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复杂微结构三维形貌测量方法的研究

光电子．激光 2006年第1期17卷 98-101页

作者：胡春光胡晓东徐临燕郭彤胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

微结构三维形貌测量是研究微加工工艺和微尺寸特性的重要测试内容。本文提出一种基于相移显微干涉术、利用干涉图建立二维结构模板指导相位展开的新方法,它不仅适用于静态测量,而且能应用于在动态测量中,特别是微机电系统(MEMS)器件的... 详细信息

微结构三维形貌测量是研究微加工工艺和微尺寸特性的重要测试内容。本文提出一种基于相移显微干涉术、利用干涉图建立二维结构模板指导相位展开的新方法,它不仅适用于静态测量,而且能应用于在动态测量中,特别是微机电系统(MEMS)器件的运动测量。以微谐振器为测试器件,对其运动梳齿结构进行了静态三维形貌测量,实验的离面理论测量精度优于0.5 nm,测试结构内部的面内理论测量精度优于0.5μm,而边缘尺寸因受到边缘提取方法的影响,其测量精度仅在μm量级。对该方法的缺点和发展方向做了探讨。

关键词：微结构三维形貌测量相移显微干涉术二维结构模板生长算法

3-D profile measurement for complex micro-structures

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Optoelectronics Letters 2005年第3期 51-54页

作者： hu chun-guang~(**), hu xiao-dong, xu lin-yan, guo tong, and hu xiao-tangState Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China

关键词： MEMS D profile measurement for complex micro-structures

利用微运动分析仪研究MEMS器件的运动特性

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光电子．激光 2006年第4期17卷 386-391页

作者：郭彤胡春光胡晓东栗大超傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

介绍了一种计算机控制的微运动分析仪(MMA),用来研究微机电系统(MEMS)中可动部件的运动特性。它采用了2种光学无损测量方法:计算机微视觉方法用于面内运动测量;相移干涉方法用于离面运动测量。这个高度集成的系统包括了高性能成像系统... 详细信息

介绍了一种计算机控制的微运动分析仪(MMA),用来研究微机电系统(MEMS)中可动部件的运动特性。它采用了2种光学无损测量方法:计算机微视觉方法用于面内运动测量;相移干涉方法用于离面运动测量。这个高度集成的系统包括了高性能成像系统、驱动电路、数据采集和分析软件。MMA利用频闪照明方法冻结器件的快速运动,可以测量1 Hz^10 MHz频率的三维运动特性,达到了nm级分辨力。通过研究一个微加工多晶硅微谐振器的运动特性来说明MMA的强大功能。

关键词：微机电系统(MEMS) 微运动分析仪(MMA) 相移干涉计算机微视觉频闪照明运动特性

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微结构运动特性表征中的全场三维重建方法

光电工程 2006年第9期33卷 75-79页

作者：郭彤胡春光胡晓东栗大超傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试系统,文中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法,实现... 详细信息

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试系统,文中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法,实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量,并与微结构平面结构图像模板相结合,可以进行MEMS器件全视场运动的分析,达到了纳米级分辨力。

关键词：微机电系统微谐振器动态表征模板三维重建

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利用光切方法测量微结构的三维微运动

光学技术 2005年第4期31卷 568-571,574页

作者：郭彤胡春光胡晓东栗大超金翠云傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

微结构动态特性的测试方法对研发可靠的、能市场化的微机电系统(MEMS)是必需的。开发出了一种测试系统,能使微结构的三维运动可视化。系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;利用光切方法来获取一系列图... 详细信息

微结构动态特性的测试方法对研发可靠的、能市场化的微机电系统(MEMS)是必需的。开发出了一种测试系统,能使微结构的三维运动可视化。系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;利用光切方法来获取一系列图像,以此来表征微结构的三维运动;利用频闪照明来冻结微结构的高速运动。通过研究微加工水平谐振器在激励条件下的三维运动,论证了系统的功能。

关键词：微机电系统微运动光切技术频闪照明

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利用五帧相移算法进行纳米台阶高度的表征

计量学报 2007年第4期28卷 302-305页

作者：郭彤胡春光陈津平傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

描述了一种用于纳米级台阶高度表征的相移显微干涉测量方法,它被广泛用于高精度的表面测量上。系统采用集成了高分辨力(0.7 nm)电容传感器的纳米定位器实现移相、健壮的Hariharan五帧相移算法,利用ISO5436-1:2000国际标准对纳米台阶高... 详细信息

描述了一种用于纳米级台阶高度表征的相移显微干涉测量方法,它被广泛用于高精度的表面测量上。系统采用集成了高分辨力(0.7 nm)电容传感器的纳米定位器实现移相、健壮的Hariharan五帧相移算法,利用ISO5436-1:2000国际标准对纳米台阶高度结构进行了评价。结果表明,该方法具有无损、快速和易于在晶片上进行的特点。系统测量的精度在纳米量级,重复性在亚纳米量级。

关键词：计量学纳米计量台阶标准相移干涉术 Hariharan算法软件调平

采用差分相位测量方法的MEMS运动表征系统

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光电子．激光 2007年第11期18卷 1340-1343页

作者：郭彤胡春光陈津平傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统,用于测量可动微机电系统(MEMS)器件的离面运动,实现了nm级分辨力。系统采用五步相移高精度干涉测量方法,通过选择器件上的固定点作为参考点,实现差分测量模式,有效消除了随机误差的影响,提... 详细信息

介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统,用于测量可动微机电系统(MEMS)器件的离面运动,实现了nm级分辨力。系统采用五步相移高精度干涉测量方法,通过选择器件上的固定点作为参考点,实现差分测量模式,有效消除了随机误差的影响,提高了系统测量的重复性,10次测量的重复精度为3.17 nm。通过研究微谐振器的离面运动特性,说明该系统的强大功能。

关键词：微机电系统微谐振器频闪照明动态表征差分测量

时间相移显微干涉术用于微机电系统的尺寸表征

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纳米技术与精密工程 2008年第1期6卷 44-49页

作者：郭彤胡春光陈津平傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

提出了将时间相移显微干涉测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上.该方法速度快、无损、非接触、易在晶片级进行,具有亚微米级的水平分辨力,垂直分辨力在纳米量级.测量系统采用Mirau显微干涉物镜,利用高性能压电陶瓷物镜纳米定位器... 详细信息

提出了将时间相移显微干涉测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上.该方法速度快、无损、非接触、易在晶片级进行,具有亚微米级的水平分辨力,垂直分辨力在纳米量级.测量系统采用Mirau显微干涉物镜,利用高性能压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向的相移,并通过健壮的5帧Hariharan算法获取表面的相位信息.通过测量美国国家标准研究院(NIST)认证的标准台阶对系统进行了精度标定,并通过测量微谐振器和压力传感器微薄膜的几何尺寸说明了该方法作为测量和过程表征工具的功能.

关键词：纳米计量微机电系统相移干涉术 Hariharan算法台阶标准

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MEMS动态测试中频闪同步控制系统

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2005年第1期38卷 47-51页

作者：胡春光胡晓东金翠云栗大超郭彤傅星胡小唐天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

频闪同步控制系统是微机电系统(MEMS)动态测试系统中的重要组成部分.为了满足MEMS发展对测试系统的需求,基于频闪成像技术,设计了一套频闪同步控制系统,用于采集高速运动的MEMS器件的清晰图像.系统采用虚拟仪器方式,通过软件控制波形发... 详细信息

频闪同步控制系统是微机电系统(MEMS)动态测试系统中的重要组成部分.为了满足MEMS发展对测试系统的需求,基于频闪成像技术,设计了一套频闪同步控制系统,用于采集高速运动的MEMS器件的清晰图像.系统采用虚拟仪器方式,通过软件控制波形发生器生成各类逻辑控制信号,驱动CCD摄像机、光源和图像采集卡等设备协调工作.实验表明,测量平面运动时,系统在 50倍放大倍率下,可测器件运动速度达 5. 1m/s,测量分辨率优于180nm,测量重复性为 40nm.

关键词：微机电系统动态测试虚拟仪器频闪同步