Analyse struktureller Oberflächen- und Schichteigenschaften

Unser Leistungsangebot

Rauheits- und Topografieanalyse

Aktuelle Entwicklungen im Bereich multifunktionaler optischer und technischer Oberflächen stellen die quantitative Charakterisierung der Oberflächenstrukturen vor neuartige Herausforderungen. Je nach Anwendung sind Informationen zur Rauheit über breite Ortsfrequenzbereiche erforderlich. Darüber hinaus erfordern verschiedene Oberflächentypen (von extrem glatt bis sehr rau) unterschiedliche Messansätze. Sehr oft können die Rauheitseigenschaften im gesamten für die Anwendung relevanten Bereich nicht mit nur einer Methode erfasst werden.

Wir bieten an:
Für eine gezielte Analyse bieten wir maßgeschneiderte Methoden zur Oberflächencharakterisierung an, um Ihre Entwicklung innovativer Oberflächen, Beschichtungen und Materialien effizient zu unterstützen. Dazu verwenden und kombinieren wir verschiedene Messverfahren:

• Rasterkraftmikroskopie (AFM)
• Weißlichtinterferometrie (WLI)
• Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM)
• Fokusvariations-Mikroskopie
• Lichtmikroskopie
• Streulichtmessung

Parameter
Aus den gemessenen Oberflächentopografien werden einfache und anschauliche Rauheitsparameter berechnet. Diese enthalten jedoch nur Teilinformationen, beispielsweise über die vertikale Dimension (rms Rauheit). Eine umfassendere Beschreibung von Nanostrukturen bietet die Leistungsspektraldichte-Funktion (PSD - Power Spectral Density). Sie ist im Wesentlichen das Betragsquadrat des Fourierspektrums der Oberflächentopografie und enthält alle notwendigen Informationen über die vertikale und laterale Verteilung einzelner Strukturanteile.

Diese Verteilung ist in vielen Fällen direkt relevant für funktionale Eigenschaften wie Benetzung und Streulichtverhalten. Darüber hinaus ermöglicht die Betrachtung von PSD-Funktionen anschauliche quantitative Analysen von Schichtwachstums- und Politurprozessen, die direkt in eine Modellbildung und Optimierung einfließen können.

Oberflächen-PSD-Funktionen ermöglichen überdies die Kombination verschiedener Messverfahren und die Fusion und einheitliche Beschreibung der Ergebnisse.

Auf diese Weise wird ein extrem breites Ortsfrequenzspektrum von LSFR (low-spatial-frequency roughness) bis HSFR (high-spatial-frequency roughness) abgedeckt. Die Bereiche und Parameter der einzelnen Technologien sind im Übersichtsdiagramm (Abb. rechts) dargestellt.

Defektdetektion und -analyse

Oberflächendefekte und Kontaminationen können die Qualität und Stabilität optischer Komponenten maßgeblich beeinflussen. Gerade mit Blick auf immer weiter steigende Anforderungen an die Oberflächenqualität und geringste Rauheiten stellen Defekte und Kontaminationen zunehmend limitierende Faktoren dar.
Die gezielte Detektion und Analyse von Defekten auf optischen Oberflächen spielt sowohl bei der Qualitätskontrolle als auch bei der Entwicklung eine entscheidende Rolle.

Wir bieten an:
Je nach Fragestellung verwenden wir verschiedene Verfahren zum Defektscreening, der strukturellen Defektanalyse sowie der anwendungsnahen Analyse mittels Streulicht.

Parameter

• Mikroskopischer Defektscan (Hellfeld/ Dunkelfeld) auf planen und gekrümmten optischen Oberflächen und Bestimmung der Partikelgrößenverteilung (d > 2 µm)
• Hochauflösende strukturelle Analyse einzelner Defekte mittels AFM/ WLI
• Streulichtbasiertes Defektmapping optischer Komponenten bis hin zu großen gekrümmten Oberflächen (Durchmesser bis zu 600 mm)
• Spezielle Messansätze und Analyseerfahren zur streulichtbasierten Detektion von Partikeln und Defekten bis in den Submikrometerbereich sowie der zerstörungsfreien Detektion von Sub-Surface-Damage (SSD)

Neben Untersuchungen und Messdienstleistungen bieten wir die Entwicklung kundenspezifischer Defektsensoren an, die direkt in den Fertigungsprozess integriert werden können.

Schichtmorphologie und -zusammensetzung

Bei der Entwicklung neuer Produkte, Materialien oder der Fehleranalyse wird häufig eine einfache und präzise Lösung für applikative Fragestellungen gewünscht. Mittels hochauflösender Feldemissions- Rasterelektronenmikroskopie (FE-REM) können Oberflächen und Querschnitte bis in den Mikro- und Nanometerbereich ohne aufwendige Probenpräparation mit sehr hoher Schärfentiefe abgebildet werden.
Weitere Stärken dieser Technik liegen im hohen Informationsgehalt der Bilder infolge des dreidimensionalen Eindrucks von Strukturen. Auch strahlempfindliche Proben (z. B. Polymere) können durch Anwendung von geringen Beschleunigungsspannungen untersucht werden. Durch Bestimmung der chemischen Zusammensetzung mittels Röntgenmikroanalyse (EDX) ist eine umfassende Charakterisierung von Proben, Defekten, Ablagerungen, etc. möglich.

​Wir bieten an:

• Untersuchung der Oberflächentopografie sowie Strukturanalyse von Beschichtungen
• Materialanalytik mittels Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) 
• Defektanalysen an beschichteten sowie unbeschichteten Oberflächen 
• Erstellung von Elementverteilungsbildern

Parameter
REM:

• Beschleunigungsspannung: 0,1-30 kV
• Laterale Auflösung: Bis ca. 3 nm
• Probengeometrie: Max. Ø = 250 mm, h = 145 mm

EDX:

• Quantitative Elementanalytik
• Nachweisbare Elemente: Bor - Polonium
• Nachweisgrenzen: ca. 0,1-1 %
• Laterale Auflösung: Bis min. 0,4 µm
• Informationstiefe: ca. 1 µm

​Daneben setzen wir auch weitere Technologien zur Analyse der Schichtmorphologie und -zusammensetzung ein, darunter:
• Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) zur Bestimmung von Substanzen und Aufklärung der chemischen Struktur
• Röntgenreflektometrie (XRR) und Röntgendiffraktometrie (XRD)
• Lichtmikroskopie (Auf-/Durchlicht, Hell-/Dunkelfeld, Nomarski-Mikroskopie/DIC)