白光干涉儀作為精密測量領(lǐng)域的“光學(xué)顯微鏡”,憑借其納米級分辨率和非接觸式測量特性,成為半導(dǎo)體、光學(xué)加工、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等領(lǐng)域的核心檢測工具。其核心原理基于光的干涉現(xiàn)象,通過解析干涉條紋的微小變化,實現(xiàn)表面形貌的亞納米級重構(gòu)。
工作原理:光程差的精密解碼
白光干涉儀通過分光棱鏡將光源分為兩束相干光:一束照射被測樣品表面,另一束投射至參考鏡。兩束反射光重新匯聚后產(chǎn)生干涉,形成明暗相間的條紋。由于白光為多色光,其干涉條紋僅在零光程差(ZOPD)附近呈現(xiàn)高對比度,這一特性使儀器能通過定位條紋峰值精確鎖定樣品表面高度。例如,在測量太陽能電池柵線時,儀器通過壓電陶瓷驅(qū)動參考鏡進(jìn)行納米級位移,結(jié)合相位解包裹算法,可解析出柵線任意點,測量重復(fù)性誤差小于0.5%。
核心優(yōu)勢:精度與效率的雙重突破
亞納米級分辨率:垂直分辨率達(dá)0.1nm,橫向分辨率達(dá)0.5μm,可清晰捕捉納米級表面起伏。例如,在TFT-LCD電極測量中,能識別50nm深的刻蝕缺陷,高度測量偏差控制在2nm以內(nèi)。
非接觸無損檢測:光學(xué)干涉原理避免物理接觸,尤其適合測量脆性材料(如ITO薄膜)或微米級結(jié)構(gòu)(如MEMS器件),防止劃傷或形變。
全場快速成像:通過拼接掃描技術(shù),可在數(shù)分鐘內(nèi)完成大面積(如156mm×156mm太陽能電池片)的三維成像,效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)接觸式探針或掃描電鏡。
多參數(shù)分析能力:支持表面粗糙度、臺階高度、線寬、曲率半徑等300余種參數(shù)測量,符合ISO/ASME/EUR/GBT四大國際標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)用場景:從微觀到宏觀的全覆蓋
半導(dǎo)體制造:檢測光刻膠厚度均勻性、刻蝕深度及表面粗糙度,確保芯片性能。
光學(xué)加工:測量透鏡曲率半徑、面形精度,優(yōu)化成像質(zhì)量。
汽車工業(yè):評估發(fā)動機(jī)缸體、活塞等零部件的表面形貌,提升耐磨性。
新能源領(lǐng)域:分析太陽能電池柵線高度、銅柵線腐蝕深度,優(yōu)化導(dǎo)電效率。
白光干涉儀通過光學(xué)干涉與智能算法的融合,重新定義了精密測量的邊界,成為推動制造向納米級精度邁進(jìn)的關(guān)鍵工具。