Spektroskopisches Reflektometer für optische Schichtdickenmessung
Mit dem spektroskopischen Reflektometer werden Schichtdickenmessung von transparenten Beschichtungen durchgeführt. Dieses Verfahren wird eingesetzt zur Bestimmung der Schichtdicke von dünnen Schichten. Das können beispielsweise Schutzlacke von Elektronikplatinen oder Ölfilme sein. Mit dem spektroskopischen Reflektometer können die Schichtdicken von Einzelschichten und von Mehrschichtsystemen ermittelt werden werden.
Als Steinbeis-Transferzentrum an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir die von uns durchgeführten optischen Schichtdickenmessungen mit dem Reflektometer als Dienstleistung an.
Beschichtungen für optische Schichtdickenmessung
- Halbleiter (Fotolacke, Dünnschichtsysteme, Oxide, Nitride)
- Beschichtungen (Schutzlacke Antireflexschichten, Antikratzschichten, Filterschichten, Optische Filter)
- Displays (Cell Gap, Polimide, ITO Schichten)
- Ölfilme
Spezifikation
- Schichtdicke: 40 nm – 20 µm
- Mehrschichtsysteme: max. 9 Schichten
- Auflösung: 1 nm
- Messfleck: 20 – 80 µm
- Bauteilhöhe: max. 40 mm
Reflektometrische
Interferenzspektroskopie
Bei der Reflektometrische Interferenzspektroskopie nutzt man den Effekt, dass beim Auftreffen von Licht auf eine Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichem Brechungsindex ein Teil der Strahlung reflektiert und ein anderer transmittiert wird. Als Lichtquelle wird bei einem Reflektometer weißes Licht senkrecht auf eine Oberfläche gestrahlt. Die unterschiedliche Länge der zurückgelegten Wege der Teilstrahlen führt zum Gangunterschied und damit zur relativen Phasenverschiebung. Für jede eingestrahlte Wellenlänge kommt es zu Überlagerungen der an den beiden Phasengrenzen einer Schicht reflektierten Teilwellen in Abhängigkeit vom Einfallswinkel, dem Brechungsindex n und von der Schichtdicke d. Damit erhält man beim einem Reflektometer ein charakteristisches Interferenzspektrum. Die Lage der Extrema im Spektrum ist abhängig von der optischen Schichtdicke n⋅d und hieraus kann die Schichtdicke von dünnen transparenten Schichten bestimmt werden.
Die Voraussetzung, um die Schichtdicke von Multilagen-Schichtsystemen mit einem Reflektometer optisch zu messen, ist, dass der grundsätzliche Schichtaufbau bekannt ist. Des Weiteren muss die ungefähre Schichtdicke der jeweiligen Einzelschichten bekannt sein.
Verfahren zur Schichtdickenmessung