Bruker からの高い定義垂直走査のインターフェロメトリーのすばらしい測定の細部

AZoNano 著

トピックのリスト

背景
光学型彫機の操作モード
段階の転移のインターフェロメトリー、 PSI
垂直走査のインターフェロメトリー、 VSI
高い定義垂直走査のインターフェロメトリー、 HDVSI

背景

光学型彫機は表面の地形を特徴付けるために 2 つの一条の光線の干渉を利用する専門にされた干渉顕微鏡です。 Bruker は世界の生体材料の検査に機械で造られた表面のトライボロジーの性格描写にテストする MEMS からのいろいろ研究そして産業アプリケーションのための干渉法による光学型彫機の一流の開発者そして製造業者、です。

これらの非常に精密、無接触、全フィールド測定の器械正確さ、反復性および信頼性の subnanometer の測定の精密を提供するように設計されていました。

ただし、ハイテク産業は常に憶病な次元、ますます厳しい品質の要求およびより速いスループットを追求し続けるのでずっと干渉法による技術の限界を拡大し続けることは必要です。 度量衡学の器械使用の製造業者は型彫機の技術の継続的前進を用いるこの挑戦に答えなければなりませんでした。 Bruker の新しい高精細度の垂直走査のインターフェロメトリーの (HDVSI)モードはかなり応用範囲のための型彫機操作を効率化する単一の測定の表面の広い範囲の subnanometer の精密を提供するのに革新的なアルゴリズムを利用します (図 1 及び 2) を見て下さい。

 

HDVSI からの図 1. 結果は波状の表面でスキャンします。 表面の終わりの良い細部に注意して下さい。

 

図 2。 HDVSI のモードの低雑音はこの 3 nm の高い格子の fi の nely 詳しく述べられた測定を可能にします。

光学型彫機の操作モード

あらゆる測定はテストサンプルを評価し、それを測定する最もよい方法を定めることによって始まります。 光学型彫機は従来 2 つ補足の動作モード、段階の転移のインターフェロメトリーおよび (PSI)垂直走査のインターフェロメトリーを利用しました (VSI)。 PSI は非常に精密で、 micromirrors、プラスチックフィルムおよび太陽電池の基板のようなスムーズで、連続的な表面を、測定するのに使用されています。 VSI は PSI と可能であるより表面の、精密の幾分低レベルのより広い範囲を測定できますが。

段階の転移のインターフェロメトリー、 PSI

PSI がスムーズな表面の地形を光学的にマップするのに使用され、他のどの光学方法もよりよく副ナノメーターの縦解像度を達成できます。 縦解像度は測定データがシステムの騒音に落ちるポイントを示します。 このモードはこの方法が解決しことができるようにミクロンの 10 高いサンプルにくいあい昧性の別の方法でスムーズな表面の結果の突然の高さの不連続のすばらしいより約 150 ナノメーターのサンプルを測定できますが。 PSI のモードは干渉じまを生成するのにほぼ単色光ソースを使用し表面の地形はサンプルのフリンジの形 (位置) の測定によって計算されます (fi の gure 3) を見て下さい。 少数のフレームだけおよそ 1 ミクロン縦スキャンの間にソリッドステートカメラによって集められ、全フィールド測定はより少しにより 200 ミリ秒に完了します。 生成されるフリンジは形が得られるサンプルの表面の地形のマップを表します。 Bruker の PSI のモードは速く、反復可能極めて正確です。

 

PSI のモード (白黒照明) の球形の表面のための図 3. フリンジは視野でどこでも目に見えます。

垂直走査のインターフェロメトリー、 VSI

PSI、 VSI よりより少なく精密粗雑面またはより大きい高さの不連続との粗雑面の測定を可能にするが。 VSI のモードは PSI が集積回路のボード、ペーパー、ファブリックまたは泡のような、効果的に測定できない測定のサンプルのためによく働きます。 粗雑面は少しライトだけシステムに再び反映されるので測定するべき diffi の嵩拝である場合もあります。 ただし粗雑面の測定をフリンジのシグナルが幾分飽和するサンプルでそれらの領域にまだよいデータを提供している間得るために必要となる照明のハイレベルを受け入れるには、 VSI のモードは十分に多目的です。

VSI は普通白色光ソースを使用し、 PSI のようにフリンジの形よりもむしろフリンジの対照を見ます。 VSI の測定の間に目的はサンプルの完全な高さの範囲の下で収集がカメラのフレーム率で組み立てる間、縦に移動します。 スキャンナーが毎秒約 5 ミクロンの速度で一般に移動するが、 100 つのミクロン每第 2 スキャンは減らされた縦解像度と可能です。 VSI スキャンの間にカメラの各ピクセルはサンプルのある特定のポイントが明確になるときだけフリンジを見ます (図 4) を見て下さい。 最大フリンジの対照の位置は各ピクセルのためにそれからあります。 白色光ソースに短いコヒーレンス長があるので、フリンジは最もよい焦点の位置のまわりだけで現われます。 従って VSI はアレイ最高に焦点センサーの考慮することができます。 VSI は非常に多目的なモードです、なぜならほとんどの表面のフルレンジを測定できます。

 

VSI および HDVSI のモード (白色光の照明) の球形の表面のための図 4. フリンジは 3 つのスキャン位置のための最もよい焦点の平面に目に見える非常に近いですただ: サンプルの底、中間および上の近く。

PSI および VSI は補足方法です使用するべきモードがサンプル表面によって決まり。 ただし、光学型彫機のためのより広い応用範囲の新技術そして存在の進歩は PSI および VSI 両方の機能に挑戦しました。 例えば、スムーズな表面および高さの不連続の MEMS 装置のためにより少しはより 150 ナノメーター、 PSI のモード使用できます。 ステップ高さの大きいより 150 ナノメーターの同じような表面は VSI のモードを必要とします; ただし、 VSI がステップ高さを測定できるが VSI で固有騒音は PSI のモードの 0.1nm の縦解像度よりずっと低い 3nm のまわりでに縦解像度を限定します。 これらの種類の表面のために、 Bruker の型彫機は VSI の多様性と PSI の正確さを結合する測定のモードを提供できます。

高い定義垂直走査のインターフェロメトリー、 HDVSI

新しい HDVSI のモードは不連続および粗雑面を測定する VSI の能力と PSI の高い縦解像度を結合します。 HDVSI はいくつかの重要な方法で技術をマップする前進 Bruker の表面を促進します。 VSI スキャンの間に得られる単一のデータセットから両方とも同時にそして互いとは関係なく最大フリンジの対照 (VSI) の位置およびサンプル (PSI) のフリンジの位置計算されます。 VSI データは PSI 情報は測定に副ナノメーターの精密を与えるが、おおよその表面のプロフィールを提供します (図 5) を見て下さい。 Bruker の基準信号の技術のヘルプのようなシステム特徴はスキャンナーの非直線性および機械振動のようなエラーソースを克服します。

 

図 5。 HDVSI を使うと、これらの 90nm 高いあや目陰影棒の鋭い機能は正確にそして容易に測定することができます

専門語では、パテント保留中の HDVSI のモードは既に VSI の測定に含まれているフリンジデータに一義的な PSI の quadature 復調のアルゴリズムを適用します。 このプロシージャはフリンジ (段階) の位置が最大フリンジの対照の位置とは関係なく計算されるようにします。 VSI データは PSI データとそれから荒いですか不連続表面の PSI だけ測定で固有あい昧性を避けるために結合されます。 生じる地形のマップは VSI の大きい垂直走査の範囲と PSI の副ナノメーターの縦解像度をマージします (図 6) を見て下さい。

 

図 6。 HDVSI のモードの広く測定可能な高さの範囲はこの料金の渦レンズの測定を (2 ミクロンのステップサイズの) 可能にし、低雑音 HDVSI は比較的渦のスムーズな表面の ebeam プロセスのマーキングが観察されることを可能にします。 (ダニエルウイルソン、 ebeam の石版印刷を使用して JPL がなす渦レンズ。

HDVSI の重要性は単一の測定の表面の広い範囲の副ナノメーターの精密を提供する機能です。 HDVSI を使うと、任意に一定時間にわたり変更する粗雑面か表面は今測定することができます。 例えば、股関節の置換は生産の直後にそして身に着けていることのピリオド後のテストを必要とします。 スムーズな後生産の表面を測定するのに PSI が使用される間、すり切れた、腐食されたか、または荒くされた表面は VSI のモードを要するかもしれません。 単一モード、 HDVSI が、両方の表面を測定するのに使用できます。 すなわち、 HDVSI は超スムーズからほぼ PSI 精密の 1 つの測定の粗雑面すべてに行くことができます (図 7) を見て下さい。

 

図 7. HDVSI のモードがこのサンプルの荒さを測定するのに使用されました; 結果は罰金とスタイラス型彫機を使用して達成された目盛りを付けられた値とそれから比較されました

HDVSI は他の技術の端で測定しにくくないかもしれない、 MEMS/MOEMS の装置、格子および microoptics のような大きい不連続か斜面を含んでいるスムーズな表面で特によく行います。 表面荒さの変更が一定時間にわたり追跡することができる測定は HDVSI が精密な結果を提供するもう一つのアプリケーションです。 HDVSI は物質科学、半導体およびマイクロに測定の精密および柔軟性の高レベルをおよび工業すべてのナノテクノロジー単一の測定のモード提供します。

この情報は Bruker の Nano 表面によって提供される材料から供給され、見直され、そして適応させて。

このソースのより多くの情報のために Bruker の Nano 表面を訪問して下さい。

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

Last Update: 23. January 2014 11:15

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