DE102014205660B4 - Test specimen for the calibration of a Raman microscope - Google Patents
Test specimen for the calibration of a Raman microscope Download PDFInfo
- Publication number
- DE102014205660B4 DE102014205660B4 DE102014205660.8A DE102014205660A DE102014205660B4 DE 102014205660 B4 DE102014205660 B4 DE 102014205660B4 DE 102014205660 A DE102014205660 A DE 102014205660A DE 102014205660 B4 DE102014205660 B4 DE 102014205660B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- calibration
- test specimen
- raman
- substrate
- calibration structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 claims description 7
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims description 7
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BBKFSSMUWOMYPI-UHFFFAOYSA-N gold palladium Chemical compound [Pd].[Au] BBKFSSMUWOMYPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001530 Raman microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- ZINJLDJMHCUBIP-UHFFFAOYSA-N ethametsulfuron-methyl Chemical compound CCOC1=NC(NC)=NC(NC(=O)NS(=O)(=O)C=2C(=CC=CC=2)C(=O)OC)=N1 ZINJLDJMHCUBIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/44—Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0297—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
- G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
- G01N21/278—Constitution of standards
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4785—Standardising light scatter apparatus; Standards therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/34—Microscope slides, e.g. mounting specimens on microscope slides
Abstract
Prüfkörper (10) zur Kalibrierung der Position eines Probentischs eines Raman-Mikroskops mit einem Substrat (12) aus einem ersten Material, und einer darauf aufgebrachten Kalibrierstruktur, (14) aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material, wobei zumindest entweder das erste Material oder das zweite Material Raman-aktiv ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierstruktur (14) eine Dicke dvon unter 30 nm aufweist.Test specimen (10) for calibrating the position of a sample table of a Raman microscope with a substrate (12) made of a first material and a calibration structure (14) made of a second material different from the first material, at least either the first material or the second material is Raman active, characterized in that the calibration structure (14) has a thickness d of less than 30 nm.
Description
Die Erfindung betrifft einen Prüfkörper zur Kalibrierung eines Probentischs eines Raman-Mikroskops sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Prüfkörpers zur Kalibrierung eines Probentischs eines Raman-Mikroskops.The invention relates to a test specimen for calibrating a sample table of a Raman microscope and a method for producing a test specimen for calibrating a sample table of a Raman microscope.
Ein Raman-Mikroskop ist ein Mikroskop, das die charakteristischen Vibrationsschwingungen in Molekülen zur Abbildung verwendet, indem nach einer Anregung der Moleküle mittels eines Lasers die bei der Relaxation ausgesandten Photonen detektiert werden und so die Stokes-Linien ermittelt werden. Mit einem Raman-Mikroskop werden so neben dem lichtoptischen Bild auch die Raman-Spektren der Probe aufgenommen. Es wird mit einem Rasterverfahren gearbeitet, so dass die Raman-Spektren ortsaufgelöst vorliegen. Dabei wird der untersuchte Bereich mit der gewählten Schrittweite zeilenweise Punkt für Punkt unter dem Mikroskopobjektiv hindurch bewegt. Dieses Verfahren wird „mapping“ genannt. Das Raman-Mikroskop kombiniert somit optische Mikroskopie und Raman-Spektroskopie.A Raman microscope is a microscope that uses the characteristic vibration vibrations in molecules for imaging, in that after excitation of the molecules by means of a laser, the photons emitted during the relaxation are detected and the Stokes lines are thus determined. In addition to the light-optical image, the Raman spectra of the sample are also recorded with a Raman microscope. A raster process is used so that the Raman spectra are spatially resolved. The examined area with the selected step size is moved line by point under the microscope objective. This process is called "mapping". The Raman microscope thus combines optical microscopy and Raman spectroscopy.
Raman-Mikroskope werden heutzutage insbesondere eingesetzt, um biologische Systeme auf zellularer Ebene, ggf. auch zeitaufgelöst, zu untersuchen. So können Abbildungen von lebenden Zellen erzeugt werden. Ebenfalls ist es möglich, über Markerverfahren z.B. Transportprozesse nachzuvollziehen, was beispielsweise für klinische Forschungsarbeiten relevant ist. Die Raman-Mikroskopie ist also eine vielseitige Messmethode zur zerstörungsfreien Charakterisierung von z.B. chemischer Probenzusammensetzung, Kristallinität und mechanischen Spannungseinflüssen. Da ortsaufgelöste Informationen im Mikrometerbereich durch schrittweises Abrastern der Probe unter dem Mikroskop erhalten werden, ist die die Qualität der erhaltenen Bilder maßgeblich von der Scan-Einrichtung abhängig.Raman microscopes are used today in particular to examine biological systems at the cellular level, possibly also in a time-resolved manner. In this way, images of living cells can be generated. It is also possible to use marker methods e.g. Understand transport processes, which is relevant for clinical research work, for example. Raman microscopy is a versatile measurement method for the non-destructive characterization of e.g. chemical sample composition, crystallinity and mechanical stress influences. Since spatially resolved information in the micrometer range is obtained by scanning the sample step by step under the microscope, the quality of the images obtained is crucially dependent on the scanning device.
Daher muss ein Raman-Mikroskop wie jedes hochauflösende scannende Mikroskop kalibriert werden. Insbesondere muss der Probentisch kalibriert werden, um sicherzustellen, dass die gewünschte Position der zu untersuchenden Probe mit ihrer tatsächlichen Position übereinstimmt. Eine übliche Methode zur Kalibrierung von Mikroskopen ist die Verwendung eines sogenannten Standards oder Normals. Bei einem solchen Standard bzw. Normal handelt es sich um Prüfkörper mit exakt definierten, messbaren Eigenschaften, die auf das internationale Einheitensystem (SI) durch eine lückenlos geschlossene Kalibrierkette rückgeführt sind. Der Prüfkörper wird mit dem Mikroskop vermessen und die erhaltenen Messergebnisse werden mit den aufgrund der über den Prüfkörper bekannten Daten verglichen und eine Kalibrierung durchgeführt.Therefore, a Raman microscope, like any high-resolution scanning microscope, must be calibrated. In particular, the sample table must be calibrated to ensure that the desired position of the sample to be examined matches its actual position. A common method for calibrating microscopes is to use a so-called standard. Such a standard is a test specimen with precisely defined, measurable properties that can be traced back to the international system of units (SI) through a completely closed calibration chain. The test specimen is measured with a microscope and the measurement results obtained are compared with the data known from the test specimen and a calibration is carried out.
Zur Kalibrierung von Scan-Einrichtungen an Raman-Mikroskopen werden bisher in der Regel Prüfkörper verwendet, die auch für andere Mikroskoparten verwendet werden können. Bekannte Prüfkörper, z.B. für Rasterkraftmikroskope, Rasterelektronenmikroskope oder Fluoreszenzmikroskope werden u. a. von der Fa. Plano und der Fa. NT-MDT hergestellt. Die verfügbaren 1D-Strichgitter mit 120 nm tiefen Einkerbungen zeigen jedoch keinen ausreichenden Raman-Kontrast zwischen den oberen und unteren Plateaus und führen zusätzlich zu störenden Kanteneffekten.For the calibration of scanning devices on Raman microscopes, test specimens have hitherto generally been used which can also be used for other types of microscope. Known test specimens, e.g. for atomic force microscopes, scanning electron microscopes or fluorescence microscopes u. a. manufactured by Plano and NT-MDT. However, the available 1D line gratings with 120 nm deep notches do not show sufficient Raman contrast between the upper and lower plateaus and additionally lead to disruptive edge effects.
Aus der
In der
Die
Aus der
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Substrats ist aus der
Ein weiteres Substrat ist aus der
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Prüfkörper bereitzustellen, der eine gesteigerte Genauigkeit bei der Kalibrierung eines Raman-Mikroskops ermöglicht, wobei die Kalibrierung ohne zusätzliche apparative Ausrüstung vorgenommen werden kann.The object of the invention is therefore to provide a test specimen which enables increased accuracy in the calibration of a Raman microscope, the calibration being able to be carried out without additional equipment.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Prüfkörper mit einem Substrat aus einem ersten Material, und einer darauf aufgebrachten Kalibrierstruktur aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material, wobei zumindest entweder das erste Material oder das zweite Material Raman-aktiv ist und wobei die Kalibrierstruktur eine Dicke
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Raman-Prüfkörpers mit den Schritten:
- a. Aufbringen einer Schicht eines photosensitiven oder elektronenstrahlsensitiven Lacks auf einem Substrat, das aus einem ersten Material besteht,
- b. Belichten der Lackschicht mit einem zur Kalibrierung eines Raman-Mikroskops geeigneten Muster,
- c. Aufbringen einer Schicht einer Dicke
d1 von unter 30 nm eines von dem ersten Material verschiedenen Materials auf das Substrat, wobei das erste Material und/oder das zweite Material Raman-aktiv ist, - d. Entfernen der Schicht des photosensitiven Lacks .
- a. Applying a layer of a photosensitive or electron-beam-sensitive lacquer to a substrate which consists of a first material,
- b. Exposing the lacquer layer with a pattern suitable for the calibration of a Raman microscope,
- c. Apply a layer of a thickness
d 1 of less than 30 nm of a material different from the first material onto the substrate, the first material and / or the second material being Raman active, - d. Remove the layer of photosensitive paint.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Prüfkörpers zur Kalibrierung eines Raman-Mikroskops.Furthermore, the object is achieved by using a test body according to the invention for the calibration of a Raman microscope.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unter Ausnutzung des im Raman-Mikroskop integrierten Raman-Spektrometers eine Kalibrierung höherer Genauigkeit erreicht werden kann. Erfindungsgemäß besteht ein Prüfkörper aus einem Substrat aus einem ersten Material, und einer darauf aufgebrachten Kalibrierstruktur aus einem von dem ersten Material verschiedenen zweiten Material, wobei zumindest entweder das erste Material oder das zweite Material Raman-aktiv ist und wobei die Kalibrierstruktur eine Dicke
Unter einem Prüfkörper wird insbesondere ein Körper verstanden, dessen Struktur genau bekannt ist. Beispielsweise kann die Struktur hochgenau vermessen und durch ein Prüfzertifikat dokumentiert sein. Ein Körper, der zwar eine Struktur aufweist, dessen Struktur aber nicht hinreichend genau bekannt ist, ist als Prüfkörper ungeeignet. Für einen erfindungsgemäßen Prüfkörper zur Kalibrierung eines Raman-Mikroskops ist die Struktur, d.h. insbesondere die Ausdehnungen der Strukturschicht in x- und y-Richtung mit einer erweiterten Messunsicherheit von 1 % (Erweiterungsfaktor k=2) bekannt.A test specimen is understood in particular to mean a body whose structure is precisely known. For example, the structure can be measured with high precision and documented by a test certificate. A body that has a structure, but whose structure is not known with sufficient accuracy, is unsuitable as a test body. For a test specimen according to the invention for the calibration of a Raman microscope, the structure, i.e. in particular the dimensions of the structure layer in the x and y directions with an expanded measurement uncertainty of 1% (expansion factor k = 2) are known.
Unter einem Raman-aktiven Material wird insbesondere ein Material verstanden, das eine während einer Molekül- oder Gitterschwingung veränderliche Polarisierbarkeit aufweist.A Raman-active material is understood to mean, in particular, a material that has a polarizability that is variable during a molecular or lattice oscillation.
Es besteht sowohl die Möglichkeit, dass das erste Material und somit das Substrat Raman-aktiv ist, und das zweite Material und somit die Kalibrierstruktur Raman-inaktiv ist, sowie der umgekehrte Fall, dass das erste Material und somit das Substrat Raman-inaktiv ist und das zweite Material und somit die Kalibrierstruktur Raman-aktiv ist. Entscheidend ist lediglich, dass im Raman-Bild ein ausreichend hoher Kontrast zwischen Substrat und Kalibrierstruktur besteht. Dies kann auch der Fall sein, wenn sowohl das erste als auch das zweite Material Raman-aktiv sind. Entscheidender Faktor ist der Kontrast, der sich nach Addition der Signale beider Materialien bei der zur Kalibrierung betrachteten Wellenzahl ergibt.There is both the possibility that the first material and thus the substrate is Raman-active, and the second material and thus the calibration structure is Raman-inactive, as well as the reverse case that the first material and thus the substrate is Raman-inactive and the second material and thus the calibration structure is Raman active. The only decisive factor is that there is a sufficiently high contrast between the substrate and the calibration structure in the Raman image. This can also be the case if both the first and the second material are Raman active. The decisive factor is the contrast that results after adding the signals of both materials to the wave number considered for calibration.
Unter einer Kalibrierstruktur wird dabei eine Struktur verstanden, die derart geformt und dimensioniert ist, dass sie für die Kalibrierung des Mikroskops geeignet ist. Eine geeignete Struktur für die Kalibrierung in einer Dimension hat z.B. die Form eines Maßbandes incl. der zugehörigen Skala. In anderen Worten ist die Kalibrierstruktur geeignet, um gemessene Größen wie Abstände, Winkel u. ä. mit bekannten Größen, die in der Regel aufgrund einer vorherigen Vermessung des Prüfkörpers bekannt sind, zu vergleichen. Die Kalibrierstruktur ist dabei in der Regel für sichtbares Licht und allgemein für vom Raman-Mikroskop abgestrahlte Anregungsstrahlung weitgehend oder vollständig intransparent. SERS-Substrate weisen oftmals ähnliche Strukturen auf, sind zur Kalibrierung aber dennoch nicht geeignet, da die Dimensionen nicht in der benötigten Größenordnung liegen.A calibration structure is understood to mean a structure that is shaped and dimensioned in such a way that it is suitable for the calibration of the microscope. A suitable structure for calibration in one dimension has e.g. the shape of a measuring tape including the associated scale. In other words, the calibration structure is suitable for measuring quantities such as distances, angles and the like. Ä. to compare with known sizes, which are generally known based on a previous measurement of the test specimen. The calibration structure is generally largely or completely opaque for visible light and generally for excitation radiation emitted by the Raman microscope. SERS substrates often have similar structures, but are still not suitable for calibration because the dimensions are not of the required size.
Es hat sich herausgestellt, dass eine ausgeprägte Topographie für einen solchen Prüfkörper von Nachteil ist, da sich Kanteneffekte in Form von Intensitätsüberhöhungen an den Kanten der Kalibrierstruktur ergeben können. Daher ist es notwendig, dass die Kalibrierstruktur möglichst dünn ist. Unter einer dünnen Struktur wird dabei eine Struktur verstanden, deren Dicke kleiner als 30 nm, bevorzugt kleiner als 20 nm ist. Es ergibt sich dann ein nahezu topographieloser Prüfkörper. It has been found that a pronounced topography is disadvantageous for such a test specimen, since edge effects in the form of intensified intensities can result at the edges of the calibration structure. It is therefore necessary that the calibration structure is as thin as possible. A thin structure is understood to mean a structure whose thickness is less than 30 nm, preferably less than 20 nm. The result is an almost topography-free test specimen.
Wünschenswert ist ein hoher Kontrast, das heißt also ein großes Verhältnis zwischen der Raman-Aktivität der durch die Kalibrierstruktur abgedeckten Bereiche und der Raman-Aktivität der nicht abgedeckten Bereiche des Substrats. Der Kontrast kann dabei auch durch Unterschiede in der Wellenlänge der als Raman-Strahlung abgestrahlten Strahlung entstehen.A high contrast is desirable, that is to say a large ratio between the Raman activity of the regions covered by the calibration structure and the Raman activity of the uncovered regions of the substrate. The contrast can also arise from differences in the wavelength of the radiation emitted as Raman radiation.
Der Kontrast lässt sich zum einen durch die Materialauswahl und zum anderen durch die Schichtdicke der Kalibrierstruktur beeinflussen. Eine dickere Schicht erzeugt eine bessere Abschattung des darunter liegenden Substrats, führt also zu einer geringeren Raman-Aktitivät im Bereich der Kalibrierstruktur. Gleichzeitig verstärken sich mit der Schichtdicke wie oben beschrieben auch die Kanteneffekte, so dass hier ein Kompromiss zwischen gewünschtem hohen Kontrast und unerwünschten Kanteneffekten gefunden werden muss. Vorteilhafterweise weist die Kalibrierstruktur daher eine Dicke zwischen 10 und 25 nm, bevorzugt zwischen 15 und 20 nm auf. In von den Erfindern durchgeführten Versuchen haben sich Prüfkörper mit einer Schichtdicke der Kalibrierstruktur zwischen 15 und 20 nm als optimal herausgestellt.The contrast can be influenced on the one hand by the choice of material and on the other hand by the layer thickness of the calibration structure. A thicker layer creates better shading of the underlying substrate, so it leads to less Raman activity in the area of the calibration structure. At the same time, the edge effects also increase with the layer thickness, as described above, so that a compromise between the desired high contrast and undesired edge effects must be found here. The calibration structure therefore advantageously has a thickness between 10 and 25 nm, preferably between 15 and 20 nm. In experiments carried out by the inventors, test specimens with a layer thickness of the calibration structure between 15 and 20 nm have been found to be optimal.
Vorteilhaft an einem erfindungsgemäßen Prüfkörper ist es, dass er die Kalibrierung der Verstelleinrichtung des Mikroskoptisches im point-by-point oder line-by-line scanning anhand der Raman-Emission erlaubt. Weiterhin kann die Punkt-Spreizfunktion der optischen Auflösung beim point-by-point oder line-by-line scanning anhand des Raman-Signals ermittelt werden.An advantage of a test specimen according to the invention is that it permits calibration of the adjustment device of the microscope stage in point-by-point or line-by-line scanning on the basis of the Raman emission. Furthermore, the point spread function of the optical resolution in point-by-point or line-by-line scanning can be determined using the Raman signal.
Der erfindungsgemäße Prüfkörper weist Kalibrierstrukturen auf, die keine Kanten-Artefakte aufweisen und somit nahezu topographielos sind. Es ist möglich, einen Prüfkörper herzustellen, der periodische Strukturen aufweist, die bei geringer Dicke der Kalibrierstruktur einen ausreichenden Raman-Kontrast auch bei kleinen pitches aufweisen, um kleine Bereiche sehr genau zu kalibrieren. Ebenso können periodische Strukturen auf dem Prüfkörper vorhanden sein, die ausreichend groß sind, um lange Reichweiten zu kalibrieren.The test specimen according to the invention has calibration structures which have no edge artifacts and are therefore almost topography-free. It is possible to produce a test specimen which has periodic structures which, with a small thickness of the calibration structure, have a sufficient Raman contrast even with small pitches in order to calibrate small areas very precisely. Periodic structures can also be present on the test specimen which are large enough to calibrate long ranges.
Die verschiedenen Muster der Kalibrierstruktur können in verschiedenen Größen auf dem Prüfkörper vorhanden sein, um alle gängigen Kombinationen von Anregungswellenlängen und Objektiv sowie verschiedene pitches und verschiedene Kreisdurchmesser abzudecken.The different patterns of the calibration structure can be present in different sizes on the test specimen in order to cover all common combinations of excitation wavelengths and objective as well as different pitches and different circle diameters.
Durch die Verwendung von zweidimensionalen, orthogonalen Strukturen können beide Hauptachsen simultan kalibriert und Verzerrungen im Bild sichtbar gemacht werden. Eine Rückführung auf das Meter mit Hilfe von Referenzanalytiken (AFM, REM) ist möglich. Weiterhin kann der Prüfkörper mit einem Tropfen Immersionsflüssigkeit benetzt und wieder gereinigt werden, da er resistent gegen organische Lösungsmittel ausgeführt werden kann.By using two-dimensional, orthogonal structures, both main axes can be calibrated simultaneously and distortions in the image made visible. It is possible to trace back to the meter with the help of reference analytics (AFM, REM). Furthermore, the test specimen can be wetted with a drop of immersion liquid and cleaned again, since it can be made resistant to organic solvents.
Ein Problem bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Prüfkörpers kann eine mangelhafte Haftung der Kalibrierstruktur auf dem Substrat sein. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass sich zwischen dem Substrat und der Kalibrierstruktur ein Haftvermittler befindet, wobei die Dicke einer von dem Haftvermittler gebildeten Schicht vorzugsweise unter 5 nm liegt. Ein solcher Haftvermittler kann z.B. Titan sein. Geeignet ist aber prinzipiell auch jedes andere Material, das eine gute Haftung auf dem Substrat aufweist und auf dem die Kalibrierstruktur aufgebracht werden kann.A problem in the manufacture of a test specimen according to the invention can be poor adhesion of the calibration structure to the substrate. A further development of the invention therefore provides that an adhesion promoter is located between the substrate and the calibration structure, the thickness of a layer formed by the adhesion promoter preferably being less than 5 nm. Such an adhesion promoter can e.g. Be titanium. In principle, however, any other material is also suitable which has good adhesion to the substrate and on which the calibration structure can be applied.
Als Substrat sind bevorzugt Halbmetalle wie Silizium und Germanium denkbar, wobei die Ramanaktivität von Germanium deutlich geringer als die von Silizium ist. Quarz ist ein geeignetes nichtmetallisches Material für ein Raman-aktives Substrat. Ramaninaktive Substrate können aus Metallen mit den Kristallsystemen fcc, hcp und bcc bestehen (Gold, Palladium, Titan oder Platin). Diese Metalle sind auch geeignete Ramaninaktive Materialien für die Strukturschicht und sind in der Lage, das darunter liegende Substrat „abzuschatten“, so dass sich ein hoher Kontrast im Raman-Bild ergibt. Besonders geeignet als Material der Kalibrierstruktur ist eine Legierung aus Gold und Palladium. Dabei kann das Verhältnis von Gold zu Palladium z.B. im Bereich zwischen 40:60 und 70:30 liegen. In anderen Worten enthält die Kalibrierstruktur 40 bis 70 % Gold und 60 bis 30 % Palladium. Ein geeignetes Material für eine Raman-aktive Strukturschicht bzw. Kalibrierstruktur ist neben Silizium und Germanium z.B. Graphen, eine aus nur einer Monolage bestehende Modifikation des Kohlenstoffs. Wird also z.B. eine Kombination von Graphen auf Silizium gewählt, so ist die Kalibrierstruktur bei der zur Kalibrierung verwendeten Wellenzahl im Raman-Bild zu sehen und das Substrat bleibt dunkel, wohingegen z.B. Gold auf Silizium das inverse Bild liefert. Graphen zeichnet sich weiterhin durch eine sehr gute Haftung auch ohne Haftvermittler auf dem Substrat aus.Semimetals such as silicon and germanium are preferably conceivable as the substrate, the Raman activity of germanium being significantly lower than that of silicon. Quartz is a suitable non-metallic material for a Raman-active substrate. Ramaninactive substrates can consist of metals with the crystal systems fcc, hcp and bcc (gold, palladium, titanium or platinum). These metals are also suitable Raman inactive materials for the structural layer and are able to “shade” the underlying substrate, so that there is a high contrast in the Raman image. An alloy of gold and palladium is particularly suitable as the material of the calibration structure. The ratio of gold to palladium can e.g. are in the range between 40:60 and 70:30. In other words, the calibration structure contains 40 to 70% gold and 60 to 30% palladium. In addition to silicon and germanium, a suitable material for a Raman-active structure layer or calibration structure is e.g. Graphene, a one-layer modification of carbon. So e.g. If a combination of graphene on silicon is selected, the calibration structure can be seen in the Raman image at the wavenumber used for the calibration and the substrate remains dark, whereas e.g. Gold on silicon provides the inverse picture. Graphene is also characterized by very good adhesion even without an adhesion promoter on the substrate.
Um eine umfassende Kalibrierung zu ermöglichen, kann die Kalibrierstruktur mehrere der folgenden Muster umfassen: Schachbrettmuster, Punktgitter, Strichgitter, Punktstreuzentren, große Flächen mit scharfen Kanten. Beliebige Kombinationen sind je nach den spezifischen Anforderungen möglich.In order to enable a comprehensive calibration, the calibration structure can use several of the The following patterns include: checkerboard, dot grid, line grid, point scattering centers, large areas with sharp edges. Any combination is possible depending on the specific requirements.
Ein Muster ist dabei jede regelmäßige Struktur, die eine Kalibrierung erlaubt. Im Regelfall wiederholt sich ein Muster nach einer bestimmten räumlichen Periode. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, so kann eine „große Fläche mit scharfen Kanten“ auch aus einer beliebigen Abbildung eines Gegenstands oder z.B. einem Schriftzeichen bestehen.A pattern is any regular structure that allows calibration. As a rule, a pattern repeats itself after a certain spatial period. However, this is not absolutely necessary, so a "large area with sharp edges" can also be created from any image of an object or e.g. consist of a character.
Als „Schachbrettmuster“ werden dabei zweidimensionale, orthogonale Strukturen angesehen. Diese können in verschiedenen Größen ausgeführt werden, sind aber zumindest 200 µm × 200 µm groß. Solche schachbrettartigen Strukturen sind geeignet, um beide laterale Hauptachsen gleichzeitig zu kalibrieren, ohne dass eine Rotation der Probe, also des Prüfkörpers, erforderlich wird. Es hat sich herausgestellt, dass sich bei der Kalibrierung einer einzelnen Hauptachse im line mapping Verfahren andere Kalibrierfaktoren für den Tisch ergeben können als bei einem zweidimensionalen Mapping. Two-dimensional, orthogonal structures are regarded as the “checkerboard pattern”. These can be made in different sizes, but are at least 200 µm × 200 µm in size. Such checkerboard-like structures are suitable for calibrating both lateral main axes at the same time without the need to rotate the sample, that is to say the test specimen. It has been found that different calibration factors for the table can result from the calibration of a single main axis in the line mapping method than with a two-dimensional mapping.
Wenn die Kalibrierstruktur eine Schachbrettanordnung aufweist, so kann diese weiterhin zur gleichzeitigen Beurteilung der Gleichförmigkeit der Zeilenverschiebung dienen, was mittels einer Kalibrierstruktur, die lediglich Punktgitter aufweist, nicht möglich wäre. Eine solche zweidimensionale Struktur muss nicht zwingend orthogonal und ein Schachbrettmuster sein, ebenfalls denkbar sind z.B. rautenartige oder sechseckige Strukturen.If the calibration structure has a checkerboard arrangement, this can continue to serve for the simultaneous assessment of the uniformity of the line shift, which would not be possible by means of a calibration structure which only has point grids. Such a two-dimensional structure does not necessarily have to be orthogonal and a checkerboard pattern, e.g. diamond-like or hexagonal structures.
Unter einem „Strichgitter“ wird eine periodische, eindimensionale Struktur verstanden, die verschiedene Abstände zwischen den einzelnen Teilen der Struktur, sog. pitches, aufweisen kann. Die Strukturen sind dabei natürlich nicht im streng geometrischen Sinn eindimensional, sondern weisen eine Breite von zumindest 200 µm auf. Die geometrische Struktur der Strichgitter erlaubt die Messpunktaufnahme über den gesamten verwendeten Verstellbereich des Mikroskoptisches. Die Strichgitter ermöglichen aufgrund des erhöhten Kontrasts gegenüber den zweidimensionalen Strukturen auch die 1D-Kalibrierung bei sehr kleinen pitches in der Größenordnung nahe der optischen Auflösung.A “dashed grating” is understood to mean a periodic, one-dimensional structure which can have different distances between the individual parts of the structure, so-called pitches. The structures are of course not one-dimensional in the strictly geometrical sense, but have a width of at least 200 µm. The geometrical structure of the grating allows the measurement point to be recorded over the entire adjustment range of the microscope stage. Due to the increased contrast compared to the two-dimensional structures, the dashed grids also enable 1D calibration for very small pitches in the order of magnitude close to the optical resolution.
Die Strukturen werden dabei vorteilhafter Weise jeweils mehrfach mit unterschiedlichen pitches hergestellt. So dient ein großer pitch von z.B. 4 µm dazu, um über einen großen Kalibrierbereich bei einer Schrittweite von z.B. 1 µm eine dem Nyquist-Theorem entsprechende Mindestabtastung sicherzustellen. Ein relativ kleiner pitch von 0,8 µm stellt eine ausreichende Anzahl von Perioden für eine hochauflösende Kalibrierung kleiner Bereiche mit einer Schrittweite von z.B. 0,1 µm sicher. Ein weiterer pitch von z.B. 2 µm ermöglicht es, verschiedene Anregungswellenlängen oder Objektivkombinationen und Schrittweiten abzudecken.The structures are advantageously produced multiple times with different pitches. A large pitch of e.g. 4 µm to cover a large calibration range with a step size of e.g. 1 µm to ensure a minimum scanning corresponding to the Nyquist theorem. A relatively small pitch of 0.8 µm provides a sufficient number of periods for high-resolution calibration of small areas with a step size of e.g. 0.1 µm safe. Another pitch of e.g. 2 µm makes it possible to cover different excitation wavelengths or lens combinations and step sizes.
Als weitere Merkmale der Kalibrierstruktur können einzelne Punktstreuzentren vorhanden sein. Diese können z.B. Durchmesser von 100 nm, 200 nm und/oder 400 nm aufweisen. Mit Hilfe solcher Punktstreuzentren kann dann die detektierte Punktspreizfunktion und damit die optische Auflösung ermittelt werden. Ebenfalls können doppelte Punktstreuzentren vorhanden sein. Die Durchmesser können dabei denen der einzelnen Punktstreuzentren entsprechen; zweckmäßiger Weise beträgt der Zentrenabstand im Fall der 100 nm großen Punktstreuzentren das vierfache (400 nm), ansonsten das doppelte (400 nm, 800 nm) des Durchmessers. Anhand solcher doppelten Punktstreuzentren lässt sich die optische Auflösung z.B. nach dem Rayleigh-Kriterium validieren.Individual point scatter centers can be present as further features of the calibration structure. These can e.g. Have diameters of 100 nm, 200 nm and / or 400 nm. With the aid of such point scattering centers, the detected point spread function and thus the optical resolution can then be determined. There may also be double point scattering centers. The diameters can correspond to those of the individual point scattering centers; In the case of the 100 nm point scattering centers, the center distance is expediently four times (400 nm), otherwise twice (400 nm, 800 nm) the diameter. Using such double point scattering centers, the optical resolution e.g. validate according to the Rayleigh criterion.
Die Punktstreuzentren können verwendet werden, um das Profil der Anregungsstrahlung zu bestimmen. Der Laserstrahl eines Raman-Mikroskops hat üblicherweise ein Profil, das im Wesentlichen einer Gauß-Kurve entspricht, die Strahlungsintensität in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentrum des im Optimalfall kreisförmigen Laserstrahls folgt also einer Gauß-Funktion, deren Maximum im Zentrum des Laserstrahls liegt. Dieses theoretische Gauß-Profil wird aber durch die weiteren optischen Komponenten des Aufbaus beeinflusst, so dass das Gauß-Profil für einen realen Aufbau nur eine Näherung darstellen kann. Mit Hilfe auf dem Prüfkörper vorhandener Punktstreuzentren kann das reale Strahlprofil ermittelt und für die Entfaltung der gewonnenen Bilddaten verwendet werden. Dies führt zu einer deutlichen Steigerung der Genauigkeit des Verfahrens.The point scattering centers can be used to determine the profile of the excitation radiation. The laser beam of a Raman microscope usually has a profile that essentially corresponds to a Gaussian curve; the radiation intensity as a function of the distance from the center of the optimally circular laser beam thus follows a Gaussian function, the maximum of which lies in the center of the laser beam. However, this theoretical Gaussian profile is influenced by the other optical components of the structure, so that the Gaussian profile can only be an approximation for a real structure. With the aid of point scattering centers on the test specimen, the real beam profile can be determined and used for the unfolding of the image data obtained. This leads to a significant increase in the accuracy of the method.
Große Flächen mit geraden, scharfen Kanten erlauben die Bestimmung der Halbwertsbreite der detektierten Punktspreizfunktion. Zu diesem Zweck kann die Kante mit linemapping Verfahren abgerastert und die erhaltene Intensitätsfunktion als Gaußsche Fehlerfunktion (erf) angefittet werden. Unter einer „großen Fläche“ wird dabei eine homogene, ununterbrochene Fläche verstanden, die eine Kantenlänge aufweist, die zumindest dem fünffachen einer Periode der verwendeten regelmäßigen Strukturen entspricht, die z.B. eine Kantenlänge von 5 µm × 5 µm aufweist. Unter einer „scharfen Kante“ wird verstanden, dass der Übergangsbereich zwischen Strukturmaterial und unbeschichtetem Substrat möglichst klein, im Idealfall gleich Null, ist. Dementsprechend weisen alle verwendeten Kalibrierstrukturen scharfe Kanten auf. Bevorzugt steigt die Schichtdicke der Kalibrierstruktur auf einer Strecke von unter 50 nm von unter 5% auf zumindest 95% der nominellen Schichtdicke an. Unter einer geraden Kante wird eine maximale Abweichung von einer geometrischen Geraden von 50 nm auf 1 µm verstanden.Large areas with straight, sharp edges allow the half-width of the detected point spread function to be determined. For this purpose, the edge can be scanned using a linemapping method and the intensity function obtained can be fitted as a Gaussian error function (erf). A “large area” is understood to mean a homogeneous, uninterrupted area which has an edge length which corresponds to at least five times a period of the regular structures used, which has an edge length of 5 μm × 5 μm, for example. A “sharp edge” is understood to mean that the transition area between the structural material and the uncoated substrate is as small as possible, ideally zero. Accordingly, all calibration structures used have sharp edges. The layer thickness of the calibration structure preferably increases over a distance of less than 50 nm from less than 5% to at least 95% of the nominal layer thickness. Under a straight edge there will be one understood maximum deviation from a geometric straight line from 50 nm to 1 µm.
Es ist zweckmäßig, die Kalibrierstruktur auf dem Substrat redundant auszubilden, so dass vorzugsweise die Struktur eine Mehrzahl von verschiedenen Mustern umfasst und jedes Muster zumindest 10-fach identisch vorhanden ist. Es ist weniger aufwendig, auf einem einzelnen Prüfkörper eine Vielzahl von ggf. identischen Strukturen aufzubringen, als eine Mehrzahl von Prüfkörpern herzustellen, auf denen jeweils nur eine einzige Struktur aufgebracht ist. Durch die angesprochene Redundanz lässt sich so mit geringem Aufwand vermeiden, dass bei einer fehlerhaften Produktion einer einzigen Struktur der gesamte Prüfkörper unbrauchbar wird. Stattdessen kann ermittelt werden, welche Strukturen fehlerfrei produziert wurden, so dass dann ausschließlich diese zur Kalibrierung verwendet werden. Es ist dann nicht notwendig, einen anderen Prüfkörper zu benutzen, stattdessen wird einfach eine in einem anderen Bereich des Prüfkörpers aufgebrachte identische Struktur zur Kalibrierung verwendet.It is expedient to make the calibration structure redundant on the substrate, so that the structure preferably comprises a plurality of different patterns and each pattern is present at least 10 times identically. It is less complex to apply a plurality of possibly identical structures to a single test specimen than to produce a plurality of test specimens, on each of which only a single structure is applied. With the redundancy mentioned, it can thus be avoided with little effort that the entire test specimen becomes unusable in the event of a faulty production of a single structure. Instead, it can be determined which structures were produced without errors, so that only these are then used for calibration. It is then not necessary to use another test specimen, instead an identical structure applied in another area of the test specimen is simply used for calibration.
Ein erfindungsgemäßer Prüfkörper lässt sich mit folgendem Verfahren herstellen: Ein Siliziumwafer als Substrat wird z.B. mit einem elektronenstrahlsensitivem Lack oder PMMA (Polymethylmethacrylat) beschichtet und anschließend mittels proximity korrigierter Elektronenstrahllithographie belichtet. Unter einem photosensitiven oder elektronenstrahlsensitivem Lack wird dabei jeder Stoff verstanden, der zur Herstellung einer Maske geeignet ist, neben PMMA also z.B. auch andere elektronenstrahlsensitive Lacke wie ZEP-520 der Fa. Zeonrex Electronic Chemicals. Dabei werden die gewünschten Strukturen auf das Substrat übertragen. Anschließend wird die belichtete Struktur entwickelt. Man erhält eine Lackmaske, in die die belichtete Struktur übertragen worden ist. Auf diese Lackmaske wird in einem thermischen Verdampfer eine dünne Schicht Titan und anschließend eine Gold-Palladium-Legierung abgeschieden, wobei die Legierung z.B. 60% Gold und 40% Palladium beinhaltet. Alternativ zu einem thermischen Widerstandsverdampfer kann auch ein Elektronenstrahlverdampfer verwendet werden. Wichtig ist, dass das Material aus einer möglichst punktförmigen Quelle abgeschieden wird.A test specimen according to the invention can be produced using the following method: coated with an electron beam sensitive lacquer or PMMA (polymethyl methacrylate) and then exposed using proximity corrected electron beam lithography. A photosensitive or electron beam sensitive lacquer is understood to mean any substance that is suitable for the production of a mask, in addition to PMMA e.g. also other electron-sensitive coatings such as ZEP-520 from Zeonrex Electronic Chemicals. The desired structures are transferred to the substrate. The exposed structure is then developed. A resist mask is obtained, into which the exposed structure has been transferred. A thin layer of titanium and then a gold-palladium alloy are deposited on this resist mask in a thermal evaporator, the alloy being e.g. Contains 60% gold and 40% palladium. As an alternative to a thermal resistance evaporator, an electron beam evaporator can also be used. It is important that the material is separated from a point-like source.
Sowohl die Titanschicht als auch die Arbeitsschicht, also die Schicht, die später die Kalibrierstruktur bildet, sind dünn. Zweckmäßiger Weise ist natürlich die Titanschicht dünner als die Arbeitsschicht, da ab einer bestimmten Dicke keine bessere Haftung mehr erreicht wird.Both the titanium layer and the working layer, i.e. the layer that later forms the calibration structure, are thin. Of course, the titanium layer is expediently thinner than the working layer, since above a certain thickness no better adhesion is achieved.
Mögliche Materialien für die Kalibrierstruktur unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Feinkörnigkeit sowie in ihrem Verhalten beim sog. Lift-off, also dem Entfernen der Lackmaske. Die Feinkörnigkeit ist wichtig, um hochgenaue, kleinste Strukturen herzustellen und bestimmt somit die kleinste mögliche Strukturgröße und daher mittelbar auch die Genauigkeit der Kalibrierung. Ebenfalls wichtig ist, dass das Material auf dem Substrat beim Lift-off gut haften bleibt, so dass keine fehlerhaften Strukturen hergestellt werden. Eine Legierung, die 60 Gew.-% Gold und 40 Gew.-% Palladium enthält, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Mit einer solchen Legierung lassen sich Strukturen mit Größen bis hinunter zu 100 nm bei Abständen zwischen den Strukturen im Bereich bis hinunter zu 10 nm herstellen.Possible materials for the calibration structure differ mainly in their fine grain and in their behavior during the so-called lift-off, i.e. the removal of the paint mask. The fine grain is important in order to produce highly precise, smallest structures and thus determines the smallest possible structure size and therefore indirectly also the accuracy of the calibration. It is also important that the material adheres well to the substrate during the lift-off, so that no defective structures are produced. An alloy containing 60% by weight of gold and 40% by weight of palladium has proven to be advantageous. With such an alloy, structures with sizes down to 100 nm can be produced with distances between the structures in the range down to 10 nm.
Anschließend wird die Lackmaske durch ein Lösungsmittel entfernt. Das belichtete Pattern ist nun als metallische Struktur auf die Oberfläche des Wafers übertragen. Die auf diesem Wege hergestellten Strukturen, also das gesamte auf den Wafer aufgebrachte Material, hat dann eine Dicke von z.B. ca. 23 nm. Diese setzt sich zusammen aus einer dünnen Haftvermittlerschicht, die aus einer ca. 3 nm dicken Titanschicht besteht, und aus einer Arbeitsschicht, die aus Gold und Palladium besteht und ca. 20 nm dick ist.The paint mask is then removed using a solvent. The exposed pattern is now transferred to the surface of the wafer as a metallic structure. The structures produced in this way, i.e. the entire material applied to the wafer, then have a thickness of e.g. approx. 23 nm. This is made up of a thin adhesion promoter layer, which consists of an approx. 3 nm thick titanium layer, and a working layer, which consists of gold and palladium and is approx. 20 nm thick.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfkörpers in Draufsicht, -
2 eine schematische Darstellung eines Layouts einer Kalibrierstruktur, -
3 eine vergrößerte Darstellung eines einzelnen Bereichs einer Kalibrierstruktur, -
4 eine vergrößerte Darstellung eines weiteren einzelnen Bereichs einer Kalibrierstruktur, und -
5 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen erfindungsgemäßen Prüfkörper.
-
1 1 shows a schematic illustration of a test specimen according to the invention in plan view, -
2 1 shows a schematic representation of a layout of a calibration structure, -
3 an enlarged view of a single area of a calibration structure, -
4 an enlarged representation of a further individual area of a calibration structure, and -
5 is a schematic representation of a section through a test specimen according to the invention.
Die Muster sind jeweils in verschiedenen Größen vorhanden. Es variieren also die Durchmesser der Punktstreuzentren
Die Deckschicht bzw. Arbeitsschicht
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Prüfkörperspecimen
- 1212
- Substratsubstratum
- 1414
- Kalibrierstrukturcalibration structure
- 1616
- Haftvermittlerbonding agent
- 1818
- Muster template
- 2020
- Kalibrierfeldcalibration field
- 2222
- Arbeitsschichtwork shift
- 2424
- Kanteedge
- 2626
- Kanteedge
- 2828
- einfallende Strahlung incident radiation
- 3030
- Raman-StreuungRaman scattering
- 3232
- abgeschwächte Raman-Streuung weakened Raman scatter
- aa
- Durchmesser, PeriodeDiameter, period
- d1 d 1
- Dicke der ArbeitsschichtWorking layer thickness
- d2 d 2
- Dicke der HaftvermittlerschichtAdhesion layer thickness
- II
- Kantenlängeedge length
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014205660.8A DE102014205660B4 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Test specimen for the calibration of a Raman microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014205660.8A DE102014205660B4 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Test specimen for the calibration of a Raman microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102014205660A1 DE102014205660A1 (en) | 2015-10-15 |
| DE102014205660B4 true DE102014205660B4 (en) | 2020-02-13 |
Family
ID=54193099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102014205660.8A Active DE102014205660B4 (en) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | Test specimen for the calibration of a Raman microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102014205660B4 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3423813B1 (en) | 2016-03-04 | 2022-03-02 | VG Systems Limited | Xps and raman sample analysis system and method |
| DE102020201806A1 (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-19 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Reference sample for a microscope and uses |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6081328A (en) * | 1999-07-20 | 2000-06-27 | International Business Machines Corporation | Enhancement of raman scattering intensity of thin film contaminants on substrates |
| US7450227B2 (en) * | 2004-09-22 | 2008-11-11 | The Penn State Research Foundation | Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates exhibiting uniform high enhancement and stability |
| US20080311024A1 (en) * | 2004-01-16 | 2008-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond single crystal substrate manufacturing method and diamond single crystal substrate |
| US7508500B2 (en) * | 2004-10-27 | 2009-03-24 | Eastman Kodak Company | Characterizing organic materials in a thin film |
| DE19681289C5 (en) * | 1995-03-20 | 2010-08-05 | Toto Ltd., Kita-Kyushu | Use of a composite material as a material, from the surface of adhering deposits are washed off by contact with rain |
| US7864312B2 (en) * | 2007-07-30 | 2011-01-04 | President And Fellows Of Harvard College | Substrates for Raman spectroscopy having discontinuous metal coatings |
| US20110185458A1 (en) * | 2008-08-07 | 2011-07-28 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Force, pressure, or stiffness measurement or calibration using graphene or other sheet membrane |
| US20110208031A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | University Of Houston | Neutral particle nanopatterning for nonplanar multimodal neural probes |
| US20110236745A1 (en) * | 2008-11-26 | 2011-09-29 | Toray Tonen Specialty Separator Godo Kaisha | Microporous membrane, methods for making such film, and the use of such film as battery separator film |
| US20120170034A1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-07-05 | Katholieke Universiteit Leuven | Spectroscopy using nanopore cavities |
| US20120224255A1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-06 | Mihail Bora | Plasmon resonant cavities in vertical nanowire arrays |
| US20130149500A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | Nazanin Bassiri-Gharb | Soft-template infiltration manufacturing of nanomaterials |
| US20130196449A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrically driven devices for surface enhanced raman spectroscopy |
| US20130242297A1 (en) * | 2010-08-24 | 2013-09-19 | Singapore Health Services Pte Ltd | Substrate for optical sensing by surface enhanced raman spectroscopy (sers) and methods for forming the same |
| DE102012011277A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Arc Precision - Sources, Coatings and Analysis GmbH | A method of forming closed sheets of sp2 - hybridized carbon atoms or graphene on the surface of a substrate and substrate coated with the method |
-
2014
- 2014-03-26 DE DE102014205660.8A patent/DE102014205660B4/en active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19681289C5 (en) * | 1995-03-20 | 2010-08-05 | Toto Ltd., Kita-Kyushu | Use of a composite material as a material, from the surface of adhering deposits are washed off by contact with rain |
| US6081328A (en) * | 1999-07-20 | 2000-06-27 | International Business Machines Corporation | Enhancement of raman scattering intensity of thin film contaminants on substrates |
| US20080311024A1 (en) * | 2004-01-16 | 2008-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond single crystal substrate manufacturing method and diamond single crystal substrate |
| US7450227B2 (en) * | 2004-09-22 | 2008-11-11 | The Penn State Research Foundation | Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates exhibiting uniform high enhancement and stability |
| US7508500B2 (en) * | 2004-10-27 | 2009-03-24 | Eastman Kodak Company | Characterizing organic materials in a thin film |
| US7864312B2 (en) * | 2007-07-30 | 2011-01-04 | President And Fellows Of Harvard College | Substrates for Raman spectroscopy having discontinuous metal coatings |
| US20110185458A1 (en) * | 2008-08-07 | 2011-07-28 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Force, pressure, or stiffness measurement or calibration using graphene or other sheet membrane |
| US20110236745A1 (en) * | 2008-11-26 | 2011-09-29 | Toray Tonen Specialty Separator Godo Kaisha | Microporous membrane, methods for making such film, and the use of such film as battery separator film |
| US20110208031A1 (en) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | University Of Houston | Neutral particle nanopatterning for nonplanar multimodal neural probes |
| US20120170034A1 (en) * | 2010-07-02 | 2012-07-05 | Katholieke Universiteit Leuven | Spectroscopy using nanopore cavities |
| US20130242297A1 (en) * | 2010-08-24 | 2013-09-19 | Singapore Health Services Pte Ltd | Substrate for optical sensing by surface enhanced raman spectroscopy (sers) and methods for forming the same |
| US20120224255A1 (en) * | 2011-03-03 | 2012-09-06 | Mihail Bora | Plasmon resonant cavities in vertical nanowire arrays |
| US20130149500A1 (en) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | Nazanin Bassiri-Gharb | Soft-template infiltration manufacturing of nanomaterials |
| US20130196449A1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrically driven devices for surface enhanced raman spectroscopy |
| DE102012011277A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Arc Precision - Sources, Coatings and Analysis GmbH | A method of forming closed sheets of sp2 - hybridized carbon atoms or graphene on the surface of a substrate and substrate coated with the method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102014205660A1 (en) | 2015-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102008048660B4 (en) | Method and device for measuring structures on photolithography masks | |
| DE102013225936B4 (en) | Apparatus and method for correlating images of a photolithographic mask | |
| DE10297658B4 (en) | Method and system for repairing defective photomasks | |
| DE102010030758B4 (en) | Control critical dimensions in optical imaging processes for semiconductor fabrication by extracting aberrations based on imaging plant-specific intensity measurements and simulations | |
| DE112013004235T5 (en) | Metrology of wavefront aberration of optics of EUV mask inspection systems | |
| WO2016037851A1 (en) | Method for producing a mask for the extreme ultraviolet wavelength range, mask and device | |
| DE102008015631A1 (en) | Method and device for measuring masks for photolithography | |
| DE102017212848A1 (en) | Method and apparatus for compensating defects of a mask blank | |
| DE102006053794A1 (en) | Optical sample characterization system | |
| DE102005013969A1 (en) | Method for the microscopic examination of a spatial fine structure | |
| DE102017205629A1 (en) | Method and apparatus for repairing defects of a photolithographic mask for the EUV range | |
| WO2017076655A1 (en) | Arrangement for determining the surface quality of component surfaces | |
| DE102007010581A1 (en) | Test pattern and method for evaluating the transmission characteristics of a test pattern | |
| DE102005014793B4 (en) | Method and inspection system for CD measurement based on the determination of area proportions | |
| DE102014205660B4 (en) | Test specimen for the calibration of a Raman microscope | |
| DE102016206088A1 (en) | Method for determining the thickness of a contaminating layer and / or the type of contaminating material, optical element and EUV lithography system | |
| WO2021032589A1 (en) | Diffractive optical element for a test interferometer | |
| DE102004010363B4 (en) | Method for determining a local variation of the reflection or transmission behavior over the surface of a mask | |
| DE112014006967T5 (en) | Fixing position control device and method | |
| DE102009019166B3 (en) | Method for producing a reference body for X-ray fluorescence investigations on substrates and reference bodies produced by the method | |
| DE102008048342B4 (en) | SERS substrate, method for its preparation and method for detecting an analyte using SERS | |
| DE10151406B4 (en) | Photo mask and method for its production | |
| DE102015213974A1 (en) | Arrangement for determining the permeation rate of a sample | |
| DE102013210699B4 (en) | Method for determining the position of an aerial image | |
| DE102005029823B4 (en) | Method and apparatus for depth-resolved near-field microscopy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |