ZYGO ZeGage Pro測量模式探討

• 工作原理：系統驅動干涉物鏡或樣品臺在垂直方向進行連續或步進式掃描，同時在每一個Z軸位置捕獲一幅完整的干涉圖像。對于樣品表面的每一點，軟件分析其在掃描過程中光強變化的曲線，并確定干涉包絡峰值對應的Z軸位置，該位置即代表該點的高度。

  
  

• 適用性：適用于大多數具有連續表面的樣品，特別適合測量具有微小臺階、中等粗糙度或一定起伏的表面。它對振動的敏感度相對較低，垂直測量范圍較寬（可從亞微米到數毫米），在分辨率和測量范圍之間提供了較好的平衡。

  
  

• 特點：通用性強，是處理未知表面或常規測量的shou 選模式。

  
  

• 工作原理：在每個掃描位置，通過壓電陶瓷微動參考鏡，精確引入一系列已知的、小幅度的相位偏移（例如，每次移動光波長的四分之一，即90度相位）。在每個相位偏移點采集一幅干涉圖（通常需要5幅或更多）。利用這些相移干涉圖，通過特定的相位解算算法，可以直接計算出每個像素點精確的相位差，并轉換為高度信息。這種方法不依賴于包絡檢測，避免了包絡寬化帶來的誤差。

  
  

• 適用性：專門用于測量極其光滑的表面，如高質量的光學鏡面、拋光硅片、超光滑薄膜等。這些表面的起伏通常遠小于光源的波長。

  
  

• 特點：垂直分辨率可達亞納米甚至更高。但其有效測量范圍很小（通常小于一個波長，約幾百納米），且對環境振動和空氣擾動非常敏感，需要更穩定的測量條件。

  
  

• 工作原理：軟件根據對樣品預覽圖像的初步分析（如對比度、紋理特征），自動推薦使用VSI模式還是PSI模式，并可能預設一組優化的掃描參數。更高級的系統可以在一次測量中，對樣品的不同區域自適應地采用不同的掃描策略（例如，對平坦區域采用PSI模式追求高分辨率，對臺階或粗糙區域自動切換為VSI模式保證量程），然后將數據無縫融合。

  
  

• 適用性：適用于用戶對樣品特性不太熟悉，或希望簡化操作流程的場景。對于表面同時包含超光滑區域和較大起伏結構的樣品，此模式可能表現出優勢。

  
  

• 特點：降低了模式選擇的專業性要求，有助于快速獲得有效數據。

  
  

• 工作原理：在電動樣品臺的支持下，系統按照預設的網格路徑（如2x2, 3x3等），自動移動樣品，依次測量相鄰且部分重疊的多個子區域。隨后，軟件利用重疊區域的形貌特征進行自動識別和配準，將所有子區域的三維數據拼接成一幅完整的大面積三維形貌圖。

  
  

• 適用性：用于測量尺寸較大的樣品，如大型光學元件、機械密封面、顯示屏局部等，以評估整體面形、平整度或大范圍的紋理分布。

  
  

• 特點：在保持高分辨率的同時，擴展了橫向測量范圍。

  
  

• 工作原理：當白光照射到薄膜上時，從薄膜上表面和下表面反射的光會發生干涉。在垂直掃描過程中，這兩個反射面會產生兩個干涉包絡峰。通過分析這兩個峰值之間的Z軸距離（光學厚度差），并結合薄膜的折射率，可以計算出薄膜的物理厚度。

  
  

• 適用性：主要用于測量單層透明薄膜的厚度，如硅片上的二氧化硅層、光學鍍膜、光刻膠等。

  
  

• 特點：是一種非接觸、非破壞性的膜厚測量方法。對于多層膜或吸收性較強的薄膜，分析會更為復雜。

  
  

• 表面粗糙度：光滑表面（Ra < 10 nm）可考慮PSI模式；粗糙表面選擇VSI模式。

  
  

• 表面起伏或臺階高度：存在大于約150納米臺階的表面，應使用VSI模式。

  
  

• 測量速度需求：VSI模式掃描范圍大，單次測量時間可能稍長；PSI模式掃描范圍小，有時更快。

  
  

• 環境穩定性：PSI模式對振動敏感，需在更穩定環境中使用。

  
  

• 樣品反射率：兩種模式均需足夠的反射信號。

  
  

通過理解并合理選擇這些測量模式，用戶可以更有效地應對各種表面測量挑戰，充分發揮ZYGO ZeGage Pro的測量能力。

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