Weißlichtinterferometrie

Weißlichtinterferometrie (WLI) ist eine berührungslose interferometrische Messmethode zur Bestimmung der Oberflächengeometrie von Materialien. Sie nutzt breitbandiges Licht, dessen geringe Kohärenzlänge Interferenz nur bei nahezu gleichen optischen Weglängen zulässt. Dadurch entstehen farbcodierte Interferenzmuster, die sich auf kleine Höhenunterschiede beziehen und eine sehr hohe vertikale Auflösung ermöglichen.

In einem typischen Aufbau wird Licht einer breiten Spektrumsquelle in Referenz- und Messarm geschnitten. Der Messarm interagiert mit der zu vermessenden Oberfläche, der Referenzarm dient als bekannte Fläche. Die reflektierten Signale werden in einem Interferometer wie Michelson, Mirau oder Linnik überlagert. Wenn die Optikwegdifferenz innerhalb der Kohärenzlänge liegt, erscheinen Interferenzmuster; durch Verschieben des Referenzarms oder durch Phasenmessung lässt sich eine Höhenkarte der Oberfläche rekonstruieren. Oft werden spektrale oder farbige Informationen genutzt, um die Topografie mit hoher Genauigkeit abzubilden.

Weißlichtinterferometrie wird in der Oberflächenmesstechnik, Halbleiterfertigung, Mikrooptik, Dünnfilm- und Schichtdickenmessung sowie in der Fehleranalyse von Bauteilen eingesetzt. Zu den Vorteilen zählen Nicht-Kontakt, hohe vertikale Auflösung, schnelle Datenerfassung und ein breites Messspektrum. Herausforderungen bestehen in der Abhängigkeit von Oberflächenreflexivität, Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen, Kalibrierung sowie der Begrenzung durch die Kohärenzlänge der Lichtquelle.

Weißlichtinterferometrie ist in der Optikmetrologie weit verbreitet und wird kontinuierlich weiterentwickelt, um höhere Geschwindigkeit, größere Messbereiche und bessere Robustheit zu erreichen.