3D表面輪廓儀主要應(yīng)用

測(cè)量動(dòng)態(tài)MEMS設(shè)備

光學(xué)輪廓儀是確定MEMS設(shè)備表面特征的一種非常有用的工具。傳統(tǒng)意義上，光學(xué)輪廓儀被用來(lái)測(cè)量樣品的表面特性。但是，在測(cè)量過程中，所測(cè)量的樣品需保持在靜止的狀態(tài)下，如果樣品不穩(wěn)定或者處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則會(huì)引起圖像混亂模糊、數(shù)據(jù)不完整或者數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象。然而，對(duì)于MEMS設(shè)備，需要確定該設(shè)備處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的形貌特征，了解和確定其在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的功能和特征對(duì)研發(fā)和生產(chǎn)質(zhì)量控制至關(guān)重要，作為質(zhì)量檢驗(yàn)，只有動(dòng)態(tài)測(cè)量才可以真正模擬MEMS實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到正真的功能檢測(cè)。

先進(jìn)的3D光學(xué)輪廓儀能夠?qū)崿F(xiàn)這一測(cè)量功能，運(yùn)用NewView?7300和新的動(dòng)態(tài)測(cè)量模塊DMM可以形成一個(gè)動(dòng)態(tài)測(cè)量體系：一個(gè)頻閃的LED光源同步于MEMS設(shè)備的觸發(fā)信號(hào)，通過調(diào)整光源的頻閃頻率，其MEMS設(shè)備的運(yùn)動(dòng)被有效“靜止”。實(shí)現(xiàn)光學(xué)輪廓儀在動(dòng)態(tài)設(shè)備上進(jìn)行測(cè)量。

無(wú)論是生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制，還是實(shí)驗(yàn)室的研究，ZYGO裝有DMM模塊的NewView?7300系統(tǒng)對(duì)檢查靜態(tài)和動(dòng)態(tài)MEMS提供了不可或缺的測(cè)量設(shè)備和**的解決辦法。其*佳的測(cè)量范圍和測(cè)量速度，已成為動(dòng)態(tài)MEMS測(cè)量的理想解決方案。

薄膜分析應(yīng)用

白光掃描干涉儀NewView?系列能夠從樣品表面反射和參照反射的相干光中產(chǎn)出形貌高度數(shù)據(jù)。干涉物鏡在垂直方向上進(jìn)行掃描，CCD記錄下干涉條紋的演變。計(jì)算機(jī)通過分析條紋演變過程中的強(qiáng)度變化，就能**確定樣品形貌的高度。

過去，測(cè)試樣品時(shí)，只有一個(gè)調(diào)制信號(hào)被檢查到，但大部分的樣品如半導(dǎo)體、MEMS、平面顯示屏等，這些樣品透射且能在樣品的同一點(diǎn)上產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制信號(hào)，利用傳統(tǒng)的分析方法來(lái)處理這些信號(hào)有可能導(dǎo)致不正確或不存在的數(shù)據(jù)。

為分離多個(gè)調(diào)制信號(hào)，MetroPro®8.1.1（或更上等版本）包含ZYGO磚利的薄膜分析軟件——TopSlice和FilmSlice可以消除這些缺陷并讓用戶獲得下列結(jié)果：

?單獨(dú)測(cè)量薄膜頂部表面形貌

?單獨(dú)測(cè)量薄膜底部表面形貌

?單獨(dú)測(cè)量薄膜厚度、頂部表面形貌和底部表面形貌

NewView?7300系統(tǒng)采用一種增強(qiáng)型光源，包括一個(gè)LED光源和一個(gè)可變的光圈來(lái)限定光源的數(shù)值孔徑。其光圈保證所有的物鏡可以用來(lái)測(cè)量薄膜的**個(gè)面和厚度，5倍或者更低的物鏡可以測(cè)量光學(xué)厚度1.5μm至75μm薄膜的頂部面形特征和底部面形特征以及薄膜厚度，大于5倍的物鏡可以得到更**測(cè)量，但是可測(cè)量的*大薄膜厚度隨著物鏡的放大倍數(shù)增加而降低。MetroPro®薄膜分析模塊同時(shí)提供頂部面形、**面（一般稱為底部）面形和薄膜厚度的數(shù)據(jù)。

MetroPro®薄膜分析應(yīng)用結(jié)合ZYGO*優(yōu)良的輪廓儀—NewView?7300—是目前對(duì)薄膜面形和薄膜厚度定量和直接顯示的*快且功能*完善的儀器。ZYGO磚利的TopSlice和FilmSlice算法讓用戶在薄膜中對(duì)薄膜厚度的*大范圍和無(wú)可比擬的重復(fù)性具有充足的信心。

測(cè)量次納米表面形貌

眾所周知，白光光學(xué)輪廓儀可以用來(lái)測(cè)量表面形貌。隨著機(jī)械精度和光學(xué)加工能力的提高，超光滑或者次納米表面的加工越來(lái)越普及，這些表面的量化已成為過程控制的關(guān)鍵。

NewView?7000系列光學(xué)輪廓儀運(yùn)用掃描白光干涉技術(shù)配備MetroPro®軟件和磚利的FDA分析技術(shù)使得表面形貌的測(cè)量能夠達(dá)到次納米量級(jí)。如果很好的控制測(cè)量環(huán)境，選擇合適測(cè)量參數(shù)以及可靠的儀器校準(zhǔn)，則表面粗糙度測(cè)量可以達(dá)到皮米量級(jí)（1×10-12）。

在對(duì)超光滑表面進(jìn)行定量測(cè)試時(shí)，首先要清楚每一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)均存在其固有本底噪聲。這些噪聲來(lái)源電子噪聲、接收器噪聲、參考鏡表面的微小不平整以及測(cè)量環(huán)境引起的微小振動(dòng)等。對(duì)大多數(shù)樣品，NewView系統(tǒng)的測(cè)量噪聲基本上可以忽略，因?yàn)樗鶞y(cè)量的結(jié)果遠(yuǎn)大于本底噪聲。但對(duì)于非常光滑的表面，本底噪聲就得加以考慮，對(duì)這些樣品的測(cè)量就需要清楚知道噪聲的來(lái)源并加以很好的控制。

測(cè)量超光滑表面需要對(duì)測(cè)量環(huán)境很好的控制，理想的測(cè)量環(huán)境是：

?機(jī)械和聲波振動(dòng)的*小化

?在測(cè)量時(shí)間內(nèi)嚴(yán)格控制溫度的變化，使樣品，物鏡溫度變化*小化

?嚴(yán)格控制物鏡和樣品之間的氣流，使氣流對(duì)測(cè)量影響*小化

許多噪聲源可以通過以下的方法來(lái)消除或減低，一是很好控制測(cè)試環(huán)境如聲波、氣流、溫度及其變化等；二是進(jìn)行多次測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果加以平均從而獲得很好的測(cè)量結(jié)果。

通過上述描述的方法和測(cè)量過程，可以證明ZYGO有能力測(cè)量粗糙度小于0.05nm的光滑表面，很好地控制環(huán)境并選擇合適的內(nèi)部精度以及基于系統(tǒng)優(yōu)化函數(shù)的位相平均次數(shù)，就能讓光學(xué)輪廓儀測(cè)量高質(zhì)量的表面形貌。因此，NewView?7300的高采樣速度和高分辨率使得超光滑表面形貌測(cè)量變得輕而易舉。

機(jī)械加工中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的機(jī)械零件由于受加工設(shè)備的限制，對(duì)精度包括平面度，粗糙度的要求常規(guī)下停留在微米量級(jí)。但隨著技術(shù)發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械零件的加工精度要求開始向納米量級(jí)邁進(jìn)，設(shè)備加工精度的提高帶動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段包括接觸式和2D方式的檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)納米量級(jí)精度的機(jī)械零件有很大的局限性。

光學(xué)輪廓儀*初應(yīng)用在光學(xué)加工行業(yè)時(shí)，其3D、高速、精密、可靠和穩(wěn)定，開始引起加工人士的注意并開始應(yīng)用。ZYGO光學(xué)輪廓儀已在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴、半導(dǎo)體切割刀具、人工關(guān)節(jié)制造、量塊標(biāo)定等方面有大量的應(yīng)用。ZYGO的MetroPro®分析軟件中的一些特定功能如平面度、粗糙度、直線度和高度差等在機(jī)械加工檢測(cè)中呈現(xiàn)出新的應(yīng)用。