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電子顕微鏡・医用機器・ライフサイエンス製品日立ハイテクノロジーズ

走査型白色干渉顕微鏡 原理解説

走査型白色干渉顕微鏡 原理解説

VS1000シリーズ 光学系概略図

白色光源から照射された光をビームスプリッターで2つに分け、一方を参照面、もう一方をサンプル表面に照射し、双方から反射された光をカメラに結像します。 試料表面の凹凸によって生じる光路差で得られる干渉縞の情報を高さ情報に変換し、3次元形状を作成します。

原理図説明

①白色光源から照射された光は②バンドパスフィルタで特定の波長幅の光に制限され③ビームスプリッターにより光が二つに分割されます。

参照側の光路では

④の参照面で反射され⑥カメラで受光します。

サンプル面側の光路では

⑤観察サンプル表面で反射され⑥カメラで受光します。



表面形状計測の3つのモード

[Phase モード] 表面が平滑なサンプルの測定に

VS1000シリーズは独自のピエゾ駆動制御により、サンプルまでの光路長を変化させ、ある画素での位相変化を位相差データとして得ます。
同様に求められた画像全体における各画素の位相差データを用いて、隣接する画素間で矛盾がないように高さ情報に変換することで、サブオングストロームオーダーの分解能が得られます。

[Wave モード] 高低差が大きく、測定視野内に干渉縞が一部しか現れない場合に

Phase モードよりも広いZ軸範囲で干渉縞画像を取り込み、順次現れる干渉縞を接続していきます。
これにより、測定視野全体で干渉縞情報を得ることが可能になります。
また、段差が1/4波長を越えても隣接間の画素で矛盾がないように計算され、高さ情報に変換します。
Waveモードの最も優れているところは、Z軸のスケールが干渉縞による等高線で校正されているところです。

[Focus モード] 干渉縞が密で、より急峻形状の場合に

Waveモードで測定不可能となる干渉縞が接続できない大きな段差や粗い面にも適用できます。
この測定モードにおいてもVS1000シリーズは、独自のクローズドループを用いたZ軸検出アルゴリズムにより、5 nmの測定が可能です。

[層断面計測モード] 透明多層膜の層断面解析に(追加オプション)

透明多層構造の各界面から得られる反射光を利用し、干渉縞を形成し断面画像を生成します。
透明で積層されたサンプルにおいて、断面を形成する手間をかけずに、非破壊で断面の情報を得ることが可能になります。
レンズの高さ座標と各界面から得られた反射光を利用し、各光学界面において得られた干渉縞から、仮想切断面としての断面画像を出力します。


プラスチックのハードコート(2層)

透明多層膜では、表面・界面・裏面で干渉縞が現れる

走査型白色干渉顕微鏡(CSI)の製品情報はこちらから

光の干渉現象を利用した非接触・非破壊の表面形状計測装置で、光の干渉スケールを用いることで、高さ分解能 0.01 nmを維持したまま広い視野領域の計測を実現しています。卓上・小型タイプから自動ステージ搭載可能な中型まで幅広い装置ラインアップと目的に応じた測定をサポートするオプション群を取り揃えています。