ZYGO干涉儀-使用說明

1、1目的為了使員工正確熟悉的使用ZYGOF涉儀。本文詳細(xì)說明了如何使用ZYGO干涉儀來測(cè)試晶體的平行度、波前、平面度等指標(biāo)。2 范圍本文件涉與用ZYGO干涉儀檢測(cè)平面元件的一般方法。3 錄取數(shù)據(jù)在檢驗(yàn)過程中將會(huì)生成以下記錄：3.1 干涉圖（保存文件名為*.Tif），在實(shí)時(shí)窗口上點(diǎn)擊FILE-SAVE保存。3.2 測(cè)試數(shù)據(jù)（保存文件名為*.Dat），測(cè)試完成后點(diǎn)擊SAVEDATE保存。4 Zygo干涉儀的定義4.1 應(yīng)用（application）應(yīng)用是ZYGO干涉儀中一系列功能的組合，保存為后綴名為“*app”的文件。不同的應(yīng)用用于不同項(xiàng)目的測(cè)量。比較常用的是GIP.app用于一般的平面和球面的測(cè)

2、量，GPI-Cylinde.app用于柱面面形的測(cè)量，Angle.app用于平行角度的測(cè)試。4.2 貓眼像（cateye）又稱為標(biāo)準(zhǔn)鏡的像。標(biāo)準(zhǔn)鏡的出射光在焦點(diǎn)處被返回時(shí)出現(xiàn)的干涉條紋，是透過干涉儀的光線與和它對(duì)稱的標(biāo)準(zhǔn)面之間的干涉圖形。4.3 鏡片像從標(biāo)準(zhǔn)鏡出射的光在整個(gè)零件表面被原路反射回來與標(biāo)準(zhǔn)面的反射光發(fā)生干涉產(chǎn)生的干涉圖形。包含待測(cè)零件的表面或波前信息，是面形檢測(cè)的主要信息來源。4.4 升降臺(tái)可以升降的平臺(tái)，帶有小傾角調(diào)節(jié)功能，一般用于放置平面元件。4.5 Align/View模式按下控制盒上的align/view切換的2個(gè)模式之一。align模式可以看到一個(gè)黑色固定的十字線和反射回

3、干涉儀的光點(diǎn)，一般用于零件對(duì)準(zhǔn)，特點(diǎn)是視場(chǎng)較大。View模式是按下控制盒上的align/view切換的2個(gè)模式之一，可以看到干涉條紋，特點(diǎn)是放大率較高，但是視場(chǎng)較小。一般在align界面對(duì)準(zhǔn)后在view界面觀察條紋。作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼2/84.6標(biāo)準(zhǔn)鏡干涉儀上使用的參考表面，用于生成理想的平面、球面波，作為測(cè)量基準(zhǔn)。4.7 長(zhǎng)度基準(zhǔn)設(shè)定圖像的長(zhǎng)度基準(zhǔn)，因?yàn)榉糯舐什煌蛘咔舛炔煌?，同樣大小的干涉圖所代表的零件大小可能有很大的差異。設(shè)定長(zhǎng)度基準(zhǔn)的目的就是告訴干涉儀圖形中的一段長(zhǎng)度相當(dāng)于鏡片中長(zhǎng)度的多少，方便控制測(cè)量區(qū)域和設(shè)定掩膜。4.8 掩膜(mask)表明干涉

4、圖中有效區(qū)域的工具?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)定有效區(qū)域的形狀、大小、位置，也可以從有效區(qū)域中挖去一部分不需要的。5職責(zé)主要包括以下幾個(gè)方面：5.1 zygo干涉儀使用和維護(hù)部門為品管部。品管部經(jīng)理負(fù)責(zé)保證過程實(shí)施所需的培訓(xùn)與資源。5.2 按照校準(zhǔn)計(jì)劃對(duì)設(shè)備定期檢定。5.3 指定的儀器使用者需保證使用過程按按照操作規(guī)程操作儀器。5.4 定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)。6操作主要內(nèi)容.6.1 開機(jī)依次開啟ZYGO顯示器電源，機(jī)箱控制面板上電源按鈕：MASTER、MONITOR、AUX1、AUX2,以與干涉儀主機(jī)箱右側(cè)下方POWER。6.2 運(yùn)行程序進(jìn)入Windows后，雙擊桌面上的Metropro.exe(如圖一)操作

5、軟件，運(yùn)行程序，進(jìn)入ZYGO測(cè)試操作桌面。啟動(dòng)完成后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入GPI.app,如果沒有,關(guān)閉當(dāng)前的窗口，待其縮小為按鈕后，在應(yīng)用選擇窗口中點(diǎn)擊相應(yīng)的應(yīng)用。圖一6.3 平行度測(cè)試作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼3/8主要測(cè)試步驟如下：按監(jiān)視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監(jiān)視器處于排列狀態(tài)扭動(dòng)參考反射鏡上方的調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)整鏡面方向，使得反射鏡反射回的最亮光斑與十字分劃線交點(diǎn)重合。完成后，按遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監(jiān)視器處于瀏覽狀態(tài)。雙擊ZYGO測(cè)試操作桌面中angle.app按鈕進(jìn)入平行測(cè)試操作界面。調(diào)整好后將待測(cè)晶體放置到樣品支架上

6、，通過觀察監(jiān)視器調(diào)整晶體，使晶體垂直于測(cè)試光（監(jiān)視器中晶體邊緣清晰可見。）點(diǎn)擊操作界面左下角MeasureControls對(duì)話框中的Refractiveindex,錄入待測(cè)晶體的折射率（選擇632.8nm時(shí)對(duì)應(yīng)晶體的折射率，如圖二），按回車鍵確aEoReportProcessVidMon(WedgeVidMon(Angle圈 zygoMeasure CentrolsSetup Type: ffedge ITcans)Refractive Index: 1.SOOOOO點(diǎn)擊測(cè)試界面左上角的Calibrate按鈕，在彈出的對(duì)話界面中點(diǎn)擊Fringe按鈕，對(duì)話框中圖像顯示會(huì)進(jìn)行更新，鎖定并顯示監(jiān)視器

7、中畫面。使用鼠標(biāo)標(biāo)記晶體通光面寬度，在彈出的對(duì)話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角MaskData按鈕（如圖三、四所示），在彈出的有動(dòng)態(tài)圖像的對(duì)話框中，首先從下部選項(xiàng)中選擇晶體外形標(biāo)定（例如正方形則選擇square）0在動(dòng)態(tài)圖像中，使用鼠標(biāo)準(zhǔn)確標(biāo)定待測(cè)晶體，要求標(biāo)定范圍不能超出晶體。并在動(dòng)態(tài)圖像上方無晶體的空間內(nèi)，選擇與待測(cè)晶體規(guī)格相近的區(qū)域，此區(qū)域?qū)⒆鳛閰⒖紖^(qū)域。廁試按河（也可用Fl?。㏕rin點(diǎn)擊可初蠟化程序數(shù)據(jù)我制想祖莖考上域的字線存回區(qū)域的條對(duì)己同存數(shù)據(jù)進(jìn)仃分析）惻試和參考£域）打開進(jìn)入校樓界面）然后，點(diǎn)擊下部選項(xiàng)中的BGInc使該按鈕變?yōu)锽GEXC

8、,鎖定選擇區(qū)，點(diǎn)擊De巾ne,定義Acq。之后點(diǎn)擊Test,選擇Unfill,去除最后標(biāo)定的參考區(qū)域,點(diǎn)擊De巾ne,定義Test（晶體測(cè)試區(qū)域）。再點(diǎn)擊Ref,選擇Fill,添加最后標(biāo)定的參考區(qū)域，點(diǎn)擊Pick,然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊待測(cè)晶體區(qū)域邊框，選擇Unfill,去除晶體待測(cè)區(qū)域，點(diǎn)擊Define,定義Ref（參考區(qū)域）點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角Measure按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)算。當(dāng)監(jiān)視器中左下角出現(xiàn)WedgeX.Xsec（表示被測(cè)量器件兩表面的夾角為X.X秒）時(shí)，記錄下此時(shí)X.X即為晶體的平行度。測(cè)試完畢后關(guān)閉平行度測(cè)試操作界面，點(diǎn)擊左上角X符號(hào)，退回到ZYGO主測(cè)試操作桌面Cal+0.149G

9、4MeasureCt.rlMEASUREAnalyzeMaskData-014250sWHQInLenslLyHapSaveDataLoadDataResetW3V&W白dg它Mag16.0目匕iiiiiHniiii陽白dg電Ang46.K作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼4/8Aperture作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼5/86.4平面度測(cè)試調(diào)整監(jiān)視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監(jiān)視器處于排列狀態(tài)。移除標(biāo)準(zhǔn)參考反射鏡面，將晶體放置到樣品支架上，調(diào)整晶體方向，使其反射回的光斑與十字分劃線交點(diǎn)重合。完成后，按監(jiān)視器遙控器上的顯

10、示切換鍵，使監(jiān)視器處于瀏覽狀態(tài)。點(diǎn)擊ZYGO測(cè)試操作桌面中GPI.app按鈕進(jìn)入平面度測(cè)試操作界面。點(diǎn)擊測(cè)試界面左上角的Calibrate按鈕（如圖五所示），在彈出的對(duì)話界面中點(diǎn)擊Fringe按鈕，對(duì)話框中圖像顯示會(huì)進(jìn)行更新，鎖定并顯示監(jiān)視器中畫面。使用鼠標(biāo)標(biāo)記晶體通光面寬度，在彈出的對(duì)話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角MaskData按鈕（如圖五所示），在彈出的有動(dòng)態(tài)圖像的對(duì)話框中，首先從下部選項(xiàng)中選擇晶體外形標(biāo)定（例如正方形則選擇square）0在動(dòng)態(tài)圖像中，使用鼠標(biāo)準(zhǔn)確標(biāo)定待測(cè)晶體，要求標(biāo)定范圍不能超出晶體。點(diǎn)擊Define,定義待測(cè)區(qū)域。點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角

11、Measure按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)算。當(dāng)監(jiān)視器中左上角出現(xiàn)PVX.XXXWave（表示被測(cè)樣品最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離為X.XXX入）時(shí)（如圖六所示），記錄此時(shí)X.XXX即為晶體的平面度值。測(cè)試完畢后關(guān)閉測(cè)試操作界面，點(diǎn)擊左上角X符號(hào)，退回到ZYGO主測(cè)試操作桌面。圖五圖六6.5波前畸變測(cè)試主要測(cè)試步驟如下：調(diào)整監(jiān)視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,使監(jiān)視器處于排列狀態(tài)。扭動(dòng)參考反射鏡上方的調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)整鏡面方向，使得反射鏡反射回的作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼6/8最亮光斑與十字分劃線交點(diǎn)重合。完成后，按監(jiān)視器遙控器上的顯示切換鍵（ALIGN/VIEW）,

12、使監(jiān)視器處于瀏覽狀態(tài)。點(diǎn)擊ZYGO測(cè)試操作桌面中GPI.app按鈕進(jìn)入波面測(cè)試操作界面。將待測(cè)晶體放置到樣品支架上，通過觀察監(jiān)視器調(diào)整晶體，使晶體垂直于測(cè)試光（監(jiān)視器中晶體邊緣清晰可見）。點(diǎn)擊測(cè)試界面左上角的Calibrate按鈕，在彈出的對(duì)話界面中點(diǎn)擊Fringe按鈕，對(duì)話框中圖像顯示會(huì)進(jìn)行更新，鎖定并顯示監(jiān)視器中畫面。使用鼠標(biāo)標(biāo)記晶體通光面寬度，在彈出的對(duì)話框中，錄入晶體通光面寬度，按回車鍵確定。點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角MaskData按鈕，在彈出的有動(dòng)態(tài)圖像的對(duì)話框中，首先從下部選項(xiàng)中選擇晶體外形標(biāo)定（例如正方形則選擇square。在動(dòng)態(tài)圖像中，使用鼠標(biāo)準(zhǔn)確標(biāo)定待測(cè)晶體，要求標(biāo)定范圍不能超出

13、晶體。點(diǎn)擊Define,定義待測(cè)區(qū)域。點(diǎn)擊測(cè)試界面中左上角Measure按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)算。當(dāng)監(jiān)視器中左上角出現(xiàn)PVX.XXXWave（表示被測(cè)樣品最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離為X.XXX入）時(shí)，記錄此時(shí)X.XXX即為晶體的波面數(shù)值（如圖五所示）。測(cè)試完畢后關(guān)閉波面測(cè)試操作界面，點(diǎn)擊左上角X符號(hào)，退回到ZYGO主測(cè)試操作桌面。7細(xì)節(jié)說明和結(jié)語7.1 安全要求測(cè)量過程中，注意對(duì)透鏡的防護(hù)，尤其是表面和邊角容易損壞的部位。標(biāo)準(zhǔn)鏡使用時(shí)要插入到位，螺絲擰緊。不用時(shí)要擺放到盒子中避免意外損壞。使用干涉儀測(cè)量面形主要包括以下步驟：開機(jī)，選擇、安裝標(biāo)準(zhǔn)鏡，找到待測(cè)零件表面干涉條紋，輸入零件號(hào)等相關(guān)信息，設(shè)

14、定長(zhǎng)度基準(zhǔn)，取掩膜，測(cè)量，結(jié)果保存和打印。不同的零件在找干涉條紋和一些設(shè)定方面有所區(qū)別，但是基本步驟差不多。7.2 選擇、安裝標(biāo)準(zhǔn)鏡選擇：平面和柱面選擇平面標(biāo)準(zhǔn)鏡TF,球面選擇球面標(biāo)準(zhǔn)鏡。球面標(biāo)準(zhǔn)鏡在選擇的時(shí)候要考慮鏡片的曲率半徑和口徑，參照J(rèn)EMizar的標(biāo)準(zhǔn)鏡選擇。安裝：將標(biāo)準(zhǔn)鏡的兩個(gè)插銷對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)鏡安裝支架上的卡口插入，旋轉(zhuǎn)，安裝到位，旋轉(zhuǎn)鎖死螺釘固定好。按下控制盒上align/view切換到align模式，將光點(diǎn)作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼7/8調(diào)到十字線的中心。7.3 尋找干涉條紋平面：將待測(cè)面正對(duì)干涉儀主機(jī)放置到升降臺(tái)上，如果是楔角較小的平片或者直角棱鏡之類的

15、可能需要把背面事先涂上凡士林來消除雜光影響。按下控制盒上的align/view按鈕切換到align模式，調(diào)整待測(cè)零件的俯仰和水平旋轉(zhuǎn)在動(dòng)態(tài)窗口中找到零件表面反射回來的光點(diǎn)，并將其調(diào)整到十字線中心。再次按下align/view按鈕切換到view模式，微調(diào)零件或者標(biāo)準(zhǔn)鏡的俯仰和水平旋轉(zhuǎn)，將條紋調(diào)到3根左右。球面：將鏡片夾到六位調(diào)整架上，待測(cè)面正對(duì)干涉儀主機(jī)。切換到view界面，沿導(dǎo)軌前后移動(dòng)調(diào)整架至干涉儀的出射光聚焦到零件表面（可用一張小紙條貼于零件表面觀察）。此時(shí)干涉儀中出現(xiàn)的條紋稱為貓眼像（cateyR,也常稱作標(biāo)準(zhǔn)鏡的像。調(diào)整六位調(diào)整架，使零件上下移動(dòng)把條紋調(diào)到充滿整個(gè)視場(chǎng)，微調(diào)標(biāo)準(zhǔn)鏡的位置

16、，使得條紋對(duì)稱。凸面靠近，凹面遠(yuǎn)離干涉儀主機(jī)尋找表面像，緊盯剛才找到的貓眼條紋，它會(huì)漸漸變小然后又慢慢變大，再次變大的條紋就是零件的表面像，微調(diào)六維調(diào)整架將條紋調(diào)到3根。在整個(gè)尋找過程中，光點(diǎn)可能會(huì)移動(dòng)，通過調(diào)整來保持光點(diǎn)始終在屏幕中心。如果僅僅要測(cè)量面形，找到像之后進(jìn)入步驟9.4即可；如果還要測(cè)量曲率半徑，則在找到鏡片表面像之后按下光柵尺面板上的“X”按鈕讓示數(shù)歸零，再次回到貓眼像位置，此時(shí)光柵尺的示數(shù)即為待測(cè)零件的曲率半徑。注意：整個(gè)回歸貓眼的過程中不可觸碰任何調(diào)整旋鈕。柱面：柱面的情況比平面和球面要復(fù)雜一些，除了要使用平面標(biāo)準(zhǔn)鏡以外還需要使用一塊柱面輔助鏡CGH。使用時(shí)，切換到align

17、模式，將CGH的平面對(duì)準(zhǔn)干涉儀，調(diào)整左右旋轉(zhuǎn)，把第3個(gè)光點(diǎn)調(diào)到十字線中心。切換到view模式，微調(diào)標(biāo)準(zhǔn)鏡位置，把CGH周圍的圓環(huán)調(diào)到無條紋，然后再切換到align模式。將待測(cè)柱面母線按與CGH平行的方向放置到調(diào)整架上，移動(dòng)調(diào)整架至CGH焦點(diǎn)處，微調(diào)待測(cè)柱面的左右偏轉(zhuǎn)，在電腦屏幕中看到有一個(gè)現(xiàn)狀亮斑，微微旋轉(zhuǎn)柱面的母線方向，使得母線方向與CGH的母線方向完全一致，此時(shí)屏幕中看到一條細(xì)亮的豎線。調(diào)整前后將細(xì)線縮小成點(diǎn)，并調(diào)整到十字線中間。切換到view模式，再次微調(diào)柱面的旋轉(zhuǎn)和角度將條紋調(diào)正，微調(diào)前后將條紋在弧面方向調(diào)直。7.4 輸入零件信息點(diǎn)擊measurementcontrol按鈕，在part

18、number欄中輸入貨號(hào)，serialnumber欄中輸入零件編號(hào)作業(yè)文件文件編號(hào)ZYGOF涉儀使用說明版本/修訂貝碼8/8如果測(cè)量的是球面還需要在ISO10110窗口中輸入曲率半徑標(biāo)稱值、實(shí)測(cè)值、測(cè)試波長(zhǎng)、零件有效口徑。7.5 設(shè)定長(zhǎng)度基準(zhǔn)點(diǎn)擊calibrate按鈕，在彈出的窗口中劃一條已知長(zhǎng)度的線，并在彈出的窗口中輸入長(zhǎng)度。一般平面可以以零件邊緣或者標(biāo)準(zhǔn)鏡邊緣為基準(zhǔn)，球面可以以干涉圖形的邊緣作為基準(zhǔn)。如果測(cè)量不到整個(gè)面面形的球面按照R/（F/#）計(jì)算實(shí)際測(cè)量的口徑，作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)。7.6 取掩膜自動(dòng)掩膜：測(cè)量圓形（球形）零件的時(shí)候，可以使用自動(dòng)掩膜功能，按一定的百分比選取有效測(cè)量區(qū)域。點(diǎn)擊analysiscontrol按鈕，在彈出的窗口中選擇autoapertureON,在下面的inside欄中輸入有效百分比，outside欄中輸入中心需要去除的部分。手動(dòng)掩膜：手動(dòng)掩膜適用于非圓形零件或者有特殊需求的情況。點(diǎn)擊mask按鈕進(jìn)入掩膜窗口，按需要選擇circle，rectangle，square，ellipse，curve等形狀的掩膜，在干涉圖上畫出合適的大小，可以通過中間的move，resize，adjust等功能調(diào)整到合適的大小和位置。完成后點(diǎn)擊BGINC按鈕來確