Zerstijrungsfreie magnetooptische Charakterisierung von natiirlichen und kiinstlichen Defekten an 3-2011-HTSL- Wafern bei 77K

Doppelsei tige 3-Zoll-HTSL-Wafer wurden magnetooptisch charakterisiert. Der vorgestellte Aufbau erlaubt einen schnellen und zerstorungsfreien Nachweis von lokalen und ausgedehnten Inhornogenitiiten in der kritischen Stromdichte rnit hoher Ortsauflosung im Mikrometerbereich. Zusatzliche Goldschichten auf den HTSL-Wafem, wie sie manchmal in der Bauteilherstellung eingesetzt werden, beeinflussen nicht das Ergebnis der Messungen. Die hohe rnagnetische Empfindlichkeit erlaubt sogar den Nachweis lokaler Defekte bei 77 K, wo der Kontrast in den kntischen Stromen schwiicher ist und die Charakterisierung von HTSLFilmen vie1 schwieriger ist als bei tieferen Temperaturen. Der Aufbau kann daher selbst unter Bedjngungen eingesetzt werden, bei denen Kiihlung rnittels Flussig-Helium oder Kleinkuhler nicht zur Verfugung steht. Die Empfindljchkeit wurde an natiirlichen und lainstlichen Defekten iiberpriift, wobei letztere durch fokussierte Laserstrahlung hergestellt wurden. Einleitung In der Vergangenheit hat eine Reihe von rnagnetooptischen Untersuchungen zum Verstandnis der FluBstruktur in diinnen HTSL-Filrnen beigetragen (z.B. I1 -31) und Theorien uber den kntischen Zustand in diinnen Typ-II-Supraleiterschichten bestatigt 14-61, Die magnetooptische Methode beruht auf dem FaradayEffekt, das heiOt der Drehung der Polarisationsebene ljnear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch eine magnetooptisch aktlve Schicht, die dem Magnetfeld des darunterliegenden Supraleiters ausgesetzt ist. Da der Drehwjnkel vom Magnetfeld abhangt, laBt sich die FluDverteilung als optischer Kontrast in einem Polarisationsmikroskop abbilden. Aufgrund der wachsenden Zahl von Anwendungen gibt es einen steigenden Bedarf an zuverliissigen Methoden zur Charakterisierung von diinnen HTSL-Filmen, um eine gleichbleibende Qualitiit der Produkte zu gewahrleisten. Prinzipiell bietet die Magnetoopt& wegen ihrer hohen Ortsauflosung und Nach weisempfindlichkeit fur Inhomogenitaten in der kntischen Stromdichte ein groJ3es Potential fiir die Qualitatskontrolle von diinnen HTSL-Filmen. Allerdings wurden bisher die meisten magnetooptischen Untersuchungen nur an kleinen Proben von etwa 10 mm x 10 mm durchgefiihrt. Dies war ausreichend zum Studium grundlegender Fragestellungen, aber die fiir diese Experimente entwickelten Aufbauten sind nicht dam geeignet, griinere HTSL-Filme zu charakterisieren. Dies gilt jnsbesondere fir 3-Zoll-HTSL-Wafer, eine Standardgrofie fur die Produktion verschiedener Bauteile, wie 2.B. MikrowellenStreifenleitungsfilter. Weit verbreitete Charakterisierungsmethoden fir diesen Zweck sind induktive und Rs-Messungen, die wichtige Informationen iiber die Filmqualitat liefern. Verglichen nit der magnetooptischen Methode ist che Ortsauflosung dieser Methoden sehr begrenzt. D-ie Magnetooptik kann wichtige erganzende Informationen iiber lokale mesoskopische Defekte im prn-Bereich liefern. Dazu zahlen Haarrisse, Mikrokratzer, strukturelle UnregelmaBigkeiten und kleine Locher in der HTSL-Schicht. Zusatzlich laOt sich die lokale kritische Stromdichte rnit hoher Ortsauflosung aus der gemessenen FluBverteilung bestimrnen 171.