三維光學(xué)輪廓儀布魯克ContourX-200測量模式

三維光學(xué)輪廓儀ContourX-200主要通過白光干涉原理進(jìn)行測量，但其軟件和算法通常提供不同的測量模式或分析策略，以適應(yīng)不同的表面類型和測量需求。理解這些模式有助于用戶在面對不同樣品時(shí)做出合適的選擇。

• 工作原理：如前所述，通過垂直掃描樣品或物鏡，采集一系列干涉圖，分析每個(gè)像素點(diǎn)干涉信號包絡(luò)的峰值位置來確定高度。這種模式對掃描范圍的適應(yīng)性較強(qiáng)。

  
  

• 適用表面：適用于大多數(shù)有一定反射率的表面，特別是具有連續(xù)起伏、微小臺階或中等粗糙度的表面。其垂直測量范圍較寬，可以從數(shù)納米到數(shù)毫米。

  
  

• 特點(diǎn)：測量速度、垂直分辨率和測量范圍之間有較好的平衡。是處理未知表面或常規(guī)測量的shou 選模式。

  
  

• 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(dòng)參考鏡或相位調(diào)制器，引入已知的、精確的相位變化（如90°步進(jìn)），采集多幅（通常5幅或以上）相移干涉圖。利用相位解算算法，可以直接計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)的相位差，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為高度信息。這種方法不依賴于包絡(luò)檢測，能更精確地確定表面高度。

  
  

• 適用表面：極其光滑的表面，如高質(zhì)量光學(xué)鏡面、硅片、拋光金屬表面等。要求表面起伏在波長量級以內(nèi)（通常小于λ/4，約150納米），否則會出現(xiàn)相位模糊。

  
  

• 特點(diǎn)：提供更高的垂直分辨率（可達(dá)0.1納米甚至更高），但對表面粗糙度有限制，且測量范圍很?。ㄍǔＯ抻谝粋€(gè)波長以內(nèi)）。對于超過此范圍的臺階，需要與VSI模式結(jié)合使用。

  
  

• 工作原理：基于預(yù)覽圖像的表面特征（如粗糙度、對比度），軟件自動(dòng)推薦使用VSI模式或PSI模式，甚至自動(dòng)設(shè)置掃描參數(shù)。有些系統(tǒng)可以在一次測量中，對平坦區(qū)域使用PSI模式以獲得高分辨率，對臺階或粗糙區(qū)域自動(dòng)切換為VSI模式以擴(kuò)展量程，實(shí)現(xiàn)“無縫合測量"。

  
  

• 特點(diǎn)：簡化了用戶操作，尤其適合非專業(yè)用戶或處理大量未知樣品時(shí)，能幫助避免模式選擇錯(cuò)誤。

  
  

• 工作原理：通過高精度的電動(dòng)樣品臺，按照預(yù)設(shè)的網(wǎng)格（如2x2, 5x5）移動(dòng)樣品，對每個(gè)相鄰區(qū)域分別進(jìn)行測量。軟件利用重疊區(qū)域的形貌特征，自動(dòng)將所有子區(qū)域的測量數(shù)據(jù)對齊并拼接成一幅完整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，如大尺寸光學(xué)元件、顯示屏局部、機(jī)械密封面等，需要評估整體平整度或大面積粗糙度分布。

  
  

• 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分別發(fā)生反射，產(chǎn)生兩組干涉信號。通過分析垂直掃描得到的干涉信號，可以分離出這兩組信號包絡(luò)對應(yīng)的峰值位置，兩個(gè)峰值之間的Z軸距離差值即對應(yīng)于薄膜的光學(xué)厚度（需結(jié)合薄膜折射率轉(zhuǎn)換為物理厚度）。

  
  

• 適用場景：測量單一透明薄膜的厚度，如硅片上的二氧化硅層、光學(xué)鍍膜、光刻膠層等。對多層膜或吸收較強(qiáng)的薄膜測量較為復(fù)雜。

  
  

1. 表面粗糙度：光滑表面（Ra < 幾十納米）可考慮PSI模式；較粗糙表面使用VSI模式。

   
   

2. 臺階高度或起伏范圍：大臺階（>150納米）必須使用VSI模式；微小起伏可使用PSI模式追求高分辨率。

   
   

3. 測量速度要求：VSI模式通常較快；PSI模式可能需要更多相移圖，但單次掃描范圍小，有時(shí)整體更快。

   
   

4. 樣品反射率：兩種模式都需要足夠的反射光信號。

   
   

5. 是否需要測量薄膜厚度：選擇專門的薄膜分析模式或功能。

   
   

三維光學(xué)輪廓儀布魯克ContourX-200測量模式