Physikalisch-Technische Bundesanstalt

In der optischen Mikroskopie gibt es aufgrund der Beugung eine prinzipielle Limitierung des Auflösungsvermögens. Bildsignale von nahe beieinander liegenden Strukturen überlagern sich, was zu einer Beeinträchtigung bei der Bestimmung der Positionen der Strukturkanten führt. So ist bei der Bestimmung von Strukturbreiten in der Größenordnung der optischen Wellenlänge oder kleiner speziell die Überlagerung der von den beiden Strukturkanten ausgehenden Bildsignale störend; damit verbunden ist eine vergrößerte Unsicherheit bei der Messung der Strukturbreite.

In der PTB ist ein Verfahren entwickelt worden, mit dem die gegenseitige Beeinflussung bzw. Überlagerung der Bildsignale von der rechten und linken Strukturkante weitgehend unterdrückt werden kann. Das Verfahren basiert auf alternierender Beleuchtung der Proben mit einem Laserstrahl bei streifendem Einfall. Die Beleuchtung ist so realisiert, dass der von der Probe direkt reflektierte Strahl nicht vom Mikroskop-Objektiv erfasst wird (Dunkelfeld-Abbildung, s. Abb. 1). Es zeigt sich, dass nennenswerte Dunkelfeldsignale bei einseitiger Beleuchtung nur für die beleuchtete Strukturkante erzeugt werden, wohingegen das Dunkelfeldsignal der der Beleuchtungsrichtung abgewandten Kanten stark unterdrückt ist. Bei alternierender Beleuchtung von links bzw. rechts kann man nacheinander Bilder der linken bzw. rechten Kante aufnehmen; die gegenseitige Überlagerung der Signale ist unterdrückt. Dadurch wird eine deutliche Verbesserung der Kantenlokalisation im Vergleich zu konventionellen Mikroskopie-Verfahren und damit auch eine Verringerung der Messunsicherheiten erreicht. Außerdem erlaubt dieses Verfahren auch die Messung der Breite von Strukturen, welche deutlich kleiner als die Abbe-Auflösungsgrenze des Mikroskops sind. Verschiedene Varianten in Transmission und Reflexion wurden demonstriert und getestet.