在半導(dǎo)體制造、精密光學(xué)加工等高級(jí)領(lǐng)域，表面形貌的微小起伏可能直接影響器件性能。白光干涉儀憑借其納米級(jí)測(cè)量精度，成為微觀形貌檢測(cè)的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。其核心原理在于利用光的干涉現(xiàn)象，將表面高度變化轉(zhuǎn)化為可量化的光學(xué)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非接觸、高精度的三維形貌測(cè)量。

　　一、干涉原理：光程差與表面高度的精密映射

　　白光干涉儀通過分光棱鏡將光源分為兩束光：一束投射至被測(cè)樣品表面，另一束射向參考鏡。兩束反射光在CCD相機(jī)感光面疊加形成干涉條紋。當(dāng)樣品表面存在高度差時(shí)，光程差隨之變化——每移動(dòng)一個(gè)條紋間距，光程差改變一個(gè)波長(zhǎng)（約500納米）。由于白光包含連續(xù)光譜，不同波長(zhǎng)的光在不同位置形成干涉極大值，通過分析干涉條紋的明暗分布與位置信息，可精確解析出樣品表面的相對(duì)高度。例如，在半導(dǎo)體晶圓檢測(cè)中，該技術(shù)可捕捉到0.1納米級(jí)的表面粗糙度變化，為工藝優(yōu)化提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

　　二、精度保障：從光學(xué)系統(tǒng)到算法的協(xié)同優(yōu)化

　　實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度需多環(huán)節(jié)協(xié)同：

　　1.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用非對(duì)稱光路結(jié)構(gòu)與高透過率鏡片，提升干涉信號(hào)強(qiáng)度40%，降低環(huán)境光干擾。例如，北京儀光3D白光干涉儀通過優(yōu)化分光比，使信噪比提升至傳統(tǒng)設(shè)備的2倍。

　　2.機(jī)械穩(wěn)定性：精密導(dǎo)軌與低膨脹系數(shù)材料構(gòu)建測(cè)量平臺(tái)，確保樣品臺(tái)移動(dòng)時(shí)振動(dòng)幅度小于0.1納米，避免機(jī)械誤差引入測(cè)量偏差。

　　3.算法創(chuàng)新：基于深度學(xué)習(xí)的形貌重構(gòu)算法可自動(dòng)校正非線性畸變，數(shù)據(jù)處理速度達(dá)傳統(tǒng)方法的3倍。在測(cè)量15毫米視野的8寸晶圓時(shí)，該算法能在30秒內(nèi)完成全區(qū)域掃描，并輸出Ra 0.01納米的表面粗糙度數(shù)據(jù)。

　　三、應(yīng)用突破：從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的測(cè)量革命

　　傳統(tǒng)白光干涉儀受限于靜態(tài)測(cè)量模式，而新一代設(shè)備通過集成多普勒激光測(cè)振系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“動(dòng)態(tài)+靜態(tài)”雙模檢測(cè)。例如，在深槽結(jié)構(gòu)測(cè)量中，系統(tǒng)可同步捕捉槽壁振動(dòng)與形貌數(shù)據(jù)，解決深寬比超過10:1的復(fù)雜結(jié)構(gòu)檢測(cè)難題。此外，0.6倍大視野鏡頭與0.1納米級(jí)精度的融合，使設(shè)備既能檢測(cè)5納米級(jí)有機(jī)油膜厚度，又能完成8寸晶圓的全幅面掃描，單次測(cè)量效率提升5倍。

　　從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線，白光干涉儀正以光速重構(gòu)微觀世界的測(cè)量范式。隨著國(guó)產(chǎn)設(shè)備在精度、速度與智能化領(lǐng)域的持續(xù)突破，中國(guó)高級(jí)制造正逐步擺脫對(duì)進(jìn)口儀器的依賴，邁向自主可控的新階段。