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Simulation und Maschinelles Lernen für die hochgenaue dimensionale Mikroskopie (SiM4diM)

16.07.2021

Im Rahmen des BMBF-Projektes SiM4diM entwickelt die PTB zusammen mit den Firmen JCMwave und Carl Zeiss IMT sowie der Hochschule Aalen neue Verfahren zur vollständigen Modellierung mikroskopisch-bildgebender Messsysteme auf der Grundlage rigoroser Beugungsrechnungen. Ziel ist es, mit diesem „virtuellen Mikroskop“ die bildbasierte industrielle Messtechnik signifikant zu verbessern und die Unsicherheit dimensionaler Metrologie auch im industriellen Umfeld um mehr als eine Größenordnung zu verringern.

Die optische Mikroskopie ermöglicht eine zerstörungsfreie und schnelle Inspektion von Mikro- und Nanostrukturen in den Fertigungsprozessen verschiedenster Industriezweige. Daher kann sich die optische Mikroskopie noch immer gegen konkurrierende Messverfahren wie den Rasterelektronenmikroskopen oder taktile Messverfahren, für Messobjekte dieser Größenordnungen, durchsetzen. Allerdings führen wellenoptische Effekte und unvermeidbare optische Aberrationen immer zu einer Verfälschung der mikroskopischen Bildgebung. Diese Abweichungen in den Bildern von Messobjekten sind dann bei einer dimensionalen Auswertung von deren Geometrien unweigerlich für Messfehler verantwortlich. Hierdurch gefährdete Produkte reichen von Linienmaßstäben und Photomasken aus der Halbleitertechnik bis hin zu Medizinprodukte wie Stents. Daher wird im Rahmen des im Januar 2021 gestarteten Forschungsvorhabens SiM4diM („Simulation und Maschinelles Lernen für die hochgenaue dimensionale Mikroskopie“) eine Softwarelösung entwickelt, die in der Lage ist, alle Effekte auf die mikroskopische Bildgebung bestmöglich zu beschreiben. Damit ist die beste Grundlage für eine modellbasierte Auswertung von Objektgeometrien, durch Schwellenwertverfahren zur Lokalisierung der Objektkanten, gegeben.

SiM4diM ist eingeordnet in die Förderinitiative KMU- innovativ: IKT im Bereich „Softwaresysteme und Wissenstechnologie“. Das Projekt wird unter dem Förderkennzeichen 01 IS 20 080 durch BMBF- Fördermaßnahmen unterstützt. Zu den Projektpartnern zählen neben der PTB die Firma JCMwave GmbH und die Hochschule Aalen, sowie Carl Zeiss IMT, als dem Projekt von außen zugeordnetem, nicht gefördertem Partner. Die PTB begleitet hier JCMwave bei der Erweiterung von deren bestehenden rigorosen Simulationsprogramm hinsichtlich der Modellierung mikroskopischer Bilder und unterstützt die Hochschule Aalen bei der Etablierung eines Messplatzes für ein Multisensor-Messgerät (optisch und taktil) von Zeiss IMT. JCMwave wird Techniken des Maschinellen Lernen implementieren, die es ermöglichen Probenparameter aus experimentellen Messdaten zu extrahieren. Die Auswertung verschiedenster fokaler Ebenen wird dabei von großem Nutzen sein. Abschließend werden die Simulationen und die Messungen für verschiedenste Probentypen (z.B. Amplituden- und Phasenmasken) durch die PTB im Rahmen eines Software-Demonstrators zur bestmöglichen Übereinstimmung gebracht. Durch die modellbasierten Auswertungen sollen langfristig Strukturen von unter 100 nm ausgewertet werden können.


DLR-Projektträger:    https://www.softwaresysteme.pt-dlr.de/media/content/Projektblatt_SiM4diM_01IS20080.pdf

Projekt-Homepage:    https://jcmwave.com/company/projects/item/1088-sim4dim


Kontakt:
   
AG 4.23 Optische Nanometrologie
Opens local program for sending emailE. Buhr, FB-Leitung 4.2 „Bild und Wellenoptik“             
Opens local program for sending emailB. Bodermann, AG-Leitung 4.23 „Optische Nanometrologie   

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