Untersuchungen für den industriellen Einsatz der Nanometerkoordinatenmesstechnik

Publication date
2009
Document type
PhD thesis (dissertation)
Author
Gruhlke, Martin
Advisor
Rothe, Hendrik
Referee
Krüger, Klaus
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2009-08-20
Organisational unit
DDC Class
620 Ingenieurwissenschaften
Keyword
AFM
Nanometrologie
Nanofilter
Temperatur
Kraftmikroskopie
Abstract
Die Dissertation "Untersuchungen für den industriellen Einsatz der Nanometerkoordinatenmesstechnik" zeigt Lösungsmöglichkeiten für Probleme auf, die durch einen großflächigen Einsatz der Rasterkraftmikroskopie und durch die Nutzung von Prinzipien der Koordinatenmesstechnik entstehen. Hierzu wird zunächst der Stand der Technik von Produktion und ihrer Qualitätssicherung im Nanometerbereich und die zugehörige Richtlinienarbeit dargestellt. Als Beispiel für ein metrologisches System wird die Nanometerkoordinatenmessmaschine (NCMM) detailliert vorgestellt. --- Es werden verschiedene Ansätze zur Lösung thermischer Probleme anhand dieses Gerätes behandelt. Hierbei erfolgen nach einer umfassenden Analyse des Temperaturverhaltens konstruktive Maßnahmen zur Minimierung des Temperatureintrags sowie der Temperaturauswikung und eine Verbesserung der Wärmeabfuhr inklusive einer aktiven Regelung. Ferner werden mathematische Korrekturverfahren für Zwecke der Temperaturkompensation der Messdaten evaluiert. --- Nach einer Modifikation bzw. Ergänzung einer vorhandenen Optik werden Algorithmen zur automatischen Probe-Spitze-Annährung sowohl in vertikaler als auch lateraler Richtung implementiert. Zu diesem Zwecke wird ferner eine Zusatzoptik konstruiert und erprobt, welche im Austausch mit dem AFM in der Maschine eingesetzt werden kann. --- Nach einer Analyse der systemimmanenten Grenzen der AFM-Messung mit der NCMM werden Konsequenzen bzgl. Messgeschwindigkeiten und Messrichtungen ausgezeigt sowie die Genauigkeit des Gesamtsystems charakterisiert. --- Schließlich wird als konkrete Industrieanwendung die Messung sogenannter Nanofilter mit der NCMM vorgestellt. Die Arbeit endet mit einem Ausblick auf weitere Herausforderungen, die sich teilweise aus den aufgezeigten Entwicklungen ergeben haben.
Version
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