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確定層厚度和/或確定帶的污染程度的設(shè)備的制作方法與工藝

文檔序號:11991323閱讀:211來源:國知局
確定層厚度和/或確定帶的污染程度的設(shè)備的制作方法與工藝
確定層厚度和/或確定帶的污染程度的設(shè)備相關(guān)申請的交叉引用本申請依照35U.S.C.§119(a)要求申請日為2011年9月15日的德國專利申請DE102011082793.0的優(yōu)先權(quán),通過引用將其全部公開內(nèi)容并入本申請內(nèi)容中。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及確定帶上的層厚度和/或確定帶的表面污染程度的設(shè)備,所述表面被粒子污染。

背景技術(shù):
帶或帶形體可具有多個層,并可用于例如半導(dǎo)體制造中,用于生產(chǎn)屬于有機(jī)電子學(xué)的組件,例如,有機(jī)LED或太陽能電池。在這些應(yīng)用中,帶通常設(shè)計(jì)為非常薄或?yàn)槟?,即,帶具有通常在微米范圍中的厚度??捎蓭位逯圃斓膶儆谟袡C(jī)電子學(xué)的組件例如對水和氧等敏感,因此必須相對于環(huán)境封裝這些組件。這種封裝可由玻璃實(shí)現(xiàn)或借助于金屬罩實(shí)現(xiàn)。然而,這種封裝由于其硬度而通常不能用于柔韌的、膜狀和/或印刷的電子組件。為了封裝屬于有機(jī)電子學(xué)的由具有多個層的帶形基板制造的柔韌組件,可在組件的兩側(cè)上使用薄的阻擋層(例如,由Al2O3和/或ZrO2構(gòu)成的多層),其具有充分低的水蒸氣傳輸率(WVTR),參考J.Meyer等人的文章“Al2O3/ZrO2NanolaminatesasUltra-highGasDiffusionBarriers–aStrategyforReliableEncapsulationofOrganicElectronics”,Adv.Mater.18,1845(2009)或ThomasRiedl等人的文章“ThinFilmEncapsulationofTop-EmittingOLEDsusingAtomicLayerDeposition”,inSolid-StateandOrganicLighting”,OSATechnicalDigest(CD)(OpticalSocietyofAmerica,2010),paperSOWB5。然而,如果在阻擋層意圖施加其上的表面上存在粒子,則因?yàn)樗隽W邮紫瓤尚纬赡軌蚴箒碜原h(huán)境的水和/或氧通過阻擋層的微通道,其次可導(dǎo)致有機(jī)組件的電極之間的電短路,所以制造有機(jī)電子組件存在問題。水和氧尤其在制造有機(jī)LED(OLED)時(shí)是致命的,因?yàn)樗鼈兛蓪?dǎo)致陰極的氧化,陰極在OLED中通常由賤金屬(例如,鋁)構(gòu)成,因此電流不再局部流動(參考“WhitePaperontheCharacterizationofThin-filmBarrierLayerforProtectionofOrganicLight-EmittingDiodes”,PetervandeWeijer,TonvonMol,2009年9月10日,在因特網(wǎng)上可從www.fast2light.org獲得)。這可導(dǎo)致表面發(fā)射極上的黑點(diǎn)并可能導(dǎo)致OLED故障。通常在清潔室(例如,具有最大0.5μm的可允許的粒子尺寸)中,或在真空中,或在保護(hù)氣體環(huán)境下處理有機(jī)電子組件。在該情況中,應(yīng)注意確保所用基板或表面免受粒子影響。特別地,不應(yīng)有穿透阻擋層和電極,尤其是陰極(在OLED的情況中)的粒子出現(xiàn)在電子組件的區(qū)域中。相比之下,仍由阻擋層覆蓋的或僅出現(xiàn)在組件的內(nèi)層中的較小粒子較不致命。因此,最小臨界粒子尺寸為阻擋層和電極的最小出現(xiàn)的層厚度的和,即,通常在0.15μm附近。在制造OLED的過程中,在通過濺射工藝將陽極(通常由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成)施加到載體材料上時(shí)產(chǎn)生最大的粒子,其中,在該工藝步驟中的粒子尺寸為約5μm,參考“ImpactofParticulateContaminantsontheCurrentLeakageDefectinOLEDDevices”,MasaruNagai,J.ElectrochemicalSoc.154,J387(2007)。然而,通過清潔可輕易移除這些粒子。殘余的ITO粒子在短路方面可能是致命的,但通常對于陽極側(cè)上的水的擴(kuò)散是不致命的,因?yàn)樵贗TO層之前施加阻擋層,因此阻擋層未被粒子穿透(因?yàn)榱W又钡絀TO濺射才出現(xiàn))。相比之下,未穿透導(dǎo)電層(ITO陽極、分流線、導(dǎo)電聚合物層)的較小的粒子相對不致命。已知借助于照相機(jī)來觀察基板表面。然而,所述照相機(jī)的分辨率(>10μm)通常不足以識別或檢測小于10μm的小粒子尺寸。具有高分辨率的其他方案使用點(diǎn)型測量(參考“LightScatteringbySub-halfMicronSphericalParticlesonSiliconandOxidizedSiliconSurfaces”,Bawolek等.Proc.,ICCCS485(1992)),并因此通常太慢而不能在制造工藝期間(以掃描方式)原位檢查整個表面,或通常不適合用于工藝監(jiān)視(例如,使用電子顯微鏡的方案)。除了確定帶形體的表面被粒子污染的程度或確定表面上的粒子密度,對于帶的處理而言,還有利的是以高空間分辨率確定帶或帶的各單獨(dú)層的厚度或折射率。通常,在該情況中已知帶的粗糙層構(gòu)造。然而,確定層厚度(在約100nm的數(shù)量級的平均厚度的情況下)時(shí)的測量精度應(yīng)盡可能高(通常<2nm),并且應(yīng)能夠以高速度且以約100μm的數(shù)量級的空間分辨率(柵格)進(jìn)行測量,該測量不能通過目前用于厚度測量的常規(guī)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種確定帶上的層厚度和/或確定帶的表面污染程度的設(shè)備,所述表面被粒子所污染,該設(shè)備尤其還可直接(原位或在線(inline))用于制造工藝中。發(fā)明的主題根據(jù)第一方面,該目的通過確定帶的表面污染程度的設(shè)備來實(shí)現(xiàn),該帶沿著供給方向移動,所述表面被粒子污染,該設(shè)備包含:發(fā)光單元,產(chǎn)生照明輻射;光束成形單元,位于發(fā)光單元下游且用于成形至少一個帶形照明光束以關(guān)于供給方向橫向地照明帶形樣品;檢測器單元,檢測在帶形樣品處散射的照明輻射;以及評估裝置,使用檢測的照明輻射確定表面的污染程度。本發(fā)明提出提供原位監(jiān)測污染程度或檢測帶的表面上的粒子的(固定的)設(shè)備,其中,檢測的同時(shí)帶相對于設(shè)備沿著供給方向移動。為此,使用線性照明,其通常在待檢查的帶的整個寬度上延伸,以便確定在帶的整個寬度上的污染程度。在該情況中,可利用例如從動輥而在供給方向上移動帶。在該情況中的線性照明使得能夠關(guān)于供給方向橫向地在多個測量位置處進(jìn)行并行測量。在該申請的含義中,表達(dá)“關(guān)于供給方向橫向地”應(yīng)理解為表示帶形照明光束的以相對于供給方向有角度(不同于0°)地延伸的取向,其中該角度通常為90°或者可與90°偏離(例如,偏離+/-30°)?!熬€性照明”應(yīng)理解為表示在帶上產(chǎn)生一條線的照明,該線的長度基本上對應(yīng)于帶的寬度且線的寬度在微米或亞微米范圍中,例如不超過約50μm或約5μm的線寬。樣品在供給方向上的移動結(jié)合線性照明使得能夠關(guān)于污染粒子快速檢查或監(jiān)測樣品。利用檢測粒子的雜散光測量使得可在該情況中甚至針對具有小于約10μm(例如,6μm或更小)的小粒子尺寸的粒子測量污染程度。在該情況中,監(jiān)測污染程度的一個或多個設(shè)備可安裝在有機(jī)組件(例如,OLED)的制造裝置中的不同位置處。該設(shè)備使得可確保表面在隨后的制造步驟(例如,隨后的涂覆步驟)中充分?jǐn)[脫粒子。在一個實(shí)施例中,光束成形單元被設(shè)計(jì)用于帶的線性照明,該帶的線寬在供給方向上是可變的。特別地,可借助于雜散光測量檢測的粒子的(平均)粒子尺寸取決于帶形照明光束的線寬。在該方面,取決于例如在約0.5μm和10μm間的范圍中的線寬,可分開檢測在約0.1μm的尺寸范圍至約6μm的尺寸范圍內(nèi)的粒子。在一個實(shí)施例中,光束成形單元包含具有可調(diào)焦距的至少一個光學(xué)元件。例如,光學(xué)元件可為在形狀或幾何形狀方面可變的透鏡元件或反射鏡,使得其焦距是可調(diào)的。不用說,為了調(diào)焦的目的,還可提供具有可變焦距的變焦透鏡,以改變帶形照明光束在表面上的線寬。在另一實(shí)施例中,光束成形單元具有用于照明輻射的在供給方向上的光束擴(kuò)展的至少一個望遠(yuǎn)鏡布置。這種望遠(yuǎn)鏡布置具有兩個光學(xué)元件,其布置為彼此相距它們的焦距。光學(xué)元件可為反射或折射光學(xué)單元。在一個有利的發(fā)展中,望遠(yuǎn)鏡布置的光學(xué)元件中的至少一個具有可調(diào)焦距,以在帶上設(shè)置帶形照明光束的線寬。擴(kuò)展的照明光束通常具有小于1:50,通常小于1:10的寬高比(寬度:長度)。利用調(diào)焦單元,照明光束在其線寬方面通常以因子100縮小,如果合適,以大于1000的因子縮小,例如以約85000的因子縮小。在一個實(shí)施例中,評估裝置設(shè)計(jì)為檢測對表面的污染程度的極限值和/或表面的污染程度的變化的極限值的超出。粒子的污染程度在下文中理解為尤其表示粒子密度,即,帶的表面上的每面積單元上的粒子數(shù)量。如果粒子位于帶上或表面上,那么它們導(dǎo)致雜散光強(qiáng)度的局部增加,基于此,可推導(dǎo)出粒子密度以及因此可推導(dǎo)出表面污染程度。由于線性照明或檢測,來自不同粒子的雜散光可能彼此疊加。因此,通常不能確定精確的粒子密度以及同時(shí)確定粒子的尺寸分布。然而,評估單元可改為將累積的雜散光強(qiáng)度分配給均勻粒子尺寸的樣本粒子分布,其被預(yù)先測量用于各類型的帶或基板的校準(zhǔn)且存儲在評估單元中??蓹z測該分配的粒子密度的變化以及尤其是該分配的粒子密度的波動,并且例如,如果超出極限值,則發(fā)出警報(bào),使得機(jī)器或操作者可以發(fā)動減少粒子密度的措施。在另一實(shí)施例中,評估單元設(shè)計(jì)為確定各自在供給方向上延伸的多個帶部分上的表面的污染程度,也就是說,針對通常具有相同長度的各個帶部分,整體地確定粒子密度,其中,結(jié)果可存儲在存儲裝置中。如果帶以恒定速度移動,那么存儲的結(jié)果可以特別簡單的方式(利用時(shí)間測量)分配給各個帶部分。如果帶的速度變化,那么有利的是在帶上設(shè)置標(biāo)記,該標(biāo)記例如可由照相機(jī)檢測,從而可將檢測的粒子密度明確地分配給各帶部分。在其上確定了過度高的粒子密度的帶部分上,利用在供給方向上布置在粒子檢測設(shè)備下游的清潔裝置,可進(jìn)行清潔(如果合適,為更新的清潔)。替代地,還可對其中污染程度的極限值被超過的帶部分不進(jìn)行進(jìn)一步的處理。不用說,為了限制存儲的數(shù)據(jù)量,如果合適,僅顯著的結(jié)果應(yīng)被存儲,例如,僅在極限值之上的部分的粒子密度。在另一實(shí)施例中,設(shè)備包含參考檢測器,用于確定由發(fā)光單元產(chǎn)生的照明輻射的強(qiáng)度。借助于由參考檢測器記錄的信號,在測量期間由發(fā)光單元產(chǎn)生的照明輻射的強(qiáng)度的波動可被檢測并因此通過與檢測器單元檢測的雜散光強(qiáng)度的比較而消除。該檢測的雜散光強(qiáng)度取決于表面粗糙度和表面的相關(guān)長度。粗糙度越大,表面的相關(guān)長度越短,則雜散光強(qiáng)度越大。可針對不同入射角和檢測角將典型表面粗糙度和/或相關(guān)長度的雜散光強(qiáng)度存儲在評估單元中,并且典型表面粗糙度和/或相關(guān)長度的雜散光強(qiáng)度可用作粒子的雜散光強(qiáng)度的參考,以確定粒子關(guān)于總雜散光強(qiáng)度(粒子+表面)的比例。理想上可完全消除表面對確定粒子強(qiáng)度的貢獻(xiàn),即,在沒有粒子的表面上僅測量到強(qiáng)度噪聲(在零線上)。本發(fā)明的另一方面涉及確定沿著供給方向移動的帶上的層厚度的設(shè)備,包含:移動單元,沿著供給方向移動帶;發(fā)光單元,產(chǎn)生照明輻射;光束成形單元,位于發(fā)光單元下游,用于成形至少一個帶形照明光束,以關(guān)于供給方向橫向地線性照明帶;檢測器單元,檢測在帶處反射和/或透射的照明輻射;以及評估裝置,使用檢測的照明輻射確定層厚度。為了確定帶的單獨(dú)層或整個帶(如果合適的話)的層厚度,檢測由帶反射和/或透射的照明輻射,而不是在帶處散射的輻射,即,帶上的照明輻射的入射角對應(yīng)于檢測角。依靠線性并行照明和檢測,在該情況中可執(zhí)行快速且同時(shí)精確的厚度確定,其尤其可被在制造電子組件的工藝中原位使用。在該情況中,可利用產(chǎn)生具有寬帶光譜的照明輻射的發(fā)光裝置,或借助于在一個或多個離散波長處的照明輻射,確定帶的反射和/或透射。在一個實(shí)施例中,設(shè)備附加地包含偏振濾波器裝置,用于設(shè)置照明輻射的偏振。在該情況中,可利用合適的濾波器將偏振方向設(shè)置為例如與帶上的照明輻射的入射面垂直或平行(s-偏振或p-偏振)。在一個發(fā)展中,偏振濾波器裝置可在兩個互相正交的偏振態(tài)(例如,s-偏振或p-偏振)之間轉(zhuǎn)變。這是有利的,因?yàn)檎彰鬏椛涞姆瓷渎驶蛲干渎什粌H由波長影響,而且由入射照明輻射的偏振影響(參考菲涅爾等式)。偏振的附加自由度使得可增加測量精度,以及還可增加測量范圍,在該測量范圍中可以高精度地進(jìn)行厚度測量。在一個實(shí)施例中,移動單元設(shè)計(jì)為用于以至少1m/min,優(yōu)選至少10m/min,尤其50m/min或更多的速度移動帶。這種速度需要記錄測量數(shù)據(jù)的相應(yīng)高速度(例如,50m/min時(shí)為0.12ms),這可通過線性照明(以及線性檢測)來實(shí)現(xiàn),因?yàn)槠涫沟媚軌蛟趲У恼麄€寬度上進(jìn)行層厚度的并行檢測。本發(fā)明的另一方面在確定被粒子污染的表面的污染程度和/或沿著供給方向移動的帶上的層厚度的設(shè)備中實(shí)現(xiàn),該設(shè)備包含:發(fā)光單元,產(chǎn)生照明輻射;光束成形單元,位于發(fā)光單元下游,成形至少一個帶形照明光束,以及關(guān)于供給方向橫向地線性照明帶的表面;檢測器單元,檢測在帶處散射、反射和/或透射的照明輻射;以及評估裝置,使用檢測的照明輻射確定表面的污染程度和/或?qū)雍穸?。有利地,同一個設(shè)備可用于確定帶的表面上的粒子密度以及帶或帶的單獨(dú)層的厚度兩者。在該情況中,可通過改變?nèi)肷浣腔驒z測角(例如從用于檢測雜散光的檢測角變化至用于檢測(鏡面)反射的照明輻射的檢測角)順序地測量粒子密度和厚度。不用說,設(shè)備中的檢測器單元(如果合適)還可具有兩個或更多的檢測器,以使得能夠并行確定粒子密度和層厚度二者。在該情況中,例如在對應(yīng)于入射角的檢測角處布置一個檢測器,而在偏離入射角的檢測角處布置另一檢測器,以檢測在帶處散射的照明輻射。不用說,上文指明的與用于確定污染程度或用于層厚度測量的各個設(shè)備關(guān)聯(lián)的附加特征還可用于該組合設(shè)備中。特別地,在該情況中,可調(diào)適線性照明的線寬,因?yàn)橛糜诖_定粒子密度和用于層厚度測量的線寬可能彼此偏離。在一個實(shí)施例中,發(fā)光單元具有產(chǎn)生在300nm和1000nm之間的波長范圍中的照明輻射的至少一個光源。使用在該波長范圍中的照明輻射已被證明有利于本申請??捎晒庠匆詫拵Х绞教峁┱彰鬏椛?,即,在例如從400nm至800nm的寬光譜范圍上(白光光譜,例如由燈產(chǎn)生)。在另一實(shí)施例中,發(fā)光單元具有產(chǎn)生預(yù)定波長的照明輻射的至少一個光源。舉例來說,激光器、激光二極管、LED或氣體放電燈可用作產(chǎn)生離散波長的輻射的光源。對于雜散光測量,有利的是使用在單個預(yù)定波長處或在有限波長范圍中的照明輻射。在一個發(fā)展中,發(fā)光裝置具有產(chǎn)生具有不同波長的照明輻射的至少兩個光源。特別地,對于層厚度確定,已證實(shí)有利的是使用兩個或更多,尤其是三個光源,其波長例如可在紅、綠和藍(lán)光譜范圍中,以增加測量精度和/或測量范圍。在一個實(shí)施例中,檢測器裝置具有至少一個光譜解析(通常還是空間解析)檢測器,用于同時(shí)檢測在兩個或更多波長處的照明輻射。在該情況中,檢測器尤其可具有傳感器元件,其對紅、綠以及藍(lán)光譜范圍中的照明輻射敏感或?qū)坠夥譃檫@三個成分。可以該方式對于使用的所有三個波長進(jìn)行照明輻射的同時(shí)檢測。在一個實(shí)施例中,檢測器裝置具有至少一個空間解析檢測器,用于關(guān)于供給方向橫向地空間解析檢測照明輻射。例如,檢測器可具有成一直線的多個傳感器,以執(zhí)行照明輻射的一維、線狀檢測。然而,檢測器還可具有以柵格布置的多個傳感器或傳感器線,以能夠執(zhí)行照明輻射的二維、帶狀檢測。在該情況中,檢測器區(qū)域具有對應(yīng)于檢測的照明輻射的檢測角的法線方向。如果檢測器具有至少100μm的空間分辨率,則有利于精確的層厚度確定。在一個實(shí)施例中,帶形照明光束在帶的表面上的入射角和/或檢測在帶處反射、透射和/或散射的照明輻射的(相應(yīng))檢測角是可調(diào)的。為了調(diào)整入射角,光束成形單元可在合適時(shí)與發(fā)光單元或光源一起移動和/或轉(zhuǎn)動。為此目的,可在設(shè)備中設(shè)置例如旋轉(zhuǎn)的和/或平移的驅(qū)動器和/或發(fā)動機(jī)形式的移動單元。因此,通過轉(zhuǎn)動和/或移動檢測器單元的一個或多個檢測器,可相對于帶調(diào)整相應(yīng)檢測器區(qū)域的取向并因此調(diào)整檢測角。當(dāng)檢測粒子時(shí),為了影響表面雜散光與粒子雜散光的局部比率,可調(diào)整入射角和/或檢測角,該局部比率取決于相應(yīng)表面構(gòu)成或材料類型。為了能夠可靠地檢測粒子雜散光,應(yīng)選擇入射角和/或檢測角使得所述比率大于一。在任何情況中都應(yīng)將檢測角選擇為使得鏡面反射(入射角=反射角)或在帶處透射的照明輻射照在檢測器上。此外,在基板的厚度測量的情況中,可選擇入射角和/或檢測角,使得在層厚度的期望測量范圍中,取決于層厚度的反射變化特別大。參考示出本發(fā)明重要細(xì)節(jié)的附圖,由本發(fā)明示例實(shí)施例的以下說明以及權(quán)利要求,可知本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。各單獨(dú)特征在各個情況中可通過其自身來實(shí)現(xiàn),或在本發(fā)明的變型中作為多個以期望的組合實(shí)現(xiàn)。附圖說明示例實(shí)施例被以示意圖示出且在下面的描述中得到說明。圖中:圖1示出一設(shè)備的示意圖,在該設(shè)備中進(jìn)行用于檢測沿著供給方向移動的帶的表面上的粒子的雜散光測量;圖2示出具有兩個光束望遠(yuǎn)鏡的光束成形單元的一個示例實(shí)施例的示意圖,該兩個光束望遠(yuǎn)鏡用于使圖1的設(shè)備的帶形照明光束成形;圖3示出具有兩個光束望遠(yuǎn)鏡的光束成形單元的另一示例實(shí)施例,該兩個光束望遠(yuǎn)鏡各具有兩個柱形透鏡;圖4示出具有三個光束望遠(yuǎn)鏡的光束成形單元的一個示例實(shí)施例;圖5示出一設(shè)備的示意圖,為了確定帶上的層厚度,該設(shè)備執(zhí)行在帶處反射的照明輻射的測量;圖6示出一設(shè)備,其中,附加地檢測在帶處透射的照明輻射;以及圖7a-d示出在帶處反射的照明輻射的比例與帶的層厚度關(guān)系的圖。具體實(shí)施方式圖1示意性示出設(shè)備1,其包含:發(fā)光單元2,具有He-Ne激光器形式的單個光源,用于產(chǎn)生照明輻射3;光束成形單元4,位于光束路徑的下游;以及檢測器單元5,其信號連接至例如為計(jì)算機(jī)形式的評估裝置6。光束成形單元4用于成形帶形照明光束7以及用于以入射角α將照明光束7聚焦在帶8上,帶8在本示例中為用于制造有機(jī)LED(OLED)的基板。光束成形單元4具有兩個部分,即,成形帶形照明光束7的擴(kuò)展單元4a和將帶形照明光束7聚焦在帶8上以在那獲得線性照明的聚焦單元4b。利用由箭頭指示的常規(guī)移動裝置9(例如,利用從動輥(drivenroller)),將帶8以基本恒定的速度v沿著供給方向X移動。帶8例如可從卷軸(未示出)上釋放或可從例如用于施加涂層的先前工藝站傳送到設(shè)備1的區(qū)域中。帶8的速度v通常為約1m/min至約50m/min的數(shù)量級。在本示例中,檢測器單元5由具有垂直于帶8的供給方向X(即,在Y方向上)延伸的檢測器線(即,平行于由帶形照明光束7在帶8上形成的聚焦線)的線性檢測器構(gòu)成。不用說,盡管已證實(shí)垂直取向在實(shí)踐中是有利的,但帶形照明光束7或聚焦線不必須垂直于供給方向X取向。檢測器單元5(或檢測器區(qū)域的法線)相對于帶8取向?yàn)殛P(guān)于帶的表面8a具有檢測角β。在圖1示出的設(shè)備1的情況中,檢測角β(≠α)與入射角α偏離,使得僅在帶8處散射的照明輻射S以及僅鏡面反射的照明輻射R和透射的照明輻射T的極小部分照在檢測器單元5上。在圖1示出的示例中,單獨(dú)(cw)激光器2用作光源。不用說,替代地,如果(cw)激光二極管的輸出功率足以在帶8的整個寬度上(在Y方向上)照明帶8,還可使用(cw)激光二極管。替代地,例如,為了在帶的整個寬度上照明帶,還可使用在一條線上以在Y方向上偏移方式布置的多個光源,其中,相應(yīng)光源分配給沿著帶8的寬度方向(Y方向)的相應(yīng)寬度范圍。當(dāng)多個光源用作發(fā)光單元時(shí),單獨(dú)光源的功率可變得較低,因此,這種方案尤其對于帶8的大寬度B(例如,大于1至2米)而言是合適的。用于雜散光測量的照明輻射3的波長通常應(yīng)在約600nm和900nm之間,其中,可任意選擇激光輻射的偏振,但是優(yōu)選使激光輻射垂直于入射面偏振(s偏振)。在本示例中,用作發(fā)光單元2的He-Ne激光器具有在約635nm周圍的波長和2瓦特的輸出功率,并且可用于例如具有約30cm的寬度B的帶8。替代地,對于照明30cm的寬度B,還可使用布置在一條線上且各自具有500mW的功率的四個激光二極管。不用說,有利地具有至少一個光譜線的(氣體放電)燈也可用作光源,該光譜線具有在約600nm和900nm之間的光譜范圍中的波長。在產(chǎn)生帶形照明光束7之前,可借助于光學(xué)元件(例如,透鏡元件等)準(zhǔn)直由燈產(chǎn)生的照明輻射。如果使用具有寬帶發(fā)射的光源(例如,白熾燈),則應(yīng)借助于濾波器將照明輻射的光譜限制在雜散光測量所需的波長范圍。由發(fā)光單元2產(chǎn)生的照明輻射3的強(qiáng)度的小部分(通常<10%)通過分束器11偏轉(zhuǎn)且照在參考檢測器12上。分束器11可由一側(cè)有涂層或兩側(cè)都有涂層或沒有涂層的基板構(gòu)成。舉例而言,激光功率測量儀器或光電二極管(如果合適的話)可用作參考檢測器12。當(dāng)測量激光功率時(shí),應(yīng)注意確保檢測器區(qū)域大于照射光束截面。如合適,為此目的必須聚焦耦合出的照明輻射,這可例如通過凸透鏡元件(未示出)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用具有多個光源的發(fā)光單元2時(shí),可使用單個參考檢測器12用于所有光源,或者可提供兩個或更多的參考檢測器,其分別分配給多個光源。在花費(fèi)最高的情況中,專用參考檢測器被分配給各個光源。由參考檢測器12提供的強(qiáng)度信號和來自檢測器5的相應(yīng)信號被饋送給放大器13,并在A/D變換器13a中數(shù)字化之前在放大器13處放大,并饋送給評估單元6。評估單元6用于確定表面8a的由沉積在那里的粒子產(chǎn)生的污染程度。在本示例中,污染程度由帶8的表面8a上的粒子密度確定。在該情況中,表面8a上粒子10的出現(xiàn)導(dǎo)致雜散光強(qiáng)度的局部增加,基于此,可推導(dǎo)出粒子密度。存儲在評估單元6中的具有已知粒子分布的樣品的雜散光強(qiáng)度可用于校準(zhǔn)目的。通過針對不同入射角α和檢測角β存儲典型表面粗糙度和相關(guān)長度的雜散光強(qiáng)度,還可考慮表面對散射的貢獻(xiàn)。在該情況中,尤其可選擇入射角α和檢測角β,使得在表面8a上局部散射的照明輻射S與在粒子10處局部散射的照明輻射S之間的比率變得盡可能高,至少大于1。因?yàn)榭赡芫哂胁煌W映叽绲亩鄠€粒子10的雜散光由于按線或按帶的檢測而彼此疊加,所以同時(shí)確定粒子10的粒子密度和精確尺寸分布通常是有問題的。因此,評估單元6將累積的(integral)粒子雜散光強(qiáng)度分配給具有均勻粒子尺寸的粒子分布,基于此,可確定在帶8的移動期間粒子密度變化的極限值的超出和/或粒子密度的極限值的超出。在圖1所示的示例中,針對帶部分A執(zhí)行這種確定,帶部分A分別在供給方向X上延伸約10cm的長度,為此分別累積地確定粒子密度或雜散光強(qiáng)度。如果帶8以恒定速度v移動,則存儲的結(jié)果可以特別簡單的方式(利用時(shí)間測量)分配給相應(yīng)帶部分A。如果帶8的速度v變化,則有利的是在帶上設(shè)置標(biāo)記,例如可利用照相機(jī)(未示出)檢測該標(biāo)記,使得檢測的粒子密度可明確分配給帶部分A。在確定了粒子10的過高密度的這些帶部分A處,例如可利用在供給方向X上位于設(shè)備1的下游的清潔裝置進(jìn)行(更新的)清潔。替代地,還可將其中污染程度的極限值被超過的帶部分A排除在進(jìn)一步的處理之外。不用說,為了限制數(shù)據(jù)的存儲量,如合適,僅應(yīng)存儲顯著結(jié)果,例如,僅帶部分A的超出極限值的粒子密度。粒子密度的突變(例如粒子密度的驟升)也可在評估單元6中被識別且被用于發(fā)動警報(bào),使得操作員可在合適時(shí)追蹤到粒子源并消除粒子源。下面參考圖2至圖4描述光束成形單元4的擴(kuò)展單元4a的示例實(shí)施例。這里假設(shè)從發(fā)光單元2發(fā)出的照明輻射3以準(zhǔn)直方式且平行于光軸進(jìn)入擴(kuò)展單元4a。不用說,所用光源(激光器、激光二極管或準(zhǔn)直的燈光束)具有較大或較小的發(fā)散,其由光學(xué)單元(未示出)通過相應(yīng)適配所用光學(xué)單元的焦距或間距而補(bǔ)償。為此目的所用的光學(xué)單元應(yīng)設(shè)計(jì)為使得照明光束未被削減(trim)。圖2示出投影到XY平面中的擴(kuò)展單元4a的示例實(shí)施例。擴(kuò)展單元4a具有兩個望遠(yuǎn)鏡布置T1、T2,其各具有兩個透鏡元件20a、20b、21a、21b,以擴(kuò)展圖2底部左側(cè)所示的照明輻射3的圓形光束截面。第一望遠(yuǎn)鏡T1具有兩個球面凸透鏡20a、20b,其布置為相距與它們的焦距b1+b2一致的距離。如果光束截面意在例如被放大因子8(8x),則第一球面透鏡元件20a可具有10mm的焦距,第二球面透鏡元件20b可具有80mm的焦距。不用說,如果例如第一透鏡元件20a由具有焦距b1=-10mm的(球面)凹透鏡元件代替,則也可實(shí)現(xiàn)八倍放大率。第二望遠(yuǎn)鏡T2由兩個柱透鏡元件21a、21b構(gòu)成,其垂直于帶8的入射面(即,垂直于供給方向X)進(jìn)一步放大將照明輻射3。為了實(shí)現(xiàn)例如將照明輻射3擴(kuò)展因子37.5,第一柱透鏡元件21a使用10mm的焦距b1,第二柱透鏡元件21b使用375mm的焦距b2,使得從圓形光束截面產(chǎn)生橢圓形光束截面,所述橢圓形光束截面在圖2底部右側(cè)(未按真實(shí)比例)示出。不用說,在該情況中,為了實(shí)現(xiàn)光束擴(kuò)展因子37.5,第一凸柱透鏡元件21a也可由具有-10mm的焦距b1的凹柱透鏡元件替代。利用圖2中的擴(kuò)展單元4a,因此在本示例中,具有圓形光束截面和1mm直徑的照明輻射3在第一望遠(yuǎn)鏡T1處可擴(kuò)展為具有8mm直徑的圓形光束截面,并在第二望遠(yuǎn)鏡T2處可擴(kuò)展為具有300mm長度和8mm寬度的橢圓形光束截面,其通過聚焦單元4b聚焦為帶8上的帶形照明光束7且在該情況中其在供給方向X上的范圍減少(見下文)。圖3示出擴(kuò)展單元4a的進(jìn)一步的示例實(shí)施例,其中兩個望遠(yuǎn)鏡布置T1、T2都由柱透鏡元件22a、22b、23a、23b構(gòu)成。在該情況中,第一望遠(yuǎn)鏡布置T1平行于帶8上的入射面擴(kuò)展照明輻射3,第二望遠(yuǎn)鏡布置T2與其垂直地(在Y方向上)擴(kuò)展照明輻射3,導(dǎo)致出現(xiàn)在圖3底部右側(cè)示出的橢圓形光束截面。如果該光束截面意在與圖2示出的示例相同,則可采用圖2的擴(kuò)展單元4a的第一望遠(yuǎn)鏡布置T1的焦距,而對于第二望遠(yuǎn)鏡布置T2而言,第一柱透鏡元件23a的焦距為b1=10mm(或-10mm),第二柱透鏡元件23b的焦距b2為b2=3000mm。如圖4所示,在擴(kuò)展單元4a的一個示例實(shí)施例中,對于光束擴(kuò)展使用三個望遠(yuǎn)鏡布置T1、T2、T3,其各具有兩個透鏡元件24a、24b、25a、25b、26a、26b。第一望遠(yuǎn)鏡布置T1具有兩個球面透鏡元件24a、24b,例如可具有焦距b1=+10mm(-10mm)和b2=+60mm,用于以因子6(6倍)放大光束截面。具有柱透鏡元件25a、25b的第二望遠(yuǎn)鏡布置T2平行于帶8上的帶形照明光束7的入射面例如以因子14.3擴(kuò)展照明輻射3(b1=+10mm或-10mm,b2=+143mm)。具有兩個柱透鏡元件26a、26b的第三望遠(yuǎn)鏡布置T3垂直于入射面(在Y方向上)例如以因子50擴(kuò)展照明輻射3(b1=+10mm或b1=-10mm,b2=500mm)。因此,在圖4的擴(kuò)展單元4a的情況中,首先,具有直徑為1mm的圓形光束截面的照明輻射3轉(zhuǎn)變?yōu)橹睆綖?mm的圓形光束截面,然后轉(zhuǎn)變?yōu)殚L度為86mm且寬度為6mm的橢圓形光束截面,隨后轉(zhuǎn)變?yōu)閷挾葹?6mm且長度為300mm的橢圓形。為了在用于相應(yīng)應(yīng)用的粒子檢測期間優(yōu)化可檢測的最小粒子尺寸或速度,有利的是能夠改變帶形照明光束7在供給方向X上的線寬。為了執(zhí)行圖3和圖4中示出的擴(kuò)展單元4a的各示例的這種變化,有利的是,例如通過提供在其幾何形狀方面可變的透鏡元件,將圖3中的第一柱透鏡元件望遠(yuǎn)鏡T1的至少一個柱透鏡元件22a、22b的焦距或圖4中的第二望遠(yuǎn)鏡T2的柱透鏡元件24a、24b的焦距實(shí)施為可變的。在圖4中示出的示例實(shí)施例中,在第二望遠(yuǎn)鏡布置T2的第二柱透鏡元件25b的焦距b2變化時(shí)產(chǎn)生的光束寬度在下表(表1)中示出:表1如上面進(jìn)一步所述,聚焦單元4b跟隨擴(kuò)展單元4a,該聚焦單元4b設(shè)計(jì)為柱透鏡元件,其將照明輻射3或照明光束7聚焦在帶8上,光束截面在供給方向X上減小。柱透鏡元件形式的聚焦單元4b可具有例如100mm的焦距,其中,帶8應(yīng)該位于盡可能接近聚焦單元4b的焦線處。從對于入射照明輻射3的不同寬度的下表(表2)可收集光束截面通過柱透鏡元件形式的聚焦單元4b的變化:表2如可從表2所收集的,在本示例中,聚焦導(dǎo)致帶8上的光束截面的寬度以約500的因子減少,其中還可使用高達(dá)約90000的因子。對于雜散光測量,線性照明光束應(yīng)不超過約10μm至20μm的線寬,其中檢測亞微米范圍的粒子需要顯著較小的線寬(小于1μm或0.1μm)。不用說,對于照明具有大寬度B的帶8,還可以平行方式(即,在Y方向上彼此并排)使用多個光束成形單元4,使得較大的合成光束長度出現(xiàn)。例如,通過圖2至圖4中示出的300mm的光束長度的五重平行,可產(chǎn)生Y方向上1500mm的光束長度。散射進(jìn)帶8處或位于線性照明區(qū)域中的粒子10處的立體角范圍中的照明輻射S在另一柱透鏡元件形式的準(zhǔn)直裝置14處準(zhǔn)直。在該情況中,準(zhǔn)直裝置14的焦距或柱透鏡元件的焦距通常對應(yīng)于離帶8的距離,例如100mm。不用說,準(zhǔn)直裝置14也可具有例如沿著在Y方向上延伸的線的多個柱透鏡元件,以能夠甚至在帶8具有大寬度B(具有米的數(shù)量級)的情況下準(zhǔn)直散射的照明輻射S。從而,檢測器單元5具有沿著行布置的(在Y方向上)一個或多個CCD線性檢測器(1維檢測)或CCD陣列(2維檢測)。光波導(dǎo)(未示出)可布置在檢測器上游,所述光波導(dǎo)以線性方式布置或以2維柵格布置,并用于收集散射的照明輻射S。作為確定帶8的表面8a上的污染程度或粒子密度的附加或替代,還可有利的是在處理帶8期間獲得關(guān)于帶8的厚度的信息或關(guān)于帶8的各單獨(dú)層的厚度的信息。圖5示出確定膜狀帶8的層的厚度D的設(shè)備1a。與圖1中的設(shè)備1一樣,圖5中的設(shè)備1a包含發(fā)光單元,其在本示例中由三個光源2a至2c構(gòu)成。光源2a至2c被設(shè)計(jì)為激光二極管,其產(chǎn)生具有在紅、綠和藍(lán)波長范圍中的波長λR、λG、λB(即,在約610nm、550nm和450nm)的照明輻射3。照明輻射3在光束成形單元4中,更確切地說是在擴(kuò)展單元4a中疊加,并且在設(shè)計(jì)為凹面反射鏡的聚焦單元4b中聚焦之后轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥齻€波長λR、λG、λB的帶形照明光束7,其在帶8上產(chǎn)生線性照明。從帶8反射的照明輻射R通過用作準(zhǔn)直裝置14的凹面反射鏡準(zhǔn)直或聚焦到線性檢測器5上(帶形檢測)。為了測量在帶8處鏡面反射的照明輻射R,線性照明光束3的入射角α和檢測角β相等(α=β)。連接至檢測器5的評估單元6用于確定帶8的層的厚度d,該帶8在本示例中具有層結(jié)構(gòu)。如合適,也可確定多個層的厚度或帶的總厚度。為了確定層厚度d,將反射的照明輻射R的強(qiáng)度或帶8的對于照明輻射3的反射率與具有相同層結(jié)構(gòu)的帶8的已知的取決于厚度的反射率曲線進(jìn)行比較。對于包含薄鋁層上的薄PMMA層的帶8的示例,圖7b示出作為PMMA層的厚度d(在80nm和200nm之間)的函數(shù)的、針對在相應(yīng)三個波長處的反射率R(單位%)以及α=90°的入射角(即,垂直入射)的三個反射率曲線(R、G、B)。相比之下,圖7a同樣針對垂直入射(α=90°)示出帶8在利用具有白光光譜(約400nm至約800nm)的寬帶光源情況下的反射率(單位%)。圖7c示出用于α=60°的入射角的相應(yīng)示圖。參考圖7a、7c,顯然,對于在約100nm和約160nm之間的層厚度,反射率基本上線性變化,準(zhǔn)確的約為5%,使得可以良好精度確定在該厚度范圍中的厚度d。如果檢測器5具有約0.1%的強(qiáng)度分辨率,則在該情況中可分辨約1.1nm的厚度波動。如參考圖7b所見,其中出現(xiàn)反射率R的重大變化的厚度范圍取決于選擇的波長。因此,有利的是選擇具有一波長的照明輻射,該波長在待檢測的厚度范圍中具有反射率曲線的基本線性分布或反射率的最大可能變化。尤其有利的是在多個波長(例如,在紅、綠和藍(lán)光譜范圍中)執(zhí)行同時(shí)測量,以獲得其中可進(jìn)行厚度測量的最大可能范圍,以及增加測量精度。在該情況中被證明有利的是檢測器5包含針對不同波長(例如,450nm、550nm和610nm)的選擇性接收器元件(傳感器像素),所述接收器元件例如將白光光譜分解為三種顏色,使得可進(jìn)行快速RGB光譜測量法。如果照明輻射附加地分離為垂直于和平行于入射面偏振(橢圓偏光法)的照明輻射3,則可進(jìn)行關(guān)于測量范圍和測量精度的進(jìn)一步改進(jìn)。為此目的,如圖6所示,設(shè)備1a的變型包含偏振濾波器17,其可通過位移裝置(未更明確地指出)而被引入照明輻射3的光束路徑中,并且允許可選地僅s偏振照明輻射通過或僅p偏振照明輻射通過,其中該切換應(yīng)與檢測器5的讀出期間的線時(shí)鐘同步。在檢測器5的線信號的同步讀出期間,因此獲得六個信號Rs,Gs,Bs,RP,GP,BP,將其與取決于厚度的反射率曲線相比,如圖7d所示,以確定由PMMA構(gòu)成的層的厚度d。不用說,可以根據(jù)相應(yīng)應(yīng)用(即,分別待檢查的層結(jié)構(gòu)或相應(yīng)層材料)調(diào)整入射角α和檢測角β,例如通過利用轉(zhuǎn)動單元15將光源2a至2c與光束成形單元4一起轉(zhuǎn)動或通過利用相應(yīng)轉(zhuǎn)動單元16將準(zhǔn)直單元14與檢測器5一起轉(zhuǎn)動。而且,作為檢測在帶8處反射的照明輻射R的附加或替代,也可測量在帶8處透射的照明輻射T。圖6中同樣示出設(shè)備1a,其中反射的和透射的照明輻射R、T都通過相應(yīng)線性或矩陣型檢測器5a、5b來檢測。在聯(lián)系圖5和圖6所描述的方式中,可在帶上或在薄膜上執(zhí)行快速且高精度層厚度測量。不用說,在該情況中,與圖5和圖6中所示不同的,可使用折射光束成形單元4和/或準(zhǔn)直單元14(或者可組合使用折射光學(xué)單元和反射光學(xué)單元)。如聯(lián)系圖1已在上文進(jìn)一步示出的,所用的檢測器5可為在帶8的整個寬度B上延伸的連續(xù)線性傳感器(例如,具有大于20000個像素),或者替代地為多個線性傳感器,其檢測區(qū)域彼此在邊緣上相鄰接或者在合適時(shí)彼此邊緣重疊。此外,可在同一個設(shè)備1、1a上進(jìn)行結(jié)合圖5和圖6描述的層厚度測量以及帶8的表面8a上的污染程度或粒子密度的確定。為此目的,必須改變檢測角β和/或入射角α,使得光學(xué)上反射和/或散射的照明輻射R、S通過檢測器5來檢測。特別地,可由一個或多個參考檢測器12補(bǔ)充如圖5所示的用于雜散光測量的設(shè)備1a,如果它們還未出現(xiàn)在設(shè)備1a中。此外,當(dāng)然可以使用來自圖1的設(shè)備,用于通過適當(dāng)?shù)剡x擇檢測角β和入射角α來測量厚度。特別地,已證實(shí)有利的是將光束成形單元4設(shè)計(jì)為使得帶8上的線性照明的線寬是可變的,以能夠在用于雜散光測量的約1μm的相當(dāng)小線寬和用于厚度測量的在約100μm的范圍中的相當(dāng)大線寬之間轉(zhuǎn)變。
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