Oppervlaktestructuur analyse met profilometrie

Een van onze klanten had ons benaderd om een probleem met een uit te harden kunststof op te lossen. De toepassing van dit product vereist een vlakke ondergrond. De kunststof wordt eerst op een Teflon-film gegoten, om vervolgens het platte oppervlak van deze films op het kunststofproduct te 'kopiëren'. Met het blote oog lijkt zo'n film inderdaad vlak, maar oppervlakteprofilering onthulde dat de film diepteverschillen heeft van 1-1,5 micrometer (zie figuur 1). Een siliciumwafer, een bekend vlak substraatmateriaal, vertoont diepteverschillen van slechts 30 nanometer (zie figuur 2). Het gebruik van deze siliciumwafer als substraat voor de uit te harde kunststof leidde tot de gewenste gladheid van het eindproduct. Daarom stelde oppervlakte profielmeting onze klant in staat om het juiste substraat voor hun product te kiezen.

Figuur 1: Oppervlakteprofiel van teflonfolie.

Figuur 2: Oppervlakteprofiel van het silicium (Si) wafer met een lijnprofielanalyse, aangegeven door het roze raster. Het lijnprofiel wordt weergegeven in de grafiek.

Een ander voorbeeld hieronder toont een microchip, die te vinden is in alledaagse apparaten zoals laptops of smartphones. Een gedetailleerd beeld van het complexe oppervlakteprofiel kan worden gebruikt om de chip te inspecteren op eventuele schade of verkeerde montage. De oppervlaktebeelden in figuur 3 werden verkregen door een optische oppervlakteprofiel meting.

Figuur 3: Oppervlakteprofiel in 2D en 3D van een microchip in gewone elektronica.

Met deze techniek kunnen oppervlakken snel en nauwkeurig worden geanalyseerd. Oppervlakteprofiel meting kan optisch gebeuren (optische profilometrie), waarbij licht wordt gebruikt om een oppervlak te verlichten. Het gereflecteerde licht wordt gedetecteerd en vertaald naar een 2D/3D profielbeeld. Profielmetingen kunnen echter ook fysiek worden uitgevoerd (stylus profilometrie), waarbij een stylus wordt gebruikt om een oppervlak af te tasten. Beide technieken zijn uiterst gevoelig en kunnen diepteverschillen van minder dan 1 nanometer meten. Welke techniek de voorkeur heeft, hangt af van het monsteroppervlak. Voor een zacht oppervlak kies je voor optische profilometrie, zodat het oppervlak niet verandert als resultaat van de meting. Als een oppervlak (bijna) al het licht absorbeert, heeft stylus profilometrie de voorkeur.

Bij PTG/e bieden we zowel optische als stylus profilometrie aan, elke techniek heeft zijn voor- en nadelen (die vaak kunnen worden gecompenseerd door de andere techniek). We overleggen, en beslissen altijd samen met onze klant, welke techniek geschikt is voor hen.

Bent u geïnteresseerd in optische en fysieke oppervlakteprofilering? Neem dan contact met ons op, we bespreken graag de mogelijkheden.
Contact