Hochaufgelöste Single-Shot-Vermessung von semitransparenten Schichten mittels Chromatisch-Konfokaler Kohärenz-Tomographie (CCCT)

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Osten
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282505242

Im Produktionsalltag treten häufig Messaufgaben auf, bei denen Mikro-Topographien unter Verschmutzungen (wie Ölschichten), semitransparenten Schichten oder auch die Eigenschaften der Beschichtung selbst (beispielsweise Lackschichten) optisch vermessen werden. Für einzelne Oberflächen ist eine Reihe von Verfahren bekannt, die eine sub-mikrometer-genaue Topographie-Messung erlauben. Einige davon können mit Modifikationen auch mehrere übereinanderliegende Grenzflächen antasten, wie es bei den genannten Proben der Fall ist. Die Messung der jeweiligen Schichtdicke wird jedoch durch den häufig unbekannten Brechungsindex verfälscht. Für die korrekte Wiedergabe der realen Schichtdicke sind die erwähnten modifizierten Topographie-Verfahren auf die Kenntnis dieses Brechungsindexes und/oder intensive Modellierung angewiesen. Es ist keine Methode bekannt, die mit hoher lateraler wie axialer Auflösung gleichzeitig die geometrische Schichtdicke und den Brechungsindex der Schicht in einem Single-Shot-Verfahren vermessen kann. Dieses Problem soll mittels des neuen Verfahrens der Chromatisch-Konfokalen Kohärenz-Tomographie (CCCT) gelöst werden. Das Verfahren basiert auf der Chromatisch-Konfokalen Spektral-Interferometrie (CCSI), die sich als Topographie-Messverfahren bewährt hat und soll insbesondere durch Weiterentwicklung im Bereich der Signalverarbeitung aus ihr hervorgehen. Die Information der anzumessenden Oberfläche wird im CCSI/CCCT-Signal in zwei unabhängigen Kanälen kodiert, der konfokalen Einhüllenden und dem interferometrischen Wavelet. Diese Kanäle werden auf unterschiedliche Weise durch den Brechungsindex beeinflusst: während im konfokalen Kanal eine zu geringe Schichtdicke gemessen wird, misst der interferometrische Kanal die optische Weglänge und somit eine gegenüber der Realität erhöhte Schichtdicke. Durch geeignete Kombination der Informationen aus beiden Kanälen ist jedoch eine gleichzeitige Messung der Schichtdicke und des Brechungsindexes in einem Single-Shot-Verfahren möglich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen