Geradheitsmessungen am Nanometerkomparator mit 2 nm Unsicherheit
Um die horizontalen Führungsfehler des Messschlittens von der gesuchten Geradheitsabweichung des Messobjektes zu trennen, wird ein Fehlerseparationsverfahren benötigt. Am Nanometerkomparator wurden das erweiterte „Traceable Multi-Sensor (TMS)“-Verfahren sowie ein Umschlagverfahren realisiert. Dafür wurde der Komparator mit einem neuen Maßstabsträger aus Zerodur mit aufgebrachtem Langspiegel und drei zusätzlichen Interferometern ausgestattet. Die beiden realisierten Methoden der Geradheitsmetrologie wurden durch vergleichende Messungen eines Geradheitsencodersystems mit einer Teilungsperiode von 512 nm und einer Messlänge von 322 mm evaluiert. Die zwei unterschiedlichen Fehlerseparationsverfahren ergaben im Rahmen ihrer Messunsicherheiten die gleichen Ergebnisse, welche bei der ermittelten Geradheitsabweichung des Maßstabes von ±72 nm um weniger als ±1,3 nm voneinander abwichen. Somit konnte der gitterbasierte Geradheitsmaßstab mit einer erweiterten Messunsicherheit von unter 2 nm kalibriert werden.
Mit dem an der PTB entwickelten TMS-Verfahren kann die benötigte Messzeit deutlich gesenkt werden, da im Vergleich zum Umschlagverfahren nur eine einzige Maßstabsauflage erforderlich ist. Mit der erweiterten Funktionalität des Nanometerkomparators kann die PTB nun auch die Geradheitsabweichungen von Strukturen auf Maßstäben und Photomasken mit Messunsicherheiten im einstelligen Nanometerbereich kalibrieren und darüber hinaus auch andere Geradheitsmesssysteme, wie z. B. Geradheitsinterferometer, untersuchen. Die erreichte Messunsicherheit wurde durch die Stabilität der für die Fehlerseparationsverfahren notwendigen Referenzen begrenzt und kann zukünftig in den Subnanometerbereich verringert werden.