Mikroskop zur quantitativen 3-D Charakterisierung nano- und mikrostrukturierter Oberflächen

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512068138

Mit dem hier beantragten Gerät sollen zerstörungsfrei großflächig ortshochaufgelöste Strukturabbildungen und Oberflächenprofile bestimmt werden. Durch die Kombination von drei unterschiedlichen Messmethoden: Laserscanning, Fokusvariation und Weißlichtinterferometrie kann eine präzise Abbildung vom Nanometer- bis zum Millimeter-Bereich erhalten werden. Die Abbildungen sind quantitativ auswertbar, können auch für Strukturen mit hohen Aspekt-Verhältnissen exakt und Verzeichnungs- und Verzerrungsfrei erhalten werden und sind hinsichtlich der Messung geometrischer Parameter nicht durch eine starke Wechselwirkung zwischen der verwendeten Strahlung und dem zu untersuchenden Material beeinflusst. Darüber hinaus erfordert die Methode keine Vorbehandlung der Oberflächen der zu untersuchenden Strukturen und die Analysen können auch an Luft durchgeführt werden. Somit ist ein derartiges Gerät geeignet, einen breiten Bereich der Forschung am Fachbereich Physik der WWU und innerhalb der weiteren naturwissenschaftlichen Fachbereiche zu unterstützen und stünde im Rahmen des Gerätezentrums auch allen internen und externen Nutzern zur Verfügung.Anwendungsbeispiele aus der wissenschaftlichen Arbeit der antragstellenden Gruppen umfassen beispielsweise die Vermessung von Sputterkratern in metallischen, keramischen und halbleitenden Strukturen aus Sekundärionen-Massenspektroskopiemessungen. Deren exakte und drei-dimensionale Vermessung ist notwendig, um Diffusionskoeffizienten mittels dieser Methode bestimmen zu können. Lithografisch erzeigte Strukturen für optische und photonische Schaltkreise können mit dieser Methode während des vielstufigen Prozesses analysiert und die Strukturierung so überwacht werden. Aus diesem Grund muss das Gerät in direktem räumlichem Zusammenhang zu den lithografischen Anlagen innerhalb des Reinraumes betrieben werden. Auch lithografisch hergestellte Strukturen für die Quantensensorik oder Phasenwechsel-Materialien für die Datenspeicherung und insbesondere deren Kombination erfordern sowohl eine Prozesskontrolle als auch eine präzise Vermessung der erzeugten Strukturen in drei Dimensionen um die optischen und elektronischen Eigenschaften modellieren zu können. Dabei reagieren viele dieser Materialien durch Ausbildung von Strahlenschäden auf die Verwendung von Elektronen als Sonde. Zudem ist durch die starke und für jedes Material unterschiedliche Wechselwirkung mit stark beschleunigten Elektronen, wie sie in einem Rasterelektronenmikroskop verwendet werden, eine präzise Messung der räumlichen Abmessungen im Nanometerbereich zumindest stark erschwert. Somit würde das hier beantragte Gerät als Teil des Gerätezentrums (Münster Nanofabrication Facility) für ein breites Spektrum an Anwendungen zur Verfügung stehen und die präzise Vermessung von Strukturen mit nanoskaliger Auflösung auch über größere Bereiche erlauben und so die Analysemöglichkeiten signifikant erweitern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mikroskop zur quantitativen 3-D Charakterisierung nano- und mikrostrukturierter Oberflächen
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Universität Münster
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Gerhard Wilde