微型结构的观察与测量方法

　　为了成功地应用微型技术，不仅需要能制成微型结构，还要求能对其操纵和监控。因此微型装配成为一个重要的课题，同样，微型结构及成套微系统的质量控制也是很重要的。

　　1.至今尚无理想的测量方法

　　已知精密机械用的测量与观察方法，如条纹光学投影、坐标测量或立体图像处理，不适用于微型技术，因此，必须寻求新的方法。虽然，光学显微镜在许多情况下有足够的放大倍率，但目前大部分对微型结构的鉴定，仍是利用扫描电子显微镜。采用SEM的主要原因是它有较大的景深，能使整个三维微型结构清晰地成像。

　　另一方面，微型结构的手工装配，目前几乎全是在光学显微镜下面进行，因为微型部件的操作，在SEM的真空室内进行还有很多问题。

　　现在缺少的是对于尺寸测量可通用的方法，下面的几种非接触式测量方法，由于不同的原因，只能部分满足要求:

　　·利用电子显微镜的二维测量，

　　·SEM图像立体复制判读，

　　·干涉光学测量方法，

　　·相干雷达，

　　·利用非接触光学自聚焦传感器的轮廓曲线测量。

　　选择以聚焦为基础的测量方法，似乎较适用于测得距离测量值，原因是在显微镜范围有较小的景深。

　　2.用于测量的聚焦方法

　　首先介绍一下离焦成像的原理:

　　图1示出物镜前a距离处的P点在a'。距离装置的图像传感器上的模糊成像。该点的清晰图像产生在a‘距离内，它是通过成像方程得出的:

　　H(u,v)说明频率范围内物镜的传递性能，称为光学传递函数(OTF )，它是旋转对称的，且有低通滤波的特点(图2)0

　　仔细观察方程(1)和(2)，便可区别两种原理不同的处理方式，以便通过聚焦来测量距离:如通过移动图像传感器以使模糊片半径R最小的方式来改变聚焦，即得a0'=a'，且可通过成像方程式(1)测定距物体的距离。这就是所说的找焦点的方法。

　　如果测得模糊片的半径，也就是说测得离焦度，也可直接从方程式(2)来测定距物体的距离。这种被称为离焦测量的方法，前提是要知道所有的照相机的参数。通过测量装置，必须保证做到焦点平面在物体的前面或后面，以便获得单一的距离值。

　　找焦点

　　按照需要照明的方式，焦点方法可以有另外的划分:被动法利用已有的环境光线;主动法有自已的光源。由此产生的间题在于，这些方法是否以点像测量为基础或是否以面成像为基础。