Berührungslose Schichtdickenmessung mittels Terrahertz-Messtechnik

Als Terahertz-Strahlung werden elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich zwischen 100 Gigahertz und 10 Terahertz bezeichnet. Sie haben eine Vakuumwellenlänge zwischen 30 µm und 3 mm und deshalb viele vorteilhafte Eigenschaften, die genutzt werden können. So werden sie an Metallen sowie an elektrisch leitfähige Werkstoffen reflektiert, und Chemikalien, Gase, Drogen oder Sprengstoffe lassen sich damit identifizieren. Deshalb werden sie auch bei den sogenannten „Nackt-Scannern” eingesetzt. Auch ergeben sich ganz spezifische Wechselwirkungen mit Beschichtungen, beispielsweise einem Metallic-Lack und einem klaren Decklack. Diese Wechselwirkungen sorgen dafür, dass Rückschlüsse auf die Dicke der einzelnen Schichten gezogen werden können. Ziel des Projekts ist, Verfahren zur berührungslosen Ermittlung des Schichtdickenprofils zu entwickeln. Dazu wird eine Algorithmik für die Signalverarbeitung benötigt. Denn die Schichtdicke kann nicht direkt gemessen werden, vielmehr sind im Messsignal Wellen überlagert, die vielfach an den Schichtgrenzen reflektiert werden. Ein Ansatz besteht darin, für bestimmte Schichtdicken durch Verfahren wie die Transfer-Matrix-Methode vorab zu berechnen, wie das Messsignal aussehen würde. Eine Vielzahl solcher Parallelmodelle mit möglichen Schichtdicken wird mit dem gemessenen Signal verglichen und das ähnlichste Modell ermittelt. So kann durch Simulation bestimmt werden, welche Schichtdicken infrage kommen. Der aktuelle Stand der Technik soll weiter verbessert und die Auswertung beschleunigt werden. Ziel ist die kostengünstige Messung in Echtzeit.

 

 

Projektpartner:

  • Fraunhofer Institut für physikalische Messtechnik (IPM), Kaiserslautern