白光干涉儀作為精密測量領域的“光學顯微鏡”,憑借其納米級分辨率和非接觸式測量特性,成為半導體、光學加工、微機電系統(MEMS)等領域的核心檢測工具。其核心原理基于光的干涉現象,通過解析干涉條紋的微小變化,實現表面形貌的亞納米級重構。
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動參考鏡進行納米級位移,結合相位解包裹算法,可解析出柵線任意點,測量重復性誤差小于0.5%。
核心優勢:精度與效率的雙重突破
亞納米級分辨率:垂直分辨率達0.1nm,橫向分辨率達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。
非接觸無損檢測:光學干涉原理避免物理接觸,尤其適合測量脆性材料(如ITO薄膜)或微米級結構(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,可在數分鐘內完成大面積(如156mm×156mm太陽能電池片)的三維成像,效率遠超傳統接觸式探針或掃描電鏡。
多參數分析能力:支持表面粗糙度、臺階高度、線寬、曲率半徑等300余種參數測量,符合ISO/ASME/EUR/GBT四大國際標準。
應用場景:從微觀到宏觀的全覆蓋
半導體制造: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。
光學加工:測量透鏡曲率半徑、面形精度,優化成像質量。
汽車工業:評估發動機缸體、活塞等零部件的表面形貌,提升耐磨性。
新能源領域:分析太陽能電池柵線高度、銅柵線腐蝕深度,優化導電效率。
白光干涉儀通過光學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的關鍵工具。