Kotarsky, Ulf
[VerfasserIn]
;
Manthey, Wolfgang
[GutachterIn];
Dietzsch, Michael
[GutachterIn];
Hauptmann, Peter
[GutachterIn]Technische Universität Chemnitz
Hochauflösender mikromechanischer Sensor zur Erfassung von Oberflächenprofilen
Beschreibung:
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung von ausschließlich elektrostatisch
arbeitenden Sensor-Aktor-Arrays zur Oberflächenprofilbestimmung an Mikroteilen
beschrieben. Ein wesentliches Merkmal der Strukturen ist ihr großer Eigenzustellbereich
von bis zu 20 Mikrometer. Die Auswertung atomarer Kräfte ermöglicht Wegauflösungen
im Nanometerbereich.
Auf Grund der geringen Abmessungen durch die mikromechanische Fertigung des
Sensorelements und der integrierten Sensor-Aktorfunktion sind Anordnungen als
Zeilenarray möglich.
Die Entwicklung richtet sich auf Strukturen, welche in klassischer
Oberflächentechnologie gefertigt werden können. Durchgeführte experimentelle Tests
wurden mit Sensoren in Silizium-bulk-Mikromechanik (SCREAM) realisiert.
Der Schwerpunkt der Arbeit behandelt die Charakterisierung der Sensorelemente und
damit verbundene Layoutverbesserungen, wie das Einbringen von Feldstoppern und die
Nutzbarkeit des Sensors zur Profilbestimmung von Oberflächen unter Beachtung
industrieller Anforderungen.
Vorteile des Einsatzes eines solchen Sensor-Aktor-Arrays liegen in der Miniaturisierung
und dem vergleichsweise großen Eigenzustellbereich jedes einzelnen Sensors. Dadurch
ist es möglich, technische Oberflächen, welche im Eigenzustellbereich des Sensorarrays
liegen, ohne das Nachregeln einer übergeordneten Positioniereinheit im Profil zu
bestimmen. Es wird gezeigt, wie die angewandte kapazitive Wirkungsweise des Sensors
mit den sehr kleinen Nutzkapazitäten im Beisein von großen Parasitärkapazitäten zur
Signalauswertung genutzt werden kann.