WO2012013604A1 - Messvorrichtung und verfahren zum bestimmen eines eine elektrische eigenschaft einer dünnschicht auf einem träger beschreibenden ersten parameter - Google Patents

Messvorrichtung und verfahren zum bestimmen eines eine elektrische eigenschaft einer dünnschicht auf einem träger beschreibenden ersten parameter Download PDF

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measuring device
layer thickness
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Michael Totzeck
Holger Wegendt
Ersun Kartal
Frank Widulle
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    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a first parameter describing an electrical property of a thin film on a carrier. Furthermore, the invention also relates to a measuring device for determining such a parameter value.
  • An essential quality criterion of thin conductive layers is the homogeneity of their electrical conductivity on a microscopic to macroscopic scale. This applies in particular to electrical circuit carriers (so-called backplanes) of TFT (thin film transistor) and OLED (organic light emitting diode) displays, since an excessive inhomogeneity of the electrical conductivity in the end product is manifested by an uneven brightness distribution, and the human eye reacts very sensitively. Differences in the electrical conductivity or inverse in the resistance can be caused by different charge carrier concentrations and / or different charge carrier mobility and / or different layer thicknesses of the thin film.
  • the thin films are usually applied to large glass plates of several square meters in size.
  • the glass plates have thicknesses of one millimeter to several millimeters.
  • the thin films have layer thicknesses in the nanometer range to micrometer range.
  • Typical methods of applying these thin films are vapor deposition, vapor deposition or sputtering.
  • the film is applied amorphously and then crystallized by heating above the melting point and subsequent rapid solidification. In the latter method, the melting usually takes place by illumination with an intense laser light line under which the substrate is moved step by step. As a result, faults are often present in a grid-like structure.
  • TDX thin beam directional crystallization
  • TBSLS thin beam sequential lateral solidification
  • TBELA thin beam excimer laser annealing
  • the thin film produced is illuminated at least in areas over its area.
  • the illumination light is radiated onto the thin film in a wavelength-specific manner and thus dependent on its emission wavelength at such an angle that at least one optical resonance condition occurs within the thin film.
  • the light emitted by the thin film, and thus the scattered and / or reflected and / or transmitted light becomes detected.
  • the scattered light is detected in a stray field this is evaluated.
  • the first parameter which describes an electrical property of the thin film.
  • the first parameter is in particular the electrical conductivity.
  • an optical characterization of a thin film is performed by imaging the scattered light field when illuminated at a defined angle with a defined wavelength, specifically such that at least one optical resonance condition is fulfilled within the thin film.
  • the sensitivity to the refractive index or the refractive index and a layer thickness change is maximum.
  • An inhomogeneity in the electrical conductivity of the thin film is manifested by differences in the stray field intensity.
  • the thin film is judged to be suitable for the intended use. If the inhomogeneity lies within the variably predefinable tolerance interval, the brightness fluctuation is also within a range which is acceptable, in particular possibly not perceptible by the human eye. If the inhomogeneity lies outside the tolerance interval, the substrate with the thin layer is not suitable for the intended purpose.
  • layer parameters of the thin film are not measured for every point of the surface of this thin film, but that the experimental conditions are chosen so that the sensitivity of a simple output signal to changes in the film parameters is particularly high.
  • the thin film is formed with a periodic structure.
  • these optical resonances therefore arise in particular on layers having such periodic structures which originate from gradient indices or amplitude peaks.
  • Such optical resonances show a more significant change in intensity in the first order than in the zero order in simulations.
  • the measurement is performed particularly advantageously not in the zeroth order but in a higher order and thus not in direct reflection.
  • a second parameter describing the thin film formed with a particular periodic structure is measured.
  • the layer thickness and / or the refractive index are measured.
  • the optical resonance condition is then determined.
  • a non-areal detection takes place, as has already been indicated above. In principle, such a reference point measurement already suffices. However, it is also possible to carry out several measurements carried out at different support points. Since usually the layer thickness variation of the thin film is relatively low, in principle already sufficient such a node measurement.
  • the inhomogeneity can still be determined. More advantageous would be a variation of 20% of the layer thickness and better a variation of 10%.
  • the support point is selected in a region of the surface of the thin layer which is not located in an edge region of the coated substrate. Such an edge is more unsuitable for a support point measurement, since it comes here to layer thickness peaks due to the production and production of the thin film and thus usually there is no representative value is obtained.
  • an optical resonance condition is determined simulatively and at least one measured parameter value is taken into account as input parameter value for this purpose.
  • a measured value of the layer thickness and / or a measured value of the refractive index can be taken into account as the input parameter value.
  • a value of a layer thickness or such a value of a refractive index is sufficient.
  • the measurement of at least one value of such a layer parameter is preferably carried out by white-light spectroscopy.
  • a mathematical model is used, whereby the appropriate illumination and imaging angle is calculated on the basis of the measured parameter values and the mathematical model, in which the illumination light is then irradiated onto the thin film and a detector is arranged accordingly to detect the emitted light in the optical resonance condition.
  • the thin layer with its periodic structure is preferably imaged or described in its mathematical model, and an operating point is determined taking into account at least one measured input parameter value of the layer thickness and / or the refractive index.
  • An operating point is defined in particular by a value pair between the defined angle at which the illumination light is irradiated onto the thin film and the wavelength of the illumination light.
  • the material of the thin film as well as the wavelength of the illumination light used is known by appropriate analysis or previous inforations, it can also be determined at which angle of the illumination light an optical resonance occurs in the thin film.
  • the periodic structure of the thin film is also taken into account, whereby a mathematical model is used on the basis of this structure and the thin film. This requires the measured layer thickness and / or the measured refractive index.
  • the optimal - Calculate resonances at certain angles of illumination is the same as the position of the optical detector for detecting the radiated light from the thin film. That means one knows then on the basis of this calculation the place, at which one expects the optical resonance, determine.
  • the relevant parameters for creating the model are the layer thickness, the angle of incidence of the illumination, the grid spacing with the grid width and height, and the substrate thickness with its empirically determined refractive index.
  • the measuring device is designed and arranged with subsystems in such a way that that at the same point of the thin layer, the interpolation point measurement and then the scatter field detection takes place at this interpolation point.
  • the determination of a second parameter describing the thin film is performed with a first subsystem of a measuring device for determining a first parameter describing an electrical property of a thin film on a substrate, and the stray field detection is performed with a second subsystem of the measuring device becomes.
  • the first subsystem of the measuring device the thin layer is illuminated by light from a first side, the reflection light is detected, and the transmission light is detected on the opposite side. Depending on the reflection light and the transmission light, the layer thickness and / or the refractive index is then measured or determined.
  • components of the first subsystem are thus arranged on different sides of the thin film.
  • the thin layer is illuminated by an ellipsometer with polarized light and a polarization analyzer unit is arranged on the same side of the thin layer, which polarization of the light from the reflection light certainly, depending on the layer thickness and / or the refractive index of the thin film are determined.
  • the subsystems of the measuring device are arranged so that without shifting the subsystems relative to one another and without moving the carrier with the thin layer relative to the measuring device no simultaneous measurement of the layer thickness and / or the refractive index by the first subsystem a first location of the thin film and a stray field detection can be performed at this first location by the second subsystem.
  • the subsystems of the measuring device are therefore positioned in this embodiment, that at different surface points of the thin film on the one hand, the interpolation point measurement for determining the layer thickness and / or the laminating index is performed, and then elsewhere the stray field detection takes place.
  • the two subsystems of the measuring device are integrated in one system and that both a measurement of the layer thickness and / or the refractive index and then a stray field detection are carried out at one point of the thin layer.
  • a measurement of the layer thickness and / or the refractive index on the one hand and a scatter field detection of the collapsing light and the resulting radiated light from the thin layer is thus performed without moving a subsystem at the same surface point of the thin film.
  • the thin layer for measuring the stray field is moved relative to the measuring device.
  • the displacement takes place in such a way that substantially the entire surface of the thin layer is measured with regard to the stray field.
  • the measuring device has a plurality of second subsystems, in particular a plurality of stray field detectors, which are arranged such that they cover substantially the entire surface of the thin layer with regard to its defective detection region.
  • the measurement of the stray field is carried out in the first order of the optical resonance condition.
  • this results in the advantage of a significantly more significant change in the intensity of the stray field compared to direct reflection and thus in the zeroth order.
  • even very small inhomogeneities can be detected precisely as well as their very exact local position.
  • the optical resonance condition is preferably based on a Fabry-Perot resonance and / or a plasmon resonance.
  • a field increase occurs within the thin film.
  • a field enhancement occurs at at least one interface. Especially with these conditions, the sensitivity to refractive index and layer thickness change is maximum.
  • a two-dimensional recording of the scattered light field is provided in particular, with a camera to receive a two-dimensional information of a part of the surface of the thin film.
  • the substrate with thin film is moved relative to the measuring device, so that one can speak of a partial scanning of the surface of the thin film.
  • a lateral multiplication of the illumination device and the camera one can inspect the entire surface of the thin layer, as already indicated above.
  • the detector for detecting the scattered light field can also detect a certain tolerance range with regard to the angle of the emitted light and thus also covers and detects a certain tolerance range with regard to the optical resonance condition.
  • the inhomogeneity of the thin film and thus the fluctuation of the electrical parameter describing the thin film with respect to its values is then determined from the areal recording of the camera.
  • a single interpolation point measurement is sufficient to then determine the resonance position per thin-layer substrate depending on this value and the mathematical model
  • the advantage of this system is the extremely precise and highly accurate measurement once to perform and then virtually to calculate a threshold for the camera inspection, which can then quickly inspect the entire illuminated substrate surface for inhomogeneity. As already explained several times, this results in the substantial advantage of the method in terms of speed and low effort and extremely high precision.
  • a suitable operating point as defined above, lies on the flank of a reflection minimum. Straight grad when the layer thickness variation of the substrate and thin film applied thereto remains within a certain tolerance, thus only a single interpolation point measurement with respect to the layer thickness and / or the refractive index must be performed.
  • an ellipsometer for example, can be used as an alternative procedure. It can then be carried out continuously a support point measurement at one point or during movement of the substrate relative to the measuring device at different locations and surface points of the thin film.
  • a simulative determination of this layer thickness and / or the refractive index can also be carried out.
  • This purely simulative procedure for determination of the layer thickness and / or refractive index determination is based on the assumption that the glass substrate always remains within a certain tolerance. A small amount of Part of this purely simulative approach is accuracy and uniqueness.
  • a measuring device for determining a parameter described an electrical property of a thin film on a carrier detects a lighting device. With this illumination device, the thin film is illuminated at least in areas over the surface.
  • the measuring device comprises a control and evaluation unit, which is designed to control the position of the illumination device and with which the illumination device can be positioned locally to the thin layer depending on evaluated signals such that the illumination light of the illumination device with its wavelength and such an angle can be irradiated onto the thin-film view that at least one optical resonance condition occurs within the thin-film layer, and that light emitted by the thin-film layer can be detected under this resonance condition and a stray field generated thereby can be evaluated, whereby, depending on changes, in particular intensity changes, in the scattered zone. lightfield changes in the first parameter can be detected.
  • the measuring device preferably comprises two subsystems with regard to its components.
  • a subsystem for measuring the layer thickness and / or the refractive index of the thin layer is formed on at least one specific support point.
  • the second subsystem of the measuring device is designed for the detection of the scattered light field.
  • the two subsystems can be arranged with their components in such a way that the interpolation point measurement takes place at a first surface point and the scatter field measurement at a different second surface point.
  • the second subsystem is also spent at the support point for stray field measurement.
  • the substrate with the thin film is arranged relative to the second subsystem and thus also to the measuring device slidably.
  • the two subsystems are thus positioned relative to each other so that detect without moving the subsystems and without moving the thin film relative to the measuring device, the two subsystems at different surface points of the thin film.
  • the two subsystems are arranged so that they can detect at one and the same time at a surface point of the thin film.
  • the first subsystem comprises two components.
  • such a component can be arranged facing the upper side of the thin layer, and the second component can face the underside of the thin layer and thus, in particular, also the underside of the substrate.
  • the two components form a diode array spectrometer.
  • the second search system comprises a camera optics, which is designed in particular as Scheimpflug optics.
  • a camera optics which is designed in particular as Scheimpflug optics.
  • an image is detected which is focused over the entire surface.
  • This determined mapping is then corrected by means of a directory correction.
  • the illumination device and the detector for detecting the scattered light field are arranged on a common holding device, which is arc-shaped, in particular circular arc-shaped, so that the illumination device and the camera cover can be variably pivoted and positioned with respect to the respective suitable positions for the thin layer. This is particularly advantageous in view of the particular given optical resonance conditions, so that here too the relative positions can be changed and set extremely precisely and variably.
  • the two defective components of the first subsystem can be arranged on the same side of the thin film. It can be provided for this purpose Eilipsometer.
  • the first sub-system thus comprises a unit which emits polarized light and also illuminates the thin film therewith, wherein
  • a polarization analyzer unit is provided with which the light emitted by the thin film can then be detected with respect to its polarization.
  • the first subsystem can be arranged such that the interpolation point measurement is carried out without shifting the two subsystems relative to one another and without displacing the substrate relative to the measuring device at a different surface point as stray field detection.
  • the measurement units of the first subsystem can be used as a type of support point for the recorded camera image.
  • the measurement units of the first subsystem can be used as a type of support point for the recorded camera image.
  • at least one mark can be formed to determine the exact position.
  • the layer thickness is measured at a position to be marked or determined.
  • Camera is here in the transmitted light the picture taken.
  • the layer inhomogeneity in the imaging image is determined directly on the basis of the brightness variation.
  • the measuring device comprises corresponding means. These can be covered by the individual subsystems.
  • the control and evaluation unit is also designed accordingly.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of optical
  • FIG. 2 is a diagram showing the reflectivity of a thin film for various refinements
  • FIG. 3 shows a diagram in which the intensity as a function of the phase difference for selecting an operating point in the vicinity of a Fabry-Perot resonance is shown;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a first embodiment of a measuring device
  • 5 is a schematic representation of a second embodiment of a measuring device according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic representation of a third embodiment of a measuring device according to the invention.
  • FIG. 7 is a schematic representation of a fourth embodiment of a measuring device according to the invention.
  • Fig. 8 is a schematic plan view of a Messmodul- cascade for inspection of the entire surface.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a sectional view of a substrate 1 is shown on the surface 2, a thin film 3 as an electrically conductive Film is applied.
  • a lighting device not shown in Fig. 1
  • light is irradiated to a surface or top 4 of the thin film 3, which is shown by an incident wave as incident light or illumination light 5.
  • a reflected wave is formed, which is characterized by a radiated light in the form of a reflection light 6.
  • a Fabry-Perot resonance 7 occurs.
  • exemplary waveguide modes 8 and surface waves 9 are formed.
  • a transmitted wave is also drawn in as transmission light 10, which, like the reflection light 6, likewise represents a light emitted by the thin layer 3. Stray light as radiated light is not shown for clarity.
  • the position of this optical resonance can be predicted, for example, by rigorous numerical simulation, which is generally based on numerical solutions of Maxwell's equations.
  • FIG. 2 shows an exemplary diagram in which the intensity I is shown as a function of the phase difference.
  • This shows types of optical resonances in a thin film or in a thin layer. In the vicinity of these resonances small changes lead to measurable intensity changes.
  • measurement in resonance also means a high sensitivity of the input variables of the illumination. So that these do not affect the measurement results, an areal measurement is advantageous.
  • the thin layer 3 has a layer thickness d, which has about one nm to several hundred nm.
  • this thin film 3 may be provided as a Fabry-Perot resonator.
  • This has a reflection course, which is characterized by a constant value with abrupt drops, as shown in Fig. 2.
  • the transmission process is complementary to this.
  • the dependence on refractive index or refractive index and layer thickness d results from the so-called Airy formula, as shown below. sin 2 (£ / 2)
  • finesse F which reads as follows:
  • X denotes the wavelength
  • n the refractive index
  • d the film thickness and the propagation angle within the thin film 3.
  • this finesse F Crucial to the sharpness of the reflection minima is this finesse F. It depends on the product of the surface reflection factors rl and r2, namely the upper and lower surface of the film. For a given film or thin film 3, the refractive indices are fixed. The variable size is the angle of incidence. Decisive for the position of the minima is the phase difference ⁇ , which depends linearly on the refractive index n and the layer thickness d of the resonator.
  • the reflection factor increases with increasing angle of incidence and thus the finesse F of the Fabry-Perot resonator is formed from the layer. This increases the sensitivity to thickness fluctuations. At the same time, however, the layer thickness d decreases only by the factor cos. Both effects compensate each other approximately. If the wavelength and the angle of incidence are chosen so that they are just at the edge of a reflection minimum, even small changes in layer thickness and / or changes in refractive index lead to visible changes in transmission. This is shown in point PI in the diagram according to FIG. 3, in which the intensity I is represented as a function of the phase difference.
  • this invention is Method or an advantageous embodiment thereof inherently inline-suitable.
  • the point P2 is at the center of the Fabry-Perot resonance.
  • the strongest resonance peak so that the light scattering of disturbances is maximum.
  • a similar effect occurs when, instead of the specular reflection, the stray field or, in the case of lattice-like structures, a diffraction order is considered.
  • This is an advantageous configuration, since the contrast is much better and the location is easier. Accordingly, this can be achieved with a plasmon resonance condition.
  • a plasmon resonance condition By layer roughness in the refractive index or the layer thickness d surfaces and layer waveguide modes can be excited. If the irradiation condition is such that surfaces are excited, a maximum overcoupling of the energy into the surface waves takes place.
  • This is also an optical resonance, only the dependence of wavelengths and angles of incidence is much stronger than for the Fabry-Perot resonance. Such a further optical resonance condition is thus the plasmone resonance.
  • an optical characterization of a thin film 3 is performed by imaging the scattered light field with illumination and a defined angle with a defined wavelength, so that at least one optical layer within the thin film 3 Resonance condition is satisfied.
  • Fabry-Perot resonance conditions and / or plasmon resonance conditions can be used as the basis for such a procedure.
  • the sensitivity to refractive index and layer thickness change is maximum and an inhomogeneous electrical conductivity, which is the first parameter of an electrical property of the thin film, is noticeable by differences in the stray field intensity.
  • the thin film is produced with a periodic structure on which these optical resonance conditions exist.
  • the optical resonance is not measured in the zeroth order and thus in direct reflection, but in higher order, in particular first order, since significantly higher intensity changes can be achieved thereby and thus also small inhomogeneities can be identified by these intensity changes can be.
  • point PI shows that point in which wavelength and angle of incidence are chosen such that they lie just at the flank of the reflection minimum at point P2.
  • the further point P3 shown is likewise shown on an edge to this reflection minimum and correspondingly suitable as the point PI.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a first exemplary embodiment of a measuring device 11.
  • the measuring device 11 is for determining a first parameter describing an electrical property of the thin film 3 on the carrier or the substrate 1, namely the electrical conductivity, formed.
  • the measuring device 11 comprises means with which the thin-film layer 3 is illuminated over its area at least in regions.
  • the illumination light has a specific wavelength and, taking into account this wavelength and an angle ⁇ , is irradiated onto the upper side 4 of the thin film 3 such that at least one optical resonance condition occurs in the interior of the thin film 3.
  • the device 11 comprises further means with which the light emitted by the thin layer 3 under this at least one optical resonance condition is detected.
  • the measuring device 11 comprises means with which the stray field (stray light) generated by this light is evaluated, wherein changes of this electrical conductivity of the thin layer 3 can be detected as a function of intensity changes in the stray field distribution.
  • the device 1 comprises a first subsystem I I a. This is designed for the non-planar determination of the layer thickness d and / or the refractive index of the thin layer 3.
  • This first subsystem I I a can thus capture at least one of these parameters in terms of value. Both parameters can also be recorded by value. In particular, it is thus provided that at least values of such a parameter are measured.
  • the first subsystem II a comprises measuring units 12 and 13.
  • the measuring unit 12 is arranged on the upper side 4 of the thin film 3 side facing.
  • the second measuring unit 13 is in contrast under the substrate 1 arranged.
  • the optical detection of the layer thickness d and / or the refractive index of the thin layer 3 takes place at a first surface point 14 of the thin layer 3
  • the measuring device 11 further comprises a second subsystem IIb, which is designed for planar imaging of the layer scatter field at the operating point and for evaluation and storage of the result.
  • the second subsystem IIb is arranged separately from the first subsystem IIa.
  • the second subsystem IIb comprises a light source 15, the light of which is optionally radiated via an optical waveguide 16 and via an optical system 17 onto the upper side 4 as illumination light 18. An irradiation takes place on a second surface point 19 which is different from the first surface point 14.
  • the two subsystems IIa and IIb are arranged so that they can not detect together at a single surface point of the thin film 3 without a mutual relative displacement to each other and without moving the substrate 1 with the thin film 3 - NEN.
  • the second subsystem IIb furthermore comprises a detector 20 in the form of a camera, which is designed to detect a stray field 21 as light emitted by the thin layer 3.
  • the camera 20 includes to a camera optics 22, which is formed in the embodiment in particular as Scheimpflug optics.
  • both the optics 17 and the camera 20 are formed as separate components and they are spaced from each other. They are both formed on a common carrier 23. This is designed semicircular and both components 17 and 20 are arranged independently movable relative to this holder or the carrier 23. Both can be pivoted according to the arrow representations 24 and 25 respectively. This can be done manually and, on the other hand, preferably be controlled by a control unit 26.
  • the two components relating to the optics 17 and the camera 20 are arranged to the upper side 4 of the thin film 3, that they are arranged taking into account and dependence on the wavelength of the illumination light 18 in a respective defined angle to the surface 4.
  • the measuring device 11 comprises an image analysis unit 27.
  • the image analysis unit 27 is provided both with the camera 20 and with the measuring units 12 and 13 of the first subsystem IIa electrically connected.
  • this image analysis unit 27 is shown assigned to the second subsystem lld. It can also be assigned to the first subsystem IIa.
  • the control unit 26 As shown in FIG. 4, this is electrically connected to the image analysis unit 12 as well as to the camera 20, the optics 17 and the light source 15.
  • the ideal position of the optics 17 and the camera 20 to the surface 4 is first of all calculated in such a way that the stray field 21 can be detected in optical resonance. Then the layer thickness d or the refractive index is first measured by the first subsystem IIa at least at a single surface point 14 and thus at a support point. This is done for example by white light spectroscopy.
  • the suitable angle ⁇ and the position of the camera with respect to their angular arrangement with respect to the surface 4 are then calculated on the basis of a mathematical model on which they are based.
  • the material of the thin film 3 is known, so that it can be calculated at which angle ß the optical resonance condition, in particular the Fabry-Perot resonance and / or the plasmon resonance occurs.
  • a mathematical model is calculated, based on the measured layer thickness d and / or the refractive index value. Based This model can then be used to calculate these optical resonances at specific illumination angles.
  • the corresponding position of the optics 17 and the camera 20 is then adjusted on the basis of this calculation. Since the wavelength of the light used, which is to be irradiated as illuminating light 18 on the top 4, is known, a corresponding operating point at this optical resonance can be determined. The operating point results from the pair of values relating to the wavelength of the illumination light 18 and the angle ⁇ .
  • the stray field 21 is then detected by the camera 20, this not only taking place at the second surface point 19, but also by at least partial scanning of the entire surface 4 of the thin layer 3.
  • a camera uses two-dimensional information of a part of this surface 4 added.
  • the substrate 1 with the thin film 3 is moved relative to the measuring device 11.
  • the entire upper side 4 can be inspected.
  • a plurality of modules are lined up, as shown for example in the schematic plan view of FIG. 8.
  • these detectors by arranging these detectors so that their detection areas directly adjoin one another, possibly overlapping somewhat, the entire upper side 4 can be detected.
  • the layer thickness variation of the thin film 3 is within a certain tolerance range, then only such a node measurement can be performed by the first subsystem IIa. As a result, a single determination of the resonance position per glass plate and thus per substrate 1 with thin layer 3 is sufficient.
  • the advantage of this system is precisely to carry out the high-precision measurement once and, as it were, to calculate a threshold for the camera inspection, which then rapidly illuminates the entire area Top 4 of the thin film 3 inspected for inhomogeneity.
  • the first surface point 14 on which the layer thickness measurement and / or the refractive index measurement is carried out is remote from a certain edge region of the upper side 4. This is advantageous because at these edge regions occurring due to the production of the thin film layer 3 layer thickness increase is relatively common.
  • the first subsystem IIa can also consist of a numerical simulation for determining the operating point.
  • a corresponding layer thickness and / or refractive index is then determined by a sample of the thin-film layer 3 and used as input values for such a simulative further calculation. Since the image of the sample is taken at a certain angle, there is no focusing over the entire sample. Therefore, a Scheimpflug optics can be used for uniform focusing for assistance.
  • the determination of the layer thickness and the refractive index is performed before imaging by means of a camera. This can then be correlated by any markings exactly on these recorded points in the camera image (nodes).
  • control unit 26 is also designed to vary the wavelength of the illumination light 18.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a measuring device 11 in a further schematic representation.
  • the first subsystem IIa is designed differently. It also has two measuring units 12 'and 13', which together form an ellipsometer.
  • the measuring units 12 'and 13' are both on the side of the thin-film layer 3 facing the upper side 4.
  • the detection is not perpendicular to the upper side 4, but at a certain angle ⁇ .
  • the measuring unit 13 ' represents a polarization analyzer unit. In this way, the polarization of the light emitted by the upper side 4 in the direction of the measuring unit 13' can be detected and evaluated.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a further exemplary embodiment of a measuring device 11. provides. In contrast to the embodiments in FIGS. 4 and 5, an integral embodiment of the two subsystems IIa and IIb is provided here.
  • Spectroscopy is integrated here into the structure of the stray field imaging.
  • the spectroscopy relating to the first subsystem IIa uses the reflected beams 6 and / or the transmitted beams 10 of the incident illumination light 18 for measuring the layer thickness and / or measuring the refractive index.
  • this layer thickness measurement is carried out here at a common surface point 19 and, in addition, the stray field detection or the stray field 21 generated at this surface point 19 is detected by the camera 20 at this point as well.
  • the measurement of the different parameters or their values can thus be carried out by the two subsystems IIa and IIb at the same surface point of the upper side 4 - be led.
  • the signal for determining the operating point can be continuously evaluated, which makes it possible to improve the layer characterization.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a further exemplary embodiment of a measuring device 11.
  • the embodiment with regard to the measurement at surface points on the upper side or the surface of the thin layer 3 is analogous to the embodiment of FIG. 6.
  • an embodiment of the subsystem IIa analogous to the embodiment in Fig. 5 is provided by here also thus an ellipsometer 28 is provided.
  • the optics 17 having an upstream polarizer 29 the incident illumination light 18 is polarized accordingly.
  • the ellipsometer 28 also detects an upstream polarization analyzer unit 30, which may be, for example, a rotating polarizer or a rotating retarder or an elasto-optical modulator.
  • the signal for determining the operating point can be evaluated continuously, and used to improve the layer characterization.
  • the stray field imaging unit can either be displaced transversely to the direction of irradiation by a suitable mechanism or else the imaging unit is replicated transversely to the irradiation direction, as indicated in FIG. 8 of the top view representation.
  • the fields of view or defection areas are preferably to be selected so that they just overlap and thus cover a continuous strip on the panel.
  • a planar stray field image is thus achieved on the camera 20.
  • an evaluation of a quality variation can then take place based on intensity changes under resonance conditions.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht (3) auf einem Träger (1) beschreibenden ersten Parameter, wobei die Dünnschicht (3) zumindest bereichsweise über ihre Fläche (4) beleuchtet wird, wobei das Beleuchtungslicht (18) wellenlängespezifisch unter einem derartigen Winkel (ß) auf die Dünnschicht (3) eingestrahlt wird, dass innerhalb der Dünnschicht (3) zumindest eine optische Resonanzbedingung (7) auftritt, und das unter dieser Resonanzbedingung (7) von der Dünnschicht (3) abgestrahlte Licht (21) und ein dadurch erzeugtes Streufeld (21) erfasst und ausgewertet wird, wobei abhängig von Änderungen im Streufeld Änderungen des ersten Parameters erkannt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung (11) zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht (3) auf einem Träger beschreibenden Parameter.

Description

Beschreibung
Messvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameter
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameter. Des Weiteren be- trifft die Erfindung auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen eines derartigen Parameterwerts.
Stand der Technik
Ein wesentliches Qualitätskriterium dünner leitfähiger Schichten ist die Homogenität ihrer elektrischen Leitfähigkeit auf mikroskopischer bis makroskopischer Skala. Dies gilt insbesondere für elektrische Schaltungsträger (so genannte backplanes ) von TFT- (thin film transistor) und OLED- (organic light emitting diode) Displays, da sich eine zu starke Inhomogenität der elektrischen Leitfähigkeit im Endprodukt durch eine ungleichmäßige Hellig- keitsverteilung bemerkbar macht und das menschliche Auge darauf sehr empfindlich reagiert. Unterschiede in der elektrischen Leitfähigkeit oder in- vers im Widerstand können durch unterschiedliche Ladungsträgerkonzentrationen und/oder unterschiedliche Ladungsträgerbeweglichkeit und/oder unterschiedliche Schichtdi- cken der Dünnschicht verursacht sein.
Die Dünnfilme sind in der Regel auf großen Glasplatten von mehreren Quadratmetern Größe aufgebracht. Die Glasplatten weisen Dicken von einem Millimeter bis mehreren Millimetern auf. Die Dünnfilme weisen Schichtdicken im Nanometerbereich bis Mikrometerbereich auf. Typische Verfahren zum Aufbringen dieser Dünnfilme sind das Aufdampfen, Abscheiden aus der Gasphase oder Sputtern. Häufig wird für technische Anwendungen der Film amorph aufgebracht und anschließend durch Erhitzen über den Schmelz- punkt und anschließendes schnelles Erstarren kristallisiert. Bei letzterem Verfahren erfolgt das Aufschmelzen in der Regel durch Beleuchtung mit einer intensiven Laserlicht-Linie, unter der schrittweise das Substrat bewegt wird. Dadurch liegen Fehler häufig in einer gitter- artigen Struktur vor.
Speziell für die Laserkristallisation amorpher Filme sind die Verfahren TDX (thin beam directional cristallizati- on) , TBSLS (thin beam sequential lateral solidification) und TBELA (thin beam excimer laser annealing) bekannt. Für TDX findet die Kristallisation quer zur Glasoberfläche in länglichen, grob ausgerichteten Kristallen statt. Nachdem TBSLS-Verfahren liegen ähnliche Kristallite vor, allerdings mit regelmäßigen Unterbrechungen (beispielsweise alle 5 pm) , so dass sich keine durchgehenden Kristallite bilden. Unter TBELA erfolgt die Kristallisa- tion senkrecht zur Glasoberfläche. Damit liegen auf der Oberfläche unregelmäßige Kristallite ohne eindeutige Vorzugsrichtung vor. Es ist unmittelbar einsichtig, dass je nach Kristallisationsmethode unterschiedliche räumliche Leitfähigkeitsverteilungen vorliegen.
Bei herkömmlichen Vorgehensweisen erfolgen Schichtdickenmessungen durch spektrale Analyse des transmittierten oder reflektierten Feldes. Durch eine punktförmige Raste- rung der Schicht entstehen lange Messzeiten. Damit ist nur eine stichprobenartige Charakterisierung der Fläche möglich. Bei einer weiteren Vorgehensweise gemäß Ellipso- metrie erfolgt eine punktförmige Analyse mit jedoch sehr langer Messzeit. Ein Tiefen-Auflösungsvermögen einer SD- Mikroskopie ist nicht ausreichend. Bei einer Leitfähigkeitsmessung im Mikrowellengebiet ist demgegenüber eine nicht ausreichende Flächenauflösung gegeben und problematisch. Bei gegenwärtigen fertigen und somit als Endprodukt bereitgestellten LCD- (liquid crys- tal display) oder OLED-Displays wird anhand von Intensi- tätsmessungen eine Fehlerdirektion durchgeführt. Dies erfolgt jedoch erst am Ende der gesamten Prozesskette bei fertig gestelltem Display. Insoweit ist dies dann aufwendig im Hinblick auf das bereits Vorliegen des gesamten Displays und darüber hinaus sehr kostenintensiv. Nicht zuletzt ist auch bei Erkennung eines Fehlers das Aussortieren relativ teuer, da bereits das gesamte Endprodukt quasi als Fehlerprodukt aussortiert werden muss.
Heutzutage werden die oben erwähnten Substrate auf Ihre Schichtqualität mittels visueller Inspektionsplätze durch geschultes Personal auf Fehler und Inhomogenitäten inspiziert .
Eine absolute flächige Inspektion dieser Substrate ist wegen der Sensitivität des menschlichen Auges auf Hellig- keitsunterschiede in Displays zwingend erforderlich. Diese Helligkeitsunterschiede können durch sehr teure und aufwendige Kompensationsschaltungen am fertigen Display korrigiert werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Messvorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der die Bestimmung eines die elektrische Eigenschaft der Dünnschrift beschreibenden Parameters einfacher und aufwandsärmer erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, und eine Messvorrichtung, welche die Merkmale von Anspruch 15 aufweist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameters wird die erzeugte Dünnschicht zumindest Bereichsweise über ihre Fläche beleuchtet. Das Beleuchtungslicht wird wellenlängenspezifisch und somit abhängig von seiner Emissionswellenlänge unter einem derartigen Winkel auf die Dünnschicht eingestrahlt, dass innerhalb der Dünnschicht zumindest eine optische Resonanzbedingung auftritt. Das von der Dünnschicht abgestrahlte Licht, und somit das gestreute und/oder reflektierte und/oder transmittierte Licht wird erfasst. Insbesondere das Streulicht wird in einem Streufeld erfasst dieses wird ausgewertet.
Abhängig von Änderungen in diesem Streufeld werden Änderungen des ersten Parameters, der eine elektrische Eigen- schaff der Dünnschicht beschreibt, erkannt. Der erste Parameter ist insbesondere die elektrische Leitfähigkeit.
Es wird also eine optische Charakterisierung einer Dünnschicht durch Abbildung des Streulichtfelds bei Beleuchtung unter einem definierten Winkel mit einer definierten Wellenlänge durchgeführt und zwar derartig, dass innerhalb der Dünnschicht wenigstens eine optische Resonanzbedingung erfüllt ist. Unter diesen Bedingungen ist die Empfindlichkeit auf die Brechzahl bzw. den Brechungsindex und eine Schichtdickenänderung maximal. Eine Inhomogeni- tät in der elektrischen Leitfähigkeit der Dünnschicht macht sich durch Unterschiede in der Streufeldintensität bemerkbar. Durch eine derartige Vorgehensweise kann somit sehr einfach und aufwandsarm und dennoch äußerst exakt Inhomogenität in dem elektrischen Parameter erkannt wer- den. Auch sehr geringfügige Inhomogenitäten können dadurch sicher und präzise detektiert werden.
Insbesondere durch die Auswertung und Analyse der Intensitätsänderungen im Streulichtfeld können diese Änderungen der Parameterwerte des die elektrischen Eigenschaften der Dünnschicht beschreibenden Parameters auch einfach erkannt werden.
Insbesondere ist vorgesehen, dass dann, wenn die auf Basis des Streufelds ermittelte Inhomogenität innerhalb eines insbesondere von der Dünnschicht selbst, insbesondere deren Dicke und/oder deren Einsat z zweck , wie bspw. als Backplane für Displays, und/oder deren Materialzusammensetzung, abhängigen Toleranzintervalls liegt, die Dünnschicht als geeignet für den vorgesehenen Einsatzzweck beurteilt wird. Liegt die Inhomogenität innerhalb des va- riabel vorgebbaren Toleranzintervalls, liegt auch die Helligkeitsschwankung in einem Bereich, der akzeptabel ist, insbesondere ggf. vom menschlichen Auge gar nicht wahrnehmbar ist. Liegt die Inhomogenität außerhalb des Toleranzintervalls ist das Substrat mit der Dünnschicht nicht tauglich für den geplanten Einsatzzweck.
Insbesondere ist vorgesehen, Schichtparameter der Dünnschicht nicht für jeden Punkt der Fläche dieser Dünnschicht zu messen, sondern die experimentellen Bedingungen so zu wählen, dass die Sensitivität eines einfachen Ausgangssignals auf Änderungen der Schichtparameter besonders groß ist. Gerade dazu ist es von besonderer Vorteilhaftigkeit , die Beleuchtungsbedingungen so einzustellen, dass sich innerhalb der Schicht eine optische Resonanz ausbildet. Aufgrund von geringer Dickenschwankung reicht eine Grobmessung an einer Stützstellen aus. Die Schwankung ist so gering, dass der Fehler durch den Winkel des Empfangsbereichs der Kamera auch aufgenommen werden.
Insbesondere ist die Dünnschicht mit einer periodischen Struktur ausgebildet. Gerade bei derartigen Schichtausgestaltungen entstehen diese optischen Resonanzen. Diese optischen Resonanzen entstehen daher insbesondere auf Schichten mit derartigen periodischen Strukturen, welche aus Gradientenindexen oder Amplitudenüberhöhungen herrüh- ren. Derartige optische Resonanzen zeigen in Simulationen eine signifikantere Intensitätsänderung in der ersten Ordnung als in der nullten Ordnung. Besonders vorteilhaft wird somit die Messung nicht in der nullten Ordnung sondern in höherer Ordnung durchgeführt und somit nicht in direkter Reflexion .
Vorzugsweise wird zumindest an einer Stützstelle und somit einem Flächenpunkt der Dünnschicht ein die mit insbesondere periodischer Struktur ausgebildete Dünnschicht beschreibender zweiter Parameter gemessen. Insbesondere werden hierbei die Schichtdicke und/oder der Brechungsindex gemessen. Abhängig von diesem zumindest einen zweiten Parameter wird dann die optische Resonanzbedingung bestimmt. Es erfolgt in diesem Zusammenhang insbesondere eine nicht-flächenhafte Erfassung, wie bereits oben angedeutet wurde. Prinzipiell reicht bereits eine derartige Stützstellenmessung aus. Es können jedoch auch mehrere an unterschiedlichen Stützstellen durchgeführte Messungen erfolgen. Da üblicherweise die Schichtdickenschwankung der Dünnschicht relativ gering ist, reicht prinzipiell bereits eine derartige Stützstellenmessung aus.
Bei einer höchsten Schichtdickenvariation von 30% kann die Inhomogenität noch ermittelt werden. Vorteilhafter wäre eine Variation von 20% der Schichtdicke und besser eine Variation von 10%.
Größere Schwankungen der Schichtdicke müssten dann über eine teilkontinuierliche Messung in einem so genannten geschlossenen Umlauf („closed loop") -Prozess ermittelt werden und für die jeweilige Schichtdicke angepasst wer- den. Vorzugsweise wird die Stützstelle in einem Bereich der Fläche der Dünnschicht gewählt, der nicht in einem Randbereich des beschichteten Substrats liegt. Ein derartiger Rand ist für eine Stützstellenmessung ungeeigneter, da es hier zu Schichtdickenüberhöhungen aufgrund der Fertigung und Erzeugung der Dünnschicht kommt und somit üblicherweise dort kein repräsentativer Wert erhalten wird.
In besonderer Vorteilhaftigkeit des Verfahrens ist es daher nicht erforderlich, zumindest über den größten Teil der Fläche eine derartige Stützstellenmessung oder sogar jeden Punkt der Fläche eine derartige Stützstellenmessung durchzuführen .
Vorzugsweise wird vorgesehen, dass eine optische Resonanzbedingung simulativ ermittelt wird und als Eingangsparameterwert dazu zumindest ein gemessener Parameterwert berücksichtigt wird. Als Eingangsparameterwert kann beispielsweise ein gemessener Wert der Schichtdicke und/oder ein gemessener Wert des Brechungsindex berücksichtigt werden. Prinzipiell reicht bereits ein derartiger Wert einer Schichtdicke oder ein derartiger Wert eines Brechungsindex aus. Die Messung zumindest eines Werts eines derartigen Schichtparameters erfolgt vorzugsweise durch Weißlicht-Spektroskopie .
Vorzugsweise wird ein mathematisches Modell zugrundege- legt, wobei anhand der gemessenen Parameterwerte und mittels des mathematischen Modells der geeignete Beleuch- tungs- und Abbildungswinkel berechnet wird, in dem dann das Beleuchtungslicht auf die Dünnschicht eingestrahlt wird und entsprechend ein Detektor angeordnet wird, um das abgestrahlte Licht in der optischen Resonanzbedingung detektieren zu können.
Vorzugsweise wird die Dünnschicht mit ihrer periodischen Struktur in ihrem mathematischen Modell abgebildet bzw. beschrieben und es wird unter Berücksichtigung von zumindest einem gemessenen Eingangsparameterwert der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex ein Arbeitspunkt bestimmt. Ein Arbeitspunkt definiert sich insbesondere aus einem Wertepaar zwischen dem definierten Winkel, mit dem das Beleuchtungslicht auf die Dünnschicht eingestrahlt wird und der Wellenlänge des Beleuchtungslichts.
Es wird somit vorzugsweise als ein Arbeitspunkt auch eine Position einer Beleuchtungslichtquelle und einem Detektor zur Aufnahme des Streufelds unter Berücksichtigung der Wellenlänge des Beleuchtungslichts bestimmt, wobei die Position relativ zur Dünnschicht bestimmt wird. Dies insbesondere im Hinblick darauf, dass bei der Position eine ermittelte optische Resonanzbedingung erfüllt wird.
Da durch entsprechende Analyse bzw. vorherige Inforraatio- nen das Material der Dünnschicht als auch die Wellenlänge des verwendeten Beleuchtungslichts bekannt ist, kann auch ermittelt werden, bei welchem Winkel des Beleuchtungslichts eine optische Resonanz in der Dünnschicht auftritt . Berücksichtigt wird insbesondere hier auch die periodische Struktur der Dünnschicht, wobei anhand dieser Struktur und der Dünnschicht ein mathematisches Modell zu Grunde gelegt wird. Dazu wird die gemessene Schichtdicke und/oder der gemessene Brechungsindex benötigt. Anhand dieses mathematischen Modells lassen sich dann die opti- - lo schen Resonanzen bei bestimmten Beleuchtungswinkeln berechnen. Die Position der optischen Resonanzbedingung ist die gleiche wie die Position des optischen Detektors zur Detektion des abgestrahlten Lichts von der Dünnschicht. Das heißt man kennt dann anhand dieser Rechnung die Stelle, an der man die optische Resonanz erwartet, bestimmen.
Die relevanten Parameter zur Erstellung des Modells sind die Schichtdicke, der Einfallswinkel der Beleuchtung, der Gitterabstand mit der Gitterbreite und Höhe sowie die Substratdicke mit ihrer empirisch ermittelten Brechzahl. Durch die Lösung der Maxwellschen Gleichung mit den oben erwähnten Parametern werden dann die Plots für die reflektierte Intensität, welche über den Einfallswinkel und Wellenlänge aufgetragen sind, berechnet. In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass die Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex an einer Stützstelle diskret erfolgt, insbesondere vor der Streufelddetektion durchgeführt wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird somit minimal nur einmal eine der- artige Stützstellenmessung durchgeführt. Es kann auch vorgesehen sein, dass in spezifischen Zeitabständen jeweils eine derartige Stützstellenmessung durchgeführt wird, wobei dadurch die Begrifflichkeit einer diskreten Messung umfasst ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex während der Streufelddetektion durchgeführt wird, insbesondere während der Streufelddetektion kontinuierlich durchgeführt wird. Es kann hier vorgesehen sein, dass die Messvorrich- tung mit Subsystemen so ausgebildet und angeordnet wird, dass an der gleichen Stelle der Dünnschicht die Stützstellenmessung und dann die Streutelddetektion an dieser Stützstelle erfolgt.
In vorteilhafter Weise wird vorgesehen, dass die Bestim- mung eines die Dünnschicht beschreibenden zweiten Parameters mit einem ersten Subsystem einer Messvorrichtung zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameters durchgeführt wird, und die Streufelddetektion mit einem zweiten Subsystem der Messvorrichtung durchgeführt wird. Eine derartige Separierung der Messvorrichtung in zwei Subsysteme bringt dadurch die entsprechende Vorteil- haftigkeit im Hinblick auf die jeweils dazu zu messenden individuellen Parameterwerte. Vorzugsweise wird vorgesehen, dass mit dem ersten Subsystem der Messvorrichtung die Dünnschicht von einer ersten Seite mit Licht beleuchtet wird, das Reflexionslicht er- fasst wird und an der gegenüberliegenden Seite das Transmissionslicht detektiert wird. Abhängig von dem Reflexi- onslicht und dem Transmissionslicht wird dann die Schichtdicke und/oder der Brechungsindex gemessen bzw. bestimmt. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind somit Komponenten des ersten Subsystems an unterschiedlichen Seiten der Dünnschicht angeordnet. In einer weiteren al- ternativen Ausführung kann vorgesehen sein, dass mit dem ersten Subsystem der Messvorrichtung die Dünnschicht durch ein Eilipsometer mit polarisiertem Licht beleuchtet wird und auf der gleichen Seite der Dünnschicht eine Po- larisationsanalysatoreinheit angeordnet ist, welche aus dem Reflexionslicht die Polarisation des Lichts bestimmt, wobei abhängig davon die Schichtdicke und/oder der Brechungsindex der Dünnschicht bestimmt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Subsysteme der Messvorrichtung so angeordnet werden, dass ohne Verschie- ben der Subsysteme relativ zueinander und ohne Verschieben des Trägers mit der Dünnschicht relativ zur Messvorrichtung keine gleichzeitige Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex durch das erste Subsystem an einer ersten Stelle der Dünnschicht und eine Streufeldde- tektion an dieser ersten Stelle durch das zweite Subsystem durchgeführt werden kann. Die Subsysteme der Messvorrichtung werden bei dieser Ausführung daher so positioniert, dass an unterschiedlichen Flächenpunkten der Dünnschicht einerseits die Stützstellenmessung zur Bestimmung der Schichtdicke und/oder des Blechungsindex durchgeführt wird, und an anderer Stelle dann die Streufelddetektion erfolgt .
In einer weiteren alternativen Ausführung wird vorgesehen, dass die beiden Subsysteme der Messvorrichtung in einem System integriert werden und an einer Stelle der Dünnschicht sowohl eine Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex als auch dann eine Streufelddetektion durchgeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung wird somit ohne Verschieben eines Subsystems an dem gleichen Flä- chenpunkt der Dünnschicht eine Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex einerseits und eine Streu- felddetektion des Einfaltslichts und den daraus resultierenden abgestrahlten Licht von der Dünnschicht durchgeführt . Vorzugsweise wird die Dünnschicht zur Messung des Streufelds relativ zur Messvorrichtung verschoben. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Verschiebung so erfolgt, dass im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Dünnschicht im Hinblick auf das Streufeld vermessen wird .
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung mehrere zweite Subsysteme, insbesondere mehrere Streufelddetektoren aufweist, die so angeordnet werden, dass sie im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Dünnschicht im Hinblick auf ihren defektierenden Erfassungsbereich abdecken.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Messung des Streufelds in erster Ordnung der optischen Resonanzbedin- gung durchgeführt. Wie bereits oben erwähnt, ergibt sich dadurch der Vorteil einer wesentlich signifikanteren Intensitätsänderung des Streufelds gegenüber direkter Reflexion und somit in nullter Ordnung. Dadurch können auch sehr geringe Inhomogenitäten präzise als auch ihre ganz exakte lokale Position detektiert werden.
Vorzugsweise werden als optische Resonanzbedingung eine Fabry-Perot-Resonanz und/oder eine Plasmonen-Resonanz zugrundegelegt. Bei Erfüllung der Fabry-Perot- Resonanzbedingung stellt sich eine Feldüberhöhung inner- halb des Dünnfilms ein. Bei Plasmonen-Resonanz tritt eine Feldüberhöhung an wenigstens einer Grenzfläche auf. Gerade bei diesen Bedingungen ist die Empfindlichkeit auf Brechzahl und Schichtdickenänderung maximal.
Im Hinblick auf eine flächenhafte Aufnahme des Streu- lichtfelds wird insbesondere vorgesehen, mit einer Kamera eine zweidimensionale Information eines Teils der Fläche der Dünnschicht aufzunehmen. Das Substrat mit Dünnschicht wird dabei relativ zur Messvorrichtung bewegt, so dass man von einem Teil-Scannen der Oberfläche der Dünnschicht reden kann. Durch eine laterale Vervielfachung der Beleuchtungseinrichtung und der Kamera kann man die gesamte Fläche der Dünnschicht inspizieren, wie bereits oben angedeutet wurde.
Des Weiteren ist noch zu erwähnen, dass mit dem Detektor zur Erfassung des Streulichtfelds auch ein gewisser Toleranzbereich im Hinblick auf den Winkel des abgestrahlten Lichts erfasst werden kann und somit auch im Hinblick auf die optische Resonanzbedingung ein gewisser Toleranzbereich mit umfasst und detektiert wird. Die Inhomogenität der Dünnschicht und somit die Schwankung des die Dünnschicht beschreibenden elektrischen Parameters im Hinblick auf dessen Werte wird dann aus der flächigen Aufnahme der Kamera ermittelt.
Da bei spezifischen Dünnschichten davon ausgegangen wer- den kann, dass die Schichtdickenschwankung in einem gewissen Toleranzbereich auftritt, reicht bereits eine einzige Stützstellenmessung aus, um dann abhängig von diesem Wert und dem mathematischen Modell eine Ermittlung der Resonanzposition pro Substrat mit Dünnschicht durchzufüh- ren. Der Vorteil dieses Systems ist die äußerst präzise und hochgenaue Messung einmal durchzuführen und dann quasi einen Schwellwert für die Kamerainspektion zu berechnen, welche dann schnell die gesamte ausgeleuchtete Substratfläche auf Inhomogenität inspizieren kann. Wie bereits mehrmals erläutert, ergibt sich daraus die wesentliche Vorteilhaftigkeit des Verfahrens im Hinblick auf Schnelligkeit und geringem Aufwand und äußerst hohe Präzision . Vorzugsweise liegt ein geeigneter Arbeitspunkt, wie er oben definiert wurde, an der Flanke eines Reflexionsminimums. Gerade grad dann, wenn die Schichtdickenschwankung des Substrats und darauf aufgebrachte Dünnschicht in einer gewissen Toleranz bleibt, muss somit nur eine einzige Stützstellenmessung bezüglich der Schichtdicke und/oder der Brechzahl durchgeführt werden.
Ist es nicht gegeben, oder soll eine noch höhere Präzision erreicht werden, so kann als alternative Vorgehensweise beispielsweise ein Eilipsometer verwendet werden. Es kann dann kontinuierlich eine Stützstellenmessung an einer Stelle oder bei Bewegung des Substrats relativ zur Messvorrichtung an unterschiedlichsten Stellen und Flächenpunkten der Dünnschicht durchgeführt werden.
Alternativ zur Messung der Schichtdicke und/oder der Brechzahl direkt an der zu untersuchenden Dünnschicht kann auch eine simulative Bestimmung dieser Schichtdicke und/oder der Brechzahl durchgeführt werden. Dazu wird insbesondere vorgesehen, dass anhand einer einmal ermittelten Probe der Dünnschicht mit den genannten Parametern eine entsprechende Simulativwertbildung für die dann tatsächlich zu vermessende Dünnschicht bereitgestellt wird. Bei dieser rein simulativen Vorgehensweise zur Schichtdickenbestimmung und/oder Brechzahlbestimmung wird die Annahme zugrundegelegt, dass das Glassubstrat immer inner- halb einer gewissen Toleranz bleibt. Ein geringer Nach- teil dieser rein simulativen Vorgehensweise besteht in der Genauigkeit und Eindeutigkeit.
Gerade dann, wenn die Schichtdickenschwankung der Dünnschicht innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs liegt und annahmegemäß diese eingehalten wird, ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Stützstellenmessung an dem gleichen Flächenpunkt der Dünnschicht erfolgt, wie dann eine Streufeldmessung. Diese nicht zwingend erforderliche Abstimmung kann bei minimaler Schichtdicken- Schwankung deswegen unterbleiben, da der Detektor zur Erfassung des Streufelds einen gewissen Bildwinkel und somit auch einen gewissen Toleranzbereich erfasst und abbildet .
Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschriebenen Parameter erfasst eine Beleuchtungseinrichtung. Mit dieser Beleuchtungseinrichtung wird die Dünnschicht zumindest bereichsweise über der Fläche beleuchtet. Die Messvorrichtung umfasst darüber hinaus eine Steuer- und Auswerteeinheit, welche zur Steuerung der Position der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist und mit welcher die Beleuchtungseinrichtung abhängig von ausgewerteten Signalen örtlich so zur Dünnschicht positionierbar ist, dass das Beleuchtungslicht der Beleuchtungs- einrichtung mit seiner Wellenlänge und einem derartigen Winkel auf die Dünnsicht einstrahlbar ist, dass innerhalb der Dünnschicht zumindest eine optische Resonanzbedingung auftritt, und dass unter dieser Resonanzbedingung von der Dünnschicht abgestrahlte Licht erfassbar und ein dadurch erzeugtes Streufeld auswertbar ist, wobei abhängig von Änderungen, insbesondere Intensitätsänderungen, im Streu- lichtfeld Änderungen des ersten Parameters erkennbar sind .
Die Messvorrichtung umfasst im Hinblick auf seine Komponenten vorzugsweise zwei Subsysteme. Dabei ist ein Sub- System zur Messung der Schichtdicke und/oder des Brechungsindex der Dünnschicht an zumindest einer spezifischen Stützstelle ausgebildet.
Das zweite Subsystem der Messvorrichtung ist zur Detek- tion des Streulichtfelds ausgebildet. Die beiden Subsys- teme können mit ihren Komponenten so angeordnet sein, dass die Stützstellenmessung an einem ersten Flächenpunkt erfolgt und die Streufeldmessung an einen unterschiedlichen zweiten Flächenpunkt. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass im Laufe des Messvorgangs das zweite Subsystem auch an der Stützstelle zur Streufeldmessung verbracht wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass dadurch eine Relativbewegung ermöglicht ist, wobei insbesondere dazu das Substrat mit der Dünnschicht relativ zum zweiten Subsystem und somit auch zur Messvorrichtung verschiebbar ange- ordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung sind somit die beiden Subsysteme so relativ zueinander positioniert, dass ohne ein Verschieben der Subsysteme und ohne ein Verschieben der Dünnschicht relativ zur Messvorrichtung die beiden Subsysteme an unterschiedlichen Flächenpunkten der Dünnschicht detektieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Subsysteme so angeordnet sind, dass sie quasi gleichzeitig an einem Flächenpunkt der Dünnschicht detektieren können. Vorzugsweise umfasst das erste Subsystem zwei Komponenten. Dabei kann eine derartige Komponente der Oberseite der Dünnschicht zugewandt angeordnet sein, und die zweite Komponente der Unterseite der Dünnschicht und somit auch insbesondere der Unterseite des Substrats zugewandt sein. Vorzugsweise bilden die beiden Komponenten ein Diodenzei- len-Spekrometer .
Vorzugsweise umfasst das zweite Suchsystem eine Kameraoptik, die insbesondere als Scheimpflug-Optik ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird eine Abbildung erfasst die über die gesamte Fläche fokussiert ist. Diese ermittelte Abbildung wird mittels einer Verzeichniskorrektur dann korrigiert. Insbesondere ist die Beleuchtungseinrichtung und der Detektor zur Erfassung des Streulichtfelds an einer gemeinsamen Haltevorrichtung angeordnet, welche bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig, ausgebildet ist, so dass die Beleuchtungseinrichtung und die Kameraabdeckung im Hinblick auf die jeweils geeigneten Positionen zur Dünnschicht variabel verschwenkt und positioniert werden können. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die jeweils gegebenen optischen Resonanzbedingungen besonders vorteilhaft, so dass auch hier die Relativpositionen äußerst exakt und variabel verändert und eingestellt werden können. Bei einer weiteren Ausgestaltung der Messvorrichtung können die beiden defektierenden Komponenten des ersten Subsystems auf der gleichen Seite der Dünnschicht angeordnet sein. Es kann hierzu ein Eilipsometer vorgesehen sein. Bei einer derartigen Ausgestaltung umfasst das erste Sub- System somit eine Einheit, die polarisiertes Licht emittiert und auch die Dünnschicht damit angestrahlt, wobei darüber hinaus eine Polarisationsanalysatoreinheit vorgesehen ist, mit der das von der Dünnschicht dann abgestrahlte Licht im Hinblick auf dessen Polarisation detek- tierbar ist . Auch hier kann das erste Subsystem so angeordnet sein, dass die Stützstellenmessung ohne Verschieben der beiden Subsysteme relativ zueinander und ohne ein Verschieben des Substrats relativ zur Messvorrichtung an einem unterschiedlichen Flächenpunkt als eine Streufelddetektion durchgeführt ist.
Die Messeinheiten des ersten Subsystems können als Art Stützstelle für das aufgenommene Kamerabild verwendet werden. Hierzu kann insbesondere mittels Software eine Mustererkennung oder eine auf dem zu messenden Träger mit der Dünnschicht zumindest eine Markierung ausgebildet sein, um die genaue Position zu ermitteln.
Ebenfalls kann bei dieser Ausgestaltung des ersten Subsystems jedoch auch eine Anordnung der Messvorrichtung und der Subsysteme zueinander sein, bei der an einem gleichen Flächenpunkt die Stützstellenmessung und die Streufelddetektion durchgeführt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann als zusätzlicher Verfahrensschritt vorgesehen sein, dass eine Auswertung einer Qualitätsvariation durchgeführt wird, wobei dies anhand von Intensitätsänderungen in einem Durchlichtverfahren anhand der Abbildung mittels Kamera erfolgt .
Bei dieser Messung wird die Schichtdicke an einer zu markierenden oder ermittelten Position gemessen. Mittels der Kamera wird hier im Durchlichtverfahren die Abbildung aufgenommen. Anhand der genauen Korrelation zwischen ermittelten Schichtdicke an einem konkreten Punkt und der abgebildeten Kameraaufnahme an einem dann zu ermittelten Punkt wird anhand der Helligkeitsvariation direkt die SchichtInhomogenität in der abbildenden Aufnahme ermittelt .
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen der Messvorrichtung anzusehen. Zur Durchführung dieser Verfahrensschrit- te umfasst die Messvorrichtung entsprechende Mittel. Diese können von den einzelnen Subsystemen umfasst sein. Insbesondere ist darüber hinaus auch die Steuer- und Auswerteeinheit entsprechend ausgebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an- hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung von optischen
Resonanzen in einem dünnen Film; Fig. 2 ein Diagramm, bei dem die Reflektivität eines dünnen Films für verschiedene Finessen dargestellt ist ;
Fig. 3 ein Diagramm bei dem die Intensität in Abhängig- keit von der Phasendifferenz zur Wahl eines Arbeitspunktes in der Nähe einer Fabry-Perot- Resonanz dargestellt ist;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvor- richtung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung; und
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf eine Messmodul- kaskade zur Inspektion der gesamten Fläche.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Schnittdarstellung eines Substrats 1 gezeigt, auf dessen Oberfläche 2 eine Dünnschicht 3 als elektrisch leitender Film aufgebracht ist. Mittels einer in Fig. 1 nicht gezeigten Beleuchtungseinrichtung wird Licht auf eine Oberfläche bzw. Oberseite 4 der Dünnschicht 3 eingestrahlt, was durch eine einfallende Welle als Einfallslicht bzw. Beleuchtungslicht 5 gezeigt ist. An der Oberseite 4 wird dieses Beleuchtungslicht 5 reflektiert, so dass eine reflektierte Welle entsteht, die durch ein abgestrahltes Licht in Form eines Reflexionslichts 6 charakterisiert ist . Des Weiteren ist symbolhaft dargestellt, dass im Inneren der Dünnschicht 3 eine Fabry-Perot-Resonanz 7 auftritt. Ferner sind beispielhaft Wellenleitermoden 8 sowie Oberflächenwellen 9 ausgebildet. Des Weiteren ist noch eine transmittierte Welle als Transmissionslicht 10 einge- zeichnet, welche wie das Reflexionslicht 6 ebenfalls ein von der Dünnschicht 3 abgestrahltes Licht darstellt. Streulicht als abgestrahltes Licht ist der Übersichtlichkeit dienend nicht eingezeichnet.
Resonanzen führen zu einer vergleichsweise abrupten Ände- rung des transmittierten, reflektierten oder gestreuten Lichtfeldes und machen sich entsprechend bemerkbar.
Die Position dieser optischen Resonanz lässt sich beispielsweise durch rigorose numerische Simulation, welche in der Regel basierend auf numerischen Lösungen der Max- wellschen Gleichungen basieren, vorhersagen.
In Fig. 2 ist dazu ein beispielhaftes Diagramm gezeigt, bei dem die Intensität I in Abhängigkeit von der Phasendifferenz dargestellt ist. Es zeigen sich dabei Arten von optischen Resonanzen in einem dünnen Film bzw. in einer dünnen Schicht. In der Nähe dieser Resonanzen führen kleine Änderungen zu messbaren Intensitätsänderungen. In der Regel bedeutet die Messung in Resonanz auch eine hohe Empfindlichkeit von den Eingangsgrößen der Beleuchtung. Damit diese sich nicht auf die Messergebnisse niederschlagen, ist eine flächenhafte Messung vorteilhaft.
Die Dünnschicht 3 weist eine Schichtdicke d auf, die etwa einen nm bis mehrere hundert nm aufweist.
Vorzugsweise kann eine Nutzung dieser Dünnschicht 3 als Fabry-Perot-Resonator vorgesehen sein. Dieser hat einen Reflexionsverlauf, der durch einen konstanten Wert mit abrupten Einbrüchen gekennzeichnet ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Transmissionsverlauf ist komplementär dazu. Die Abhängigkeit von Brechzahl bzw. Brechungsindex und Schichtdicke d ergibt sich aus der so genannten Airy-Formel, wie sie nachfolgend dargestellt ist. sin2(£/ 2)
1 = Io l + sin2(£/ 2)
Diese Formel umfasst die Finesse F, welche wie folgt lautet :
F ~ (! - Γι Γι )2
Und die Phasendifferenz δ für eine Hin-Rück-Reflexion, die folgendermaßen lautet:
_ 4md cosa
~ Ä Hierbei bezeichnet X die Wellenlänge, n den Brechungsindex, d die Schichtdicke und den Ausbreitungswinkel innerhalb der Dünnschicht 3.
Entscheidend für die Schärfe der Reflexionsminima ist diese Finesse F. Sie hängt vom Produkt der Flächen- Reflexionsfaktoren rl und r2, nämlich der Filmober- und Unterseite ab. Bei einem gegebenen Film bzw. einer Dünnschicht 3 liegen die Brechzahlen fest. Die variable Größe ist der Einfallswinkel. Entscheidend für die Position der Minima ist die Phasendifferenz δ, die linear von der Brechzahl n und der Schichtdicke d des Resonators abhängt.
Entsprechend den Fresnelschen Formeln steigt mit zunehmendem Einfallswinkel der Reflexionsfaktor und damit die Finesse F des Fabry-Perot-Resonators der aus der Schicht gebildet wird. Damit wird die Sensitivität auf Dickenschwankungen größer. Allerdings geht gleichzeitig die Schichtdicke d nur noch um den Faktor cos vermindert ein. Beide Effekte kompensieren sich näherungsweise. Werden die Wellenlänge und der Einfallswinkel so gewählt, dass die gerade an der Flanke eines Reflexionsminimums liegen, führen auch geringe Schichtdickenänderungen und/oder Brechzahländerungen zu sichtbaren Transmissionsänderungen. Dies ist in Punkt PI in dem Diagramm gemäß Fig. 3 gezeigt, bei dem die Intensität I in Abhängigkeit von der Phasendifferenz dargestellt ist.
Da nun nicht mehr ein ganzes Spektrum, sondern ein einzelner Wert aufgenommen wird, ist dieses erfindungsgemäße Verfahren oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon inhärent inline-tauglich .
In der Darstellung gemäß Fig. 3 befindet man sich am Punkt P2 im Zentrum der Fabry-Perot-Resonanz . Hier tritt im Innern der Dünnschicht 3 die stärkste Resonanzüberhöhung auf, so dass die LichtStreuung an Störungen maximal wird .
Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn statt des spiegelnden Reflexes das Streufeld oder bei gitterartigen Struk- turen eine Beugungsordnung betrachtet wird. Das ist eine vorteilhafte Konfiguration, da hier der Kontrast deutlich besser und die örtliche Zuordnung einfacher ist. Entsprechend kann dies mit einer Plasmonen-Resonanzbedingung erreicht werden. Durch Schichtrauheiten in der Brechzahl oder der Schichtdicke d können Oberflächen und Schichtwellenleitermoden angeregt werden. Ist die Einstrahlbedingung so, dass 0- berflächen angeregt werden, findet eine maximale Überkopplung der Energie in die Oberflächenwellen statt. Dies ist ebenfalls eine optische Resonanz, nur ist die Abhängigkeit von Wellenlängen und Einfallswinkel deutlich stärker als für die Fabry-Perot-Resonanz. Eine derartige weitere optische Resonanzbedingung ist somit die Plasmo- nen-Resonanz . Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon wird somit eine optische Charakterisierung einer Dünnschicht 3 durch Abbildung des Streulichtfeldes bei Beleuchtung und einem definierten Winkel mit einer definierten Wellenlänge durchgeführt, so dass innerhalb der Dünnschicht 3 wenigstens eine optische Resonanzbedingung erfüllt ist. Insbesondere können hier Fabry-Perot-Resonanzbedingungen und/oder Plasmonen- Resonanzbedingungen für eine derartige Vorgehensweise zugrundegelegt werden. Gerade unter diesen Bedingungen ist die Empfindlichkeit auf Brechzahl und Schichtdickenänderung maximal und eine inhomogene elektrische Leitfähigkeit, welche den ersten Parameter einer elektrischen Eigenschaft der Dünnschicht darstellt, macht sich durch Unterschiede in der Streufeldintensität bemerkbar. Besonders bevorzugt wird die Dünnschicht mit einer periodischen Struktur erzeugt, auf denen diese optischen Resonanzbedingungen bestehen. In besonders vorteilhafter Weise wird im Ausführungsbeispiel die optische Resonanz nicht in der nullten Ordnung und somit in direkter Refle- xion, sondern in höherer Ordnung, insbesondere erster Ordnung gemessen, da dadurch siffnifikant höhere Intensitätsänderungen erreichbar sind und somit auch kleine Inhomogenitäten durch diese Intensitätsänderungen kenntlich gemacht werden können. In Fig. 3 ist in Punkt PI diejenige Stelle gezeigt, in der Wellenlänge und Einfallswinkel so gewählt sind, dass sie gerade an der Flanke des Reflexionsminimums in Punkt P2 liegen. Der weitere gezeigte Punkt P3 ist ebenfalls an einer Flanke zu diesem Reflexionsminimum gezeigt und ent- sprechend geeignet wie der Punkt PI .
In Fig. 4 ist in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 11 gezeigt. Die Messvorrichtung 11 ist zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft der Dünnschicht 3 auf dem Träger bzw. dem Substrat 1 beschreibenden ersten Parameters, nämlich der elektrischen Leitfähigkeit, ausgebildet. Die Messvorrichtung 11 umfasst dazu Mittel, mit denen die Dünnschicht 3 zumindest bereichsweise über ihre Fläche beleuchtet wird. Das Beleuchtungslicht weist dazu eine spezifische Wellenlänge auf und wird unter Berücksichtigung dieser Wellenlänge und einem derartigen Winkel ß auf die Oberseite 4 der Dünnschicht 3 eingestrahlt, dass im Inneren der Dünnschicht 3 zumindest eine optische Resonanzbedingung auftritt. Die Vorrichtung 11 umfasst dar- über hinaus weitere Mittel, mit denen das unter dieser zumindest einen optischen Resonanzbedingung von der Dünnschicht 3 abgestrahlte Licht erfasst wird. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 11 Mittel, mit denen das durch dieses abgestrahlte Licht erzeugte Streufeld (Streulicht) ausgewertet wird, wobei abhängig von Intensitätsänderungen in der Streufeldverteilung Änderungen dieser elektrischen Leitfähigkeit der Dünnschicht 3 erkannt werden können.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein erstes Subsystem I I a . Die- ses ist zur nicht-flächenhaften Bestimmung der Schichtdicke d und/oder der Brechzahl der Dünnschicht 3 ausgebildet. Dieses erste Subsystem I I a kann somit zumindest einen dieser Parameter wertmäßig erfassen. Es können auch beide Parameter wertmäßig erfasst werden. Insbesondere ist somit vorgesehen, dass zumindest Werte eines derartigen Parameters gemessen werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dazu vorgesehen, dass das erste Subsystem I I a Messeinheiten 12 und 13 umfasst. Die Messeinheit 12 ist dabei auf der der Oberseite 4 der Dünnschicht 3 zugewandten Seite angeordnet. Die zweite Messeinheit 13 ist demgegenüber unter dem Substrat 1 angeordnet. Diese beiden Komponenten in Form der Messeinheiten 12 und 13 bilden vorzugsweise im Ausführungsbeispiel ein Diodenzeilenspektrometer .
In der gezeigten Ausführung erfolgt die optische Detekti- on der Schichtdicke d und/oder der Brechzahl der Dünnschicht 3 an einem ersten Flächenpunkt 14 der Dünnschicht 3
Die Messvorrichtung 11 umfasst darüber hinaus ein zweites Subsystem IIb, welches zur flächenhaften Abbildung des Schichtstreufeldes am Arbeitspunkt und zur Auswertung und Speicherung des Resultats ausgebildet ist. Das zweite Subsystem IIb ist in der gezeigten Ausführung gemäß Fig. 4 getrennt zum ersten Subsystem IIa angeordnet. Das zweite Subsystem IIb umfasst eine Lichtquelle 15, dessen Licht optional über einen Lichtleiter 16 und über eine Optik 17 auf die Oberseite 4 als Beleuchtunglicht 18 eingestrahlt wird. Eine Einstrahlung erfolgt dabei auf einen zweiten Flächenpunkt 19, der verschieden zum ersten Flächenpunkt 14 ist. Dies bedeutet, dass bei der vorliegen- den Ausführung die beiden Subsysteme IIa und IIb so angeordnet sind, dass sie ohne ein gegenseitiges relatives Verschieben zueinander und ohne ein Verschieben des Substrats 1 mit der Dünnschicht 3 nicht gemeinsam an einem einzigen Flächenpunkt der Dünnschicht 3 detektieren kön- nen.
Das zweite Subsystem IIb umfasst darüber hinaus einen Detektor 20 in Form einer Kamera, welche zur Detektion eines Streufelds 21 als von der Dünnschicht 3 abgestrahlte Licht ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Kamera 20 dazu eine Kameraoptik 22, die im Ausführungsbeispiel insbesondere als Scheimpflug-Optik ausgebildet ist.
In der gezeigten Ausführung ist sowohl die Optik 17 als auch die Kamera 20 als separate Komponenten ausgebildet und sie sind beabstandet zueinander angeordnet. Sie sind beide an einem gemeinsamen Träger 23 ausgebildet. Dieser ist halbkreisförmig gestaltet und beide Komponenten 17 und 20 sind unabhängig voneinander relativ bewegbar an dieser Halterung bzw. dem Träger 23 angeordnet. Beide können gemäß den Pfeildarstellungen 24 und 25 entsprechend verschwenkt werden. Dies kann manuell erfolgen und andererseits insbesondere vorzugsweise über eine Steuereinheit 26 gesteuert erfolgen.
Insbesondere werden die beiden Komponenten betreffend die Optik 17 und die Kamera 20 so zu Oberseite 4 der Dünnschicht 3 angeordnet, dass sie unter Berücksichtigung und Abhängigkeit von der Wellenlänge des Beleuchtungslichts 18 in einem jeweils definierten Winkel zur Oberfläche 4 angeordnet sind. Diese positioneile Anbringung und somit der Arbeitspunkt, welcher durch das Wertepaar aus Wellenlänge des Beleuchtungslichts 18 und des Winkels ß gebildet ist, und unter Berücksichtigung des Materials der Dünnschicht 3 ist eine optische Resonanzbedingung erfüllt, so dass abhängig davon der Abstrahlwinkel des Streufelds 21 bekannt ist und daher entsprechend die Kamera 20 positioniert werden kann.
Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung 11 eine Bildanalyseeinheit 27.
Wie zu erkennen ist, ist die Bildanalyseeinheit 27 sowohl mit der Kamera 20 als auch mit den Messeinheiten 12 und 13 des ersten Subsystems IIa elektrisch verbunden. Lediglich beispielhaft ist daher diese Bildanalyseeinheit 27 dem zweiten Subsystems lld zugeordnet eingezeichnet. Sie kann auch dem ersten Subsystem IIa zugeordnet sein. Ent- sprechendes gilt auch für die Steuereinheit 26. Dies ist gemäß der Darstellung in Fig. 4 elektrisch mit der Bildanalyseeinheit 12 als auch mit der Kamera 20, der Optik 17 und der Lichtquelle 15 verbunden.
Im Hinblick auf die Funktionsweise der Messvorrichtung 11 zur Bestimmung von Inhomogenitäten der elektrischen Leitfähigkeit der Dünnschicht 3 wird zunächst die ideale Position der Optik 17 und der Kamera 20 zur Oberfläche 4 berechnet, und zwar dahingehend, dass in optischer Resonanz das Streufeld 21 detektiert werden kann. Dann wird zunächst durch das erste Subsystem IIa zumindest an einem einzigen Flächenpunkt 14 und somit an einer Stützstelle die Schichtdicke d oder die Brechzahl gemessen. Dies erfolgt beispielsweise durch Weißlicht- Spektroskopie. Durch diese ermittelten Parameterwerte wird dann anhand eines zugrundegelegten mathematischen Modells der geeignete Winkel ß und die Position der Kamera im Hinblick auf ihre Winkelanordnung zur Oberfläche 4 berechnet. Diesbezüglich ist auch das Material der Dünnschicht 3 bekannt, so dass berechnet werden kann, bei welchem Winkel ß die optische Resonanzbedingung, insbesondere die Fabry-Perot-Resonanz und/oder die Plasmonen- Resonanz auftritt. Anhand der periodischen Struktur der Dünnschicht 3 und der Schicht wird ein mathematisches Modell errechnet, wobei dazu die gemessene Schichtdicke d und/oder der Brechzahlwert zugrundegelegt werden. Anhand dieses Modells lassen sich dann diese optische Resonanzen bei bestimmten Beleuchtungswinkeln berechnen.
Darüber hinaus wird dann anhand dieser Berechnung die entsprechende Position der Optik 17 und der Kamera 20 eingestellt. Da die Wellenlänge des verwendeten Lichts, welches als Beleuchtungslicht 18 auf die Oberseite 4 eingestrahlt werden soll, bekannt ist, kann ein entsprechender Arbeitspunkt bei dieser optischen Resonanz bestimmt werden. Der Arbeitspunkt ergibt sich dabei aus dem Werte- paar betreffend die Wellenlänge des Beleuchtungslichts 18 und dem Winkel ß.
Das Streufeld 21 wird dann durch die Kamera 20 detek- tiert, wobei dies nicht nur an dem zweiten Flächenpunkt 19 erfolgt, sondern über ein zumindest Teilscannen der gesamten Oberfläche 4 der Dünnschicht 3. Dazu wird mit einer Kamera eine zweidimensionale Information eines Teils dieser Oberfläche 4 aufgenommen. Das Substrat 1 mit der Dünnschicht 3 wird dabei relativ zur Messvorrichtung 11 bewegt . Durch eine laterale Vervielfachung der Beleuchtungseinrichtung und der Kamera kann darüber hinaus die gesamte Oberseite 4 inspiziert werden. Somit werden beispielhaft mehrere Module aneinander gereiht, wie dies beispielsweise in der schematischen Draufsichtdarstellung gemäß Fig. 8 gezeigt ist. Indem diese Detektoren darüber hinaus so angeordnet sind, dass ihre Erfassungsbereiche unmittelbar aneinander angrenzen, gegebenenfalls etwas überlappen, kann die gesamte Oberseite 4 detektiert werden. Mit der Kamera 20 kann darüber hinaus auch ein gewisser Toleranzbereich im Hinblick auf das Streufeld 21 bzw. das von der Dünnschicht 3 abgestrahlte Streulicht abgedeckt und erfasst werden. Die Inhomogenität wird dann aus der flächigen Aufnahme der Kamera 20 ermittelt.
Geht man davon aus, dass die Schichtdickenschwankung der Dünnschicht 3 innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs liegt, kann dann lediglich nur eine derartige Stützstellenmessung durch das erste Subsystem IIa durchgeführt werden. Dadurch reicht somit eine einmalige Ermittlung der Resonanzposition pro Glasplatte und somit pro Sub- strat 1 mit Dünnschicht 3. Vorteil dieses Systems ist es gerade dahingehend, die hochgenaue Messung einmal durchzuführen und sozusagen einen Schwellwert für die Kamerainspektion zu berechnen, welche dann schnell die gesamte ausgeleuchtete Oberseite 4 der Dünnschicht 3 auf Inhomo- genität inspiziert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Flächenpunkt 14, an dem die Schichtdickenmessung und/oder die Brechzahlmessung durchgeführt wird, entfernt von einem gewissen Randbereich der Oberseite 4 ist. Dies ist deshalb vorteilhaft, da an diesen Randbereichen eine aufgrund der Fertigung der Dünnschicht 3 auftretende Schichtdickenüberhöhung relativ üblich ist.
Das erste Subsystem IIa kann auch aus einer numerischen Simulation zur Ermittlung des Arbeitspunktes bestehen. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird dann von einer Probe der Dünnschicht 3 eine entsprechende Schichtdicke und/oder Brechzahl bestimmt und diese als Eingangswerte für eine derartige simulative Weiterberechnung zugrundegelegt. Da die Abbildung der Probe unter einem gewissen Winkel aufgenommen wird, entsteht keine Fokussierung über die gesamte Probe. Deshalb kann eine Scheimpflug-Optik zur gleichmäßigen Fokussierung zur Hilfestellung herangezogen werden. Vorzugsweise wird die Ermittlung der Schichtdicke und des Brechungsindex vor der Abbildung mittels einer Kamera durchgeführt. Dadurch kann dann durch eventuelle Markierungen genau auf diese aufgenommenen Punkte im Kamerabild korreliert werden (Stützstellen) .
Die Steuereinheit 26 ist neben der positioneilen Einstel- lung der Optik 17 und der Kamera 20 auch zur Variation der Wellenlänge des Beleuchtungslichts 18 ausgebildet.
In Fig. 5 ist in einer weiteren schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 11 gezeigt. Im Unterschied zur Darstellung gemäß Fig. 4 ist hier das erste Subsystem IIa unterschiedlich gestaltet. Es weist ebenfalls zwei Messeinheiten 12' und 13' auf, die zusammen ein Eilipsometer bilden. Die Messeinheiten 12' und 13' sind bei dieser Ausführung beide auf der der Oberseite 4 zugewandten Seite der Dünnschicht 3. Im Un- terschied zur Ausgestaltung gemäß Fig. 4 erfolgt hier die Detektion nicht senkrecht zur Oberseite 4, sondern in einem gewissen Winkel ß. Dabei emittiert die Messeinheit 12' ein polarisiertes Licht, welches auf die Oberfläche 4 eingestrahlt wird. Die Messeinheit 13' stellt eine Pola- risationsanalysatoreinheit dar. Damit kann die Polarisation des von der Oberseite 4 wieder in Richtung der Messeinheit 13' abgestrahlten Lichts detektiert und ausgewertet werden.
In Fig. 6 ist in einer schematischen Darstellung ein wei- teres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 11 darge- stellt. Im Unterschied zu den Ausführungen in Fig. 4 und 5 ist hier eine integrale Ausgestaltung der beiden Subsysteme IIa und IIb gegeben.
Die Spektroskopie ist hier in den Aufbau der Streufeldab- bildung integriert. Die Spektroskopie betreffend das erste Subsystem IIa nutzt hierbei die reflektierten Strahlen 6 und/oder die transmittierten Strahlen 10 des einfallenden Beleuchtungslichts 18 zur Schichtdickenmessung und/oder Brechungsindexmessung. Wie zu erkennen ist, wird hierbei an einem gemeinsamen Flächenpunkt 19 diese Schichtdickenmessung durchgeführt und darüber hinaus dann auch an dieser Stelle die Streufelddetektion bzw. das an diesem Flächenpunkt 19 erzeugte Streufeld 21 durch die Kamera 20 detektiert. Ohne Verschieben der beiden Subsys- teme IIa und IIb zueinander und ohne Verschieben der Dünnschicht 3 mit dem Substrat 1 relativ zur Messvorrichtung 11 kann somit durch die beiden Subsysteme IIa und IIb am gleichen Flächenpunkt der Oberseite 4 die Messung der unterschiedlichen Parameter bzw. deren Werte durchge- führt werden.
In diesem kompakten Aufbau gemäß der Darstellung Fig. 6 kann zusätzlich das Signal zur Bestimmung des Arbeitspunkts kontinuierlich ausgewertet werden, wodurch sich eine Verbesserung der Schichtcharakterisierung ermög- licht.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messvorrichtung 11 in schematischer Darstellung gezeigt. Die Ausführung im Hinblick auf die Messung an Flächenpunkten an der Oberseite bzw. der Oberfläche der Dünn- schicht 3 ist hier analog zur Ausgestaltung der Fig. 6. Allerdings ist hier eine Ausgestaltung des Subsystems IIa analog zur Ausgestaltung in Fig. 5 vorgesehen, indem auch hier somit ein Eilipsometer 28 vorgesehen ist. Indem die Optik 17 einen vorgeschalteten Polarisator 29 aufweist, wird das einfallende Beleuchtungslicht 18 entsprechend polarisiert. Das Eilipsometer 28 erfasst darüber hinaus ebenfalls eine vorgeschaltete Polarisationsanalysatorein- heit 30, die beispielsweise ein rotierender Polarisator oder ein rotierender Retarder oder ein elastooptischer Modulator sein kann.
Auch bei der Ausgestaltung in Fig. 7 sind alle Komponenten auf der der Oberseite 4 zugewandten Seite positioniert .
Auch bei dieser Ausführung kann das Signal zur Bestimmung des Arbeitspunktes kontinuierlich ausgewertet werden, und zur Verbesserung der Schichtcharakterisierung eingesetzt werden .
Das abgebildete Feld der oben beschriebenen Aufbauten wird nicht die Größe der inspizierten Paneele des Sub- strats 1 mit der Dünnschicht 3 erreichen. Um eine vollflächige Abbildung oder wenigstens eine weitgehende Abdeckung der Gesamtfläche zu erreichen, kann die Streufeld- Abbildungseinheit entweder durch eine geeignete Mechanik quer zur Einstrahlrichtung verschoben werden oder aber die Abbildungseinheit wird quer zur Einstrahlrichtung repliziert, wie in Fig. 8 der Draufsichtdarstellung angedeutet ist. Die Sehfelder bzw. Defektionsbereiche sind dabei vorzugsweise so zu wählen, dass sie gerade überlappen und damit einen durchgehenden Streifen auf dem Paneel abdecken. Bei allen Ausführungen wird somit dann eine flächenhafte Streufeldabbildung auf die Kamera 20 erzielt. Optional kann dann noch eine Auswertung einer Qualitätsvariation anhand von Intensitätsänderungen unter Resonanzbedingun- gen erfolgen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht (3) auf einem Träger (1) beschreibenden ersten Parameter,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dünnschicht (3) zumindest bereichsweise über ihre Fläche (4) beleuchtet wird, wobei das Beleuchtungslicht (18) wellenlängespezifisch unter einem derartigen Winkel (ß) auf die Dünnschicht (3) eingestrahlt wird, dass innerhalb der Dünnschicht (3) zumindest eine optische Resonanzbedingung (7) auftritt, und das unter dieser Resonanzbedingung (7) von der Dünnschicht (3) abgestrahlte Licht und ein dadurch erzeugtes Streufeld (21) erfasst und ausgewertet wird, wobei abhängig von Änderungen im Streufeld Änderungen des ersten Parameters erkannt werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest an einer Stützstelle (14, 19) der Dünnschicht (3) ein die Dünnschicht (3) beschreibender zweiter Parameter gemessen wird, insbesondere die Schichtdicke (d) und/oder der Brechungsindex, und ab- hängig davon die optische Resonanzbedingung bestimmt wird .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine optische Resonanzbedingung simulativ ermittelt wird und als Eingangsparameterwert zumindest ein gemessener Parameterwert, insbesondere ein gemessener Wert der Schichtdicke (d) und/oder ein gemessener Wert des Brechungsindex, berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mit einer periodischen Struktur ausgebildete Dünnschicht (3) in einem mathematischen Modell abgebildet wird und unter Berücksichtigung der gemessenen Eingangsparameterwerte als ein Arbeitspunkt eine Winkelstellung einer Beleuchtungseinrichtung (15, 16, 17) und einem Detektor (20) zur Aufnahme des Streufelds (21) relativ zur Dünnschicht (3) unter Berücksichtigung der Wellenlänge des Beleuchtungslichts (18) bestimmt wird, wobei bei diesem Arbeitspunkt eine ermittelte optische Resonanzbedingung erfüllt wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messung der Schichtdicke (d) und/oder des Brechungsindex an einer Stützstelle (14, 19) diskret erfolgt, insbesondere vor der Streufelddetektion durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Messung der Schichtdicke (d) und/oder des Brechungsindex während der Streufelddetektion durchgeführt wird, insbesondere während der Streufelddetek- tion kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestimmung eines die Dünnschicht (3) beschreibenden zweiten Parameters mit einem ersten Subsystem (IIa) einer Messvorrichtung (11) zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht (3) auf einem Träger (1) beschreibenden ersten Parameter durchgeführt wird und die Streufelddetektion mit einem zweiten Subsystem (IIb) der Messvorrichtung (11) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
mit dem ersten Subsystem (IIa) die Dünnschicht (3) von einer ersten Seite (4) mit Beleuchtungslicht beleuchtet wird, das Reflexionslicht erfasst wird und/oder an der gegenüberliegenden Seite der Dünnschicht (3) das Transmissionslicht detektiert wird und abhängig von dem Reflexionslicht und/oder dem Transmissionslicht die Schichtdicke (d) und/oder der Brechungsindex bestimmt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Subsystem (IIa) die Dünnschicht (3) durch ein Eilipsometer (12', 13') mit polarisiertem Licht beleuchtet wird, wobei auf der gleichen Seite eine Polarisationsanalysatoreinheit (13') angeordnet ist, welche aus dem Reflexionslicht die Polarisation des Lichts bestimmt und abhängig davon die Schichtdicke (d) und/oder der Brechungsindex bestimmt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Subsysteme (IIa, IIb) so angeordnet werden, dass keine gleichzeitige Messung der Schichtdicke (d) und/oder des Brechungsindex durch das erste Subsystem (IIa) an einem ersten Flächenpunkt (14) der Dünnschicht (3) und eine Streufelddetektion an diesem ersten Flächenpunkt (14) durch das zweite Subsystem
(IIb) ohne Verschieben des Trägers (1) relativ zur Messvorrichtung (11) und ohne Verschieben der Subsysteme (IIa, IIb) relativ zueinander durchgeführt werden kann. 11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Subsystem (IIa, IIb) in einem System integriert werden und an einem gleichen Flächenpunkt (19) der Dünnschicht (3) eine Messung der Schichtdi- cke (d) und/oder des Brechungsindex und eine Streu- felddetektion ohne Verschieben des Trägers (1) relativ zur Messvorrichtung (11) und ohne Verschieben der Subsysteme (IIa, IIb) relativ zueinander durchgeführt werden kann.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dünnschicht (3) zur Messung des Streufelds (21) relativ zur Messvorrichtung (11) verschoben wird. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Messung des Streufelds (21) in höherer Ordnung, insbesondere erster Ordnung, der optischen Resonanzbedingung durchgeführt wird. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
als optische Resonanzbedingung eine Fabry-Perot- Resonanz und/oder eine Plasmonen-Resonanz zugrunde gelegt wird. 15. Messvorrichtung (11) zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht (3) auf einem Träger (1) beschreibenden ersten Parameter,
welche eine Beleuchtungseinrichtung (15, 16, 17) aufweist, mit welcher die Dünnschicht (3) zumindest be- reichsweise über ihre Fläche (4) beleuchtet wird, und eine Steuer- und Auswerteeinheit (26, 27) aufweist, welche zur Steuerung der Position der Beleuchtungseinrichtung (15, 16, 17) ausgebildet ist und mit welcher die Beleuchtungseinrichtung (15, 16, 17) ab- hängig von ausgewerteten Signalen örtlich so zur
Dünnschicht (3) positionierbar ist, dass das Beleuchtungslicht (18) mit seiner Wellenlänge unter einem derartigen Winkel (ß) auf die Dünnschicht (3) einstrahlbar ist, dass innerhalb der Dünnschicht (3) zu- mindest eine optische Resonanzbedingung (7) auftritt, und das unter dieser Resonanzbedingung (7) von der Dünnschicht (3) abgestrahlte Licht und ein dadurch erzeugtes Streufeld (21) erfassbar und auswertbar ist, wobei abhängig von Änderungen im Streufeld (21)
Änderungen des ersten Parameters erkennbar sind.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040246485A1 (en) * 2003-06-09 2004-12-09 Behzad Imani Far-field measurement of properties of metallic thin films
US20050057754A1 (en) * 2003-07-08 2005-03-17 Smith David E. A. Measurement of thin film properties using plasmons
US7088449B1 (en) * 2002-11-08 2006-08-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Dimension measurement approach for metal-material

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4861136A (en) * 1987-07-15 1989-08-29 American Telephone And Telegraph Company Optical communication systems using fabry-perot cavities
US4968945A (en) * 1987-11-18 1990-11-06 Massachusetts Institute Of Technology Open tube resonator test setup for conductivity measurements
EP0455067B1 (de) * 1990-05-03 2003-02-26 F. Hoffmann-La Roche Ag Mikrooptischer Sensor
US5452127A (en) * 1994-09-16 1995-09-19 Martin Marietta Corporation Etalon with optically polarizing field electrodes
US5991488A (en) * 1996-11-08 1999-11-23 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Coupled plasmon-waveguide resonance spectroscopic device and method for measuring film properties
DE19834854C2 (de) * 1998-08-01 2000-06-29 Karlsruhe Forschzent Quasi-hemisphärischer Fabry-Perot-Resonator und Verfahren zum Betreiben desselben
US7049004B2 (en) * 2001-06-18 2006-05-23 Aegis Semiconductor, Inc. Index tunable thin film interference coatings
WO2003067676A2 (en) * 2001-09-26 2003-08-14 Hrl Laboratories, Llc Enhanced photo-emf sensor with high bandwidth and large field of view
WO2003029851A2 (en) * 2001-09-28 2003-04-10 University Of Southampton Optical fibre-based devices utilising the raman effect
NO315177B1 (no) * 2001-11-29 2003-07-21 Sinvent As Optisk forskyvnings-sensor
WO2005111619A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-24 Marc Ramael Method and kit for detecting components in a sample
US8008067B2 (en) * 2006-02-13 2011-08-30 University Of Maryland, Baltimore County Microwave trigger metal-enhanced chemiluminescence (MT MEC) and spatial and temporal control of same
DE102007037201B4 (de) * 2007-07-31 2010-09-16 Technische Universität Dresden Element zur oberflächenverstärkten Spektroskopie und Verfahren zur Herstellung des Elements sowie seine Verwendung
US7817278B2 (en) * 2007-08-08 2010-10-19 Agilent Technologies, Inc. Surface plasmon resonance sensor apparatus having multiple dielectric layers
DE102008046320B3 (de) * 2008-08-29 2010-02-04 Technische Universität Dresden Faseroptischer Oberflächenplasmonen-Resonanz-Sensor zur Bestimmung von Brechzahlen faserangrenzender Medien
WO2010065071A2 (en) * 2008-11-25 2010-06-10 Regents Of The University Of Minnesota Replication of patterned thin-film structures for use in plasmonics and metamaterials
DE102008061335B4 (de) * 2008-12-11 2021-09-23 Toptica Photonics Ag Sättigbarer Absorberspiegel und Verfahren zur Anpassung eines sättigbaren Absorberspiegels an eine vorgegebene Arbeitswellenlänge
US8849072B2 (en) * 2009-02-13 2014-09-30 Physical Sciences, Inc. Surface plasmon enhanced optical devices for integrated photonics

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088449B1 (en) * 2002-11-08 2006-08-08 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Dimension measurement approach for metal-material
US20040246485A1 (en) * 2003-06-09 2004-12-09 Behzad Imani Far-field measurement of properties of metallic thin films
US20050057754A1 (en) * 2003-07-08 2005-03-17 Smith David E. A. Measurement of thin film properties using plasmons

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALAVERDYAN YURY ET AL: "Spectral and angular distribution of Rayleigh scattering from plasmon-coupled nanohole chains", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 94, no. 2, 14 January 2009 (2009-01-14), pages 21112 - 21112, XP012118566, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.3070520 *
EAGEN C F ET AL: "Modulated surface plasmon resonance for adsorption studies", JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY USA, vol. 16, no. 2, March 1979 (1979-03-01), pages 483, XP002662511, ISSN: 0022-5355 *
FONTANA E ED - INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS: "ANALYSIS OF OPTICAL SURFACES BY MEANS OF SURFACE PLASMON SPECTROSCOPY", 1995 IEEE INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT TECHNOLOGY CONFERENCE. IMTC/95. WALTHAM, MA., APR. 23 - 26, 1995; [PROCEEDINGS OF THE INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT TECHNOLOGY CONFERENCE. (IMTC)], NEW YORK, IEEE, US, 23 April 1995 (1995-04-23), pages 163 - 168, XP000534843, ISBN: 978-0-7803-2616-3 *
HAYASHI S ET AL: "Light scattering study of surface plasmon resonances in very thin silver films", OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL, vol. 36, no. 3, 1 February 1981 (1981-02-01), pages 195 - 199, XP024506825, ISSN: 0030-4018, [retrieved on 19810201], DOI: 10.1016/0030-4018(81)90356-4 *
W. WEBER ET AL: "Surface-plasmon resonance as a sensitive optical probe of metal-film properties", PHYSICAL REVIEW B, vol. 12, no. 12, 1 December 1975 (1975-12-01), pages 5643 - 5650, XP055010863, ISSN: 0556-2805, DOI: 10.1103/PhysRevB.12.5643 *

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