Dreidimensionale elektrische Antastung für die Mikro- und Nanokoordinatenmesstechnik - 3-D-Tunnelstromtaster

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Die messtechnische Erfassung von Bauteilen der Mikrosystemtechnik und Komponenten mit Mikrostrukturen erfordert Nanometer-aufgelöste 3-D-fähige Messverfahren. Optische Systeme zeigen beugungsbedingt und bei hohen Aspektverhältnissen Einschränkungen. Mikrotaktile Verfahren weisen Defizite bei Auflösung, Messgeschwindigkeit und Tastersteifigkeit auf. Ziel des Forschungsvorhabens ist ein universell einsetzbares, aktives Messsystem mit 3-D-richtungssensitivem und berührungsfreiem Antastverhalten bei Subnanometer-Auflösung, welches mit elektrischer Wechselwirkung im Nahfeldbereich arbeitet. Die Bestimmung des 3-D-Antastvektors ist für Freiformscans und eine aktive Sensornachführung erforderlich und soll mittels mechanischer Modulation erfolgen. Die aktive Sensornachführung dient zur Steigerung der Systemdynamik. Das fundierte Verständnis der Wechselwirkung und der erfassten elektrischen Oberfläche soll durch mathematisch-physikalische Modellierung und über eine simulationsgestützte experimentelle Systemanalyse erlangt werden. Eine antastrichtungsabhängige Formabweichungskorrektur der sphärischen Sonden soll zur Erhöhung der Genauigkeit bei den miniaturisierten Sonden dienen. Modellunterstützt erfolgen eine messtechnische Charakterisierung und eine Unsicherheitsermittlung. Experimentelle Vergleiche mit anderen Antastverfahren der Mikro- und Nanomesstechnik an Demonstratorbauteilen sollen die erzielten Ergebnisse verifizieren.