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Neuartige 3D-Normale für die Nanometrologie |
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Forschungsnachrichten der Abteilung 5 | ||||
| Neuartige 3D-Normale für die Nanometrologie |
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| In einem Projekt haben die BAM (Berlin) und die PTB neuartige 3D-Normale entwickelt, die für die Kalibrierung von Rastersondenmikroskopen (SPM) ebenso geeignet sind wie für die Kalibrierung von Rasterelektronenmikroskopen (REM, insbesondere REM- Stereogrammetrie), konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopen (CLSM) und vielen anderen dimensionell hoch auflösenden Messverfahren. Vorteil der 3D-Normale ist die Zusammenfassung von Lateral- und Höhenkalibrierung in einer Messung. Bei den bislang v. a. in der SPM-Welt üblichen Normalen wird das Längenmaß separat für die lateralen Achsen und die vertikale Achse weitergegeben: über die Gitterperiode eines möglichst regelmäßigen 1D- oder 2D-Gitters (für die laterale Kalibrierung) und über Normale mit zumeist lediglich einer diskreten Stufenhöhe (für die vertikale Kalibrierung). Die nun entwickelten 3D-Normale vereinen beide Kalibrierschritte in einem: Sie bestehen aus stufenförmigen Pyramiden (z. B. 10 µm x 10 µm x 4 µm) mit sog. Nanomarkern, die über die Grundfläche und die verschiedenen Höhenstufen der Pyramiden verteilt sind. Diese Nanomarker dienen als "Landmarken", die als Referenzpunkte für die 3D-Kalibrierung des Messvolumens herangezogen werden. Die 3 Positionskoordinaten (x,y,z) eines jeden Nanomarkers werden in der PTB mit metrologischen Rastersondenmikroskopen bestimmt und zusammen mit einer von der BAM entwickelten speziellen Auswertesoftware an den Geräteanwender weitergegeben. Dieser misst seinerseits die Nanomarker-Koordinaten mit seinem Gerät und vergleicht seine Messewerte mithilfe der mitgelieferten Software mit den Referenzdaten der PTB. Damit lassen sich sowohl die Kalibrierfaktoren der drei Achsen als auch die Kopplungen der drei Achsen untereinander zugleich effektiv und präzise bestimmen. Die Normale werden mittels fokussierter Ionenstrahlen (engl. Focussed Ion Beams, FIB) hergestellt, wobei die Pyramiden im Depositionsmodus abgeschieden und anschließend die Nanomarker im Abtragungsmodus in die Oberflächen hineingeschrieben werden. |
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| Abb. 1: Eine REM Abbildung einer stufenförmigen Pyramide mit den Nanomarkern und zusätzlichen Markierungen zur Identifizierung. Die Seitenlängen der Pyramiden betragen etwa 10 µm, die Höhe einige Mikrometer. | |||||
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