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Results of the inter-laboratory comparison "Determination of nanometric step heights with AFM"
(2002)
We present a new method for the complete three-dimensional (3D) calibration of scanning probe microscopes (SPM) and other high-resolution microscopes, e.g., scanning electron microscopes (SEM) and confocal laser scanning microscopes (CLSM), by applying a 3D micrometre-sized reference structure with the shape of a cascade slope-step pyramid. The 3D reference structure was produced by focused ion beam induced metal deposition. In contrast to pitch featured calibration procedures that require separate lateral and vertical reference standards such as gratings and step height structures, the new method includes the use of landmarks, which are well established in calibration and measurement tasks on a larger scale. However, the landmarks applied to the new 3D reference structures are of sub-micrometre size, the so-called 'nanomarkers'. The nanomarker coordinates are used for a geometrical calibration of the scanning process of SPM as well as of other instrument types such as SEM and CLSM. For that purpose, a parameter estimation routine involving three scale factors and three coupling factors has been developed that allows lateral and vertical calibration in only one sampling step. With this new calibration strategy, we are able to detect deviations of SPM lateral scaling errors as well as coupling effects causing, e.g., a lateral coordinate shift depending on the measured height position of the probe.
Die Mikro- und Nanotechnologie gehört zu den Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts mit hohen Wachstumsprognosen, wie auch die im Auftrag des BMBF durchgeführte Studie “Nanotechnologie als wirtschaftlicher Wachstumsmarkt” von 2004 ausführlich darstellt. Aus diesem Trend resultiert ein steigender Bedarf an Messsystemen, die Nanostrukturen prozessnah bzw. im Fertigungsprozess charakterisieren können. Virtuelle Messgeräte liefern Erkenntnisse zur Entwicklung neuartiger Messsysteme, Analyse und Optimierung bestehender Verfahren sowie die Bestimmung der Messunsicherheit und modellbasierten Korrektur systematischer Fehler. Der virtuelle Messprozess umfasst neben dem Messmittel auch die Probe und die Wechselwirkungen zwischen beiden. In diesem Beitrag werden virtuelle Messgeräte vorgestellt sowie deren Anwendung diskutiert.