干涉仪检测样品表面形貌,除了常见的测试口径以外,还需要定义-测试需要良好分辨的最小空间频率。这样才能更全面描述测试需求,更准确选择计量设备和方案。我们可以定义空间波长或频率的一个窗口,作为对”光学分辨率“的要求。
那么用户有了”标准格式的问卷“,这边干涉仪厂家有没有一份”标准格式的答卷“呢?
上图是一个特殊的标块,用于测定干涉仪对于不同空间频率信号的响应。它在所示范围,自外向内刻蚀了空间频率越来越高的周期变化结构,但周期结构的高度或振幅是不变的。
上图是干涉仪实际测试结果的剖面线。可以看到实测周期结构的高度,随着空间频率越来越高,和实际高度值比较,有越来越大的衰减,直到归零。这一衰减变化,就反映了干涉仪这一光学系统,对于相位/形貌的不同空间频率分辨能力。
对于干涉仪,可以用类似MTF(Modulation Transfer Function)系统调制传递函数的方式,以ITF(Interferometer Transfer Function)干涉系统相位传递函数来描述系统空间频率分辨能力。如下图,横坐标对应相位空间频率或者空间波长,纵坐标是系统对于不同空间频率的归一化衰减比率。只是经典的MTF调制传递函数是基于光强灰度信号;而ITF是基于相位。
上图所示是ZYGO Dynafiz机型的ITF曲线。由于Dynafiz机型有3个分立式光学变倍,所以这一机型拥有3条ITF曲线;分别对应3倍放大33mm口径,1.73倍放大58mm口径,以及1倍放大100mm口径。
分立固定变倍针对当前倍率来优化光学系统像差,可以良好克服连续变倍随着光学倍率变化, 离开最佳优化倍率,像差也随之增大的缺点。
有了ITF曲线,小伙伴们对系统的光学分辨能力就心中有底了。如果定义衰减在0.7以上为良好分辨,从曲线上可以清楚地看出,Dynafiz机型在1X,1.7X,3X光学变倍情况下,能良好分辨的最高空间频率分别为3.5cycles/mm, 6.5cycles/mm, 11cycles/mm左右。
ZYGO公司专门研发了包括ITF标准块,软件应用和算法的完整方案,用户可以方便地随时测试,校验系统ITF曲线。
上图为ZYGO ITF标块。它包括了两个正交方向上横贯整个口径,大约32nm的台阶,分别用于测量两个正交方向上的空间频率响应曲线ITF。
实际测得的台阶高度和形貌都会有所畸变。将实际台阶和测得台阶分别作空间频率域分析,其对应不同空间频率分量大小,实际台阶和测试台阶的比值,就是系统的ITF曲线。
ZYGO Mx软件中包括了ITF曲线测试模块,如果小伙伴们有了ZYGO的ITF标块,那就可以随时测试和校验系统的ITF曲线了。
最后让我们来看看ZYGO各个型号激光干涉仪的实测ITF曲线吧,对于小伙伴们如何根据自己应用,选择合适的型号是个有用的参考。
这幅图包括了ZYGO标准型号 Verifire 1K*1K机型,Dynafiz 1.2K*1.2k 在三个分立光学变倍下,Verifre HD 2.3K*2.3K机型,Verifre HDX 3.4K*3.4K机型的ITF曲线。如果小伙伴的特殊应用需要测试样品表面中频频段,那对应ZYGO各个机型,不同空间频率段分辨率为多少,图上可以一目了然。
Dynafiz机型 使用3倍变倍,在33mm口径范围内,对于空间频率10cycles/mm,空间波长100um的信号都能做到0.7以上良好分辨。Verifire HDX机型是当前市场上商业激光干涉仪,4英寸全口径ITF最高的型号;能在4英寸口径全口径范围内,对8cycles/mm的空间频率或120um的空间波长的信号,做到0.7以上的良好分辨。
资讯来源于ZYGO在线