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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung
eines Substrats mit elektrisch leitenden Strukturen. Die Vorrichtung
weist einen Messsensor und Mittel zur gesteuerten Bewegung des Messsensors
relativ zum Substrat auf.
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Die
DE 10 2005 022 884
A1 beschreibt ein Verfahren zur kontaktlosen Inspektion
von einer auf einem flächigen Träger ausgebildeten
Leiterbahnstruktur, bei dem mittels einer Positioniereinrichtung
eine Elektrode relativ zu der Leiterbahnstruktur in einem vorbestimmten
Abstand positioniert wird und zwischen der Elektrode und der Leiterbahnstruktur
eine elektrische Spannung angelegt wird. Die Elektrode wird in einer
Ebene parallel zu dem Träger bewegt, wobei zumindest an
ausgewählten Positionen ein Stromfluss durch eine mit der
Elektrode verbundene elektrische Leitung gemessen wird. Aus der Stärke
des Stromflusses wird der lokale Spannungszustand in einem Teilbereich
der Leiterbahnstruktur detektiert. Dieser Spannungszustand kann
zur Bestimmung der Qualität der Leiterbahnstruktur verwendet
werden. Somit können durch geometrische Veränderungen
der Leiterbahnstruktur erzeugte Defekte wie Kurzschlüsse,
Einschnürungen oder Leitungsbrüche erkannt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung eines Substrats
mit elektrisch leitenden Strukturen zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Messung eines Substrats
mit elektrisch leitenden Strukturen gelöst, wobei die Vorrichtung
einen Messsensor und Mittel zur gesteuerten Bewegung des Messsensors
relativ zum Substrat aufweist, wobei die Vorrichtung Mittel zur
gleichzeitigen Einspeisung mehrerer unterschiedlicher elektrischer
Signale in die elektrisch leitenden Strukturen aufweist, wobei der Messsensor
zur Mes sung von durch die elektrischen Signale erzeugten Feldern
mittels Feldkopplung vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung Mittel
zur Auswertung der gemessenen Felder und zur Bestimmung von Eigenschaften
der elektrisch leitenden Strukturen auf Basis der Auswertung der
gemessenen Felder aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Messung eines Substrats mit
elektrisch leitenden Strukturen gelöst, bei welchem ein
Messsensor relativ zum Substrat gesteuert bewegt wird, bei welchem mehrere
unterschiedliche elektrische Signale in die elektrisch leitenden
Strukturen gleichzeitig eingespeist werden, bei welchem der Messsensor
durch die elektrischen Signale erzeugte Felder mittels Feldkopplung
misst und bei welchem die gemessenen Felder ausgewertet werden und
Eigenschaften der elektrisch leitenden Strukturen auf Basis der
Auswertung der gemessenen Felder bestimmt werden.
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Die
Erfindung basiert auf der Idee, mehrere unterschiedliche elektrische
Signale in elektrisch leitende Strukturen eines Substrats einzuleiten
und die durch diese unterschiedlichen elektrischen Signale hervorgerufenen
Felder mittels Feldkopplung zu messen, auszuwerten und zur Bestimmung
von Eigenschaften der elektrisch leitenden Strukturen zu verwenden.
Da mehrere unterschiedliche elektrische Signale gleichzeitig eingespeist
werden, können mehrere unterschiedliche elektrisch leitende
Strukturen gleichzeitig untersucht werden. Dies ermöglicht eine
erhebliche Beschleunigung der Messung. Die gesteuerte Bewegung des
Messsensors relativ zum Substrat kann dabei durch eine Bewegung
des Messsensors selbst und/oder durch Bewegung des Substrats relativ
zum Messsensor erfolgen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den abhängigen
Ansprüchen hervor.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Messsensor zur
Messung von durch die elektrischen Signale erzeugten elektrischen
Feldern mittels kapazitiver Feldkopplung vorgesehen. Dies ermöglicht
eine besonders einfache berührungslose Messung der durch
die elektrischen Signale erzeugten Felder.
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Um
die Auswertung der gemessenen Felder und die Bestimmung von Eigenschaften
der elektrisch leitenden Strukturen auf Basis der Auswertung der
gemessenen Felder zu vereinfachen, wird gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
dass die Mittel zur gleichzeitigen Einspeisung mehrerer gegeneinander
phasenverschobener periodischer elektrischer Signale in die elektrisch
leitenden Strukturen ausgebildet sind. Die durch solche Art gegeneinander
phasenverschobener periodischer elektrischer Signale erzeugten Felder überlagern
sich derart, dass insbesondere eine zuverlässige Aussage über
den Ort der Quelle der elektrischen Felder, und damit über
den Ort der elektrisch leitenden Strukturen, möglich wird.
Die Überlagerung ortsfester phasenverschobener elektrischer
Signale führt zu einer Phasenmodulation eines Signals,
welches durch einen Messsensor aufgenommen wird, wenn dieser Messsensor über
die aussendenden elektrisch leitenden Strukturen gleichmäßig
verfahren wird. Anhand der Phasenlage des resultierenden Signals
sowie anhand der jeweiligen Amplitude des Signals können
Rückschlüsse über die elektrisch leitenden
Strukturen auf einfache Art und Weise getroffen werden.
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Als
besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausgestaltung der Erfindung,
nach welcher die Mittel zur gleichzeitigen Einspeisung von zwei
um 90° und/oder von drei um jeweils 120° gegeneinander phasenverschobenen
periodischen elektrischen Signalen in die elektrisch leitenden Strukturen
ausgebildet sind. Das führt zu einer besonders guten Signaltrennung
bei nahezu gleichbleibend hohen Signalstärken.
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Um
auch Eigenschaften einer Substratunterlage bestimmen zu können,
sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung die Mittel zur Einspeisung eines elektrischen Signals
in eine Unterlage des Substrats ausgebildet, insbe sondere eines
periodischen elektrischen Signals mit einer Frequenz, welche unterschiedlich
zu Frequenzen der mehreren gegeneinander phasenverschobenen periodischen
elektrischen Signale ist.
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Um
eine ungewollte Beeinflussung von mehr als zwei elektrischen Signalen
zu vermeiden, insbesondere eine Auslöschung, wird gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
dass der Messsensor zur gleichzeitigen Messung von durch maximal
zwei elektrische Signale erzeugte Felder mittels Feldkopplung ausgebildet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher
beschrieben und erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zur Messung eines Substrats mit elektrisch leitenden
Strukturen,
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2 ein
Inspektionssystem für elektrisch leitende Strukturen auf
planaren Substraten,
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3 eine
schematische Darstellung eines Sensors zur Messung eines Substrats,
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4 eine
schematische Darstellung einer Messung mehrerer phasenverschobener
Signale,
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5 die
Auswirkung unterschiedlicher elektrisch leitender Strukturen auf
ein Messergebnis, und
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6 die
Auslöschung eines Messsignals durch entsprechende Wahl
der eingespeisten Signale.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Messung eines Substrats 1 mit elektrisch
lei tenden Strukturen 2, 3, beispielsweise elektrische
Leitungen, Leiterbahnen oder elektrisch leitende Flächen.
Die Vorrichtung weist einen Messsensor 4 und Mittel 5 zur
gesteuerten Bewegung des Messsensors 4 relativ zum Substrat 1 auf.
Die Vorrichtung weist des Weiteren Mittel 6, 7 zur
gleichzeitigen Einspeisung mehrerer unterschiedlicher elektrischer
Signale in die elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 auf.
Dabei ist der Messsensor 4 zur Messung von durch die elektrischen
Signale erzeugten Feldern mittels Feldkopplung vorgesehen. Entsprechend
der örtlichen Lage des Messsensors 4 über
dem Substrat 1 bilden sich unterschiedliche kapazitive
Kopplungen zu den einzelnen elektrisch leitenden Strukturen 2, 3.
Das heißt, Signale auf den einzelnen elektrisch leitenden
Strukturen 2, 3 koppeln abhängig von
der örtlichen Struktur unterschiedlich stark zur Sensorfläche
des Messsensors 4 ein. Die Vorrichtung weist zudem Mittel 8, 9, 10 zur
Auswertung der gemessenen Felder und zur Bestimmung von Eigenschaften
der elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 auf Basis
der Auswertung der gemessenen Felder auf. Der Messsensor 4 ist
auf einem Träger 12 aufgebracht, beispielsweise
aus Glas, sowie von einer Abschirmung 11 umgeben, welche
sich auf einem Bezugspotential, insbesondere auf Massepotential,
befindet. Der Messsensor 4 wird auf konstantem Potential,
insbesondere Massepotential, gehalten. Ein Messsensor 4 wird
auch als Messelektrode bezeichnet.
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Der
Messsensor zur Messung mittels Feldkopplung ist dabei kein klassischer
Feldsensor, da eine Beeinflussung des ursprünglichen Felds
durch den Messsensor selbst durchaus gewollt ist. Gemessen werden
z. B. kapazitive Umladeströme oder feldinduzierte Ströme.
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Bei
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mess- bzw.
Inspektionsverfahren erfolgt der Messvorgang über eine
induktive oder kapazitive Feldkopplung. Dabei wird die gleichzeitige
und qualitativ hochwertige Messung mehrerer einkoppelnder Felder
und die gleichzeitige Zuordnung dieser Feldkopplungen zu den einzelnen
koppelnden Leitern ermöglicht. Eine erfin dungsgemäße
Vorrichtung kann Teil von berührungslosen Inspektions-
oder Messsystemen für Substrate mit elektrisch leitenden
Strukturen sein. Ausgestaltungen der Erfindung nutzen die kapazitive
Kopplung zwischen einer Messelektrode und den Leitungen bzw. Pixelflächen
von LCD-Substraten.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, welche zur Messung eines Displays 20 benutzt
wird. Das Display 20 weist einzelne Pixel 32 auf,
welche in der durch das Bezugszeichen 28 gekennzeichneten
vergrößerten Darstellung dargestellt sind. Ein
Pixel 32 weist jeweils ein TFT-Element 27 (TFT
= Thin Film Transistor) und eine Pixelkapazität 33 auf.
Zudem enthält das Display 20 verschiedene elektrisch
leitende Strukturen 29, 30, 31. Diese
elektrisch leitenden Strukturen sind Gate-Lines 29, Com-,
Bias-, bzw. CS-Lines 30, sowie Data-Lines 31.
Zur Messung des Displays 20 ist eine Messelektrode 21 vorgesehen,
welche durch entsprechende Mittel 22 über auf
konstantem Abstand über das Substrat des Displays 20 verfahrbar
ist. Über eine Anschlussleiste 25 sind Mittel
zur gleichzeitigen Einspeisung mehrerer unterschiedlicher elektrischer
Signale in die elektrisch leitenden Strukturen 29, 30, 31 des
Displays 20 vorgesehen. Die Mittel zur Einspeisung sind
in diesem Fall ein Frequenzgenerator 24. Zwischen der Messelektrode 21 und der
Substratoberfläche bilden sich dabei ortsabhängige
kapazitive Kopplungen. Dieser Sachverhalt wird durch Einspeisung
geeigneter Signale in die elektrisch leitenden Strukturen 29, 30, 31 zur
Signalmodulation genutzt. Beispielsweise mit zwei Sinusschwingungen
auf den Leitungen, die gleiche Frequenz und Amplitude aber unterschiedliche
Phasenlagen haben. Diese würden die Substratleitungen und
-flächen quasi phasenkodieren. Entsprechend der Position über
dem Substrat resultiert dann in der Messelektrode 21 ein
neues Signal, welches sich aus den jeweiligen Kopplungen der Leitungssignale
zusammensetzt. Wenn über das Substrat gefahren wird, ändert
sich die Zusammensetzung des Messsignals auf der Messelektrode 21 stetig,
entsprechend der Substratstruktur. Diese stetige Änderung
ist eine Signalmodulation. Im Falle der unterschiedlichen Phasen lagen
handelt es sich um eine Phasenmodulation, die aus der Beschaffenheit
der Substratoberfläche resultiert. Das Scannen über
das Substrat würde somit ein phasen- und amplitudenmoduliertes Messsignal
liefern. Durch geeignete Demodulation kann anschließend
auf die Substratstruktur zurückgeschlossen werden. Die
Auswertung der Signale der Messelektrode 21 erfolgt im
dargestellten Fall durch eine Elektronik 23 sowie einen
Rechner 26. Die Modulation findet durch die sich ändernden
Koppelgrößen statt, also beim Fahren mit der Messelektrode über
das Substrat. An jeder definierten Position der Messelektrode über
dem Substrat gibt es auch nur ein definiertes resultierendes Messsignal.
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3 zeigt
Teile eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur
Messung eines Substrats 1 mit elektrisch leitenden Strukturen 2, 3.
Dargestellt ist ein Messsensor 4, welcher auf einem Träger 12 aufgebracht
ist. Der Messsensor 4 ist umgeben von einer Schirmung 11,
in diesem Fall als Massefläche ausgeführt. Des
Weiteren ist eine Verstärkerschaltung 8 dargestellt,
welche die vom Messsensor 4 ausgegebenen Signale verstärkt
und an Mittel zur Auswertung weitergibt, welche in 3 nicht
dargestellt sind. 3 dient der Erläuterung
der möglichen Sensorsignale, in Abhängigkeit von
den an die leitenden Strukturen 2, 3 angelegten
Signalen. Diese periodischen Signale sind jeweils durch ein Phasendiagramm 30, 31, 32 dargestellt.
Das durch das Phasendiagramm 31 symbolisierte periodische
elektrische Signal wird dabei in die leitende Struktur 2 eingespeist.
Es handelt sich in diesem Fall um ein periodisches Signal mit der
Phase 0°. Ein zweites periodisches elektrisches Signal,
symbolisiert durch das Phasendiagramm 31, welches phasenverschoben
ist gegenüber dem ersten Signal, wird in die elektrisch leitende
Struktur 3 eingespeist. Die Phasenverschiebung in diesem
Fall beträgt 90°, d. h. auch, dass die Phasenlage
des zweiten in die elektrisch leitende Struktur 3 eingespeisten
Signals 90° beträgt. Die Amplitude beider Signal 31, 32 beträgt
wie dargestellt im Einheitskreis 1. Im Phasendiagramm 30 sind
mögliche Sensorsignale des Messsensors 4 wiedergegeben.
Das tatsächliche Sensorsignal hängt dabei von der
Position des Messsensors 4 bezüglich der elektrisch
leitenden Strukturen 2, 3 bzw. dem Substrat 1 ab.
Die Phasenlage des Sensorsignals kann sich im gezeigten Fall zwischen
0° und 90° bewegen. Die Amplitude ist maximal,
wenn genau ein Signal maximal in den Messsensor 4 einkoppelt,
d. h. in diesem Fall bei der Phasenlage 0° – für
eine Einkopplung allein von der elektrisch leitenden Struktur 2 – bzw.
bei der Phasenlage 90° – für eine Einkopplung
allein von der elektrisch leitenden Struktur 3. Bei einer
Einkopplung von beiden elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 ergibt
sich für das resultierende Sensorsignal eine Phasenlage
zwischen 0° und 90° und eine Amplitude < 1, angedeutet durch
das im Phasendiagramm 30 dargestellte Dreieck.
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4 zeigt
eine Sensorfläche 4, welche mit gleichbleibendem
Abstand d über elektrisch leitende Strukturen 2, 3 verfahren
wird. Dabei wird in die elektrisch leitende Struktur 2 ein
periodisches Signal, in diesem Fall ein sinusförmiges Signal,
mit der Phase 0° eingespeist. In die elektrisch leitende
Struktur 3 wird ein um 120° in der Phase verschobenes
periodisches elektrisches Signal, auch ein Sinussignal, eingespeist.
Die mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichneten Signalverläufe
zeigen drei um jeweils 120° phasenverschobene Sinusschwingungen,
wobei bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nur zwei
dieser drei Signale in die elektrisch leitenden Strukturen 2 bzw. 3 eingespeist
werden. Das resultierende Sensorsignal, welches vom Messsensor 4 geliefert
wird, ist als Signalverlauf 41 dargestellt. Der Signalverlauf 41 zeigt
das resultierende Zeitsignal beim Verfahren des Messsensors von
einer Position über der elektrisch leitenden Struktur 2 (Phasenlage
0°) zu einer Position über der elektrisch leitenden
Struktur 3 (Phasenlage 120°). In den Phasendiagrammen 42, 43, 44 sind
die resultierenden Phasen und Amplituden für drei Zeitpunkte
des Sensorsignals 41 aufgezeigt. Das Dreieck stellt jeweils
den erreichbaren Wertebereich bei den drei beispielhaft skizzierten Phasenlagen
dar.
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Die
Phase des Ausgangssignals des Messsensors 4 ist von den
jeweiligen Koppelkapazitäten zwischen Sensorfläche
und den elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 abhängig.
Somit wird durch die angelegten Sinusschwingungen auch der Phasenbereich des
Ausgangssignals vorgegeben. Die Modulation entspricht dabei den Änderungen
der Koppelkapazitäten unter der Sensorfläche.
Das bedeutet die Modulationsfrequenz hängt von der Verfahrgeschwindigkeit
und den elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 ab.
Aus der resultierenden Phase können anschließend
die Koppelkapazitätsverhältnisse zu den elektrisch
leitenden Strukturen 2, 3 bestimmt werden. Aus diesen
können die jeweiligen Anteile der elektrisch leitenden
Strukturen 2, 3 unter dem Messsensor 4 abgeleitet
werden.
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Neben
der Phasenmodulation findet auch eine Amplitudenmodulation statt
(siehe oberes Bild mit Signalverläufen), wobei die Amplitude
aber auch von den Kapazitätsverhältnissen abhängig
ist. Die maximale Amplitude kann nur erreicht werden, wenn nur ein
Signal einkoppelt. Das Einkoppeln von mehr als einem Signal führt
automatisch zu einer geringeren Maximalamplitude. Deswegen ist der
erreichbare Wertebereich im Phasendiagramm auch ein Vieleck und
nicht ein Kreis. Diese Abschwächung der Amplitude kann
bei Bedarf durch die Auswertung der Phaseninformation wieder korrigiert
werden.
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Weiterhin
ist die Amplitude von der Gesamtgröße der einkoppelnden
Kapazitäten abhängig. Das heißt, über
die (korrigierte) Amplitude kann auf die Gesamtsignalfläche
unter der Sensorfläche geschlossen werden. Somit lassen
sich mit nur einem Scann die elektrisch leitenden Strukturen und
ihre Anteile, die sich gleichzeitig unter einer Sensorfläche befinden,
bestimmen.
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Die
Einspeisung von Signalen mit zwei bzw. drei unterschiedlichen Phasen
ist vorteilhaft. Damit können beispielsweise bei LCD-Substraten
die Gate-, Data- und Com-Leitungen (wenn Com vorhanden), und bei
(Photo-)Detektoren die Leitungen für Gate, Date und Bias
gleichzeitig inspiziert werden. Zusätz lich ist es noch
vorteilhaft die Unterlage (Chuck) unter dem Substrat mit einem kodierten
Signal zu beaufschlagen. Somit können auch nicht verbundene
elektrische Flächen, über die kapazitive Kopplung
zur Unterlage, inspiziert werden. Hierfür ist zusätzlich
die Anwendung einer unterschiedlichen Frequenz von Vorteil, da von
der Unterlage eine viel schwächere Kopplung zu erwarten
ist.
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5 verdeutlicht
die Abhängigkeit der Amplitude eines Sensorsignals von
der jeweiligen leitenden Struktur 2, von der ein einkoppelndes
Signal empfangen wird. Jeweils dargestellt ist ein Substrat 1,
gegebenenfalls mit einer elektrisch leitenden Struktur 2.
Des Weiteren ist ein Messsensor 4, welcher auf einem Träger 12 aufgebracht
ist und durch eine Abschirmung 11 umgeben ist, dargestellt.
Das Messsignal des Messsensors 4 wird an eine Verstärkerschaltung 8 weitergegeben.
Das resultierende Messsignal ist jeweils durch ein Phasendiagramm 50, 51, 53 wiedergegeben.
Durch die Phasendiagramme 52, 54 sind die jeweils
in die leitende Struktur 2 eingespeisten periodischen elektrischen
Signale wiedergegeben. In diesem Fall wird also ein periodisches
elektrisches Signal mit der Phasenlage 0° und einer Amplitude
von 1 im Einheitskreis in die elektrisch leitende Struktur 2 eingespeist.
Abhängig vom Verhältnis der Ausdehnung der elektrisch
leitenden Struktur 2 zur Ausdehnung des Messsensors 4 koppelt
das eingespeiste elektrische Signal unterschiedlich stark in den
Messsensor 4 ein, resultierend in ein Messsignal 51, 53 mit
unterschiedlich starker Amplitude. Im Falle eines nicht vorhandenen
eingespeisten elektrischen Signals ist die Amplitude des Messsignals 50 naturgemäß gleich
Null.
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6 zeigt
beispielhaft, wie durch eine falsche Wahl der Phasendifferenz und
durch das Einwirken von drei Phasenlagen das Messsignal ausgelöscht
werden kann und somit nicht von einer freien Fläche zu
unterscheiden ist. Dargestellt ist wiederum jeweils ein Substrat 1 mit
elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 bzw. 68,
sowie ein auf einem Träger 12 befindlicher Messsensor 4,
welcher durch eine Abschirmung 11 umgeben ist. Das Messsignal
des Messsensors 4 wird an einen Verstärker 8 weitergegeben.
Die in die jeweiligen leitenden Strukturen 2, 3 bzw. 68 eingespeisten
periodischen elektrischen Signale werden durch die Phasendiagramme 61, 62 bzw. 64, 65, 66 dargestellt.
Die resultierenden Messsignale sind in den Phasendiagrammen 60, 63, 67 wiedergegeben.
Im in 6 ersten dargestellten Fall werden zwei periodische
elektrische Signale eingespeist, welche eine Phasenverschiebung
von genau 180° aufweisen. Befindet sich der Messsensor
in entsprechender Lage über den elektrisch leitenden Strukturen 2, 3,
d. h. in einer Lage, in welcher beide Signale gleich stark in den
Messsensor 4 einkoppeln, dann löschen sich die
beiden um 180° verschobenen Signale effektiv aus. D. h.,
das resultierende Messsignal ist gleich Null (siehe Phasendiagramm 60).
Bei Verwendung von zwei Phasen sollten diese daher eine Phasendifferenz
von 90° zueinander haben. In diesem Fall beeinflussen sich
diese beiden Signale nicht. Darüber hinaus liefert ein
Quadratur-Amplituden-Demodulator (QAM demodulation) bei 90° Phasenunterschied
der Signale direkt die jeweiligen Koppelgrößen.
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Im
zweiten dargestellten Fall sind drei leitende Strukturen 2, 3, 68 vorhanden,
in die periodische elektrische Signale eingespeist werden, welche
jeweils um 120° in der Phase gegeneinander verschoben sind
(siehe Phasendiagramme 64, 65, 66). Für den
Fall, dass sich der Messsensor 4 in einer Lage relativ
zu den elektrisch leitenden Strukturen 2, 3, 68 befindet,
in welcher die drei einkoppelnden Signale gleich stark einkoppeln,
löschen sich die um 120° phasenverschobenen Signale
aus, resultierend in einem Messsignal gleich Null. Bei der Nutzung
von drei Phasen sollten diese jeweils 120° zueinander haben. Somit
können zwei Signale immer decodiert werden und haben den
größtmöglichen Phasenabstand zueinander.
Mehr als zwei Signalkopplungen können über die
Phasenmodulation prinzipbedingt nicht unabhängig voneinander
decodiert werden. Im Falle der drei Phasen kommt es bei einer Einkopplung
von allen drei genanten Phasenlagen zu den oben genannten gegenseitigen
Beeinflussungen. Im Falle der 120°- Phasenabstände
in Form einer Dämpfung des Signals. Bei gleich stark einkoppelnden
Amplituden aller drei Phasenlagen wird das Signal ausgelöscht.
D. h. bei der Messung sollte sichergestellt werden, dass nicht mehr
als zwei Signale auf einmal nennenswert einkoppeln können.
Das kann beispielsweise mit einer entsprechend kleinen Sensorelektrodenfläche
des Messsensors 4 erreicht werden, die nur zwei elektrisch
leitende Strukturen in der Diagonale bzw. dem Durchmesser misst.
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Das
Dreieck im Phasendiagramm 63 deutet mögliche Messsignale
beim weiteren Verfahren des Messsensors 4 relativ zum Substrat 1 und
somit relativ zu den elektrisch leitenden Strukturen 2, 3, 68 an. Im
dritten in 6 gezeigten Beispiel befindet
sich keine elektrisch leitende Struktur auf dem zu vermessenden
Substrat 1, so dass auch ein Messsignal gleich Null (Phasendiagramm 67)
resultiert.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Idee ist somit die gezielte Signalmodulation
durch Feldkopplungen mittels einzelner kodierter Leitern. Die Leitungskodierung
erfolgt dabei über das Anlegen von definierten Signalen.
Darauf aufbauend können die Phasen- und Amplitudenmodulation,
sowie auf diese aufbauenden Modulationsarten auf dieses Verfahren adaptiert
werden. Der größte Nutzen liegt allerdings in
der Umsetzung der oben beschriebenen Phasenmodulationen.
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Die
Frequenzmodulation kann im Falle der Phasenmodulation zur Erkennung
von Änderungen in den Feldkopplungen (Kantendetektion bei
den Substraten) verwendet werden.
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Prinzipiell
ist die Anwendung dieses Verfahren nicht auf das Vermessen und die
Inspektion von Substraten begrenzt. Es ist ebenso ein Verfahren, das
für Messungen über Feldkopplungen, sowohl kapazitiv
als auch induktiv, eingesetzt werden kann, bei denen Informationen über
die Kopplungsstärke oder die Kopplungsverhältnisse
benötigt werden.
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Die
Vorteile, die sich aus der Modulation über die Feldkopplung
ergeben sind unter anderem:
- – Besseres
Signal-Rausch-Verhältnis (SNR).
- – Alle Leitungen sind auf Signalen mit hoher Amplitude.
- – Die Phasenmodulation hat eine Bandspreizung zur Folge,
wodurch das SNR nochmals verbessert wird.
- – Mit einer Messung können mehrere Leitungen erkannt,
zugeordnet und in besserer Qualität inspiziert werden.
- – Aufgrund des hohen SNRs sind höhere Scangeschwindigkeiten
möglich.
- – Durch die Phasenmodulation sind alle Signalleitungen
gleichermaßen vom Frequenzverhalten des Messobjekts beeinflusst,
so dass das Verfahren robust gegen Fehldetektionen ist.
- – Bei der Phasenmodulation haben alle Signale die gleiche „Trägerfrequenz”,
somit muss nur um eine Frequenz gefiltert werden.
- – Mit der Verfahrgeschwindigkeit kann auf die Modulationsbandbreite
eingegangen werden, wodurch zwischen Qualität und Geschwindigkeit skaliert
werden kann.
- – Die Leitungen können auch mit zusätzlichen
Signalen beaufschlagt werden, wenn diese im Frequenzbereich nicht
in den Modulationsbereich hineinfallen. So können bei LCD-Displays
beispielweise durch Beaufschlagen mit einer Gleichspannung die Transistoren
dauerhaft ein- bzw. ausgeschaltet werden. Das erlaubt mehr und genauere Inspektionsmöglichkeiten.
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Dieses
Verfahren kann bei der Vermessung und Inspektion von elektrisch
leitenden Strukturen eingesetzt werden. Beispiele dafür
sind: Substrate für LCD/LCD-TFT Fernseher und Monitore,
(Photo-)Detektoren, organische Strukturen wie elektronische Zeitungen,
gedruckte Schaltungen verschiedenster Art.
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Es
wird vorteilhafterweise insbesondere bei der qualitativ besseren
und schnelleren Inspektion der Leiterbahnen und -flächen
auf planaren Oberflächen (z. B. Glas- oder Plastiksubstraten),
der Funktionsprüfung einfacher Schaltkreise (schaltet TFT
zum Pixel), und anderen ähnlichen Mess- und Inspektionsaufgaben
eingesetzt.
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Die
Erfindung betrifft somit ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur
Messung eines Substrats 1 mit elektrisch leitenden Strukturen 2, 3.
Um eine solche Messung zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die
Vorrichtung einen Messsensor 4 und Mittel 5 zur
gesteuerten Bewegung des Messsensors 4 relativ zum Substrat 1 aufweist,
wobei die Vorrichtung Mittel 6, 7 zur gleichzeitigen
Einspeisung mehrerer unterschiedlicher elektrischer Signale in die
elektrisch leitenden Strukturen 2, 3 aufweist,
wobei der Messsensor 4 zur Messung von durch die elektrischen
Signale erzeugten Feldern mittels Feldkopplung vorgesehen ist, wobei
die Vorrichtung Mittel 8, 9, 10 zur Auswertung
der gemessenen Felder und zur Bestimmung von Eigenschaften der elektrisch
leitenden Strukturen 2, 3 auf Basis der Auswertung
der gemessenen Felder aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0002]