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3.2. Weitere Materialparameter 43
3.2.2 Mittlerer Brechungsindex
Zur Messung des mittleren Brechungsindex wurde ein Verfahren implementiert, welches
ebenfalls auf einer spektroskopischen Auswertung von Hologrammen basiert. Die verwendete
Messmethode ermittelt den Brechungsindex indirekt über den internen Winkel zweier
Schreibstrahlen, welche ein Volumengitter in die zu vermessende Schicht einbelichten (siehe
Abbildung 3.6).
Abb. 3.6: Hologrammbelichtung zur Bestimmung des Brechungsindex. Der interne Winkel β
und damit der Abstand der Interferenzebenen Λ hängen vom mittleren Brechungsindex der holografischen
Schicht ab.
Der Referenzstrahl interferiert mit der an der unteren Grenzfläche zur Luft entstehenden
Reflexion. Das entstehende Gitter besitzt eine typische Gitterkonstante Λ, welche vom
internen Winkel β abhängt. Dieser ergibt sich aus dem Brechungsgesetz zu
β = arcsin(sin(α/n 0 ))
wobei n 0 den mittleren Brechungsindex der holografischen Schicht darstellt. Die Gitterperiode
im Substrat errechnet sich wie folgt:
Λ =
λ 0
2n 0 · cos(β) = λ 0
2n 0 · cos(arcsin(sin(α) · n −1
0 ))
(3.1)
Durch die Aufnahme solcher Hologramme und anschließende Messung von Λ kann somit
der Brechungsindex des Materials berechnet werden. Da im Laufe der chemischen Prozesse
nach der Belichtung allerdings oft eine Schrumpfung des Materials auftritt, ist eine
weitere Unbekannte in Gleichung 3.1 die effektive Aufnahmewellenlänge λ 0 . Aus diesem
Grund wurden ganze Messreihen mit verschiedenen Aufnahmewinkeln α durchgeführt und
anschließend über einen Fit die Materialparameter ermittelt.
Die Aufnahme der Hologramme unter verschiedenen äußeren Winkeln α wurde automatisiert
durchgeführt. Dazu wurde die in Abschnitt 3.1 vorgestellte Aufnahmeeinheit nochmals
um einen computergesteuerten, fahr- und drehbaren Spiegel M3 und eine variable Aufteilung
der Strahlintensität zwischen Objekt- und Referenzarm erweitert. Das System zur