一、基本原理
白光干涉测量中,通过样品台移动实现机械相移技术,利用光的干涉原理,通过改变样品台位置调整待测光与参考光的光程差,从而进行相位调制。干涉条纹的形成取决于两束光的相位差,而相位差与光程差相关。移动样品台改变待测光路径长度,导致光程差和相位差变化,通过测量干涉条纹变化量计算相位差,进而获取待测物体信息。
二、实现方式
样品台设计需具备高精度平移和旋转功能,材料与制造工艺需避免热膨胀等误差。样品台移动通常由步进电机或压电陶瓷驱动,实时监测干涉条纹变化通过高分辨率相机或光电探测器实现。
三、技术难点与解决方案
- 移动精度与稳定性:采用高精度驱动装置和反馈控制系统,并进行预热和温度控制以减少热膨胀影响。
- 非线性误差校正:通过校准实验和数据处理方法(如多项式拟合)校正机械系统产生的非线性误差。
- 干涉条纹识别与处理:采用滤波、去噪等图像处理技术,并结合相移算法提取相位信息,以应对噪声和振动干扰。
四、应用
该技术广泛应用于测量物体表面形貌、厚度、折射率等参数,以及检测光学元件缺陷和应力分布。可与SEM、AFM等技术结合,实现更高精度测量和更丰富信息提取。
五、实际案例
TopMapMicroView白光干涉3D轮廓仪实现“实时”动态/静态微纳级3D轮廓测量:
- 一键智能聚焦扫描,亚纳米精度下重复性优异。
- 集成CST连续扫描技术,Z向测量范围达100mm,高精度垂直分辨率不受物镜放大倍率影响。
- 可搭载多普勒激光测振系统实现动态3D轮廓测量。
实际应用包括:
- 优于1nm分辨率测量硅片表面粗糙度(Ra=0.7nm)。
- 毫米级视野实现5nm-有机油膜厚度扫描。
- 卓越的高深宽比测量能力,适用于光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。