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Optische Nanometrologie

Arbeitsgruppe 4.23

UV-Mikroskopie zur Kalibrierung von Strukturbreiten

In der PTB wird für die optische Strukturbreitenmessung ein modifiziertes Mikroskop der Firma Zeiss eingesetzt, siehe Abbildung. Das Mikroskop arbeitet mit einer Wellenlänge  im UV-Bereich von 365 nm. Die Apparatur befindet sich im Reinraumzentrum der PTB.

Bild 1: Messeinrichtung zur Kalibrierung von Strukturbreiten

Mit dem Messgerät können Strukturbreiten im Bereich von 0,3 µm bis 200 µm kalibriert werden. Die Reproduzierbarkeit der Messwerte für die Strukturbreite liegt im Bereich einiger Nanometer. Bei Messobjekten von höchster Qualität kann eine Unsicherheit von U = 20 nm (k = 2) erreicht werden.

Das Mikroskop nutzt das Objektrasterverfahren: Das von der Probe kommende Licht wird hinter einem Abtastspalt mit Photoempfänger detektiert, während die Probe dabei senkrecht zu den Strukturkanten verschoben wird. Die Objektverschiebung wird mit einem Laserinterferometer und einem kapazitiven Wegsensor gemessen. Somit wird ein direkter Anschluss an die Längeneinheit „Meter“ realisiert.

Die gesuchte Strukturbreite wird durch Vergleich der gemessenen mit modellierten  Signalen ermittelt. In diese Modellrechnungen gehen die relevanten Parameter des optischen Mikroskops und Informationen über das Objekt ein.