测量超光滑表面通常需要使用光学计量工具，但重要的是要注意，光学解决方案并不都是相同的。如果要适当地支持质量和过程控制措施，对于超光滑表面的计量解决方案的选择必须能够提供极高的精度、精度和可重复性。
超级光滑的表面在各种微电子和光学应用中是常见的，并且通过使用表面影响功能性能，在这些行业中推动产品创新。控制，因此测量，表面特征变得越来越重要，作为朝向小型化和精密工程的转变的一部分。
先进制造工艺对表面纹理的要求继续向亚纳米级发展，这给计量工具带来了许多新的、独特的挑战，包括对高效过程控制和质量的需求不断增加。
直到最近，这种测量的标准方法涉及使用原子力显微镜（AFMS）或触控笔轮廓计的接触工具。不幸的是，这些技术被广泛认为耗时和容易破坏损坏的表面。它们还需要相当大的操作员培训，同时提供相对低的测量点密度。
图片来源:Zygo Corporation
这些问题可以用非接触式光学测量工具来解决——非接触式光学测量工具是测量超光滑表面粗糙度的首选方法。并非所有的光学技术都能提供所需的重复性和精确度;但是，任何供应商和技术都必须在做出决定之前仔细考虑。
非接触式光学计量技术
表面测量中使用的常见光学技术包括聚焦变化，共聚焦显微镜，和相干扫描干涉法(CSI)。
共焦显微镜
激光扫描和白光共聚焦显微镜通过小孔径观察反射光信号。这里，当成像系统处于焦点时，仅在检测器处接收光。
这种方法在快速生成高度倾斜或粗糙表面的3D图像时很有价值，但在试图测量光滑、无特征的样本时就不那么有效了。然而，共聚焦扫描只有在非常高的放大倍数下才真正适用于光滑表面，因为它的精度取决于显微镜物镜的放大倍数。
焦点变化
与共聚焦显微镜一样，这种技术的精度也依赖于所采用的客观放大倍率。聚焦变化的操作原理基于一束光束投射在评估对象表面的相对较小的区域上。对景深的分析将确定表面高度，从而实现该焦点，变化分析了检测器处的一组数据点以确定单个高度位置。这导致横向保真度的固有损失。
虽然焦点变化是一种相对通用的技术，但它不能用于被测量的表面在图像中不提供结构的情况;例如，非常光滑的玻璃或无特征的晶圆。
相干扫描干涉法
CSI利用光学干涉原理来评价一个“完美的”参考零件。在这里，照明分为两条路径。一条路径到达参考面，而另一条路径到达测试面。
每个表面的反射结合在一个探测器上，相互干扰并产生光和暗强度的图案。这种干涉图样表征了测试表面的形貌。
CSI使用的是白光，它的相干长度非常短。这就导致干扰信号被局部化。只有当测试腿和参考腿的长度相等时，才会发生这种情况。CSI通过聚焦“扫描”目标，调查样本中出现的各种高度。
CSI中涉及的扫描和局部干涉允许测量粗糙表面或具有台阶或其他不连续的结构表面，以及极其光滑的表面。
CSI呈现出与共焦和共焦的非联系方式相比的其他几个关键优势：
- 它是高度精确，提供纳米或亚纳米高度的精度在每一个放大。
- 它是一种快速，一致的测量，通常在几秒钟内产生〜19百万像素，无论放大如何。
- CSI可用于测量光学透明或超光滑的表面，以及具有透明光学膜的表面。
这些优点结合起来提供了出色的应用通用性。CSI也适用于低倍率或大视场成像(< 5倍)和更高倍率的纹理测量。在每种情况下，CSI都提供了相同的亚纳米级性能。
基于级别的CSI工具
需要注意的是，并不是所有基于csi的工具都是相同的，所以寻找3D光学测量解决方案的用户应该根据其速度、更宽的放大倍数、优越的z -分辨率以及测量超光滑和粗糙表面的能力来选择工具。
ZYGO公司是世界领先的机电设备和电子仪器制造商之一。该公司开发了基于csi的解决方案，具有数百个可报告参数，非常适合测量各种表面尺度的表面纹理和结构，包括符合ISO 4287/4288的2D轮廓参数和符合ISO 25178标准的表面粗糙度。
ZYGO基于csi的3D光学轮廓仪为用户提供精确、精确、可重复的计量工具。该公司最新的3D剖面仪系列包含了许多有用的功能，包括SmartPSI、智能设置和非定向PSD，所有这些都是制造超精密表面的理想选择。
SmartPSI
Zygo的Smartpsi技术集成了第一类CSI和相移干涉测量学（PSI），以提供快速，高精度的测量，其特征在于最低可能的测量噪声。该技术还集成了在整个扫描过程中的自动校准和聚焦，确保在每个测量的完美焦点上获得数据。
SmartPSI可以提供一系列快速连续的表面测量，在几秒钟内就能在超光滑表面上获得最佳结果。表面形貌重复性(噪声地板)为0.06 nm, rms为0.005 nm。通过增加平均，还可以成功测量更光滑的表面和提高重复性。
聪明的设置
智能设置消除了准备测量零件时的高级培训要求和猜测。系统可以自动优化设置使用单个按钮按下设置参数，从而提供可靠的表面数据。
这种特性也可以测量到亚纳米级，当处理通常缺乏可辨特征和细节的超光滑表面时，这是理想的。
无方向性的PSD
而每一个三维光学测量工具必须能够简化数据采集，还必须考虑简化智能数据分析的概念。
功率谱密度(PSD)图就是这样一个工具，可以帮助实现这一点。psd显示表面地形图中的频率内容，通常由线轮廓创建，通过ZYGO内置的控制和数据分析软件Mx™，可以轻松地从地形图中提取线轮廓。
然而，应该注意的是，线轮廓对定位和对齐高度敏感，如果不正确，PSD信息甚至可能误导。为了解决这一问题，ZYGO的非定向PSD分析可以为整个地图生成位置不敏感的PSD，能够快速、直接地识别表面结构中的有趣特征。
总结
CSI通常具有分辨率高、速度快、测量范围宽、测量面积大的特点，并且在测量范围广泛的材料方面具有绝对的通用性。欧洲杯足球竞彩
CSI可以扩展标准干涉技术，允许它们适应具有复杂台阶、粗糙度、不连续和结构(如透明薄膜)的表面。该方法的额外好处包括在视场的每个点上相当于自动聚焦，有效地减轻了散射光干扰的影响。
ZYGO公司在其工作中集中了CSI技术，并将其作为先进的、完全可编程和自动化工具的一部分进行优化。
这些工具允许开发序列来测量多个零件片段，将更大表面的广域零件拼接成单个测量，或基于食谱的盘内零件测量。配方配置和用户级登录确保已建立的计量例程不会被意外更改。
该信息的来源、审查和改编自Zygo公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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