ZYGO ZeGage Pro輪廓儀的測量模式

• 工作原理：通過壓電陶瓷或其他高精度驅(qū)動器，使干涉物鏡相對于樣品進(jìn)行垂直方向的連續(xù)或步進(jìn)掃描。在每一個(gè)Z軸位置，相機(jī)捕獲一幅整個(gè)視場的干涉圖像。對于表面上的每一點(diǎn)，其光強(qiáng)隨掃描位置變化的曲線形成一個(gè)包絡(luò)，包絡(luò)峰值對應(yīng)的Z軸位置即被確定為該點(diǎn)的高度。

  
  

• 適用場景：適用于大多數(shù)具有連續(xù)表面的樣品，特別是那些具有微小臺階、中等粗糙度或一定起伏的表面。它的垂直測量范圍相對較寬，可以從數(shù)納米到數(shù)毫米，在垂直分辨率和測量范圍之間提供了較好的平衡。

  
  

• 特點(diǎn)：對振動相對不敏感（相較于PSI模式），處理表面不連續(xù)性的能力較強(qiáng)，是通用性較廣的模式。

  
  

• 工作原理：在掃描過程中，在每個(gè)Z軸位置，通過壓電陶瓷微動參考鏡，精確地引入已知的、小幅度的相位變化（例如每次移動1/4波長），并采集多幅（通常為5幅或更多）干涉圖。利用這些相移干涉圖，通過算法可以直接解算出每個(gè)像素點(diǎn)的相位信息，進(jìn)而以更高的精度計(jì)算出表面高度。

  
  

• 適用場景：主要用于測量極其光滑的表面，如高質(zhì)量的光學(xué)鏡面、拋光硅片、超光滑薄膜等。這些表面的高度變化通常遠(yuǎn)小于光源的波長。

  
  

• 特點(diǎn)：可以提供亞納米甚至更高的垂直分辨率。但其有效測量范圍非常有限，通常小于一個(gè)波長（約幾百納米），并且對振動和環(huán)境擾動更為敏感。它不適合測量有臺階或粗糙的表面。

  
  

• 工作原理：軟件基于對樣品預(yù)覽圖像的初步分析（如對比度、紋理），自動推薦使用VSI模式還是PSI模式，并可能預(yù)置一套掃描參數(shù)。更先jin的系統(tǒng)能夠在一次測量中，對不同區(qū)域自適應(yīng)地采用不同模式（例如，對平坦區(qū)域用PSI模式求高分辨率，對臺階區(qū)域用VSI模式保證量程），實(shí)現(xiàn)無縫的數(shù)據(jù)合并。

  
  

• 特點(diǎn)：降低了模式選擇的門檻，尤其有利于新手用戶或處理大量未知樣品時(shí)快速獲得有效數(shù)據(jù)。

  
  

• 工作原理：在高精度電動樣品臺的輔助下，按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)格（如2x2, 3x3等），依次測量相鄰的多個(gè)區(qū)域。軟件利用相鄰區(qū)域重疊部分的特征，自動將這些子區(qū)域的測量數(shù)據(jù)對齊并拼接成一幅完整、連續(xù)的大面積三維形貌圖。

  
  

• 適用場景：測量尺寸大于單個(gè)物鏡視場的樣品，例如大尺寸光學(xué)窗口、機(jī)械密封面、顯示屏局部等，用于評估整體面形或大范圍的粗糙度分布。

  
  

• 工作原理：當(dāng)光照射到薄膜上時(shí)，會在薄膜的上表面和下表面同時(shí)發(fā)生反射，產(chǎn)生兩組具有光程差的干涉信號。通過分析垂直掃描得到的干涉信號，可以識別出分別對應(yīng)于上表面和下表面的兩個(gè)包絡(luò)峰值，兩個(gè)峰值之間的Z軸距離差與薄膜的光學(xué)厚度相關(guān)（需要知道薄膜的折射率來換算物理厚度）。

  
  

• 適用場景：測量單層透明薄膜的厚度，如硅片上的氧化層、光學(xué)鍍膜、光刻膠等。

  
  

1. 表面粗糙度：光滑表面（Ra < 10 nm）可考慮PSI模式；較粗糙表面使用VSI模式。

   
   

2. 臺階高度或起伏：存在大于約150納米臺階的表面，必須使用VSI模式。

   
   

3. 測量速度：VSI模式通常掃描范圍大，單次測量時(shí)間可能稍長但通用性好；PSI模式掃描范圍小，有時(shí)速度更快。

   
   

4. 環(huán)境穩(wěn)定性：PSI模式對振動敏感，需要更穩(wěn)定的環(huán)境。

   
   

5. 樣品反射率：兩種模式都需要樣品表面有足夠的反射光信號。

   
   

通過了解和合理運(yùn)用這些測量模式，用戶可以更有效地發(fā)揮ZYGO ZeGage Pro的潛力，針對不同類型的表面獲取更優(yōu)的測量數(shù)據(jù)。

ZYGO ZeGage Pro輪廓儀的測量模式