引言

? ? ? ?在半導體制造過程中，樹脂模具的精度要求極高，通常要求達到微米級別。傳統的激光位移傳感器由于受到精度限制、材料透明性和顏色型限制，難以滿足這一要求。同時，接觸式位移傳感器可能劃傷模具表面，因此也不適用。在這種背景下，采用具有光譜共聚焦原理的彩色同軸激光位移計成為理想的選擇。本文將詳細闡述彩色同軸激光位移計在半導體行業樹脂模具高度測量中的應用，包括測量步驟、方法原理及測試數據，以展示其高精度和可靠性。

測量步驟與方法原理

測量步驟

1. 設備準備：

• 選擇具有光譜共聚焦原理的彩色同軸激光位移計，如LTC系列。

• 確保設備已正確校準，并處于穩定工作狀態。

2. 模具準備：

• 將樹脂模具放置在測量平臺上，確保模具表面平整、無雜質。

• 根據模具形狀和尺寸，調整激光位移計的測量范圍和測量點位置。

3. 參數設置：

• 在測量軟件中設置測量參數，包括測量速度、采樣頻率、測量范圍等。

• 根據模具材料特性，選擇合適的測量模式和算法。

4. 開始測量：

• 啟動激光位移計，開始測量樹脂模具的高度。

• 在測量過程中，實時監控測量數據，確保數據穩定性和準確性。

5. 數據處理：

• 對測量數據進行濾波、去噪等處理，以提高數據質量。

• 根據測量需求，對數據進行統計分析，得出模具高度分布、平均值、標準差等關鍵指標。

方法原理

彩色同軸激光位移計基于光譜共聚焦原理，通過測量反射光的位移量來獲取被測物體的幾何尺寸和表面形貌等信息。其工作原理如下：

1. 光源發射：

• 設備內部的激光器發射出白光作為光源，白光經過分光器后形成不同波長的單色光。

2. 光譜色散：

• 單色光通過色散鏡頭發生光譜色散，形成一系列波長不同的光束。

3. 光束聚焦：

• 這些光束聚焦在被測物體表面，形成光斑。只有滿足共焦條件的單色光才能通過小孔被光譜儀感測到。

4. 反射光檢測：

• 被測物體表面反射的光束再次通過色散鏡頭，形成光譜圖像。光譜儀檢測光譜圖像中不同波長的光強分布。

5. 位移計算：

• 根據檢測到的光譜圖像，通過算法計算反射光的位移量，從而得出被測物體的高度信息。

測試數據與算法公式

測試數據

在實際測量中，我們選取了一塊半導體行業常用的樹脂模具作為測試對象。通過彩色同軸激光位移計進行多次測量，得到以下數據：

算法公式

在數據處理過程中，我們采用了以下算法公式來計算模具高度的平均值和標準差：

• 平均值公式：

其中，$n$?為測量次數，$x_i$?為第?$i$?次測量的高度值。

• 標準差公式：

將測試數據代入上述公式，計算得到模具高度的平均值為 100.23 μm，標準差為 0.0173 μm。這一結果表明，彩色同軸激光位移計在樹脂模具高度測量中具有極高的精度和穩定性。

結論

彩色同軸激光位移計基于光譜共聚焦原理，通過測量反射光的位移量來獲取被測物體的幾何尺寸和表面形貌等信息。在半導體行業樹脂模具的高度測量中，該設備展現出高精度、高穩定性和非接觸測量的優勢。通過詳細的測量步驟、方法原理及測試數據分析，驗證了彩色同軸激光位移計在樹脂模具高度測量中的可靠性和有效性。未來，隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，彩色同軸激光位移計將在更多領域發揮重要作用。