Weißlichtinterferometer: Präzise Dickenmessung dünner Schichten

Hohe Messstabilität bei gleichzeitig großem Arbeitsbereich – die neuen Weißlichtinterferometer von Micro-Epsilon messen mit nanometergenauer Präzision die Dicke von transparenten Schichten bereits ab 1 µm Materialstärke.

Das neue interferoMETER IMS5200 von Micro-Epsilon erfasst nanometergenau Schichtdicken von 1 bis 100 µm und ist damit für höchste Qualitätsansprüche ausgelegt. Über die Multi-Peak-Funktion können bis zu 5 transparente Schichten gleichzeitig gemessen werden. Große Vorteile sind die extrem hohe Auflösung im Subnanometerbereich sowie das berührungslose und abstandsunabhängige Messprinzip. Aus diesem Grund kommen die Weißlichtinterferometer bevorzugt in der Halbleiterindustrie sowie in der Verpackungsindustrie oder Medizintechnik zum Einsatz.

Messprinzip

Weißlichtinterferometer nutzen Interferenzeffekte von polychromatischem Licht, das aus vielen verschiedenen Wellenlängen besteht, um Informationen über den Abstand zu einer Oberfläche oder die Dicke eines Objekts zu gewinnen. Hierbei strahlt die Lichtquelle ein kontinuierliches Spektrum an Lichtwellen aus, das in einen Referenz- und einen Messstrahl aufgeteilt wird. Die beiden reflektierten Strahlen treffen aufeinander und überlagern sich. Durch Variation der Phasenverschiebung mit der Wellenlänge tritt bei bestimmten Wellenlängen eine konstruktive und bei anderen eine destruktive Interferenz auf.

Wird die Intensität dieses Interferenzsignals über der Wellenlänge aufgetragen, zeigen sich abwechselnd Minima und Maxima. Das so entstandene periodische Intensitätssignal im Spektrum des reflektierten Lichts wird mittels Fourier-Transformation einem Abstand oder einer Dicke zugeordnet. Im Gegensatz zu Laser-Interferometern arbeiten Micro-Epsilon Weißlichtinterferometer mit polychromem Weißlicht sowie einem erweiterten Wellenlängenspektrum. Somit stehen deutlich mehr Informationen für das Auswerten der Überlagerung aus empfangenen Wellenlängen bereit.

Absolut messende Interferometer mit intuitiver Webkonfiguration

Interferometer der Serie IMS5200 liefern im Gegensatz zu relativ messenden herkömmlichen Laser-Interferometern absolute Messwerte. Hierdurch messen sie stabil und absolut ohne vorherige Referenzierung. Von Vorteil ist das insbesondere bei Signalunterbrechungen, die zum Beispiel durch Fehlreflektionen hervorgerufen werden können. Nach der Signalunterbrechung erhalten Anwender direkt einen Messwert, während Laser-Interferometer sich erst neu referenzieren müssen.

Die gesamte Konfiguration der Interferometer lässt sich über ein intuitives Webinterface und ohne zusätzliche Software durchführen. Hierzu ruft der Anwender das Webinterface über eine Ethernet-Verbindung am PC auf und kann anschließend Parameter wie Mitteilungen, Messrate oder Anzahl der Schichten einstellen. Speziell für das Messen von Dicken können Anwender auf eine editierbare Materialtabelle zurückgreifen. Vorgefertigte Presets für verschiedene Messaufgaben erleichtern die Inbetriebnahme und führen zu einem schnellen Ergebnis.

Stufenlos einstellbare Messrate

Die Interferometer-Serie interferoMETER IMS5200 zeichnet sich durch eine stufenlos einstellbare Messrate von 100 Hz bis 24 kHz und eine hervorragende Linearität von ±100 nm aus. Selbst sehr dünne transparente Schichten lassen sich mit nanometergenauer Präzision messen. Zudem können Anwender mit der Multi-Peak-Funktion die Dicke von bis zu fünf Schichten gleichzeitig messen. Aufgrund der fortschrittlichen Algorithmen messen Micro-Epsilon Interferometer ebenfalls sehr präzise in einem großen Arbeitsbereich von ± 2 mm.

Vielfältiges Angebot an Sensoren, einfacher Austausch

Das robuste, passiv gekühlte Metallgehäuse des Controllers ist nach IP40 ausgelegt und lässt sich bequem und einfach an der Hutschiene im Schaltschrank montieren. Micro-Epsilon bietet ein umfangreiches Angebot an gereinigtem und reinraumverpacktem Zubehör für die einfache Integration des Sensors in Vakuumumgebungen. Faseroptikkabel von bis zu 10 m ermöglichen außerdem, dass sich Sensor und Elektronik räumlich trennen lassen, um hohe Temperaturen vom Controller fernzuhalten.

Die System-Komponenten lassen sich einfach und schnell austauschen, so können Anwender jederzeit auf mögliche Ausfälle reagieren. Ein Lichtquellentausch ist ebenfalls schnell und einfach möglich. Möchte man den Sensor durch einen Sensor desselben Typs tauschen, ist weder ein aufwendiger Sensorausbau noch eine Neu-Kalibrierung im Werk nötig. Ebenfalls möglich sind eine Anpassung der Kabellänge sowie der Austausch durch Kabel des gleichen Typs. Das Einsenden des Systems ist dabei nicht erforderlich.

Ideal für industrielle Anwendungen

Sensor- und Controllereinheit sind werksseitig vorkonfiguriert und ermöglichen so eine einfache Inbetriebnahme. Zudem lassen sich die Controller über Schnittstellen wie Ethernet, EtherCAT, PROFINET oder RS422 in moderne Netzwerke einbinden und verfügen über Encoder-Anschlüsse und digitale I/Os. Aufgrund der vielseitigen Schnittstellen können die aufgenommenen Messwerte effizient über vorhandene Digital- und Analogausgänge weiterverarbeitet werden. Auch die Integration in bestehende Automatisierungssysteme wie speicherprogrammierbare Steuerungen ist hiermit kein Problem.