Delineamento Di Superficie Tridimensionale con i Profilatori della Superficie di Dektak ed il Software di Analisi di Visione

Argomenti Coperti

Introduzione
Misura 3D con Dektak e Visione
Caratterizzazione della Superficie 3D Oltre 2D Ra
Spianatura i Filtri e del Mascheramento di Termini
Flessibilità per l'Installazione dei Programmi 3D
Capacità di Aggiornamento 3D
Interpretazione Accurata di Z-Altezza
Misure Affidabili della Punta, del Modulo e del Pendio
Conclusione
Circa le Superfici Nane di Bruker

Introduzione

Questa nota di applicazione descrive i vantaggi delle opzioni di misura 3D disponibili con una combinazione software di analisi del Profilatore e di Vision® 3D dello Stilo del Dektak® di Bruker.

Misura 3D con Dektak e Visione

I profilatori dello stilo di Dektak sono destinati per supportare entrambi i 2D e 3D di superficie profilando, con le fasi di precisione, i perni di allineamento del wafer, la rappresentazione del video a colori, strumenti di analisi parametrici avanzati di dati ed altre funzionalità per la stalla e misure estremamente ripetibili e di superficie di forma.

Le capacità avanzate di risoluzione permettono che gli utenti interpretino visivamente la rugosità di difetto, la simmetria e la risoluzione di trattamento. I profilatori dello stilo di Dektak permette all'accuratezza fare un passo dell'Asse y 1um per il più alte caratterizzazione 3D e risoluzione globali. Questa più alta risoluzione dell'Asse y, secondo le indicazioni di figura 2, rivela i piccoli difetti ed i segni della lavorazione con utensili e le misure sono esattamente la rugosità.

Il Software di Analisi della Visione aggiunge un intervallo delle analisi, dei filtri, delle capacità di mascheramento, databasing, delle statistiche e dell'inclusione/della funzionalità dell'esportazione ai profilatori di Dektak. Il Capo fra queste funzionalità è la capacità di combinare automaticamente le tracce multiple in una mappa accurata 3D delle superfici di precisione e di manipolarla facendo uso di menu molto breve, chiaro, facile da usare.

Caratterizzazione della Superficie 3D Oltre 2D Ra

In molte applicazioni, la 2D rugosità media (Ra) è il solo parametro specificato per il video della tessitura di superficie. Mentre il Ra fornisce un calibro rapido della rugosità generale, fornisce poca comprensione nelle caratteristiche funzionali della superficie. Per Contro, la metrologia 3D fornisce una chiara maschera della caratterizzazione di superficie sopra un'intera area. Significantly more dati sono disponibili possibile con una singola riga profilo. Il rischio di usando il 2D Ra come il solo calibro è che una parte può essere in conformità al catione di specifi attraverso un singolo 2D profilo (o persino una campionatura dei 2D profili), eppure può ancora venire a mancare nella funzione reale perché il singolo 2D profilo ha mancato un difetto o altre funzionalità della superficie che sarebbero prontamente evidenti in una mappa di area 3D (si veda figura 3).

Figura 3. immagine 3D generata sul Dektak 150 dei colloidi della silice 340nm su quarzo. Noti i piccoli urti sulle più grandi funzionalità con i crepacci profondi. Questo campione mostra al diffi le superfici complesse di caratterizzazione culty con i 2D les di profi rispetto a generare una mappa di area 3D. (Campione fornito da Tomika Velarde del Gruppo Di Ricerca Di Wirth.)

Un'interpretazione molto più completa di funzionalità di superficie può essere derivata facendo uso delle opzioni di visualizzazione 3D, di filtrazione e dell'analisi nella Visione. I parametri Specifici 3D, quale l'insieme di parametro di S, possono essere variabili tanto più significative usate del controllo dei processi. Come esempi, l'analisi 3D può quantificare la capacità di una superficie del supporto di conservare il petrolio, la luminosità visiva di un metallo spazzolato fi nish, o la tendenza di una superficie di accoppiamento vibrare dovuto i segni lavoranti regolarmente spaziati. I parametri Su Misura possono anche essere generati per tenere la carreggiata gli aspetti funzionali molto specifici di tessitura di superficie.

Le Figure 4a e 4b mostrano un profilo degli stessi dati come appare figura 3. Il software della Visione fornisce vari filtri da dati, compreso i filtri passa-basso, mediani, passa-alto e da Fourier programmabili. La Figura 4a mostra una sezione trasversale della figura non filtrata 3 dati con un Ra misurato di 833 nanometri. La Figura 4b mostra lo stesso gruppo di dati dopo che un filtro passa-alto si è applicato per filtrare i più grandi picchi e valli a bassa frequenza, rivelante i più piccoli urti sulla superficie. I dati con il filtro passa-alto applicato esibiscono molto più accuratezza, riducente il Ra da più di un fattore di dieci a nominalmente circa 70 nanometri.

Figura 4a. Il software della Visione fornisce un intervallo dei filtri per i dati di manipolazione. Qui, i dati ltered unfi da figura 3 sono indicati. La sezione trasversale dei dati ha un Ra misurato di 833nm.

Figura 4b. Un lter passa-alto di fi sul gruppo di dati nella la figura 4a filtra i più grandi picchi e valli a bassa frequenza per rivelare i più piccoli urti sulla superficie e per permettere alla rugosità di essere misurato più esattamente (nota: Il Ra = 70nm dopo il filtro passa-alto si è applicato).

Spianatura i Filtri e del Mascheramento di Termini

Un metodo secondario correttamente di interpretazione delle altezze di ogni traccia è di usare il Dektak “che Appiattisce„ le funzionalità all'interno del pacchetto di programmi della Visione. L'immagine di sinistra nella la figura 5 dati grezzi di manifestazioni di una mappa 3D con i artefatti orizzontali di scansione che possono essere causati tramite deriva o la vibrazione termica. L'immagine a destra mostra gli stessi dati dopo che l'algoritmo di spianatura si è applicato.

Figura 5. Il software della Visione di Dektak 150 ha un dispositivo speciale che può filtrare i artefatti di scansione causati tramite deriva o la vibrazione termica durante l'operazione della mappa 3D.

Il software della Visione egualmente permette che le maschere di termini si applichino per rimuovere le funzionalità che possono essere presenti attraverso alcune tracce ma non in altre. Le maschere di Termini possono permettere all'algoritmo di spianatura di applicarsi ad un'area selezionata dei dati per rimuovere i artefatti di scansione. Insieme, questi due metodi forniscono l'interpretazione eccellente delle Z-Altezze per ogni traccia e così permettono alla mappatura eccellente 3D delle funzionalità.

Oltre ai lters di fi di dati, il software della Visione fornisce le tavolozze di colore multiple che permettono alle varie funzionalità di superficie di essere migliorate e di evidenziate (si veda figura 6). Anche fornisce la capacità di rendere lo sguardo di superficie “brillante„ o di cambiare l'angolo e l'intensità dell'ombreggiatura leggera dell'immagine.

La Figura 6. software della Visione può essere usata per accentuare i dati usando i lters di fi e le tavolozze di colore differenti per evidenziare e mettere in evidenza le varie funzionalità dell'immagine.

Flessibilità per l'Installazione dei Programmi 3D

Il software di Dektak comprende una serie di funzionalità che permettono che un utente ottimizzi lo scansione per la migliori velocità/il più bene risoluzione. può essere usato rapidamente e facilmente per installare ed eseguire le mappe 3D con vari parametri differenti per accomodare le applicazioni multiple. I profilatori di Dektak generano le mappe 3D combinandosi parecchia profi le measurements o tracce determinato in un file di immagini 3D. L'utente può determinare visivamente l'area che deve essere mappata usando il microscopio del video a colori. L'operatore utilizza semplicemente il mouse per selezionare le dimensioni di Y e di X del centro di interesse ed il software calcola automaticamente la lunghezza e la larghezza dell'area da misurare come pure la posizione di inizio di scansione (si veda figura 7). Una Volta Che l'operatore seleziona l'area per essere mappato, la risoluzione della mappa può essere determinata selezionando quante diverse tracce sono desiderate per mappare l'area come pure la risoluzione di ogni traccia determinata. Fino a 500 tracce possono essere usate per creare una mappa con un gioco minimo di 1 micron per traccia.

Figura 7. Questa immagine video dello stesso campione nella le figure 3-6 mostra come la fase programmabile del campione può essere usata per determinare le dimensioni DI X-Y di una mappa 3D.

Capacità di Aggiornamento 3D

I profilatori dello Stilo ancora in gran parte sono utilizzati per ottenere 2D profi le measurements piuttosto che generare le immagini 3D. Il motivo principale per questo è che i 2D profilatori sono in genere meno costosi che gli strumenti di misura 3D. Un vantaggio principale del Dektak è che fornisce una soluzione di basso costo relativamente per la rappresentazione 3D e l'analisi. Un Altro vantaggio (che nessun altro ler di profi dello stilo offre) è che il 2D modello del Dektak può essere migliorato ad un sistema della metrologia 3D migliorando da una fase manuale del campione al posizionamento programmabile del campione.

Interpretazione Accurata di Z-Altezza

In un profilatore dello stilo, una mappa 3D è sviluppata da una serie di 2D tracce. Per mappare esattamente la superficie, è necessario da interpretare correttamente l'altezza (verticale) di Z di ogni traccia riguardante le altre. Altri profilatori con le capacità 3D fanno il presupposto che ogni traccia comincia alla stessa altezza di Z. Questa tecnica lo renderebbe impossibile esattamente ai campioni della misura e di immagine come quello nella figura 3, dove ogni scansione comincia ad un punto differente nell'asse di Z. Il Dektak crea una mappa 3D fornendo di rimandi tutti i punti di informazioni successivi al primissimo punto di informazioni contenuto la primissima traccia. Ciò provoca le misure e la rappresentazione accurate 3D della superficie in questione.

Misure Affidabili della Punta, del Modulo e del Pendio

Una simile sfida è indirizzata quando misura l'altezza delle superfici sferiche o asferiche, quali i microlenses, la lente modella, lega per saldatura urta, Ecc. Con le 2D misure semplici di profilo, è molto difficile da determinare la punta di una forma sferica con una singola scansione. Una variazione soltanto di alcuni cento micron nella posizione di inizio di scansione può produrre abbastanza una differenza nelle misure della punta. La deviazione può essere esponenzialmente più alta secondo la curvatura della lente. Facendo Uso di 3D mappare cattura sempre la punta vera, con conseguente misure altamente affidabili di altezza.

Durante una scansione, i cardini ed i basculaggi asse verticali dello stilo verticalmente in un moto d'effetto ad arco. Questo moto dell'arco può produrre gli errori nelle misure del pendio mentre lo stilo guida su un lato del pendio e si scola l'altro. Figura 8 mostra uno standard di calibratura configurato piramide, che è un 2D profilo generato da un'immagine 3D. La riga scura mostra l'influenza del moto d'effetto ad arco dello stilo ai dati poichè il pendio sul lato sinistro della piramide non è ripido quanto il pendio di trascinamento sul lato destro della piramide, dante l'aspetto che lo standard non è sferico. Il software della Visione include un filtro speciale dal Micromodulo per correggere il moto d'effetto ad arco dello stilo. Calcoli 8a nelle mostre di gray gli stessi dati con il lter di fi del Micromodulo applicato per correggere gli angoli del pendio e per fornire la vera forma sferica della lente. Calcoli le manifestazioni 8b la grata simmetrica da 90 gradi, che il confi rms il gray correggeva l'immagine della scansione.

La Figura 8. software della Visione contiene un lter di fi “del Micromodulo„ per fornire il pendio più accurato e le misure di forma rimuovendo la forma dello stilo si arcano. La forma di una tendenza standard di calibratura (riga) alla destra dovuto il moto dello stilo durante la scansione può essere veduta in 8a. L'area grigia è la superficie reale. La grata simmetrica da 90 gradi è evidente in 8b.

Ancora, il software della Visione comprende un'Analisi Multiregionale che lascia un Ne di defi dell'utente e confronta le funzionalità multiple all'interno di un gruppo di dati. Figura 9 mostra una scansione e una mappa crude di una schiera dell'urto della lega per saldatura. Facendo Uso della funzione multiregionale dell'analisi nella Visione, l'altezza di ogni urto, il diametro e il coplanarity possono essere prontamente risoluti. I dati possono anche essere esportati come un file di .csv ed essere memorizzati in un database personalizzabile per tenere la carreggiata e controllo dei processi.

Figura 9. La funzionalità Multiregionale dell'analisi del software della Visione fornisce automaticamente l'altezza e le misure del diametro degli urti multipli all'interno di un 3D mappano.

Conclusione

Tradizionalmente, i lers di profi dello stilo sono stati confi ned alla 2D analisi, tuttavia, gli avanzamenti in hardware e nella funzionalità del software notevolmente hanno espanto lo stilo che profila le capacità. Ora, la misura 3D è possibile, fornendo la visualizzazione e la quantificazione complete delle superfici di precisione per la valutazione accurata dei parametri trattati e della funzionalità della parte. Da profondità misurante incissione all'acquaforte del nanometro-disgaggio alla rugosità di superficie di misurazione sui pezzi meccanici, la combinazione software di analisi dei Profilatori e della Visione dello Stilo di Dektak offre oggi il metodo più accurato e più ripetibile di caratterizzazione 3D disponibile.

Circa le Superfici Nane di Bruker

Bruker Nano fornisce i prodotti Atomici del Microscopio della Forza/del Microscopio Sonda di Scansione (AFM/SPM) che stanno fuori da altri sistemi disponibili nel commercio per la loro progettazione e facilità di uso robuste, mentre mantenendo il più di alta risoluzione. La testa di misurazione di NANOS, che fa parte di tutti gli nostri strumenti, impiega un interferometro a fibra ottica unico per la misurazione della deformazione a mensola, che fa il compatto di impostazione così che è non più grande di un obiettivo standard del microscopio della ricerca.

Sorgente: Superfici Nane di Bruker.

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