Entwicklung und Charakterisierung von Messverfahren zur Bewertung von Nanostrukturen anhand deren optischen Eigenschaften
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik | ger |
| dc.contributor.referee | Hillmer, Hartmut (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Frey, Jochen (Prof. Dr.-Ing.) | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-30T08:40:59Z | |
| dc.date.available | 2024-10-30T08:40:59Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-2024092910889 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/16127 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.rights | Namensnennung 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | * |
| dc.subject | optical metrology | eng |
| dc.subject | quality assessment | eng |
| dc.subject | nanosurfaces | eng |
| dc.subject | diffraction | eng |
| dc.subject | KlettWelding | ger |
| dc.subject | nanorods | eng |
| dc.subject | optische Messtechnik | ger |
| dc.subject | Qualitätsbewertung | ger |
| dc.subject | Nanooberflächen | ger |
| dc.subject | Beugung | ger |
| dc.subject.ddc | 620 | |
| dc.subject.swd | Optische Messtechnik | ger |
| dc.subject.swd | Beugung | ger |
| dc.subject.swd | Nanostruktur | ger |
| dc.title | Entwicklung und Charakterisierung von Messverfahren zur Bewertung von Nanostrukturen anhand deren optischen Eigenschaften | ger |
| dc.type | Dissertation | |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.abstract | Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Design und Aufbau neuartiger optischer Messverfahren und deren Anwendung zur Charakterisierung von Oberflächen mit komplexen nanoskaligen Strukturen. Bei diesen Strukturen handelt es sich um zahlreiche ungeordnete Zylinder (Durchmesser zwischen 80nm und 1000nm, Höhe zwischen 5μm und 12μm), die galvanisch auf ein Substrat aufgebracht werden. Sie werden in einem industriellen Prozess zur Herstellung von thermisch wie elektrisch hochleitfähigen Verbindungen eingesetzt. Beim Herstellen dieser Oberflächen, können jedoch Fehler auftreten. Diese gilt es mit geeigneten Messverfahren zu detektieren. Als erstes wird dazu eine genaue Beschreibung der möglichen Fehlerbilder als Ausgangspunkt für die Evaluierung geeigneter Messverfahren aufgezeigt. Hierauf folgt eine Übersicht über gängige Verfahren aus der Oberflächenmesstechnik und eine Bewertung ihrer Anwendbarkeit auf die Fragestellung. Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren werden diskutiert. Der Hauptteil der Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf Beugung basierenden Messverfahrens und dessen praktischer Umsetzung. Bei diesem Ansatz werden die einzelnen Zylinder als Quellen elektromagnetischer Strahlung angesehen, welche im Messpunkt interferiert. So entsteht ein charakteristisches Beugungsbild, beruhend auf der Anordnung der Zylinder im Raum. Um die zu erwartenden Effekte erkennen zu können, wurde ein Simulationsmodell entwickelt, welches die Beugungsbilder bei beliebiger Zylinderanordnung berechnen kann. So können die unterschiedlichsten Merkmalskombinationen durchgetestet werden. Zur messtechnischen Bestätigung der Ergebnisse der Simulation wurde ein Messsystem aufgebaut, welches den halbkugelförmigen Raum über einer von einem Laser bestrahlten Probe abscannen kann. In diesem Teil der Arbeit wird auch ein großes Augenmerk auf die potentiellen Messfehler und die Grenzen des Messsystems gelegt. Zur besseren Validierung der Ergebnisse wurden Messnormale entwickelt und hergestellt, bei welchen absichtlich gewisse Fehlerbilder implementiert wurden, um den genauen Zusammenhang zwischen Oberfläche und Beugungsbild besser verstehen zu können. Schlussendlich werden die Ergebnisse der Simulation und der Messungen an den Messnormalen miteinander verglichen. Es folgen Überlegungen zur Verbesserung des Messsystems und der Vermessung echter Oberflächen, sowie eine Bewertung des Verfahrens. | ger |
| dcterms.abstract | This work deals with the design and development of novel optical measurement methods and their application for the characterization of surfaces with complex nanoscale structures. These surfaces are cylinders (diameter between 80nm and 1000nm, height between 5μm and 12μm), which are galvanically applied to a substrate. They are used in an industrial process for the production of thermally and electrically highly conductive connections. When producing these surfaces, however, errors can occur. These must be detected with suitable measurement methods. First of all, an exact description of the possible error patterns is shown as a starting point for the evaluation of suitable measurement methods. This is followed by an overview of common methods from surface metrology and an assessment of their applicability to the scientific question. The advantages and disadvantages of each method are discussed. The main part of the work deals with the development of a measurement method based on diffraction and its practical implementation.With this approach, the individual cylinders are interpreted as sources of electromagnetic radiation, which interferes at the measurement point. This creates a characteristic diffraction pattern based on the arrangement of the cylinders in space. In order to be able to recognize the effects to be expected, a simulation model was developed which can calculate the diffraction patterns for any cylinder arrangement. In this way, the most diverse combinations of features can be tested. In order to be able to metrologically confirm the results of the simulation, a measuring system was set up that can scan the hemispherical space above a sample irradiated by a laser. In this part of the work, a great deal of attention is paid to the potential measurement errors and the limits of the measurement system. For a better validation of the results, measurement standards were developed and manufactured, in which certain error patterns were intentionally implemented in order to be able to better understand the exact relation between the surface and the diffraction pattern. Finally, the results of the simulation and the measurements on the measurement standards are compared. Considerations for improving the measuring system and the measurement of real surfaces follow, as well as an evaluation of the procedure. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Nickel, Malte | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-04-23 | |
| dcterms.extent | xix, 98 Seiten | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |