Stabilitat von Hightech-Materialien

摘要

Thermisch stabile Materialien spielen eine wichtige Rolle in der dimensionellen Messtechnik und in der Prazisionsfertigung. Die zurzeit hochsten Anforderungen an die thermische Stabilitat kritischer Komponenten werden in der EUV-Lithographie an die Reflexionsmasken und -spiegel gestellt. Diese basieren deshalb auf Substraten aus Hightech-Glasern/Keramiken, die einen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten α aufweisen sollen (α < 1 · 10~(-8) K~(-1)). Zur prazisen Charakterisierung von endmassformigen Messobjekten aus Hightech-Materialien wurde ein Prazisionsinterferometer mit dem Ziel entwickelt, die absolute Lange von Proben von bis zu 400 mm mit Unsicherheiten im Sub-Nanometerbereich zu messen. Aus solch genauen Langenmessungen lasst sich der thermische Ausdehnungskoeffizient als Funktion der Temperatur mit Unsicherheiten bis zu 2 · 10~(-10) K~(-1) berechnen. Weiterhin ist es moglich, quantitative Aussagen hinsichtlich Homogenitat der thermischen Ausdehnung, Kompressibilitat, Langenrelaxationen und auch der Langzeitstabilitat von Proben zu erhalten. Langenmessungen mit Sub-Nanometer-Unsicherheiten erfordern neben der Anwendung frequenzstabilisierter Laser die Berucksichtigung von Einflussen, deren Unsicherheitsbeitrage nur schwierig zu minimieren sind. Dazu wurden in der PTB in den letzten Jahren verschiedene Methoden entwickelt und in den Messablauf integriert. Als Beispiel sei ein neues Autokollimationsverfahren erwahnt, welches dafur sorgt, dass die Lichtwellen exakt senkrecht auf die Oberflachen der Messobjekte treffen. Hierdurch wird der sogenannte Kosinusfehler unter 10~(-11) · l gesenkt. Zudem wird bei der elektronischen Auswertung der Interferenzbilder die genaue Zuordnung der Probenposition zu den Kamera-Pixel-Koordinaten berucksichtigt. Dies ist besonders wichtig bei Messobjekten mit grosserer Parallelitatsabweichung der Endflachen aufgrund der temperaturbedingten Positionsanderungen wahrend der Messungen. Durch Berucksichtigung des temperaturbedingten Einflusses der Durchbiegung der ruckseitig angesprengten Endplatte konnte die Prazision weiter gesteigert werden. Bei thermischen Ausdehnungsmessungen an typischen Proben werden nunmehr Langen-Messunsicherheiten von 0,25 nm erreicht.