화이트 라이트 스캐너

White light scanner
그림 1스캔 화이트라이트 간섭계(SWLI)로 시각화된 네펜테스 카시아나의 달나라 세포.

백색광스캐너(WLS)는 분광광대역 '백색광' 조명을 가진 간섭 주사 간섭계(CSI)를 사용하여 물체의 표면 높이 측정을 수행하는 장치이다.주사 간섭계의 다른 구성을 사용하여 표면 프로파일이 센티미터 범위에서 측정되는 거시적 물체에서 마이크로미터 범위에서 측정되는 표면 프로파일이 있는 현미경 물체까지 측정할 수 있습니다.대규모 비간섭계 측정 시스템의 경우 구조 조명 3D 스캐너를 참조하십시오.

묘사

그림 2파일:Twyman-Green 간섭계 흰색 조명 스캐너로 설정

수직 주사 간섭계는 백색광의 낮은 간섭성을 이용하는 저 간섭계의 한 예입니다.간섭은 간섭계의 경로 길이 지연이 광원의 일관성 시간 내에 일치할 때만 발생합니다.VSI는 가장자리의 모양이 아닌 프린지 콘트라스트를 감시합니다.

그림 2는 거시 물체의 백색광 스캔을 위해 설정된 Twyman-Green 간섭계를 보여준다.시험체로부터의 빛과 기준 미러로부터의 반사광을 혼합해 간섭 패턴을 형성한다.CCD 이미지에는 광로의 길이가 광원의 코히렌스 길이의 절반 이하(일반적으로 마이크로미터)인 경우에만 테두리가 표시됩니다.간섭 신호(코렐로그래픽)는 검체 또는 참조 미러를 스캔할 때 기록 및 분석됩니다.검체 표면의 특정 지점의 초점 위치는 최대 프린지 대비 지점(즉, 상관도의 변조가 가장 큰 지점)에 해당합니다.

그림 3은 목표에서 Mirau 간섭계를 사용하는 백색광 간섭 현미경을 보여줍니다.백색광에 사용되는 다른 형태의 간섭계에는 Michelson 간섭계(저배율 목표의 경우, Mirau 목표의 기준 거울이 너무 많은 조리개를 방해할 수 있음)와 Linnik 간섭계(작업 [1]거리가 제한된 고배율 목표의 경우)가 있습니다.목적(또는 샘플)이 샘플의 전체 높이 범위에서 수직으로 이동하며 [2][3]각 픽셀에 대해 최대 프린지 대비의 위치를 찾습니다.

저간접 간섭법의 주요 장점은 간섭 [4][5][6]간섭법의 2파이 모호성에 시달리지 않는 시스템을 설계할 수 있다는 것이며, 180 μm × 140 μm × 10 μm 부피를 스캔하는 그림 1에서 볼 수 있듯이 프로파일링 단계와 거친 표면에 매우 적합하다.시스템의 축 분해능은 광원의 일관성 길이에 따라 결정되며 일반적으로 마이크로미터 [7][8][9]범위에 있습니다.산업 분야에는 공정 내 표면 도량형, 거칠기 측정, 접근하기 어려운 공간 및 불리한 환경에서의 3D 표면 도량형, 종횡비 특성(그로브, 채널, 구멍), 막두께 측정(반전도체 및 광학 산업 등)[10] 등이 있습니다.

테크니컬

그림 3백색 간섭 현미경

백광간섭검사(WLS) 시스템은 수직축을 따라 일련의 위치에서 강도 데이터를 캡처하여 백광간섭문자의 형상, 간섭문자의 국부적 위상 또는 모양과 위상 조합을 사용하여 표면의 위치를 결정합니다.백색광 간섭도는 실제로 여러 파장에 의해 생성된 프링지의 중첩으로 구성되어 스캔 위치의 함수로서 피크 프린지 콘트라스트를 얻습니다.즉, 물체 빔의 빨간색 부분은 기준 빔의 빨간색 부분과 간섭하고 파란색은 파란색과 간섭합니다.WLS 시스템에서는 광로차를 변화시키기 위해 촬상 간섭계를 수직으로 주사한다.이 프로세스 동안 일련의 간섭 패턴이 계측기 시야의 각 픽셀에 형성됩니다.이로 인해 간섭 함수가 발생하며 간섭은 광경로 차이의 함수로 변화합니다.데이터는 디지털 방식으로 저장되며 시스템 제조업체에 따라 주파수 공간으로 푸리에 변환되거나 교차 상관 방법이 적용되거나 공간 영역에서 분석되는 등 다양한 방식으로 처리됩니다.

푸리에 변환을 사용하면 원래의 강도 데이터는 파수 함수로서 간섭 위상으로 표현된다.파장수 k는 공간 주파수 영역의 파장을 표현한 것으로 k = 2µ/m2로 정의됩니다.위상 대 파장수를 플롯하면 함수의 기울기는 D = DG/2n의hGG 그룹-파장 굴절률의G 상대적인 변화에 대응합니다.여기서 n은 그룹-파장 굴절률입니다.이 계산이 각 화소에 대해 이루어지면 데이터로부터 3차원 표면 높이 맵이 나타난다.

실제 측정 공정에서는 정밀 기계단 또는 압전 포지셔너를 이용하여 대물을 수직으로 주사함으로써 광로차를 꾸준히 증가시킨다.간섭 데이터는 스캔의 각 단계에서 캡처됩니다.그 결과, 간섭도는 검출기 어레이내의 각 화소에 대해서 수직 위치의 함수로서 포착된다.장기 스캔을 통해 수집된 대량의 데이터를 걸러내기 위해 다양한 기술을 사용할 수 있습니다.대부분의 방법에서는 충분한 신호 대 노이즈를 나타내지 않는 원시 데이터를 기기가 거부할 수 있습니다.광로차이의 함수인 강도 데이터를 처리하여 시료의 높이 정보로 변환한다.

레퍼런스

  1. ^ Schmit, J.; Creath, K.; Wyant, J. C. (2007). "Surface Profilers, Multiple Wavelength, and White Light Intereferometry". Optical Shop Testing. p. 667. doi:10.1002/9780470135976.ch15. ISBN 9780470135976.
  2. ^ Harasaki, A.; Schmit, J.; Wyant, J. C. (2000). "Improved vertical-scanning interferometry" (PDF). Applied Optics. 39 (13): 2107–2115. Bibcode:2000ApOpt..39.2107H. doi:10.1364/AO.39.002107. hdl:10150/289148. PMID 18345114. Retrieved 21 May 2012.
  3. ^ "HDVSI - Introducing High Definition Vertical Scanning Interferometry for Nanotechnology Research from Veeco Instruments". Veeco. Retrieved 21 May 2012.
  4. ^ Plucinski, J.; Hypszer, R.; Wierzba, P.; Strakowski, M.; Jedrzejewska-Szczerska, M.; Maciejewski, M.; Kosmowski, B.B. (2008). "Optical low-coherence interferometry for selected technical applications" (PDF). Bulletin of the Polish Academy of Sciences. 56 (2): 155–172. Retrieved 8 April 2012.
  5. ^ Yang, C.-H.; Wax, A; Dasari, R.R.; Feld, M.S. (2002). "2π ambiguity-free optical distance measurement with subnanometer precision with a novel phase-crossing low-coherence interferometer" (PDF). Optics Letters. 27 (2): 77–79. Bibcode:2002OptL...27...77Y. doi:10.1364/OL.27.000077. PMID 18007717.
  6. ^ Hitzenberger, C. K.; Sticker, M.; Leitgeb, R.; Fercher, A. F. (2001). "Differential phase measurements in low-coherence interferometry without 2pi ambiguity". Optics Letters. 26 (23): 1864–1866. Bibcode:2001OptL...26.1864H. doi:10.1364/ol.26.001864. PMID 18059719.
  7. ^ Wojtek J. Walecki, Kevin Lai, Vitalij Souchkov, Phuc Van, SH Lau, Ann Koo Physica Status Solidi C 제2권, 제3호, 984 - 989페이지
  8. ^ W. J. Waleki 등Electronics Manufacturing Technology Symposium, 2004, "연삭 및 다이싱 테이프에 장착된 초박형 패턴 웨이퍼의 비접촉 고속 웨이퍼 도량형"IEEE/CPMT/SEMI 제29회 인터내셔널 볼륨, 2004년 7월 14-16일 발행, 페이지: 323 - 325
  9. ^ "Services". www.zebraoptical.com.
  10. ^ "Metrology Applications: Surface Roughness Measurement, Thickness, Volume Loss". www.novacam.com.

외부 링크