中古表面形状測定顕微鏡の在庫・価格

表面形状測定顕微鏡は、光学顕微鏡の光学系を使って試料表面の高さ情報を面として取り込み、三次元形状や段差、粗さ、うねりを非接触で定量化する装置の総称です。触針式粗さ計のように試料に触れないため、軟らかい樹脂や薄膜、研磨面を傷つけずに測れます。そして線ではなく面のデータが得られるため、ISO 25178(JIS B 0681)に基づく面粗さパラメータで評価できるのが大きな利点です。主な測定方式は、レーザー顕微鏡に代表される共焦点方式と、白色干渉計と呼ばれる光干渉方式の二つです。
共焦点方式では、光源側と検出器側にピンホールなどを置き、焦点の合った面からの反射光だけを検出します。ガルバノミラーなどでビームをXY方向に走査して合焦像を得たうえで、対物レンズをZ方向に一定ステップで動かします。画素ごとに高さと検出強度の関係(I-Zカーブ)を求め、そのピーク位置を表面高さとします。ピンホールのほか、回転ディスクやスリットを使ってカメラで面を一度に取り込む方式もあります。開口数(NA)の大きい明視野対物レンズを使え、上位機では波長400nm以下の短波長レーザーも使われるため、水平分解能はサブμmで光干渉方式よりやや優れます。急傾斜面でデータが欠けにくく、高精細なカラー観察像も得られます。一方で垂直分解能は対物レンズの倍率に左右され、低倍率では不利になります。
光干渉方式では、干渉計を組み込んだ干渉対物レンズで光を参照ミラー側と試料側に分け、戻ってきた二つの光を重ね合わせて干渉縞を作ります。白色光はコヒーレンス長が短く、干渉縞は焦点付近の±数μm程度の範囲にしか出ません。そこで、Z走査中に干渉縞のコントラストが最大になる位置を高さとして検出します。これが垂直走査型低コヒーレンス干渉法(CSI)で、垂直分解能は1nm程度です。単色光を使い、λ/8刻みの位相変化から高さを求める位相シフト干渉法(PSI)では、0.1nm以下の分解能も得られます。ただし、PSIは隣り合う画素間で高さが連続した平滑面にしか使えず、画素間の段差はおおむね百数十nmまでに限られます。
光干渉方式の垂直分解能は倍率に依存しないため、低倍率の広い視野でもナノメートル級で測れます。画像連結を使えば、高低差は数mm、水平方向は百mm角を超える範囲まで測定できる装置もあります。例えば3mm角の領域なら、5倍の対物レンズでは1視野で済みますが、100倍では約400視野が必要になります。そのため、広い面のうねり評価では光干渉方式が有利です。一方、干渉縞が重なるため単純な観察には向かず、急傾斜面ではデータが欠けやすくなります。透明膜では表面と界面から別々の干渉信号が出るため、これを分離して膜厚や層構造の断面形状を求める機能を備えた装置もあります。
用途は、シリコンウエハや光学部品などの超平滑面の粗さ評価、MEMSやレジストパターンの段差・線幅の計測、精密加工・研磨面の品質管理、ブラスト面やめっき面の質感評価、摺動面の摩耗痕の体積評価、樹脂成形品の外観不良解析など多岐にわたります。機種を選ぶときは、必要な水平分解能と垂直分解能、測定する面積、試料の傾斜角と反射率、観察像が必要かどうかを整理するのが要点です。そのうえで、共焦点方式と光干渉方式のどちらが適しているか、あるいは両方式を備えた装置が必要かを判断します。測定値の信頼性を保つには、除振対策と、段差標準による定期的な校正も欠かせません。