OLS4000. Vom Forschungsmikroskop zur vollautomatisierten Messung; Laser-Scanning Mikroskopie auf höchstem Niveau für jedermann

Transkript

1 Vom Forschungsmikroskop zur vollautomatisierten Messung; Laser-Scanning Mikroskopie auf höchstem Niveau für jedermann 3D Measuring Laser Microscope OLS4000 Dr. Christoph Deusen

2 Einsatzgebiete der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie Automobil Zylinderlaufflächen, Leder, Kunststoff Halbleiter/Elektronik Wafer, Lithographie, Bonding Solar Pyramiden, Würmchen, Finger Druckmaschinen Form und Beschäding von Drucknoppen Medizin/Pharmazie Stents, Prothesen, Diagnostika Laser/Optik Elektrodenoberflächen, Mikrolinsen Glasveredlung Beschichtungen Kunststoffverarbeitung Folien, Einschlüsse, Beschichtungen Metall und Werkzeug Rauheit, Verrundung, Diamanten

3 Arbeitsgebiete der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie Forschung/Entwicklung Einzelproben, Ständig wechselnde Messaufgaben und Probentypen Automatisierung nicht oder nur schwer möglich QS-Labor Serienproben, Wechselnde Proben aber oft gleiche Messabläufe Automatisierung durch geführte Messabläufe wünschenswert At-line Serienproben, Gleiche Messabläufe Vollautomatisierte Messungen notwendig

4 Personalisierter Logon

5 Probenpositionierung Messpositionen werden in relativen Koordinaten zu einem beliebigen Ursprung festgelegt und gespeichert

6 Ausrichtung der Koordinaten Nach dem Laden der Koordinaten kann das Koordinatensystem an Hand von Schnittmarken verschoben und gedreht werden Reproduzierbare Messungen am immer gleichen Ort

7 Features der LEXT Software

8 Das Mikroskop Prinzip eines 3D Mess-Laser Mikroskops II Pinhole MEMS Eine kreisförmige Blende filtert Licht von außerhalb der aktuellen Fokusebene. Nur reflektiertes Licht aus dem aktuellen Fokus wird aufgezeichnet. LD LED Non-Konfokal Detektor Konfokal Detektor CCD Kreisförmiges Pinhole Telanlinse Objective

9 Das Mikroskop Prinzip eines 3D Mess-Laser Mikroskops III Probengröße Kalkulierte Intensität Intensität Höhe Kalkulierte Höhe CFO Suche: Ein zuverlässiger Algorithmus für Wiederholgenauigkeit und Präzision

10 Das Mikroskop Prinzip eines 3D Mess-Laser Mikroskops I Detectors LD Scanner LED Schnelles, verzeichnungsfreies XY-Scannen Original Olympus Scanner-on-Scanner Technologie Ein MEMS Scanner wird für die X-Richtung betrieben. Ein Galvospiegel erzeugt die Y-Bewegung. CCD Objective

11 Das Mikroskop Präzise Messergebnisse von jeder Oberfläche: Dual CF Detektor Erster konfokaler Pfad Photomultiplier mit normaler Empfindlichkeit Ergebnisdatensatz des Dual Konfokalen Systems: Pinhole Pinhole Zweiter konfokaler Pfad Photomultiplier mit hoher Empfindlichkeit Erweitert die Möglichkeiten konfokaler Mikroskopie in der Oberflächenbewertung

12 Optical Metrology OLS4000 Leistungsmerkmale: Auflösung Horizontal: XY Höhe: Z 0.12 m 0.01 m Wiederholbarkeit Horizontal: XY 20x : 3σ n-1 =0.1 m 50x : 3σ n-1 =0.04 m 100x : 3σ n-1 =0.02 m Genauigkeit Höhe: Z 20x : σ n-1 =0.040 m 50x : σ n-1 =0.012 m 100x : σ n-1 =0.012 m 0.12μm line and space プロファイル 表 示 Horizontal: XY Höhe: Z < 2% des Messwertes <0.2 + L/100 m L= Messwert in m

13 Überblick Materialkontrast ist keine Herausforderung: Dual Pinhole Probe: Diamant in Stahl eingebettet Objektiv: MPlanApoN50xLEXT

14 Überblick Auch bei 85 Grad steilen Flankenwinkeln werden noch Daten erfasst. Probe: Damastmesser 60 Grad Objektiv: MPlanApoN50x Probe: Rasierklinge Objektiv: MPlanApoN20xLEXT

15 Überblick Zuverlässige Gewinnung vertrauenswürdiger Daten. Herkömmlich: Hohe Starker Rauschanteil Helligkeit Z LEXT OLS4000: Hohes S/N-Verhältnis X Z Niedrige Helligkeit Z Probe:X/Z-Schnitt eines Rubins X Helligkeit

16 3D Mess-Laser Mikroskop Die Anwendungsfälle: Höhe Länge Fläche Optical Metrology Volumen Linien Rauheit Flächen Rauheit Partikel Analyse Kantenerkennung Schichtmessung

17 Überblick Datenqualität unabhängig von Materialeigenschaften: Abtasten einer weichen Probe mit herkömmlichen Tastschnittgeräten verändert die Probe.

18 Überblick Hervorragend geeignet für präzise Rauheitsmessung: R:0.4um um R:2um um