專利名稱：橢圓計－測量裝置的制作方法
現有技術本發明涉及一種橢圓計-測量裝置，用于測定一個基底上的覆蓋層厚度。它具有一個發出入射光的光源，一個將偏振入射光導至基底上的照射點處的發射鏡組，以及一個將照射點處形成的反射光線導至一個光接收裝置的光接收鏡組，后者具有一個檢偏振器。其中，入射光與檢偏振器的偏振方向隨時間相互相對改變，由此產生的強度變化被一個數據處理裝置利用來通過計算得到覆蓋層的厚度。
在Bosch技術報告(BoschTechnische Berichte)第4卷(1974)第7期315至320頁中，報導了一個這種類型的橢圓計-測量裝置。利用這種測量裝置可以測定呈拋物鏡面形具有大的孔徑比的聚光燈反射器上的鋁覆蓋保護層的厚度。其中，覆蓋層的厚度在10至50nm之間，分辨率可達到毫微米數量級。此外，偏振入射光沿預先給定的入射角入射到聚光燈反射器上的測量點上，并且同樣以預先給定的角度被反射。反射光被橢圓偏振，被導至一個光接收器，通過一個轉動的檢偏振器確定橢圓度，在該光接收器上，可以得到與橢圓度相對應的光信號強度變化。橢圓度及與之對應的強度變化與覆蓋層的厚度相關，因此可通過后面連接的數據處理裝置確定此厚度值。入射光或反射光相對于測量點處切平面或法向的角度經常難于調節，特別是在難于接近的位置上或不同曲率的情況下，如在現代的聚光燈中，精確地調整幾乎是不可能的。
本發明的優點本發明的任務是，提供一種前面所述類型的橢圓計-測量裝置，可以通過簡單的調整和操作，使它在難于接近的位置及不同的曲率情況下同樣能給出精確的測量結果。
通過權利要求1的特征來完成此任務。在此，設置一個角度測量裝置，通過它，可得到反射光線相對于照射點處基底切平面的夾角，覆蓋層的厚度可通過數據處理裝置根據測得角度來確定出。通過測得反射光線的角度并用于計算覆蓋層的厚度，測量裝置能夠以簡單方式置于覆蓋層上面，容易地進行測量工作。在此，得到的角度被自動地精確考慮，對覆蓋層厚度的計算依據已知的算法進行。
角度的測量可以以簡單方式這樣進行，即，角度測量裝置具有一個在x-和/或y-方向位置敏感的光接收裝置以及一個分析處理級。借助該分析處理級，由位置數據和距離數據可以得出反射角。試驗表明，只用一個一維的角度測量已經能得到覆蓋層厚度的良好測量結果。由于強度變化和反射光線位置通過光接收裝置的同一個光接收器測得，因而構造簡單。
簡單地進行角度確定的另一種可能性是，光接收裝置具有兩個位置敏感的光接收器，它們被安置在反射光線光路中與照射點有不同的距離。基于反射光線在這兩個光接收器上的不同位置計算角度。這里，光接收器之一也同樣能同時用于測量反射光線的強度變化。
在利用兩個光接收器進行角度測量時，可采用如下構造在反射光線的光路中，在這兩個光接收器的前面安置一個分光器，每個光接收器接收反射光的一個分光。另外，也可以將兩個光接收器前后安置，其中，反射光線的一部分穿過前面的光接收器。
只用一個光接收器的情況下有利的是，在光接收裝置的前面安置一個聚光鏡。
以下措施有利于實現簡便操作，即，將發射鏡組與接收鏡組集裝于一個共同的支架上，該支架具有一個三點支撐件，使其可安放于覆蓋層上。這種結構可以總是保證在覆蓋層上得到一個明確單一的支撐。三點支撐件在此可以是一種球支撐件。這樣，一方面可以保證在三個支撐位置形成點支撐，另一方面又可以避免損壞覆蓋層。
為了獲得可靠的測量結果，已證實有利的是，在結構中，發射鏡組在入射光的路徑上具有一個起偏振鏡和一個λ/4板，起偏振鏡或檢偏振器被安置得能夠被驅動繞垂直于其面的法向軸線轉動。
以下將借助于附圖中的實施例對本發明進行進一步的說明。其中，
圖1是一個橢圓計-測量裝置的局部側剖視圖的示意圖，及圖2是另一個橢圓計-測量裝置的側視圖。
圖1示出了一個由基底以及位于它的凹曲內表面上的覆蓋層構成的被測物體1。覆蓋層在P點處的厚度是要通過測量裝置2進行測定的。
測量裝置2具有一個激光源3，一個設在激光源前的透鏡4，一條光導線6，一個探測器5，以及一個數據處理裝置7。由激光源3發出的光束，通過前置的透鏡4及光導線6，作為入射光進入探測器5內，并借助該探測器通過由一個透鏡5.1、一個起偏振鏡5.2、和一個λ/4板5.3組成的發射鏡組，照射到被測物體1的測量點或者說照射點P。
在照射點P處反射的光線作為反射光束10，在接收鏡組中通過一個轉動的檢偏振器5.4、濾光器5.5、以及一個匯聚透鏡5.6，由后者聚焦到一個光接收器5.7上。光接收器5.7屬于一個光接收裝置。后者一方面確定反射光束10的強度變化，另一方面確定光束落到光接收器5.7上的位置。光接收器5.7可以是位置敏感型的探測器(PSD)，或者是CCD-攝相機。在數據處理裝置7中設置了一個位置測量器7.1，用來確定x-位置和/或y-位置。在考慮到照射點P距離的情況下，計算x-角度和/或y-角度。此外，設置了一個強度測量器7.2，它獲得通過檢偏振器5.7旋轉所產生的反射光束10的強度變化，用來進行橢圓度計算。
由橢圓度在計算由x-角和/或y-角計算出的反射角的情況下根據已知的算法能夠得出覆蓋層的厚度。為確定覆蓋層厚度，也可以引用存放在存儲器中的經驗、列表數據。
在圖1所給的結構中，同一個光接收器5.7既用于強度變化的測量，又用來計算角度，而圖2所示的另一個相應的結構中，設置了兩個光接收器5.7和5.8，來確定角度。它們距照射點P有不同的距離。反射光10在分光器5.9處被分成兩束分光。它們到達相應安置的光接收器5.7及5.8時經過的光程不同。由落到這兩個光接收器5.7及5.8上的不同x-位置和或y-位置，能夠根據不同的光程計算出x-角和y-角，并進而得到反射角。這兩個光接收器5.7和5.8之一，能夠同時用于強度的測定。在圖2中，也給出了入射光9相對于照射點P處的切平面的夾角α，反射光10相對于照射點P處的切平面的夾角β，以及入射光與反射光之間的夾角γ。
在圖1中所示的檢偏振器5.4，可以繞面法向轉動。它也可被一個不動的檢偏振器替代，此時，發射鏡組中設置了一個轉動的起偏振鏡5.2。已表明，這樣能提高測量結果的可靠性。
發射鏡組與接收鏡組被安裝于同一個支架上，該支架有一個三點支撐件，并以球或球缺形的支點為佳。因而，能夠使測量裝置在被測物體1上得到一個明確單一的支撐，即使在難于接近的位置和不同曲率處。該測量裝置作為探測器操作簡單，并由于反射光束角度的自動獲得而易于調整。
權利要求
1.用于測定基底上覆蓋層厚度的橢圓計-測量裝置，它具有一個發出入射光束(9)的光源(3)，一個將偏振化的入射光束(9)導至基底的照射點(P)上的發射鏡組，和一個接收鏡組，該接收鏡組將在照射點(P)處形成的反射光束(10)導至一個光接收裝置(5.7，5.8)并具有一個檢偏振器(5.4)，其中，入射光束(9)與檢偏振器(5.4)的偏振方向隨時間相互相對變化，由此產生的強度變化被借助一個數據處理裝置(7)用來確定覆蓋層的厚度，其特征為設置了一個角度測量裝置(5.7，5.8，7.1)，借助它可獲得反射光束(10)相對于基底(1)上照射點(P)處切平面的角度(β)，以及，覆蓋層厚度可借助于數據處理裝置(7)根據測得的角度(β)來確定出。
2.如權利要求1所述的測量裝置，其特征為角度測量裝置具有一個沿x-方向和/或y-方向上位置敏感的光接收裝置(5.7，5.8)以及一個分析處理級，通過該分析處理級可由位置數據和距離數據得出反射角度(β)。
3.如權利要求2所述的測量裝置，其特征為反射光束(10)的強度變化和位置由光接收裝置的同一個光接收器(5.7)獲得。
4.如權利要求2或3所述的測量裝置，其特征為光接收裝置具有兩個對位置敏感的光接收器(5.7，5.8)，它們被安置在反射光(10)光路中與照射點(P)不同的距離處，依據反射光束(10)射到兩個光接收器(5.7，5.8)上的不同位置計算出角度(β)。
5.如權利要求4所述的測量裝置，其特征為在反射光束(10)的光路中，在兩個光接收器(5.7，5.8)的前面安置了一個分光器(5.9)，并且，每個光接收器(5.7，5.8)接收反射光線(10)的一個分光線。
6.如權利要求1至3之一所述的測量裝置，其特征為在光接收裝置(5.7)的前面安置了一個聚光鏡(5.6)。
7.如上述權利要求之一所述的測量裝置，其特征為發射鏡組和接收鏡組被集裝于一個共同的支架上，并且該支架為了安放于覆蓋層上具有一個三點支撐件。
8.如上述權利要求之一所述的測量裝置，其特征為發射鏡組在入射光束(9)的光路中具有一個起偏振鏡(5.2)和一個λ/4板，并且，起偏振鏡(5.2)或檢偏振器(5.4)能夠被驅動繞其面的法向軸線轉動地被安置。
全文摘要
本發明涉及一種用于測定一個基底上覆蓋層厚度的橢圓計－測量裝置。具有一個發出入射光(9)的光源(3),一個將偏振化的入射光(9)導至基底的照射點(P)處的發射鏡組,以及一個接受鏡組,后者將基底的照射點(P)處形成的反射光(10)導至一個光接受裝置(5.7)、具有一個檢偏振器(5.4),其中,入射光(9)與檢偏振器(5.4)的偏振方向隨時間相互相對改變,由此產生的強度變化被借助一個數據處理裝置(7)用來確定覆蓋層厚度。簡便的操作和覆蓋層厚度的準確測量,即使在難于接近并且曲率不同的被測物體上也能實現。這是由于設置了一個角度測量裝置(5.7,7.1),通過它可獲得反射光束(10)相對于基底上照射點(P)處切平面的角度(β),而覆蓋層厚度能夠借助于數據處理裝置(7)根據測得的角度(β)來確定出。
文檔編號G01B11/06GK1265737SQ98807726
公開日2000年9月6日 申請日期1998年8月6日 優先權日1997年8月11日
發明者于爾根·哈恩, 格茨·屈恩勒 申請人:羅伯特·博施有限公司