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Kalibrierung von Tiefeneinstellnormalen

PTB-Kalibrierung von Tiefeneinstellnormalen

 

Die Kalibrierung der Stufen- und Opens internal link in current windowTiefeneinstellnormale erfolgt in der PTB nach Vorgaben der ISO 5436. Die Messungen werden auf den Tastschnittgeräten
MAHR LD 120 (für die tiefen Rillen bis 5000 µm) und dem
TENCOR P17 (Rillen bis 900 µm) durchgeführt.
Seit 2018 werden auch Kalibrierungen auf dem HRTS (bis 450 µm) durchgeführt.


Wenn keine abweichenden Vorgaben verlangt werden, werden Kalibrierungen an den tiefen Normalen mit drei Messdurchgängen mit jeweils drei Schnitten im Abstand von 1000 µm durchgeführt.

Normale bis 900 µm werden in drei Messdurchgängen und jeweils fünf Schnitten mit 50 µm Abstand gemessen.

Anzahl der Messdurchgänge, Anzahl der Schnitte und deren Lage sind immer im Kalibrierschein aufgeführt.


Zur Rückführung der Kalibriermessungen wird vor und nach der Messung des zu kalibrierenden Normals ein Referenznormal mit gleichen Höhenstufen gemessen. Das Referenznormal ist mit einem rückgeführten Messsystem zuvor kalibriert worden. Dieser Messschritt entfällt bei Messungen auf dem HRTS, da dieser Messaufbau bereits in sich rückgeführt ist.

Nach der Messung müssen die Stufenhöhen bzw. Rillentiefen individuell für jeden Messschnitt errechnet werden. Dazu müssen die Kanten (E1, E2, E3 E4, siehe Abb. 2) bestimmt werden. Die Kantenfindung wird bei unseren Messungen durch einen Softwarealgorithmus bestimmt. Auf Grundlage der gefundenen Kanten können die Referenzflächen (A, B und C) für den jeweiligen Schnitt bestimmt werden. Der Abstand der Referenzflächen zu den Kanten und deren  Länge wird durch die ISO 5436 festgelegt. Bei tiefen Rillen wird die Bezugsbreite w in den Rillengrund gelegt, bei sehr flachen Rillen oder Rillen mit rundem Rillengrund liegt die Bezugsbreite in der halben Rillentiefe. Ein weiterer Sonderfall sind sehr breite, in Silicium geätzte Rillen. Hier ist die Bezugsbreite derart groß, dass für die oberen Referenzflächen nicht genügend Raum vorhanden ist. In solchen Fällen werden die oberen Referenzflächen abweichend von der ISO 5436 nach eigenen Vorgaben bestimmt. Die Festlegung der Referenzflächen wird in allen Fällen im Kalibrierschein vermerkt.

Aus den Messwerten der Referenzbereiche A, B und C wird eine Regressionsgerade g bestimmt. Diese wird zum einen bestmöglich in die Referenzbereiche A und B verschoben sowie in den Referenzbereich C. Der Abstand der beiden verschobenen, parallelen Geraden ist die berechnete Rillentiefe d.


Abb. 2 Kanten und Referenzflächen bei Rillenauswertung tiefer Rillen nach ISO 5436.