Phaseninterferenzmikroskop

Was erhalte ich, wenn ich das Phaseninterferenzmikroskop benutze?

Das Phaseninterferenzmikroskop (Firma: Zygo) kann zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit sowie zur Schichtdickenbestimmung herangezogen werden.

Physikalischer Hintergrund

Im Prinzip liefert das Phaseninterferenzmikroskop die Oberflächentopographie indem das Interferenzmuster, das durch Reflexion von Laserlicht an der Probenoberfläche und einer Referenzfläche zustande kommt, ausgenutzt wird. Die Probe oder die Dicke der Schicht, die man vermessen will, muss mindestens einen Reflexionsgrad von 1% haben, damit das Verfahren noch funktionieren kann. Durch automatisches Verschieben der Referenzoberfläche verändert sich je nach Verschiebung das Interferenzmuster. Aus der Sammlung der verschiedenen Referenzmuster kann mithilfe eines Computers dann die Oberflächentopographie ausgerechnet/rekonstruiert werden. Das Ergebnis wird in Falschfarben auf dem Bildschirm dargestellt.

Hardwareanwendung

Das Phaseninterferenzmikroskop steht in einem Reinraum, so dass vor dem Betreten des Reinraums andere Schuhe und ein Kittel angezogen werden müssen (diese liegen allesamt in einem Vorraum des Reinraums).

Um die Probe oder gar nur eine Schicht in ihrer Rauhigkeit oder Dicke untersuchen zu wollen, öffnet man zunächst die Außenverkleidung des Mikroskops. Auf einen runden Probenhalter kann man die Probe platzieren und schließlich unter die drei Objektive des Mikroskops legen. Anschließend kann der auf dem Mikroskop befindliche Monitor sowie das Laserlicht hinter dem Aufbau eingeschaltet werden. Als nächstes muss man über die Höheneinstellung des Objektivs ein Interferenzmuster erzeugen, dass auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann. Dazu die Höheneinstellung recht langsam benutzen, da der Bereich, in dem Interferenz auftritt recht klein ist. Ist dies geschafft lässt sich mit weiteren Mikrometerschrauben die Breite der Interferenzmaxima bzw. Interferenzminima verändern. Man sollte versuchen ein scharfes, tiefschwarzes und breites Interferenzminimum auf dem Schirm zu generieren. Danach kann die Außenverkleidung wieder geschlossen werden.

Softwareanwendung

Am nebenstehenden Computer ist nach Einschalten des Monitors die Programmoberfläche zu sehen. Links oben kann das gewählte Objektiv ausgewählt werden. Alle anderen Einstellungen sind schon gemacht, so dass der Messvorgang direkt gestartet werden kann. Während der Messung sollte man jedwede Schwingungen vermeiden, so dass ein gutes Ergebnis erzielt werden kann. Das sich verändernde Interferenzmuster kann am Bildschirm verfolgt werden. Nach kurzer Zeit ist der Messvorgang abgeschlossen und man kann die Topographie der Probenoberfläche in einem Falschfarbenbild am Computer begutachten. Möchte man eine Schichtdickenmessung vornehmen, so kann auf dem Abbild der Probenoberfläche mittels zweier Dreiecke eine Linie bestimmt werden, entlang derer das Höhenprofil zweidimensional dargestellt werden soll. Mit diesem zweidimensionalen Schnitt kann man die Höhe der Stufenkante bestimmen.