Ortsfrequenzaufgelöste Mikrotopographieerfassung durch hochaperturige RGB-Interferenzmikroskopie mit wellenlängenselektiver Pupillenausleuchtung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Lehmann
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437311458

Die Weißlichtinterferometrie (WLI) hat sich als ein Standardmessverfahren zur Erfassung von Oberflächen-Mikrotopographien allgemein durchgesetzt. Der Messprozess besteht darin, dass die Weglänge im Messarm eines Interferometers kontinuierlich verändert wird, während eine Kamera in äquidistanten Abständen Interferenzbilder aufzeichnet. Zur Auswertung wird für jedes Kamerapixel die Höhenposition bestimmt, die sich dem maximalen Interferenzkontrast zuordnen lässt. Wird zusätzlich die Phasenlage der Interferenzsignale analysiert, erreicht man Höhenauflösungen im Nanometerbereich, denn die Periodenlänge der gemessenen Interferenzsignale entspricht der Hälfte der mittleren effektiven Wellenlänge des verwendeten Lichtes. Um Strukturen mit lateralen Submikrometer-Abmessungen aufzulösen, sind Interferenzmikroskope mit großer numerischer Apertur (NA) erforderlich. Die dabei resultierenden Interferenzsignale zeigen zusätzliche niederfrequente Signalanteile, die auf die schrägen Einfallswinkel des Lichtes zurückzuführen sind. Es tritt der bekannte NA-Effekt auf, der darin besteht, dass sich mit der NA auch die Periodenlänge der Interferenzsignale und somit die mittlere effektive Lichtwellenlänge erhöhen. In eigenen Voruntersuchungen wurde gezeigt, dass dies auch dazu führt, dass sich die laterale Auflösung über die bei der Phasenauswertung vorgegebene Auswertewellenlänge gezielt beeinflussen lässt. Die zugrunde liegenden Zusammenhänge sollen systematisch theoretisch und experimentell untersucht werden, indem für ein hochaperturiges Linnik-Interferometer mit ringförmigen Beleuchtungsaperturen unterschiedliche mittlere Einfallswinkel des Lichtes vorgegeben und die resultierenden Interferenzsignale hinsichtlich ihrer charakteristischen Parameter, insbesondere der spektral aufgelösten Phasenlage, analysiert werden. Im Ergebnis wird erwartet, dass sich dadurch die Messgenauigkeit der Topographiemessung mittels WLI in vielen Anwendungsfällen deutlich verbessern lässt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen