Röntgenreflektometrie und diffuse Röntgenstreuung zur Charakterisierung von Grenzflächenrauheiten und Grenzflächenmorphologien im Bereich der Nanometrologie

Die Charakterisierung von ultradünnen Schichtsystemen mit der diffusen Röntgenstreuung in koplanarer Geometrie (DXRS) wird auf ihre Eignung für die industrielle Praxis untersucht. Die Röntgenreflektometrie (XRR) ist eine der DXRS inhärente Methode zur tast- und zerstörungsfreien Messung ultradünner Schichtdicken (d < 100 nm), die kurzfristig als metrologisches Instrument etabliert werden kann. Es werden Untersuchungen an unterschiedlichen Prototypen für Schichtdickennormale durchgeführt, die belegen, dass die DXRS hohe metrologische Anforderungen in Bezug auf die Messgenauigkeit erfüllt und somit als Referenzmethode geeignet ist. Im Fall der diffusen Röntgenstreuung werden zusätzlich zur spekulären Reflexion die angrenzenden diffusen Streuanteile gemessen. Diese enthalten detaillierte Informationen über die statistischen Eigenschaften der Grenzflächen von Vielschichtsystemen im Hinblick auf ihre Morphologie. Die Arbeiten zielen auf den mittelfristigen Einsatz der Röntgenstreuung im Bereich der Nanometrologie. Messungen an verschiedenen Vielschichtsystemen demonstrieren den Einsatz der Methode und umreißen die ermittelbaren Grenzflächenparameter wie Rauheiten und Korrelationslängen. Zusätzlich belegen sie die Realisierbarkeit der Methode an einem Labormessplatz. Die zur Interpretation der Streubilder erforderliche Theorie, die die Basis für eine numerische Simulation bilden, werden vorgestellt. Auf der Basis auf den durchgeführten Messungen und den theoretischen Untersuchungen wird die Anwendung der diffusen Röntgenstreuung in der Nanometrologie diskutiert.