Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdicke einer flächig auf ein Substrat aufgetragenen dünnen Schicht durch Messung von optischen

DünnschichtInterferenzen, wobei die Schicht beleuchtet wird, das von Grenzflächen der Schicht reflektierte Licht gemessen und anhand der Messwerte des reflektierten Lichtes die Schichtdicke ermittelt wird. Es sind verschiedene im Labor erprobte sowie industriell nutzbare Verfahren zum Auftragen einer dünnen Schicht aus einem vorgegebenen Schichtmaterial auf einem Substrat bekannt, das seinerseits aus einem nahezu beliebigen

Material bestehen kann. Bereits seit vielen Jahren können dünne Schichten beispielsweise durch Bedampfen oder

Galvanisieren hergestellt werden. Das Auftragen dünner funktionaler Schichten mittels geeigneter Druckverfahren ist Gegenstand der aktuellen Forschung. In der industriellen Herstellung dünner Schichten oder

Beschichtungen ist es oftmals notwendig, die Dicke der mit einem geeigneten Fertigungsverfahren hergestellten Schicht möglichst präzise zu messen. Die aus der Praxis bekannten Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdicke, wie beispielsweise die Schichtdicken ^¬ bestimmung mit einem Elektronenmikroskop oder mit Hilfe von hoch energetischen Strahlen erfordern oftmals eine

vorausgehende Präparation der Messproben und benötigen üblicherweise eine lange Messdauer. Optische Messverfahren, wie beispielsweise die Ellipsometrie oder Interferenz- messungen, ermöglichen eine zerstörungsfreie Messung der

Schichtdicke einer dünnen Schicht, benötigen jedoch oftmals lange Messdauern sowie komplexe und kostspielige

Messvorrichtungen . In vielen Anwendungsbereichen und insbesondere bei der

Herstellung dünner Schichten wäre es wünschenswert, wenn die Schichtdicke der zu messenden dünnen Schicht für einen großen Flächenbereich in einer möglichst kurzen Zeit ermittelt werden kann. Erst mit geeigneten Verfahren zur Ermittlung der Schichtdicke können die im Labor oder in der Praxis erprobten Herstellungsverfahren für dünne Schichten in einem industriellen Maßstab und mit einer ausreichenden Genauigkeit durchgeführt werden. Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Ermittlung einer Schichtdicke durch Messung von optischen DünnschichtInterferenzen so auszugestalten, dass in möglichst kurzer Zeit die

Schichtdicke in einem möglichst großen Flächenbereich einer Schicht ermittelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit einer optischen Bilderfassungseinrichtung eine

flächengetreue Abbildung des an zwei gegenüberliegenden Grenzflächen der dünnen Schicht reflektierten Lichts aufgenommen wird, und dass ein über einen Wellenlängenbereich integrierter Intensitätswert des reflektierten Lichts mit einem theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwert verglichen wird, um die Schichtdicke der zu messenden Schicht zu ermitteln. Es hat sich gezeigt, dass sich die Intensität des an zwei gegenüberliegenden

Grenzflächen der dünnen Schicht reflektierten Lichts ausgehend von einem Ausgangswert mit zunehmender

Schichtdicke zunächst nur geringfügig ändert und durch einen Vergleich eines gemessenen Intensitätswerts mit einem theoretisch berechneten Intensitätsreferenzwert die

gemessene Schichtdicke vergleichsweise präzise ermitteln lässt .

Der theoretisch ermittelte Intensitätsreferenzwert kann mit zunehmender Schichtdicke stark schwanken und mehrdeutig werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb für geringe Schichtdicken besonders gut geeignet. Weiterhin sollte die zu messende dünne Schicht transluzent, bzw.

semi-transparent sein, um eine ausreichende Reflexion des einfallenden Lichts an den beiden gegenüberliegenden

Grenzflächen und insbesondere an der der Lichtquelle abgewandten Grenzfläche der dünnen Schicht zu ermöglichen, damit Interferenzen zwischen dem an beiden Grenzflächen reflektierten Licht auftreten und Intensitätswerte des reflektierten Lichts zuverlässig gemessen werden können.

Um den als Vergleichswert herangezogenen

Intensitätsreferenzwert theoretisch berechnen zu können sind zweckmäßigerweise die hierfür erforderlichen

Eigenschaften und Parameter des Schichtaufbaus mit der zu bestimmenden dünnen Schicht bekannt oder durch

vorausgehende Messungen ermittelt worden. Die als bekannt vorausgesetzten und für die Berechnung des theoretischen Intensitätsreferenzwertes verwendeten Eigenschaften und Parameter umfassen beispielsweise die relevanten

Brechungsindizes in dem Wellenlängenbereich der zur

Beleuchtung verwendeten Lichtquelle, und die spektralen Übertragungsfunktionen des Messsystems, mit denen die

Lichtquelle, der optische Weg der an verschiedenen

Grenzflächen reflektierten Intensitäten sowie Filter oder andere optische Komponenten berücksichtigt werden. Der gemessene Intensitätswert kann dabei über einen

Wellenlängenbereich integriert werden, so dass bereits eine sehr kurze Belichtungszeit ausreicht, um mit einer

handelsüblichen optischen Bilderfassungseinrichtung eine für die nachfolgende Auswertung und Schichtdickenbestimmung ausreichende flächengetreue Abbildung der dünnen Schicht aufzunehmen. Eine spektrale, bzw. wellenlängenabhängige Erfassung des reflektierten Lichts ist nicht notwendig, so dass auf spektrale Messgeräte oder Spektralzerlegungen des reflektierten Lichts verzichtet werden kann. Es ist

ebenfalls nicht notwendig, eine Lichtquelle mit

monochromatischem oder kohärentem Licht zu verwenden, wodurch die apparativen Anforderungen erheblich gesenkt und Kosten reduziert werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann innerhalb kurzer

Zeit von vergleichsweise großen Flächen eines Substrats die Schichtdicke einer flächig aufgetragenen Schicht ermittelt werden. Das Verfahren kann dazu verwendet werden, im Rahmen eines Herstellungsprozesses kontinuierlich die Schichtdicke einer flächig aufgetragenen Schicht ortsaufgelöst zu ermitteln, um die Beschichtungsprozesse während des

Auftragens der Schicht zu kontrollieren. Damit ist es unter anderem möglich, das bislang lediglich unter experimentellen Laborbedingungen mögliche Aufdrucken dünner Schichten auf ein Substrat industriell nutzbar und

wirtschaftlich durchführbar werden zu lassen.

Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des

Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der gemessene Intensitätswert mit einem Beleuchtungs ^¬ intensitätswert normiert und mit einem theoretisch

ermittelten normierten Intensitätsreferenzwert verglichen wird. Der Beleuchtungsintensitätswert kann vor jeder

Messung oder für einen vorgegebenen und im Nachhinein nicht mehr veränderbaren Aufbau einer Messapparatur ermittelt und abgespeichert werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass vor oder im Verlauf jeder Messung eines integrierten

Intensitätswertes ein Beleuchtungsintensitätswert gemessen und abgespeichert wird. Durch die Normierung des gemessenen Intensitätswert mit dem Beleuchtungsintensitätswert wird erreicht, dass die tatsächliche Beleuchtung sowie

Eigenschaften der für die Messung verwendeten Leuchtquelle und der Umgebungsbedingungen für die Ermittlung der

Schichtdicke keine oder jedenfalls nur eine nachrangige Bedeutung haben können. Der für die Normierung verwendete Beleuchtungsintensitätswert kann ebenfalls über einen

Wellenlängenbereich integriert sein. Die experimentelle Ermittlung des Beleuchtungsintensitätswerts , der für die Normierung verwendet wird, muss bei der rechnerischen

Ermittlung des normierten Intensitätsreferenzwertes berücksichtigt werden, der für die Normierung des

theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwertes verwendet wird . In besonders vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass ein gemessener Kontrastwert als Differenz des gemessenen

Intensitätswertes abzüglich eines gemessenen

Intensitätsreferenzwertes ermittelt und mit einem

theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwert verglichen wird, der ebenfalls als Differenz des theoretisch

ermittelten Intensitätsreferenzwertes abzüglich eines theoretisch ermittelten Referenzwertes ermittelt wird. Der Intensitätsreferenzwert kann beispielsweise zeitgleich an einer räumlich benachbart angeordneten dünnen Schicht mit einer bekannten Schichtdicke gemessen werden. Die

Kontrastwerte werden zweckmäßigerweise auf die gemessenen Intensitäten normiert, bzw. bezogen, indem beispielsweise der Quotient aus der Differenz des gemessenen

Intensitätswertes und des gemessenen

Intensitätsreferenzwertes einerseits und der Summe des gemessenen Intensitätswertes und Intensitätsreferenzwertes andererseits berechnet wird. Durch eine derartig normierte Kontrastbildung können beispielsweise zeitabhängige

Intensitätsschwankungen der verwendeten Lichtquelle oder der Umgebungsbedingungen reduziert bzw. vollständig eliminiert werden.

Um die Genauigkeit des Verfahrens, bzw. der mit dem

Verfahren ermittelten Schichtdicke zu verbessern, ist vorgesehen, dass in einem weiteren Verfahrensschritt eine bekannte oder vorgegebene Schichtdicke einer

Referenzschicht gemessen wird, um anschließend die

unbekannte Schichtdicke zu ermitteln. Die bekannte oder vorgegebene Schichtdicke kann dazu verwendet werden, eine Übereinstimmung zwischen dem theoretisch ermittelten

Intensitätsreferenzwert und dem über einen Wellenlängenbereich integrierten Intensitätswert

vorzugeben, bzw. zu bestätigen. Mit einer zunehmend von der bekannten Schichtdicke abweichenden unbekannten

Schichtdicke kann sich der gemessene Intensitätswert ebenso wie der theoretisch ermittelte Intensitätsreferenzwert deutlich von dem Ausgangswert unterscheiden. In einem

Bereich um die bekannte, bzw. vorgegebene Schichtdicke herum ist die Abweichung des gemessenen Intensitätswertes zunächst linear und im Anschluss daran zunehmend nicht linear, jedoch noch eineindeutig. Erst bei großen

Abweichungen der unbekannten Schichtdicke von der bekannten Schichtdicke können Mehrdeutigkeiten bei dem gemessenen Intensitätswert, bzw. bei dem theoretisch ermittelten

Intensitätsreferenzwert auftreten, die eine zuverlässige Bestimmung der Schichtdicke erschweren oder unmöglich werden lassen.

Die bekannte Schichtdicke der Referenzschicht kann

beispielsweise räumlich beabstandet zu der unbekannten Schichtdicke ermittelt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass während der Herstellung eines mehrschichtigen Aufbaus die jeweils vorangehend ermittelte Schichtdicke der jeweils zuletzt hergestellten Schicht als Referenzschicht und

Ausgangswert für die im Anschluss daran zu ermittelnde Schichtdicke einer neu aufgebrachten Schicht zu verwenden, die auf der dann bereits fertiggestellten Schicht

aufgebracht wird.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die vorgegebene oder vorangehend ermittelte Schichtdicke der Referenzschicht einen Referenz-Nullwert darstellt. Die vorgegebene

Schichtdicke kann beispielsweise ein Bereich des Substrats sein, der nicht von der dünnen Schicht bedeckt wird, deren Schichtdicke gemessen werden soll. Es ist ebenfalls möglich, bei komplexen Schichtfolgen oder unbekannten

Beschichtungen eines ebenfalls nicht näher bekannten

Substrats punktuell oder an ausgewählten Positionen mit anderen Verfahren den Schichtaufbau und die jeweiligen Schichtdicken zu ermitteln, die dann als bekannt, bzw. als vorgegeben vorausgesetzt werden. Im Anschluss daran können beispielsweise eine räumliche Variation der zu messenden Schichtdicke um die bekannte Schichtdicke herum oder der während eines Herstellungsprozesses erfolgende Auftrag einer dünnen Schicht mit dem vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden.

Die Bestimmung der Schichtdicke kann deutlich verbessert und der Schichtdickenbereich, in dem eine zuverlässige Bestimmung der Schichtdicke möglich ist, kann deutlich erweitert werden, indem mehrere, jeweils über verschiedene Wellenlängenbereiche integrierte Intensitätswerte ermittelt und mit jeweils zugeordneten theoretisch berechneten

Intensitätsreferenzwerten verglichen werden.

Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Schicht mit Licht einer Beleuchtungsquelle beleuchtet wird, die

gleichzeitig Licht mit Wellenlängen aus den verschiedenen Wellenlängenbereichen abstrahlt. Die Unterteilung der für die Auswertung verwendeten Wellenlängenbereiche findet dann im Bereich der optischen Bilderfassungseinrichtung statt. Es können handelsübliche optoelektronische Sensoren

eingesetzt werden, die beispielsweise auch bei Fotokameras oder Videokameras verwendet werden, und farbige

Bildinformationen getrennt nach roten, blauen und grünen Wellenlängenbereichen erfassen. Für jeden dieser

Wellenlängenbereiche kann ein Intensitätswert gemessen und ein zugeordneter Intensitätsreferenzwert theoretisch berechnet werden. In Abhängigkeit von der Schichtdicke verändern sich die jeweiligen Intensitätswerte und ergeben bei zunehmender Schichtdicke eine räumliche Kurve in einem von den drei Wellenlängenbereichen rot, grün und blau erzeugten dreidimensionalen Koordinatensystem. In einer Umgebung um eine bekannte Schichtdicke kann anhand der gemessenen drei Intensitätswerte für den roten, den grünen und den blauen Wellenlängenbereich der kleinste Abstand zu dem theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwert bestimmt werden.

Da die gemessenen Intensitäten für einen beispielsweise roten Wellenlängenbereich eine deutlich abweichende

Abhängigkeit von der Schichtdicke als die gemessenen

Intensitäten eines beispielsweise blauen

Wellenlängenbereichs aufweisen, kann durch einen Vergleich der für eine zu ermittelnde Schichtdicke gemessenen

Intensitäten verschiedener Wellenlängenbereiche eine deutlich genauere Aussage getroffen werden. Zudem wird durch eine Messung der Intensitäten in verschiedenen

Wellenlängenbereichen der maximale Bereich der eindeutig ermittelbaren Schichtdicke erheblich vergrößert, bevor für alle Wellenlängenbereiche gleichzeitig Mehrdeutigkeiten bei dem Vergleich zwischen den theoretisch ermittelten

Intensitätsreferenzwerten und den tatsächlich gemessenen Intensitätswerten auftreten. Es können auch lediglich zwei oder deutlich mehr als drei Wellenlängenbereiche vorgegeben und für die Bestimmung der Schichtdicke verwendet werden. In vielen Fällen kann für die Ermittlung der Schichtdicke ein Abstand zwischen der mindestens einen gemessenen

Intensität und dem mindestens einen für verschiedene

Schichtdickenwerte theoretisch ermittelten

Intensitätsreferenzwert bestimmt werden. Derjenige

Schichtdickenwert, für welchen der theoretisch ermittelte Intensitätsreferenzwert den geringsten Abstand zu dem gemessenen Intensitätswert aufweist, entspricht der mit diesem Verfahren ermittelten Schichtdicke. Falls mehrere Intensitätswerte für verschiedene Wellenlängenbereiche gemessen werden, können die gemessenen Intensitätswerte wie auch die theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerte zu n-Tupeln bzw. Vektoren in einem mehrdimensionalen Raum zusammengefasst und eine geeignete Berechnungsroutine zur Abstandsbestimmung, beispielsweise eine Bestimmung des euklidischen Abstands, durchgeführt werden.

Es ist grundsätzlich möglich, dass das von der

Beleuchtungsquelle abgestrahlte Licht durch eine

Filtereinrichtung geführt wird, sodass die Schicht nur mit Licht aus einem Wellenlängenbereich beleuchtet wird. In diesem Fall kann die optische Bilderfassungseinrichtung das gesamte reflektierte Licht erfassen, da der

Wellenlängenbereich auf der Beleuchtungsseite vorgegeben wird. Die Filtereinrichtung kann beispielsweise ein

Kantenfilter oder ein Interferenzfilter sein.

Um mehrere verschiedene Wellenlängenbereiche für die

Schichtdickenbestimmung zu verwenden kann das von der Beleuchtungsquelle abgestrahlte Licht nacheinander mit verschiedenen Filtereinrichtungen gefiltert werden. Für jeden mit einer Filtereinrichtung vorgegebenen

Wellenlängenbereich wird ein integrierter Intensitätswert ermittelt und die mehreren integrierten Intensitätswerte mit jeweils zugeordneten theoretisch berechneten

Intensitätsreferenzwerten verglichen. Die verschiedenen Filtereinrichtungen können verschiedene Kantenfilter oder Interferenzfilter oder andere bereits bekannte optische Filtereinrichtungen bzw. Kombinationen derartiger

Filtereinrichtungen sein.

Es ist ebenfalls möglich und für verschiedene

Anwendungsbereiche vorteilhaft, dass die Schicht mit Licht aus mehreren Beleuchtungsquellen beleuchtet wird, die jeweils Licht aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen abstrahlen. Mit Hilfe von mehreren verschiedenen

Beleuchtungsquellen kann bei einem gleichzeitigen Betrieb gleichzeitig Licht mit Wellenlängen aus den verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt werden, wobei eine gegebenenfalls gewünschte Unterscheidung der

Wellenlängenbereiche im Bereich der optischen

Bilderfassungseinrichtung erfolgen kann. Bei einem

wechselnden Betrieb der einzelnen Beleuchtungsquellen erfolgt die Unterscheidung von Wellenlängenbereichen auf der Beleuchtungsseite.

Aufgrund der geringen konstruktiven Anforderungen an die für das Verfahren erforderliche Messvorrichtung ist es kostengünstig möglich, für mehrere, räumlich beabstandete Bereiche der Schicht die Schichtdicke zu bestimmen. Auf diese Weise kann für einen großen Flächenbereich die Schichtdicke einer auf das Substrat aufgebrachten Schicht gleichzeitig, bzw. innerhalb kürzester Zeit ermittelt werden. In Verbindung mit Druckverfahren, mit denen dünne Schichten auf das Substrat aufgedruckt werden, können großflächige Substrate sehr rasch und äußerst kostengünstig mit einer Schicht beschichtet werden, deren Schichtdicke während oder unmittelbar im Anschluss an deren Herstellung präzise bekannt ist bzw. kontrolliert werden kann, um einen derartigen Beschichtungsprozess einer wirtschaftlich sinnvollen Nutzung zuzuführen.

Im Hinblick auf eine möglichst rasche Bestimmung der

Schichtdicke für einen großen Bereich der Schicht ist es vorteilhaft, dass die optische Bilderfassungseinrichtung mindestens ein zellenförmiges oder flächiges

Erfassungselement aufweist, um einen möglichst großen

Bereich der Schicht gleichzeitig erfassen zu können. Als zellenförmiges Erfassungselement können beispielsweise geeignete Komponenten einer handelsüblichen

Scannereinrichtung oder eines Faxgerätes bzw. vergleichbare optische Komponenten verwendet werden. Als flächiges

Erfassungselement können beispielsweise CCD-Chips oder CMOS-Chips von handelsüblichen digitalen Kameras verwendet werden. Es ist ebenso denkbar, andere matrixförmige

optische Flächensensoren einzusetzen. Mit einem flächigen

Erfassungselement können ein großer Bereich der Schicht und gegebenenfalls die vollständige Schicht mit einer einzigen Aufnahme erfasst und die Schichtdicke der Schicht

ortsaufgelöst bestimmt werden. Im Vergleich zu den bereits bekannten punktförmigen Schichtdickenbestimmungsmethoden kann die Verfahrensdauer erheblich reduziert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des

Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mit einem

alternativen Schichtdickenbestimmungsverfahren ein

Schichtdickenbereich der Schicht bestimmt wird und dass der über einen Wellenlängenbereich integrierter Intensitätswert des reflektierten Lichts nur mit theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerten verglichen wird, die für eine Schichtdicke in dem Schichtdickenbereich ermittelt wurden. Als alternatives Schichtdickenbestimmungsverfahren kann beispielsweise eine Transmissionslichtmessung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann die Intensität des von einer Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten und durch die Schicht transmittierten Lichts gemessen und mit Referenzwerten bei bekannten Schichtdicken eines gleichen Schichtmaterials verglichen werden, um einen Schichtdickenbereich zu

ermitteln, in welchem sich die tatsächliche Schichtdicke befindet. Es sind natürlich auch andere alternative

Schichtdickenbestimmungsverfahren möglich und geeignet, um zusätzliche Informationen zur Schichtdicke zu ermitteln und einen Schichtdickenbereich vorzugeben.

Zur Bestimmung der Schichtdicke werden die tatsächlich gemessenen Intensitätswerte nur mit theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerten verglichen, die sich für

Schichtdickenwerte innerhalb des auswertbaren

Schichtdickenbereichs ergeben. Auf diese Weise können

Mehrdeutigkeiten vermieden werden, die sich bei einem

Vergleich der gemessenen Intensitätswerte mit theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerten ergeben können, die außerhalb des vorab durch das alternative

Schichtdickenbestimmungsverfahren vorgegebenen

Schichtdickenbereichs liegen. Dies kann zu einer erheblichen Erweiterung des Messbereichs führen, innerhalb dessen eine zuverlässige Schichtdickenbestimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist. Nachfolgend werden verschiedene Aspekte und

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher

erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer optischen

Messvorrichtung zur Schichtdickenbestimmung einer dünnen Schicht eines mit zwei dünnen Schichten beschichteten

Substrats ,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer flächengetreuen Abbildung des von dem in Fig. 1 dargestellten Substrat reflektierten Lichts,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerten C _R , C _G und C _B für einen roten Wellenlängenbereich, einen grünen Wellenlängenbereich und für einen blauen Wellenlängenbereich des an der dünnen Schicht reflektierten Lichts in Abhängigkeit von einer Schichtdicke der dünnen Schicht, Fig. 4 eine schematische Darstellung des Verlaufs der in Fig. 3 gezeigten theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerte sowie überlagert dargestellte gemittelte Intensitätswerte für jeweils mehrere mit der optischen Messvorrichtung gemessene Intensitätswerte,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer abweichend zu Fig. 1 ausgestalteten optischen Messvorrichtung zur Schichtdickenbestimmung, wobei die Schicht mit einem flächigen Erfassungselement der optischen

Bilderfassungseinrichtung vollständig erfasst wird, und Fig. 6 eine schematische Darstellung einer erneut

abweichend ausgestalteten optischen Messvorrichtung zur Schichtdickenbestimmung, wobei die Beleuchtung und die optische Bilderfassungseinrichtung jeweils telezentrisch ausgestaltet sind.

Eine in Figur 1 exemplarisch und schematisch dargestellte Messvorrichtung 1 weist eine Lichtquelle 2 auf, deren Licht durch eine Blende 3 auf einen teildurchlässigen Spiegel 4 fällt. Das von dem teildurchlässigen Spiegel 4 reflektierte Licht wird durch eine Kollimatoreinrichtung 5 auf eine dünne Schicht 6 gerichtet, die auf einem Trägersubstrat 7 und auf einer unmittelbar auf dem Trägersubstrat 7

angeordneten Referenzschicht 8 aufgebracht ist. Das von einer oberen Grenzfläche 9 und von einer unteren

Grenzfläche 10 der dünnen Schicht 6 reflektierte Licht wird durch die Kollimatoreinrichtung 5 und durch den

teildurchlässigen Spiegel 4 mit Hilfe einer Sensor- Spiegelanordnung 11 auf einen optischen Intensitätssensor 12 gerichtet. Unmittelbar vor dem Intensitätssensor 12 können wahlweise verschiedene Filter 13 angeordnet werden, mit denen ein jeweils zugeordneter Wellenlängenbereich durchgelassen und reflektiertes Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des zugelassenen Wellenlängenbereichs aus dem Strahlengang herausgefiltert werden kann.

Die Blende 3 kann einen im Wesentlichen streifenförmigen Lichtvorhang erzeugen. Die Intensität des an den Grenzflächen 9 und 10 der dünnen Schicht 6 reflektierten Lichts kann mit einem ebenfalls streifenförmigen

Intensitätssensor 12 gemessen werden. Als Intensitätssensor

12 kann beispielsweise eine zellenförmiger CCD-Sensor oder CMOS-Sensor verwendet werden, wie er in aus der Praxis bekannten handelsüblichen Scanner-Einrichtungen oder Fax- Geräten eingesetzt wird.

Die Lichtquelle 2, die Blende 3, der teildurchlässige

Spiegel 4, die Kollimatoreinrichtung 5, die

Spiegelanordnung 11, der Intensitätssensor 12 und die

Filter 13 bilden die optischen Komponenten der

Messvorrichtung 1. Alle diese optischen Komponenten 2, 3, 4, 5, 11, 12 und 13 können gemeinsam in einem Gehäuse 14 angeordnet und im Wesentlichen parallel zu der unteren Grenzfläche 10 der dünnen Schicht 6 verlagert werden. Es ist ebenfalls möglich, beispielsweise die Lichtquelle 2, die Blende 3, die Filter 13 und den Intensitätssensor 12 ortsfest anzuordnen und lediglich die Kollimatoreinrichtung 5, den teildurchlässigen Spiegel 4 und die Spiegelanordnung 11 relativ zu der dünnen Schicht 6 zu verlagern. Die verlagerbaren optischen Komponenten 2, 3, 4, 5, 11, 12 und

13 bzw. 4, 5 und 11 können dabei entweder eindimensional längs einer Raumrichtung oder zweidimensional in zwei Raumrichtungen jeweils parallel zu der dünnen Schicht 6 verlagert werden.

Mit der Messvorrichtung 1 kann innerhalb kürzester Zeit eine flächengetreue Abbildung der von den Grenzflächen 9 und 10 der dünnen Schicht 6 reflektierten LichtIntensität erzeugt und gemessen werden. In Figur 2 ist exemplarisch eine flächengetreue Abbildung der mit der Messvorrichtung 1 gemessenen Intensität des reflektierten Lichts dargestellt, das von den Grenzflächen 9 und 10 der dünnen Schicht 6 sowie von weiteren

Grenzflächen der Referenzschicht 8 und des Trägersubstrats 7 reflektiert wurde. Anhand eines Vergleichs der gemessenen Intensitätswerte mit in Abhängigkeit von einer angenommenen Schichtdicke theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerten kann eine Schichtdicke der dünnen Schicht 6 oder der Referenzschicht 8 ermittelt werden, für welche der

tatsächlich gemessene Intensitätswert bestmöglich mit dem theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwert

übereinstimmt . Um die Auswirkungen von zeitlich veränderlichen Größen wie beispielsweise Intensitätsschwankungen der Lichtquelle 2 möglichst zu reduzieren oder zu eliminieren kann ein gemessener Kontrastwert als Differenz des gemessenen

Intensitätswertes an der dünnen Schicht 6 abzüglich eines gemessenen Intensitätsreferenzwertes ermittelt werden, der an der Referenzschicht 8 gemessen wurde. Dieser

Kontrastwert wird dann mit einem theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwert verglichen, der ebenfalls als

Differenz des theoretisch ermittelten

Intensitätsreferenzwertes für die dünne Schicht 6 abzüglich eines theoretisch ermittelten Referenzwertes der

Referenzschicht 8 ermittelt wird.

In Figur 3 sind jeweils für einen mit geeigneten Filtern 13 vorgegebenen roten Wellenlängenbereich, für einen grünen Wellenlängenbereich und für einen blauen Wellenlängenbereich die theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B des an der dünnen Schicht 6 reflektierten Lichts in Abhängigkeit von einer Schichtdicke λ der dünnen Schicht 6 dargestellt. Die Kontrastreferenzwerte wurden in Abhängigkeit von der Schichtdicke als Differenz des theoretisch ermittelten Intensitätswerts und des

theoretisch ermittelten Intensitätsreferenzwerts bei einer Referenzschichtdicke bestimmt und auf eine GesamtIntensität normiert. Während für kleine Schichtdicken λ < 100 nm für alle Wellenlängenbereiche die theoretisch ermittelten

Kontrastreferenzwerte C _R , C _G und C _B eine eineindeutige

Funktion der Schichtdicke λ darstellen, können für größere Schichtdicken λ > 100 nm die einzelnen Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B für sich betrachtet mehrdeutig werden und nicht mehr eindeutig einer einzigen Schichtdicke λ zugeordnet werden. Werden die Kontrastreferenzwerte C _R , C _G und C _B jedoch gemeinsam einer einheitlichen Auswertung zugeführt, kann auch für Schichtdicken λ in einem Bereich bis λ > 600 nm jedem Wertetriple der Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B eindeutig eine einzige Schichtdicke λ

zugeordnet werden.

In Figur 4 ist für einen Bereich der Schichtdicke λ von 0 nm < λ < 600 nm ein Vergleich zwischen der theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B und den gemittelten Kontrastwert-Triplen für jeweils mehrere mit der optischen Messvorrichtung gemessene Intensitätswerte bzw. für die Kontrastwerte eines Referenz-Schichtaufbaus mit vorgegebenen Schichtdicken von 0 nm (gemittelter gemessener Kontrastwert #0) bis 500 nm (gemittelter

gemessener Kontrastwert #6) in Schritten von 100 nm. Für die Darstellung wurden die theoretisch ermittelten

Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B in ein durch die drei Kontrastreferenzwerte C _R , C _g und C _B aufgespanntes

dreidimensionales Koordinatensystem eingetragen.

Die gemessenen Kontrastwert-Triple #0 bis #6 stimmen im Rahmen der Messgenauigkeit mit den theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwerten überein. Selbst bei geringen

Abweichungen der im Einzelfall tatsächlich gemessenen

Kontrastwerte von den theoretisch ermittelten

Kontrastreferenzwerten C _R , C _G und C _B würde für jeden

tatsächlich gemessenen Kontrastwert-Triple eindeutig ein zugeordnetes Werte-Triple der theoretisch ermittelten

Kontrastreferenzwerte C _R , C _G und C _B zugeordnet werden können, welches den geringsten Abstand zu dem tatsächlich gemessenen Kontrastwert-Triple aufweist. Der diesem

theoretisch ermittelten Kontrastreferenzwerte C _R , C _G und C _B zugeordnete Wert der Schichtdicke λ entspricht dann der für die gemessenen Kontrastwerte verantwortlichen Schichtdicke der dünnen Schicht 6. Bei einer in Figur 5 exemplarisch und schematisch

dargestellten Messvorrichtung 1 ' werden die dünne Schicht 6 und die Referenzschicht 8 mit Licht aus mehreren

verschiedenen Beleuchtungsquellen 14, 15, 16 beleuchtet, die jeweils Licht aus unterschiedlichen

Wellenlängenbereichen abstrahlen. Die einzelnen

Beleuchtungsquellen 14, 15 und 16 sind jeweils

verschiedenfarbige LEDs. Die einzelnen Beleuchtungsquellen 14, 15 und 16 können auch monochromatische oder kohärente Beleuchtungsquellen wie beispielsweise geeignete

Lasereinrichtungen sein. Es ist jedoch auch möglich, an

Stelle der einzelnen Beleuchtungsquellen 14, 15 und 16 eine einzelne Beleuchtungsquelle zu verwenden, die Licht in einem großen Wellenlängenbereich emittiert, und das emittierte Licht durch geeignete Filtereinrichtungen nacheinander auf jeweils verschiedene Wellenlängenbereiche zu beschränken.

Durch geeignete Blenden 3 und optische Linsensysteme 17 kann erreicht werden, dass die dünne Schicht 6 gleichzeitig vollständig ausgeleuchtet wird und das von der dünnen

Schicht 6 reflektierte Licht von einem optischen

Intensitätssensor 18 der optischen

Bilderfassungseinrichtung erfasst wird, der ein flächiges Erfassungselement aufweist. Auf diese Weise kann mit einer einzigen Aufnahme des optischen Intensitätssensors 18 der optischen Bilderfassungseinrichtung und damit sehr rasch eine präzise und ortsaufgelöste Ermittlung der Schichtdicke der dünnen Schicht 6 durchgeführt werden. Die optische Bilderfassungseinrichtung kann unmittelbar bzw. senkrecht oberhalb der dünnen Schicht 6 und in Abhängigkeit von dem verwendeten Linsensystem 17 in einem großen oder geringen Abstand zu der dünnen Schicht 6 angeordnet sein.

Bei dem in Fig. 6 exemplarisch dargestellten

Ausführungsbeispiel weist die Messvorrichtung 1 ' ' zwischen den Beleuchtungsquellen 14, 15 und 16 und der dünnen

Schicht 6, bzw. dem teildurchlässigen Spiegel 4 und

zwischen der dünnen Schicht 6, bzw. dem teildurchlässigen Spiegel 4 und dem optischen Intensitätssensor 18 jeweils ein optisches Linsensystem 19, 20 zur Erzeugung eines telezentrischen Strahlengangs auf. Auf diese Weise kann die Präzision der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren

durchgeführten Ermittlung der Schichtdicke verbessert werden . Mit einer weiteren Beleuchtungsquelle 21 kann zusätzlich eine Transmissionsmessung durchgeführt werden und die von dieser Beleuchtungsquelle 21 durch die auf einem

transparenten Trägersubstrat 22 aufgebrachte dünne Schicht 6 transmittierte Transmissionsintensität zeitversetzt mit der optischen Bilderfassungseinrichtung erfasst werden. Durch einen Vergleich mit vorab für vorgegebene

Schichtdicken ermittelten Transmissionsintensitäten kann mit der Transmissionsmessung ein Schichtdickenbereich ermittelt werden, innerhalb dessen die tatsächliche

Schichtdicke der dünnen Schicht 6 liegen muss. Auf diese Weise kann durch eine zusätzliche Berücksichtigung des derart ermittelten Schichtdickenbereichs der Messbereich für das erfindungsgemäße Verfahren erweitert und auch für ansonsten nicht mehr eindeutig bestimmbare Schichtdicken eine zuverlässige und präzise Ermittlung der Schichtdicke durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, an der Stelle der weiteren Beleuchtungsquelle 21 einen optischen Sensor anzuordnen, der die von den Beleuchtungsquellen 14, 15 und 16 transmittierte Transmissionsintensität

gleichzeitig zu der Messung der Reflexionsintensitäten mit der optischen Bilderfassungseinrichtung erfassen und einer Auswertung zuführen kann.