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Einfacher Einstieg in die optische, berührungslose Messung der Schichtdicke

Für jede Schicht das passende Messverfahren

Zum Einsatz kommen optische Schichtdickensensoren mit interferometrischen oder reflektometrischen Verfahren, sodass die Schichtdicke von einigen Millimetern bis zu 10 Nanometern zerstörungsfrei bestimmt werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob frei tragende Schichten (z.B. Folien) oder Einzel- bzw. Mehrschichtsysteme auf einem Substrat gemessen werden sollen. Auch Materialien wie z.B. Silicum, die bei sichtbarem Licht nicht transparent sind, lassen sich dank der großen Auswahl an Sensoren mit verschiedenen Lichtquellen, Messfleckgrößen und Dickenmessbereichen zuverlässig bestimmen.

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Viele Anwendungsbeispiele

Es gibt viele Anwendungsbeispiele für die Messung der Schichtdicke und sehr dünner Schichten. Einsatzbereiche finden sich neben vielen anderen z.B. in der (Dünnschicht-) Photovoltaik, der Medizintechnik, der Fertigung von Halbleiterprodukten, Flat-Panel-Displays und OLED sowie der Glas- und Optikindustrie. Gemessen werden können einzelne Schichten und Mehrschichtsysteme wie z.B.:

Schichtdicke einer Antireflexionsschicht (ARC)

Schichtdicke von Photoresist (z.B. AZ Photoresist)

Schichtdicke eines Hard Coating

Schichtdicke von Transparent Conductive Oxides (TCO)

Schichtdicke von Tin Doped Indium Oxides (ITO)

Schichtdicke von Drug Eluting Films

Layer thickness

SCHICHTDICKE IN 3D VISUALISIEREN

Die Geräte unserer MicroProf® Serie verfügen neben der Möglichkeit Punkt und Profilmessungen vorzunehmen, auch über einen 3D-Mapping Modus mit dem die Homogenität einer gesamten Beschichtung evaluiert werden kann. Hersteller von beschichteten Produkten wie Solarzellen, technischen Gläsern, CD's und DVD's aber auch Halbleiter und Mikrosystemtechnik, nutzen diese Form der 3D-Darstellung, um auf einen Blick sehr schnell Fehlerquellen und Optimierungspotenziale im Beschichtungsprozess zu finden.

Bis zu 100 Millionen einzelne Messpunkte!

Für die 3D-Darstellung wird die beschichtete Oberfläche zunächst mit Hilfe eines motorisierten x,y-Tisches unterhalb des Schichtdickensensors berührungslos abgerastert. Bei diesem Vorgang fallen bis zu 100 Millionen einzelne Messpunkte an, die mit leistungsstarker Hard- und Software automatisch zu einer hoch aufgelösten 3D-Darstellung der gesamten Beschichtung verrechnet werden. Daran lassen sich dann per Mausklick gezielt Informationen über die spezifische Schichtdicke an einer gegebenen Position abrufen, Profile erfassen oder die gesamte Homogenität der Beschichtung bewerten.

Schichtdicke mit leistungsstarker Technik messen

FRT bietet für jede Schicht das passende Oberflächenmessgerät: Ob Labor, Entwicklung, Qualitätssicherung oder Produktion – mit den Multi-Sensor Messgeräten aus der MicroProf® Serie können Sie unkompliziert und berührungslos Ihre Beschichtungen messen. Die Bestimmung der Schichtdicke kann mit Topographiemessungen kombiniert und auch vollautomatisiert werden.

Je nach Aufgabenstellung kommen unterschiedliche Sensoren zum Einsatz: Für die Bestimmung von Schichtdicken im Sub-Mikrometer Bereich, von wenigen zehn Nanometern bis zu einigen zehn Mikrometern, sowie für die Analyse komplexer Mehrschichtstrukturen mit hoher Auflösung wurde der FTR Sensor bei uns im Hause entwickelt. Je nach Anforderung wird der Dünnschichtsensor in Varianten mit verschiedenen Wellenlängenbereichen eingesetzt, so dass für unterschiedliche Materialien und Schichtdicken entsprechend optimale Messbedingungen geboten werden. Für kleine Strukturen kann die laterale Auflösung auf bis zu 5 µm erhöht werden.

Die Auswertung der Reflexions­spektren des interferometrisch arbeitenden Sensors erfolgt mittels einer mit unseren Schichtdickenexperten entwickelten leistungsfähigen Software: Je nach Schichtdicke und Schichtsystem kommen hier sowohl eine Auswertung mittels FFT (Fast Fourier Transformation) als auch mittels eines modellbasierten Fits auf Basis der Materialdaten oder einer Kombination aus beiden Methoden zum Einsatz. So können sowohl sehr dünne Schichten im Nanometerbereich mit hoher Auflösung analysiert als auch schnelle Messergebnisse erzielt werden. Eine umfangreiche, vom Anwender leicht zu ergänzende Datenbank mit Brechungsindizes und Absorptionskoeffizienten einer Vielzahl von Materialien wie Gläser, Halbleiter, Oxide, Kunststoffe usw. ist im Lieferumfang enthalten. In Verbindung mit unseren Messsystemen können mit dem FTR neben Punktmessungen auch Schichtdickenprofile und -mappings mit hoher lateraler Auflösung erzeugt werden. Der Sensor eignet sich auch hervorragend für die Integration in der Inline-Kontrolle.

Darüber hinaus ist mit diesem Sensor die Analyse von Mehrschichtsystemen mit bis zu zehn Schichten möglich. Dabei können auch beidseitig beschichtete, transparente Substrate modelliert werden. Ebenso können Bauteile charakterisiert werden, bei denen sich das Schichtsystem zwischen dickeren Materialien befindet wie beispielsweise bei OLEDs, die auf der einen Seite mit Glas verkapselt sind und auf der anderen Seite eine Metallelektrode besitzen.