ZYGO ZeGage Pro轮廓仪的测量模式

ZYGO ZeGage Pro轮廓仪的测量模式

• 工作原理：通过压电陶瓷或其他高精度驱动器，使干涉物镜相对于样品进行垂直方向的连续或步进扫描。在每一个Z轴位置，相机捕获一幅整个视场的干涉图像。对于表面上的每一点，其光强随扫描位置变化的曲线形成一个包络，包络峰值对应的Z轴位置即被确定为该点的高度。

  
  

• 适用场景：适用于大多数具有连续表面的样品，特别是那些具有微小台阶、中等粗糙度或一定起伏的表面。它的垂直测量范围相对较宽，可以从数纳米到数毫米，在垂直分辨率和测量范围之间提供了较好的平衡。

  
  

• 特点：对振动相对不敏感（相较于PSI模式），处理表面不连续性的能力较强，是通用性较广的模式。

  
  

• 工作原理：在扫描过程中，在每个Z轴位置，通过压电陶瓷微动参考镜，精确地引入已知的、小幅度的相位变化（例如每次移动1/4波长），并采集多幅（通常为5幅或更多）干涉图。利用这些相移干涉图，通过算法可以直接解算出每个像素点的相位信息，进而以更高的精度计算出表面高度。

  
  

• 适用场景：主要用于测量极其光滑的表面，如高质量的光学镜面、抛光硅片、超光滑薄膜等。这些表面的高度变化通常远小于光源的波长。

  
  

• 特点：可以提供亚纳米甚至更高的垂直分辨率。但其有效测量范围非常有限，通常小于一个波长（约几百纳米），并且对振动和环境扰动更为敏感。它不适合测量有台阶或粗糙的表面。

  
  

• 工作原理：软件基于对样品预览图像的初步分析（如对比度、纹理），自动推荐使用VSI模式还是PSI模式，并可能预置一套扫描参数。更先jin的系统能够在一次测量中，对不同区域自适应地采用不同模式（例如，对平坦区域用PSI模式求高分辨率，对台阶区域用VSI模式保证量程），实现无缝的数据合并。

  
  

• 特点：降低了模式选择的门槛，尤其有利于新手用户或处理大量未知样品时快速获得有效数据。

  
  

• 工作原理：在高精度电动样品台的辅助下，按照预设的网格（如2x2, 3x3等），依次测量相邻的多个区域。软件利用相邻区域重叠部分的特征，自动将这些子区域的测量数据对齐并拼接成一幅完整、连续的大面积三维形貌图。

  
  

• 适用场景：测量尺寸大于单个物镜视场的样品，例如大尺寸光学窗口、机械密封面、显示屏局部等，用于评估整体面形或大范围的粗糙度分布。

  
  

• 工作原理：当光照射到薄膜上时，会在薄膜的上表面和下表面同时发生反射，产生两组具有光程差的干涉信号。通过分析垂直扫描得到的干涉信号，可以识别出分别对应于上表面和下表面的两个包络峰值，两个峰值之间的Z轴距离差与薄膜的光学厚度相关（需要知道薄膜的折射率来换算物理厚度）。

  
  

• 适用场景：测量单层透明薄膜的厚度，如硅片上的氧化层、光学镀膜、光刻胶等。

  
  

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

   
   

2. 台阶高度或起伏：存在大于约150纳米台阶的表面，必须使用VSI模式。

   
   

3. 测量速度：VSI模式通常扫描范围大，单次测量时间可能稍长但通用性好；PSI模式扫描范围小，有时速度更快。

   
   

4. 环境稳定性：PSI模式对振动敏感，需要更稳定的环境。

   
   

5. 样品反射率：两种模式都需要样品表面有足够的反射光信号。

   
   

通过了解和合理运用这些测量模式，用户可以更有效地发挥ZYGO ZeGage Pro的潜力，针对不同类型的表面获取更优的测量数据。

ZYGO ZeGage Pro轮廓仪的测量模式