Kvantifikace leštěných povrchů
Leštěním se rozumí použití chemických látek k vyhlazení povrchu. Leštění se používá v různých průmyslových oborech, například při lapování v procesu výroby polovodičů.
V této části jsou uvedeny základní charakteristiky leštění a leptání a příklady použití systémů pro 3D měření profilů.
- Leštění lapováním
- Leštění lešticím kotoučem
- Elektrolytické leštění (elektrochemické leštění)
- Chemické leštění
- Příklad analýzy opotřebení
- Příklad měření profilu lešticí destičky
- Příklad měření profilu brusného kamene
- Různé typy leptání
- Pozorování leštěných kovových konstrukcí
- Příklad hodnocení množství leptání
- Příklad měření drsnosti povrchu po chemickém leštění
Leštění lapováním
Umístěte cíl na plochou povrchovou desku s názvem lapovací stroj, mezi cíl a povrchovou desku dodejte jako brusivo lapovací prášek (např. diamant, karbid křemíku nebo oxid hlinitý) a otáčením stolu vyleštěte povrch cíle.
- A
- Boční pohled
- B
- Suspenze
- C
- Podavač suspenze
- D
- Destička
- E
- Nosná fólie
- F
- Lešticí podložka
- G
- Otočný stůl pro leštění
Leštění lešticím kotoučem
Brusná směs se nanese na kotouč, který se přitlačí na leštěný povrch. Poté se kotouč roztočí a vyleští povrch.
Elektrolytické leštění (elektrochemické leštění)
Vzorek se ponoří do roztoku a prochází jím elektrický proud, takže vzorek funguje jako anoda. Malé množství atomů železa nebo niklu se rozpouští z opačného pólu a leptá vzorek. Leštící povrch lze změnit změnou umístění katody. To umožňuje jemnou kontrolu drsnosti s malým množstvím leptání.
- A
- Napájení
- B
- Elektrolyt
- C
- Opačný pól (katoda)
- D
- Vzorek (anoda)
- (1) Před leštěním
- Nepravidelnosti v řádu několika mikrometrů
- (2) Při leštění
- Odstraňování nerovností povrchu.
- (3) Po vyleštění
- Vyhlazené
Elektrolýzou se přednostně rozpouštějí výstupky, které vyhlazují povrch.
Chemické leštění
Vzorek se ponoří do kyselého lešticího roztoku, aby se částečně rozpustil jeho povrch. Na rozdíl od elektrolytického leštění nelze leštící plochu vybírat, takže se rovnoměrně leptá celý povrch, který je v kontaktu s roztokem.
| Elektrolytické leštění (elektrochemické leštění) | Chemické leštění | |
|---|---|---|
| Množství leštidla |
Přibližně 1 až 5 μm |
Přibližně 1 až 20 μm |
| Dostupná přesnost |
Submikronová |
Mikronová |
| Elektrody |
Požadované |
Nepožadované |
Příklad analýzy opotřebení
Analýza struktury povrchu a vzoru opotřebení před a po leptání umožňuje podrobně klasifikovat a kvantifikovat podmínky uspořádání materiálu a chemického složení, což snižuje zbytečné výrobní náklady.
Laserový mikroskop
- Současně lze analyzovat více datových sad za stejných podmínek.
- Hodnocení na základě povrchu umožňuje analýzu drsnosti, objemu a plochy povrchu.
Příklad měření profilu lešticí destičky
Povrchové podmínky lešticích destiček ovlivňují rovinnost a rovnoměrnost leštěného vzorku.
Znalost povrchu lešticích destiček umožňuje zvýšení jejich kvality a prodloužení jejich životnosti.
Laserový mikroskop
- Rozsah měření je dostatečně široký, aby bylo možné vyhodnotit celý cíl jediným měřením.
- Není nutná příprava vzorku.
- Profil a nerovnosti povrchu lze kvantifikovat.
Příklad měření profilu brusného kamene
Brusný kámen obsahuje brusná diamantová zrna nanesená na základní kov.
Pochopení profilu galvanicky pokovených brusných kamenů může vést ke zlepšení výtěžnosti.
Laserový mikroskop
- Velikost vzorku není omezena, což umožňuje nedestruktivní hodnocení.
- Profil a nerovnosti povrchu lze kvantifikovat.
Různé typy leptání
Leptání lze obecně rozdělit na mokré leptání, při kterém se používají chemické roztoky, jako jsou kyseliny nebo zásady, a suché leptání, při kterém se používají ionty, plyn nebo radikály.
Mokré leptání
- Izotropní leptání
-
V otvoru masky je cíl leptán radiálně stejnou rychlostí, takže oblast bezprostředně pod maskou je provrtána (boční leptání, zmenšení).
- A
- Maska
- Anizotropní leptání
-
Tato metoda řídí boční leptání tak, aby se leptalo pouze v určitém směru s využitím krystalické anizotropie.
- A
- Maska
Suché leptání
- Chemické leptání (izotropní leptání)
-
Tato metoda využívá chemické reakce mezi ionizovaným nebo radikálovým reakčním plynem a cílem.
- A
- Iontová plazma
- B
- Odolný materiál
- C
- SiO2 nebo jiná oxidová vrstva (izolační materiál)
- D
- Silikonový plátek
- E
- Fólie, které nejsou pokryty odolným materiálem, jsou odstraněny ionty.
- Směrové leptání
-
Tato metoda leptá cíl vysíláním iontů nebo vysokorychlostních neutrálních částic se směrovými charakteristikami proti němu.
Pozorování leštěných kovových konstrukcí
Lze pozorovat kovové konstrukce, které by bylo možné vidět pouze pomocí SEM. Měření výšky částí erodovaných leptáním umožňuje vyhodnotit strukturu.
Laserový mikroskop
- Vysoká kvalita obrazu umožňuje pozorovat kovové struktury, které bylo dříve možné vidět pouze pomocí SEM.
- Vzhledem k tomu, že profil a drsnost povrchu jsou kvantifikovány, není k analýze potřeba žádná práce.
- Měření výšky částí odstraněných leptáním umožňuje identifikovat součásti konstrukce.
Příklad hodnocení množství leptání
Vliv leptání lze kvantifikovat vyhodnocením profilu povrchu nebo drsnosti povrchu v různých časových intervalech nebo při různých teplotách.
Laserový mikroskop
- Rozdíly v profilu povrchu lze kvantifikovat.
- Drsnost povrchu lze vyhodnocovat bez vlivu tvaru nebo opotřebení hrotu stylusu.
- Doba leptání
-
0 minut 
-
5 minut 
-
10 minut 
Příklad měření drsnosti povrchu po chemickém leštění
Měření drsnosti povrchu zlepšuje pochopení účinků chemického leštění na základní materiál, což zlepšuje výtěžnost.
Laserový mikroskop
- Pořizují se 2D a 3D snímky, které umožňují kvantitativní a kvalitativní poznání povrchu.
- Měření drsnosti po celém povrchu zajišťuje vysokou míru reprodukovatelnosti.
