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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

FachabteilungenAbt. 5 Fertigungsmesstechnik > Aktuelle Forschungsnachrichten aus der Abteilung
Fertigungsmesstechnik
Abteilung 5

Nachrichten aus Jahresbericht 2013


Grundlagen der Metrologie

Neue Methode zum Test des Newtonschen Gravitationsgesetzes bei kleinen Distanzen

Die Nanokraftmesseinrichtung der PTB soll dazu genutzt werden, die Gültigkeit des Newtonschen Gravitationsgesetzes im Mikro- und Submikrometer Bereich zu prüfen. Dazu wurde auf Basis moderner mikrotechnologischer Silizium-Strukturierungsverfahren ein Messverfahren entwickelt, mit dem eine Verbesserung der Empfindlichkeit im Bereich von 103 bis 104 verglichen mit bisherigen Messmethoden erreicht werden kann.


Modellierungsinfrastruktur für die Elektronenstrahllithographie

Im Rahmen des MNPQ-Projektes ModELitho wird ein Softwaretool zur Simulation der Elektronenstreuung im Festkörper für die Elektronenstrahllithographie weiterentwickelt, um 3D-Proximity-Effekte sowie Aufladungseffekte mit dem Ziel zu untersuchen, Gerätekomponenten und Belichtungsstrategien der Elektronenstrahllithographie zu optimieren.


Hochgenaue Bestimmung von Formabweichungen sphärischer Maßverkörperungen mit einem verbesserten Rekonstruktionsalgorithmus

Vor drei Jahren wurde ein Ansatz zur Rekonstruktion von Formabweichungen der Siliciumkugeln des Avogadro-Projekts vorgestellt. Eine Erweiterung des zu Grunde liegenden Modells minimiert systematische Abweichungen und ermöglicht die direkte Berechnung der Messunsicherheit an Stelle der vorherigen auf Vergleichsmessungen basierenden Genauigkeitsabschätzung.


Kourogi-Kamm für die absolute Längenmessung

Um das Potential dieser klassischen Frequenzkammquelle in der industriellen Längenmesstechnik zu untersuchen, wurde ein Kourogi-Kamm aus einfachen Komponenten aufgebaut. Er weist einen Modenabstand von 9,2 GHz und ca. 50 Kammlinien auf und soll in einem absolut messenden Interferometer angewendet werden.


Bewertung und Optimierung eines Verfahrens zum Einsatz einer Multimode-Stufenindexfaser als Interferometerlichtquelle

Durch Schwingungsanregung eines ringförmig gewickelten Bereiches am Ende der Faser wird die Modenstruktur am Faserausgang im Zeitmittel zerstört (Scrambling). Die Stellparameter für das Mode-Scrambling wurden untersucht, eine stabile Anordnung aufgebaut und ein Kriterium zur Beurteilung der Wirksamkeit des Scramblings abgeleitet.


Beidseitig antastendes Interferometer zur absoluten Längenmessung von prismatischen Körpern ohne Anschub

Bei diesem Interferometer wird die Länge einer freien endmaßartigen Probe gemessen, d.h. der Einfluss des Anschiebens der Endplatte auf die Länge entfällt. Damit entfällt der begrenzende Term der Ansprengunsicherheit in der Messunsicherheitsbilanz, wodurch eine Reduzierung der Messunsicherheit erreicht werden kann.


Entwicklung einer BlueRay-Laserbelichtungsanlage zur 3D-Mikrostrukturierung

Für die Belichtung fotosensitiver Lacke wurde eine Anlage auf Basis einer kostengünstigen BlueRay-Laserdiode entwickelt. Damit können auch dreidimensionale Oberflächen belichtet und strukturiert werden. Derzeit wird eine Strukturbreite von bis zu 30 µm erreicht.


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Metrologie für die Wirtschaft

Verbessertes Verfahren zur zerstörungsfreien Bestimmung der Biegesteifigkeit von Rasterkraftmikroskop-Cantilevern

Durch die Anwendung eines dynamischen Messverfahrens konnte die Unsicherheit bei der zerstörungsfreien Messung der Steifigkeit von Siliziumcantilevern mit Spitzen auf Werte von nur noch 7 % verringert werden.


Rauheitsmessungen in Mikrodüsen mit dem Profilscanner

Durch die Weiterentwicklung des Profilscanners sind in der PTB erstmals Rauheitsprofil-Messungen in Mikrodüsen mit einem Durchmesser von 100 µm und weniger möglich.


TEM-Messungen für die Rückführung der Linienbreite von Nanostrukturen

Zur hochgenauen Bestimmung der Linienbreite (CD-Werte) von Nanostrukturen wurden Messungen sowohl mit einem Raster-kraftmikroskop als auch mit höchstauflösenden Transmissions-elektronenmikroskopen (TEM) durchgeführt und miteinander verknüpft. Im Ergebnis können Linienbreiten von Referenzstruk-turen nun mit einer erweiterten Messunsicherheit von U(k=2) = 1,6 nm kalibriert werden.


Ultra-präzise Positionsregelung mittels interferometrischer Lagedetektion und Tauchspulenantrieb

Zur Minimierung der Antriebsschwingungen des Messschlittens am Nanometerkomparator sollen die Signale des Vakuum-Interferometers zur Feinregelung des Messschlittens mit einer Tauchspule genutzt werden. Erste Messungen an einem Testaufbau mit einem einachsigen Positioniersystem mit Luftlagern, an welchem die laser-interferometrischen Positionssignale hoch-aufgelöst demoduliert und einer FPGA-gestützten Lageregelung mit hoher Stellrate zugeführt wurden, ergaben Positionsstabilitäten im Bereich von 0,1 nm.


Upgrade des Nanometerkomparators zur Messung von Geradheit an Teilungen

Um neben der Längenabweichung auch die Geradheit von Teilungen kalibrieren zu können wurde der Nanometerkomparator mit einem neu entwickelten Heterodyn-Interferometer ausgestattet. Das Planspiegelinterferometer basiert auf räumlich getrennt zugeführten Strahlen mit 1,5 MHz Differenzfrequenz zur Vermeidung periodischer Nichtlinearitäten sowie drei parallelen Messstrahlen, um die Spiegeltopographie auch während der Messung mit einem deflektometrischen Verfahren bestimmen zu können.


FPGA-basierte Auswertung von Interferogrammen für die Verkippungs- und Verschiebungsmessung

Ein neuartiges Interferometerkonzept in Kombination mit flächenhaften Bildsensoren und Signalverarbeitungsalgorithmen in programmierbarer Logik ermöglicht die hochpräzise, gleichzeitige Erfassung von Verschiebung und Verkippung eines Messobjektes. 


Rückführbare und robuste Kalibrierverfahren für Mikroinnenstrukturen

Im Rahmen des MNPQ-Projekts „Rückführbare und robuste Kalibrierverfahren für Mikroinnenstrukturen“ wurde am Beispiel von Mikroinnengewinden (u.a. M0,7x0,175) eine vollständige Verfahrenskette für die Kalibrierung von Mikroinnenstrukturen erstellt. Hierzu wurden u. a. zum Patent angemeldete Mikrohanteltasterstifte mit Tastkugeldurchmessern bis hinunter zu 110 µm und ein flächenhaftes Auswerteverfahren entwickelt.


3D-Mikrotaster zur Messung von Mikroverzahnungen

Ein 3D-Mikrotaster auf Silizium-Basis mit Tastkugeldurchmessern zwischen 50 und 300 µm wurde in ein industrielles Verzahnungsmessgerät integriert. Damit sind zukünftig Messungen von Verzahnungen mit Modulen bis unter 0,2 mm möglich. Grundsätzlich lässt sich der Mikrotaster in jedes Koordinatenmessgerät ohne aufwändige Anpassungen integrieren.


Diamantbeschichtete Taster für Koordinaten- und Formmessungen

Diamantbeschichtete Taster für den Einsatz bei Koordinaten- und Formmessungen wurden untersucht. Die Taster haben eine glatte Oberfläche, geringe Formabweichungen und es wurde bei den Untersuchungen keine signifikante mechanische Abnutzung festgestellt.


Realisierung und Kalibrierung vom Luftspaltnormalen zur Rückführung koaxialer interferentieller Schichtdickenmessung

Zur Rückführung von interferometrischen Schichtdickenmessgeräten auf die Längeneinheit wurden aus optischen Planglasplatten und genormten Parallelendmaßen kostengünstige und anwenderfreundliche Luftspaltnormale entwickelt. Je nach Anforderung können mehrere Luftspalte unterschiedlicher Dicke in einem Normal realisiert werden.


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Internationale Angelegenheiten

Internationale Vergleichsmessung zu Kugelplatten abgeschlossen

Der Schlüsselvergleich EURAMET.L-K6, bei der eine Kugelplatte mittels Koordinatenmesstechnik gemessen wurde, ist erfolgreich abgeschlossen worden. Alle Ergebnisse stimmen gut überein und zeigen somit, dass diese Messgröße in Europa gut beherrscht wird.


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© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2014-01-09,  Seite drucken DruckansichtPDF-Export PDF