4D Reflektometer

Charakterisieren transparenter Strukturen

Transparente Strukturen zu vermessen ist einzigartig mit dem DHM, sowohl die 3D Struktur wie die Dicke auf einem reflektierenden Substrat. Vermisst die Tiefe von SIMS Krater!

Vermisst Topographie, Dicke und Brechungsindex transparenter Strukturen.

  • Messen der Oberflächenstruktur von 10 Nanometern bis zu mehreren Mikrometern.
  • Messen des Brechungsindex
  • Charakterisierung von abgeschiedenen wie auch geätzten Strukturen bestehend aus bis zu 3 Schichten

Flexibles Instrument

  • Kontaktlose Methode, ideal um Flüssigkeiten und weiche Materialien zu vermessen
Typische transparente SiO2 Struktur charakterisiert mit dem DHM + Reflektometrie-Analyse Tool

Die 3D Topograpie wie auch Schichtdicke und Brechungsindex von transparenten und strukturierten Oberflächen wird mit einer spezifischen Post-Analyse Software mit Berechnen der kompletten reflektierten Wellenfront nach den Gesetzen der Physik berechnet. Dies erlaubt es dem DHH auch dann noch die wahre Topographie zu berechnen, wenn alternative Systeme aufgrund von Mehrfachreflexionen des Lichts dazu nicht mehr in der Lage sind.

 

Strukturen in transparenten Materialien wie SiO2 und dünnen Metallschichten, weit verbreitet in der Halbleiter und MEMS Industrie, sind typische Beispiele solcher für das DHM® einfachen Messungen.

Auch beim Vermessen von Flüssigkeiten  in mikrofluidischen Bauteilen oder auf funktionalisierten Oberflächen spielt das DHM® seine Stärken aus. Trotz Mehrfachreflexion zwischen Flüssigkeit und dem Substrat liefert es genaue dynamische Messungen.

Diese genannten Messungen mit dem DHM® umfassen das holographische Mikroskop von Lyncée Tec ausgestattet mit mehreren Objektiven, der Koala Aufnahme und Analyse Software sowie der spezifischen Reflektometrie Post-Analyse Software.

Vorteile

DHM®  Technologie und ihre eigene Reflektometrie Post-Analyse Software bietet klare Vorteile.

Seien Sie innovativ dank Erweiterung der messbaren Teile

  • Reflektometrie Analyse mit nur einem DHM® Instrument
  • Messe die Topographie beschichteter Teile mit metrologischer Präzision
  • Messe die Topographie auf Wafern mit Fotoresist
  • Messe die Variation der dielektrischen Konstante (Hall effect)
  • Messe die 3D Topographie von Flüssigkeiten und sonstigen weichen Material Oberflächen

Erhalte umgehend die Ergebnisse

  • Kombiniere DHM® Reflektometrie Analyse Software mit Live Profilometrie, stroboskopischer Synchronization für schnelle Aufnahmen und industrieller Auswertung der Ergebnisse.

Kompetitive Stärken

DHM® bietet eine einzigartige Lösung zum Messen der 3D Topographie transparenter Strukturen auf reflektierenden Substraten. Es umgeht die Limiten scannender Methoden und erlaubt das Messen bei einer Vielzahl neuer Anwendungen. Es bietet einzigartige Vorteile beim Messen von Strukturen und deren Dicke vom Nanometer bis zu Mikrometern und erlaubt dazu Information betreffend den dielektrischen Eigenschaften des Materials. Hingegen kann das DHM® Oberflächen ohne Strukturen, wie Dünnfilm oder Mehrfachschichten, Beispiel Anti-Reflektions Schichten, nicht vermessen.  DHM® Reflektometrische Analyse kann mit folgenden alternativen Systemen verglichen werden:

DHM® vs. Berührendes Profilometer

Berührende Profilometer sind die verbreiteste Methode zur direkten Messung transparenter Strukturen und kommen ohne Annahmen über die Zusammensetzung der Struktur aus. Der Nachteil ist, zusätzlich zur zeitlich aufwendigen scannenden Methode, dass sie keine Information über das Material liefert wie den Brechungsindex. Dazu kann die Dicke der Schicht nur bei Vorhandensein einer Stufe gemessen werden. Nachteilig ist auch, dass die Messung durch eine elastische Oberfläche, deren Deformation, beeinflusst wird, ebenso durch Verschmutzung oder Beschädigung der Spitze. Im Weiteren können weiche Materialien und Flüssigkeiten nicht gemessen werden. Dagegen ist das DHM® eine kontaktlose, nicht-scannende Methode. In Kombination mit der spezifischen Reflektometrie Software erlaubt sie schnelle Topographie und Dickenmessungen transparenter Strukturen frei von Oberflächen Beschädigung.
Features DHM® Berührendes Profilometer
Ohne Spuren  [ja]  [nein]
Nicht scannend  [ja]  [nein]
Weiche Materialien & Flüssigkeiten  [ja]  [nein]
Topographie Messungen  [ja] ohne scannen  [ja] XY scannen
Messungen des Brechungsindex  [ja]  [nein]
Messen dynamischer und bewegter Teile  [ja]  [nein]

DHM® vs. Ellipsometer

Ellipsometrie ist eine gut etablierte optische Technik zum Untersuchen dielektrischer Eigenschaften (Brechungsindex) und der Dicke dünner, transparenter Schichten. Sie erfordert die Verwendung eines Modells, ähnlich wie beim DHM. Nachteilig sind wiederum der hohe zeitliche Aufwand und auch die geringe laterale Auflösung bedingt durch den Strahl-Durchmesser.
DHM® zusammen mit der Reflektometrie Software misst die Schichtdicke von ein paar Nanometern bis mehrere Mikrometer, dazu die Topographie transparenter Strukturen mit interferometrischer Auflösung.
Features DHM® Ellipsometer
Nicht scannend [ja]  [nein]
Dicken Messung [10nm – 50μm] transparente Materialien
[0.1nm – 0.01mm] nicht-metallisch
[0.1nm – 50nm] metallisch
Messung des Brechungsindex  [ja] [nein]
Topographie Messung [ja] m/o scanning [ja] XY scanning
Messen dynamischer und beweglicher Teile [ja]  [nein]
Laterale Auflösung ++ Objektiv Auflösung –  definiert über den Laser Spot Durchmesser
Preislich ++ –

DHM® vs. Spectral Reflectance (SR)

Spectral Reflectance (SR) analysiert reflektiertes Licht und bestimmt so die Dicke und dielektrische Konstante des Films. Der Hauptunterschied zwischen Ellipsometrie und SR ist, das Erstere Licht mit einem schrägen Einfallswinkel benutzt, während Letztere Licht mit senkrechtem Einfall zur Probenoberfläche verwendet. Auswertung bei beiden über das zurück reflektierte Licht. SR ist eine einfache und kostengünstige Methode, die Messung ist aber nicht unmittelbar wegen der nötigen Spektralanalyse. Ebenso ist ein XY-scanning bei flächiger Messung nötig. SR übliche Anwendung sind Filme mit begrenzter Anzahl Schichten, mit Dicken >10 Mikrometer.

DHM® in Kombination mit der Reflektometrie Software misst die Dicke, von ein paar Nanometern bis zu mehreren Mikrometern, sowie die Topographie transparenter Strukturen mit interferometrischer Auflösung.

Features DHM® Spectral Reflectance
Nicht-scannend [ja]  [nein]
Dicken Messung [10nm – 50μm] transparente Materialien
[1nm – 1mm] nicht-metallisch
[0.5nm – 50nm] metallisch
Messung des Brechungsindex  [ja] [ja]
Topographie Messung [ja] w/o scanning [ja] XY scanning
Messung dynamischer und bewegter Teile [ja]  [nein]
Laterale Auflösung ++ Objektiv Auflösung – definiert durch den Spot Durchmesser

DHM® vs. Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM)

Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop (CLSM) misst transparente Schichten mit Unterscheiden des reflektierten Signals jeder Grenzfläche eines Multischicht Musters. Um dieses Vorgehen zu ermöglichen, muss jede Schichtdicke dick genug sein im Vergleich zur Tiefenschärfe. Letztere nimmt mit höherem NA Wert = hohe Vergrösserung ab = besser für dünne Schichten. Somit ist für dünne Schichten ein Objektiv mit hohem NA Wert, sprich hoher Vergrösserung mit kleinem Bildausschnitt, nötig. Dünne Schichten bei grossen Strukturen zu vermessen stellt damit ein Problem dar, weil ein Objektiv mit niedrigem NA Wert, aber grossem Bildausschnitt, zur dortigen Verwendung nicht geeignet ist.

DHM® Reflektometrie baut nicht auf der Unterscheidung jeder Schichtgrenzfläche auf. Es baut auf das gesamte reflektierte Signal und liefert über die Gesetze der Optik präzise Angaben über die Schichtdicken von ein paar Nanometern bis mehreren Mikrometern. Zusätzlich, ohne jedes Scannen, vermisst das DHM® die 3D Topographie transparenter Strukturen mit interferometrischer Auflösung und bestimmt obendrein auch den Brechungsindex.

Features DHM® CLSM
Nich-scannend [ja]  [nein]
Dicken Bereich  10nm – μm  >um
Topographie Messung [ja]  [nein]
Messung des Brechungsindex [ja]  [nein]
Messung dynamischer und bewegter Teile [ja]  [nein]
Gesamtes reflektiertes Signal berücksichtigt [ja]  [nein]

DHM® vs. Weisslichtinterferometer (WLI)

WLI, wie der Name sagt, benutzt weisses Licht zur Beleuchtung. Für Schichtdicken über ein paar Mikrometern mutzt das WLI den kohärenten vertikalen Scanning Modus ählich dem CLSM: das reflektierte Signal der verschiedenen Schichten wird unterschieden. Für dünnere Schichten nutzt das WLI den Phasenshift Modus. Dieser ist insofern nicht sehr effizient, als das empfangene Signal über das gesamte Spektrum der Lichtquelle gemittelt wird. Das System von Gleichungen zur Bestimmung des reflektierten Signals kann nicht eindeutig die Dicke und den Brechungsindex der Schichten auflösen.
Mit der Verwendung einer monochromatischen Laserquelle erhält das DHM® ein Set von Daten, die eine eindeutige Berechnung mit den Gesetzen der Optik erlauben. Das Ergebnis ist eine eindeutige Messung von Topographie & Dicken von ein paar Nanometern bis mehrere Mikrometer mit interferometrischer Auflösung.
Features DHM® WLI
Verwendung monochromatischen Lichts [ja]  [nein]
Nicht-scannend [ja]  [nein]
Dicken Bereich  10nm – μm >um
Topographie Messung [ja]  [nein]
Messung des Brechungsindex [ja] beschränkt
Messung dynamischer und bewegter Teile [ja]  [nein]
Grosse Auswahl von Objektiven aus der Standard optischen Mikroskopie [ja]  [nein]

Anwendungen

In 2009, auf Anfrage eines DHM® Anwenders betr. Messen von SIMS Kratern, Lyncée Tec hat eine Lösung zur Interpretation optischer Messungen von Teilen mit transparenten Strukturen entwickelt. Seither wurde die Reflektometrie-Analyse-Software kontinuierlich verbessert, mit neuen Features und Auswerte Möglichkeiten. Aus vielen Messungen hat Lyncée Tec u.a. die folgenden vergleichenden Messungen geometrischer Topographie der folgenden Konfigurationen publiziert:

SiO2 Stufen auf  Si Wafer

  • Höhenmessung transparenter mehrschichtiger Stufen
  • Berührungslose Messung der kompletten 3D Topographie ohne jedes Scannen
  • Stufen Anfang/Ende jeweils präzise definiert

Krater in Schichten von  Au-SiO2-Si

  • Tiefenmessung von Kratern in transparenten Mehrfachschichten auf reflektivem Substrat
  • Komplette 3D Topographie einer relative grossen Kraterfläche
  • Tiefenbestimmung mit sub-Nanometer vertikaler Auflösung

Fluid Topographie auf Substrat

  • Topographie Messung von Flüssigkeitstropfen (TetraEthylenGlycol, TEG) auf Si Substrat
  • Nicht berührende und damit nicht-invasive Messmethode
  • Einzigartige Methode für komplette 3D Charakterisierung von Flüssigkeits- oder Softmaterial-Tropfen
SiO2 Nano-Stufen auf Silizium

Publikationen

„Digital Holographic Reflectometry for Semi-Transparent Multilayers Measurement“, T. Colomb & al.

„Réfléctométrie Holographique Numérique Appliquée à la Métrologie des Fluides“, T. Colomb & al.

„Digital Holographic Reflectometry“, T. Colomb & al.

4D Profilometrie

Zeitaufgelöste Profilometrie
4D Profilometrie
Holographischer MEMS Analyzer
4D Profilometrie
4D Reflektometer
4D Profilometrie
Industrielles Interferometer
4D Profilometrie

Applications

Strukturierter Dünnfilm
Applikationen
Flüssigkeits-Topographie
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