Methodenentwicklung für Messverfahren zur In-Prozess-Charakterisierung von Sub-100-nm-Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gert Goch
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254132876

Die Mikro- und Nanotechnologie gehört zum Bereich mit den höchsten wirtschaftlichen Wachstumsprognosen. In jüngster Zeit finden hierbei immer mehr Anwendungen speziell aus der Beschichtungstechnologie den Weg in die Massenproduktion. Eine der größten Herausforderungen bleibt jedoch die Realisierung einer adäquaten Prozessführung. Aus dieser Tatsache resultiert ein steigender Bedarf an geeigneten In-Prozess-Messverfahren zur schnellen Qualitätsprüfung und Prozessregelung. Theoretische Betrachtungen zeigen, dass Streulichtverteilungen beleuchteter Oberflächen grundsätzlich auch Informationen über vorhandene Nanostrukturen enthalten. Aufgrund ihrer schnellen, integralen und berührungslosen Datenerfassung sind Streulicht-Messverfahren prädestiniert für In-Prozess-Messungen an nanostrukturierten Systemen. Leider ist das inverse Problem nicht ohne weiteres zu lösen, so dass aus den gemessenen Streulicht-Verteilungen nicht direkt auf die zugrunde liegende Struktur bzw. Prozessabweichung geschlossen werden kann. Erste Ansätze, wie diese Problematik mit Hilfe von rigorosen Streulicht-Simulationen zu bearbeiten ist, wurden im DFG Schwerpunktprogramm SPP1327 untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Entwicklung von in-prozess-fähigen Streulicht-Messverfahren auf Basis von Simulationen prinzipiell möglich ist. Ziel dieses Projekts ist die Realisierung einer allgemeingültigen Methodik zur Entwicklung von In-Prozess-Streulicht-Messverfahren für beliebige nanostrukturierte Oberflächen. Die Formulierung der Entwicklungs-Methodik erfolgt aus den Erkenntnissen dreier technischer Anwendungen. Aufbauend auf den Voruntersuchungen soll schon im ersten Jahr der Förderung ein In-Prozess-Messverfahren für globale stochastische Defekte realisiert und damit die Grundlage für die Methodik ermittelt werden. Im Gegensatz hierzu ist die im zweiten Jahr der Förderung anvisierte Charakterisierung lokal auftretender Defekte mit erheblich höherem messtechnischem Aufwand verbunden. Die abschließend zu betrachtenden deterministischen Defekte stellen die größte Herausforderung für die technische Umsetzung und die Einbindung in die Methodik dar. Da stochastische Effekte, hervorgerufen zum Beispiel durch die Oberflächenrauheit, dominieren, sind keine offensichtlichen Abweichungen in den Streulichtverteilungen zu erwarten. Somit sind die Anforderungen an die Messtechnik wie auch an die Algorithmen der Streulicht-Simulation wesentlich höher.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen