Die Messung der Dicke von abgeschiedenen Schichten ist für verschiedene Anwendungen von entscheidender Bedeutung, von der Forschung bis hin zu industriellen Verfahren.
Es gibt verschiedene Methoden, die jeweils für unterschiedliche Schichtdicken und Materialeigenschaften geeignet sind.
Die 4 wichtigsten Methoden werden erklärt
1. Taststiftprofilometrie und Interferometrie
Taststiftprofilometrie und Interferometrie sind mechanische Verfahren, die eine Rille oder Stufe zwischen der Schicht und dem Substrat erfordern.
Diese Rillen werden entweder durch Abdecken von Teilen des Substrats oder durch selektives Entfernen von Teilen der abgeschiedenen Schicht erzeugt.
Bei der Tasterprofilometrie tastet ein Taster das Oberflächenprofil physisch ab und misst den Höhenunterschied zwischen der Schicht und dem Substrat.
Die Interferometrie hingegen nutzt die Interferenz von Lichtwellen zur Messung der Dicke.
Diese Methode erfordert eine stark reflektierende Oberfläche, um Interferenzstreifen zu erzeugen, die dann zur Bestimmung der Schichtdicke analysiert werden.
Bei beiden Methoden wird die Dicke an bestimmten Punkten gemessen, so dass die Gleichmäßigkeit der Schicht ein entscheidender Faktor für die Genauigkeit ist.
2. Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM)
Die TEM wird für die Analyse dünner Schichten verwendet, insbesondere im Bereich von einigen Nanometern bis 100 nm.
Bei dieser Methode wird ein fokussierter Ionenstrahl (FIB) verwendet, um geeignete Probendicken herzustellen.
Die TEM liefert hochauflösende Bilder, die eine detaillierte Analyse der Schichtstruktur und -dicke ermöglichen.
Es ist besonders nützlich für leitende und halbleitende Materialien.
3. Spektralphotometrie
Die Spektralphotometrie wird zur Messung von Schichtdicken zwischen 0,3 und 60 µm eingesetzt.
Diese Methode beruht auf dem Interferenzprinzip, bei dem die Interferenz von Lichtwellen durch die Dicke und den Brechungsindex der Schicht beeinflusst wird.
Durch die Analyse der Interferenzmuster kann die Dicke des Films bestimmt werden.
Diese Methode ist für transparente Folien geeignet und erfordert die Kenntnis des Brechungsindex der Folie.
4. Auswahl der Messtechnik
Die Wahl der Messtechnik hängt von Faktoren wie der Transparenz des Materials, der erforderlichen Genauigkeit und den über die Dicke hinaus benötigten zusätzlichen Informationen wie Brechungsindex, Oberflächenrauheit und strukturelle Eigenschaften ab.
Für die Analyse der Elementzusammensetzung werden Techniken wie die Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit einem energiedispersiven Spektroskopiedetektor (EDS) verwendet, mit dem Elemente und Verbindungen in der Folie identifiziert und quantifiziert werden können.
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