokus liegt, verschiebbar sein, um den Fokus einzustellen.The But mirror arrangement or individual mirrors thereof can also be in the direction the axis of the mirror assembly on which the focus lies, displaceable be to adjust the focus.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fokuspunkt mit Mitteln zur Einstellung des Einstrahlwinkels der Lichtstrahlen auf die Spiegelanordnung eingestellt wird. Bei der optischen Messung sollte der Lichtstrahl möglichst achsennah in Richtung der Achse der Spiegelanordnung ausgerichtet sein. Durch Verkippung des Einfallwinkels des Lichtstrahls kann zur mechanischen Messung der Fokus dann seitlich auf den Tastkopf verlagert werden.Especially It is advantageous if the focal point with means for adjustment the angle of incidence of the light rays on the mirror assembly is set. For optical measurement, the light beam should be preferably Aligned in the direction of the axis of the mirror assembly be. By tilting the angle of incidence of the light beam can for mechanical measurement of the focus then shifted laterally on the probe become.

Der Fokuspunkt kann allerdings auch durch Einstellung der Divergenz oder Konvergenz der auf die Spiegelanordnung gerichteten Lichtstrahlen eingestellt werden.Of the However, focus can also be achieved by adjusting the divergence or convergence of the light beams directed at the mirror assembly be set.

Durch Einstellung der Divergenz oder Konvergenz der auf die Spiegelanordnung gerichteten Lichtstrahlen kann auch erreicht werden, dass in der Messebene ein Bildfeld ausgeleuchtet wird. So ist es möglich, eine Abbildung oder simultane Untersuchung des größeren Bereiches der Oberfläche durchzuführen. Zur simultanen Untersuchung der Oberfläche können bildgebende Verfahren mit beispielsweise interferentieller Auswertung eingesetzt werden. Zusätzlich können der Tastkopf und das Messobjekt gleichzeitig beobachtet werden. Die Ausleuchtung eines Bildfeldes und die Erzeugung eines Fokuspunktes kann zum Beispiel durch die Verwendung unterschiedlicher Strahlungsquellen und/oder Strahlgänge (divergente oder konvergente sowie parallele Strahlen) auch simultan erfolgen.By Adjustment of the divergence or convergence of the mirror arrangement Directed beams of light can also be achieved that in the measurement plane an image field is illuminated. So it is possible, an illustration or simultaneous examination of the larger area to perform the surface. to simultaneous examination of the surface can be imaging techniques be used with, for example, interferential evaluation. additionally can the probe and the measurement object are observed simultaneously. The illumination of an image field and the generation of a focal point For example, by using different radiation sources and / or beam paths (divergent or convergent as well as parallel rays) also simultaneously respectively.

Die Spiegelanordnung und der Tastkopf sind vorzugsweise in einem kompakten Messkopf angeordnet. Ein solcher kompakter Messkopf kann vorteilhafterweise im Unterschied zu einer Linsenanordnung durch die Spiegelanordnung realisiert werden, deren Fokus einstellbar ist.The Mirror assembly and the probe are preferably in a compact Measuring head arranged. Such a compact measuring head can advantageously unlike a lens assembly through the mirror assembly be realized, the focus is adjustable.

Der Tastkopf kann zusätzlich zur mechanischen Bearbeitung der zu untersuchenden Oberfläche vorgesehen sein.Of the Probe can additionally intended for mechanical processing of the surface to be examined be.

Aufgabe der Erfindung war es weiterhin, ein verbessertes Verfahren zur mechanischen sowie zur berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen zu schaffen.task The invention further was an improved method for mechanical as well as the non-contact optical Examination of object surfaces to accomplish.

Die Aufgabe wird mit dem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß gelöst durch Einstellung des Fokuspunktes der Spiegelanordnung auf den Tastkopf zur mechanischen Messung oder auf die zu untersuchende Oberfläche zur berührungslosen-optischen Messung.The Task is with the generic method solved by the invention Adjustment of the focus point of the mirror assembly on the probe for mechanical measurement or on the surface to be examined for non-contact-optical Measurement.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It demonstrate:

1a – Oberflächenmessvorrichtung mit vertikal in Richtung der Achse der Spiegelanordnung verschobenem Spiegel mit Fokuspunkt auf einem Tastkopf zur mechanischen Messung; 1a - Surface measuring device with vertically displaced in the direction of the axis of the mirror assembly mirror with focus point on a probe for mechanical measurement;

1b – Oberflächenmessvorrichtung aus der 1a mit vertikal in Richtung der Achse der Spiegelanordnung verschobenem Spiegel mit Fokuspunkt auf der Objektoberfläche; 1b - Surface measuring device of the 1a with a mirror displaced vertically in the direction of the axis of the mirror arrangement, with a focal point on the object surface;

2 – Oberflächenmessvorrichtung mit verkippbarer Spiegelanordnung zur Einstellung des Fokuspunktes; 2 - Surface measuring device with tiltable mirror assembly for adjusting the focal point;

3 – Oberflächenmessanordnung mit veränderlichem Einstrahlwinkel der Lichtstrahlen zur Einstellung des Fokuspunktes. 3 - Surface measuring arrangement with variable angle of incidence of the light rays to adjust the focus point.

Die 1a und 1b lassen schematische Darstellungen einer Oberflächenmessvorrichtung erkennen, mit der Objektoberflächen 1 wahlweise mit an sich bekannten berührungslosen-optischen Messverfahren oder mechanischen Messverfahren untersucht werden können. Dabei kann die Rauigkeit, Welligkeit und die Form der Objektoberfläche 1 bestimmt werden. Für die mechanische Messung können beispielsweise Rasterkraft-, Rastertunnel- oder Nahfeldmikroskope oder andere bekannte Profilometer oder Koordinatenmessgeräte mit einem Tastkopf 2 eingesetzt werden.The 1a and 1b let schematic representations of a surface measuring device recognize, with the object surfaces 1 can be examined either with known non-contact optical measurement method or mechanical measurement method. The roughness, waviness and shape of the surface of the object can be affected 1 be determined. For mechanical measurement, for example, atomic force, scanning tunneling or near-field microscopes or other known profilometer or coordinate measuring machines with a probe 2 be used.

Der Tastkopf 2 muss nicht zwangsläufig als Spitze an einem Balken ausgeführt und horizontal ausgerichtet sein, sondern kann auch beispielsweise als Taststift mit Tastkugel ausgebildet sein. Beispielsweise sind auch Schwingquarze mit Messspitzen einsetzbar. Der Tastkopf 2 kann zusätzlich auch zur mechanischen Bearbeitung der zu untersuchenden Objektoberfläche vorgesehen sein.The probe 2 does not necessarily have to be executed as a tip on a beam and aligned horizontally, but may also be formed, for example, as a stylus with Tastkugel. example wise quartz crystals with measuring tips can also be used. The probe 2 may additionally be provided for mechanical processing of the object surface to be examined.

Für die Messung wird ein Lichtstrahl 3 über eine Spiegelanordnung 4a, 4b wahlweise entweder auf die Objektoberfläche 1 oder auf den Tastkopf 2 fokussiert. Hierzu ist mindestens einer der Spiegel 4a oder 4b der Spiegelanordnung 4 entlang der Pfeilrichtung in Richtung der Achse X der Spiegelanordnung 4 verschiebbar.For the measurement becomes a light beam 3 via a mirror arrangement 4a . 4b optionally either on the object surface 1 or on the probe 2 focused. For this purpose, at least one of the mirrors 4a or 4b the mirror arrangement 4 along the direction of the arrow in the direction of the axis X of the mirror assembly 4 displaceable.

In der 1b ist der Fokuspunkt zur berührungslosen-optischen Messung auf die Objektoberfläche 1 gerichtet. Hingegen ist in der 1a der Messmodus dargestellt, in dem der Fokuspunkt auf den Tastkopf 2 zur mechanischen Messung eingestellt ist, in dem der Spiegel 4a der Spiegelanordnung 4 in X-Richtung nach unten verfahren worden ist.In the 1b is the focal point for non-contact optical measurement on the object surface 1 directed. On the other hand is in the 1a the measuring mode is shown in which the focus point on the probe 2 is set for mechanical measurement in which the mirror 4a the mirror arrangement 4 has been moved down in the X direction.

Die Ausgestaltung der Profilometer zur mechanischen bzw. berührungslosenoptischen Messung sowie die Auswertung der Messdaten zur Bestimmung der Objektoberfläche 1 ist hinreichend bekannt und wird nicht weiter erläutert.The design of the profilometer for mechanical or non-contact optical measurement and the evaluation of the measurement data for determining the object surface 1 is well known and will not be further explained.

Durch die erfindungsgemäße Spiegeloptik mit axialer Bewegung eines der Spiegel 4a, 4b ist eine schnelle Variation der Fokusposition möglich, wie sie bei dynamischen Mikroskopie- und Profilometrieverfahren eingesetzt wird (konfokale Mikroskopie, Laserfokussensoren, etc.).By the mirror optics according to the invention with axial movement of one of the mirrors 4a . 4b a fast variation of the focus position is possible, as used in dynamic microscopy and profilometry (confocal microscopy, laser focus sensors, etc.).

Die 2 lässt eine andere Ausführungsform der Oberflächenmessvorrichtung mit einem aktorisch quer zur Achse der Spiegelanordnung 4 verkippbar gelagerten Spiegel 4a erkennen. Es wird deutlich, dass durch Verkippen des Spiegels 4a um den Winkel α der Fokuspunkt F1 von der Objektoberfläche 1 zu einem Fokuspunkt F2 verlagert werden kann, der auf dem Tastkopf 2 liegt. Die Verkippung des Spiegels 4a kann beispielsweise mit Piezoaktoren hochgenau erfolgen. Al ternativ hierzu kann der Spiegel 4a auch an Elektromotoren gelagert und durch diese verkippbar sein.The 2 shows another embodiment of the surface measuring device with an actuator transverse to the axis of the mirror assembly 4 tiltable mounted mirror 4a detect. It becomes clear that by tilting the mirror 4a by the angle α of the focal point F 1 of the object surface 1 can be shifted to a focus point F 2 on the probe 2 lies. The tilting of the mirror 4a can be done with high precision, for example, with piezo actuators. Alternatively, the mirror can 4a also be mounted on electric motors and be tilted by this.

Es ist auch denkbar, dass zusätzlich zu dem Spiegel 4a oder anstelle des Spiegels 4a der Spiegel 4b verkippt wird. Die Spiegel 4a, 4b können auch eine Vielzahl einzeln verstellbarer Spiegelelemente haben.It is also conceivable that in addition to the mirror 4a or instead of the mirror 4a the mirror 4b is tilted. The mirror 4a . 4b can also have a variety of individually adjustable mirror elements.

Die 3 lässt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenmessvorrichtung erkennen, bei der der Fokuspunkt durch Einstellung des Einstrahlwinkels der Lichtstrahlen 3 entweder auf die Objektoberfläche 1 oder auf den Tastkopf 2 eingestellt wird.The 3 shows a further embodiment of the surface measuring device according to the invention, in which the focal point by adjusting the angle of incidence of the light beams 3 either on the object surface 1 or on the probe 2 is set.

Es wird deutlich, dass durch Verkippen des Einstrahlwinkels der Lichtstrahlen 3 um den Winkel β, die Lichtstrahlen 3 durch die Spiegelanordnung 4 von der Objektoberfläche 1 weg auf den Tastkopf 2 fokussiert werden.It becomes clear that by tilting the angle of incidence of the light rays 3 around the angle β, the light rays 3 through the mirror arrangement 4 from the object surface 1 away on the probe 2 be focused.

Dann kann wiederum die Bewegung des Tastkopfes 2 auf der Objektoberfläche 1 beispielsweise über die Quadrantenfotodiode 5 detektiert werden.Then, in turn, the movement of the probe 2 on the object surface 1 for example via the quadrant photodiode 5 be detected.

Denkbar ist auch die Divergenz bzw. Konvergenz der eingekoppelten Lichtstrahlen 3 zu verändern. Hierdurch ergibt sich eine Verschiebung des Fokuspunktes F in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung der Achse X der Spiegelanordnung.Also conceivable is the divergence or convergence of the coupled-in light beams 3 to change. This results in a shift of the focal point F in the vertical direction, ie in the direction of the axis X of the mirror assembly.

Die dargestellte Einheit aus Spiegelanordnung 4 und Tastkopf 2 kann beispielsweise anstelle eines Objektivs in den Revolver eines konventionellen optischen Mikroskops eingebaut werden.The illustrated unit of mirror assembly 4 and probe 2 For example, it can be installed in the turret of a conventional optical microscope instead of a lens.

Beispielsweise können insbesondere größere Objektoberflächen zunächst mit dem berührungslosen-optischen Messverfahren relativ schnell untersucht werden. Bei dieser berührungslosen-optischen Messung sind auch Streulichtverfah ren auf einer größeren Oberfläche einsetzbar. Detektierte Unregelmäßigkeiten können dann anschließend mit dem genaueren mechanischen Messverfahren genauer analysiert werden. Auf diese Weise können beispielsweise submikroskopische Defekte auf ausgedehnten, gekrümmten oder planaren Oberflächen, wie z. B. ultrapräzisen Oberflächen von Spiegeln oder Optiken relativ schnell und präzise untersucht werden.For example can especially larger object surfaces initially with the non-contact optical Measuring methods are examined relatively quickly. In this non-contact optical measurement are also Streulichtverfah ren used on a larger surface. Detected irregularities can then afterwards analyzed more precisely with the more accurate mechanical measuring method become. That way you can For example, submicroscopic defects on extended, curved or planar surfaces, such as B. ultra-precise surfaces be examined relatively quickly and precisely by mirrors or optics.

Bei der Untersuchung von Bauteilen der Mikrosystemtechnik oder integrierten elektronischen Schaltungen kann mit der Oberflächenmessvorrichtung beispielsweise die Rauheit in Gräben und auf Plateaus lokal mit Hilfe der mechanischen Messmethode (z. B. Rastersondenmikroskopiemodus) bestimmt werden, wobei die Orientierung und Positionierung des Messkopfs auf dem Bauteil mit Hilfe der berührungslosen-optischen Messmethode erfolgt.at the investigation of components of microsystems technology or integrated Electronic circuits can be used with the surface measuring device, for example the roughness in trenches and on plateaus locally using the mechanical measuring method (eg. B. scanning probe microscopy mode) can be determined, the orientation and positioning of the measuring head on the component using the non-contact optical Measuring method takes place.

Weiterhin können bei der Analyse der Informationen auch zusätzliche Verfahren, wie z. B. eine spektroskopische Analyse eingesetzt werden.Farther can in the analysis of the information also additional procedures such. B. a spectroscopic analysis can be used.

Claims (14)

Oberflächenmessvorrichtung zur mechanischen sowie berührungslosenoptischen Untersuchung von Objektoberflächen (1) mit einem Tastkopf (2) zur mechanischen Messung, gekennzeichnet durch eine Spiegelanordnung (4) zur Fokussierung von Lichtstrahlen (3) derart, dass der Fokuspunkt (F) der von der Spiegelanordnung (4) gebildeten Lichtstrahlen (3) wahlweise entweder auf den Tastkopf (2) zur Messung der Position oder der Verlagerung des Tastkopfes (2) zur mechanischen Messung oder auf die zu untersuchende Oberfläche (1) zur berührungslosen-optischen Messung einstellbar ist.Surface measuring device for the mechanical and non-contact optical examination of object surfaces ( 1 ) with a probe ( 2 ) for mechanical measurement, characterized by a mirror arrangement ( 4 ) for focusing light beams ( 3 ) such that the focal point (F) of the mirror arrangement (F) 4 ) formed light beams ( 3 ) either on the probe head ( 2 ) for measuring the position or the displacement of the probe ( 2 ) for mechanical measurement or on the surface to be examined ( 1 ) is adjustable for non-contact optical measurement. Oberflächenmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fokussierten Lichtstrahlen (3) den Tastkopf (2) durchdringen und an einer Spitze des Tastkopfes (2) lokal austreten.Surface measuring device according to claim 1, characterized in that the focused light beams ( 3 ) the probe ( 2 ) and at a tip of the probe ( 2 ) leak locally. Oberflächenmessvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen (3) nach einer Wechselwirkung mit der zu untersu chenden Oberfläche (1) durch die Spitze des Tastkopfes (2) eingesammelt werden.Surface measuring device according to claim 2, characterized in that the light beams ( 3 ) after an interaction with the surface to be investigated ( 1 ) through the tip of the probe ( 2 ) are collected. Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (4) oder einzelne Spiegel davon aktorisch kippbar gelagert sind.Surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror arrangement ( 4 ) or individual mirrors thereof are tiltable actorisch. Oberflächenmessvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Piezoaktoren zur Lagerung und Verkippung der Spiegelanordnung (4).Surface measuring device according to claim 4, characterized by piezoelectric actuators for supporting and tilting the mirror arrangement ( 4 ). Oberflächenmessvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Elektromotoren zur Verkippung der Spiegelanordnung (4).Surface measuring device according to claim 4, characterized by electric motors for tilting the mirror arrangement ( 4 ). Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (4) oder einzelne Spiegel davon in Richtung der Achse der Spiegelanordnung (4), auf der der Fokus liegt, verschiebbar sind.Surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror arrangement ( 4 ) or individual mirrors thereof in the direction of the axis of the mirror arrangement ( 4 ), on which the focus lies, are displaceable. Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung des Einstrahlwinkels der Lichtstrahlen (3) auf die Spiegelanordnung (4) zur Einstellung des Fokuspunktes (F).Surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized by means for adjusting the angle of incidence of the light beams ( 3 ) on the mirror arrangement ( 4 ) for setting the focus point (F). Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der Divergenz oder Konvergenz der auf die Spiegelanordnung (4) gerichteten Lichtstrahlen (3) zur Einstellung des Fokuspunktes (F).Surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized by means for adjusting the divergence or convergence of the mirror arrangement ( 4 ) directed light beams ( 3 ) for setting the focus point (F). Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegelanordnung (4) und der Tastkopf (2) in einem kompakten Messkopf angeordnet sind.Surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the mirror arrangement ( 4 ) and the probe ( 2 ) are arranged in a compact measuring head. Verfahren zur mechanischen sowie zur berührungslosen-optischen Untersuchung von Objektoberflächen (1) mit einer Oberflächenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einstellung des Fokuspunktes (F) der Spiegelanordnung (4) auf den Tastkopf (2) zur Messung der Position oder Verlagerung des Tastkopfes (2) zur mechanischen Messung oder auf die zu untersuchende Oberfläche (1) zur berührungslosen-optischen Messung.Method for mechanical and non-contact optical examination of object surfaces ( 1 ) with a surface measuring device according to one of the preceding claims, characterized by adjusting the focal point (F) of the mirror arrangement ( 4 ) on the probe ( 2 ) for measuring the position or displacement of the probe ( 2 ) for mechanical measurement or on the surface to be examined ( 1 ) for non-contact optical measurement. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Verkippung oder Verschiebung der Spiegelanordnung (4) zur Einstellung des Fokuspunktes (F).Method according to Claim 11, characterized by tilting or displacement of the mirror arrangement ( 4 ) for setting the focus point (F). Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Verändern des Einstrahlwinkels der auf die Spiegelanordnung (4) gerichteten Lichtstrahlen (3) zur Einstellung des Fokuspunktes (F).Method according to claim 11, characterized by varying the angle of incidence of the light onto the mirror arrangement ( 4 ) directed light beams ( 3 ) for setting the focus point (F). Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Verändern der Divergenz oder Konvergenz der auf die Spiegelanordnung (4) gerichteten Lichtstrahlen (3) des Fokuspunktes (F).Method according to Claim 11, characterized by varying the divergence or convergence of the images on the mirror arrangement ( 4 ) directed light beams ( 3 ) of the focal point (F).
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