Çok eksenli nanokonumlandırma aşamalarındaki gelişmiş uzamsal düzeltme, iki ülke arasındaki uzun süredir devam eden Ar-Ge işbirliğindeki en son proje için orijinal motivasyonu ve nihayetinde başarılı üretim sonucunu sağladı. Kraliçe Geçidi, bir İngiliz yüksek hassasiyetli nanokonumlandırma ürünleri üreticisi ve bilim adamları Ulusal Fizik Laboratuvarı (NPL), İngiltere'nin Ulusal Metroloji Enstitüsü.

Finansman ile Yenilikçiler İçin Analiz (A4I) – tarafından yürütülen bir program İNGİLTERE'DE İnovasyon, İngiltere'nin inovasyon ajansı – iki ortak, Queensgate'in çok eksenli nanokonumlandırma aşamalarındaki parazitik (eksen dışı) hareket hatalarının doğası ve kapsamına “derinlemesine bir dalış” yaptı. Granüler araştırmaları, Queensgate'in piezo güdümlü nanopozisyonlama aşamaları portföyü (aynı zamanda piezo gibi etkinleştiren teknolojiler) için ürün tasarımı, geliştirme ve üretimi boyunca uçtan uca kalite güvencesini (QA) güçlendirecek pratik bir düzeltme ve kalibrasyon metodolojisi sağladı. aktüatörler, kapasitif sensörler, kontrol elektroniği ve yazılım).

Baş bilim adamı Andrew Yacoot, "Queensgate ile olan işbirliğimiz, son on yılda çok çeşitli ortak Ar-Ge projelerinde karşılıklı faydalar sağladı" diye açıklıyor. NPL'nin boyutlu nanometroloji programı ve başkanlık eder Uzunluk Danışma Komitesi Boyutlu Nanometroloji Çalışma Grubu (uluslararası ölçüm standartları olan SI birimlerini denetleyen on Danışma Komitesinden biri). Bu kazan-kazan, NPL'nin daha geniş misyonlarından birini ele aldığını görüyor: uzman teknoloji şirketlerine çetrefilli endüstriyel sorunları çözmede yardımcı olmak ve buna bağlı olarak aktarılabilir yenilik, sürekli ürün iyileştirme ve uzun vadeli ticari etkiler sağlamak. "Aynı zamanda," diye ekliyor Yacoot, "Queensgate'in ürün geliştirme ekibine nano ölçekli bilim ve metroloji için benzersiz, genellikle standart olmayan nanokonumlandırma gereksinimlerimiz hakkında bilgi vermek için doğrudan bir hat alıyoruz."

Arka plan buysa, proje detayından ne haber? Yeni başlayanlar için, nanokonumlandırma aşamalarındaki uzamsal hata düzeltme, uygulamalı ölçümde önemsiz olmayan bir alıştırmayı temsil eder - büyük ölçüde, yeterli veri noktalarını yakalama ve analiz etme zorluğu ve ayrıca gerekli hata düzeltme algoritmalarını kodlamayla ilişkili karmaşıklıklar nedeniyle. Tüm bunlar, Queensgate'in, Yacoot ve meslektaşlarının laboratuvarın yüksek doğrulukta nanopozisyonlama konusunda devam eden Ar-Ge çabalarını desteklemek için çok eksenli interferometrik enstrümantasyondan yararlandığı NPL ile en son bağlantısı için bağlam sağlıyor.

Bu amaçla, özel bir NPL sahne teçhizatı, bir ayna küpü (bir sahneye monte edilmiş) ile bir dizi referans ayna arasındaki göreli yer değiştirmeyi ölçmek için dikey olarak monte edilmiş üç düzlem ayna diferansiyel interferometre (NPL tarafından tasarlanmış) kullanır. İnterferometreler, izlenebilir konum ölçümü sağlamak için NPL'nin birincil ölçüm gerçekleştirme lazerine göre kalibre edilmiş stabilize helyum-neon lazerlerinden gelen ışık kullanılarak aydınlatılır. Termal ve akustik etkileri azaltmak için, tüm kurulum ayrıca bir titreşim izolasyon platformu üzerine kapatılmış ve monte edilmiştir.

ölçmek için yapılmış

Uzamsal hataları karakterize etmek (ve müteakip kalibrasyon sürecini bilgilendirmek) için bu deneysel donanımı kullanan NPL proje ekibi, iki Queensgate aşamasını test etti: QGSP-XY-600-Z-600 (x boyunca 600 μm menzile sahip, y ve z eksenleri) ve QGNPS-XY-100D (yalnızca x ve y eksenlerinde 100 μm hareket eder). İkincisi, önceki aşamanın bir parçası olarak iyi karakterize edilmiş yüksek performanslı bir aşamadır. Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobunda Queensgate/NPL işbirliği (AFM). "Bilinen iyi" aşamasının kullanılması, kalibrasyon metodolojisinin hataların daha küçük olduğu durumlarda değerlendirilmesine de olanak tanır ve böylece hata düzeltme tekniklerinin aktarılabilirliğini gösterir.

Zoom in ve NPL'nin ölçüm metodolojisi, her ne kadar ayrıntılı olsa da, yeterince basittir. Sahnenin hareket hacmindeki her nokta için, sahneye bir konuma hareket etmesi komutu verildi ve ardından belirli bir süre oturmasına izin verildi. Yacoot, "Kapalı döngü kontrolü, bu konumun sahnenin kapasitif sensörleri tarafından bildirilen yer değiştirmeyi yansıtmasını sağlıyor" diye açıklıyor. "Daha sonra, uzamsal konumlandırma hatasını belirlemek için NPL interferometrelerinden gerçek yer değiştirme toplanır."

Deneysel içgörüler

Operasyonel olarak, sahne teçhizatının kontrolü ve veri toplama yazılımı, Yacoot'un nanometroloji ekibinin bir üyesi olan Edward Heaps tarafından yazılmıştır. Çalışması, her eksen boyunca 11 noktanın taranmasının uzamsal konumlandırma hatalarını haritalamak için yeterli veri verdiğini (ve en önemlisi, veri toplama için aşırı bir zaman çerçevesi olmadan) gösteren önceki çalışmalardan haberdar edildi.

3D aşaması için Heaps, 1331 μm (komutlu) aralıklarla toplam 11 (11×11×40) veri noktası yakalarken, 2D aşaması için 121 μm'de (komutlu) toplam 11 (11×10) nokta yakaladı. ) aralıklar. Ayrıca, her iki yönde hareket eden tüm eksenler için komut verilen noktalar için gerçek uzamsal konumları yakalamak - sahne içindeki kaçınılmaz histeretik süreçlerin neden olduğu tekrarlanabilir hataları değerlendirmek için - stokastik hataları ölçmek için tüm ölçüm döngüsünü altı kez tekrarlamak gerekiyordu.

Optik interferometride yenilik: QA nanopozisyonunda başarının sırrı

Ortaya çıkan veri seti, Yacoot'un bir matematikçi ve NPL Üyesi olan meslektaşı Alistair Forbes tarafından tasarlanan ve optimize edilen özel bir hata düzeltme algoritmasının temelini oluşturur. Algoritmanın prototip aşaması ürün yazılımı içinde uygulanmasının ardından, algoritma, - uzamsal olarak düzeltilmiş aşamalarda tekrarlanan bir dizi deneysel ölçümle kanıtlandığı gibi - incelenen cihazlardaki konumlandırma hatalarının önemli ölçüde sıkılaştırılmasını sağlayan sağlam bir kalibrasyon prosedürünün temelini sağlar ( Tablo 1 ve 2'ye bakınız). Aynı şekilde, büyük çok eksenli aşama, telafi edilmemiş daha kısa menzilli xy aşamasıyla uyumlu performans iyileştirmeleri elde etti - AFM, nanolitografi ve 600D gibi yüksek hassasiyetli uygulamalarda daha uzun hareket mesafelerine (600 µm x 3 μm) sahip aşamaları devreye alma fırsatları sunuyor. nanobaskı.

Queensgate'in İngiltere, Paignton'daki üretim tesisinde üretim müdürü ve saha lideri Sam Frost, "Şu anda, montaj operasyonlarımızda kalibrasyon sürecini başlatırken düzeltme algoritmasını tam üretim kalitesinde ürün yazılımına uyguluyoruz" diye açıklıyor. "Yeni görünümlü iş akışlarını standart hale getirmek için daha fazla çalışma gerekiyor, ancak NPL'nin gelişmiş ölçüm ve kalibrasyon metodolojisinden yararlanmak için ilk ticari aşamaları ilkbaharda daha sonra göndereceğiz."

Bu arada, Queensgate'in ürün müdürü Craig Goodman, şimdiden NPL'nin nanometroloji ekibiyle bir sonraki ortak projenin zeminini hazırlıyor. Bu yılın başlarında en son A4I turunda güvence altına alınan müteakip finansman ile ortaklar, çok eksenli düzeltme algoritmasını Queensgate'in uç eğme aşamalarındaki (birleşen x, y ve z eksenleri boyunca doğrusal ve açısal hareket). Goodman, "Uç eğme aşamaları, gelişmiş silikon gofret işlemede kullanılıyor ve yapıları nedeniyle iki dönme ekseni arasında büyük çapraz bağlantı hataları sergiliyor" diye açıklıyor. "Bırakın bu içgörüleri optimize edilmiş bir düzeltme ve kalibrasyon şemasına çevirmeyi, bir tip-tilt platformundaki tüm farklı aktüatörler ve sensörler arasındaki karşılıklı konuşmayı ölçmek için karmaşık bir teklif."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/incremental-gains-continuous-improvement-the-recipe-for-success-in-nanopositioning-qa/