ナノ表面形状測定器

Confovis社(ドイツ)新方式の共焦点レーザー顕微鏡を紹介するコーナーです。

3D表面検査アプリケーション結果


動画によるシステムの紹介


下記のConfovis社サイトからご覧ください。

Confovis社のホームページ http://www.confovis.com
動画1 http://www.youtube.com/watch?v=14QRLKRYJJY&feature=relmfu
動画2 http://www.youtube.com/watch?v=HDxvhBiRnq8&feature=channel&list=UL

システムの概要

特長

  • ナノ分解能で3D表面の粗さと、プロファイルを計測
  • 鏡面・粗面・半透明の表面などの測定が可能
  • スキャナー部は、各社顕微鏡のCCDポートに装着可能
  • 新開発の格子状パターンLEDフラッシング照明法
  • 多点同時計測により高速処理
  • スキャナー部は回転や移動する機構が無く堅牢で、メンテナンスフリー

機能

  • 表面粗さ(ISO25178)
  • 透明コーティング層の厚み
  • 表面の段差、摩耗
  • マイクロスケール表面形状
  • 表面組織
  • 粒子状物体、突起

代表的な適用例

  • 太陽電池セル、LCDパネル表面の計測
  • シリコンウエハー表面、ミラー表面
  • ポリマー表面(フィルム、光学フィルタ、など)
  • 紙・繊維の表面
  • トナー・塗料の表面
  • 金属加工表面
  • MEMS、マイクロ金型
Confovis社は精密光学のメッカ”イエナ”に誕生しました。
2011年、テューリンゲン革新技術賞を受賞しました。
 
CLSMシステム
3D表面性状検査機の外観写真
 
スキャナーユニット
スキャナーユニット外観写真



システムの概要

正弦波状の連続段差

スケール XY:132×132μm , Z:4.8μm

ナノ段差の顕微鏡写真 ナノ段差表面の解析結果
ナノ段差検査の3D表示 ナノ段差の横断面図

シリコン・コーティング層

スケール XY:132×132μm , Z:2.6μm

シリコンコーティング顕微鏡写真 シリコンコーティング層の解析3D表示図

精密加工の金属表面

スケール XY:132×132μm , Z:2μm

精密加工金属表面の解析結果 精密加工表面のISO25178
精密加工表面の横断面図

ミラー表面

スケール XY:132×132μm , Z:0.1μm

ミラー表面の顕微鏡写真 ミラー表面の解析結果
ミラー表面の横断面図

液晶パネル表面

スケール XY:132×132μm , Z:2μm

樹脂表面の解析結果 樹脂表面解析結果3D表示図

共焦点顕微鏡の概要

レーザビームを使用する一般的なSLCMの概要

空間分解能を向上するために、レーザ光を微小なスポット光として被検査ワーク表面に照射するための光学系と、 ワーク表面からの微弱な散乱光を集光し光電子倍増管(フォトマルチプライア)に導く光学系とから構成されます。 レーザビームが最小に絞り込まれた焦点位置から発生する散乱光のみが、フォトマルチプライア前面の微小な ピンホールとフィルタを通過します。レーザビームのスポットがワーク表面から外れている条件では、図に示すように、 スポット近傍からの散乱光はピンホールを通過できません。従って、この条件では、スポット光の位置にはワーク 表面が存在しないという検出結果となります。
Z方向の位置を変えずに、XY平面上の位置を変えて(レーザビームを移動して)ワーク表面をスキャンします。 これにより、このZ平面とワーク表面が接する点の情報が得られ、下図中央に示されるように、等高線図が得られます。 Z軸の位置を変えながら等高線図を得て、ワーク表面全体の等高線図を得ることができます。これにより、ワーク表面 全体の位置情報を再構築し、計算により表面粗さや、断面図、寸法測定などが可能になります。


共焦点顕微鏡の説明図

共焦点スキャナーを備えた顕微鏡をZ方向に スキャンしつつ、各面の等高線画像を取得します。

Z軸移動の分解能が解析Z成分の解像度を支配します。


Confovis社の光学系

一般的なレーザビームをスキャンする手法と異なり、LEDのスポット光をグリッド状に配置して照射することで、 設定したZ位置ごとに視野平面全体の情報を同時に入手することができます。パターンを変えて2回の照射を行い 精度向上を実現しています。下は、このような構造化された照明を撮影した画像です。短い時間のフラッシュ照射 なので、目視観察はできません。


Confovis社の照明方式


合焦点位置と検出ピンホール

対象物の合焦点位置と検出ピンホールは互いに共役です。コンフォーカル(共焦点)顕微鏡では、 焦点の合った部分だけが明るく撮像されるという特性(オプティカルセクショニング)をもった、 コンフォーカル(共焦点)光学系を採用することで、「解像度を高くする」と「焦点深度を深くする」 という、相反する課題を同時に解決することができます。 コンフォーカル(共焦点)顕微鏡は、 光源の光を微小なスポットに収束させて、XY面上で走査することで2次元的に照明します。 各スポットからの反射光をXY走査に同期して受光し、顕微鏡の画像としてモニター上に表示することができます。 このとき焦点の合っていない点は暗くなるため、不要散乱光などは除去され、高コントラストになるので、 解像度があがります。 また、Zスキャンを行うことで、焦点位置を変えた画像のZ位置を連続的に画像メモリー に取り込み積算することで、全面に焦点の合った1枚の画像を構成することができ、結果として焦点深度を深く することができます。同時に、画像の各点はZ情報をもっているので、表面の3次元構造も構成することができます。 従って、通常の光学顕微鏡では出来ない、表面形状測定段差測定、粗さ測定などを行うことができます。


ご注意とお願い
当社は、Confovis社と代理店契約を締結しておらず、日本国内の販売はしておりません。
ここに掲載した内容の詳細やビジネスに関心の有る方は、直接Confovis社にお問い合せ下さい。
ここに記載の範囲内で確認したいことがありましたら、下記にお問い合せ下さい。
電話: 042-770-9571  、  担当: 名越




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