3D表面轮廓仪主要应用

测量动态MEMS设备

光学轮廓仪是确定MEMS设备表面特征的一 种非常有用的工具。传统意义上，光学轮廓仪被用来测量样品的表面特性。但是，在测量过程中，所测量的样品需保持在静止的状态下，如果样品不稳定或者 处于运动状态则会引起图像混乱模糊、数据不完整或者数据丢失等现象。然而，对于MEMS设备，需要确定该设备处于运动状态时的形貌特征，了解和确定 其在运动状态下的功能和特征对研发和生产质量控制至关重要，作为质量检验，只有动态测量才可以真正模拟MEMS实际运行状态，从而达到正真的功能检测。

先进的3D光学轮廓仪能够实现这一测量功能，运用NewView?7300和新的动态测量模块DMM可以形成一个动态测量体系：一个频闪的LED光源同步于MEMS设备的触发信号，通过调整光源的频闪频率，其MEMS设备的运动被有效“静止”。实现光学轮廓仪在 动态设备上进行测量。

无论是生产制造过程中的质量控制，还是实验室的研究，ZYGO装有DMM模块的NewView?7300系统对检查静态和动态MEMS提供了不可或缺的测量设备和全面的解决办法。其最佳的测量范围和测量速度，已成为动态MEMS测量的理想解决方案。

薄膜分析应用

白光扫描干涉仪NewView?系列能够从样品表面反射和参照反射的相干光中产出形貌高度数据。干涉物镜在垂直方向上进行扫描，CCD记录下干涉条纹的演变。计算机通过分析条纹演变过程中的强度变化，就能精确确定样品形貌的高度。

过去，测试样品时，只有一个调制信号被检查到，但大部分的样品如半导体、MEMS、平面显示屏等，这些样品透射且能在样品的同一点上产生多个调制信号，利用传统的分析方法来处理这些信号有可能导致不正确或不存在的数据。

为分离多个调制信号，MetroPro?8.1.1（或更高级版本）包含ZYGO专利的薄膜分析软件——TopSlice和FilmSlice可以消除这些缺陷并让用户获得下列结果：

? 单独测量薄膜顶部表面形貌

? 单独测量薄膜底部表面形貌

? 单独测量薄膜厚度、顶部表面形貌和底部表面形貌

NewView?7300系统采用一种增强型光源，包括一个LED光源和一个可变的光圈来限定光源的数值孔径。其光圈保证所有的物镜可以用来测量薄膜的第二个面和厚度，5倍或者更低的物镜可以测量光学厚度1.5μm至75μm薄膜的顶部面形特征和底部面形特征以及薄膜厚度，大于5倍的物镜可以得到更精确测量，但是可测量的最大薄膜厚度随着物镜的放大倍数增加而降低。MetroPro?薄膜分析模块同时提供顶部面形、第二面（一般称为底部）面形和薄膜厚度的数据。

MetroPro?薄膜分析应用结合ZYGO最优秀的轮廓仪—NewView?7300—是目前对薄膜面形和薄膜厚度定量和直接显示的最快且功能最完善的仪器。ZYGO专利的TopSlice和FilmSlice算法让用户在薄膜中对薄膜厚度的最大范围和无可比拟的重复性具有充足的信心。

测量次纳米表面形貌

众所周知，白光光学轮廓仪可以用来测量表面形貌。随着机械精度和光学加工能力的提高，超光滑或者次纳米表面的加工越来越普及，这些表面的量化已成为过程控制的关键。

NewView?7000系列光学轮廓仪运用扫描白光干涉技术配备MetroPro?软件和专利的FDA分析技术使得表面形貌的测量能够达到次纳米量级。如果很好的控制测量环境，选择合适测量参数以及可靠的仪器校准，则表面粗糙度测量可以达到皮米量级（1×10-12）。

在对超光滑表面进行定量测试时，首先要清楚每一个测量系统均存在其固有本底噪声。这些噪声来源电子噪声、接收器噪声、参考镜表面的微小不平整以及测量环境引起的微小振动等。对大多数样品，NewView系统的测量噪声基本上可以忽略，因为所测量的结果远大于本底噪声。但对于非常光滑的表面，本底噪声就得加以考虑，对这些样品的测量就需要清楚知道噪声的来源并加以很好的控制。

测量超光滑表面需要对测量环境很好的控制，理想的测量环境是：

? 机械和声波振动的最小化

? 在测量时间内严格控制温度的变化，使样品，物镜温度变化最 小化

? 严格控制物镜和样品之间的气流，使气流对测量影响最小化

许多噪声源可以通过以下的方法来消除或减低，一是很好控制测试环境如声波、气流、温度及其变化等；二是进行多次测量并将测量结果加以平均从而获得很好的测量结果。

通过上述描述的方法和测量过程，可以证明ZYGO有能力测量粗糙度小于0.05nm的光滑表面，很好地控制环境并选择合适的内部精度以及基于系统优化函数的位相平均次数，就能让光学轮廓仪测量高质量的表面形貌。因此，NewView?7300的高采样速度和高分辨率使得超光滑表面形貌测量变得轻而易举。

机械加工中的应用

传统的机械零件由于受加工设备的限制，对精度包括平面度，粗糙度的要求常规下停留在微米量级。但随着技术发展，人们对机械零件的加工精度要求开始向纳米量级迈进，设备加工精度的提高带动检测技术的发展，传统的检测手段包括接触式和2D方式的检测方法对检测纳米量级精度的机械零件有很大的局限性。

光学轮廓仪最初应用在光学加工行业时，其3D、高速、精密、可靠和稳定，开始引起加工人士的注意并开始应用。ZYGO光学轮廓仪已在汽车发动机喷油嘴、半导体切割刀具、人工关节制造、量块标定等方面有大量的应用。ZYGO的MetroPro?分 析软件中的一些特定功能如平面度、粗糙度、直线度和高度差等在机械加工检测中呈现出新的应用。