3D表面輪廓儀主要應用

測量動態MEMS設備

光學輪廓儀是確定MEMS設備表面特征的一種非常有用的工具。傳統意義上，光學輪廓儀被用來測量樣品的表面特性。但是，在測量過程中，所測量的樣品需保持在靜止的狀態下，如果樣品不穩定或者處于運動狀態則會引起圖像混亂模糊、數據不完整或者數據丟失等現象。然而，對于MEMS設備，需要確定該設備處于運動狀態時的形貌特征，了解和確定其在運動狀態下的功能和特征對研發和生產質量控制至關重要，作為質量檢驗，只有動態測量才可以真正模擬MEMS實際運行狀態，從而達到正真的功能檢測。

先進的3D光學輪廓儀能夠實現這一測量功能，運用NewView?7300和新的動態測量模塊DMM可以形成一個動態測量體系：一個頻閃的LED光源同步于MEMS設備的觸發信號，通過調整光源的頻閃頻率，其MEMS設備的運動被有效“靜止”。實現光學輪廓儀在動態設備上進行測量。

無論是生產制造過程中的質量控制，還是實驗室的研究，ZYGO裝有DMM模塊的NewView?7300系統對檢查靜態和動態MEMS提供了不可或缺的測量設備和**的解決辦法。其*佳的測量范圍和測量速度，已成為動態MEMS測量的理想解決方案。

薄膜分析應用

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出形貌高度數據。干涉物鏡在垂直方向上進行掃描，CCD記錄下干涉條紋的演變。計算機通過分析條紋演變過程中的強度變化，就能**確定樣品形貌的高度。

過去，測試樣品時，只有一個調制信號被檢查到，但大部分的樣品如半導體、MEMS、平面顯示屏等，這些樣品透射且能在樣品的同一點上產生多個調制信號，利用傳統的分析方法來處理這些信號有可能導致不正確或不存在的數據。

為分離多個調制信號，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果：

?單獨測量薄膜頂部表面形貌

?單獨測量薄膜底部表面形貌

?單獨測量薄膜厚度、頂部表面形貌和底部表面形貌

NewView?7300系統采用一種增強型光源，包括一個LED光源和一個可變的光圈來限定光源的數值孔徑。其光圈保證所有的物鏡可以用來測量薄膜的**個面和厚度，5倍或者更低的物鏡可以測量光學厚度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**測量，但是可測量的*大薄膜厚度隨著物鏡的放大倍數增加而降低。MetroPro®薄膜分析模塊同時提供頂部面形、**面（一般稱為底部）面形和薄膜厚度的數據。

MetroPro®薄膜分析應用結合ZYGO*優良的輪廓儀—NewView?7300—是目前對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薄膜厚度的*大范圍和無可比擬的重復性具有充足的信心。

測量次納米表面形貌

眾所周知，白光光學輪廓儀可以用來測量表面形貌。隨著機械精度和光學加工能力的提高，超光滑或者次納米表面的加工越來越普及，這些表面的量化已成為過程控制的關鍵。

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

在對超光滑表面進行定量測試時，首先要清楚每一個測量系統均存在其固有本底噪聲。這些噪聲來源電子噪聲、接收器噪聲、參考鏡表面的微小不平整以及測量環境引起的微小振動等。對大多數樣品，NewView系統的測量噪聲基本上可以忽略，因為所測量的結果遠大于本底噪聲。但對于非常光滑的表面，本底噪聲就得加以考慮，對這些樣品的測量就需要清楚知道噪聲的來源并加以很好的控制。

測量超光滑表面需要對測量環境很好的控制，理想的測量環境是：

?機械和聲波振動的*小化

?在測量時間內嚴格控制溫度的變化，使樣品，物鏡溫度變化*小化

?嚴格控制物鏡和樣品之間的氣流，使氣流對測量影響*小化

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

通過上述描述的方法和測量過程，可以證明ZYGO有能力測量粗糙度小于0.05nm的光滑表面，很好地控制環境并選擇合適的內部精度以及基于系統優化函數的位相平均次數，就能讓光學輪廓儀測量高質量的表面形貌。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量變得輕而易舉。

機械加工中的應用

傳統的機械零件由于受加工設備的限制，對精度包括平面度，粗糙度的要求常規下停留在微米量級。但隨著技術發展，人們對機械零件的加工精度要求開始向納米量級邁進，設備加工精度的提高帶動檢測技術的發展，傳統的檢測手段包括接觸式和2D方式的檢測方法對檢測納米量級精度的機械零件有很大的局限性。

光學輪廓儀*初應用在光學加工行業時，其3D、高速、精密、可靠和穩定，開始引起加工人士的注意并開始應用。ZYGO光學輪廓儀已在汽車發動機噴油嘴、半導體切割刀具、人工關節制造、量塊標定等方面有大量的應用。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械加工檢測中呈現出新的應用。