DE69617335T2 - System zum Messen der Dicke und des Brechungsindexes eines Films - Google Patents
System zum Messen der Dicke und des Brechungsindexes eines FilmsInfo
- Publication number
- DE69617335T2 DE69617335T2 DE69617335T DE69617335T DE69617335T2 DE 69617335 T2 DE69617335 T2 DE 69617335T2 DE 69617335 T DE69617335 T DE 69617335T DE 69617335 T DE69617335 T DE 69617335T DE 69617335 T2 DE69617335 T2 DE 69617335T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- film
- light
- light signal
- receiver
- directing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 20
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 24
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die optische Reflektometrie und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Dicke und des Brechungsindexes eines Films, wie z. B. eines Blattes oder einer Bahn.
- In vielen industriellen Prozessen hat die Steuerung der Filmdicke eine wesentliche Bedeutung. Die Herstellung von photographischen Filmen z. B. erfordert die Erzeugung einer einheitlichen Schicht einer Emulsion auf einem Träger. Vom Standpunkt der Prozeßsteuerung ist es vorteilhaft, in der Lage zu sein, die Filmdicke während des Filmerzeugungsprozesses zu messen, anstatt den Film in einem Labor zu messen, nachdem der Film hergestellt wurde. Wenn Muster nicht prozeßgekoppelt gemessen werden, kann die Korrektur eines Maschinenfehlers nicht durchgeführt werden, bevor ein beträchtliches Volumen eines fehlerhaften Materials verarbeitet wurde. Dies führt zu Abfall. Zu Zwecken der vorliegenden Erklärung soll der Begriff "Film" Bahnen und Blätter einschließen.
- Frühere Verfahren zum Messen der Filmdicke können in Kontaktverfahren und kontaktlose Verfahren unterteilt werden. Bei einem Kontaktverfahren wird ein Mikrometer, das in physikalischen Kontakt mit beiden Seiten des Filmes kommt, verwendet. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie den Film während des Messens physikalisch verformen, was zu ungenauen Messungen und einem möglichen Schaden an dem Film durch Lochfraß oder Kratzer führt. Zusätzlich sind diese Verfahren nur schwer auf die direkt prozeßgekoppelte Messung von sich schnell bewegenden Filmbahnen anzuwenden.
- Kontaktlose Verfahren, die auf der Dämpfung eines Strahls von subatomaren Teilchen oder Strahlung, wie z. B. Betateilchen oder Gammastrahlen, basieren, sind im Stand der Technik auch bekannt. Die Dämpfung eines Elektronenstrahls durch den Film wird z. B. verwendet, um die Filmdicke bei einem bekannten Verfahren dieses Typs zu bestimmen. Diese Methodik weist drei Nachteile auf. Zuerst muß das System für jeden Typ von Film kalibriert werden, da die Dämpfung von der chemischen Zusammensetzung und der Dicke des Films abhängt. Zweitens beruht das System üblicherweise auf einer radioaktiven Quelle, um den Teilchenstrahl zu erzeugen. Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Verwendung von radioaktiven Materialien aus Gründen der Kosten, der Sicherheit und aus psychologischen Gründen zu begrenzen. Drittens wird normalerweise ein Zugriff auf beide Seiten des Films benötigt, so daß die Quelle auf einer Seite und der Detektor auf der anderen Seite plaziert werden kann.
- Verfahren zum Messen der Dicke von Filmen unter Verwendung eines optischen Autokorrelators sind im Stand der Technik ebenfalls bekannt. Zu Zwecken dieser Erläuterung wird ein optischer Autokorrelator als ein Interferometer definiert, das eine variable Differenzzeitverzögerung aufweist. Ein Ausführungsbeispiel eines optischen. Autokorrelators wird z. B. im Kapitel 5 von Statistical Optics von Joseph W. Goodman (John Wiley & Sons, 1985, Seiten 157-170) beschrieben. Den Fachleuten sind die Prinzipien des Betriebs eines optischen Autokorrelators bekannt, bestimmte Prinzipien jedoch werden hierin aufgrund ihrer Relevanz für dieses Patent deutlich gemacht. Bei einem Autokorrelationsinterferometer, bei dem Licht in zwei unterschiedliche Pfade gespalten wird und darin wieder kombiniert und auf eine Photodiode gerichtet wird, wird die erfaßte Lichtintensität als eine Funktion eines Parameters gemessen. Dieser Parameter kann die Differenz-Optischer-Pfad-Länge ΔL des Interferometers sein oder die Differenzzeitverzögerung Δt des Interferometers. Diese Parameter sind durch ΔL = n c Δt aufeinander bezogen, wobei c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist und n der Gruppenindex des Mediums (gewöhnlich Luft) des Differenz-Optischer-Pfads. Die erfaßte Lichtintensität, ausgedrückt als eine Funktion der Differenzzeitverzögerung, wird die Kohärenzfunktion des Eingangslichtes genannt. So führt ein Empfänger, der die Zeitverzögerung zwischen Licht, das von unterschiedlichen Oberflächen eines Films reflektiert wird, die gleiche Funktion durch wie ein Empfänger, der die Pfadverzögerung zwischen Licht bestimmt, das von unterschiedlichen Oberflächen eines Films reflektiert wird. Ein Bestimmen des Abstandes zwischen Spitzen in der Kohärenz-Funktion des reflektierten Lichtes ist eine weitere Weise, um die gleiche Funktion zu beschreiben. Zu Zwecken der vorliegenden Erläuterung soll der Begriff Differenzzeitverzögerung die Differenzpfadverzögerung einschließen.
- Ein Michelson-Interferometer ist ein Beispiel eines derartigen Autokorrelators. Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Messen der Filmdicke, die ein Michelson-Interferometer benutzt, wird im U.S.-Patent 3,319,515, das Flournoy übertragen wurde, gelehrt. Bei diesem System wird der Film mit einem parallel ausgerichteten Lichtstrahl mit einem Winkel bezüglich der Oberfläche des Films beleuchtet. Die vordere und die hintere Oberfläche des Films erzeugen reflektierte Lichtsignale. Die Distanz zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen wird dann durch Prüfen der Spitzen in dem Autokorrelationsspektrum bestimmt, das bei einem Michelson- Interferometer erzeugt wird, das das reflektierte Licht als seinen Eingang empfängt. Leider kann dieses Verfahren nur das Produkt des Gruppenindexes und der Filmdicke bestimmen. Wenn eine Abweichung bei dieser Größe erfaßt wird, müssen zusätzliche Messungen durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob sich die Filmzusammensetzung geändert hat oder ob sich die Dicke verändert hat. Der Gruppenindex ist als das Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Lichtimpulses in dem Medium relativ zu der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Impulses in einem Vakuum definiert.
- Die DE-A-2,448,294 offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten Films mit einer oberen und einer unteren Oberfläche, die eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Sondenlichtsignals und eines zweiten Sondenlichtsignals aus einer Lichtquelle; eine erste Richtungseinrichtung zum Richten des ersten Sondenlichtsignals in Richtung der oberen Oberfläche eines Films mit einem ersten Einfallswinkel; eine zweite Richtungseinrichtung zum Richten des zweiten Sondenlichtsignals in Richtung der oberen Oberfläche des Films mit einem zweiten Einfallswinkel, der sich von dem ersten Einfallswinkel unterscheidet; eine Einrichtung zum Kombinieren des Lichtes, das durch die erste Richtungseinrichtung und die zweite Richtungseinrichtung gesammelt wird, um ein gesammeltes Lichtsignal zu bilden; und einen Empfänger zum Empfangen des gesammelten Lichtsignals und zum Bestimmen der Zeitverzögerung zwischen Licht, das von der oberen und der unteren Oberfläche des Films von dem gesammelten Lichtsignal reflektiert wird, aufweist.
- Die vorliegende Erfindung möchte eine verbesserte Messung der Dicke und/oder des Brechungsindexes eines Films schaffen.
- Gemäß einem Aspekt dar vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen der Dicke eines Films, wie in Anspruch 1 spezifiziert, geschaffen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen der Dicke eines Films, wie in Anspruch 5 spezifiziert, geschaffen.
- Das bevorzugte Ausführungsbeispiel liefert ein System, das keinen Kontakt zwischen dem Film und der Meßvorrichtung benötigt. Dieses System kann ferner ein Flattern des Films aufnehmen. Es kann auch sowohl den Brechungsindex als auch die Filmdicke unabhängig bestimmen. Ferner kann dieses System sowohl den Brechungsindex als auch die Dicke des Films bestimmen, ohne einen Zugriff auf beide Seiten des Films zu benötigen.
- Das bevorzugte Ausführungsbeispiel liefert eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Dicke eines Films mit einer oberen und einer unteren Oberfläche. Die Vorrichtung umfaßt ein erstes Kopplungselement oder Strahlteiler zum Erzeugen eines ersten Sondenlichtsignals und eines zweiten Sondenlichtsignals aus einer Lichtquelle mit niedriger Kohärenz. Das erste Sondenlichtsignal wird in Richtung der oberen Oberfläche des Films mit einem ersten Einfallswinkel gerichtet, wobei das Licht, das die obere Oberfläche des Films verläßt, gesammelt wird. Ähnlich wird das zweite Sondenlichtsignal in Richtung der oberen Oberfläche des Films mit einem zweiten Einfallswinkel, der sich von dem ersten Einfallswinkel unterscheidet, gerichtet, wobei das Licht, das die obere Oberfläche des Films verläßt, ebenfalls gesammelt wird. Das gesammelte Licht wird kombiniert, um ein gesammeltes Lichtsignal zu bilden, das an einen Empfänger eingegeben wird, der die Zeitverzögerung zwischen Licht, das von der oberen und der unteren Oberfläche des Films reflektiert wird, bestimmt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger aus einem optischen Autokorrelator oder einem optischen Spektrumanalysator aufgebaut, der einen Schaltungsaufbau zum Schaffen der Fourier- Transformation des Frequenzbereichsspektrums umfaßt, das aus dem kombinierten Lichtsignal gemessen wird.
- Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unten lediglich beispielhaft Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Dickenüberwachungsvorrichtung;
- Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Oberfläche des Films, der gemessen wird;
- Fig. 3 den Ausgang, der durch einen Autokorrelationsempfänger erzeugt wird, wenn dieser in Verbindung mit der Vorrichtung aus Fig. 1 verwendet wird;
- Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Faserenden und Linsen, die in der Vorrichtung aus Fig. 1 verwendet werden;
- Fig. 5 eine Schnittansicht der Faserenden und Linsen, die bei einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden; und
- Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, das ein optisches Reflektometer als Empfänger verwendet.
- Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Dickenüberwachungsvorrichtung 10, die eine Lichtquelle mit niedriger Kohärenz 12 verwendet, um ein Lichtsignal zu erzeugen, das von einem 3-dB- Kopplungselement 16 in zwei Teile gespalten wird, die auf einen Film 15 angewendet werden, dessen Dicke gemessen werden soll. Die Lichtsignale werden über Fasern 13 und 14 angewendet. Das erste Signal trifft auf den Film 15 mit annähernd normalem Einfall auf, während das zweite Signal mit einem schrägen Winkel auf den Film auftrifft. Licht, das von den Oberflächen des Films reflektiert wird, wird von den optischen Fasern gesammelt. Ein Spiegel 11 reflektiert das Licht aus der Faser 13, das durch den Film reflektiert wird, zurück in die laser 13. Das gesammelte Licht wird durch ein Kopplungselement 16 kombiniert, um ein Ausgangslichtsignal auf einer Faser 17 zu schaffen, das an einen Empfänger gesendet wird, der vorzugsweise ein Autokorrelator ist.
- Die Kohärenzlänge der Lichtquelle 12 muß, verglichen mit der Dicke des Films, der gemessen werden soll, klein sein. Derartige Lichtquellen sind im Bereich der optischen Reflektometrie häufig und werden deshalb hierin nicht detailliert besprochen. Zu Zwecken der vorliegenden Erläuterung reicht es aus, anzumerken, daß eine kantenemittierende lichtemittierende Diode als Lichtquelle 12 verwendet werden kann.
- Ein exemplarischer Autokorrelator 18, der aus einem Michelson-Interferometer aufgebaut ist, ist bei 18 gezeigt. Das Licht, das auf das Michelson-Interferometer auftrifft, wird durch den Strahlteiler 19 in zwei Strahlen geteilt, die unterschiedliche Pfade durchlaufen. Der erste Pfad ist durch die Position eines festen Spiegels 20 bestimmt und der zweite durch einen bewegbaren Spiegel 21. Nach dem Durchlaufen der unterschiedlichen Pfade wird das Licht durch den Strahlteiler 19 rekombiniert und auf eine Photodiode 22 gerichtet, die die Intensität des Lichtes mißt, die aufgrund der Interferenz des Lichtes mit der Position des Spiegels 21 variiert.
- Nun wird Bezug auf Fig. 2 genommen, die eine Ausschnittsvergrößerung der Oberfläche des Films 15 in dem Bereich ist, in dem der schräge Strahl auf den Film 15 auftrifft. Der Brechungsindex des Films ist durch "n" angegeben. Die Optischer-Pfad-Verlängerung, B, entlang eines Pfades 25 relativ zu einem Pfad 24, ist bestimmt durch
- wobei angenommen wird, daß der Gruppenindex und der Brechungsindex annähernd gleich sind. Wenn dieser Annäherung nicht genüge getan wird, dann muß n² in Gleichung (1) durch nng ersetzt werden, wobei ng der Gruppenindex ist, und n in dem Zähler der Gleichung (1) durch ng ersetzt werden.
- Der Unterschied der Optischer-Pfad-Verzögerung für das Lichtsignal mit normalem Einfall, A, wird angegeben durch
- A = 2ngt 2nt (2)
- Auch hier wird davon ausgegangen, daß n ng ist. Der Wert von Θ&sub1; ist aus der Geometrie bekannt. Der von Θ&sub2; wird durch Θ&sub1; und n unter Verwendung des Snell-Brechungsgesetzes bestimmt. Somit können die Gleichungen (1) und (2) gelöst werden, wenn A und B bekannt sind, um n und t zu bestimmen.
- Die Werte von A und B können aus dem Ausgang des Autokorrelators bestimmt werden. Nun wird Bezug auf Fig. 3 genommen, die den Ausgang des Autokorrelators 18 darstellt. Das große Signal, das bei 30 für x = 0 gezeigt ist, ist immer vorhanden, da jede Signalstruktur, die in den Autokorrelator eingegeben wird, immer mit sich selbst korreliert sein wird. Wenn die optische Verzögerung in einem Zweig des Autokorrelators mit der Verzögerung zwischen zwei Reflexionen übereinstimmt, erscheint eine Spitze in dem Ausgang des Autokorrelators. Dies ist ein direktes Ergebnis der niedrigen Kohärenzlänge der Lichtquelle 12. So weist der Ausgang des Autokorrelators eine Spitze 31 entsprechend der Differenz in den optischen Pfaden für das Normaler-Einfall-Licht auf, das von der vorderen und der hinteren Oberfläche des Films abreflektiert wird. Zusätzlich wird es auch eine Spitze 32 entsprechend den Differenzen der Pfade für die schrägen Reflexionen von der vorderen und der hinteren Oberfläche des Films geben. Da die Signale in den Fasern 13 und 14 von der gleichen Quelle herrühren, wird es auch Spitzen entsprechend der Überlagerung zwischen Reflexionen bei dem Normaler-Einfall-Arm und denen bei dem Schräger-Einfall-Arm geben, wenn die Längen der Fasern 13 und 14 gleich sind. Da derartige Spitzen die Interpretation der Daten verkomplizieren würden, verwendet das bevorzugte Ausführungsbeispiel Faserlängen, die dieses Problem vermeiden. Schließlich soll angemerkt sein, daß eine symmetrische Spitzenstruktur auch für negative x-Werte beobachtet wird.
- Die obigen Ausführungsbeispiele wurden mittels zweier Faserenden beschrieben, die sich in der Nähe zu dem Film befinden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel befinden sich die Faserenden in einer gewissen Distanz von dem Film, um Raum für Flattern und eine Toleranz für Winkelabweichungen der Reflexionsoberfläche des Films zu schaffen, was inhärent ist, wenn der Film während einer schnellen Bewegung flattert. Um die zusätzliche Distanz unterzubringen, und um die gewünschte Toleranz zu schaffen, werden Linsen und Reflexionsoberflächen verwendet. Die Weise, auf die diese Anordnung funktioniert, kann vielleicht bezugnehmend auf Fig. 4 leichter verstanden werden, die eine Schnittansicht der Faserenden, Linsen und des Filmes, der gemessen werden soll, ist. Licht, das die Faser 13 verläßt, wird mit Hilfe der Linse 103 parallel ausgerichtet. Licht, das den Film 15 verläßt, wird durch die Linse 104 und den Spiegel 110 zurück in die Faser 13 fokussiert. Ähnlich richtet eine Linse 102 Licht, das die Faser 14 verläßt, auf den Film aus, sammelt das Licht, das von dem Film zurückreflektiert wird, und koppelt das Licht, das den Film verläßt, und fokussiert das gesammelte Licht zurück in die Faser 14.
- Eine andere optische Anordnung zum Schaffen des gewünschten Abstandes ist in Fig. 5 gezeigt. Hier ist die Faser 13 durch zwei Fasern 131 und 132 ersetzt. Die Faser 131 und eine Linse 134 wirken wie eine Lichtquelle, die einen parallel ausgerichteten Strahl liefert, der auf den Film gerichtet ist. Eine Linse 133 und die Faser 132 sammeln das Licht, das von dem Film reflektiert wird. Das Licht von der Faser 132 wird mit dem von der Faser 14 in einem Kopplungs- Element kombiniert, bevor es durch den Autokorrelator empfangen wird.
- Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ein Michelson-Interferometer als Autokorrelator verwenden, können andere Formen eines Autokorrelators verwendet werden. Ein optischer Spektrumanalysator, der die optische Leistung als eine Funktion der Wellenlänge oder der optischen Frequenz mißt, kann verwendet werden. Die Fourier-Transformation des Frequenzbereichsspektrums liefert ein Ausgangssignal, das mit dem eines Autokorrelators identisch ist.
- Während die obigen Ausführungsbeispiele einen Autokorrelator als den Empfänger verwenden, können andere Typen von Reflektometerempfängern ebenso verwendet werden. Eine derartige andere Anordnung ist bei 100 in Fig. 6 gezeigt. Das Licht von einer Quelle mit niedriger Kohärenz 12 wird durch ein erstes Kopplungselement 161 in zwei Signale gespalten. Das Signal auf der Faser 164 wird in zwei Signale gespalten, um ein Sondenpaar zu bilden, das Fasern 130 und 140 aufweist, das diese Signale mit zwei Einfallswinkeln auf den Film 15 anwendet, und das Licht, das von dem Film 15 zurückreflektiert wird, sammelt. Das gesammelte Licht wird beim Kopplungselement 161 mit dem zweiten Lichtsignal rekombiniert, das durch das Kopplungselement 161 erzeugt wird, nachdem das zweite Lichtsignal einen variablen Referenzpfad durchlaufen hat, der einen bewegbaren Spiegel 121 aufweist. Die Signale, die beim Kopplungselement 161 kombiniert werden, erfahren eine konstruktive Interferenz, wenn die Verzögerung des Referenzpfades mit der Übergangszeit für die Signale auf dem Sondenarm des Reflektometers übereinstimmt. Die Intensität des Lichtes, das das Kopplungselement 161 verläßt, wird von einem Photodetektor 121 gemessen. Dieser Typ von Empfänger kann käuflich erworben werden (HP 8504 Präzisionsreflektometer von Hewlett Packard). Aus dem Ausgang der Photodiode als eine Funktion der Spiegelposition X können die Filmdicke und der Brechungsindex, wie oben erklärt, bestimmt werden.
- Jeder Typ von Reflektometer, der eine ausreichende räumliche Auflösung aufweist, um die Filmreflexionen zu unterscheiden, kann in dieser Konfiguration verwendet werden. Diese Konfiguration wird jedoch nicht bevorzugt, da die Ergebnisse sensibel gegenüber Abweichungen der Längen der verschieden Fasern sind. Derartige Abweichungen können aufgrund von Temperaturfluktuationen oder mechanischer Belastung auftreten. Im Gegensatz dazu sind die Ergebnisse, die mit einem Autokorrelationsempfänger erhalten werden, unabhängig von derartigen Fluktuationen.
- Während die obigen Ausführungsbeispiele mittels zweier Sondenlichtsignale beschrieben wurden, eines mit normalem Einfall und eines mit schrägem Einfall, wird es für Fachleute offensichtlich sein, daß beide Signale mit schrägem Einfall angewendet werden könnten, vorausgesetzt, daß die Einfallswinkel unterschiedlich sind. Die obige Anordnung wird bevorzugt, weil die berechneten Ergebnisse weniger sensibel gegenüber Ausrichtungsfehler sind.
- Während die obige Erläuterung sich auf den Film mit einer oberen und einer unteren Oberfläche bezogen hat, wird es den Fachleuten verständlich sein, daß diese Begriffe lediglich passende Bezeichnungen für die beiden Oberflächen des Films sind.
Claims (1)
1. Vorrichtung zum Messen der Dicke eines transparenten
Films, der eine obere und eine unter Oberfläche
aufweist, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale
aufweist:
eine Einrichtung (16, 162) zum Erzeugen eines ersten
Sondenlichtsignals und eines zweiten
Sondenlichtsignals aus einer Lichtquelle mit niedriger Kohärenz
(12);
eine erste Richtungseinrichtung (13) zum Richten des
ersten Sondenlichtsignals in Richtung der oberen
Oberfläche eines Films mit einem ersten
Einfallswinkel und zum Sammeln von Licht, das die obere
Oberfläche des Films verläßt;
eine zweite Richtungseinrichtung (14) zum Richten des
zweiten Sondenlichtsignals in Richtung der oberen
Oberfläche des Films mit einem zweiten
Einfallswinkel, der sich von dem ersten Einfallswinkel
unterscheidet, und zum Sammeln von Licht, das die obere
Oberfläche des Films (15) verläßt;
eine Einrichtung (16, 162) zum Kombinieren des
Lichtes, das durch die erste Richtungseinrichtung und die
zweite Richtungseinrichtung gesammelt wird, um ein
gesammeltes Lichtsignal zu bilden; und
einen Empfänger (18) zum Empfangen des gesammelten
Lichtsignals und zum Bestimmen der Zeitverzögerung
zwischen Licht, das von der oberen und der unteren
Oberfläche des Films (15) reflektiert wird, aus dem
gesammelten Lichtsignal.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Empfänger
(18) einen optischen Autokorrelator aufweist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Empfänger
(18) ein optisches Reflektometer aufweist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Empfänger
(18) einen optischen Spektrumanalysator aufweist.
Ein Verfahren zum Messen der Dicke eines
transparenten Films, der eine obere und eine untere Oberfläche
aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte
aufweist:
Erzeugen eines ersten Sondenlichtsignals und eines
zweiten Sondenlichtsignals aus einer Lichtquelle mit
niedriger Kohärenz (12);
Richten des ersten Sondenlichtsignals in Richtung der
oberen Oberfläche des Films (15) mit einem ersten
Einfallswinkel und Sammeln von Licht, das die obere
Oberfläche des Films (15) verläßt;
Richten des zweiten Sondenlichtsignals in Richtung
der oberen Oberfläche des Films (15) mit einem
zweiten Einfallswinkel, der sich von dem ersten
Einfallswinkel unterscheidet, und Sammeln von Licht, das die
obere Oberfläche des Films (15) verläßt;
Kombinieren des gesammelten Lichtes von dem ersten
und dem zweiten Sondenlichtsignal, um ein gesammeltes
Lichtsignal zu bilden; und
Bestimmen der Zeitverzögerung zwischen Licht, das von
der oberen und der unteren Oberfläche des Films (15)
reflektiert wird, aus dem gesammelten Lichtsignal
(18) in einem Empfänger.
6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, das den Schritt des
Bereitstellens eines optischen Autokorrelators für
den Empfänger (18) umfaßt.
7. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, das den Schritt des
Bereitstellens Eines optischen Reflektometers für den
Empfänger (18) umfaßt.
8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, das den Schritt des
Bereitstellens eines optischen Spektrumanalysators
für den Empfänger (18) umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/520,200 US5646734A (en) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | Method and apparatus for independently measuring the thickness and index of refraction of films using low coherence reflectometry |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69617335D1 DE69617335D1 (de) | 2002-01-10 |
DE69617335T2 true DE69617335T2 (de) | 2002-05-08 |
Family
ID=24071586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69617335T Expired - Fee Related DE69617335T2 (de) | 1995-08-28 | 1996-07-31 | System zum Messen der Dicke und des Brechungsindexes eines Films |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5646734A (de) |
EP (1) | EP0760459B1 (de) |
JP (1) | JP3691597B2 (de) |
DE (1) | DE69617335T2 (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5838448A (en) * | 1997-03-11 | 1998-11-17 | Nikon Corporation | CMP variable angle in situ sensor |
NO307675B1 (no) * | 1997-04-18 | 2000-05-08 | Lasse Leirfall | Anvendelse av en mÕleanordning til indikering av en forurenset, tilsmusset eller brannfarlig tilstand |
US5923425A (en) * | 1997-11-20 | 1999-07-13 | Tropel Corporation | Grazing incidence interferometry for measuring transparent plane-parallel plates |
US6393168B1 (en) | 1998-03-31 | 2002-05-21 | Ntt Advanced Technology Corporation | Method and apparatus for maintaining optical signal having low degree of polarization in specific state of polarization |
US6157037A (en) * | 1998-12-04 | 2000-12-05 | Photosense, Llc | Sensing device and method for measuring emission time delay during irradiation of targeted samples |
US6172756B1 (en) | 1998-12-11 | 2001-01-09 | Filmetrics, Inc. | Rapid and accurate end point detection in a noisy environment |
US6184985B1 (en) | 1998-12-11 | 2001-02-06 | Filmetrics, Inc. | Spectrometer configured to provide simultaneous multiple intensity spectra from independent light sources |
US6204922B1 (en) | 1998-12-11 | 2001-03-20 | Filmetrics, Inc. | Rapid and accurate thin film measurement of individual layers in a multi-layered or patterned sample |
US6252670B1 (en) | 1999-10-29 | 2001-06-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method for accurately calibrating a constant-angle reflection-interference spectrometer (CARIS) for measuring photoresist thickness |
KR20030016935A (ko) * | 2001-08-23 | 2003-03-03 | 광주과학기술원 | 광섬유 렌즈의 초점거리를 이용한 물질의 두께 측정장치및 그 방법 |
US6806969B2 (en) * | 2001-10-19 | 2004-10-19 | Agilent Technologies, Inc. | Optical measurement for measuring a small space through a transparent surface |
JP4051443B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-02-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光学材料の群屈折率精密計測方法及び装置 |
EP1678482B1 (de) * | 2003-09-29 | 2011-03-09 | Photosense L.L.C. | Frequenzdomänenlumineszenzinstrumentierung |
WO2013019776A2 (en) | 2011-08-01 | 2013-02-07 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Simultaneous refractive index and thickness measurments with a monochromatic low-coherence interferometer |
CN103267743B (zh) * | 2013-04-08 | 2018-09-21 | 辽宁科旺光电科技有限公司 | 一种折射率测量装置及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3631526A (en) * | 1969-11-05 | 1971-12-28 | Brun Sensor Systems Inc | Apparatus and methods for eliminating interference effect errors in dual-beam infrared measurements |
DE2448294A1 (de) * | 1974-10-10 | 1976-04-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von schichtdicke und brechungsindex von duennen durchsichtigen schichten |
DE2758149C2 (de) * | 1977-12-27 | 1979-10-04 | Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart | Interferometrisches Verfahren mit λ /4-Auflösung zur Abstands-, Dicken- und/oder Ebenheitsmessung |
US4453828A (en) * | 1981-12-02 | 1984-06-12 | Advanced Semiconductor Products, Inc. | Apparatus and methods for measuring the optical thickness and index of refraction of thin, optical membranes |
JPS6435306A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Ricoh Kk | Incidence angle determining method for refractive index and film thickness measurement |
US5323229A (en) * | 1992-08-31 | 1994-06-21 | Science Applications International Corporation | Measurement system using optical coherence shifting interferometry |
-
1995
- 1995-08-28 US US08/520,200 patent/US5646734A/en not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-19 JP JP19018096A patent/JP3691597B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-31 EP EP96305652A patent/EP0760459B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-31 DE DE69617335T patent/DE69617335T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0972723A (ja) | 1997-03-18 |
JP3691597B2 (ja) | 2005-09-07 |
DE69617335D1 (de) | 2002-01-10 |
EP0760459A3 (de) | 1997-11-26 |
EP0760459B1 (de) | 2001-11-28 |
EP0760459A2 (de) | 1997-03-05 |
US5646734A (en) | 1997-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69617335T2 (de) | System zum Messen der Dicke und des Brechungsindexes eines Films | |
DE69606450T2 (de) | Wellenfrontenbestimmung mit Mikrospiegel zur Selbstreferenz und seine Justage | |
EP0618439B1 (de) | Bildgebender optischer Aufbau zur Untersuchung stark streuenden Medien | |
DE69409386T2 (de) | Sensorsystem | |
DE10207186C1 (de) | Niederkohärenz-interferometrisches Gerät zur lichtoptischen Abtastung eines Objektes | |
DE69831405T2 (de) | Verteiltes sensorsystem | |
DE3880854T2 (de) | Optische Achsenverschiebungsfühler. | |
DE69021813T2 (de) | Apparat und Verfahren für die Ausmessung von dünnen mehrschichtigen Lagen. | |
DE69303464T2 (de) | System zur interferometrischen Detektion und Lokalisierung von reflektierenden Defekten in Lichtleiterstrukturen | |
DE102009012356B4 (de) | Temperaturmessvorrichtung und Verfahren | |
EP0561015A1 (de) | Interferometrische Phasenmessung | |
WO1984004810A1 (en) | Method and device for the contact-free measurement of the actual position and/or the profile of rough surfaces | |
EP0075032B1 (de) | Verfahren zur interferometrischen Oberflächentopographie | |
DE69707801T2 (de) | Verfahren und Apparat zur Bestimmung der Dicke eines Mehrschichtfilms unter Anwendung einer teilreflektierenden Walze und der Niedrigkohärenzreflektometrie | |
DE4403021C2 (de) | Luftrefraktometer hoher Genauigkeit | |
DE4400680C2 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung von Abstandsänderungen eines Objekts | |
DE3606090C2 (de) | Meßvorrichtung zum Messen kleinster Verschiebebeträge | |
DE102010016462B4 (de) | Schichtmessverfahren und Messvorrichtung | |
EP0398319B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur interferometrischen Detektion von Oberflächenverschiebungen bei Festkörpern | |
DE4105509C2 (de) | Streulichtmeßanordnung zur Untersuchung der Oberflächenrauheit | |
WO2012076640A1 (de) | Verfahren und anordnung zur bestimmung des brechzahlgradienten eines materials | |
DE3814606C2 (de) | ||
EP0013729B1 (de) | Optische Messeinrichtung für Ätzgeschwindigkeiten undurchsichtiger Materialien | |
DE112020002367T5 (de) | Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Waferdicke | |
DE4429748A1 (de) | Interferometer und Verfahren zum Messen und Stabilisieren der Wellenlänge des von einer Laserdiode emittierten Lichts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (N.D.GES.D.STAATES DELA |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AGILENT TECHNOLOGIES, INC. (N.D.GES.D. STAATES, US |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |