DE10056768A1

DE10056768A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe mit Meßsignal-Modulation

Info

Publication number: DE10056768A1
Application number: DE2000156768
Authority: DE
Inventors: Stephan La Barre; Benno Orschel; Patrik Varadinek; Jorge Lacayo-Pineda
Original assignee: BARRE STEPHAN
Current assignee: BARRE STEPHAN
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: DE10056768B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von einer oder mehreren Eigenschaften einer Probe (10). Dabei werden einzelne Parameter der Probe (10) gezielt verändert und ein oder mehrere modulierbare Meßsignale (20, 20A, 20B) erzeugt, welche jeweils eine von einem oder mehreren Parametern der Probe (10) abhängige, zu ermitelnde Meßgröße enthalten. Die Meßsignale (20, 20A, 20B) werden zur Erzeugung von Detektorsignalen (30) detektiert und die Meßgrößen werden aus den so erzeugten Detektorsignalen (30) ermittelt. Die Meßsignale (20, 20A, 20B) werden vor dem Detektieren einer Modulation mit bestimmten Modulationsparametern unterworfen. Die modulierten Meßsignale (20, 20A, 20B) werden dann zeitlich integriert und Aussagen über die Meßgrößen werden anhand der Detektorsignale (30) und der Modulationsparameter der Modulation der modulierten Meßsignale (20, 20A, 20B) ermittelt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von einer oder mehreren Eigenschaften einer Probe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Messung von einer oder mehreren Eigenschaften einer Probe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 26.

Bei solchen Verfahren und Vorrichtungen kann die zu messende Probe einen Bereich eines Festkörpers bzw. einer Festkörperoberfläche sein. Die zu messende Probe kann aber auch beispielsweise ein Bereich eines dreidimensionalen Gebildes, einer Flüssigkeit oder eines Gases sein. Der Ausdruck "Probe" bezieht sich hier allgemein auf irgendein zu untersuchendes Objekt, beispielsweise ein Materialstück, eine Struktur oder eine Substanz.

Dabei kann ein einziges Meßsignal erzeugt werden, welches einer bestimmten Stelle bzw. einem bestimmten Punkt der Probe zugeordnet ist. Es kann aber auch eine Mehrzahl von Meßsignalen erzeugt werden. Diese Mehrzahl von Meßsignalen kann dabei einem einzigen Punkt der Probe zugeordnet sein und beispielsweise von einem oder von mehreren unterschiedlichen Parametern abhängen. Die einzelnen Meßsignale können aber auch mehreren unterschiedlichen Punkten der Probe zugeordnet sein.

Je nach Verfahren kann das modulierbare Meßsignal akustischer, korpuskularer oder optischer Natur sein.

Das technische Gebiet der Erfindung läßt sich in mehreren Teilgebieten unterteilen. Ein Beispiel eines solchen Teilgebiets ist die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses des bzw. der Meßsignale. Ein anderes Beispiel eines solchen Teilgebiets betrifft zeitaufgelöste Meßverfahren.

Stand der Technik

Bei vielen Verfahren zur Messung von Eigenschaften einer Probe ist man bei der Aufnahme von Meßsignalen allgemein bestrebt, das Signal-Rausch-Verhältnis des Meßsignals zu verbessern. Hierfür sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise wird in vielen Anwendungsgebieten bei einer Messung der Abhängigkeit einer Meßgröße M(P) von einem die Meßgröße beeinflussenden Parameter P das sog. Lock-In-Verfahren verwendet. Dabei muß die Abhängigkeit der Meßgröße M vom Parameter P und dessen zeitlicher Änderung zeitlich konstant sein. Mit anderen Worten, die Messung M(P(t)) muß wiederholbar sein. Der Parameter P wird periodisch mit einer bestimmten Frequenz f_M moduliert. Dadurch ändert sich auch die Meßgröße M(P) mit dieser Frequenz f_M. Das Meßsignal wird dann in einem speziellen Lock-In-Verstärker mit einer Sinusfunktion der gleichen Frequenz f_M multipliziert und integriert. Dadurch wird nur die Meßgröße M(P) verstärkt, der Rauschanteil des Meßsignals jedoch nicht, da das Rauschen eine statistische Frequenzverteilung aufweist. Das Ausgangssignal des Lock-In-Verstärkers entspricht dabei praktisch dem ersten Fourier-Koeffizenten des Meßsignals.

Ein anderes Anwendungsgebiet betrifft zeitaufgelöste Meßverfahren. Bei fast allen solchen Meßverfahren wird der Transient einer Meßgröße mit Hilfe eines Transienten recorders aufgenommen. Zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses wird dieselbe Messung mehrmals durchgeführt und die Einzelmessungen addiert.

Es ist häufig gewünscht, einen bestimmten Bereich der Probe bzw. die gesamte Probe bzgl. einer oder mehreren Eigenschaften zu messen. Zu diesem Zweck werden eine Vielzahl von Punkten der Probe nacheinander gemessen und für jeden dieser zu messenden Punkte der Probe wird jeweils ein Meßsignal erzeugt, d. h. die Probe wird punktweise abgetastet. Zwischen den einzelnen Messungen an verschiedenen Punkten wird die Probe und die Meßvorrichtung neu zueinander positioniert. Die Meßsignale werden dann nacheinander aufgenommen und die gewünschte Meßgröße wird ermittelt. Nach der Messung der Probe werden dann die einzelnen Meßpunkte zusammengefaßt, so daß ein ortsaufgelöstes Bild der Meßgröße erzielt wird. Die Anzahl der Meßpunkte hängt dabei von der Größe des zu messenden Bereichs und die gewünschte Ortsauflösung ab. Das punktweise Abtasten der Probe ist oft mit sehr aufwendigen Vorrichtungen und Verfahren zur Positionierung der Probe und/oder der Meßvorrichtung sowie mit sehr langen Meßzeiten verbunden.

Es gibt eine Vielzahl von bekannten Meßverfahren zur Messung von Eigenschaften einer Probe, bei welchen Meßsignale ausgewertet werden. Zu den mit optischen Meßsignalen arbeitenden Verfahren zählen beispielsweise Spektroskopie mit elektromagnetischer Strahlung (z. B. Infrarot-Spektroskopie) und Photolumineszenz-Messung.

Bei der Lumineszenz-Messung wird eine Probe so angeregt, daß die Probe selbst elektromagnetische Strahlung (sog. Lumineszenzstrahlung) emittiert. Die Art der Emission hängt dabei von den mikroskopischen Eigenschaften des Materials der Probe ab. Die Lumineszenzstrahlung wird detektiert und man erhält dadurch eine Aussage über bestimmte Parameter bzw. Eigenschaften der Probe. Die Anregung der Probe kann dabei beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung (Photolumineszenz) oder Korpusku larstrahlung (z. B. Elektronen) erfolgen.

Bei der Spektroskopie mit elektromagnetischer Strahlung wird die Probe mit elektro magnetischer Strahlung bestrahlt. Wenn die Strahlung auf die Probe trifft, findet eine Wechselwirkung zwischen der Strahlung und der Probe statt. Die von der Probe reflektierte oder transmittierte Strahlung wird detektiert. Aus der detektierten Strahlung erhält man dann eine Aussage über bestimmte Parameter bzw. Eigenschaften der Probe.

Es sind eine Vielzahl von Spektroskopie-Verfahren bekannt, durch welche Eigenschaften eines Halbleiters, z. B. die elektrische Qualität eines Si-Wafers durch Spektroskopie mit elektromagnetische Strahlung bestimmt werden. Beispiele für solche Verfahren sind MFCA ("modulated free-carrier absorption") und PCD ("photo conductance decay").

Das MFCA-Verfahren ist ein Meßverfahren zur berührungslosen und präparationslosen Bestimmung der Lebensdauer von Überschußladungsträgern. Als Maß für die Qualität eines zu untersuchenden Halbleiters werden dabei die Rekombinationsparameter der Minoritätsladungsträger in dem Halbleiter bestimmt. Die Messung basiert auf die harmonische Generierung von Überschußladungsträgern, dessen Lebensdauer-Zeit verhalten durch Absorption von freien Ladungsträgern gemessen wird. Mit dem MFCA- Verfahren ist es möglich, bei sehr niedrigen Injektionsdichten die Lebensdauern von Volumen- ("Bulk-") und Oberflächenladungsträgern separat zu ermitteln. Dazu wird der zu untersuchende Halbleiter mit einem in seiner Intensität sinusförmig modulierten Laserstrahl mit einer Photonenenergie oberhalb der Bandlücke angeregt. Dieser generiert (ebenfalls sinusförmig) im Halbleiter Überschußladungsträger, die je nach Dichte und Charakteristik der im Halbleiter und an dessen Oberflächen vorhandenen Störstellen mehr oder weniger schnell wieder rekombinieren. Da die Generation und Rekombination der Überschußladungsträger konkurrierende Prozesse sind, ist die Dichte der Überschuß ladungsträger eine Sinusfunktion, die gegenüber der Lasermodulation in ihrer Phase verschoben ist, wobei die Phasenverschiebung von der Frequenz der Lasermodulation und der mittleren Lebensdauer der Überschußladungsträger abhängt. Zur Detektion der Überschußladungsträgerdichte kommen sowohl Mikrowellenreflektion als auch Infrarot absorption in Frage. Beide Detektionsverfahren basieren darauf, daß die Änderung der Absorption/Reflexion des/der Infrarotlichts/Mikrowellen proportional zur Überschuß ladungsträgerdichte ist. Die Phasenverschiebung der Überschußladungsträgerdichte wird bei verschiedenen Modulationsfrequenzen gemessen. Aus der Abhängigkeit der Phasen verschiebung von der Modulationsfrequenz lassen sich die Lebensdauern von Volumen- und Oberflächenladungsträgern bestimmen.

In einem Aufsatz von A. Schönecker et. al. "Sensitivity analysis for the determination of recombination parameters in Si wafers using harmonic carrier generation" in J. Appl. Phys. 79(3), 1 Feb. 1996, wird ein solches MFCA-Verfahren beschrieben, bei welchem die Erzeugung der Überschußladungsträger durch Anregungslicht von zwei Laserdioden systemen erfolgt, wobei Ladungsträger von beiden Seiten eines Wafers aus erzeugt werden. Die Laserdiodensysteme enthalten 848 nm-Laserdioden, welche mit einer Frequenz von über 600 kHz moduliert werden können. Das Anregungslicht der Laser dioden zur Erzeugung der Überschußladungsträger wird über Glasfaser zu dem Wafer geleitet. Durch eine Fokussieroptik wird die Intensität des Anregungslichts in der Ebene des Wafers gesteuert. Das Detektieren der Überschußladungsträger erfolgt durch Messen der durch die freien Ladungsträger hervorgerufene Absorption eines 1,55 µm-Laser strahls, der von einer 50 mW Laserdiode erzeugt wird. Der Laserstrahl durchstrahlt den Wafer von einer Seite aus und wird an der anderen Seite des Wafers von einer InGaAs- Photodiode als Detektor detektiert. Das Signal des Detektors wird verstärkt und einem Lock-In-Verstärker zugeführt, in welchem die Zeitverzögerung zwischen dem Detektor signal und das modulierte Anregungslicht gemessen wird. Diese Zeitverzögerung der Ladungsträgerkonzentration bzgl. des Zeitpunkts der Anregung wird durch die Genera tions- und Rekombinationszeit der Ladungsträger hervorgerufen, wodurch eine Phasen verschiebung zwischen Anregungszeitpunkt und detektierter Ladungsträgerkonzentration hervorgerufen wird. Mit einem entsprechendem Modell wird diese gemessene Phasen verschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz zur Bestimmung der Rekombinations parameter in dem Wafer verwendet.

Beim heutigen Stand der Technik der MFCA-Verfahren wird also die Ladungsträger dichte mit Hilfe eines Mikrowellendetektors oder Infrarot-Photodetektors detektiert, dessen Ausgangssignal von einem Lock-In-Verstärker (z. B. einem Zwei-Phasen-Lock-In- Verstärker) verarbeitet wird. Dabei wird die Probe zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur an einem Punkt angeregt. Um eine ganze Fläche des Halbleiters zu untersuchen, wird diese abgerastert, d. h. ist es erforderlich den Meßvorgang an jedem einzelnen Meßpunkt zu wiederholen. Eine Messung bei einer einzigen Modulationsfrequenz ist schon relativ langsam, weil dazu das Lock-In-Verfahren verwendet wird. Die ganze Messung bei mehreren verschiedenen Modulationsfrequenzen wird noch langsamer. Um mit diesem Verfahren eine ganze Fläche des Halbleiters abzurastern, ist also eine entsprechend lange Meßzeit erforderlich. Die heute verwendeten MFCA-Verfahren liefern zwar sehr aussagekräftige Meßergebnisse, sind aber wegen der langen Meßzeit für eine standard mäßige Halbleitercharakterisierung oder eine In-Line-Wafercharakterisierung nicht geeignet.

Das PCD-Verfahren ist ein weiteres Meßverfahren zur berührungslosen Bestimmung der Lebensdauer von Überschußladungsträgern. Bei dem PCD-Verfahren werden im Halbleiter durch einen Laserimpuls Überschußladungsträger erzeugt, deren Rekombina tionsverhalten dann gemessen wird. Das Rekombinationsverhalten kann mit Hilfe von Mikrowellenreflexion oder Infrarotabsorption detektiert werden, da die Änderung der Mikrowellenreflexion bzw. Infrarotabsorption proportional zur Ladungsträgerdichte im Halbleiter ist. Beim heutigen Stand der Technik wird der Halbleiter punktweise mit einem Laser angeregt und das Rekombinationsverhalten an diesem Punkt durch Angleichen ("Fitten") des gemessenen Transienten mit einer Exponentialfunktion ausgewertet. Um eine Fläche abzurastern wird diese Messung an jedem Punkt des Rasters wiederholt. Bei heute gängigen PCD-Meßgeräten beträgt die Meßzeit für einen Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm bei einer Rasterpunktabstand von 1 mm ca. 15 Minuten. Wegen der langen Meßzeit sind die heute verwendeten PCD-Verfahren ebenfalls nicht für eine standardmäßige Halbleitercharakterisierung oder eine In-Line- Wafercharakterisierung geeignet.

Weitere solche Spektroskopie-Verfahren sind beispielsweise in der US-PS 4,211,488 und US-PS 4,652,757 beschrieben, bei welchen elektrische Parameter wie die Beweglichkeit und die Rekombinationszeit der Ladungsträger gemessen werden. Dabei wird die Oberfläche einer Halbleiteroberfläche mit einem ersten monochromatischen Lichtstrahl bestrahlt, dessen Wellenlänge kleiner als die der Energie der Bandlücke des Halbleiters entsprechenden Wellenlänge ist, so daß Elektron-Loch-Paare in der Oberfläche des Halbleiters erzeugt werden. Die Oberfläche wird gleichzeitig mit einem zweiten monochromatischen Lichtstrahl bestrahlt, dessen Wellenlänge größer als die der Energie der Bandlücke des Halbleiters entsprechenden Wellenlänge ist, wobei ein Teil des zweiten Lichtstrahls an der Oberfläche des Halbleiters reflektiert wird. Dieser reflektierte Lichtstrahl wird detektiert und die Intensität des Lichtstrahls wird als Maß für die Beweglichkeit und Rekombinationszeit der erzeugten Ladungsträger ermittelt. In der US- PS 5,042,952 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben, wobei das Anregungslicht jedoch moduliert wird, so daß ein periodisches Elektron-Loch-Plasma in dem Halbleiter erzeugt wird.

Offenbarung der Erfindung

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Eigenschaften einer Probe haben mehrere verschiedenen Nachteile. Sie sind mechanisch und/oder elektronisch sehr aufwendig und benötigen lange Meßzeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.

Eine spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, der mechanische Aufwand bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zu reduzieren.

Eine weitere spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, den elektronischen Aufwand bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zu reduzieren.

Eine weitere spezielle Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Meßzeit bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zu reduzieren.

Bzgl. des Verfahrens werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bzgl. der Vorrichtung werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 26 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Messung von Eigenschaften einer Probe, bei welchen schon heute eine gezielte Modulation der zur Durchführung der Messung erzeugten Signale mit bestimmten Modulationsparameter ein Rolle spielt, werden die Signale erst nach dem Detektieren moduliert und dann integriert. Die Modulation erfolgt elektronisch. In Gegensatz dazu werden die Meßsignale nach dem Grundgedanken der Erfindung vor dem Detektieren moduliert und durch ein zeitlich integrierendes Detektionssystem detektiert. Aus den dann detektierten Meßsignalen und aus Informationen über die Art der durchgeführten Modulation der Meßsignale werden dann Informationen über die Meßgrößen ermittelt. Dies bietet die Möglichkeit, auf einfache Weise Informationen über die Meßgröße bzw. Meßgrößen zu erhalten.

Bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen, bei welchen heute eine Modulation der detektierten Signale vorgenommen wird, kann die vorliegende Erfindung einfach dadurch realisiert werden, daß lediglich die zur Bestimmung der Meßgröße bzw. der Meßgrößen durchgeführte Modulation der Signale "verlagert" wird, so daß die Modula tion direkt an dem Meßsignal bzw. an den Meßsignalen durchgeführt wird, wobei sonstige Verfahrensschritte bzw. sonstige Komponenten der Meßvorrichtung entsprechend den bekannten Verfahren und Vorrichtungen realisiert werden können.

Darüber hinaus eröffnet die Lehre der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, eine entsprechende Modulation bei Verfahren und Vorrichtungen durchzuführen, bei welchen eine Modulation der Signale nach dem Detektieren nicht sinnvoll ist, beispielsweise bei zeitaufgelösten Meßverfahren (z. B. PCD-Verfahren), bei welchen der Transienten der Meßgröße ermittelt werden soll.

Die Meßsignale können aus elektromagnetischer Strahlung bestehen, wobei die Meß signale dann von einem oder mehreren auf elektromagnetische Strahlung ansprechenden, zeitlich integrierenden Detektoren erfaßt werden. Dies ist z. B. der Fall bei Lumineszenz- Messungen oder bei IR-Spektroskopie. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also in vorteilhafter Weise insbesondere bei allen Meßverfahren eingesetzt werden, bei denen die Meßgröße selbst optischer Natur ist (z. B. Lumineszenz-Messung) oder durch Licht detektiert wird (z. B. IR-Spektroskopie).

Die Modulation der Meßsignale kann insbesondere eine Intensitätmodulation beinhalten, wobei der Modulator bzw. die Modulatoren so ausgelegt sind, daß sie die Intensität der Meßsignale modulieren. Solche Modulatoren sind als "Absorberfilter" oder "Shutter" bekannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgelegt sein, daß die zeitliche definierte Veränderung des bzw. der Parameter der Probe periodisch mittels Meßgrößen- Modulationsmittel mit einer bestimmten Frequenz (Meßgrößen-Modulationsfrequenz) f_M erfolgt. Dann werden die Meßgrößen ebenfalls periodisch mit dieser bestimmten Frequenz f_M verändert. Die Modulation der Meßsignale kann dann in Abhängigkeit von dieser bestimmten Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M erfolgen, indem die Modulator- Ansteuermittel mit den Meßgrößen-Modulationsmitteln entsprechend gekoppelt sind.

Je nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die zeitliche definierte Veränderung des bzw. der Parameter der Probe in unterschiedlicher Weise erfolgen. Beispielsweise kann sie nach einer bestimmten Funktion (z. B. Sinusfunktion) erfolgen. Es kann sich jedoch auch um eine gezielte, nur in einem oder in mehreren bestimmten Zeitpunkten erfolgte Veränderung des bzw. der Parameter handeln.

Die zeitliche definierte Veränderung des bzw. der Parameter der Probe kann beispielsweise durch eine entsprechende Anregung der Probe mittels Proben- Anregungsmittel erfolgen, beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung von einer oder mehreren Strahlungsquellen.

Die erfindungsgemäße Modulation der Meßsignale kann so erfolgen, daß die einzelnen Meßsignale nach einer bestimmten mathematischen Basis entwickelt werden können. Beispielsweise können die Fourier-Koeffizienten bestimmt werden. Eine solche Zerlegung nach Fourier-Koeffizenten kann bei Modulation der Meßsignale folgender maßen erfolgen:

Das Signal I eines integrierenden Detektors, welcher ein Meßsignal S(t) während einer Zeitdauer t aufgenommen hat, ist

Mit vorgeschaltetem Modulator (Absorberfilter) mit einer zeitlich veränderbarer Durch lässigkeit D(t) ist dann das Signal I des integrierenden Detektors

Jedes Meßsignal läßt sich in bekannter Weise durch eine Fourier-Reihe darstellen:

wobei F⁰ der nullte und F n|s und F n|c die n'ten Fourier-Koeffizienten von S(t) sind und n ∈ N.

Wenn man nun die Durchlässigkeit des Modulators bei einer ersten Messung nach der Gleichung

und bei einer zweiten Messung nach der Gleichung

variiert, wobei

D₀ = (D_max + D_min)/2 und D₁ = (D_max - D_min)/2 ist,

D_max ein erster Durchlässigkeitswert und D_min ein zweiter Durchlässigkeitswert des Modulators ist, wobei D_max < D_min ist,
n eine natürliche Zahl ist, und
f_s eine bestimmte Modulationsfrequenz des Modulators ist,
und die Gleichungen (3) und (4) bzw. (5) in die Gleichung (2) einsetzt, dann erhält man nach bekannter mathematischer Umformung:

Diese Signale I n|s und I n|c werden bei entsprechender Modulation des Modulators mittels des Detektor aufgenommen, so daß die Größen I n|s und I n|c sowie die festgelegten Durch lässigkeitswerte D₀ und D₁ bekannt Größen sind.

Läßt man nun die Durchlässigkeit des Modulators bei einer dritten Messung zeitlich konstant auf den Wert D₀, dann mißt man mit dem Detektor das Signal

Aus dieser Gleichung (8) läßt sich der Wert für F⁰ berechnen, da I₀ und D₀ bekannt sind. Mit F⁰ als bekannte Größe, lassen sich nun aus den Gleichungen (6) und (7) F n|s und F n|c ermitteln.

Aus den oben aufgeführten drei Messungen sind also die Fourier-Koeffizenten F n|s und F n|c des Meßsignals S(t) bestimmbar, wobei n eine natürliche Zahl ist, welche die Ordnung der Fourier-Koeffizenten angibt.

Anhand von dieser Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Fourier-Koeffizienten wird deutlich, wie das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung eines Lock-In-Verstärkers überflüssig machen kann.

Wenn auch höhere Ordnungen der Fourier-Koeffizienten bestimmt werden, kann auch der zeitliche Verlauf bzw. der Transienten der Meßgröße reproduziert werden.

In einer Ausführung der Erfindung kann also das Meßsignal bzw. die Meßsignale mehrmals bei unterschiedlicher Ansteuerung des bzw. der Modulatoren aufgenommen, wobei dann die erste, zweite und dritte Messung jeweils zwei oder mehrmals mit unter schiedliche zeitliche Modulation (D n|s(t) bzw. (D n|c(t)) durchführbar sind. In dem oben aufgeführten Beispiel der Fourier-Zerlegung erfolgen beispielsweise drei (bei n = 1) oder mehrere (bei n < 1) solche Aufnahmen, nämlich jeweils I n|s(t), I n|c(t) und I₀. Diese Aufnahmen können zeitlich nacheinander erfolgen. Diese zeitlich nacheinander erfolgenden Aufnahmen können bei Verwendung eines einzigen Modulators realisiert werden. Die Aufnahmen können jedoch auch bei Verwendung von mehreren Modula toren erfolgen. Dann können die Aufnahmen simultan erfolgen. Die Modulatoren können dann so angeordnet sein, daß das bzw. die Meßsignale von diesen Modulatoren unab hängig von einander erfaßbar sind. Dies kann beispielsweise durch Verwendung von Strahlenteilermitteln erfolgen, durch welche der Strahl bzw. die Strahlen des bzw. der Meßsignale räumlich in Teilstrahlen zerlegbar ist bzw. sind, wobei jeweils ein Teilstrahl einem bestimmten Modulator zugeordnet ist. Dann wird also ein und dasselbe Meßsignal durch mehreren Modulatoren moduliert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Meßsignal mehrmals aufgenommen werden soll, wobei die Aufnahmen mit unter schiedlichen Modulationsparametern erfolgen soll, wie es beispielsweise bei der oben dargestellten Fourier-Zerlegung der Fall ist.

Die Zerlegung des Stahls bzw. der Strahlen in Teilstrahlen erfolgt durch bekannte Strahlzerlegungsverfahren, beispielsweise durch Verwendung von teildurchlässigen Spiegeln.

Die Zeitdauer der jeweiligen Messungen wird in gewünschter Weise von den einzelnen Anwendungsfällen des erfindungsgemäßen Verfahren abhängen. Beispielsweise kann eine oder mehrere Messungen jeweils während einer Zeitdauer von m/f_S erfolgen, wobei m eine natürliche Zahl und f_S die Meßsignal-Modulationsfrequenz ist. Dadurch kann eine vorteilhafte Auswertung der Detektorsignale erfolgen, da jeweils eine ganzzahlige Vielfalt der Modulationsperiode des Meßsignals erfaßt wird.

In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, die Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S und die Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M gleich groß zu wählen. Es ist aber auch möglich, die Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S größer als die Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M zu wählen. In diesem Fall kann man dafür sorgen, daß der Modulator nach einer Periode der Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S geschlossen wird und erst mit Beginn der nächsten Periode der Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M wieder geöffnet wird. Dadurch wird es möglich, auch Transienten zu reproduzieren, welche kürzer als die Periodendauer der Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M sind. Dies wird in Fig. 1 veranschaulicht. Die mit der Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M pulsmodulierte Meßgröße ist durch eine durch gezogene Linie dargestellt. Eine Sinus-Modulation f_S,sin des Modulators ist durch eine punktierte Linie und eine Cosinus-Modulation f_S,cos des Modulators ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. In Fig. 1 sind drei Perioden der modulierten Meßgröße dargestellt. Man erkennt, daß die Sinus-Modulation f_S,sin und die Cosinus-Modulation f_S,cos des Modulators erst bei Beginn einer Periode der modulierten Meßgröße einsetzt und daß der Modulator nach einer Periode der Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S geschlossen wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Probe an einem einzelnen Punkt gemessen werden, d. h. ein oder mehrere Meßsignale werden erzeugt, welche einem bestimmten Punkt der Probe zugeordnet ist bzw. sind. Die Probe kann jedoch auch an einer Vielzahl von Meßpunkten gemessen werden, wobei jedem Meßpunkt ein Meßsignal bzw. mehrere Meßsignale zugeordnet ist. Die Messungen an den einzelnen Meßpunkten kann dabei nacheinander erfolgen, wobei die Probe in bekannter Weise mit entsprechender Probenpositionierung abgerastert wird.

Die erfindungsgemäße Modulation der Meßsignale vor dem Detektieren eröffnet jedoch auch weitere neue Möglichkeiten der Messung einer Vielzahl von Meßpunkten der Probe. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Messungen an den einzelnen Meßpunkten simultan erfolgen, wobei die diesen Meßpunkten zugeordneten Meßsignale simultan detektiert werden können. Dabei können mehrere Modulatoren und auch mehrere Detektoren verwendet werden. Es ist aber auch möglich, mehrere verschiedenen Meßpunkten zugeordneten Meßsignale durch einen und denselben Modulator zu modulieren. Dieser Modulator kann dann so ausgelegt sein, daß von mehreren Meß punkte der Probe stammenden Meßsignale gleichzeitig durch den Modulator erfaßbar sind.

Dabei können die simultan gemessenen Meßpunkte irgendwie auf der Probe verteilt sein. In bestimmten Anwendungsfälle kann es jedoch günstig sein, wenn die simultan gemessenen Meßpunkte eine oder mehrere Linien an der Probe, einen oder mehreren geschlossenen Bereiche der Probe oder sogar die Gesamtheit der zu messenden Meß punkte der Probe bilden.

Das Detektieren der erfindungsgemäß modulierten Meßsignale kann mittels verschiedenen bekannten Detektionsverfahren erfolgen, beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer Detektor-Arrays, insbesondere einer oder mehreren CMOS-Detektoren und/oder einer oder mehreren CCD-Detektoren als zeitlich integrierendes Detektionssystem. (CMOS-Detektoren werden u. a. von der Firma ElecVision Inc., 2F, No. 28 R Rd. II, Science-Based Industrial Park, Hsinchu 30, Taiwan, ROC unter Bezeichnung ARAMIS angeboten.) Die Verwendung eines CCD- Arrays bietet bei der simultanen Messung von mehreren Punkte der Probe besondere Vorteile. Hier kann das CCD-eigene integrierende Detektionsprinzip ausgenutzt werden. Dadurch kann mit sehr geringem Aufwand gleichzeitig mehrere Messungen ausgeführt werden, deren Anzahl von der Anzahl der Elemente des CCD-Arrays abhängen wird. Das optisch integrierende Meßprinzip der CCD-Elemente ersetzt dann die bei den Verfahren nach dem Stand der Technik verwendete elektronische Integration. Der erfindungsgemäß vorgeschaltete Modulator übernimmt dann die Rolle des elektronischen Multiplikators (analog und digital). Dadurch kann der elektronische Teil zur Multiplikation und Integration entfallen.

Im Gegensatz zu Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei welchen das punktweise Abtasten der Probe mit sehr aufwendigen Vorrichtungen und Verfahren zur Positionierung der Probe und/oder Meßvorrichtung und dadurch mit sehr langen Meßzeiten verbunden ist, bietet also die erfindungsgemäße Lösung Möglichkeiten, Bereiche der Probe oder sogar die gesamte Probe zu messen, ohne Relativbewegung zwischen Probe und Meßvorrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere zur Messung von elektrischen Eigenschaften eines Wafers eingesetzt werden. Beispiele für solche Verfahren sind die oben genannten MFCA- und PCD- Verfahren. Durch die Erfindung können also Wafer-Testverfahren wie beispielsweise MFCA und PCD erheblich verbessert werden. Die Meßzeit kann verkürzt werden, die Verwendung eines Lock-In-Verstärkers kann entfallen und/oder die Verfahren können so ausgelegt werden, daß sie für eine standardmäßige Halbleitercharakterisierung bzw. In- Line-Wafercharakterisierung geeignet sind.

Zur Modulation des bzw. der Meßsignale können bei der vorliegenden Erfindung verschiedene Typen von Modulatoren eingesetzt werden. Der Typ des Modulators hängt dabei natürlich von der Natur der zu modulierenden Meßsignale ab (z. B. akustisch, korpuskular oder elektromagnetisch). Die Modulation von solchen Signalen und die dafür verwendeten unterschiedlichen Modulatoren sind aus anderen technischen Gebieten bekannt und werden hier nicht im Einzelnen beschrieben. Hier verwendbare optische Modulatoren sind beispielsweise Modulatoren, welche mit dem Graukeil-Prinzip, mit dem Kerr-Zellen-Prinzip oder mit dem Flüssigkristall-Prinzip ("liquid crystal") arbeiten. Optische Modulatoren werden von vielen Firmen angeboten, beispielsweise von der Firma Electro-Optical Products Corp. Box 650441, Fresh Medows, NY 11365, USA.

Durch die Lehre der vorliegenden Erfindung kann also das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art in unterschiedlicher Hinsicht verbessert werden. Dabei kann beispielsweise die Meßzeit verkürzt und/oder der apparative Aufwand reduziert werden. Beispielsweise können aufwendige Lock-In-Verstärker ersetzt werden. Weiterhin kann eine Proben-Neupositionierung zwischen einzelnen Messungen entfallen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der sehr schematischen Darstellungen in Fig. 2-5 sollen nun verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung in einer Gegenüberstellung mit einem bekannten Prinzip zur Messung von Eigenschaften einer Probe erläutert werden. Dabei sind lediglich solche Teile der jeweiligen Vorrichtungen dargestellt, welche zum Verständnis der Unterschiede zwischen den erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen und Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik. Übereinstimmende Teile sind in den Fig. 2-5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Messung von Eigenschaften einer Probe. Eine Probe 10 befindet sich auf einem Probenträger 12. Die Probe 10 wird an einem bestimmten Punkt 14 durch einen Anregungsstrahl 16 einer Anregungsquelle 18 (z. B. einem Laser) angeregt. Die Anregung kann periodisch erfolgen. Ein von dem Punkt 14 der Probe 10 ausgehendes Meßsignal 20 wird von einem Detektor 22 detektiert. Dieses Meßsignal 20 kann von der Probe 10 selbst ausgestrahlt werden oder beispielsweise ein an der Probe 10 im Punkt 14 reflektierter Detektionsstrahl 24 einer Detektionsquelle 26 sein. In einem Lock-In-Verstärker 28 wird das Detektor signal 30 (Ausgangssignal des Detektors) und ein Referenzsignal 32 der Anregungsquelle 18 nach dem Lock-In-Verfahren verarbeitet. (Das Referenzsignal 32 enthält Informa tionen über die Modulationsparameter und kann beispielsweise über einen zusätzlichen (nicht gezeigten), den Anregungsstrahl 16 detektierenden Detektor gewonnen werden.) In dem Lock-In-Verstärker 28 wird aus dem Detektorsignal 30 und dem Referenzsignal 32 die gesuchte Meßgröße ermittelt, welche als Meßgrößensignal 34 an dem Ausgang des Lock-In-Verstärkers 28 anliegt. Die ermittelte Meßgröße wird in einem Rechner 36 weiter verarbeitet und mit weiteren Meßgrößen aufeinanderfolgender Messungen an verschiedenen Punkten der Probe 10 zu einem ortsaufgelösten Bild zusammengestellt. Mit dem Rechner 36 sind Anzeigemittel 38 (z. B. einen Bildschirm) verbunden, durch welche dieses Bild angezeigt werden kann. Mit dem Rechner 36 ist ebenfalls eine Probenpositionierungs-Vorrichtung 40 verbunden. Durch die Probenpositionierungs- Vorrichtung 40 wird der Probenträger 12 und damit die Probe 10 relativ zu dem Anregungsstrahl 16 schrittweise verstellt, so daß verschieden Punkte der Probe 10 entsprechend dem Punkt 14 gemessen werden können.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe und veranschaulicht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Unterschiede zu der Vorrichtung in Fig. 2 bestehen darin, daß ein Modu lator 42 und Modulator-Ansteuermittel 44 vorgesehen sind, wodurch der in Fig. 2 vorhandenen Lock-In-Verstärker 28 entfallen kann. Das Referenzsignal 32 der Anregungsquelle 18 wird den Modulator-Ansteuermitteln 44 zugeführt, wobei die Ansteuerung des Modulators 42 in Abhängigkeit von diesem Referenzsignal 32 erfolgen kann. Das Detektorsignal 30 und ein Referenzsignal 46 der Modulator-Ansteuermittel 44 (bzw. des Modulators 42) werden dem Rechner 36 zugeführt, in welchem die Signal verarbeitung zur Ermittlung der gewünschten Größen (z. B. die Fourier-Koeffizienten) erfolgt.

Fig. 4 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe und veranschaulicht ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung. Wie bei der Fig. 3 kann hier der Lock-In-Verstärker 28 (Fig. 2) entfallen und ein Modulator 42 und Modulator-Ansteuermittel 44 sind vorhanden. Die Probe 10 wird hier jedoch nicht wie bei Fig. 2 und 3 punktförmig in einem einzigen Punkt 14 (Fig. 2 und 3) angeregt, sondern flächenhaft beispielsweise über die gesamte Probenoberfläche. Zu diesem Zweck kann der Anregungsstrahl 16 der Anregungsquelle 18 zu einem Anregungsstrahlenbündel aufgeweitet werden. Dies ist in Fig. 4 durch die beiden zu dem Anregungsstrahl 16 zusätzlich dargestellten Anregungsstrahlen 16A und 16B angedeutet. Entsprechend wird nicht nur ein von einem Punkt 14 (Fig. 2 und 3) der Probe 10 ausgehendes Meßsignal 20 von dem Detektor 22 detektiert, sondern mehrere, von verschiedenen Punkten der Probenoberfläche ausgehende Meßsignale. Dies ist in Fig. 4 durch die beiden zu dem Meßsignal 20 zusätzlich dargestellten Meßsignale 20A und 20B angedeutet. Dieses "Meßsignal-Strahlenbündel" 20, 20A, 20B kann von der Probe 10 selbst ausgestrahlt werden oder beispielsweise ein an der Probe 10 reflektiertes Detek tionsstrahlenbündel einer Detektionsquelle 26 sein. Das Detektionsstrahlenbündel kann durch Aufweiten des Detektionsstrahls 24 (Fig. 2 und 3) erhalten werden. Dies ist in Fig. 4 durch die beiden zu dem Detektionsstrahl 24 zusätzlich dargestellten Detektions strahlen 24A und 248 angedeutet. Der Detektor 22 in Fig. 4 kann nun aus einem Detektor-Array, vorteilhafterweise z. B. aus einem CCD-Array besteht, und alle Meß signale (d. h. hier das an der Probe 10 reflektierte Detektionsstrahlenbündel 24, 24A, 24B) gleichzeitig detektieren. Wenn nun die Strahlung der Anregungsquelle 18 und der Detek tionsquelle 26 so aufgeweitet werden, daß der gesamte zu messende Bereich der Probe 10 erfaßt wird, z. B. die gesamte Oberfläche der Probe 10, und der Detektor 22 so eingerichtet ist, daß die von diesem Bereich der Probe 10 ausgehende Meßsignale 20, 20A, 20B gleichzeitig detektierbar sind, wird die in Fig. 2 und 3 dargestellte Proben positionierungs-Vorrichtung 40 überflüssig, da eine relative Verstellung zwischen der Probe 10 und der Anregungsstrahlung 16, 16A, 16B nicht mehr nötig ist.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Einzelheit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe und veranschaulicht eine Möglichkeit zur Modulation des Meßsignals 20 bzw. des Meß signal-Strahlenbündels 20, 20A, 20B mit unterschiedlichen Modulationsparametern. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung wird in Bezug auf die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung beschreiben, kann aber entsprechend auch bei der in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung verwendet werden. Das Meßsignal-Strahlenbündel 20, 20A, 20B wird durch Strahlen teilermittel 48 in mehreren (hier drei) Teilstrahlenbündel 50, 52 und 54 räumlich zerlegt, welche in Fig. 5 durch jeweils drei Pfeile dargestellt sind. Statt nur eines Modulators 42 (Fig. 3 und 4) und nur eines Detektors 22 (Fig. 3 und 4) können dann mehrere (hier drei) Modulatoren 56, 58 und 60 und mehrere (hier drei) Detektoren 62, 64 und 66 verwendet werden, wobei jeweils ein Teilstrahlenbündel 50, 52 bzw. 54 einem der Modulatoren 56, 58 bzw. 60 und einem der Detektoren 62, 64 bzw. 66 zugeordnet ist. Die Modulatoren 56, 58 und 60 sind entsprechend dem Modulator 42 (Fig. 3 und 4) mit (nicht gezeigten) Modulator-Ansteuermitteln verbunden. Die Detektoren 62, 64 und 66 sind entsprechend dem Detektor 22 (Fig. 3 und 4) mit einem (nicht gezeigten) Rechner verbunden. Solche Strahlenteilermittel 48 sind an sich bekannt und können beispielsweise teildurchlässige Spiegel enthalten. Mit dieser Anordnung können also die einzelnen Meßsignale gleichzeitig bei unterschiedlicher Modulation eines und desselben Meßsignals detektiert werden. Beispielsweise können dann zwei oder mehrere der in Verbindung mit dem oben aufgeführten Beispiel der Fourier-Zerlegung zu ermittelnden Größen I n|s(t), I n|c(t) und I₀ simultan ermittelt werden. Dies führt zu kürzeren Meßzeiten.

Natürlich ist es auch entsprechend möglich, mehrere Modulatoren mit einem einzigen Detektor zu kombinieren, wobei die Teilstrahlenbündel nach Durchgang durch die Modulatoren durch Strahlumlenkmittel entsprechend umgelenkt werden, so daß sie von dem Detektor erfaßbar sind. Dann kann allerdings diese Teilstrahlenbündel nicht mehr gleichzeitig erfaßt werden.

Bei vielen Ausführungsformen der Erfindung ist es zweckmäßig, zwischen der Probe und dem Detektor bzw. den Detektoren ein oder mehrere Abbildungssysteme vorzusehen. Solche Abbildungssysteme sind in den Fig. 2-5 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt und in Fig. 6 nur durch die Abbildungsoptik 70 dargestellt. Solche Abbildungssysteme können dabei sowohl zwischen Probe und Modulator als auch zwischen Modulator und Detektor vorgesehen werden. Die Abbildungssysteme sollen gewährleisten, daß der zu messende Bereich der Probe auch tatsächlich auf den Detektor abgebildet wird, auch wenn beispielsweise der Modulator eine streuende Wirkung auf die Strahlung hat.

Die vorliegende Erfindung wird hier anhand von ortsaufgelösten Messungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Messungen beschränkt. Die Erfindung findet beispielsweise auch entsprechend Verwendung im Zusammenhang mit einem Monochromator zur parallelen Messung verschiedener Wellenlängen des Meßsignals bzw. der Meßsignale.

Die vorliegende Erfindung wird hier anhand von Vorrichtungen und Verfahren beschrieben, bei welchen die Meßsignale optischer Natur sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch grundsätzlich bei allen Verfahren und Vorrichtungen Anwendung finden, bei welchen die Meßsignale von modulierbarer Natur sind (beispielsweise akustischer, korpuskularer (z. B. Elektronen) oder optischer Natur). In Fällen mit Meß signalen nicht-optischer Natur werden die beschriebenen optischen Modulatoren und optischen Detektoren durch Modulatoren und Detektoren ersetzt, welche zur Modulation bzw. Detektion der entsprechenden Meßsignale ausgelegt sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zuge hörigen Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf einer pulsförmig modulierten Meßgröße sowie die zeitlichen Verläufe von möglichen Modulator ansteuerungen beim Messen des Transienten der Meßgröße.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Prinzip einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Messung von Eigenschaften einer Probe.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein erster Aspekt der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein zweiter Aspekt der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein dritter Aspekt der Erfindung bei einer Vorrichtung zur Messung von Eigenschaften einer Probe.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Lumineszenz-Messung.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung eines MFCA-Verfahrens.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung eines PCD-Verfahrens.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungen

In Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Messung der Photolumineszenzintensität einer Proben oberfläche ("photoluminescence mapping") schematisch dargestellt. Die zu messende Probe ist mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung enthält als Detektor eine CCD-Kamera 68 mit Abbildungsoptik 70, einen Modulator 72 mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit, eine Anregungslichtquelle in Form eines Lasers 74 mit Strahlaufweitungsoptik 76 und Chopper 78, ein wellenlängenselektives Filter 80 und einen halbdurchlässigen Spiegel 82. Die CCD-Kamera 68, der Modulator 72 der Laser 74 und der Chopper 78 sind mit einem (oder mehreren) Rechner 84 zur Steuerung und Signalverarbeitung verbunden. Die aufgeführten Komponenten der Vorrichtung sind handelsübliche Teile und werden hier nicht im Einzelnen beschreiben. Wie bei bekannten Vorrichtungen werden sie nach bestimmten meßspezifischen Kriterien in Abhängigkeit von den zu messenden Proben, von der gewünschten Meßdauer, von der gewünschten Auflösung etc. ausgewählt.

Von dem Laser 74 geht ein Anregungslichtstrahl aus, welcher auf die Oberfläche der Probe 10 geleitet wird. Durch den Chopper 78 wird der Anregungslichtstrahl periodisch mit einer bestimmten Anregungsfrequenz zerhackt. Dabei wird der Chopper 78 von dem Rechner 84 angesteuert. Durch die Strahlaufweitungsoptik 76 wird der Anregungs lichtstrahl aufgeweitet und durch den halbdurchlässigen Spiegel 82 auf die Oberfläche der Probe 10 gelenkt. Das Licht des Anregungslichtstrahls ist so gewählt, daß es die Probe 10 zu einer gewünschten Lumineszenz anregt. Ein Teil des von der Probe 10 emittierten Lumineszenzlichts durchdringt die Abbildungsoptik 70, welche die Ober fläche der Probe 10 auf die CCD-Matrix der CCD-Kamera 68 abbildet. Nach Durchgang durch die Abbildungsoptik 70 durchdringt der Lumineszenzlichtstrahl zunächst das wellenlängenselektive Filter 80. Dieses Filter 80 wird so gewählt, das es von der Ober fläche der Probe 10 reflektiertes Anregungslicht ausblendet. Der Lumineszenzlichtstrahl durchdringt dann den Modulator 72, durch welchen das Lumineszenzlicht in gewünschter Weise zeitlich moduliert wird, und dringt dann in die CCD-Kamera 68 ein. Der Modulator 72 wird dabei von dem Rechner 84 angesteuert. Die Signale der CCD-Kamera 68 werden dem Rechner 84 zugeführt, dort in gewünschter Weise verarbeitet und durch (nicht gezeigte) Anzeigemittel dargestellt. Der Anregungslichtstrahl und der Lumines zenzlichtstrahl sind in Fig. 6 durch durchgezogenen Linien angedeutet.

Nun soll ein möglicher Meßvorgang zur Ermittlung eines "Luminezenzbildes" der Ober fläche der Probe 10 mittels der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung beschreiben werden:
Durch den Chopper 78 wird der Anregungslichtstrahl periodisch mit einer bestimmten Anregungsfrequenz f zerhackt. Die Lichtdurchlässigkeit des Modulators 72 wird mit derselben Frequenz f wie der Anregungslichtstrahl moduliert. (Die Modulationsfrequenz und die Anregungsfrequenz sind also in diesem Meßbeispiel identisch.)

Als erster Schritt wird das "Bild" I_s (Vgl. Gln. (2) und (6)) aufgenommen. Dabei wird die Lichtdurchlässigkeit des Modulators 72 sinusförmig mit der Modulationsfrequenz f moduliert. Die CCD-Kamera 68 wird so eingerichtet, daß sie eine bestimmte Anzahl N von Perioden der Modulationsfrequenz f aufnimmt. Dann wird das dabei erhaltene Bild I_s ausgelesen und in dem Rechner 84 zwischengespeichert.

Als zweiter Schritt wird das "Bild" I_c (vgl. Gln. (2) und (7)) aufgenommen. Dabei wird die Lichtdurchlässigkeit des Modulators 72 cosinusförmig mit der Modulationsfrequenz f moduliert. Die CCD-Kamera 68 wird so eingerichtet, daß sie wieder N Perioden der Modulationsfrequenz f aufnimmt. Dann wird das dabei erhaltene "Bild" I_c ausgelesen und in dem Rechner 84 zwischengespeichert.

Als dritter Schritt wird das "Bild" I₀ (vgl. Gln. (2) und (8)) aufgenommen. Dabei wird die Lichtdurchlässigkeit des Modulators 72 konstant auf halbe Durchlässigkeit eingestellt. Die CCD-Kamera 68 wird so eingerichtet, daß sie wieder N Perioden der Modulations frequenz f aufnimmt. Dann wird das dabei erhaltene "Bild" I₀ ausgelesen und in dem Rechner 84 zwischengespeichert.

Als vierter Schritt wird nun hieraus das Lumineszenzbild mit Hilfe des Rechners 84 berechnet. Aus den Bildern I_s und I_c werden mit Hilfe des Bildes I₀ die "Fourierbilder" F 1|s und F 1|c (vgl. Gln. (6), (7) und (8)) berechnet. Dann werden die Fourierbilder F 1|s und F 1|c quadriert und addiert. Aus dem so erhaltenen Bild wird das Lumineszenzbild durch Wurzelbildung berechnet.

In Fig. 7 ist eine MFCA-Vorrichtung zur Durchführung eines MFCA-Verfahrens an einer Probe schematisch dargestellt. Die zu messende Probe 10 besteht aus einem Halbleiter, z. B. einem Si-Wafer. Die MFCA-Vorrichtung enthält eine CCD-Kamera 86, einen Modulator 88 mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit, eine Anregungslichtquelle in Form eines Anregungslasers 90 mit Strahlaufweitungsoptik 92, eine Detektions lichtquelle in Form eines Detektionslasers 94 mit Strahlaufweitungsoptik 96 und Kondensoroptik 98. Das Licht des Anregungslasers 90 hat eine Photonenenergie oberhalb der Bandlücke des Halbleiters 10. Das Licht des Detektionslasers 94 hat eine Photonen energie unterhalb der Bandlücke des Halbleiters 10. Die CCD-Kamera 86, der Modulator 88 der Anregungslaser 90 und der Detektionslaser 94 sind mit einem (oder mehreren) Rechner 100 zur Steuerung und Signalverarbeitung verbunden. Die aufgeführten Komponenten der Vorrichtung sind handelsübliche Teile und werden hier nicht im Einzelnen beschreiben. Wie bei bekannten Vorrichtungen werden sie nach bestimmten meßspezifischen Kriterien in Abhängigkeit von den zu messenden Proben, von der gewünschten Meßdauer, von der gewünschten Auflösung etc. ausgewählt.

Gesteuert durch den Rechner 100 erzeugt der Anregungslaser 90 einen sinusförmig modulierten Anregungslichtstrahl. Durch die Strahlaufweitungsoptik 92 wird der Anregungslichtstrahl aufgeweitet und auf die Oberfläche des Halbleiters 10 geleitet. Durch den Anregungslichtstrahl werden in dem Halbleiter 10 Überschußladungsträger generiert, durch welche die Absorptionsfähigkeit des Halbleiters 10 moduliert wird. Gesteuert durch den Rechner 100 erzeugt der Detektionslaser 94 einen Detektions lichtstrahl. Durch die Strahlaufweitungsoptik 96 wird der Detektionslichtstrahl aufgeweitet und durch die Kondensoroptik 98 auf den Halbleiter 10 geleitet. Der Detek tionslichtstrahl durchdringt den Halbleiter 10, wobei die Intensität des Detektions lichtstrahls durch die modulierte Absorptionsfähigkeit moduliert wird. Der Detektions lichtstrahl durchdringt dann den Modulator 88, durch welchen das Detektionslicht in gewünschter Weise zeitlich moduliert wird, und dringt dann in die CCD-Kamera 86 ein. Der Modulator 88 wird dabei von dem Rechner 100 angesteuert. Die Signale der CCD- Kamera 86 werden dem Rechner 100 zugeführt, dort in gewünschter Weise verarbeitet und durch (nicht gezeigte) Anzeigemittel dargestellt. Der Anregungslichtstrahl und der Detektionslichtstrahl sind in Fig. 7 durch durchgezogenen Linien angedeutet.

Nun soll ein möglicher MFCA-Meßvorgang zur Ermittlung der Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern in dem Halbleiter 10 mittels der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung beschreiben werden:
Der Anregungslaser 90 wird so angesteuert, daß er einen mit einer bestimmten Anregungsfrequenz f sinusförmig modulierten Anregungslichtstrahl erzeugt. Die Licht durchlässigkeit des Modulators 88 wird mit derselben Frequenz f wie der Anregungslaser 90 moduliert. (Die Modulationsfrequenz und die Anregungsfrequenz sind also in diesem Meßbeispiel identisch.) Mit der CCD-Kamera 86 nimmt man über N Perioden von f die Bilder I_s, I_c und I₀ auf. Diese Aufnahmen erfolgen entsprechend dem im Zusammenhang mit der Vorrichtung von Fig. 6 beschriebenen Meßbeispiel. Mit diesen Bildern wird dann das Bild der Phasenverschiebung bezüglich des Anregungslichtstrahls des Anregungs lasers 90 berechnet. Diese Messung wird bei verschiedenen Frequenzen f wiederholt. Aus der Abhängigkeit der Phasenverschiebung von der Modulationsfrequenz lassen sich in bekannter Weise die Lebensdauern von Volumen- und Oberflächenladungsträgern bestimmen.

In Fig. 8 ist eine PCD-Vorrichtung zur Durchführung eines PCD-Verfahrens an einer Probe schematisch dargestellt. Die PCD-Vorrichtung ist ähnlich aufgebaut wie die MFCA-Vorrichtung von Fig. 7. Wie in Fig. 7 besteht die zu messende Probe 10 aus einem Halbleiter, z. B. einem Si-Wafer. Die PCD-Vorrichtung enthält eine CCD-Kamera 102, einen Modulator I04 mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit, eine Anregungs lichtquelle in Form eines Anregungslasers 106 mit Strahlaufweitungsoptik 108, eine Detektionslichtquelle in Form eines Infrarot-Lasers 110 mit Strahlaufweitungsoptik 112 und Kondensoroptik 114. Das Licht des Anregungslasers 106 hat eine Photonenenergie oberhalb der Bandlücke des Halbleiters 10. Das Licht des Infrarot-Lasers 110 hat eine Photonenenergie unterhalb der Bandlücke des Halbleiters 10. Die CCD-Kamera 102, der Modulator 104 der Anregungslaser 106 und der Infrarot-Laser 110 sind mit einem (oder mehreren) Rechner 116 zur Steuerung und Signalverarbeitung verbunden. Die aufgeführten Komponenten der Vorrichtung sind handelsübliche Teile und werden hier nicht im Einzelnen beschreiben. Wie bei bekannten Vorrichtungen werden sie nach bestimmten meßspezifischen Kriterien in Abhängigkeit von den zu messenden Proben, von der gewünschten Meßdauer, von der gewünschten Auflösung etc. ausgewählt.

Gesteuert durch den Rechner 116 erzeugt der Anregungslaser 106 einen Anregungs lichtstrahl in Form eines Laserimpulses. Durch die Strahlaufweitungsoptik 108 wird der Anregungslichtstrahl aufgeweitet auf die Oberfläche des Halbleiters 10 geleitet. Durch den Laserimpuls werden in dem Halbleiter 10 Überschußladungsträger generiert. Gesteuert durch den Rechner 116 erzeugt der Infrarot-Laser 110 einen Detektions lichtstrahl. Durch die Strahlaufweitungsoptik 112 wird der Detektionslichtstrahl aufgeweitet und durch die Kondensoroptik 114 auf den Halbleiter 10 geleitet. Der Detektionslichtstrahl durchdringt den Halbleiter 10. Der Detektionslichtstrahl durchdringt dann den Modulator 104, durch welchen das Detektionslicht in gewünschter Weise zeitlich moduliert wird, und dringt dann in die CCD-Kamera 102 ein. Der Modulator 104 wird dabei von dem Rechner 116 angesteuert. Die Signale der CCD-Kamera 102 werden dem Rechner 116 zugeführt, dort in gewünschter Weise verarbeitet und durch (nicht gezeigte) Anzeigemittel dargestellt. Der Anregungslichtstrahl und der Detektions lichtstrahl sind in Fig. 8 durch durchgezogenen Linien angedeutet.

Nun soll ein mögliches PCD-Meßverfahren zur Ermittlung der Lebensdauer von Überschußladungsträgern in dem Halbleiter 10 mittels der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung beschreiben werden:
Für die Messung der Ladungsträgerlebensdauer wird eine Modulatoransteuerung entsprechend der im Zusammenhang mit der Vorrichtung von Fig. 6 beschriebenen Modulatoransteuerung verwendet, wobei die "aktive Zeit" des Modulators 104, d. h. die Zeit, während dessen der Modulator 104 den Detektionslichtstrahl durchläßt, der Abklingzeit des Transienten angepaßt wird. Es werden wieder drei Aufnahmen I_s, I_c und I₀ entsprechend dem im Zusammenhang mit der Vorrichtung von Fig. 6 beschriebenen Meßbeispiel gemacht. Damit werden die Bilder I_s für die Sinuskoeffizienten und I_c für die Cosinuskoeffizienten berechnet. Mit I_s und I_c läßt sich das Bild der Lebensdauern

I_τ = I_s/I_c (9)

mit Hilfe der Fourierzerlegung einer Exponentialfunktion berechnen, wobei

Claims

1. Verfahren zur Messung von einer oder mehreren Eigenschaften einer Probe (10), bei welchem

a) zumindest ein der Parameter der Probe (10) zeitlich definiert verändert wird,
b) ein oder mehrere modulierbare Meßsignale (20, 20A, 20B) erzeugt werden, welche zumindest jeweils eine von zumindest einem der zeitlich veränderten Parameter der Probe (10) abhängige, zu ermittelnde Meßgröße enthalten,
c) das bzw. die Meßsignale (20, 20A, 20B) zur Erzeugung von Detektorsignalen (30) detektiert werden, und
d) die Meßgröße bzw. die Meßgrößen aus den erzeugten Detektorsignalen (30) ermittelt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) das bzw. die Meßsignale (20, 20A, 20B) nach Verlassen der Probe (10) und vor dem Detektieren einer von der zeitlichen definierten Veränderung des bzw. der Parameter der Probe (10) abhängige Modulation mit bestimmten Modulationsparameter unterworfen werden,
b) das bzw. die modulierten Meßsignale (20, 20A, 20B) zeitlich integriert werden, und
c) Aussagen über die Meßgrößen anhand der Detektorsignale (30) und der Modulationsparameter der Modulation der modulierten Meßsignale (20, 20A, 20B) ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (20, 20A, 20B) aus elektromagnetischer Strahlung bestehen und die Meßsignale (20, 20A, 20B) von einem oder mehreren auf elektromagnetische Strahlung ansprechenden, zeitlich integrierenden Detektoren (22, 62, 64, 66, 86, 102) erfaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale aus korpuskularer Strahlung bestehen und die Meßsignale von einem oder mehreren auf korpuskulare Strahlung ansprechenden, zeitlich integrierenden Detektoren erfaßt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation eine Intensitätsmodulation der Meßsignale (20, 20A, 20B) beinhaltet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche definierte Veränderung des bzw. der Parameter der Probe (10) periodisch mit einer Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) erfolgt, so daß die Meßgrößen ebenfalls periodisch mit dieser Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) verändert werden, und die Modulation der Meßsignale (20, 20A, 20B) in Abhängigkeit von dieser Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche definierte Veränderung des bzw. der Parameter der Probe (10) durch Anregung der Probe (10) erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung durch elektromagnetische Strahlung erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Probe (10) periodisch mit der Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) moduliert wird, so daß die Meßgrößen ebenfalls periodisch mit dieser Meßgrößen-Modula tionsfrequenz (f_M) verändert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß für ein oder mehrere der Meßsignale (20, 20A, 20B)

a) bei einer ersten Messung
- 1. (a₁) das bzw. die zu detektierenden Meßsignale (20, 20A, 20B) multiplika tiv entsprechend einer ersten Funktion D n|s(t) zeitlich moduliert werden in Übereinstimmung mit der Gleichung
  wobei
  D₀ eine erste Konstante, D₁ eine zweite Konstante, n eine natürliche Zahl und f_S die Meßsignal-Modulationsfrequenz ist,
- 2. (a₂) das bzw. die so modulierte Meßsignale (20, 20A, 20B) zur Erzeugung eines ersten Detektorsignals I n|s(t) (30) detektiert werden, und
- 3. (a₃) das ermittelte erste Detektorsignal I n|c(t) (30) gespeichert wird,
b) bei einer zweiten Messung
- 1. (b₁) das bzw. die zu detektierenden Meßsignale (20, 20A, 20B) multiplika tiv entsprechend einer zweiten Funktion D n|c(t) zeitlich moduliert werden in Übereinstimmung mit der Gleichung
  wobei
  D₀ eine erste Konstante, D₁ eine zweite Konstante, n eine natürliche Zahl und f_S die Meßsignal-Modulationsfrequenz ist,
- 2. (b₂) das bzw. die so modulierte Meßsignale (20, 20A, 20B) zur Erzeugung eines zweiten Detektorsignals I n|c(t) (30) detektiert werden, und
- 3. (b₃) das ermittelte zweite Detektorsignal I n|c(t) (30) gespeichert wird,
c) bei einer dritten Messung
- 1. (c₁) das bzw. die Meßsignale (20, 20A, 20B) zur Erzeugung eines dritten Detektorsignals I₀ (30) ohne zusätzliche zeitliche Modulation detektiert werden, und
- 2. (c₂) das ermittelte dritte Detektorsignal I₀ (30) gespeichert wird,
d) ein oder mehrere der Fourierkoeffizienten F⁰, F n|s, F n|c des bzw. der Meßsignale (20, 20A, 20B) ermittelt werden aus den Gleichungen

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Konstante D₀ bzw. D₁ so gewählt werden, daß
D₀ = (D_max + D_min)/2 und D₁ = (D_max - D_min)/2 ist,
wobei D_max und D_min zwei Konstanten sind mit D_max < D_min.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Modu lation des bzw. der Meßsignale (20, 20A, 20B) durch einen oder mehrere Modula toren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) mit zeitlich veränderbarer Durchlässigkeit D(t) erfolgt, wobei D_max ein erster Durchlässigkeitswert und D_min ein zweiter Durch lässigkeitswert des bzw. der Modulatoren ist (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104).

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere der Größen I n|s(t), I n|c(t) und 10 simultan ermittelt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder die zweite Messung während einer Zeitdauer von m/f_S erfolgt, wobei m eine natürliche Zahl und f_S die Meßsignal-Modulationsfrequenz ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Messung jeweils zwei oder mehrmals mit unterschiedliche zeitliche Modulation D n|s(t) bzw. (D n|c(t) durchgeführt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S und die Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M gleich groß gewählt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignal-Modulationsfrequenz f_S größer als die Meßgrößen-Modulationsfrequenz f_M gewählt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Probe (10) an einer Vielzahl von Meßpunkten gemessen wird, wobei
b) jedem Meßpunkt ein oder mehrere Meßsignale (20, 20A, 20B) zugeordnet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Messungen an den einzelnen Meßpunkten simultan erfolgen, wobei
b) die diesen Meßpunkten zugeordneten Meßsignale simultan detektiert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschie denen Meßpunkten zugeordneten Meßsignale (20, 20A, 20B) durch einen und den selben Modulator (42, 56, 58, 60, 72, 88, 104) moduliert werden.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die simultan gemessenen Meßpunkte eine oder mehrere Linien an der Probe (10) bilden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, dadurch gekennzeichnet, daß die simultan gemessenen Meßpunkte einen oder mehreren geschlossenen Bereiche der Probe (10) bilden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-21, dadurch gekennzeichnet, daß die simultan gemessenen Meßpunkte die Gesamtheit der zu messenden Meßpunkte der Probe (10) bilden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (20, 20A, 20B) durch ein oder mehrere Detektor-Arrays (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) detektiert werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-23, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale (20, 20A, 20B) durch eine oder mehrere CCD-Detektoren (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) und/oder CMOS-Detektoren detektiert werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-24 zur Messung von elektrischen Eigen schaften eines Wafers.

26. Vorrichtung zur Messung von einer oder mehreren Eigenschaften einer Probe (10), enthaltend

a) Meßgrößen-Modulationsmittel (18, 74, 90, 106), durch welche zumindest ein Parameter der Probe (10) zeitlich definiert verändert wird,
b) Detektormittel (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) zum Detektieren von modulierbaren Meßsignalen (20, 20A, 20B), welche jeweils eine von einem oder mehreren Parametern der Probe (10) abhängige, zu ermittelnde Meßgröße enthalten, und
c) Mittel zum Ermitteln der Meßgrößen,

gekennzeichnet durch

a) einen oder mehreren, zwischen Probe (10) und Detektormittel (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) angeordneten Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104), welche durch Modulator-Ansteuermittel (44, 84, 100, 116) ansteuerbar sind und durch welche die Meßsignale (20, 20A, 20B) vor dem Detektieren moduliert werden.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel ein oder mehrere Detektoren (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) enthalten, welche auf elektromagnetische Strahlung ansprechenden.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel ein oder mehrere Detektoren enthalten, welche auf korpuskulare Strahlung ansprechenden.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-28, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) so ausgelegt sind, daß sie die Inten sität der Meßsignale (20, 20A, 20B) modulieren.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-29, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen-Modulationsmittel (18, 74, 90, 106) so ausgelegt sind, daß der bzw. die Parameter durch sie periodisch mit einer Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) modulierbar ist/sind.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-30, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulator-Ansteuermittel (44, 84, 100, 116) mit den Meßgrößen-Modulationsmitteln (18, 74, 90, 106) gekoppelt sind, so daß die Ansteuerung des bzw. der Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) in Abhängigkeit von der Meßgrößen-Modulationsfrequenz (f_M) erfolgt.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-31, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößen-Modulationsmittel Proben-Anregungsmittel (18, 74, 90, 106) zum Anregen der Probe enthalten.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben- Anregungsmittel eine oder mehreren Quellen elektromagnetischer Strahlung (18, 74, 90, 106) enthalten.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-33, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit D(t) des bzw. der Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) zeitlich veränderbar ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-34, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere Modulatoren (56, 58, 60), welche so angeordnet sind, daß das bzw. die Meßsignale (20, 20A, 20B) von diesen Modulatoren (56, 58, 60) unabhängig von einander erfaßbar sind.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch Strahlenteilermittel (48), durch welche der Strahl bzw. die Strahlen des bzw. der Meßsignale (20, 20A, 20B) räumlich in Teilstrahlen (50, 52, 54) zerlegbar ist bzw. sind, wobei jeweils ein Teil strahl (50, 52, 54) einem bestimmten Modulator (56, 58, 60) zugeordnet ist.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenteiler mittel (48) einen oder mehrere teildurchlässige Spiegel enthalten.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-37, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) so ausgelegt sind, daß von mehreren Meßpunkte der Probe (10) stammenden Meßsignale (20, 20A, 20B) gleichzeitig durch den bzw. die Modulatoren (42, 56, 68, 60, 72, 88, 104) erfaßbar sind.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-38, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) ein oder mehrere Detektor-Arrays enthalten.

40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-39, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel (22, 62, 64, 66, 68, 86, 102) ein oder mehrere CCD-Detektoren und/oder ein oder mehrere CMOS-Detektoren enthalten.

41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-40, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (42, 56, 58, 60, 72, 88, 104) bzw. ein oder mehrere der Modulatoren (42, 56, 58, 60, 72, 88, 104) ein steuerbares Absorberfilter enthalten.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-41, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (42, 56, 58, 60, 72, 88, 104) bzw. ein oder mehrere der Modulatoren (42, 56, 58, 60, 72, 88, 104) Flüssigkristall-Elemente enthalten.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-43, gekennzeichnet durch eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung der Detektorsignale.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26-44, gekennzeichnet durch Darstellungsmittel zur Darstellung der ermittelnden Meßgrößen.