Microglider sensors

FRT MicroGlider^®- Sensors

The FRT MicroGlider® c은 아래와 같은 다양한 센서를 추가하여, 다양한 목적으로 roughness/ topography/contour or shape 측정가능하게 한다. 기본센서로 the optical sensor CHR 150 혹은 the acoustical near-field sensor를 사용한다.

Sensors for topography / Shape

The optical sensor CHR 150

색수차이용, 다양한 수직측정 범위센서 300㎛/600㎛/3mm/6mm/10mm센서 헤드 선정 및 추후구매 가능,nano meter와 micron meter분해능 한장비에서 사용가능

재료측정표면은 촛점의 백색광(할로겐 램프)의해 조명되어지며, 색수차에 의해 광선이(A optics with a large chromatic aberration) 이 연속적으로 다른 높이와 다른색상의 촛점에 수직으로 퍼진다.시편표면에의해 반사된 빛은 동일한 광선과 glass fiber cable에 의하여, 소형 스펙트로메터에 보내져서, 스펙트로메터는 내부 캘리브레이션 테이블에 의하여 반사된 빛의 색상을감지하고 촛점의 위치를 결정하여, 표면과의 수직위치를 결정한다.

그러므로, 위치제어없이 센서가 작동하기때문에 표면의

구조 측정이 매우 빠르게 이루어진다.

chromatic aberration(색수차) :glass의 굴절율이 빛의 파장에

의해서조금씩 다른이유로 생기는 수차.

measuring range z	approx. 300 µm (3 mm*)
resolution xy	approx. 1-2 µm
resolution z	approx. 50 nm (local)
accuracy xy	approx. ± 2 µm
accuracyz	z approx. ± 0.1 µm (local)
working distance	approx. 5 mm

* with reduced accuracy

The acoustical near-field sensor

소형소리굽쇠의 진동부 끝단에 고정된 다이아몬드 팁이

재료표면에 근접될 때, 팁과 표면 사이의 공압으로 인해, 표면으로부터 150nm위 거리에서부터 진동의 감쇠를 일으킨다.

Piezo-Positioning element와 Closed feedback loop는표면으로부터 위치를 일정히 유지하기위해 소리굽쇠의 위치를 제어한다.

소형 레이저 Interferrometer는 도량학적 인식을 위하여 소리굽쇠(tuning fork)의 수직위치를 측정한다

측정: Topograhy/Roughness/Contour

measuring range z	approx. 400 µm
resolution xy	< 1 µm*
resolution z	approx. 50 nm (local)
accuracy xy	approx. ± 2 µm
accuracy z	z approx. ± 0.1 µm (local)
working distance	approx. 150 nm

* according to the sample’s topography

The autofocus sensor

자동촛점방식은 레이저빔의 초점이 표면을 따라서 고분해능으로 샘플의 구조를 측정한다. 1.5mm 수직측정범위로 인해

이 센서는 5.6mm 움직이고, 자동촛점센서는 측정표면이

큰 샘플에 적합하다.

measuring range z	approx. 1.5 mm
resolution xy	approx. 3 µm
resolution z	approx. 50 nm (local)
accuracy xy	approx. ± 4 µm
accuracy z	< ± 1 µm; typ. ± 0.3 µm (local)
working distance	approx. 5.6 mm

Laser-interferometric gauging probes LM 20 and LM 50

LM20과 LM50 Gauge probe는 고정밀 접촉식 측정계측기이다. 이것은 나노메터단위의 분해능으로 20mm~50mm 크기의 샘플의 형상측정에 사용된다.

measuring system	Laser, enclosed
measuring range z	20 mm, 50 mm
resolution	approx. 1 nm
force	0.5..1.5 N (fixed set up)
tip	Ruby ballR1.5

The scanning probe microscopes (AFM, MFM etc.)

The atomic force microscope (AFM) 는 nm단위의 재료의 구조 측정에 사용된며, 극고분해능을 요구하는 곳에 적용되니다. 이 센서를 이용하여, 재료의 특성 및 표면의 topography를 완벽히 분석하고,

MicroGlider의 xy축을 안정적으로 움직이는 air bearing과

optical sensor CHR150과 복합적으로 사용하여, 측정범위를

µm~600 mm까지 측정범위를 광범위하게 한 계측기에서

사용되게 한다.

measuring range xyz

approx. 20 x 20 x 2 µm³

approx. 40 x 40 x 4 µm³

approx. 100 x 100 x 8 µm³

modes

contact, non-contact,

magnetic force, pahse contrast,

electrostatic potential,

lateral froce,

force modulation,

liquid compatibel

The white light interferometer

White light interferometric microscopy (WLI)는 표면의 is 재료표면의 지형조사 측정방식이며, 빠르고, z-축방향의

최대정밀도와, 횡축측정의 우수성 갖고 잇다. 이러한 특수한

기술은, WLI가 샘플의 구조 측정을 가능하게하고, 평면도가

좋은 샘플의 측정을 위하여, phase interferometer로서도

사용되어 질 수 있다.

resolution	z < 1 nm (Phase-shift) < 5 nm (WLI, für xy 100 µm² Scan)
measuring range z	up to 500 µm
measuring range xy	approx. 56 x 56 µm² bis approx. 4.5 x 4.5 mm² (according to objective)
Measuring points	512 x 512
Measuring time	typical a few seconds

Other sensors

The eddy current sensor

소형화된 eddy current sensor (approx. 2.5 mm x 2.5 mm)는 차별적인 순열에서 eddy current signal을 얻으며, 상대적인 데이터는 reference 코일에대한 측정에의하여 획득된다.

이 센서는 필름두께측정과,재료표면의 마이크로 crak 탐지, 구조결정 뿐 아니라, 표면의 마그네틱 특성과 국부적인 전기적

특성 파악에 사용된다.

Sensor arrangement	V-Type 45°
Length of gap	approx. 0,2 µm
Sensor body’s thickness	approx. 200 µm
Working distance	approx. 100 nm; adjustable
Frequencies	10 Hz - 10 MHz
Amplification	10-50 dB
Phase	0-360°
Interferometer’s resolution	approx. 10 nm

The film thickness sensor(투명막용 두께측정)

The film thickness sensor는 샘플의 topography와 edge를 측정하지 않으며, 코팅이나 film의 투명막의 두께를 비접촉식으로 측정하게 한다. 데이터는 point by point로 측정되며, 외곽형상과 3차원 측정을 가능하게 한다.

측정이 가능한 재료로는 film/lacquers/adhesive films/plastic coatings/liquid films 등이 있으며, 반도체산업에서 특별히

photo resist와 같은 광화학작용의 피막을 yellow light아래에서

문제 없이 사용한다.

Measuring range	approx. 2-200 µm, (for n=1; else z/n)
Resolution xy	approx. 20-200 µm
Auflösung z	approx. 10 nm (point)
Max. frequency	300 Hz
Working distance	approx. 30 mm

The AD-board

MicroGlider가 다양한 종류의 센서기술(Topograhy/온도/수분/색상/밀도 측정등)을 적용할 수 있는 이유는대부분의 센서가 Linear voltage output이 (0..10 V, -5..5 V) 이기 때문이며,

데이터 저장용 소프트웨어에 의해 문제없이 구동되며 2차원 혹은 3차원 이미지 저장이되며, 측정의 단위(°C, lumen etc.)는 소프트웨어에서 적용된다.

Input	16 Bit AD, differential
Channels	2 independent ones or channel 1 sets the values of channel 2 as valid/invalid
Input voltage	±5V, ±2,5V, ±1.25V, 0-10V, 0-5V, 0-2.5V, 0-1.25V
Scaling	user defined

The Hysitron Triboscope™

The Hysitron TriboScope™ 는 마이크로/나노 단위의 경도를

측정하게 하여, 재료의 특성 연구에 적합하다.

탄성물질의 다양한 재료 및 플라스틱에 대하여재료표면에 가한 하중에 대하여 탐촉자의 표면이 변형을 일으킨 깊이 및 양의 측정을 하게 한다.

Loading force	approx. 0.1 µN(0.00001g) ... 10 mN(10g)
Force resolution	approx. 0.1 µN
Measuring range z	up to 100 µm
Resolution z	approx. 0.2 nm

MicroGlider에 적용된 센서 종류와 특성

센서의 종류r	측정요소	특성
The optical sensor CHR 150	Roughness, topography, contour	Flexible; simultaneous measurement with AFM possible
The acoustical near-field sensor	Roughness, topography, contour	Read-out via interferometer
The autofocus sensor	Roughness, topography, contour	fast with large z-range
The scanning probe microscope	Roughness, topography, contour	Maximum resolution, combination with CHR 150 possible
The white light interferometer	Topography, surface planarity	Fast, but fixed measuring geometry
The gauging probes LM 20 and LM 50	Shape	Maximum accuracy with contact measuring method
The eddy current sensor	Complex impedance	Topography separately investigated to eddy current signal
The AD-board	almost unlimited, 16 Bit AD-value	Universal upgrade with complete software support
The Hysitron TriboscopeÔ	Hardness,Young´s modulus	extreme measurement and lateral resolution

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