10.04.2018

CWL – Chromatischer Weißlicht Sensor für schnelle und hochpräzise Messungen

Bei der Untersuchung flacher, ausgedehnter Strukturen ist eine Reihe von Fragen zu klären. Ein wichtiger Parameter ist die Rauheit der Oberfläche die an den zu untersuchenden Proben im nm oder sogar sub-nm Bereich liegt. Die zweite wichtige Eigenschaft der Oberfläche ist ihre Form. Die zu untersuchende Oberfläche soll nicht gekrümmt sein. Kleinste Abweichungen von der ideal ebenen Form sind zu detektieren.

Die meisten am Markt verfügbaren Systeme zur Oberflächenmessung sind nicht in der Lage, sowohl die Rauheit als auch die Ebenheit zu messen. So können z.B. Systeme für die Messung von Ebenheit oder Durchbiegung die Oberfläche nur mit niedriger lateraler Auflösung aufnehmen. Hochaufgelöste Profile quer über die gesamte ausgedehnte Oberfläche für die Detektion und Vermessung von Welligkeiten mit kleiner Periodenlänge können mit diesen Systemen aber nicht aufgenommen und auch die Oberflächenrauheit kann damit nicht bestimmt werden.

FRT löst diese Messaufgabe mit dem schnellen optischen Abstandssensor CWL mit extrem hoher z Auflösung und einem hochpräzisen x,y Tisch.  Dieses System kann die komplette, ausgedehnte Oberfläche aufnehmen, um Ebenheit und Welligkeit zu bestimmen. Zudem können aber auch lokal hochaufgelöste Topographiemessungen oder Profile mit hoher Auflösung quer über die gesamte Oberfläche schnell aufgenommen werden.

Der CWL kann passgenau für die jeweilige Anwendung konfiguriert werden. Dazu stehen Standard- und Spezialmessköp­fe mit verschiedenen Messbereichen zur Auswahl. Mit unterschiedlichen Messköpfen können Höhenmessbereiche von 300 μm bis 10 mm erfasst werden, ohne dass Sensor oder Messobjekt in der Höhe bewegt werden müssen. Die maximale Höhenauflösung liegt bei 3 nm. Lateral wird eine Auflösung von 1-2 μm erreicht. Für die komfortable Positionierung und Auswahl des Messfeldes ist das System mit einer Kamera ausgestattet.

Der CWL arbeitet nach dem Prinzip der chromatischen Abstandsmessung. Weißes Licht wird durch einen Mess­kopf mit stark wellenlängenabhän­giger Brennweite auf die Oberfläche fokussiert. Das Spektrum des an der Oberfläche reflektierten Lichts zeigt einen Peak, aus dessen Wellenlänge der Abstand zur Probenoberfläche bestimmt wird. Das zerstörungsfreie Verfahren des CWL arbeitet gleichermaßen zuverlässig auf stark und gering reflektierenden Oberflächen. Aufgrund seiner Lichtstärke und hohen Messrate von bis zu 4 kHz eignet sich der Sensor für eine Vielzahl von Aufgaben in der Produktionskontrolle sowie F&E. Bis zu 16 verschiedene Messköpfe können auf eine Elektronik kalibriert und nach Bedarf im Wechsel genutzt werden.

Falls die hohe Ortsauflösung des optischen Sensors nicht ausreicht kann ein Rasterkraftmikroskop (AFM, Atomic force microscope) integriert werden. Das AFM ermöglicht Topographiemessungen mit sub-nm Auflösung. Das Messfeld für das Rasterkraftmikroskop wird im Kamerabild oder einer zuvor mit dem optischen Sensor gemessenen Topographie ausgewählt. So kann der zu untersuchende Bereich schnell und genau bestimmt werden.

Wir haben sicher auch eine Lösung für Ihre spezifische Aufgabe. Zögern Sie nicht uns bei Fragen zu kontaktieren. Unsere Experten werden sich gerne um Ihr Anliegen kümmern und individuelle Lösungen für Sie ausarbeiten.