In vielen Branchen spielen Dünnfilme eine entscheidende Rolle – von Schutzbeschichtungen und optischen Filmen bis hin zu elektronischen Bauteilen. Ein wesentlicher Parameter, der die Leistung beeinflusst, ist die Filmdicke. Allerdings ist die präzise Messung der Dünnfilmdicke eine Herausforderung, da die Oberflächen- und Strukturmerkmale oft sehr komplex sind.
Warum ist die Messung der Dünnfilmdicke so schwierig?
Dünnfilme sind selten perfekt glatt. Ihre Oberflächen können folgende Merkmale aufweisen:
Winzige Löcher (Pinholes)
Mikrorisse
Fasern, Verunreinigungen oder Gitterdefekte
Adsorbierte Moleküle auf der Oberfläche
Dadurch ist die Dicke oft ungleichmäßig. Abhängig von der Definition kann sich „Dicke“ beziehen auf:
Formdicke – der geometrische Abstand von der Basis zur Oberfläche
Massendicke – basierend auf Gewicht und Dichte
Physikalische Dicke – basierend auf optischen oder Materialeigenschaften
Traditionelle vs. optische Methoden
Es gibt zwei Hauptansätze zur Dickenmessung:
Direkte Methoden – physische Messung mit Werkzeugen wie Mikrometern oder kontaktbasierten Instrumenten
Indirekte Methoden – optische oder elektronische Techniken
Da die Industrie zunehmend auf berührungslose und hochpräzise Prüfungen setzt, gewinnen optische Verfahren immer mehr an Bedeutung.
Warum einen chromatisch-konfokalen Sensor verwenden?
Chromatisch-konfokale Sensoren (wie die von Hypersen) bieten eine optische, berührungslose Lösung zur Messung der Dünnfilmdicke.
So funktioniert es:
Ein breitbandiges Weißlicht wird auf den Film projiziert.
Das Licht durchdringt den transparenten Film und wird sowohl von der Oberseite als auch vom Substrat reflektiert.
Der Sensor erfasst das reflektierte Signal und berechnet den Abstand zwischen den beiden Oberflächen.
Das Ergebnis? Eine hochpräzise Dickenmessung – ohne das Material zu berühren.
Wichtige Vorteile:
Funktioniert auch auf unregelmäßigen oder gekrümmten Oberflächen
Keine Beschädigung empfindlicher Filme
Genauigkeit im Mikrometerbereich
Echtzeitmessung für Inline-Inspektionen
Typische Anwendungsbereiche:
Optische Beschichtungen (z. B. AR-/IR-Filter)
Transparente Klebstoffe
Schutzfolien auf Displays
Halbleiterprozesse
