Kontaktlose Diffraktionsmessung an mikrostrukturierten Oberflächen als Inline Monitoring Ansatz

VOISIAT, BOGDAN; SOLDERA, MARCOS M.; TEUTOBURG-WEISS, SASCHA ; LASAGNI, ANDRÉS FABIÁN

Dresden

Conferencia; Werksotffwoche 2019; 2019

DGM

Die laserbasierte Ablationsmethode der Direkten Laserinterferenzstrukturierung (engl.: direct laser interference patterning; DLIP) weist mit Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 0.36 m²/min (für Metalle) einen erheblichen Vorteil für die Herstellung großflächiger Mikrostrukturen im Mikro und Sub-Mikrometerbereich auf. Ein entscheidender Qualitätsfaktor der Struktur ist die Homogenität. Analysemethoden und Auswertungen topographischer Eigenschaften von strukturierten Oberflächen sind häufig mit eigenständigen Prozessen komplexer optischer Verfahren verbunden. Dazu zählen z.B. Konfokalmikroskopie, Weißlichtinterferometrie und Laser-Scanning-Mikroskopie. Im Zuge der Optimierung zeitlicher Aspekte, der Handhabung und der Charakterisierung von periodisch auftretenden Mikrostrukturen und Fehlern, wurde ein diffraktives, reflektives Analysekonzept entwickelt. Im Zusammenhang mit optischen Simulationen wurde ein optischer, kontaktloser Messkopf mit integrierter Belichtungsquelle (kompakte Laserdiode, Wellenlänge 532 nm) designt und aufgebaut. Anhand von sich ausbildenden Diffraktionsmustern ließen sich sowohl periodische Mikrostrukturen mit Strukturabständen von 2,15 µm bis 4,92 µm, als auch, durch Strukturwelligkeiten hervorgerufene, periodische Modulationen erkennen. Berechnungen zur Auswertung der aufgenommenen Diffraktionsbilder wurden mit Resultaten von etablierten Analysemethoden, wie bspw. der Konfokalmikroskopie und Weißlichtinterferometrie, verglichen. Hierbei wurde Strukturperiode, laterale Ausbreitung periodischer Welligkeiten erfasst und daraus die Homogenität abgeleitet. Ein großer Vorteil des entwickelten Messkopfes ist, dass er im Vergleich zum Stand der Technik etablierten Messtechniken, kompaktere Abmaße besitzt und sich folglich in Mikrostrukturierungsanlagen einfach integrieren lässt. Ziele weiterer Forschungen sind die Erfassung weiterer topografischer Daten der Oberfläche (Tiefe der Mikrostruktur, Tiefenverhältnisse Struktur zu Welligkeit), um damit detailliertere Aussagen über die Oberfläche treffen zu können. Untersuchungen zum Einsatz als Inline Monitoring System, während des Strukturierungsprozesses, sollen zukünftig durchgeführt werden.