Bruker最近发布了通用扫描干涉仪（USI）测量模式，为ContourX白光干涉仪（WLI）轮廓仪提供广泛表面的通用测量结果。
USI.能够自动感测，完全自动化的表面纹理优化信号处理，同时提供分析的表面形貌的最逼真和准确的计算。
本文概述了USI技术如何跨越广泛的应用领域，从半导体制造计量到先进的研究和医疗组件的检测。
技术概述
USI技术中不需要运算符输入，其自动修改算法参数，以获得同一视野中的各种曲面纹理的理想结果，即使在具有不同高度，对比度和强度的表面上也是如此。
USI与众不同，因为它可以配置为自动检测表面类型，并提供该表面最精确的面积计量描述。
作为基于光学的轮廓内的最大力测定方法之一，USI提供单一测量模式，集成了垂直范围可达120微米，亚纳米垂直分辨率计量上几乎所有的表面，无论是不透明或透明的。
在整个垂直测量范围内保持亚纳米垂直分辨率的情况下，还可以使用这种模式获取多尺度数据。以图1为例，展示了一个手机摄像头镜头安装到装配件后的测量结果。
宽扫描范围使得能够测量镜头的侧面。USI的自动表面感测清楚地显示了一旦球形形状自动移除，就会显示在最终图像中的模具销圆柱磨削标记。
图1所示。相机镜头测量（顶部），并拆下球形（底部）。图像信用：布鲁克纳米表面
适用于广泛应用的灵活性
当描述各种样品或在多个用户的情况下，USI包括所有布鲁克的易用性特点，同时保持精度和准确性的任何表面分析通过自动选择。
为了在工业检验中配置连续响应或维持高级研究中的测试和灵活性，USI为用户提供了选择四种操作分辨率模式：自动，标准，高保真度或高速之间的选择。用户可以由用户选择各种方案的过程分辨率，并在基本下拉菜单中呈现（如图2所示）。
图2。USI分辨率模式。图像信用：布鲁克纳米表面
下面描述了四种主要的分辨率设置。
- 自动 - 3D WLI Metrology Profiler将自动检测到表面纹理属性，并且分辨率设置将根据空间地形的频率或幅度调整到三种其他模式之一。
此设置将默认为高保真相对光滑的表面。标准分辨率将被使用，如果所述表面是不平滑转动表面信号数据转换成地形地图高速模式和分辨率之间的平衡。该系统将选择高速模式与拓扑突然显著波动粗糙的表面。
- 标准 - 主要用于具有亚腔轮垂直分辨率的平滑表面，这根据具有速度增强算法的相位处理表面测量信号。
- 高保真度-当应用程序要求最佳垂直分辨率（0.1纳米）时（即使在漫反射或粗糙表面上）非常有用，这是另一种基于相位的算法，它将多次分析扫描以获得最佳和最精确的数据。
- 高速 - 与先前的垂直扫描算法相比，这具有较强的精度，作为质量级（COM）增强算法。通过该设置具有纳米精度的设置可以实现最有效的USI测量结果，并且当表面与大步骤相对粗略时，它主要有益。
这些设置有利于所有放大率（包括较低的放大率），以在大高度特性上获得埃表面分辨率。这意味着USI适用于高亚微米横向分辨率（高）和大视场（宽）。
自动传感的发展是为了在处理和获取速度与给定放大倍数或表面的最高质量数据之间取得平衡。然后，用户可以完全专注于数据生成或研究，同时了解每次将获得最佳结果。
在表面条件具有良好特征的示例中，用户可以选择以尽可能快的方式处理数据，例如，高速选项以最有效的方式获取数据，垂直分辨率略有降低。
除了分辨率设置外，USI还提供了信噪比（SNR）阈值设置，它排除了有限或低质量的信息，以捕获高保真地形。
该SNR阈值设定智能地使用相位和平均调制数据以呈现品质百分比排名在一系列样品类型的进一步提高可靠性。
任何不满足最小规格的特定数据像素将被排除为噪声，并将从最终图像中删除，产生一个无需用户输入的可靠数据集。
而最好的测试设置为2。USI提供多个显著计量优点布鲁克WLI分析器，因为它可以直接量化半透明材料的表面A 0设置不拒绝数据。欧洲杯足球竞彩
例如，数据存储和半导体制造商经常使用氧化铝或介质作为导电材料之间的绝缘屏障。欧洲杯足球竞彩
大多数的光学条纹高度测量算法对从所述表面返回所述相机信号的帧的中心的质量计算建立的。这意味着，当从底部和透明膜的顶表面上接收到的信号，这些高度都在一个位置中的中间平均以提供平均高度。
在Bruker Profilecometer上，选择合适的USI模式使操作员能够选择两个曲面的最强信号。与替代的非透明导电表面相比，这可以用作高度的测量表面（如图3所示）。
图3。示意图显示新USI模式如何在透明或具有挑战性的表面上提供更准确和更高的保真性地形，而不是传统模式，例如垂直扫描干涉测量法（VSI）。图像信用：布鲁克纳米表面
这种直接表面测量意味着USI是这些易碎材料的最佳非接触测量技术，用于研磨、沉积和蚀刻过程控制。欧洲杯足球竞彩
先进的敏锐的®测量方法还可以与USI一起使用，为特定视场和放大倍数组合提供最高的横向分辨率。
AcuityXR增强了横向重复性，而是比传统的显微镜成像增强3至5倍以进行类似的测量参数，如图4中的1200线所示。
图4。1200 l/mm聚合物光栅上的亚微米缺陷（39µm×21µm）。图像信用：布鲁克纳米表面
结合大台阶高度与精密表面分辨率
USI是完美的表征任何表面，从粗糙，台阶，平滑，或在单一图像的混合表面。图5展示了USI的多功能性，它描绘了一个铬在玻璃上的横向分辨率标准(西门子之星)的分析。
本标准集成了两种材料中反射率的差异的成像挑战，以及10倍物镜的衍射极限。欧洲杯足球竞彩
所述USI可以达到标准向上的横向分辨率的物理极限，和精确地量化了数百-的-纳米台阶高度，同时测量玻璃基板的表面光洁度下降到埃分布区萨水平与用于过滤没有要求。
USI能够创建高度动态表面结构的高保真描述，非常适合各种应用。
图5。表面光洁度为埃的分辨率玻璃。图片来源：布鲁克纳米表面
MEMS和微流体应用
图6呈现了微流体设备的3D交互式表示的更接近视图，这是对来自Bruker的USI技术获取的数据质量的遗嘱。这些通道的宽度和深度表征非常重要，因为通常采用这些微流体工具来提供非常少量的精确液体。
USI提供无衍射图像，而无需具有微米深光滑表面表征锋利的，高倾斜台阶结构时在替换的光学测量装置观察到的效应。
USI随心所用地处理该表面形貌并提供高质量，准确的分析表面数据，这使得能够简单地表征这些工具的基本深度，体积和表面光洁度设计功能参数。
图6。通过Vision64的多区域直接提取分析微流控装置的底部通道。图片来源：布鲁克纳米表面
半导体和晶圆制造
数据存储行业继续严重取决于传统硬盘的生产。通过云存储燃料大部分需求，它们正在增加具有新技术的面密度存储限制，例如Eamr，Mamr和Hamr。
随着该技术的发展，一系列历史滑块测量仍然是必要的，例如空气轴承表面（ABS）的表征。
ABS表面在旋转磁性介质和读写头(滑块)之间创建了一个空气轴承层。这使得滑块悬浮在表面上而不产生接触，同时产生吸力将滑块包含在一致的纳米高度内，以优化读取和跟踪写入性能。
图7显示了滑块ABS阶段特征的USI表征，描绘了数百纳米的特征高度，同时描绘了下蚀刻腔的亚腔轮表表面光洁度和具有抗埃重复性的上空气轴承特征，一切测量扫描。
图7。WLI图像显示(a)带有ABS功能的高清滑块，(b)只有ABS， (c)亚纳米表面抛光的空腔。图像信用：布鲁克纳米表面
半导体工业使用平面化或化学机械抛光(CMP)过程，通过机械和化学力量的结合来平滑晶圆片的表面。
在制造过程中不同阶段，晶片CMP进行用于去除多余的材料的平坦化表面上或揭示之前加入的电路特征的后续层下面的特征。
CMP过程是在整个晶圆片上进行的，其中包括各种材料，它们以不同的速度平面化和磨损。欧洲杯足球竞彩侵蚀(特征的深度)和非比例盘化(表面的曲率)是CMP过程的标准结果，这可以在图8所示的过度平坦中观察到。
图8。导致凹陷和深度差异的CMP工艺。图片来源：布鲁克纳米表面
这不仅证明了CMP技术弯曲或凹陷的较软金属材料，而且USI还轻松地描述了较大特征的深度和形状，其深度约为10纳米，比较小特征深。
半导体行业也有一系列的检查阶段，以验证晶圆组件和功能的正确制造。图9a描绘了一个需要检查的重复晶圆片模具结构，在这个测量的模具中没有观察到明显的视觉缺陷。
图9b显示了Bruker通过Vision多区域软件观察到的相邻重复模具结构，该软件自动检查和检测这些不同类型的结构。
多区域设置自动检测这些结构，并利用数据库日志记录中的通过/失败标准标记异常的结构。
图9。晶圆镶嵌结构（A）和晶片结构缺陷检查（B），具有多个区域设置。图像信用：布鲁克纳米表面
可以在通过将几个图像一起拼接到完整管芯的单个大图像中来执行较大区域的检测。另一种技术执行类似于缝合，其中在图像获取期间测量每个单独的图像，用于一系列通过/失败标准，其中可以将故障图像纳入以进行额外的分析。
精密表面加工和粗糙度
精密加工是在非常限制的公差下制造部件的过程，以确认在制造过程中实现了适合和完成的技术GDT标注和所有规格。
由于其纳米级的灵敏度和广阔的视野，与其他测量方法相比，采用USI测量模式的WLI轮廓仪可以提供更多的优势，以实现这些细致的设计规范。
图10给出了一个例子，其中两个表面，一个是通过磨削产生的，另一个是通过垂直铣削产生的，当使用触针轮廓仪进行分析时，产生了大约300纳米的平均粗糙度（Ra）。
图10。300 nm Sa研磨(a)和研磨(b)表面。图像信用：布鲁克纳米表面
USI测量模式与2D触控笔测量（ASME B46.1/ISO 4287）相对应，但可另外显示这些表面之间的明显变化，并可利用现代和全球知名的面粗糙度S参数（ISO 25178）测量差异。
精密加工是在一个范围内的材料，如青铜，钢，塑料，玻璃和石墨进行，仅举几个例子。欧洲杯足球竞彩将得到的复合物的部件和部件在行业采用从航空航天到医疗和汽车，几乎覆盖了所有的行业和技术。
具有单测量USI模式的Bruker的WLI可以量化所有这些表面饰面和材料，如图11所示，通过数十微米铣削表面和精密纳米SA Lapped Mated密封表面所示。欧洲杯足球竞彩
这些表面的有效鉴定证明，该技术使得整个迭代整理阶段控制成为可能。
图11。纳米SA密封表面（A）和数十微米SA铣削表面（B）以USI模式观看。图像信用：布鲁克纳米表面
结论
这Bruker光学WLI分析器USI测量模式为用户提供了高效益的用户，包括灵活性，易用性和更广泛的分析范围。
这种自学习，非接触，通用测量模式提供了最精确的3D表面形貌测量，可用于最广泛的表面选择。
如上所述，USI提供了准确、高效的结果，能够为从精密加工和医疗样品到数据存储、半导体晶圆器件测量和MEMS等应用提供显著的细节。
通过多个图像实现这些测量以覆盖更大的区域或单个快速测量。3D计量测量中的这种发展提供了当前市场中存在的不同技术表面的范围最精确的描述。
致谢
由来自布鲁克的Roger P欧洲杯足球竞彩osusta和Samuel Lesko最初编写的材料制作而成。
这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问布鲁克纳米表面。