与高定义场扫描干涉测量法的更加了不起的评定详细资料从 Bruker

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背景
光学仿形铣床操作方式
移相位干涉测量法, PSI
场扫描干涉测量法, VSI
高定义场扫描干涉测量法, HDVSI

背景

光学仿形铣床是为分析表面地势使用二根光柱干涉的专门化的干涉显微镜。 Bruker 是干涉测量的光学仿形铣床领先世界的开发员和制造商各种各样的研究和行业应用的,从测试对用机器制造的表面的摩擦学描述特性的 MEMS 对生物材料的考试。

这些高度准确,没有接触,全场评定仪器被设计提供 subnanometer 与准确性、反复性和可靠性的评定精确度。

然而,当高技术产业继续继续处理曾经收缩的维数、越来越严密质量需求和更加快速的处理量,继续扩展干涉测量的技术限额是必要的。 计量学手段制造商必须应付与持续的预付款的此挑战在仿形铣床技术。 Bruker 的新的高清晰度场扫描干涉测量法 (HDVSI)模式使用一个创新算法提供在各种各样的表面的 subnanometer 精确度在一个唯一评定,极大简化应用范围的仿形铣床运算 (参见图 1 & 2)。

 

图 1. 从 HDVSI 的结果在波浪表面浏览。 注意表面完成的细致的详细资料。

 

图 2。 低噪声 HDVSI 模式允许此 3 毫微米高滤栅的 fi nely 详述的评定。

光学仿形铣床操作方式

每个评定通过评估测试范例然后确定这个最佳的方式开始评定它。 光学仿形铣床传统上使用二补充操作模式、移相位干涉测量法 (PSI)和场扫描干涉测量法 (VSI)。 PSI 是非常准确的和使用评定平稳,持续表面,例如 micromirrors、塑料胶膜和太阳能电池基体。 VSI 比对 PSI 可能评定各种各样的表面,但是与有些底层精确度可能的。

移相位干涉测量法, PSI

PSI 更好比其他光学方法用于光学上映射平稳的表面地势,并且可能达到子毫微米垂直分辨率。 垂直分辨率是指评定数据下降到这个系统的噪声的点。 此模式可能评定与突然的高度间断性了不起的比大约 150 毫微米的范例一样高象十倍微米,但是范例在是难为了此方法能解决的二义性的一个否则平稳的表面结果。 PSI 模式使用一个接近单色光源生成干扰带,并且表面地势通过评定形状计算 (位置) 在这个范例的附加费用 (参见 fi gure 3)。 在大约 1 微米垂直的扫描期间,仅一些个框架由这台固体照相机收集,并且这个全场评定在少于 200 毫秒完成。 被生成的附加费用表示形状然后派生范例的表面的地势映射。 Bruker 的 PSI 模式是快速,可重复和极为准确的。

 

图 3. 球状表面的附加费用在 PSI 模式 (单色照明) 下在可视的到处在视野。

场扫描干涉测量法, VSI

虽然较不准确比 PSI, VSI 允许毛面或那些的评定以更大的高度间断性。 VSI 模式为 PSI 不可能有效评定,例如集成电路董事会、文件、织品或者泡沫的评定的范例很好运作。 , 因为 仅 一点 光 被反射 回到 这 个 系统 , 毛面 可以 是 评定 的 diffi 崇拜 。 然而, VSI 模式是足够多才多艺的接受要求的照明高水平得到在毛面的评定,当仍然提供好数据为那些区在附加费用信号有些饱和的范例时。

VSI 典型地使用一个白光来源并且查看附加费用对比而不是附加费用的形状在 PSI。 在 VSI 评定期间,当收集构成以照相机帧率时,这个目的移动垂直在这个范例下的充分的高度范围。 虽然扫描程序一般移动以大约 5 微米的速度每秒, 100 微米每第二扫描对减少的垂直分辨率是可能的。 在 VSI 扫描期间在这台照相机的每象素看见附加费用,只有当在这个范例的被测量的点明显时 (参见图 4)。 最大附加费用对比的位置为每象素然后被找到。 由于白光来源有一个短的粘着长度,附加费用在最佳的重点位置附近只出现。 为此 VSI 可以考虑一一些最重点传感器。 VSI 是一个非常多才多艺的模式,为了它可能评定全方位多数表面。

 

图 4. 球状表面的附加费用在 VSI 和 HDVSI 模式 (白光照明) 下是可视只非常接近三个不同扫描位置的最佳的重点飞机: 接近范例底层、中间名和顶层。

PSI 和 VSI 是,并且使用的模式取决于范例表面的补充方法。 然而,新技术和各种各样的申请出现的推进对光学仿形铣床的质询了 PSI 和 VSI 的功能。 例如,为一个 MEMS 设备以平稳的表面和高度间断性少于 150 毫微米, PSI 模式能使用。 与步骤高度大于 150 毫微米的相似的表面将要求 VSI 模式; 然而,虽然 VSI 可能评定步骤高度,噪声内在 VSI 限制这个垂直分辨率到在 3nm 附近,低于 0.1nm 的 PSI 模式的垂直分辨率。 对这些表面, Bruker 的仿形铣床可能提供与 VSI 的通用性结合 PSI 的准确性的评定模式。

高定义场扫描干涉测量法, HDVSI

新的 HDVSI 模式与 VSI 的能力评定不连续和毛面结合 PSI 的高垂直分辨率。 HDVSI 促进预付款映射技术用一定数量重大的方式的 Bruker 的表面。 从在 VSI 扫描期间获取一个唯一数据设置,两个最大附加费用对比 (VSI) 的位置和附加费用的位置在这个范例 (PSI) 的被计算同时和独立彼此。 VSI 数据提供一个近似表面配置文件,而 PSI 信息给予子毫微米精确度对这个评定 (参见图 5)。 系统性能例如 Bruker 的参考信号技术帮助解决错误来源例如扫描程序非线形性和机械振动。

 

图 5。 使用 HDVSI,这些 90nm 高交叉阴影线棒锋利的功能可以精密地和容易地被评定

用技术术语,专利待定 HDVSI 模式运用一个唯一 PSI quadature 解调算法于在 VSI 评定已经包含的附加费用数据。 此程序允许附加费用 (阶段) 的位置独立最大附加费用对比的位置被计算。 VSI 数据然后结合以 PSI 数据避免二义性内在概略或不连续的表面的 PSI 评定。 发生的地势映射与 VSI 的大场扫描范围合并 PSI 的子毫微米垂直分辨率 (参见图 6)。

 

图 6。 HDVSI 模式的宽可测量的高度范围允许此充电漩涡透镜的评定 (大约 2 微米步长),并且相对地低噪声的 HDVSI 使 ebeam 进程的标号在这个漩涡的平稳的表面的被观察。 (丹尼尔做的漩涡透镜威尔逊,使用 ebeam 石版印刷的 JPL。

HDVSI 的重要性是其能力提供在各种各样的表面的子毫微米精确度在一个唯一评定。 使用 HDVSI,任意地随着时间的推移更改的毛面或表面可能现在被评定。 例如,上弦与斜端杆结点替换要求测试在生产之后和在佩带以后的期间。 当 PSI 将用于评定平稳的之后生产表面时,破旧,被腐蚀的或者被粗化的表面也许需要 VSI 模式。 这种信号方式, HDVSI,能用于评定两表面。 换句话说, HDVSI 可以从超平稳去在一个评定的毛面全部与近 PSI 精确度 (参见图 7)。

 

图 7. HDVSI 模式用于评定此范例的坎坷; 这个结果然后与使用铁笔仿形铣床获得的这个被校准的值比较与罚款

HDVSI 在包含大间断性或倾斜例如 MEMS/MOEMS 设备、滤栅和 microoptics,可能是难评定在边缘与其他技术的平稳的表面特别很好执行。 在地面粗糙度上的变化可以随着时间的推移被跟踪的评定是 HDVSI 实现准确的结果的另一种应用。 HDVSI 提供高级评定精确度和灵活性给材料学,半导体和微型和行业所有的纳米技术一个唯一评定模式。

此信息是来源,复核和适应从 Bruker 纳诺表面提供的材料。

关于此来源的更多信息请参观 Bruker 纳诺表面

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

Last Update: 23. January 2014 11:03

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