Flexible Fertigung von Mustern für neuartige Raunormale für hochauflösende Oberflächenmesstechniken

Mit dem zunehmenden Einsatz von flächenhaft messenden hochauflösenden optischen Messtechniken wie konfokaler Laser-Scanning Mikroskopie (CLSM) und Interferenzmikroskopie in Forschung und Industrie wächst der Bedarf an Normalen für diese Messgeräte. Eine wichtige Fragestellung dabei ist das Verhalten der Geräte bei der Rauheitsmessung und bei Messungen an gekrümmten Probenabschnitten, da hierbei schwer zu identifizierende Messartefakte auftreten können.

Zu diesem Zweck wurde im Rahmen des EMRP Verbundforschungsprojekts "Microparts" gemeinsam mit der Firma m2c (Potsdam) ein Verfahren entwickelt, mit dem die Rauheit auf einer geeigneten Oberfläche durch fokussierte Ionenstrahlen (Focussed Ion Beam, FIB) in einem rasternden Verfahren erzeugt wird. Für diesen Schreibvorgang können sowohl real gemessene Rauheiten als auch mathematisch erzeugte virtuelle Rauheiten vorgegeben werden, die lateral und vertikal gestreckt oder gestaucht werden können, was eine große Flexibilität erlaubt. Zudem kann das gewünschte Rauheitsfeld auch auf eine gekrümmte Oberfläche (wie Zylinder- oder Kugeloberfläche) geschrieben werden.

Im Zuge dieser Arbeiten wurden Rauheitsfelder bis zu 290 µm x 290 µm mit Sq-Werten (RMS-Rauheit) im Bereich von 5 nm bis 300 nm erzeugt, hochaufgelöst mit Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy, AFM) gemessen und in zahlreichen optischen Messgeräten und Rasterelektronenmikroskopen (Scanning Electron Microscopes, SEM) erprobt. Dabei wurde die Qualität der Übertragung vom vorgegebenen Muster bzw. der mathematischen Struktur auf verschiedene Oberflächen erprobt. Die Übereinstimmung ist sehr gut.

Diese neuartigen Raunormale sollen zukünftig über die Firma m2c verfügbar sein.


Abb. Ein mittels fokussierten Ionenstrahlen (Focussed Ion Beam, FIB) geschaffenes definiertes Rauheitsfeld von 290 µm x 290 µm Größe auf einer Ebene (links), einem Zylinder mit ca. 400 µm Radius (Mitte) und einer Kugel mit ca. 600 µm Radius (rechts). In allen drei Fällen wurde derselbe Vorgabe-Datensatz mit einem Sq-Werte (RMS-Rauheit) von 160 nm gewählt.