MX2008012103A - Medicion del espesor de peliculas dielectricas en superficies. - Google Patents

Abstract

Se inventa un sistema y un método mediante el cual se puede determinar en forma no agresiva el espesor de una película dieléctrica sobre substratos. El sistema y el método son especialmente aplicables a áreas y aplicaciones en donde las técnicas tradicionales han probado ser no exitosas o limitadas. Conforme a las modalidades de la presente invención del presente sistema y método se puede usar para medir el espesor de película en ubicaciones inaccesibles y cerradas, y sobre substratos de geométrica compleja. El método se puede usar con una orientación variante en el tiempo y arbitraria de la interfaz del substrato de película. Son posibles las mediciones del espesor de película sobre el interior de los canales abiertos o cerrados de una geometría arbitraria, y sobre substratos flexibles. Con múltiples detectores intercalados, el espesor de película en las diferentes ubicaciones laterales puede ser simultáneamente medido. También puede ser medida la permitividad dieléctrica del FUT como una función de la distancia desde el substrato de la película.

Description

MEDICION DEL ESPESOR DE PELICULAS DIELECTRICAS EN SUPERFICIES CAMPO DE LA INVENCION La presente invención generalmente se refiere a películas dieléctricas. En particular, la presente invención se refiere a estructuras y métodos para medir el espesor y permitividad dieléctrica de las películas dieléctricas depositadas sobre un substrato .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La medición precisa del espesor de película es un problema importante en un amplio intervalo de aplicaciones. Por ejemplo, esas mediciones son fundamentales en procesos de micro-fabricación, como una deposición de vapor química, una epitaxia de haz molecular, una oxidación térmica, difusión, y pulverización catódica, y son esenciales en algunas aplicaciones biológicas y biomédicas. Varios principios físicos se puede usar para calcular en forma no agresiva los espesores de película, incluyendo interferometría , pesar una muestra, espectroscopia de fotoelectrones por rayos X, exploración de longitud de onda, elipsometría, tomografía de coherencia, y microscopio analítico de electrones. Desafortunadamente, muchas de estas técnicas disponibles están limitadas para ciertos tipos de películas, o pueden no ser adecuados para hacer mediciones in- REF. : 195980 situ en tiempo real. Por ello, existe una necesidad de un método mediante el cual, el espesor de película depositado sobre una superficie con una geometría simple o compleja, pueda ser determinado. Además, existe una necesidad de que esa medición se efectúe en la ubicación de la película y en tiempo real, de este modo permitiendo esa medición en ubicaciones antes imposibles de realizar o en ambientes con espesores y propiedades de película cambiantes. También, sería deseable proporcionar mediciones de permitividad y espesor dieléctrico al mismo tiempo, de este modo proporcionado la capacidad de monitorear en tiempo real las características cambiantes químicas o eléctricas de la película.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención ha sido desarrollada en respuesta a lo anterior y a otras necesidades en la técnica. Se resumen brevemente, las modalidades de la presente invención que se refieren a un sistema y a un método mediante el cual el espesor de una película dieléctrica depositada sobre un substrato, puede ser determinado. El sistema y método son especialmente aplicables a áreas y aplicaciones en donde las técnicas tradicionales han demostrado ser no exitosas o únicamente con un éxito limitado. De acuerdo a las modalidades de la presente invención, el presente sistema y método, se pueden usar para medir un espesor de película en ubicaciones confinadas e inaccesibles (como por ejemplo dentro de un equipo o una herramienta, célula de prueba, o in-vivo) , y sobre substratos de geometría compleja. El método puede usarse con una orientación variante y arbitraria en el tiempo de la interfaz de substrato de película (como en el caso de una película en superficies que se mueven) . Son posibles las mediciones del espesor de película en el interior de canales abiertos o cerrados de una geometría arbitraria (depósitos de parafina en las tuberías de petróleo, restenosis stent, etc.), y en substratos flexibles (membranas, diafragmas, etc.). Con múltiples detectores intercalados, se puede medir en forma simultánea el espesor de película en diferentes ubicaciones laterales. También se puede medir la permitividad eléctrica de la película como una función de la distancia del substrato de la película. En otra modalidad, la presente invención permite mediciones en tiempo real, in-situ, del espesor de películas dieléctricas y la permitividad dieléctrica del material de película. El espesor de película y las propiedades dieléctricas pueden ser medidos simultáneamente, lo cual es importante cuando una película sufre una transformación debido al envejecimiento, difusión, reacción química, o cualquier otra razón que altere sus propiedades dieléctricas. Las modalidades de la presente invención además permiten la medición de la permitividad dieléctrica como una función de distancia desde el substrato sobre el cual está depositada la película . Estas y otras características de la presente invención serán completamente más aparentes a partir de la siguiente descripción y reivindicaciones anexas, o pueden ser aprendidas en la práctica de la invención como se establece más adelante.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Para además aclarar lo anterior y otras ventajas y características de la presente invención, se otorgará una descripción más particular de la invención en referencia a las modalidades específicas de la misma que se ilustran en las figuras anexas. Se aprecia que estas figuras describen únicamente modalidades normales de la invención y por ello no son consideradas como limitantes de su alcance. La invención será descrita y explicada con especificidad adicional y a detalle a través del uso de las figuras acompañantes en las que: Las figuras 1A y IB muestran vistas superior y en sección transversal de un detector de efecto de borde usado en relación a una modalidad de la presente invención; La figura 2 es un diagrama de bloques simplificado de un sistema de medición de película usado en relación con una modalidad, que incluye un detector de efecto de borde de las figuras 1A y IB; La figura 3 es otra vista en sección transversal de un detector de efecto de borde usado en una implementación ejemplar, conforme a una modalidad; Las figuras 4A-4C son gráficas que describen varias propiedades en relación a un método para determinar el espesor de película, conforme a una modalidad; La figura 5 ilustra 2 gráficas que describen detalles en relación al método para determinar el espesor de película, conforme a una modalidad; La figura 6 es una gráfica que describe el acuerdo del presente método contra la medición directa al determinar el espesor de una película depositada; La figura 7 es una vista en sección transversal que describe un posible ambiente en el cual, un detector de efecto de borde se puede usar para determinar el espesor de película, conforme a una modalidad posible; La figura 8 es una vista lateral simplificada que ilustra varios aspectos con respecto a la operación de los detectores de efecto de borde, conforme a una modalidad; y La figura 9 es una vista en sección transversal de un detector de efecto de borde usado en una implementación ejemplar, conforme a una modalidad.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La referencia, ahora, será hecha a las figuras en donde las estructuras semejantes serán proporcionadas con las designaciones de referencia semejantes. Se entiende que las figuras son representaciones esquemáticas y diagramát icas de las modalidades ejemplares de la invención, y no están limitando a la presente invención ni son dibujadas necesariamente a escala. Las figuras 1A-9 describen varias características de las modalidades de la presente invención, lo cual generalmente se refiere a un sistema y a un método mediante el cual el espesor de una película dieléctrica depositada sobre un substrato, puede ser determinado. El sistema y el método pueden determinar el espesor de película in-situ, o en la ubicación de la película por si misma, de este modo permitiendo una medición de película en ubicaciones anteriormente imposibles de realizar. Además, las modalidades de la presente invención permiten que el espesor de película y las propiedades dieléctricas de la película sean determinados en forma simultánea, de este modo permitiendo cambios en la estructura de película de propiedades eléctricas para que sean rastreados en tiempo real. Las modalidades de la presente invención además permiten la medición de la permitividad dieléctrica como una función de distancia desde el substrato sobre el cual se deposita la película. En resumen, una modalidad de la presente invención describe un método para medir en forma no agresiva el espesor de una película depositada sobre un substrato de aislamiento que usa una pluralidad de detectores intercalados en el substrato de película. Estos detectores, que en una modalidad son micoelectrodos planos fabricados sobre el substrato, se usan para medir niveles de admitancia presentes en la película próxima a los detectores. El material bajo prueba ("MUT") es una película que está en contacto con el detector. La película es probada al aplicar un potencial de CA a los electrodos seleccionados, referidos en la presente como "electrodos conducidos". La corriente total resultante, I, es detectada mediante los electrodos colocados en una forma predeterminada con respecto a los electrodos conducidos, que son referidos en la presente como "electrodos de detección". Está corriente es medida y usada para calcular la admitancia del detector. El espesor de película y la permitividad dieléctrica, entonces pueden ser calculados, como se describe más completamente a continuación .

A. Ejemplo de Estructura Detectora y Ambiente Las figuras 1A-1B ilustran un posible arreglo de detectores, conforme a una modalidad. En particular, las figuras 1A-1B muestran vistas superior y transversal de un "efecto de borde" ("FE") , generalmente designado en 10, e incluye una pluralidad de ambos electrodos conducidos 12 y electrodos de detección 14 dispuestos sobre un substrato 16. Los electrodos conducidos 12 son operablemente acoplados a una fuente potencial de excitación 18, mientras los electrodos de detección son operablemente acoplados a un aparato de detección, o medidor 20, para medir la corriente resultante a partir del potencial aplicado del electrodo conducido. La corriente medida se usa para calcular la admitancia del detector. Al aplicar la diferencia de potencial entre los electrodos conducidos y de detección del detector FE, se crea un campo eléctrico "de borde" en la película. Las propiedades eléctricas de los electrodos de detección, como la admitancia, son afectadas por la película, y se miden. Dado que la admitancia del detector es afectada por el espesor de la película, es una función del espesor. Estas mediciones, por lo tanto, pueden usarse para determinar el espesor de película, como se describe adicionalmente más adelante. A mayor detalle, los ejemplos de las propiedades del detector que dependen en el espesor y las propiedades dieléctricas de la película incluyen admitancia/impedancia de detector, y la capacitancia y resistencia equivalente del detector FE. Estas propiedades pueden ser medidas al usar un medidor de corriente, analizador de red, medidor LCR, u otro instrumento de medición adecuado. La figura 2 muestra un posible sistema de medición de película que incluye tal instrumento de medición, conforme a una modalidad. En detalle, la figura 2 muestra el detector FE 10, operablemente acoplado a la fuente potencial 18. El medidor o cualquier otro instrumento de medición adecuado como se describió antes, se muestra en 20. El medidor 20 puede ser externo, o empacado con el detector FE 10 en un dispositivo integrado simple. Las mediciones instrumentales pueden ser comunicadas a un procesador de datos 30 mediante cualquiera de una transmisión alámbrica o inalámbrica. En una modalidad, un dispositivo integrado puede incluir el detector FE, el medidor, y el procesador de datos, o cualquier combinación de estos componentes. Como se mencionó anteriormente, el espesor y las propiedades de película son estimados a partir de las mediciones tomadas por el sistema mostrado en la figura 2. En la modalidad ilustrada en las figuras 1A-1B, los electrodos conducidos y de detección son interconectadas para formar un tipo particular de detector FE, referido en la presente como un detector de electrodo entrelazado ("IDE") . El diseño IDE muestra en las figuras 1A-1B espacios en los electrodos conducidos y de detección en una forma espacialmente periódica, lo cual simplifica los cálculos para determinar el espesor de película y la permitividad dieléctrica. En particular, los electrodos conducidos 12 incluyen una pluralidad de dedos paralelos 22 que se extienden sobre una superficie superior del substrato 16, mientras el electrodo de detección 14 incluye una pluralidad de dedos que se extienden paralelamente que están interpuestos con aquellos del electrodo conducido. Los dedos 22 y 24 están compuestos de cromo, por ejemplo, u otro material adecuado. Note, sin embargo, que varios otros detectores de posicionamiento y esquemas de separación pueden usarse en forma alternativa. Por ejemplo, el arreglo de detectores puede ser regular o irregular. Los detectores pueden ser producidos y colocados para uso explícito al determinar el espesor de película, o pueden ser definidos por electrodos no colocados en una forma predeterminada para práctica de la presente invención, como los electrodos de un dispositivo microelectrónico que están incluidos para proporcionar la funcionalidad pretendida del dispositivo. También, los múltiples detectores pueden ser usados para formar un arreglo de detectores. Estas y otras variaciones en la configuración del detector, por lo tanto, son contempladas como parte de la presente invención. Se hace referencia a la figura 3, la cual muestra un ambiente ejemplar en el cual una modalidad de la presente invención puede ser practicada. En particular, la figura 3 describe un detector FE de tipo IDE que incluye interconectar los dedos 22 y 24 de electrodos conducidos y de detección colocados sobre el substrato 16. El substrato 16 es una modalidad que está compuesta de cuarzo. Una película 32, también referida en la presente como una película bajo prueba ("FUT"), se muestra depositada en la parte superior del substrato en el cual el detector FE 10 es formado. Como se mostró en la figura 3, la interfaz de substrato FUT es indicada como la primera interfaz. Una capa dieléctrica semiinfinita ("SIL") 34 existe sobre el FUT 32 en una segunda interfaz, y en la presente modalidad está compuesta de aire. Note que el FUT 32 y el SIL 34 tienen una permitividad dieléctrica diferente, lo cual permite a las modalidades de la presente invención determinar en mejor forma el espesor del FUT. A mayor detalle, cuando las propiedades dieléctricas de los materiales de FUT y SIL no son iguales, la distribución "de borde" del campo eléctrico de sondeo a través de la muestra, producido por los electrodos conducidos del detector IDE, depende en el espesor de película, Ti. En consecuencia, la admitancia del detector y otras propiedades eléctricas medibles, como por ejemplo la capacitancia y resistencia del detector, dependen del espesor de película Ti. Al medir esas características eléctricas del detector, el espesor de película y su permitividad pueden ser determinados usando un método conforme a una modalidad de la presente invención. Como se verá, el método involucra estimar el espesor de película desconocido al relacionar con la predicción teórica de la admitancia del detector dependiente de espesor con un valor de admitancia medido. En el caso de los detectores FE con una configuración espacialmente periódica de electrodo entrelazado ("IDE") como se muestra en las figuras 1A, IB y 3, se simplifica la predicción de admitancia, lo cual permite las mediciones en tiempo real del espesor de película con un número reducido de cálculos. Esa medición en tiempo real permite cambios en el espesor de película o en la permitividad para que sean determinados inmediatamente. Por ello, es posible, medir en forma continúa la permitividad dieléctrica cambiante del material FUT, lo cual además permite la determinación del espesor de películas que tienen propiedades dieléctricas cambiantes, que pueden ser provocadas por transformaciones químicas u de otro tipo.

B . Métodos para determinar el espesor de película Un método para determinar en forma no agresiva el espesor del FUT y la permitividad dieléctrica en una modalidad usando la estructura periódica de detector FE del tipo IDE mostrada en los procedimientos de las figuras 1A-1B y 3 como se describe a continuación. Brevemente, el método estima el espesor de la película al relacionar, teóricamente, una predicción dependiente del espesor de la admitancia del detector con la admitancia real del detector mientras se mide por el medidor 20. Primero, se da un resumen general del método, seguido por una descripción más detallada del método.

Primero, se estima cualquier contribución parásita a la admitancia del detector, como por ejemplo de la impedancia de contacto, conductores de interconexión, variación en geometría del electrodo, etc. Esto se puede efectuar antes o después de la deposición de película en el substrato. Segundo, la admitancia del detector es pronosticada en una o más frecuencias de excitación como una función del espesor de película, Ti (figura 3) . Note que está predicción es la parte computacionalmente más intensiva del método. Después de que se ha pronosticado, la admitancia del detector es ajustada para cualquier contribución parásita, estimada anteriormente. Esto produce la admitancia parásita ajustada pronosticada. Note que los pasos anteriores pueden efectuarse fuera de línea, o antes de que inicie la medición de espesor de película. Tercero, el FUT que tiene un espesor desconocido es probado al medir la admitancia del detector FE, como por ejemplo el detector IDE mostrado en las figuras 1A y IB, a las frecuencias de excitación seleccionadas. Note, que únicamente una frecuencia de excitación puede usarse para medir la admitancia del detector. Sin embargo, para incrementar la fuerza de la medición, se puede usar una pluralidad de frecuencias de excitación. La excitación dependiente de frecuencia puede ser creada en una modalidad al barrer con un diferencial de potencial sinusoidalmente variante a los electrodos conducidos del detector IDE. También se pueden usar patrones de señal de voltaje no periódicos, como por ejemplo, pulsos, escalones, chirridos, etc. La medición de la admitancia puede ser efectuada mediante un medidor de corriente, un analizador de red, un medidor LCR, o cualquier otro aparato de medición. Estas mediciones pueden ser enviadas a un procesador de datos, por medio de una transmisión alámbrica o inalámbrica, o pueden ser localmente procesadas en un dispositivo integrado que incluye los detectores y un procesador de datos. Cuarto, la admitancia parásita ajustada pronosticada es comparada con la admitancia medida del detector para cada frecuencia de excitación y es determinado el espesor Ti que minimiza la diferencia entre la admitancia parásita ajustada pronosticada y la admitancia de detector medida. Al menos los cuadrados estiman el promedio del espesor de película en cada frecuencia de excitación que se puede efectuar para determinar el resultado final del espesor de película, T2. La figura 6 muestra el acuerdo entre la práctica de la presente modalidad del método anterior y las mediciones actuales del espesor de película para el FUT . El tercer y cuarto pasos se pueden repetir para monitorear las variaciones en el espesor de película debido al crecimiento, degradación, u otras razones. Con mayor detalle, la idea central del método propuesto es estimar ?? al coincidir la predicción teórica dependiente del espesor de la admitancia del detector, Ysen? con la admitancia medida, Ym. La declaración formal del problema es encontrar Tlr que resuelve el siguiente problema de optimización : La solución se puede encontrar mediante, primero, predecir Ysen como una función de ?? (un problema directo) y después encontrar el espesor Tj, lo cual minimiza la diferencia entre las admitancias de detectores medidas y pronosticadas (un problema inverso) . Ambos, problemas directo e inverso con computacionalmente intensivos en el caso general de los detectores FE de una geometría arbitraria y una configuración de electrodo. Sin embargo, como se demostró en la sección de Problema Directo, la complejidad computacional es reducida significativamente por los detectores IDE debido a la periodicidad especial del campo de excitación. La admitancia medida del detector incluye contribuciones de los elementos parásitos introducidos por impedancia de contacto, conductores de interconexión, variación en geometría del electrodo, y otros factores. La predicción teórica de las contribuciones parásitas, Zstray es difícil, si no imposible. Por ello, una implementación prácticamente útil de la idea central de encontrar Ti debe ser modificada para contar Zstray El procedimiento de estimar la contribución parásita desconocida, usando las mediciones de admitancia del detector FE con una muestra conocida es dado en la- sección Contribuciones parásitas. Con Zstray conocida, la optimización del problema (1) es modificada y Ti se encuentra al minimizar la diferencia entre Ym y la predicción parásita ajustada, sen i Ti) , dada para la siguiente ecuación: -1 (2) y«.(ri) + nrey Una forma equivalente de contar el efecto de Zstray es minimizar la diferencia entre las mediciones parásitas ajustadas, Ym y las predicciones teóricas YSen- Para dieléctricos de baja pérdida, la admitancia medida generalmente es expresada como 1 + J^Cm (?) (3) en donde ? es la frecuencia de excitación angular y Cm y Rm son la capacitancia y resistencia medidas del detector FE, respectivamente. Ambas Cm y Rm dependen del espesor de película. Debido a que es difícil medir en forma precisa resistencias muy altas, una implementación particular del método, resumido en la sección "Estimación del Espesor de Película" (abajo), es estimar Ti al minimizar el error entre la capacitancia medida Cm y su predicción parásita ajustada teórica Csen(Ti) . Para materiales con pérdidas conductoras mayores, el espesor puede estimarse al obtener la mejor concordancia posible entre R'sen(ri) y la Rm medida. 1. Problema Directo Considere una película dieléctrica de espesor Tj y permitividad e*fut depositada sobre el substrato del detector de espesor Tsub y permitividad e*sub. Asuma que el inferior del substrato del detector es colocado a tierra, f(?, y = -TSUb, z)=0, y que la permitividad dieléctrica de la capa semi-infinita, e*sn es conocida. Las figuras 1A-1B ilustran la configuración descrita para el caso específico de una capa semi-infinita de aire seco y FUT de nitruro de silicio depositado sobre el substrato de cuarzo del detector IDE. Para un detector FE arbitrario, la predicción teórica de la admitancia del detector es dada por la siguiente integral, calculada sobre la superficie S de los electrodos de detección : en donde ? ~~ €Kp(jút) es el potencial sinusoidal de frecuencia ?, aplicado a los electrodos conducidos con electrodos de detección que se mantienen a tierra; I = ISUb + Isam es la corriente eléctrica total a través del substrato del detector y la muestra (en las Figuras 1A-1B, FUT más la capa semi-conductora infinita) ; la permitividad dieléctrica compleja e* es igual a cualquiera de e*sub, e*fut o e*Sii dependiendo de la coordenada y; e0 es la constante dieléctrica de espacio libre; y E es el vector complejo del campo eléctrico creado por el detector FE. El campo eléctrico puede ser calculado si la distribución potencial, f, es conocida dentro del substrato, FUT, y la capa semi-infinita . En una aproximación electrocuasiestática de las ecuaciones de Maxwell, la distribución potencial satisface la ecuación de Laplace, V~<p — 0, y es continúa en todas las interfases. Asuma que la distribución potencial es bi-dimensional , cp(x, y, z)= f(?, y), lo cual implica un campo eléctrico bi-dimensional, E=(EX, Ey) . Para los detectores IDE de una mayor relación de longitud de electrodo en dirección z, Lsen, para su ancho en dirección x, esa suposición conduce a un mínimo error. Además, ignoraremos el espesor de los electrodos, que normalmente es mucho menor que otras dimensiones del detector. Bajo estas suposiciones, para los detectores FE periódicamente estructurados, podemos derivar una expresión explícita para Ysen- Empezamos al expresar la distribución potencial como una serie infinita: co en donde cada componente f? debe satisfacer la ecuación de Laplace: V <f>n = °, n = 0, 1, 2, ...

La solución para f? en el caso limitante de una interfaz simple en y=0 (obtenida cuando Ti=0 o G?=8) fue previamente obtenido, por ejemplo, en un método obtenido en el articulo: Choi, Y.H.; Skliar, M., "Estimación Estándar Independiente de Permitividad Dieléctrica con Detectores Microdieléctricos de Efecto de Borde," Analytical 2005, 77, 871 (de ahora en adelante "Choi"), en donde la distribución potencial después fue usada para desarrollar un método estándar independiente para mediciones dielectroscópicas cuantitativas de la permitividad de la capa semi-infinita del MUT . Al usar una aproximación similar al sistema con dos interfases en y = 0 e y = Ti, descrita en la figura 3, pero omite los detalles matemáticos, se encontró la siguiente solución: f?( . ) en donde kn = ?p/L, L es la distancia entre los centros de dos electrodos adyacentes y las sumas infinitas de f?(1> y f?(2) son iguales a los potenciales en las dos interfases: y« O) = pf y ?fe y= TJ « ?a? ¡XF8Ú Ahora consideramos una solución de series para componente normal del campo eléctrico: Debido a que E = -# cp, obtenemos de la ecuación 6 que Por ello, en la primera interfaz y = 0: en donde el súper programa de ejecución a y b denotan la ubicación inmediatamente arriba (y = 0+ ) y abajo (y = 0") de la interfaz, respectivamente. Igualmente, en la segunda interfaz y = Ti; Cada componente de la solución de series en ambas interfases también debe satisfacer las siguientes condiciones de continuidad: 1 las cuales nos permiten establecer la relación entre los componentes de las representaciones de series de potenciales f?(1) y f?(2) en las dos interfases: Usando la ecuación 14 en la 8, uno obtiene que: en donde, para un finito, diferente de cero Tlf 1 > (16) Para un Ti grande, Sn ? 1. Por otro lado, dado que T ? 0, e*fut se vuelve igual a la permitividad de una capa semiinfinita, y sn nuevamente tiende a 1. Por ello, como se esperaba, cuando Tj = 8 ó 0, la solución con dos interfases es reducida al caso de una interfaz simple de detector de muestras, previamente considerado en Choi. La periodicidad e inclusive la simetría de la geometría del detector IDE implican que el potencial en la primera interfaz puede ser expresado como la siguiente serie de Fourier en coseno: en donde fn son los coeficientes de Fourier. La expresión truncada para los componentes normales del campo eléctrico en la primera interfaz, requeridos para obtener una predicción teórica de la admitancia del detector, es dada por la siguiente solución de series de Fourier: que dependen en los coeficientes de Fourier aún no determinados, fn. a . Perfil Potencial en la Interfaz de substrato FUT Se obtuvo la expresión para el potencial eléctrico en una interfaz simple entre el substrato del detector y una muestra semi-infinita {Ti = 8 ó 0) en Choi. Siguiendo la misma aproximación, se puede mostrar que, en el caso de dos interfases en y = 0 e y = Ti, el potencial en la interfaz del substrato de película satisface la siguiente expresión: en donde F = [ f0, fi, ... , fm] T es el vector de los coeficientes complejos de Fourier; F = [1, f0(??) , f?(?2), ... cpo(xi), ..., 9o(Xk) ]T es el vector de valores complejos escalados de la distribución potencial (f?(??)= F? ( Í, 0 ) / | cpd I ) , evaluado en puntos k uniformemente espaciados en la interfaz de substrato FUT con coordenadas xi = {L/ [2 (k+1) ] i+L/4 , i=l , k; las matrices reales M e R(m+1>*<k+1> y e Rkx(m+i) SQn dadas en Choi por las ecuaciones 10 y 15, respectivamente, 0i es el vector dimensional k cero; la matriz compleja A e ckx(m+1) es definida por sus componentes: que depende en el espesor FUT Ti. Para resolver los componentes desconocidos de F y los coeficientes de Fourier, F, define la matriz T = [e*subBM + = fUtAM] y la partición de la misma como T = [Ti T2] , en donde el vector de columnas ?? = T(:,l) y la matriz T2 = T(:,2:k+1) . En esta nueva notación, la ecuación 20 puede ser escrita como ?2F? = -Ti (22) en donde tomamos en cuenta que F(1) = 1 y los valores desconocidos reunidos del potencial a escala en los puntos de colocación Xi en y = 0 en los vectores F? = (2:k+l) . Si Tlf TSUb V las permitividades dieléctricas e*fut, e*Sü, e*SUb> son conocidas, entonces Ti y T? se pueden calcular, y la ecuación 22 puede ser resuelta por potenciales de interfaz desconocidos F?. Con F? conocida, los coeficientes de Fourier son calculados como F = |cpd|M . La distribución potencial en la segunda interfaz (y = i), que puede ser de interés separado, se puede encontrar de la ecuación 14. b . Predicción de la Admitancia del Detector, Ysen Para los detectores IDE espacialmente periódicos, si ignoramos el espesor de los electrodos del detector, la en donde Ne es el número total de electrodos IDE y Lsen es la longitud de electrodo en dirección z. Al usar las expresiones derivadas para Eay(1) y Eby(i), después de integración, obtenemos en donde los elementos de la matriz compleja C € clx(m+1) y la matriz real D e Rlx(m+1) son iguales a C +l = $?n[k~) (25) lJtH = cafa(* > siníf.j) (26) Con e fut, e su, e sub conocidas, la ecuación 24 otorga la predicción de la admitancia del detector IDE como una función del espesor FUT, Tj. c . 1.3. Contribuciones parásitas La contribución de impedancia de los elementos parásitos se puede estimar al comparar la predicción teórica de la impedancia del detector 1/Ysen ( Tj) , calculada usando la ecuación 24 del FUT del espesor conocido y e ut con la impedancia de detector medida, correspondiente: La stray estimada se usa después para ajustar las contribuciones parásitas de las predicciones y las mediciones de la admitancia del detector con el FUT de un espesor desconocido . 2. Estimación del Espesor de Película Asuma que las permitividades dieléctricas e*iut, e*sii, e*sub son isotrópicas y conocidas. Los siguientes pasos resumen el método propuesto para una medición no agresiva de espesor de película dieléctrica que usa detectores FE de un diseño periódico dado: Primero, estimar las contribuciones parásitas como se describió en la sección Contribuciones parásitas. La ecuación 2 7 nos permite estimar Z s t ray en base a mediciones Ym(co) y a las predicciones correspondientes ?3??(??; ?) para el FUT de cualquier espesor conocido. Puede ser conveniente estimar las contribuciones parásitas cuando ?? = 0, antes de que se forme la película. Segundo, el uso de la ecuación 2 4 para predecir la admitancia del detector, Ysen a frecuencias OH como una función de T2. Está predicción es la parte computacionalmente más intensiva del método. Después, usar la ecuación 2 para ajustar Ysen para la contribución parásita, s t ray r para obtener Ys en -Note que el primer y el segundo pasos pueden ser efectuados fuera de línea, antes de que se inicien las mediciones de un 7 espesor de película desconocido. Tercero, investigar la FUT de espesor desconocido al medir Ym del detector FE a frecuencias de excitación seleccionadas, ??, i = l,...,Nf. Cuarto, comparar la predicción parásita ajustada, Ysen(wi), con la Ym(coi) medida. En cada frecuencia, determinar Tlr que minimiza la diferencia entre Ysen y Ym- Los mínimos cuadrados estiman el espesor de película, Tlr que es el promedio de los resultados a diferentes frecuencias de excitación: Quinto, las mediciones del espesor de película variante en el tiempo (debido al crecimiento, degradación, cambio cíclico, o cualquier otra razón) son obtenidas mediante una ejecución repetida del tercer y cuarto pasos. La predicción teórica de la admitancia del detector (problema de dirección, segundo paso) en el caso general de los detectores FE de diseño arbitrario, configuración, y geometría de electrodo (incluyendo el caso de substratos no planos, curvilíneos, y flexibles) debe ser en base a la ecuación general 4 y requerirá un cálculo numérico del campo de excitación no uniforme, tridimensional, E = (Ex, Ey, Ez) .

La validación experimental con película dieléctrica de baja pérdida, descrita a continuación, usa una modalidad particular del método desarrollado, que estima el espesor de película (paso 4) al minimizar el error entre la capacitancia medida, Cm(GH) y su predicción parásita ajustada dada por Las ecuaciones 24, 2, y 29 son usadas fuera de línea para crear una tabla de consulta para Csen como una función de frecuencias y . El espesor de película variante en el tiempo, enseguida es estimado al interpolar entre las entradas de tabla para coincidir con la capacitancia medida, Cm(üi) . 3. Validación Experimental El método desarrollado fue probado al usar un detector IDE (MS-01, Netzsch Instruments, Burlington, MA) , que consiste de 1500 (Ne = 2 x 750) electrodos de cromo microfabricados sobre un substrato de cuarzo. La separación del electrodo, longitud (Lsen) , ancho, y L son 1, 800, 1, y 2 pm, respectivamente. Al inicio de los experimentos, el detector fue limpiado en una solución piraña, enjuagado con agua desionizada, y secado. El espectro de admitancia, capacitancia, y resistencia fueron medidos usando un medidor LCR de precisión (HP4284A, Agilient Technologies, Palo Alto, CA) en el intervalo de frecuencias de excitación de 103 a 105 Hz. La permitividad dieléctrica del substrato del detector fue obtenida experimentalmente . Un detector MS-01 fue sacrificado para formar un capacitor de placa paralela (PP) mediante deposición por pulverización catódica al vacio de cromo en ambos lados del substrato del detector. La permitividad e*SUb fue calculada a partir de las mediciones del factor de disipación y capacitancia del capacitor PP formado, que fueron requeridos al usar el dispositivo de sujeción de prueba para placas paralelas (HP 16451B, Agilient Technologies ) . Una película de nitruro de silicio de espesor desconocido ?? fue depositada sobre la superficie del detector IDE en 12 incrementos mediante pulverización catódica de magnetrón rf (Discovery 18 DC/RF Research Magnetrón Sputter Deposition System, Dentón Vacuum, Mooresto n, NJ) de 99.9% de nitruro de silicio puro objetivo (Kurt J. Lesker Co . , Clairton, PA) . Un portaobjetos de microscopio, parcialmente cubierto por una cinta adhesiva acrílica, fue colocado dentro de la cámara de pulverización catódica en la proximidad inmediata del detector. Mediante el diseño de experimentación, el espesor de la capa de nitruro de silicio sobre el portaobjetos de microscopio y el detector IDE fueron iguales. Después de cada deposición incrementada de nitruro de silicio, se midió lo siguiente: Primero, el nuevo espesor de la capa de nitruro de silicio sobre el portaobjetos de microscopio. El espesor fue medido usando un perfilómetro de contacto (Dektak III surface profiler, Veeco, Woodbury, NY) como la diferencia promedio en los niveles de superficie de áreas cubiertas por la cinta y expuestos a pulverización catódica. Segundo, la capacitancia Cm(üi) y la resistencia Rm(coi) del detector IDE. La admitancia del detector correspondiente es dada por la ecuación 3. La Cm medida como una función del número de capas depositadas y la frecuencia de excitación f = ?/2p se gráfica en la figura 5. a . Resultados La permitividad medida del substrato del detector, e*sub se muestra en la figura 4A como el almacenamiento dieléctrico, e'sub y pérdida, espectro e"sut>- La contribución parásita, stray/ fue estimada de la ecuación 27 al comparar la admitancia medida, Ym del detector antes de que FUT se depositara (Ti = 0) con la predicción teórica correspondiente, Ysen ( i = 0), dada por la ecuación 24. La predicción fue calculada usando la permitividad de substrato medido, e*sub y asumiendo que e*Sii = 1, lo cual es una buena aproximación para el aire deshidratado. El resultado en la forma de las partes real e imaginaria de Zstray se muestra en la figura 4B.

La permitividad dieléctrica del material FUT, e*fut debe ser conocida para predecir la admitancia del detector. No asumimos que e*fUt es igual a la permitividad del objetivo de pulverización catódica, debido a que las propiedades de las películas dieléctricas, depositadas mediante deposición catódica, son conocidas para depender de las condiciones de procesamiento. En su lugar, continuamos la deposición incrementada de nitruro de silicio hasta que Ym (y Cm) sean saturados con el número de deposiciones y se vuelvan intensivos para un incremento adicional en Tj. Las mediciones de Cm como una función de deposiciones incrementadaes , visto en la figura 5, está de acuerdo con la expectación teórica de que la admitancia del detector para TI/L>>1 es esencialmente igual a la admitancia del detector cuando Ti ? 8. Por ello, asumimos que después de la deposición incrementada final 12, que incrementó el espesor FUT a ~3L/2, la contribución de la capa semi-infinita de aire seco a la Ym medida puede ser ignorada, y efectivamente tenemos un caso de capa semiinfinita de nitruro de silicio sobre el substrato del detector. La permitividad dieléctrica de FUT, e*fUtr enseguida fue obtenida usando el método descrito en Choi. Los resultados se muestran la figura 4C. Con permitividades conocidas (e*fut, e*Sii, e*sub) , la admitancia del detector, YSenr fue pronosticada como una función del espesor de FUT, como se describió en la sección anterior "Predicción de la Admitancia del Detector". Las predicciones fueron obtenidas al retener los primeros 50 componentes en la solución de series para el campo eléctrico (m = 50) , y el resultado fue ajustado a la contribución parásita. La predicción parásita ajustada de la capacitancia del detector fue obtenida conforme a la ecuación 29. Después de cada deposición incrementada, el nuevo valor de TI(G)Í) fue encontrado al relacionar las predicciones parásitas ajustadas de la capacitancia del detector, Csen(Ti), con las mediciones de capacitancia directas Cm. El proceso, ilustrado por la figura 5, fue repetido para toda coj.. El resultado de frecuencia promediado, Ti, se gráfica en la figura 6, donde las barras de error indican la desviación estándar de Ti, estimada a diferentes frecuencias. La comparación con las mediciones directas del perfilómetro muestran un acuerdo substancial de los métodos desarrollados con las mediciones de espesor independientes cuando el espesor de película es menor a ~(2/3) L. Las mediciones de admitancia se vuelven intensivas incrementadaes para cambiar el espesor de película cuando Tx se vuelve grande en relación a la separación de electrodo, L. El método desarrollado estima el espesor desconocido de una película dieléctrica al minimizar la diferencia entre las propiedades eléctricas pasivas pronosticas y medidas del detector FE ubicados en la interfaz de película. En una implementación, después de contar la contribución de los elementos parásitos, el espesor de película se obtiene al relacionar las predicciones de espesor dependiente y las mediciones de la admitancia del detector FE. En el caso general de una configuración arbitraria de electrodos de interfaz, usada para crear el campo eléctrico de borde dentro del FUT, la solución numérica de los problemas directos e inversos puede ser computacionalmente cara de obtener. Sin embargo, para los detectores FE de una configuración de electrodo entrelazada, periódica, la implementación es significativamente simplificada y es adecuada para las mediciones en tiempo real de un espesor de película que se desarrolla rápidamente. El espesor máximo de película medible se determina al separar los electrodos del detector. En el caso de los detectores IDE, el ?? máximo medible es controlado por la distancia característica, L, entre los centros de los electrodos adyacentes. En consecuencia, el intervalo superior de mediciones de espesor puede ser fácilmente hecho a la medida de las necesidades específicas al seleccionar un detector con una L adecuada. La fuerte influencia de la separación de electrodo en el intervalo de la sensibilidad del detector es explicada por la ecuación 7, que indica que la fuerza del campo eléctrico de sondeo en la dirección normal a la interfaz de detector de película decae exponencialmente (aproximadamente como exp(-Ti/L) ) . Los resultados experimentales de la figura 6 muestran que fue posible medir exactamente el espesor FUT para ??< (2/3) L. El espesor de película mínimo medible es limitado por los ruidos de medición y la exactitud de las mediciones de admitancia. Si la exactitud instrumental y el ruido de medición no son factores forzosos, entonces el efecto de la altura diferente de cero de los electrodos del detector (normalmente en el intervalo de los nanómetros para detectores FE micro-fabricados) debe ser tomado en cuenta. Esto se puede hacer al contar para la contribución del capacitor de placa paralela, formado por el material FUT entre los electrodos de una altura finita, a la predicción de la admitancia del detector. El intervalo dinámico (definido como la relación de máximo a mínimo espesor de película medible) puede ser mejorado al usar un arreglo de detectores FE con diferente L. El intervalo dinámico mejorado también puede ser logrado al usar un detector simple con electrodos que se pueden direccionar, de este modo permitiéndonos seleccionar una separación de electrodos igual a IntL, en donde Int es una integral. Note, sin embargo, que, al incrementar Int la admitancia total del detector será reducida debido a los siguientes factores: (1) La admitancia de cualquiera de los dos electrodos separados de detección conducidos es más chica; (2) El número del par de electrodos FE activo, que contribuye a la admitancia total del detector, se reducirá. Por ello, un Im incrementada conducirá a una relación de señal a ruido reducida. En otra modalidad, el presente método puede ser usado para medir simultáneamente el espesor de película y la permitividad dieléctrica del FUT . Esto es especialmente importante cuando un material de película sufre una transformación debido al envejecimiento, difusión, reacción química, o cualquier otra razón que altere sus propiedades dieléctricas. Como por ejemplo, las mediciones de permitividad y espesor simultáneo, son importantes para detectar daño incipiente en pinturas protectoras y recubrimientos, provocado por la degradación de las propiedades del material de la capa protectora (debido al envejecimiento, humedad y difusión de solventes, reacción química, y otras causas) sin cambios en su espesor. Como una ilustración de esta capacidad, considere un arreglo de detectores FE, mostrado en la figura 8, y asuma que uno de los detectores en el arreglo (detector 10A) tiene una separación de electrodo, L, que es pequeña en relación al intervalo de medición de ??. La admitancia de este detector será casi exactamente lo mismo como si el FUT tuviera un espesor infinito, y el método en Choi se puede usar para medir e*fut como una función de tiempo. Con esta información, los detectores remanentes en el arreglo se pueden usar para medir el espesor de película variante en el tiempo. Cuando e*fUt cambia con y, los múltiples detectores en el arreglo pueden ser usados para estimar la permitividad como una función de la distancia desde la interfaz de substrato FUT. En este caso el detector 10A proporcionará las mediciones de e*fut en la vecindad inmediata de la interfaz. Las mediciones del detector 10B entonces pueden ser usadas para estimar e*fut además lejos de la interfaz, y de ese modo hasta que la permitividad de la película sea perfilada sobre el espesor completo de la película. Note que la resolución con la cual se varía espacialmente e*fUt que se puede resolver depende del número de detectores en el arreglo y en los incrementos en la separación del electrodo de los detectores del arreglo. La prueba experimental del método desarrollado ha revelado que el espesor incrementadamente aumentado de la película de nitruro de silicio es precisamente medido en el intervalo esperado de la sensibilidad del detector IDE, Ti = (2/3) L = 4/3 m. La capacidad de medir simultáneamente Ti y e*fu fue demostrada al inicio, medir la permitividad de película cuando el espesor excede el intervalo medible del detector y después usar está información para reconstruir el historial del espesor de película evolutivo en base a las mediciones de admitancia, tomadas después de cada deposición consecutiva, empezando con Ti = 0.

La demostración experimental del método desarrollado fue para el caso de una película dieléctrica de baja pérdida. Debido a la alta resistencia FUT, la medición del espesor se basó en relacionar la predicción dependiente de espesor de la capacitancia del detector con el valor medido. Cuando el material FUT es disipativo, la medición del espesor puede estar basado en la relación de la predicción de la resistencia del detector FE con las mediciones de resistencia correspondientes. Para ciertos materiales, puede ser ventajoso estimar Ti en base a ambas partes real e imaginaria de la admitancia del detector. Note que el método desarrollado es aplicable cuando el FUT y los medios en los cuales se desarrolla tienen almacenamiento dieléctrico distinto, pérdida de espectro, o ambas. En vista de la discusión anterior, se aprecia que modalidades de la presente invención permiten la medición en tiempo real, in-situ del espesor de películas dieléctricas y la permitividad dieléctrica del material de película. El espesor de película y las propiedades dieléctricas pueden ser medidos simultáneamente, lo cual es importante cuando una película sufre una transformación debido al envejecimiento, difusión, reacción química, o cualquier otra razón que altere sus propiedades dieléctricas. Las modalidades de la invención se pueden usar para medir el espesor de película en ubicaciones inaccesibles y aisladas (por ejemplo dentro de un equipo o una herramienta, celda de prueba, o in-vivo) , y sobre substratos de geometría compleja. El método se puede usar con una orientación variante en el tiempo y arbitraria de la interfaz de substrato de película, como en el caso de una película en superficies móviles. Las mediciones del espesor de película se pueden hacer para películas sobre substratos no planos (por ejemplo, crecimiento de bio-películas sobre dispositivos implantados, degradación de recubrimientos protectores en los filos agudos, transiciones, y otras geometrías complejas de recubrimientos protectores), incluyendo dentro de canales abiertos o cerrados de geometría arbitraria (por ejemplo, depósitos de parafina en las tuberías de petróleo crudo, restenosis stent) . Un ejemplo de una geometría no plana se muestra en la figura 7, cuando un detector FE 10 es colocado sobre una superficie interna 70 de una tubería 72, por ejemplo, en la cual la película 32 ha crecido. EL uso de un método para la medición de película sobre substratos flexibles como una membrana o diafragma, y en áreas inaccesibles o aisladas, también es posible. Otras posibles aplicaciones incluyen la medición de degradación de capas protectoras, como por ejemplo capas protectoras de pintura aérea, y control de deposición y grabado químico en procesos de microfabricación . Con detectores múltiples intercalados, el espesor de película en diferentes ubicaciones laterales puede ser simultáneamente medido. Y, la permitividad dieléctrica del FUT como una función de la distancia también puede ser medida a partir del substrato de película. Ahora, se hace referencia a la figura 9. En una modalidad, el detector FE 10 se puede colocar en una interfaz de la película 32 con un ambiente 90 en el cual está dispuesta la película, como aire, por ejemplo. Esto permite que el detector FE 10 determine el espesor de la película 32 por encima del substrato 16 como anteriormente, pero desde un punto diferente de referencia, es decir, la interfaz entre la película y el ambiente 90. En la modalidad ilustrada, la película 32 es un recubrimiento protector aplicado a un substrato protegido de superficie. Sin embargo, se aprecia que algunas posibles películas/superficies diferentes pueden beneficiarse de esta modalidad, incluyendo por ejemplo la superficie del cuerpo de un paciente, las paredes pintadas u otras superficies, etc. De hecho, en una modalidad, el detector FE puede ser incluido como parte de un dispositivo portátil o de mano para colocar sobre una película que se va a probar. Las modalidades de la presente invención pueden incluir una computadora de propósito especial o un propósito general que incluye hardware de computadora, como se discute con mayor detalle a continuación. Las modalidades dentro del alcance de la presente invención también pueden incluir medios legibles por computadora para efectuar o tener instrucciones ejecutables por computadora o estructuras de datos almacenadas en la misma. Esos medios legibles por computadora pueden ser cualquier medio disponible que pueda ser accedido por una computadora de propósito general o especial. Por ejemplo, mediante, y no limitado, a los medios legibles por computadora que pueden comprender medios de almacenamiento físico (o del tipo grabable) leíbles por computadora, como por ejemplo, RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM u otro almacenamiento de disco óptico, almacenamiento de disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que se pueda usar para almacenar medios del código de programa deseado en la forma de instrucciones ejecutables en computadora o estructuras de datos y que pueden ser accedidos por una computadora de propósito general o especial. En esta descripción y en las siguientes reivindicaciones, una "red" se define como uno o más enlaces de datos que permiten el transporte de datos electrónicos entre sistemas y/o módulos de computadora. Cuando se transfiere o proporciona la información sobre una red u otra conexión de comunicaciones (ya sea alámbrica, inalámbrica, o una combinación de ambas) para una computadora, la computadora observa adecuadamente la conexión como un medio leíble por computadora. Por ello, por ejemplo mediante, y no limitado, a los medios legibles por computadora también pueden comprender una red o enlaces de datos que se pueden usar para enviar o almacenar los medios del código de programa deseado en la forma de instrucciones ejecutables en computadora o estructuras de datos y que pueden ser accedidos por una computadora de propósito general o especial. Las instrucciones ejecutables en computadora comprenden, por ejemplo, las instrucciones y datos que causan que una computadora de propósito general, una computadora de propósito especial, o un dispositivo de procesamiento de propósito especial, efectúe cierta función o grupo de funciones. Las instrucciones ejecutables por computadora pueden ser, por ejemplo, instrucciones con formato intermedio, binario como un lenguaje ensamblador, o inclusive un código fuente. Aunque la materia-objeto ha sido descrita en lenguaje especifico para características estructurales y/o acciones metodológicas, será entendido que la materia-ob eto definida en las reivindicaciones anexas no está necesariamente limitada a las características descritas o acciones descritas anteriormente. En su lugar, se describen las características y acciones mencionadas como formas ejemplares para implementar las reivindicaciones . Los expertos en la técnica apreciarán que la invención puede ser al menos en parte practicada en los ambientes de cómputo por red con algunos tipos de configuraciones de sistema de computadora, incluyendo, computadoras personales, computadoras de escritorio, computadoras portátiles, procesadores de mensajes, dispositivos portátiles, sistemas con multi-procesador , electrónicos consumibles programables o en base a un microprocesador, PC de red, minicomputadoras , computadoras con unidades centrales, y similares. La invención también puede ser practicada en ambientes de sistemas distribuidos en donde los sistemas de computadora local y remota, que están enlazados (ya sea por enlaces de datos alámbricos, enlaces de datos inalámbricos, o mediante una combinación de ambos) a través de una red, ambos efectúan tareas. En un ambiente de sistema distribuido, los módulos de programa pueden ser ubicados en ambos dispositivos de almacenamiento de memoria remota y local. Un ejemplo de arquitectura de computadora que facilita la identificación adecuada de las referencias del programa de ejecución por parte de cliente puede incluir uno o más sistemas de computadora y una red. Los sistemas de computadora incluyen varios componentes de sistema de computadora que incluyen un buscador Web y un servidor Web. Cada uno de los varios componentes puede ser conectado a la red, como, por ejemplo, una Red de Área Local ("LAN"), una Red de Gran Amplitud ("WAN") , o inclusive Internet. Por ello, los varios componentes pueden recibir datos de y enviar datos a otros componentes conectados a la red. Por consiguiente, los componentes pueden crear un mensaje relacionado a los datos e intercambiar un mensaje relacionado a los datos (por ejemplo, datagramas del Protocolo de Internet ("IP") y otros protocolos de la capa superior que usan los datagramas IP, como un Protocolo de Control de Transmisión ("TCP") Protocolo de Transferencia de Hipertexto ("HTTP") , Protocolo de Transferencia de Correo Simple ("SMTP"), etc.) sobre la red. Por ejemplo los componentes pueden intercambiar solicitudes y respuestas HTTP y envuelve el Protocolo de Acceso de Objeto Simple ("SOAP") que contienen un servicio de Web relacionado a los datos. La presente invención puede ser personificada en otras formas especificas sin separarse de su espíritu o características esenciales. Las modalidades descritas serán consideradas en todos los respectos únicamente como ilustrativas, no restrictivas. El alcance de la invención, por lo tanto, se indica mediante las reivindicaciones anexas en lugar de mediante la descripción anterior. Todos los cambios que vienen dentro del significado e intervalo de equivalencia de las reivindicaciones, serán abarcados dentro de su alcance. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (32)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un sistema para determinar el espesor de una película, caracterizado porque comprende: un substrato sobre el cual se deposita la película; un detector de efecto de borde, que incluye: un electrodo conducido interpuesto entre el substrato y la película; una fuente de potencial eléctrico operablemente conectada al electrodo conducido de tal modo que se produce un campo eléctrico mediante el electrodo conducido; un electrodo de detección interpuesto entre el substrato y la película, el electrodo de detección posicionado de tal modo que se produce una corriente en el electrodo de detección; una fuente de medición operablemente conectada al electrodo de detección, de tal modo que mida una admitancia del electrodo de detección, en donde la admitancia se refiere a un espesor de la película; y un procesador de datos operablemente conectado a la fuente de medición y configurado para determinar el espesor de la película de acuerdo a la admitancia medida y a una admitancia pronosticada.
2. 2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el detector de efecto de borde además es configurado para determinar simultáneamente las características dieléctricas de la película.
3. 3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el detector de efecto de borde es configurado para colocarse dentro de un cuerpo humano.
4. 4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de medición es integrada con el detector de efecto de borde.
5. 5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesador de datos es integrado con la fuente de medición.
6. 6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la película crece por encima del detector de efecto de borde.
7. 7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el detector de efecto de borde es configurado para colocarse en al menos un volumen parcialmente cerrado.
8. 8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el detector de efecto de borde es colocado sobre uno de los siguientes: un substrato flexible un substrato que tiene una geometría compleja, un substrato móvil; y un substrato no plano.
9. 9. Un método para determinar el espesor de una película depositada sobre un substrato, la película y el ambiente en el cual se deposita la película tiene diferentes permit ividades dieléctricas, caracterizado porque comprende: mediante un electrodo conducido, ubicado en una interfaz de la película y el substrato, que produce un campo eléctrico; mediante un electrodo de detección, ubicado en la interfaz de la película y el substrato, medir una propiedad eléctrica relacionada al campo eléctrico y un espesor de la película; y calcular el espesor de la película mediante una comparación de la propiedad eléctrica medida con un valor pronosticado de la propiedad eléctrica.
10. 10. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los electrodos conducidos y de detección definen un detector, el detector es colocado en la interfaz antes del crecimiento de la película.
11. 11. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque los electrodos de conducción y de detección se colocan de una manera espacialmente periódica sobre el substrato.
12. 12. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la producción del campo eléctrico además comprende: producir el campo eléctrico en una pluralidad de frecuencias de excitación.
13. 13. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende: producir el campo eléctrico en la pluralidad de frecuencias de excitación al variar sinuoidalmente el campo eléctrico .
14. 14. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la medición de la propiedad eléctrica además comprende: medir una admitancia del detector, la admitancia se refiere al espesor de película.
15. 15. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende: determinar simultáneamente una permitividad dieléctrica de la película.
16. 16. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: colocar una pluralidad de detectores en la interfaz para determinar el espesor de película y la permitividad dieléctrica en múltiples ubicaciones de interfaz espacial, cada detector tiene una separación de electrodo uniforme que difiere de al menos otro detector; usar un primer de la pluralidad de detectores que tiene una primera separación de electrodo para determinar la permitividad dieléctrica de la película a una primera distancia normal a la interfaz; y usar un segundo de la pluralidad de detectores que tiene una segunda separación de electrodo para determinar la permitividad dieléctrica de la película a una segunda distancia normal a la interfaz.
17. 17. En un sistema de medición de película que incluye un detector que tiene un electrodo conducido y un electrodo de detección colocado sobre un substrato, los electrodos incluyen dedos conductores entrelazados, un método para medir un espesor de una película depositada sobre el substrato, la película y el substrato tienen diferentes permitividades dieléctricas, caracterizado porque comprende: estimar una contribución de impedancia parásita con respecto al detector; determinar una admitancia pronosticada del detector; ajustar la admitancia pronosticada de acuerdo a la contribución de impedancia parásita; medir una admitancia real del detector para al menos una frecuencia de excitación; y comparar la admitancia pronosticada ajustada con la admitancia real medida para determinar el espesor de película.
18. 18. El método de medición de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque compara la admitancia pronosticada ajustada que además comprende: determinar un espesor de película que minimiza la diferencia entre la admitancia pronosticada ajustada y la admitancia real medida para al menos una frecuencia de excitación .
19. 19. El método de medición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque determina el espesor de película que además comprende: efectuar una estimación de mínimos cuadrados del espesor de película en una pluralidad de frecuencias de excitación.
20. 20. El método de medición de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque se efectúa la estimación de mínimos cuadrados que además comprende: promediar el espesor de película determinado para la pluralidad de frecuencias de excitación.
21. 21. El método de medición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la medición de la admitancia real y la comparación de la admitancia pronosticada ajustada se repiten para determinar la variabilidad del espesor de película en el tiempo.
22. 22. El método de medición de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque estimar la impedancia parásita, determinar la admitancia pronostica, y ajustar la admitancia pronosticada, se efectúan antes de medir la admitancia real.
23. 23. El método de medición de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque estimar la impedancia parásita se efectúa con una película de espesor conocido.
24. 24. El método de medición de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque estimar la impedancia parásita se efectúa antes que se presente la película sobre el substrato.
25. 25. El método de medición de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque estimar la impedancia parásita además comprende: comparar una predicción teórica de impedancia del detector con una impedancia medida del detector.
26. 26. El método de medición de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque se incluye un segundo detector sobre el substrato, el segundo detector tiene una separación entre un electrodo conducido y un electrodo de detección que es menor que un intervalo de medición del espesor de película, y porque además comprende: mediante el segundo detector, medir una permitividad dieléctrica de la película.
27. 27. Un método para determinar el espesor de una película depositada sobre un substrato e interpuesta entre el substrato y un ambiente, la película y el ambiente tienen permitividades dieléctricas diferentes, caracterizado porque comprende: mediante un electrodo conducido colocado en una interfaz de la película y el ambiente, que produce un campo eléctrico; mediante un electrodo de detección colocado en la interfaz de la película y el ambiente, medir una propiedad eléctrica relacionada al campo eléctrico y un espesor de la película; y calcular el espesor de la película mediante una comparación de la propiedad eléctrica medida con un valor pronosticado de la propiedad eléctrica.
28. 28. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los electrodos conducidos y de detección son colocados en una forma espacialmente no periódica sobre el substrato.
29. 29. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la producción del campo eléctrico además comprende: producir el campo eléctrico en una pluralidad de frecuencias de excitación en escalón o por pulsos.
30. 30. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque además comprende: colocar una pluralidad de detectores en la interfaz para determinar el espesor de película, cada detector tiene electrodos que se pueden direccionar a una separación de electrodo selectivamente variante al determinar el espesor de película en múltiples ubicaciones de interfaz espacial.
31. 31. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque además comprende: usar la pluralidad de detectores en la interfaz para determinar simultáneamente una permitividad dieléctrica de la película .
32. 32. El método de determinación de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los electrodos conducidos y de detección son incluidos en un dispositivo portátil .