Maggior Dettaglio di Misura con l'Alta Interferometria di Scansione Verticale di Definizione da Bruker

Da AZoNano

Lista di Argomento

Sfondo
Modi di Funzionamento Ottici del Profilatore
Interferometria di Sfasamento, PSI
Interferometria di Scansione Verticale, VSI
Alta Interferometria di Scansione Verticale di Definizione, HDVSI

Sfondo

I profilatori Ottici sono microscopi di interferenza specializzati che utilizzano l'interferenza di due fasci luminosi per la caratterizzazione delle topografie di superficie. Bruker è il rivelatore principale ed il produttore del mondo dei profilatori ottici interferometric per un'ampia varietà di applicazioni di industriale e della ricerca, da MEMS che prova alla caratterizzazione di tribologia delle superfici lavorate all'esame dei biomateriali.

Questi strumenti altamente precisi, senza contatto, a tutto campo di misura sono stati destinati per consegnare la precisione di misura di subnanometer con accuratezza, ripetibilità e l'affidabilità.

Tuttavia, poichè l'industria alta tecnologia continua a perseguire le dimensioni sempre restringenti, le domande sempre più rigorose di qualità e la capacità di lavorazione più veloce, è stato necessario da continuare a ampliare i limiti della tecnologia interferometric. I produttori di strumentazione della Metrologia hanno dovuto rispondere a questa sfida con gli avanzamenti continuati nella tecnologia del profilatore. Il nuovo modo ad alta definizione di interferometria dello scansione verticale (HDVSI) di Bruker utilizza un algoritmo innovatore per consegnare la precisione di subnanometer su una vasta gamma di superfici in una singola misura, migliorante significativamente l'operazione del profilatore per un intervallo delle applicazioni (si vedano figure 1 & 2).

 

La Figura 1. Risultati da un HDVSI scandisce su una superficie ondulata. Noti i dettagli fini della finitura superficia.

 

Figura 2. L'a basso rumore del modo di HDVSI tiene conto la misura nely dettagliata di fi di questa grata alta di 3 nanometro.

Modi di Funzionamento Ottici del Profilatore

Ogni misura comincia valutando il campione e poi determinando il migliore modo misurarlo. I profilatori Ottici hanno utilizzato tradizionalmente due modo di funzionamento complementare, interferometria di sfasamento (PSI) ed interferometria di scansione verticale (VSI). Lo PSI è molto preciso ed è usato per misurare le superfici regolari e continue, quali i micromirrors, i film plastici ed i substrati della pila solare. VSI può misurare una più vasta gamma di superfici, ma con piuttosto un a livello più basso di precisione possibile con lo PSI.

Interferometria di Sfasamento, PSI

Lo PSI è usato per mappare otticamente le topografie di superficie regolari e può raggiungere la risoluzione verticale di sotto-nanometro meglio di qualunque altro metodo ottico. La risoluzione Verticale si riferisce al punto in cui i dati di misura cadono nel disturbo del sistema. Questo modo può misurare i campioni alti quanto i dieci dei micron, ma i campioni con i maggiori circa 150 nanometri di discontinuità brusche di altezza su un risultato di superficie altrimenti regolare nelle ambiguità che sono difficili affinchè questo metodo risolvano. Il modo di PSI usa una sorgente luminosa quasi monocromatica per generare le frange di interferenza e la topografia di superficie è calcolata misurando la forma (posizione) delle frange sul campione (vedi il gure di fi 3). Soltanto alcuni fotogrammi sono raccolti dalla macchina fotografica semi conduttrice durante la scansione verticale di circa 1 micron e la misura a tutto campo è completata in meno di 200 millisecondi. Le frange generate rappresentano una mappa della topografia della superficie del campione da cui la forma poi è derivata. Il modo dello PSI di Bruker è veloce, ripetibile ed altamente accurato.

 

La Figura 3. Frange per una superficie sferica nel modo di PSI (illuminazione monocromatica) è visibile dappertutto nel campo visivo.

Interferometria di Scansione Verticale, VSI

Sebbene meno preciso che lo PSI, VSI tenga conto la misura delle superfici ruvide o di quelle con le più grandi discontinuità di altezza. Il modo di VSI funziona bene per i campioni di misurazione che lo PSI non può misurare efficacemente, quali i cartoni del circuito integrato, la carta, il fabbricato o la schiuma. Le superfici Ruvide possono essere culto di diffi da misurare perché soltanto un poco indicatore luminoso è riflesso nuovamente dentro il sistema. Tuttavia, il modo di VSI è abbastanza versatile accettare gli alti livelli dell'illuminazione richiesti per ottenere le misure sulle superfici ruvide mentre ancora fornisce i buoni dati per quelle aree sul campione in cui il segnale della frangia è saturato piuttosto.

VSI usa tipicamente una sorgente luminosa di luce bianca ed esamina il contrasto della frangia piuttosto che la forma delle frange come nello PSI. Durante la misura di VSI l'obiettivo si abbassa verticalmente l'intervallo completo di altezza del campione mentre raccogliersi incornicia al frame per secondo della macchina fotografica. sebbene lo scanner si muova generalmente alle velocità di circa 5 micron al secondo, 100 micron-per-seconde scansioni sono possibili con risoluzione verticale diminuita. Durante la scansione di VSI ogni pixel sulla macchina fotografica vede le frange soltanto quando il punto dato sul campione entra in fuoco (si veda figura 4). La posizione di contrasto massimo della frangia poi è trovata per ogni pixel. Poiché la sorgente luminosa di luce bianca ha una breve lunghezza di coerenza, le frange compaiono soltanto intorno alla migliore posizione del fuoco. Per questo motivo VSI può essere considerato una schiera dei sensori del migliore fuoco. VSI è un modo estremamente versatile, dato che può misurare l'intervallo completo della maggior parte delle superfici.

 

La Figura 4. Frange per superficie sferica nel modo di HDVSI e di VSI (illuminazione della luce bianca) è soltanto molto vicino visibile al migliore aereo del fuoco per tre posizioni differenti di scansione: vicino al fondo, al mezzo ed alla cima del campione.

Gli PSI e VSI sono metodi complementari e che il modo da usare dipende dalla superficie del campione. Tuttavia, l'avanzamento delle nuove tecnologie e della presenza di una più vasta gamma di domande di profilatori ottici ha sfidato le capacità sia dello PSI che di VSI. Per esempio, per un'unità di MEMS con una superficie regolare e le discontinuità di altezza di meno di 150 nanometri, il modo di PSI ha potuto essere usato. Una simile superficie con nanometri di altezze di punto i più grandi di 150 richiederebbe il modo di VSI; tuttavia, sebbene VSI potrebbe misurare l'altezza di punto, il disturbo inerente a VSI limita la risoluzione verticale intorno a 3nm, che è bene sotto la risoluzione verticale del modo di PSI di 0.1nm. Per questi generi di superfici, i profilatori di Bruker possono offrire un modo di misura che combina l'accuratezza dello PSI con la versatilità di VSI.

Alta Interferometria di Scansione Verticale di Definizione, HDVSI

Il nuovo modo di HDVSI combina l'alta risoluzione verticale dello PSI con la capacità di VSI di misurare le superfici discontinue e ruvide. HDVSI avanzano la superficie di Bruker in anticipo che mappa le tecnologie in vari modi significativi. Da un singolo insieme dei dati acquistati durante la scansione di VSI, entrambi la posizione di contrasto massimo della frangia (VSI) e la posizione delle frange sul campione (PSI) sono calcolati simultaneamente ed indipendentemente da a vicenda. I dati di VSI forniscono un profilo di superficie approssimativo, mentre le informazioni di PSI comunicano la precisione di sotto-nanometro alla misura (si veda figura 5). Le caratteristiche del sistema quale guida della tecnologia del segnale di riferimento di Bruker sormontano le sorgenti di errore quali la non linearità dello scanner e la vibrazione meccanica.

 

Figura 5. Con HDVSI, le funzionalità marcate di queste barre alte della inter-covata 90nm possono essere misurate precisamente e facilmente

Nei termini tecnici, il modo brevetto-in corso di HDVSI applica un algoritmo unico di quadature-demodulazione di PSI ai dati della frangia già contenuti nella misura di VSI. Questa procedura permette che la posizione delle frange (fase) sia calcolata indipendentemente dalla posizione di contrasto massimo della frangia. I dati di VSI poi si combinano con i dati di PSI per evitare le ambiguità inerenti alle misure solo PSI sulle superfici approssimative o discontinue. La mappa risultante della topografia fonde la risoluzione verticale di sotto-nanometro dello PSI con il vasto intervallo di scansione verticale di VSI (si veda figura 6).

 

Figura 6. L'ampio intervallo misurabile di altezza del modo di HDVSI tiene conto la misura di questa lente di vortice della tassa (circa una dimensione di punto di 2 micron) e HDVSI relativamente a basso rumore permette alle marcature del trattamento del ebeam sulla superficie regolare del vortice di essere osservato. (Lente di Vortice fatta da Daniel Wilson, JPL facendo uso di litografia del ebeam.

L'importanza di HDVSI è la sua capacità di consegnare la precisione di sotto-nanometro su una vasta gamma di superfici in una singola misura. Con HDVSI, a caso le superfici ruvide o le superfici che cambiano col passare del tempo possono ora essere misurate. Per esempio, le sostituzioni dell'articolazione dell'anca richiedono le prove sia subito dopo la produzione che dopo un periodo di uso. Mentre lo PSI sarebbe usato per misurare la superficie regolare di post produzione, la superficie consumata, corrosa o irruvidita potrebbe necessitare il modo di VSI. Il singolo modo, HDVSI, ha potuto essere usato per misurare entrambe le superfici. Cioè HDVSI può andare da super-liscio alle superfici ruvide tutte in una misura con precisione quasi-PSI (si veda figura 7).

 

La Figura 7. il modo di HDVSI è stata usata per misurare la rugosità di questo campione; il risultato poi è stato paragonato al valore calibrato raggiunto facendo uso di un profilatore dello stilo ad un'ammenda

HDVSI esegue particolarmente bene sulle superfici regolari che contengono le grandi discontinuità o pendii quali le unità, le grate e il microoptics di MEMS/MOEMS, che possono essere difficili da misurare alle barriere con altre tecniche. Le Misure dove i cambiamenti nella rugosità di superficie possono essere tenuti la carreggiata col passare del tempo sono un'altra applicazione dove HDVSI consegna i risultati precisi. HDVSI fornisce un ad alto livello di precisione e della flessibilità di misura alla scienza dei materiali, al semiconduttore ed al micro- e nanotecnologia industria-tutta dentro un singolo modo di misura.

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti dalle Superfici Nane di Bruker.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego le Superfici Nane di Bruker.

Date Added: Apr 4, 2008 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:14

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