Die Dicke dünner Schichten wird mit verschiedenen Techniken gemessen, die jeweils für unterschiedliche Materialien und Anforderungen geeignet sind. Die Wahl der Methode hängt von Faktoren wie der Transparenz des Materials, der erforderlichen Genauigkeit und den spezifischen Eigenschaften ab.
Mechanische Methoden:
- Taststift-Profilometrie: Bei dieser Methode wird ein Taststift physisch über die Oberfläche der Folie geführt, um den Höhenunterschied zwischen der Folie und dem Substrat zu messen. Dazu muss eine Rille oder Stufe vorhanden sein, die in der Regel durch Maskieren oder Ätzen von Teilen des Substrats erzeugt wird. Die Dicke wird dann anhand des gemessenen Profils berechnet.
- Interferometrie: Diese Technik nutzt die Interferenz von Lichtwellen zur Messung der Dicke. Sie erfordert eine stark reflektierende Oberfläche, um Interferenzstreifen zu erzeugen. Die Dicke wird durch die Analyse dieser Streifen bestimmt. Wie die Tasterprofilometrie erfordert sie eine Stufe oder Rille und ist empfindlich gegenüber der Gleichmäßigkeit der Folie.
Zerstörungsfreie, berührungslose Methoden:
- Ellipsometrie: Mit dieser Methode wird die Änderung der Polarisation des Lichts nach der Wechselwirkung mit der Folie gemessen. Damit lassen sich die Dicke und die optischen Eigenschaften (Brechungsindex und Extinktionskoeffizient) von dünnen Schichten bestimmen. Die Ellipsometrie ist besonders nützlich für Schichten mit einer Dicke von bis zu 1000 Å, hat aber Probleme mit transparenten Substraten, bei denen eine destruktive Vorbereitung erforderlich sein kann, um genaue Messungen zu erhalten.
Auswahl der Messtechnik:
Die Wahl der Technik hängt von den Materialeigenschaften und den benötigten spezifischen Informationen ab. Bei transparenten Materialien können Transmissionsmessungen bevorzugt werden, während bei undurchsichtigen Substraten Reflexionsmessungen erforderlich sein können. Auch der Brechungsindex, die Oberflächenrauhigkeit, die Dichte und die strukturellen Eigenschaften können die Wahl der Methode beeinflussen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Messung der Dicke dünner Schichten eine geeignete Technik ausgewählt werden muss, die auf den Materialeigenschaften und den spezifischen Anforderungen der Anwendung basiert. Mechanische Methoden wie die Tasterprofilometrie und die Interferometrie erfordern einen physischen Kontakt oder eine Veränderung der Probe, während berührungslose Methoden wie die Ellipsometrie mehr Vielseitigkeit bieten, aber bei bestimmten Materialien besondere Überlegungen erfordern können.
