Стилусная профилометрия
uSTEP 300
Профилометр uSTEP 300 в конфигурации со стилусной измерительной головкой – это современный высокоточный инструмент для входного, выходного и межоперационного контроля производственных процессов.
Позволяет измерять топографию, проводить контроль шероховатости поверхности и анализировать толщины тонких покрытий.
Принцип работы
Принцип работы стилусного профилометра заключается в отслеживании высокочувствительными сенсорами положения измерительного датчика консольного типа («стилуса»), прижимаемого к измеряемой поверхности с определённым усилием, и поточечном сканировании измеряемой поверхности высокоточным подвижным двухкоординатным XY столиком вдоль заданного вектора смещения образца.
Конструкция
Стилусная измерительная головка может оснащаться различными типами сенсоров для измерения величины вертикального перемещения, и их комбинацией: высокоточным оптическим сенсором, дифференциальным трансформатором типа LVDT, емкостным сенсором типа LVDC.
Выбор сенсора определяется перепадом высот профиля образца, требуемой точностью и скоростью проводимых измерений. В общем случае система может работать в диапазоне перепада высот профиля от 1 нм до 1 мм.
Для высокоточного сканирования поверхности с малым шагом используется опциональный модуль пьезосканера с емкостными датчиками, обеспечивающий линейное горизонтальное перемещение стилуса с контролируемой точностью <1 нм в диапазоне от 0 мкм до 100 мкм.
Предусмотрен высокоточный цифровой контроль усилия прижима датчика силовой магнитной катушкой в широком диапазоне нагрузок от 50 мкг до 50 мг.
Двухкоординатный столик профилометра uSTEP 300 обеспечивает строго линейное перемещение измеряемого образца с адаптивным контролем горизонтальной плоскости движения и с цифровой обратной связью по фактическому перемещению образца. Диапазон хода столика по осям XY составляет 300 × 300 мм, контролируемая точность перемещения столика 10 нм.
Для фиксации измеряемого образца на столике uSTEP 300 предусмотрен вакуумный или механический прижим; измеряемый образец может быть до 300 мм в диаметре. Профилометр uSTEP 300 управляется удобным пользовательским ПО с современным дружественным интерфейсом и развитыми средствами обработки измеряемых данных и генерации отчётов.
Технические параметры
| Максимальный размер образца | Ø 300 мм |
| Максимальная длина скана (с учетом сшивки) | 300 мм |
| Максимальная длина непрерывного скана | 30 мм |
| Скорость прохода точек при сканировании вдоль линии | 100 - 1000 Гц |
| Скорость сканирования (максимальная) | 1 мм/с |
| Максимальное число точек сканирования на скан (непрерывный скан) | 100 000 точек |
| Разрешение по линии сканирования (Х) зависит от стилуса | от 50 нм |
| Полный диапазон измерения высот профиля | 1 нм - 1000 мкм |
| Разрешение высоте: | |
| < 1 мкм | 1 нм |
| > 1 мкм | 0,1 % |
| Программно-регулируемый прижим | 0,03 - 30 мг |
| Воспроизводимость измерения изгиба профиля | <1% |
| Система позиционирования XY: Разрешение датчиков позиционирования | ≤25 нм |
| Толщина образца | 30 мм |
| Микроскоп с видеокамерой с объективом | 1х-10х, 5МПх |
КЛЮЧЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
Детальный высокоточный анализ профиля поверхности:
- прямые измерения топографии поверхности независимо от материала;
- высокая воспроизводимость и разрешающая способность результатов измерений;
- точная настройка весовой нагрузки на стилус;
- большой ход непрерывного сканирования без сшивки топограмм;
- возможность определять кривизну поверхности и строить карту локальных механических напряжений.
Применение
- В научных исследованиях для контроля результатов экспериментов по выращиванию и модификации микро- и наномасштабных двумерных и трехмерных структур из различных материалов.
- Высокоточный входной, финальный и межоперационный контроль качества на промышленных производствах, в частности:
- в полупроводниковом производстве,
- в производстве современных систем хранения данных,
- в производстве солнечных панелей,
- в производстве микроэлектромеханических систем (MEMS),
- в производстве светодиодных матриц.
Возможности ПО:
- определение высоты отдельной ступеньки;
- определение волнистости профиля;
- определение изгиба профиля;
- определение величины механического напряжения в многослойных тонких покрытиях по профилю прогиба (по формулам Стони и Тимошенко);
- определение локальных параметров шероховатости:
- среднее арифметическое отклонение профиля от базовой линии (Ra),
- среднее квадратичное отклонение профиля от базовой линии (Rq),
- наибольшая глубина, наибольшая высота, и наибольший размах профиля относительно базовой линии (Rv, Rp, Rz);
- наложение карты измеренных параметров поверхности на кадры с видеоизображения микроскопа;
- автоматическое устранение геометрических искажений на кадрах бокового видеообзора;
- сшивка карты параметров и видеокадров для получения полного атласа измеряемой поверхности большой площади;
- выполнение быстрой статистической обработки полученных данных по заданным пользователем алгоритмам;
- вывод результатов измерений и расчётов в различных форматах для удобства пользователя.