Leica DCM 3D Manuel utilisateur

Leica DCM 3D
Le profilomètre 3D Dual Core combine l’imagerie confocale et l’interférométrie
Living up to Life
Mesure de topographie 3D numérique
automatisé en haute définition
Depuis ces dernières années, on dispose des technologies concurren­
tes de l’interférométrie et de la profilométrie confocale pour la métrolo­
gie des surfaces sans contact. Les deux types d’instrument peuvent
mesurer précisément et avec fiabilité la topographie de surfaces sur
une échelle variant du millimètre au nanomètre.
Aujourd’hui, Leica Microsystems présente une nouvelle solution com­
plète, combinant à la fois les avantages de l’imagerie confocale et de
l’interférométrie : le microscope pour mesures 3D Leica DCM 3D dual
core. En plus de son design compact et robuste, le Leica DCM 3D est
l’outil de choix pour une évaluation extrêmement rapide et non destruc­
tive de la microgéométrie et de la nanogéométrie de surfaces de com­
posants industriels sensibles.
Des laboratoires R&D et des laboratoires de contrôle de qualité
jusqu’aux systèmes robotisés utilisés dans la commande de processus
en ligne, le nouveau Leica DCM 3D est conçu pour une large gamme
d’applications nécessitant des mesures à grande vitesse avec une
résolution jusqu’à 0.1 nm.
3 systèmes en un :
 microscope numérique couleur à champ clair et à champ sombre
 système d’imagerie confocale et de mesure haute résolution
 profilomètre optique interférométrique double
3 étapes simples pour obtenir des résultats extrêmement précis
3 secondes seulement pour obtenir la topographie 3D
Mesure rapide et facile, même
de surfaces complexes
Couvre toute la gamme, des surfaces très régulières aux surfaces rugueuses
La technologie de mesure micro-optique remplit deux conditions importantes de la métrologie : une mesure non destruc­
tive combinée à une haute précision. Le Leica DCM 3D peut prendre des mesures de quelques nanomètres à plusieurs
millimètres, ce qui lui ouvre une grande variété d’applications. En plus de son potentiel d’adaptation aux exigences
de l’application, de surfaces très lisses à des surfaces très rugueuses, le Leica DCM 3D est spécialement conçu pour
effectuer des mesures à une vitesse extrêmement rapide. Cela représente non seulement un gain de temps précieux,
mais aussi une amélioration significative du retour sur investissement.
Les technologies intégrées du Leica DCM 3D dépassent les limites physiques des systèmes de profilométrie conven­
tionnels. Un seul système permet d’analyser des surfaces aussi bien rugueuses (confocal) que lisses (interférométrie à
balayage vertical ou VSI) et très lisses (interférométrie à décalage de phase ou PSI). Une résolution latérale inférieure
au micron et une résolution verticale de l’ordre du nm sont obtenues en mode Confocal, tandis que de larges champs de
vision combinés à une résolution en Z inférieure au nanomètre sont acquis en mode Interférométrie.
Mesure du profil moyen
Hauteur moyenne
Caractéristiques de la
profilométrie confocale
Le mode Confocal du Leica DCM 3D est utilisé pour mesurer la topogra­
phie de surfaces très rugueuses à lisses. Même les structures fines de
la surface deviennent visibles sans toucher la surface de l’échantillon.
En quelques secondes, l’échantillon est balayé verticalement par pas
prédéfinis pendant lesquels chaque point de la surface traverse le plan
focal. Toutes les informations hors plan focal sont éliminées et les images
confocales acquises donnent des informations détaillées de l’échantillon
à haute résolution et à haut contraste dans les trois dimensions.
Avec le Leica DCM 3D, la profilométrie confocale donne la résolution
latérale maximale en quelques secondes. Cependant, la principale
raison d’appliquer l’imagerie confocale à la profilométrie de surfaces est
de pouvoir mesurer dans la dimension Z. Les objectifs à grande (0.95)
ouverture numérique (NA) et à fort grossissement facilitent la mesure des
surfaces lisses pouvant contenir des pentes locales même raides de plus
de 70° d’inclinaison.
Bénéficier d’un éventail de principes
de mesure
Des informations précises sur la hauteur grâce à l’interférométrie
Le mode Interférométrie est appliqué pour obtenir les résolutions verticales les plus élevées. À
l’intérieur d’un objectif d’interféromètre Leica, le faisceau lumineux traverse un séparateur de
faisceaux, qui dirige simultanément la lumière à la fois vers la surface de l’échantillon et vers un
miroir de référence intégré. La part de lumière réfléchie à la fois de la surface de l’échantillon
et du miroir de référence recompose une figure d’interférence de franges. Cette figure fournit
une mesure de la position verticale relative des zones de l’échantillon observées et, ainsi, une
information extrêmement précise sur la surface. En fonction du degré de resolution verticale
nécessaire, l’utilisateur appuie simplement sur un bouton pour effectuer une mesure VSI (Vertical
Scanning Interferometry) ou PSI (Phase Shift Interferometry).
La profilométrie VSI pour une grande variété de surfaces
Le mode Interféromètre à balayage vertical en lumière blanche (VSI) est utilisé pour mesurer la
hauteur de surfaces lisses à modérément rugueuses. Comme pour le mode Confocal, l’échantillon
est balayé verticalement par pas de sorte que chaque point de la surface traverse le plan focal et
que le contraste de franges maximum survienne à la position focale optimale pour chaque point
sur sa surface. La hauteur de la surface à chaque emplacement de pixel est trouvée en détectant
le pic des enveloppes des franges étroites.
Mesure PSI de profils de hauteur inférieure au nanomètre
Le mode Interféromètre en phase décalée (PSI) est utilisé pour obtenir des mesures à résolution
maximale de surfaces continues très homogènes. En moins de 3 secondes, les paramètres de
la texture d’une surface très homogène telle qu’un wafer à effet miroir sont mesurés avec une
résolution inférieure au nanomètre. Pour obtenir ce niveau extrême de résolution, l’échantillon
focalisé est balayé verticalement par pas qui correspondent à des fractions très précises de la
longueur d’onde. Les algorithmes de calcul du profil produisent une carte de phase de la surface,
qui est convertie en carte de hauteur correspondante via un procédé de dépliement.
Des avantages doubles avec Dual Core
Profitez de la technologie Dual Core
Les profilomètres optiques interférométriques
en lumière blanche sont souvent utilisés car
les profilomètres à contact ont tendance à
abîmer les surfaces et les structures de sur­
face délicates. La technologie d’interférométrie
du Leica DCM 3D permet d’obtenir des résolutions verticales
inférieures au nanomètre, ainsi, même les surfaces les plus
lisses peuvent être mesurées avec grande précision à une
vitesse extrême. Quoi qu’il en soit, en cas de mesure de sur­
faces rugueuses, la pente maximale pouvant être mesurée
est limitée à l’ouverture numérique (NA) relativement petite
de l’objectif d’interférométrie. Afin de pouvoir mesurer même
des pentes raides, le microscope Leica DCM 3D Dual Core
utilise des objectifs confocaux dédiés à NA allant jusqu’à
0.95 et de grande efficacité lumineuse. Il est ainsi capable de
mesurer des surfaces modérément lisses à rugueuses avec la
plus grande répétitivité et jusqu’à 70º de pente locale.
Une caractérisation de la texture
de la surface facile
Pour un contrôle de qualité et de production
par exemple de cellules solaires, le profilomètre
confocal Leica DCM 3D peut contrôler en
quelques secondes la texture de surface en
silicone, la rugosité, la caractérisation statistique pyramidale
et le contact métallique. Des mesures 3D non destructives
de plus grandes zones balayées sont réalisées en moins de
10 secondes, alors que ces mesures prennent énormément
de temps avec les systèmes conventionnels. La pente locale
élevée d’une face de pyramide nécessite l’utilisation d’objec­
tifs à grande NA, qui sont surtout disponibles dans la techno­
logie confocale. Habituellement, on utilise un objectif Leica
avec un grossissement de 150× et une NA de 0.95. La surface
est balayée sur quelques microns le long de la position focale
de l’objectif, recueillant les images confocales plan par plan.
Il en résulte une image à plan focal infini et information 3D sur
les hauteurs de la pyramide, qui peut être automatiquement
intégrée dans des rapports prédéfinis.
Une meilleure visualisation
de l’échantillon
Le contrôle de qualité des composants microélectroniques peut né­
cessiter la mesure d’une petite coupe de l’échantillon ainsi qu’une
vue d’ensemble rapide d’une plus grande zone de balayage. De plus,
augmenter le débit d’une chaîne de production est souvent un fac­
teur de réussite déterminant. Habituellement, un objectif à grande
ouverture numérique (NA) est lié à un grossissement plus impor­
tant, qui réduit le champ de vision à seulement quelques microns.
Pour contourner cette limitation des systèmes conventionnels, le
Leica DCM 3D permet un stitching (recollage) ultrarapide de la
topographie. En utilisant la méthode hautement efficace du stitching
X-Y, des coupes de modèles 3D acquis sont reconstituées, dans une
zone bien plus grande qu’un simple champ de vision. Les données
de surface finales présentent un modèle hautement précis, sans
rupture, d’une grande zone de surface de l’échantillon, y compris
de la texture parfaitement au point tout en conservant les propriétés
originales d’un champ unique.
en une fraction de temps
Un entretien minime, voire nul, et de meilleurs résultats
Le Leica DCM 3D présente un balayage sans vibration, à longue durée de vie, utilisant la
technologie du microaffichage. Les microscopes confocaux conventionnels utilisent des
pièces mécaniques amovibles dans les têtes de lecture (miroirs de balayage et disques
rotatifs) qui limitent la durée de vie de l’appareil, nécessitent un réajustement régulier pour
assurer une performance optimale et introduisent des vibrations mécaniques qui augmen­
tent le bruit lors des mesures. Le Leica DCM 3D utilise la technologie avancée du micro­
affichage, un dispositif de commutation rapide qui ne contient pas de pièces amovibles
rendant le balayage des images confocales ou d’interférométrie rapides et stables et à
longue durée de vie.
Le Leica DCM 3D est conçu pour ne pas nécessiter d’entre­
tien. Deux LED haute puissance sont intégrées au faisceau, ce
qui donne une longue durée de vie moyenne de 20,000 heures
en MTBF. Une LED à lumière blanche est utilisée pour un
examen en champ clair couleur, pour les images confocales
avec vraie texture de couleur et pour la VSI. Une LED
à lumière bleue est utilisée pour l’imagerie confocale
haute résolution et la PSI. La longueur d’onde courte de
la LED bleue augmente la résolution latérale à 0.15 μm
et améliore le bruit PSI à 0.1 nm de résolution verticale.
Les frais liés à l’appareil sont nettement réduits, par
rapport aux systèmes utilisant des disques rotatifs ou basés
sur le laser.
Utilisation de deux systèmes de caméra intégré
Le principal capteur d’images de métrologie du Leica DCM 3D
est une caméra CCD haute résolution intégrée, qui livre des
images noir et blanc à grande vitesse. De plus, une caméra
couleur est utilisée pour l’examen de surfaces en champ clair.
Un système personnalisé, facile à utiliser
Créer vos propres normes pour les résultats
Le logiciel de saisie commande les fonctions automatisées du profilo­
mètre Leica DCM 3D Dual Core.
Il prend facilement toutes les mesures et s’accompagne d’un kit d’outils
de base pour l’affichage et l’analyse de données. Il suffit de quelques
clics de souris pour changer automatiquement de technique, de méthode
d’éclairage et de configuration. Par exemple, un simple clic sur un bouton
donne le résultat : il suffit d’appuyer sur le bouton «2D» pour obtenir le
profil de hauteur ainsi que l’image en 2 dimensions de l’échantillon ou
d’appuyer sur «3D» pour obtenir le résultat en 3D.
Les mesures automatisées sont obtenues avec l’outil intégré Recipes,
lequel simplifie encore plus l’interface utilisateur. Une fois une norme
de rapport entièrement personnalisé définie, tous les résultats à venir
seront créés dans ce format de rapport. Plusieurs mesures de sécurité
et des niveaux d’accès à partir de comptes protègent les méthodes et
les résultats.
Spécifications générales
Principe de mesure Profilométrie d’imagerie confocale Dual Core (Confocal et Interférométrie) sans contact, en 3D
Entretien Pas d’entretien
Préparation de l’échantillon Pas de préparation spécifique de l’échantillon requise
Capacités Imagerie, topographie 3D, profils, coordonnées, épaisseur, rugosité, volume,
texture de surface, etc.
Modes de contraste Confocal, Interférométrie (PSI, ePSI, VSI), couleur champ clair,
niveaux de gris champ clair (haute résolution), champ sombre.
Objectifs de 2.5× à 150× en confocal
de 5× à 50× en interférométrie
Tourelle Revolver manuel pour 6 objectifs / Revolver motorisé pour 6 objectifs
Déplacement platine (x,y) Manuel : 200×100 mm (autres sur demande). Stitching manuel disponible
Motorisé : de 114×75 mm à 302×302 mm (autres sur demande).
Stitching automatique disponible pour toute la plage de balayage
Étapes codées en boucle fermée pour stitching de haute précision
Éclairage LED blanche haute puissance 530 nm pour lumière coaxiale, contrôlable
LED bleue haute puissance 460 nm pour lumière coaxiale, contrôlable Acquisition d’images 2 capteurs : capteur de métrologie (N&B), capteur couleur (tous deux haute résolution CCD)
Plage de balayage vertical
40 mm
Réflectivité de l’échantillon
De 0.1% à 100%
Température de service 5 ºC à 40 ºC
Humidité ambiante < 80% d’humidité relative
Isolation des vibrations
Active ou passive (recommandée pour l’interférométrie)
Mode Confocal
Grossissement objectif
5×
10×
20×
50×
150×
Ouverture numérique
0.15
0.30
0.50
0.90
0.95
Champ de vision (µm)
2550×1910
1270×950
636.61×477.25
254.64×190.90
84.83×63.60
Résolution optique (x,y) (µm)
0.94
0.47
0.28
0.16
0.14
Résolution verticale (nm) <150
<30
<15
<3
<2
Vitesse de balayage verticale (μm/s)
20 – 320
10 – 160
5 – 80
1 – 16
0.5 – 8
Taux d’images confocal pleine résolution 12.5 fps Temps de mesure type 3 – 5 secondes
Mode Interférométrie
Grossissement objectif
5×
10×
20×
50×
Ouverture numérique
0.15
0.30
0.40
0.50
Champ de vision (µm)
2550×1910
1270×950
630×460
254.64×190.90
Résolution optique bleue (x,y) (µm)
0.94
0.47
0.28
Résolution optique blanche (x,y) (µm)
1.08
0.56
0.34
Résolution verticale (nm) PSI < 0.1 / ePSI < 1.0 / VSI < 4.0
Plage verticale PSI : 5 μm; ePSI 100 μm; VSI 10 mm
Vitesse de balayage verticale (μm/s)
VSI/ePSI : 4 – 18 μm/s
Temps de mesure type PSI : 3 – 6s; VSI : 10s; ePSI : 30s
Dimensions en mm
Leica Microsystems opère à l’échelle globale en quatre
divisions qui occupent une position de tout premier plan
dans leur segment respectif.
• Life Science Division
La division Sciences de la Vie répond aux besoins d’imagerie
des scientifiques par une très grande capacité d’innovation et un savoir-faire technique reconnu dans le domaine
de la visualisation, la mesure et l’analyse des microstructures. De part sa connaissance approfondie des applications biologiques, la division fait bénéficier ses clients
d’une avance scientifique décisive.
• Industry Division
En proposant des systèmes d’imagerie innovants et de
qualité pour l’observation, la mesure et l’analyse des microstructures, la division Industrie de Leica Microsystems
accompagne ses clients dans leur recherche de qualité et
de résultats optimaux. Ses solutions sont utilisées aussi
bien pour des tâches de routine ou de recherche, qu’en
science des matériaux, en contrôle-qualité, en criminalistique et pour l’éducation.
• Biosystems Division
La division Biosystèmes de Leica Microsystems offre aux
laboratoires et instituts de recherche spécialisés en histopathologie une gamme complète de produits performants.
Il y a ainsi pour chaque tâche spécifique en histologie le
produit adéquat – pour le patient comme pour le pathologiste. Des solutions de gestion électronique de processus d’une productivité élevée sont disponibles pour tout
l’environnement du laboratoire. En offrant des systèmes
d’histologie complets reposant sur une automatisation innovante et pourvus des réactifs Novocastra™, la division
Biosystèmes favorise un excellent suivi des patients grâce
à des capacités de traitement rapides, des diagnostics
fiables et une collaboration étroite avec ses clients.
• Surgical Division
La division Chirurgie accompagne les microchirurgiens
dans leur suivi des patients. Elle est un partenaire innovant qui met à la disposition des chirurgiens des microscopes chirurgicaux de grande qualité répondant à leurs
besoins actuels et futurs.
www.leica-microsystems.com
www.leica-microsystems.com
La force d’innovation de Leica Microsystems est fondée depuis toujours sur une fructueuse
collaboration « avec l’utilisateur, pour l’utilisateur ». Sur cette base, nous avons développé nos
cinq valeurs d’entreprise : Pioneering, High-end Quality, Team Spirit, Dedication to Science et
Continuous Improvement. Vivre pleinement ces valeurs signifie pour nous : Living up to Life.
Active mondialement
Allemagne :
Wetzlar
Tél. +49 64 41 29 40 00
Fax +49 64 41 29 41 55
Angleterre :
Milton Keynes
Tél. +44 1908 246 246
Fax +44 1908 609 992
Australie :
North Ryde
Tél. +61 2 8870 3500
Fax +61 2 9878 1055
Autriche :
Vienne
Tél. +43 1 486 80 50 0
Fax +43 1 486 80 50 30
Belgique :
Groot Bijgaarden
Tel. +32 2 790 98 50
Fax +32 2 790 98 68
Canada :
Richmond Hill/Ontario
Tél. +1 905 762 2000
Fax +1 905 762 8937
Corée :
Séoul
Tél. +82 2 514 65 43
Fax +82 2 514 65 48
Danemark :
Ballerup
Tél. +45 4454 0101
Fax +45 4454 0111
Espagne :
Barcelone
Tél. +34 93 494 95 30
Fax +34 93 494 95 32
Etats-Unis :
Bannockburn/Illinois
Tél. +1 847 405 0123
Fax +1 847 405 0164
France :
Nanterre Cedex
Tél. +33 811 000 664
Fax +33 1 56 05 23 23
Italie :
Milan
Tél. +39 02 574 861
Fax +39 02 574 03392
Japon :
Tokyo
Tél. +81 3 5421 2800
Fax +81 3 5421 2896
Pays-Bas :
Rijswijk
Tél. +31 70 4132 100
Fax +31 70 4132 109
Portugal :
Lisbonne
Tél. +351 21 388 9112
Fax +351 21 385 4668
Rép. populaire de Chine :
Hong-Kong
Tél. +852 2564 6699
Fax +852 2564 4163
Tél. +65 6779 7823
Fax +65 6773 0628
Singapour
Suède :
Kista
Tél. +46 8 625 45 45
Fax +46 8 625 45 10
Suisse :
Heerbrugg
Tél. +41 71 726 34 34
Fax +41 71 726 34 44
et des agences dans plus de 100 pays
Comme l’atteste le certificat ISO 9001, Leica Microsystems (Suisse) SA, Industry Division, dispose
d’un système de gestion conforme aux exigences de la norme internationale de gestion de la
qualité. La production satisfait en outre aux exigences de la norme internationale ISO 14001 pour
la gestion de l’environnement.
Numéro de commande: Français ??? ??? • ??/10/???/????
LEICA and the Leica Logo are registered trademarks of Leica Microsystems IR GmbH.
« Avec l’utilisateur, pour
l’utilisateur » – Leica Microsystems
10IDO10010FR
© Leica
Leica Microsystems
Microsystems (Suisse)
(Suisse) SA
SA •• CH-9435
CH-9435 Heerbrugg,
Heerbrugg, 2009
2010 •• Imprimé
Imprimé en
en Suisse
Suisse –– IV.2009
III.2010––RDV
RDV––Les
Lesillustrations,
illustrations,descriptions
descriptionset
etdonnées
donnéestechniques
techniquessont
sontsans
sansengagement
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êtremodifiées
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sanspréavis.
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04.01.2010
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