Die Dünnschichtcharakterisierung beschreibt die Zusammensetzungsanalyse von mikroskopischen Schichten von Materialien, die für die Optik- und Halbleiterverbesserung verwendet werden. Diese Materialien dienen vielen Industrien und Technologien, indem sie zahlreiche Oberflächeneigenschaften wie optische, leitfähige, Haltbarkeit und andere Eigenschaften verändern. Die Nanometrologie bezieht sich auf spezifische Messungen der mikroskopischen Merkmale, während die Charakterisierung in die qualitative und quantitative Analyse zahlreicher Merkmale unterteilt werden kann. Diese können Beobachtungen optischer, elektrischer und magnetischer Eigenschaften umfassen.
Viele gängige und einzigartige Verwendungen von dünnen Filmen machen eine genaue Analyse der Zusammensetzung zu einem lebenswichtigen Prozess. Im Entwicklungsprozess kommen zahlreiche Techniken und Werkzeuge zum Einsatz. Diese dienen der Forschung und Entwicklung und tragen zur Qualitätssicherung in der Produktion bei. Zwei Hauptüberlegungen bei der Charakterisierung von Dünnschichten umfassen die Beobachtbarkeit des Prozesses und die Fähigkeit, die Filmeigenschaften mit den verfügbaren Methoden genau abzuschätzen. Gängige Verfahren können spektrophotometrische, interferometrische und ellipsometrische Typen umfassen; andere umfassen photothermische und kombinierte Prozesse.
Unter Abscheidung versteht man das Aufbringen von Filmen auf Oberflächen unter Verwendung verschiedener komplexer Techniken. Dies schafft einen Bedarf an Echtzeitsensoren, die die Eigenschaften von Dünnschichten vor Ort messen können. Spektrophotometrische Techniken zur Charakterisierung von Dünnfilmen umfassen die Analyse des Reflexionsvermögens und des Transmissionsvermögens optischer Eigenschaften. Ellipsometrische Techniken beobachten Polarisationsänderungen in Licht, das unter einem brechenden Einfallswinkel und entsprechend ihrem Anteil des Spektralbandes über Filme läuft. Spektralphotometer und Ellipsometer sind Maschinen, die für diese Analysen entwickelt wurden.
Interferometrie ist eine Methode zur Charakterisierung von Dünnfilmen, die Interferogramme verwendet, um die Dicke und die Grenzrauhigkeit von Filmen zu messen. Solche geometrischen Eigenschaften werden durch Lichtreflexionen und -transmissionen mit Interferenzmikroskopen und Interferometern beobachtet. Photothermische Techniken bestimmen Absorptionseigenschaften wie Temperatur und thermophysikalische Eigenschaften mit Hilfe optischer Messungen. Messungen können Laserkalorimetrie, photothermische Verschiebung, photoakustisches Gaszellenmikrofon und Fata Morgana umfassen.
Andere Techniken kombinieren diese Methoden passend. Dünnfilm-Oberflächenschichten weisen oft andere Eigenschaften auf als ihre zusammengesetzten Masseneigenschaften. Strukturelle Dünnschicht-Charakterisierungsmodelle bewerten Defekte und Ungleichmäßigkeiten, Volumen und optische Inkonsistenzen sowie Übergangsschichtparameter. Im nanotechnologischen Maßstab müssen nur wenige Atomlagen dicke Oberflächen exakt abgeschieden und ausgewertet werden. Durch die gründliche Analyse aller Merkmale, Defekte sowie strukturellen und experimentellen Modelle können Hersteller optimale Methoden und Einrichtungen für den Dünnschichtentwicklungsprozess nutzen.
Zu den spezialisierten Dünnschichtindustrien gehören Unternehmen, die sich auf die Herstellung von Abscheidungsgeräten, Messtechnik und Charakterisierung sowie damit verbundene Dienstleistungen konzentrieren. Diese Materialien sind für zahlreiche Produkte und Komponenten von entscheidender Bedeutung. Kategorien können die Verbesserungen von Mikroelektronik, Optik, entspiegelten und schlagfesten Oberflächen und vielem mehr in kleinen und großen Technologien umfassen.