Hyperspektrales Imaging und Mikroskopie, neue Möglichkeiten zur Schichtanalyse

In einer Vielzahl von modernen industriellen Dünnschichtprozessen ist die Kenntnis relevanter Qualitätsparameter der abgeschiedenen Schicht von entscheidender Bedeutung. Exemplarisch seien an dieser Stelle optische Beschichtungen, Beschichtungen von elektronischen Bauteilen oder Schichten für die Oberflächenveredelung genannt. Für die zerstörungsfreie Analyse eignen sich etablierte Methoden wie z.B. die Weißlichtinterferometrie oder die Ellipsometrie hervorragend. Insbesondere letztere Methode bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Schichtcharakterisierung, basierend auf einer optischen Simulation der gemessenen Spektren. Nachteilig ist dabei oftmals, dass die Messungen nur punktuell stattfinden und ein bildgebendes Mapping sehr zeitaufwendig ist. Eine Prozessadaption zur Beobachtung größerer Flächen lässt sich auf diese Weise kaum realisieren. Hierfür bietet das Hyperspektrale Imaging (HSI) einen neuen Ansatz, hoch ortsaufgelöst und schnell die Schichtparameter der gesamten Probe zu bestimmen. Das Hyperspektrale Imaging ist abgeleitet aus multispektralen Messverfahren und beschreibt ein dispersives Spektrometer, dass eine Probenzeile spektral aufgelöst auf einen 2D-Detektor abbildet Die Kombination aus Hyperspektralem Imaging, Mikroskopie und einer modellgestützten Auswertung bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Ermittlung von Schichtparametern auf unterschiedlichen Substraten mit hoher Ortsauflösung. Die Ergebnisse der Ellipsometrie können dabei bestätigt werden, die benötigte Messzeit wird jedoch wesentlich verringert. Neben der Auswertung der Schichtdicke können auch andere optische Parameter der Schichten ermittelt und ortsaufgelöst abgebildet werden. Gemeinsam mit technischen Weiterentwicklungen besitzt die Technologie das Potenzial, eine online Prozesskontrolle von Schichtabscheidungen (100 %-Kontrolle) zu realisieren.