與高定義場掃描干涉測量法的更加了不起的評定詳細資料從 Bruker

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背景
光學仿形銑床操作方式
移相位干涉測量法, PSI
場掃描干涉測量法, VSI
高定義場掃描干涉測量法, HDVSI

背景

光學仿形銑床是為分析表面地勢使用二根光柱干涉的專門化的干涉顯微鏡。 Bruker 是 干涉 測量 的 光學 仿形 銑床 領先 世界 的 開發員 和 製造商 各種 各樣 的 研究 和 行業 應用 的 , 從 測試 對 用 機器 製造 的 表面 的 摩擦學 描述 特性 的 MEMS 對 生物 材料 的 考試 。

這些高度準確,沒有接觸,全場評定儀器被設計提供 subnanometer 與準確性、反覆性和可靠性的評定精確度。

然而,當高技術產業繼續繼續處理曾經收縮的維數、越來越嚴密質量需求和更加快速的處理量,繼續擴展干涉測量的技術限額是必要的。 計量學手段製造商必須應付與持續的預付款的此挑戰在仿形銑床技術。 Bruker 的新的高清晰度場掃描干涉測量法 (HDVSI)模式使用一個創新算法提供在各種各樣的表面的 subnanometer 精確度在一個唯一評定,極大簡化應用範圍的仿形銑床運算 (參見圖 1 & 2)。

 

圖 1. 從 HDVSI 的結果在波浪表面瀏覽。 注意表面完成的細致的詳細資料。

 

圖 2。 低噪聲 HDVSI 模式允許此 3 毫微米高濾柵的 fi nely 詳述的評定。

光學仿形銑床操作方式

每個評定通過評估測試範例然後確定這個最佳的方式開始評定它。 光學仿形銑床傳統上使用二補充操作模式、移相位干涉測量法 (PSI)和場掃描干涉測量法 (VSI)。 PSI 是非常準確的和使用評定平穩,持續表面,例如 micromirrors、塑料膠膜和太陽能電池基體。 VSI 比對 PSI 可能評定各種各樣的表面,但是與有些底層精確度可能的。

移相位干涉測量法, PSI

PSI 更好比其他光學方法用於光學上映射平穩的表面地勢,并且可能達到子毫微米垂直分辨率。 垂直分辨率是指評定數據下降到這個系統的噪聲的點。 此模式可能評定與突然的高度間斷性了不起的比大約 150 毫微米的範例一樣高像十倍微米,但是範例在是難為了此方法能解決的二義性的一個否則平穩的表面結果。 PSI 模式使用一個接近單色光源生成干擾帶,并且表面地勢通過評定形狀計算 (位置) 在這個範例的附加費用 (參見 fi gure 3)。 在大約 1 微米垂直的掃描期間,仅一些個框架由這臺固體照相機收集,并且這個全場評定在少於 200 毫秒完成。 被生成的附加費用表示形狀然後派生範例的表面的地勢映射。 Bruker 的 PSI 模式是快速,可重複和極為準確的。

 

圖 3. 球狀表面的附加費用在 PSI 模式 (單色照明) 下在可視的到處在視野。

場掃描干涉測量法, VSI

雖然較不準確比 PSI, VSI 允許毛面或那些的評定以更大的高度間斷性。 VSI 模式為 PSI 不可能有效評定,例如集成電路董事會、文件、織品或者泡沫的評定的範例很好運作。 因為仅一點光被反射回到這個系統,毛面可以是評定的 diffi 崇拜。 然而, VSI 模式是足够多才多藝的接受要求的照明高水平得到在毛面的評定,當仍然提供好數據為那些區在附加費用信號有些飽和的範例時。

VSI 典型地使用一個白光來源并且查看附加費用對比而不是附加費用的形狀在 PSI。 在 VSI 評定期間,當收集構成以照相機幀率時,這個目的移動垂直在這個範例下的充分的高度範圍。 雖然掃描程序一般移動以大約 5 微米的速度每秒, 100 微米每第二掃描對減少的垂直分辨率是可能的。 在 VSI 掃描期間在這臺照相機的每像素看見附加費用,只有當在這個範例的被測量的點明顯時 (參見圖 4)。 最大附加費用對比的位置為每像素然後被找到。 由於白光來源有一個短的粘著長度,附加費用在最佳的重點位置附近只出現。 為此 VSI 可以考慮一一些最重點傳感器。 VSI 是一個非常多才多藝的模式,為了它可能評定全方位多數表面。

 

圖 4. 球狀表面的附加費用在 VSI 和 HDVSI 模式 (白光照明) 下是可視只非常接近三個不同掃描位置的最佳的重點飛機: 接近範例底層、中間名和頂層。

PSI 和 VSI 是,并且使用的模式取決於範例表面的補充方法。 然而,新技術和各種各樣的申請出現的推進對光學仿形銑床的質詢了 PSI 和 VSI 的功能。 例如,為一個 MEMS 設備以平穩的表面和高度間斷性少於 150 毫微米, PSI 模式能使用。 與步驟高度大於 150 毫微米的相似的表面將要求 VSI 模式; 然而,雖然 VSI 可能評定步驟高度,噪聲內在 VSI 限制這個垂直分辨率到在 3nm 附近,低於 0.1nm 的 PSI 模式的垂直分辨率。 对這些种表面, Bruker 的仿形銑床可能提供與 VSI 的通用性結合 PSI 的準確性的評定模式。

高定義場掃描干涉測量法, HDVSI

新的 HDVSI 模式與 VSI 的能力評定不連續和毛面結合 PSI 的高垂直分辨率。 HDVSI 促進預付款映射技術用一定數量重大的方式的 Bruker 的表面。 從在 VSI 掃描期間獲取一個唯一數據設置,兩個最大附加費用對比 (VSI) 的位置和附加費用的位置在這個範例 (PSI) 的被計算同時和獨立彼此。 VSI 數據提供一個近似表面配置文件,而 PSI 信息給予子毫微米精確度對這個評定 (參見圖 5)。 系統性能例如 Bruker 的參考信號技術幫助解決錯誤來源例如掃描程序非線形性和機械振動。

 

圖 5。 使用 HDVSI,這些 90nm 高交叉陰影線棒鋒利的功能可以精密地和容易地被評定

用技術術語,專利待定 HDVSI 模式運用一個唯一 PSI quadature 解調算法於在 VSI 評定已經包含的附加費用數據。 此程序允許附加費用 (階段) 的位置獨立最大附加費用對比的位置被計算。 VSI 數據然後結合以 PSI 數據避免二義性內在概略或不連續的表面的 PSI 評定。 發生的地勢映射與 VSI 的大場掃描範圍合併 PSI 的子毫微米垂直分辨率 (參見圖 6)。

 

圖 6。 HDVSI 模式的寬可測量的高度範圍允許此充電漩渦透鏡的評定 (大約 2 微米步長),并且相對地低噪聲的 HDVSI 使 ebeam 進程的標號在這個漩渦的平穩的表面的被觀察。 (丹尼爾做的漩渦透鏡威爾遜,使用 ebeam 石版印刷的 JPL。

HDVSI 的重要性是其能力提供在各種各樣的表面的子毫微米精確度在一個唯一評定。 使用 HDVSI,任意地隨著時間的推移更改的毛面或表面可能現在被評定。 例如,上弦與斜端杆結點替換要求測試在生產之後和在佩帶以後的期間。 當 PSI 將用於評定平穩的之後生產表面時,破舊,被腐蝕的或者被粗化的表面也許需要 VSI 模式。 這種信號方式, HDVSI,能用於評定兩表面。 換句話說, HDVSI 可以從超平穩去在一個評定的毛面全部與近 PSI 精確度 (參見圖 7)。

 

圖 7. HDVSI 模式用於評定此範例的坎坷; 這個結果然後與使用鐵筆仿形銑床獲得的這個被校準的值比較與罰款

HDVSI 在包含大間斷性或傾斜例如 MEMS/MOEMS 設備、濾柵和 microoptics,可能是難評定在邊緣與其他技術的平穩的表面特別很好執行。 在地面粗糙度上的變化可以隨著時間的推移被跟蹤的評定是 HDVSI 實現準確的結果的另一種應用。 HDVSI 提供高級評定精確度和靈活性給材料學,半導體和微型和行業所有的納米技術一個唯一評定模式。

此信息是來源,覆核和適應從 Bruker 納諾表面提供的材料。

關於此來源的更多信息请請參觀 Bruker 納諾表面

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

Last Update: 23. January 2014 11:05

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