AHMT-Symposium 2026
A Large-Travel Hybrid Metrology Platform Integrating Laser Focus Sensor and Atomic Force Microscopy
Davi Anders Brasil (1), Michael Katzschmann (1), Steffen Hesse (1), Ludwig Herzog (1), Thomas Fröhlich (2), and
Thomas Kissinger (2)
(1) IMMS; (2) Technische Universität Ilmenau
Abstract:
Modern micro- and nanoscale manufacturing requires traceable multi-scale metrology spanning macroscopic geometries and sub-micrometre features. Singlesensor systems are limited by trade-offs between resolution, speed, and measurement range. This work presents a hybrid platform integrating an optical microscope, laser focus sensor (LFS), and atomic force microscope (AFM) on a six-degrees-of-freedom (6-DOF) nanopositioning stage, enabling inspection within a ø 200 mm x 25 mm workspace. A multi-stage alignment protocol ensures lateral repeatability through optical-to-mechanical verification, coordinate transformation, and edge-feature cross-correlation. Experiments on a patterned ultra-low expansion (ULE) substrate demonstrate consistent centroid localisation between LFS and AFM, with standard deviations below 100 nm. Residual discrepancies, attributed to different sensing principles, remain stable over time. The system enables hierarchical inspection through optical guidance, large-area LFS scanning, and targeted AFM analysis, supporting future scalable in-line metrology for semiconductors, micro-optics, and microelectromechanical systems (MEMS) applications.
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Projekt
NanoFab
Das IMMS arbeitet an Lösungen für ein hochdynamisches Antriebssystem zur mehrachsigen Bearbeitung von Objekten mit Nanometer-Präzision.

Patent
DE 10 2023 118 056
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