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

 

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.