Описание Профилометр SURFIEW Elite

Сканирующий интерферометр белого света SURFIEW Elite – это серия приборов, используемая для бесконтактного измерения изменений высоты поверхности с большой точностью в производстве и на R&D предприятиях (микроэлектроника, научные лаборатории, ВУЗы, производство электроники, оптики и др.). Приборы линейки SURFIEW основаны на принципе оптической профилометрии и позволяют производить полноценную оценку текстуры поверхности, включая замер шероховатости образца, оценку кривизны поверхности, толщины пленок и многое другое. Оптическая профилометрия, основанная на отражении светового сигнала от поверхности, позволяет измерять топографию поверхности, достигая субнанометрового разрешения по вертикали (z ось).

Принцип работы профилометров SURFVIEW

Оптические профилометры линейки SURFIEW позволяют измерить поверхность образца в диапазонах от нескольких десятков мкм² до нескольких мм². Измеряемый участок: от 1 нм до 10 мм, вертикальное z разрешение – вплоть до 0.1 нм. Оборудование относится к приборам неразрушающего контроля и позволяет производить измерения образца без модификации поверхности (например, в сравнении с АСМ и РЭМ методиками, где поверхность образца повреждается в результате сканирования или при предварительной пробоподготовке), причём z разрешение профилометров SURFIEW не зависит от увеличения объектива, как например, в конфокальных методах. Прибор позволяет исследовать такие материалы, как полимеры, биологические образцы, порошки, металлы, стекла и многое другое.

Особенности:

• Быстрый бесконтактный неразрушающий замер 2D профиля или 3D топографии образца.
• Измерение шероховатости образца, кривизны поверхности, толщины пленок, анализ дефектов (микротрещины, сколы, царапины) и др.
• Вертикальное z разрешение вплоть до 0.1 нм (вне зависимости от используемого объектива).
• Возможность изменения поля зрения за счет использования разных объективов.
• Высокая повторяемость и воспроизводимость измерений

Сферы применения:

• Микроэлектроника (анализ stud bump структур, контроль после CMP и CVD процессов, замер подложек, MEMS устройств и др.).
• Производство печатных плат (анализ печатных слоев, подложек, BGA и др.).
• Производство дисплеев (анализ TFT, LED, OLED слоев,  RGB, квантовых точек и др.).
• Микрооптика и стекольная индустрия (анализ шероховатости линз, напыления и др.).
• Механика и механообработка (замер высокоточных деталей, анализ лазерной обработки и др.).
• Аккумуляторы (анализ полимеров, электродов и др.).
• Биоприменения (неразрушающий контроль органических образцов).

Сравнение методик измерения

Сканирующие интерферометры SURFIEW основаны на WLI методике (WLI – white light interferometry или SWLI). Прибор работает за счет разложения свет излучателя в оптическом тракте прибора на 2 пучка. Первый пучок падает на образец, и , отражаясь, встречается со вторым пучком, приходящим на опорное зеркало прибора. Лучи интерферируют, разность волн отраженного и опорного пучка приводит к возникновению интерференционных полос, которые анализируются прибором.

Существуют две основные методики измерения WLI интерферометров: фазосдвигающая интерферометрия (Phase-Shifting Interferometry, PSI) и вертикальная сканирующая интерферометрия (Vertical Scanning Interferometry, VSI). SURFIEW интерферометры на базе PSI методики позволяют достичь z разрешения до 0.1 нм, на базе VSI методики – до 0.5 нм.

• PSI (Интерферометрия с фазовым сдвигом) основана на анализе интерферограмм — изображений, распределение интенсивности в которых зависит от разности длины оптического пути, проходимого светом в опорном и измерительном плечах интерферометра. Заметное влияние на интенсивность разность оказывает только тогда, когда находится в пределах длины когерентности.
  Фазовое сканирование производится, например, перемещением зеркала в опорном плече интерферометра с шагом, составляющим доли длины волны света. При этом для каждой точки изображения можно построить коррелограмму — зависимость интенсивности от фазового сдвига.

• VSI (вертикальная сканирующая интерферометрия) основан на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали. Метод позволяет измерять поверхности с большими значениями параметров шероховатости, а также различные дефекты глубиной до двух миллиметров. Положение реперного зеркала в объективах подобрано таким образом, чтобы оптическая разность хода была равна нулю . При этом условии в интерференционной картине возникают максимумы для всех длин воли, и наблюдается абсолютный максимум интенсивности, регистрируемый видеокамерой. Таким образом, если в некоторой точке образца наблюдается абсолютный максимум, она находится в фокусе. При вертикальном сканировании все точки поверхности поочередно проходят через фокус. По последовательности полученных интерференционных картин видеокамера определяет изменения интенсивности света в каждой точке в зависимости от расстояния. Программа вычисляет положение максимума интенсивности для каждой точки матрицы, после чего восстанавливается форма поверхности, основанная на регистрации интерференционных картин в белом свете при перемещении образца по вертикали.

Модельный ряд серии SURFiEW Elite 

Серия профилометров SURFiEW Elite поставляется в трех моделях:

Опция “Сканирование мотором” для профилометров Surfiew

Cканирование мотором – это опция для измерения профиля и структуры поверхности образцов, имеющих большие перепады высот, вплоть до 10 мм. Измерение производится с помощью высокоточного шагового двигателя, установленного в дополнении к пьезосканеру профилометра, имеющим стандартный ход сканера до 200 мкм. Данная опция рекомендуется при проведении измерений профиля дорожек, переходных структур, а также отверстий, имеющих перепады высот в 150мкм и более. Опция доступна только для профилометров серий Elite, Pro, Master

Опциональное программное обеспечение

Программное обеспечение Mountains®, разработанное компанией Digital Surf, является инструментом для анализа поверхности и используется в качестве стандарта в области 2D и 3D анализа текстуры поверхности и метрологии. Mountains® интегрируется с ведущими производителями приборов и микроскопов для поверхностной метрологии и используется тысячами исследовательских институтов, лабораторий и промышленных предприятий по всему миру. Данное ПО является опциональным и поставляется для профилометров Surfiew по запросу.

С помощью Mountains® можно анализировать как простые, так и сложные данные, полученные с помощью широкого спектра приборов для анализа поверхности и микроскопов. Программное обеспечение предоставляет такие возможности, как визуализация, коррекция и анализ профилей и поверхностей, вычитание шероховатости и волнистости в соответствии с ISO 16610, расчет параметров профиля и ареала ISO, извлечение функциональной и метрологической информации из данных с помощью передовых инструментов, таких как Фурье-анализ, анализ частиц, замер высоты ступеньки, подгонка формы, вейвлет-фильтрация, фрактальный анализ и т.д. Кроме того, Mountains® позволяет загружать, визуализировать и анализировать поверхности свободной формы (оболочки).

MountainsMap® – это золотой стандарт в области анализа 2D и 3D текстуры поверхности и метрологии, используемый тысячами инженеров, ученых и метрологов по всему миру. Это программное обеспечение обеспечивает надежные и точные результаты измерений и является необходимым инструментом для любого, кто занимается анализом поверхности.

Возможности программного обеспечения Mountains® включают в себя:

• Анализ шероховатости и волнистости профиля – предоставляет инструменты для измерения и анализа шероховатости и волнистости профиля в соответствии с ISO 4287, ISO 4288, ISO 13565 и другими стандартами.
• Базовый анализ данных о поверхности – предоставляет набор инструментов для анализа и визуализации данных о поверхности, включая измерение параметров профиля и топографии, анализ текстуры, фильтрацию и коррекцию данных.
• Сшивание изображений и поверхностей, удаление случайных ошибок и реконструкция мультифокусного изображения – позволяет создавать большие изображения и поверхности путем сшивания нескольких изображений и удаления случайных ошибок, а также выполнять реконструкцию изображений, полученных с источников, имеющих разный фокус, для получения четких изображений поверхности.
• Анализ толщины – предоставляет инструменты для измерения и анализа толщины слоев и покрытий, включая измерение толщины покрытия, определение толщины слоев и анализ прозрачности.
• 4D изменение поверхности – предоставляет инструменты для измерения и анализа изменений поверхности во времени, включая измерение скорости износа, деформации и других изменений поверхности.
• Анализ линз – предоставляет инструменты для измерения и анализа формы и качества линз, включая измерение кривизны, радиуса, астигматизма и других параметров.
• Анализ контуров – предоставляет инструменты для измерения и анализа контуров и профилей, включая измерение длины, ширины, высоты, угла и других параметров.

ПО MountainsMap® включает в себя такие инструменты как:

• Выравнивание.
• Переворот по горизонтальной или вертикальной оси.
• Вращение с шагом в один градус.
• Выделение зон.
• Коррекция или удаление аномальных линий развертки.
• Пороговая обработка для удаления пиков.
• Ретуширование изолированных артефактов.
• Деконволюция для минимизации влияния наконечника на данные измерений.
• Заполнение недостающих точек данных.
• Сглаживание поверхности.
• Ресэмплинг для увеличения разрешения изображения.