微系统光学检测技术
作者：（德）伏尔夫岗·奥斯腾 主编； 王伯雄 等译
出版时间：2014年版
内容简介
微系统的尺度小，材料组合性强，功能多，对它的测量与检测构成了该领域新的挑战。本书内容丰富，覆盖面广，汇聚了各国知名大学共28位作者的卓越成果。书中将检测技术原理与众多应用实例相结合，介绍了微系统检测的应用光学技术，主要提供该领域中典型光学检测技术的全面回顾，包括光散射法、扫描探针显微技术、共焦显微技术、条纹投影技术、栅格和莫尔技术、干涉显微技术、激光多普勒测振技术、全息术、散斑测量术及光谱技术，同时还详述了上述技术相关数据的获取和处理方法。本书是微纳米检测领域一本不可多得的参考书，适合从事微纳制造、微系统检测的科技人员、高等院校相关研究方向的师生参考使用。
目录
译丛序言
译者序
前言
第1章用于MEMS测试的图像处理和计算机视觉
1.1概述
1.2任务分类
1.3图像处理和计算机视觉元件
1.3.1光、颜色和滤波器的行为
1.3.2照明
1.3.3透镜系统
1.3.4传感器
1.4图像数据的处理与分析
1.4.1计算机视觉过程
1.4.2图像数据预处理和处理方法
1.4.3图像数据分析方法
1.4.4解决测试任务
1.5商业与非商业的图像处理和计算机视觉软件
1.6用于光学计量中条纹图案的图像处理技术
1.7结论
参考文献
第2章微系统检测用图像的相关技术
2.1概述
2.2用数字图像相关(DIC)技术的变形测量法
2.2.1数字微图像的互相关算法
2.2.2位移和应变场的提取
2.2.3确定衍生性质
2.2.4功能与限制
2.2.5有限元(FE)仿真与DIC方法的结合
2.3DIC应用中的基本设备
2.3.1测量系统元件
2.3.2对高分辨率扫描显微镜的要求
2.3.3软件工具
2.4DIC技术在微系统中的应用
2.4.1微元件的应变分析
2.4.2缺陷检测
2.4.3有限元模型验证
2.4.4材料性质测量
2.4.5微裂纹评估
2.4.6基于AFM微图的三维变形分析
2.4.7确定微元件中的残余应力
2.5总结与展望
参考文献
第3章微组件和微结构光散射检查技术
3.1概述
3.2光散射的理论背景
3.3测量装置
3.4光散射法的标准化
3.5微元件和微结构检查应用
3.6光散射技术和轮廓测量技术组合
3.7结论和展望
参考文献
第4章原子力显微镜表征及测量微元件
4.1概述
4.2AFM部件及工作原理
4.2.1探针
4.2.2扫描器
4.2.3控制器
4.2.4探测、输入信号、设置点与错误信号
4.2.5Z反馈回路
4.3AFM成像模式
4.3.1一次AFM成像模式
4.3.2二次AFM成像模式
4.4AFM非成像模式
4.5AFM用于微组件检查——案例研究
4.6原子力轮廓仪(AFP)——AFM和触针轮廓仪的组合
4.7AFM的补充光学测量技术
4.8结论与展望
参考文献
第5章MEMS测量用光学轮廓测量技术
5.1概述
5.2共焦显微镜术原理
5.2.1共焦点传感器
5.2.2共焦显微镜
5.2.3用共焦显微镜测量
5.2.4MEMS测量应用
5.3显微镜深度扫描条纹投影(DSFP)原理
5.3.1概述
5.3.2强度模型
5.3.3实验实现
5.4结论
参考文献
第6章微测量用栅格法和莫尔法
6.1概述
6.2栅格或光栅制造方法
6.2.1光刻胶
6.2.2移动点源全息干涉仪
6.2.3电子束平版印刷术
6.2.4聚焦电子束(FIB)铣削
6.3微莫尔干涉仪
6.3.1原理
6.3.2光纤微莫尔干涉仪
6.3.3在微电子封装中的应用
6.3.4结论
6.4采用高分辨率显微术的莫尔法
6.4.1电子束莫尔法
6.4.2AFM莫尔法
6.4.3SEM扫描莫尔法
6.4.4FIB莫尔法
6.4.5TEM莫尔法
6.4.6应用
6.4.7结论
6.5显微栅格法
6.5.1概述
6.5.2采用傅里叶变换法的栅格线图形分析方法
6.5.3结合相移法的栅格线图形分析法
6.5.4栅格衍射法
6.5.5应用
6.6结论
参考文献
第7章微零件面内位移和应变测量的光栅干涉法
7.1概述
7.2光栅干涉法原理
7.3波导光栅干涉法
7.3.1波导光栅干涉仪头的概念
7.3.2用于位移矢量测量的改进波导光栅干涉仪
7.4测量系统
7.5样品光栅技术
7.6波导光栅干涉技术的典型应用
7.6.1材料常数的确定
7.6.2多晶材料分析
7.6.3半导体微型激光器矩阵试验
7.6.4电子封装
7.7结论
参考文献
第8章微系统特性的干涉显微检测技术
8.1概述
8.2干涉显微镜
8.2.1工作原理
8.2.2光源
8.2.3干涉仪
8.2.4光程差调制的干涉显微镜
8.2.5波长调制的干涉显微镜
8.2.6直接相位调制的干涉显微镜
8.2.7光谱分解干涉显微镜
8.3双光束零差干涉显微镜建模
8.3.1单色照明双光束干涉技术
8.3.2宽带照明双光束干涉技术
8.3.3双光束干涉显微镜
8.4干涉显微镜静态测量
8.4.1单色干涉显微技术检测表面轮廓
8.4.2低相干干涉测量表面轮廓
8.5干涉显微测量技术的性能和问题
8.5.1边缘效应
8.5.2非均质表面的测量
8.5.3膜厚成像
8.5.4谱反射率成像
8.6干涉轮廓仪在MEMS领域的应用
8.7干涉显微镜动态测量
8.7.1概述
8.7.2动态条件下的干涉信号
8.7.3频闪干涉显微镜振动测量
8.7.4时间平均干涉显微技术振动测量
8.7.5动态干涉显微技术在MEMS领域的应用
8.8结论
致谢
参考文献
第9章用激光多普勒测振技术测量运动中的MEMS
9.1概述
9.2激光多普勒效应及其干涉检测
9.2.1激光多普勒效应
9.2.2光探测中的散粒噪声
9.2.3干涉检测
9.2.4波前像差和激光散斑
9.3激光多普勒测振技术
9.3.1光学装置
9.3.2零差和外差检测技术
9.3.3信号处理
9.3.4数据采集
9.4全场测振技术
9.4.1扫描测振仪
9.4.2工作偏差形状
9.5微观结构的测量
9?5?1光学装置
9?5?23D技术
9?5?3范围和限制
9?6分辨力和精度
9?6?1噪声限制的分辨力
9?6?2激光多普勒测振仪的测量精度和标定
9?7与其他技术的结合
9?8实例
9?8?1双模式MEMS反射镜
9?8?2悬臂梁加速度传感器
9?9结论与展望
参考文献
第10章一种用于对MEMS和MOEMS离面变形进行静态、准静态和动态
评价的干涉测量平台
10?1概述
10?2干涉测量平台的结构和操作原理
10?3通过“逐点”偏移法对膜进行光机特性描述
10?3?1SiOxNy薄膜的组成和原子密度
10?3?2SiOxNy薄膜的机械特性
10?3?3实验结果
10?4通过离面微位移干涉测量确定刮抓式驱动执行器(SDA)的机械技术
10?4?1SDA的操作
10?4?2实验结果
10?5使用带频闪技术的干涉测量法动态评估工作中的微光机电系统器件
10?5?1概述
10?5?2工作薄膜的动态特性
10?5?3扭转微镜的动态特性
10?6结论与展望
致谢
参考文献
第11章试验电子封装和MEMS的光电子全息术
11?1概述
11?2MEMS制造过程概述
11?3光电子全息术
11?3?1光电子全息显微镜(OEHM)
11?3?2静态模式
11?3?3时间平均模式
11?4典型应用
11?4?1NIST可溯源量具的试验
11?4?2MEMS加速度计的研究和表征
11?4?3晶片级试验
11?4?4表面安装技术的测量和模拟
11?5总结
致谢
参考文献
第12章数字全息术及其在MEMS/MOEMS检测方面的应用
12?1简介
12?2数字全息术理论及基本原理
12?2?1波阵面的数字记录和重构
12?2?2数字全息术重构的原理
12?2?3离散化影响
12?3数字全息干涉
12?3?1基本原理
12?3?2全息位移测量
12?3?3全息形状测量
12?3?4直接的和绝对的相位测量
12?3?5数字全息的优点
12?4数字全息显微镜(DHM)
12?4?1数字全息显微术的光学装置
12?4?2数字全息术中的像差补偿
12?4?3通过在图像重构平面测定相位码来去除畸变
12?4?4数字全息显微术(DHM)中的焦点跟踪
12?4?5与距离和波长无关的控制尺寸
12?5数字全息术用于微器件研究
12?5?1微器件研究的实验前提条件
12?5?2采用技术表面研究物体
12?5?3带光学表面的微器件研究
12?6结论
参考文献
第13章微系统的散斑测量法
13?1概述
13?2基本原理
13?2?1成像系统中的散斑性质
13?2?2从散斑图案中提取信息
13?3应用
13?3?1晶片水平的质量保证
13?3?2工作行为的表征
13?4结论
参考文献
第14章MEMS检测的光谱技术
14?1概述
14?2拉曼光谱法(RS)
14?2?1原理
14?2?2测量仪器
14?2?3在微系统中的应用
14?3光谱椭偏法(SE)
14?3?1原理
14?3?2在MEMS中的应用
14?4双光束光谱法(DBS)
14?4?1原理
14?4?2在MEMS中的应用
14?5X射线光电子光谱法(XPS)
14?5?1原理
14?5?2在MEMS中的应用
14?6高分辨率电子能量损失光谱法(HREELS)
14?6?1原理
14?6?2在MEMS中的应用
14?7俄歇电子能谱法(AES)
14?7?1原理
14?7?2在MEMS中的应用
14?8布里渊散射(BS)
14?8?1原理
14?8?2在MEMS中的应用
14?9结论
参考文献
