垂直扫描白光干涉术用于微机电系统的尺寸表征

随着微机电系统的发展,器件设计和加工过程中的表征成为一个主要问题。提出了将扫描白光干涉表面轮廓测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上。测量系统采用了米劳显微干涉仪,利用压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向100μm范围内的精确扫描,并通过傅里叶变换算法获取条纹包络峰的位置,进而得到器件的整体集合尺寸信息,与相移干涉方法相比大大提高了测量范围。通过测量纳米台阶对该系统进行了精度标定,测量重复性在亚纳米量级。最后通过测量微谐振器和微压力传感器的几何尺寸说明了该方法的功能。

基于有效信号提取的白光干涉信号快速处理方法

针对白光扫描干涉术在垂直大范围扫描过程中的测量效率问题,提出了一种基于有效信号提取的白光信号快速处理方法。使用白光LED光源,建立了双峰频谱分布模型,并使用该模型进行了仿真实验,给出了不同算法在特定采样步长下所需的最小采样区间长度确定方法,在不改变测量精度的条件下减少了解算所需的数据量,并使得轮廓解算可以在采样结束前开始。针对垂直大范围扫描过程中的背景值波动问题,给出了一种基于背景集合的白光干涉信号背景分离方法,并通过与几种常见信号处理方法的比较,证明了背景值提取的完整性,有效消除了背景值波动现象对测量精度造成的影响。最后将上述方法应用于自主设计开发的白光轮廓仪,使用傅里叶变换法精确测量了U盘接口表面形貌特征。测量结果表明:从扫描开始到获得表面高度信息的总时间减少了49.02%。

基于白光扫描干涉术的厚膜几何参数测量

提出了一种结合白光扫描干涉术与图像分割技术的薄膜自动测量方法,可以同时得到薄膜的上下表面形貌以及厚度等几何参数。测试系统集成了Mirau干涉物镜,通过高精度纳米定位器带动物镜实现垂直扫描。当薄膜厚度足够时,扫描所得信号会含有两组可分离的干涉条纹,利用Otsu方法实现双峰信号的自动分离。标准膜厚的测量实验表明,本文方法可以以nm级分辨力对符合可测条件的薄膜几何参数进行有效提取。

基于白光扫描干涉术的非球面光学元件大范围评价方法

通过白光扫描干涉术研究了用于非球面元件的大范围测量方法并利用纳米测量机(NMM)构建了测量系统。对系统的运行环境进行分析,定量给出了评定结果。在系统环境得以保证的前提下,重点研究了无重叠拼接方法,并将结果进行了对比;针对周期性非球面光学表面,提出通过白光倾斜扫描干涉法进行测量。扫描过程中,测试样品倾斜通过干涉区,消除了物镜视场的影响,使毫米量级表面一次扫描即可完成测量。针对扫描过程,分析了扫描过程中干涉条纹移出视场现象及双角度不一致对测量结果的影响。

菲涅耳微透镜芯模表面形貌的检测及加工误差分析

采用扫描白光干涉法对菲涅耳微透镜芯模表面浮雕结构进行了检测,并对元件表面微观形貌进行了三维重建。根据其表面形貌数据,引入幅度参数表征法,分别计算出横向线宽误差以及样品的系统刻蚀深度误差和随机刻蚀深度误差等纵向加工偏差。通过表面高度分布的偏斜度、表面高度分布的峭度等参数获得了有关微芯模表面误差和缺陷的量化信息。实验研究表明,扫描白光干涉法能精确定量化表征微芯模表面形貌特征,这对探索适用于新型微光学器件表面三维形貌误差的无损检测评价方法具有实际意义。

高精度智能三维轮廓测量仪

介绍了基于国产6JA干涉显微镜的智能三维轮廓测量仪。仪器的垂直测量范围达80μm,垂直分辨率达1nm;仪器可用于多种材料、多种形状的轮廓测量,只需几秒钟即可完成一个取样表面的二维和三维自动测量与评定。给出了对标准样板的测量结果,实验表明仪器总测量误差小于5%。