基于倾斜载频的干涉显微系统设计文献综述

 2022-11-22 16:43:56

文 献 综 述

1、研究背景与意义

为了提高微器件的性能,对于其表面形貌有着严格的要求,要求人们采取精确的方法进行表面形貌测量[1]。长期以来,触针扫描轮廓测量法由于其可靠性一直是表面形貌测量的重要手段。近年以来,制造技术不断发展,满足各种不同功能需求的多样化表面随之出现,从统计性形貌特征表面发展到结构性表面,从简单几何表面发展到自由曲面,从微米精度发展到纳米精度要求,对表面形貌测量技术提出了越来越高的新的要求[2]

目前,对微纳结构器件表面三维形貌的检测主要可以分为非光学和光学两类[3]。在非光学检测中,大多采用接触式测量形式,其代表性的检测方法是机械探针法,精度高,具有纳米级分辨力,但由于其扫描式探测方式,导致了测量速度慢、可能划伤被测表面等诸多问题,同时可能对被测对象材质有特殊要求,在一定程度上也限制了其应用[4]

光学检测具有操作过程简单、速度快、精度高、非接触等优点[5]。随着微纳加工技术的进步,光学非接触检测逐渐成为微纳结构三维形貌检测的主要手段。非接触式检测主要包括扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、激光共焦显微镜、光学显微干涉法等。干涉显微法由光学干涉法与显微系统相结合而来,将显微放大视觉系统增设在干涉仪上,使得干涉图的横向分辨率得到提高,以便对微纳结构的三维表面形貌进行精确的测量[6]。相比于传统测量方法,光学显微干涉方法通过一次扫描可计算全视场的相对高度,具有较高的测量效率。本文分析了近几年来国内外相关研究者的论文,对相关课题进行总结,并拟对基于倾斜载频的干涉显微系统进行设计。

2、国内外现状

在超精密加工技术的逐渐进步之下,精密零件不断出现,如二元光学元件、MEMS器件、微机械及半导体器件等,这就要求我们给出相应的微观表面检测技术。对于超精密零件而言,其表面微观轮廓三维形貌可以真实、全面地反应零件表面质量,因此对零件的微观轮廓三维形貌的测量显得极其重要。通过对零件表面的三维形貌进行检测,评定出零件的优劣和加工方法的好坏,进而指导工程师对加工方法进行改进,提高生产效率和质量。

微观轮廓三维形貌的测量方法大致可分为两大类:接触式测量和非接触式测

量。接触式测量方法主要有机械探针法、扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)[7]。非接触测量方法主要是光学方法,如激光共焦显微境、显微干涉法等。

2.1机械探针法

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