标签: 干涉仪

一、引言 光学表面缺陷，如纳米级划痕、凹陷、凸起等，对精密光学仪器性能影响极大。传统检测设备因垂直分辨率不足，难以精准识别微小缺陷。新启航 3D 白光干涉仪凭借 0.1nm 垂直分辨率，为光学表面缺陷检测提供了高精度解决方案，可让各类细微缺陷 “无所遁形”。 二、0.1nm 垂直分辨率的技术原理 2.1 白光干涉信号增强 新启航采用宽光谱白光光源（400-700nm），通过优化光学滤波系统，提高光源的相干性与稳定性。利用非对称共光路干涉结构，减少光路损耗，使干涉信号强度提升 50%。增强的信号为高分辨率检测提供了原始数据基础，确保能捕捉到纳米级的光强变化。 2.2 相位提取算法优化 开发基于傅里叶变换的相位提取算法，结合小波降噪技术，有效去除环境噪声对干涉信号的干扰。算法可精准提取干涉条纹的相位信息，通过相位与高度的映射关系，将垂直方向的测量精度提升至 0.1nm，实现对微小高度变化的精确感知。 三、系统硬件与结构优化 3.1 高精度光学组件 配备自主研发的高数值孔径物镜（NA=0.95），提高光学系统的横向分辨能力，同时增强对微弱光信号的收集能力。物镜采用超低膨胀系数材料制造，减少温度变化对光学性能的影响，确保在不同环境下的测量稳定性，为高分辨率检测提供硬件支撑。 3.2 稳定的机械结构 采用气浮隔振平台与磁悬浮驱动系统，有效隔离外界振动干扰（振动衰减率≥99%）。机械结构的定位精度达 0.01μm，确保检测过程中样品与光学系统的相对位置稳定，避免因机械抖动导致的测量误差，保障 0.1nm 垂直分辨率的实现。 四、光学表面缺陷检测的应用 4.1 纳米级划痕检测 在光学镜片表面检测中，传统设备难以识别深度小于 1nm 的划痕。新启航 3D 白光干涉仪凭借 0.1nm 垂直分辨率，可清晰呈现深度 0.5nm、宽度 100nm 的划痕轮廓，通过三维形貌重建，精准测量划痕的深度、长度、宽度等参数，为镜片加工质量评估提供依据。 4.2 微凸体与凹陷检测 对于光学薄膜表面的微凸体与凹陷缺陷，设备能准确测量其高度与深度。例如，在激光晶体表面检测中，可识别出高度 0.3nm 的微凸体和深度 0.2nm 的凹陷，通过统计分析缺陷密度与分布，指导薄膜制备工艺优化，提升产品质量。 4.3 表面粗糙度测量 针对光学表面的粗糙度检测，设备可实现 Ra 值低至 0.05nm 的测量精度。通过对光学元件表面进行大面积扫描，生成三维粗糙度分布图谱，全面反映表面微观形貌，为判断表面质量是否符合光学系统要求提供量化数据。 大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案​ 突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。 三大核心技术革新​ 1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​ 2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​ 3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​ 实测验证硬核实力​ 1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​ （以上数据为新启航实测结果） 有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​ 高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​ 分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​ 新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！

引言 白光干涉仪作为一种高精度光学测量仪器，在材料科学、半导体制造、微机电系统等众多领域发挥着关键作用。其通过不同测量模式实现对物体表面形貌、高度等信息的精准获取，其中垂直扫描干涉测量模式（VSI）、相移干涉测量模式（PSI）以及结合二者的高分辨测量模式（VXI）各具特色。 VSI 模式 VSI 模式基于白光干涉原理，以白光作为光源，通过垂直扫描方式，对干涉图零光程差位置进行测量分析，进而提取样品表面高度信息。由于白光是宽带光源，干涉图是不同波长光干涉的叠加，在零光程差位置，干涉图光强、对比度等特征参数达最大值。该模式适用于从光滑到适度粗糙的表面测量，且无论物镜数值孔径（NA）或放大倍数如何变化，均可提供纳米级垂直分辨率。它克服了 PSI 模式在台阶高度测量上的限制，能够测量更高台阶或更粗糙表面，但在精度上相较于 PSI 模式稍低。 PSI 模式 PSI 模式基于单色光干涉，利用单色光作为光源，通过测量分析干涉图的干涉相位来获取样品表面高度信息。因光源波长已知，可通过精确移动测量平面产生干涉图相位移动，再利用多幅相移干涉图光强值求取高度值。此模式具有极高测量精度，通常可达纳米级别，适合测量连续高度变化较小的微纳结构表面。然而，PSI 模式存在 1/4 波长台阶高度的测量限制，即当相邻两点高度超过光源波长的 1/4 时，干涉相位值会模糊，导致测量不准确。 VXI 模式 VXI 模式结合了 VSI 和 PSI 两种测量模式的优势，利用 VSI 模式的垂直扫描能力以及 PSI 模式的高精度相位测量能力，实现更高分辨率和更广泛测量范围的测量。它既具备 VSI 模式对粗糙表面的适应性和垂直扫描能力，又拥有 PSI 模式的高精度和相位测量能力，能够提供更广泛的高度测量范围和更高测量精度，适用于各种复杂表面的测量。 总结 白光干涉仪中的 VSI、PSI 和 VXI 三种测量模式在原理、精度、适用表面类型等方面存在差异。在实际应用中，需依据被测表面特性、测量精度要求以及测量环境等因素综合考量，选择最为合适的测量模式，以实现对物体表面信息的精准测量与分析 。 TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪 一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪 1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。 2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。 3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。 实际案例 1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm 2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描 3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。

一、引言 在半导体、精密制造等高端领域，纳米级测量装备长期被欧美企业垄断，ZYGO、赛默飞世尔等巨头占据全球 90% 以上市场份额。其设备价格高昂、技术封锁严密，成为我国产业升级的 “卡脖子” 瓶颈。新启航通过三场关键战役，在核心技术、供应链、市场应用上实现突破，逐步改写全球纳米测量装备竞争格局。 二、核心技术攻坚战：突破专利壁垒的 “技术突围战” 2.1 光学系统自主创新破局 传统 3D 白光干涉仪依赖欧美企业的高精度迈克尔逊干涉结构专利，新启航另辟蹊径，研发出非对称共光路干涉系统。通过自主设计低噪声 LED 光源模组（波长稳定性 ±0.05nm）与高透衍射光栅（衍射效率提升 30%），在不依赖进口核心器件的前提下，将光干涉信号信噪比提高 40%，解决了传统结构易受环境振动干扰的难题。配套开发的相位解包裹算法，通过引入区域生长与置信度引导技术，将条纹解析误差从 ±2nm 降低至 ±0.5nm，打破欧美企业在核心算法上的垄断。 2.2 纳米级定位技术突破 针对半导体晶圆检测所需的亚纳米级定位精度，新启航联合中科院团队开发磁悬浮气浮导轨，配合自主研制的纳米级光栅尺（分辨率 0.1nm，线性度 ±0.05%），构建全闭环伺服系统。该系统定位误差≤1nm/100mm，动态响应速度达 200mm/s，彻底摆脱对德国 Heidenhain、英国 Renishaw 等进口导轨的依赖，相关技术获 23 项发明专利，形成自主知识产权壁垒。 三、供应链突围战：构建国产化生态的 “成本歼灭战” 3.1 核心部件国产化替代工程 新启航启动 “零部件归零计划”，针对进口设备中 27 项关键部件展开攻关。与成都光明光电合作开发的熔融石英物镜（面形精度 λ/20），成本仅为进口产品的 1/5；联合中电科二所制备的碳化硅光学基底，热膨胀系数≤1.5ppm/℃，性能超越欧美同类材料。通过建立 20 家核心供应商的本地化配套体系，关键部件交付周期从 12 周缩短至 3 周，采购成本下降 65%，彻底破解 “买得起设备、换不起配件” 的困境。 3.2 规模化生产降本增效 在江苏昆山建成万级洁净自动化产线，采用机器人视觉引导装配技术，将单台设备组装时间从 45 天压缩至 10 天，生产良率提升至 98%。通过标准化模块设计（通用部件占比 80%），实现从高端科研型到工业量产型设备的快速迭代，规模效应使单台制造成本较进口设备降低 58%，为后续市场定价赢得主动权。 四、本土化服务持久战：破解 “技术孤岛” 的 “应用突破战” 4.1 定制化解决方案适配本土需求 针对国内半导体产线的特殊场景（如国产光刻胶表面形貌检测），新启航开发多模态测量软件包，集成 AI 缺陷识别模块，可自动区分 50 种以上纳米级缺陷类型（识别准确率≥99.2%）。为中芯国际 12 英寸晶圆产线定制的全自动检测设备，实现与 MES 系统无缝对接，检测效率较进口设备提升 30%，数据兼容性问题归零。 4.2 快速响应服务网络建设 建立 “三级服务体系”：前端通过设备内置 IoT 模块实时监控状态（故障预警准确率 95%），中端依托上海、武汉两大技术中心提供 4 小时现场响应，后端由研发团队远程调参优化。2024 年某存储芯片厂突发测量数据异常，新启航工程师通过云端诊断系统，15 分钟内定位激光功率漂移问题并远程修复，避免了价值 3000 万元的晶圆批次报废，服务效率远超欧美企业 72 小时的响应周期。 大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案​ 突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。 三大核心技术革新​ 1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​ 2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​ 3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​ 实测验证硬核实力​ 1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​ （以上数据为新启航实测结果） 有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​ 高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​ 分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​ 新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！

一、引言 迈克耳孙干涉仪作为重要的光学仪器，能够利用分振幅法产生双光束以实现干涉现象。其中，白光等倾干涉因其独特性质在光学研究、精密测量等领域具有重要意义。对其深入探究，有助于理解光的干涉本质以及拓展干涉仪在实际中的应用。 二、迈克耳孙干涉仪白光等倾干涉的实现 在常规的迈克耳孙干涉仪基础上实现白光等倾干涉，需在反射镜前放置一块特定玻璃板。此玻璃板发挥着关键作用，一方面，它使得光程相等时，光源经两反射镜所成的虚像间产生几何间隔；另一方面，玻璃板的色散特性极大地影响了等倾条纹的出现范围，使其远大于白光等厚干涉情况。通过精细调节干涉仪的反射镜角度、位置等参数，确保两束相干光的光程差满足一定条件，从而使不同波长的光在特定角度下发生等倾干涉，进而在观察屏上呈现出干涉条纹。例如，调节干涉仪的微调旋钮，改变反射镜的角度，当两反射镜严格垂直时，满足等倾干涉条件，此时用白光光源照射，在合适位置便能观察到等倾干涉条纹。 三、白光等倾干涉的条纹特征 （一）衬比度较低 由于白光包含多种波长成分，不同波长的干涉条纹相互叠加。在某些位置，不同波长的光干涉相长与相消情况复杂，导致条纹的明暗对比不强烈，衬比度相较于单色光等倾干涉条纹明显降低。例如，在观察屏上，难以清晰分辨出单一、清晰的亮纹和暗纹界限，整体条纹显得较为模糊。 （二）颜色特征 在干涉条纹中心区域，通常会出现白色或接近白色的亮纹，这是因为在零光程差附近，各种波长的光均满足相长干涉条件。随着远离中心，不同波长的光由于色散和干涉级次的差异，逐渐呈现出彩色条纹。且在同级条纹中，按照波长从长到短的顺序，颜色依次排列，如红色光波长较长，在外侧；蓝色光波长较短，在内侧。 （三）条纹出现范围较大 得益于玻璃板的色散作用，白光等倾干涉条纹的出现范围明显大于白光等厚干涉。这使得在较大的光程差范围内都能观察到干涉条纹，为研究和测量提供了更广阔的观察区域。 四、白光等倾干涉的形成机理 当白光入射到迈克耳孙干涉仪中，首先被分光镜分成两束光，分别沿参考臂和测量臂传播。由于白光包含多种波长成分，每种波长的光在两臂传播后再次相遇时，都会根据自身波长和两臂的光程差发生干涉。在等倾干涉条件下，对于某一特定波长的光，当两臂光程差满足特定的等倾干涉条件时，如光程差\Delta = 2d\cos\theta = m\lambda（其中d为两反射镜等效空气薄膜厚度，\theta为光线入射角，m为干涉级次，\lambda为波长），会产生相长或相消干涉，形成相应的亮纹或暗纹。而不同波长的光，因波长不同，满足干涉条件的位置和情况各异，从而形成各自的干涉条纹。又因为玻璃板的色散，不同波长的光传播速度和折射情况不同，导致各波长条纹发生错级现象。众多不同波长的干涉条纹相互叠加，最终形成了我们所观察到的白光等倾干涉条纹。 大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案​ 突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。 三大核心技术革新​ 1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​ 2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​ 3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​ 实测验证硬核实力​ 1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​ （以上数据为新启航实测结果） 有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​ 高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​ 分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​ 新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！

一、引言 半导体制造对测量精度的要求随着制程升级不断提升，传统测量装备已难以满足 7nm 及以下制程的检测需求。长期以来，国外企业主导高端半导体测量装备市场，其技术标准成为行业默认基准。新启航通过技术创新实现精度突破，推动国产装备从跟跑向领跑转变，为定义半导体测量新基准提供可能。 二、核心技术突破：精度革命的根基 2.1 高精度光学系统创新 新启航研发出超分辨激光干涉光学系统，采用飞秒激光光源与非球面衍射透镜组合，通过优化光路消像差设计，将光学分辨率提升至 0.05μm。同时，引入自适应光学技术，实时补偿环境振动与温度变化对光路的影响，确保测量稳定性，光学系统误差控制在 ±0.01nm 以内。 2.2 智能化算法与数据处理 基于深度学习构建测量模型，通过百万级半导体晶圆缺陷样本训练，算法可自动识别测量环境中的干扰因素并进行动态修正。开发出三维形貌快速重构算法，将数据处理时间缩短至传统方法的 1/5，同时实现亚纳米级测量重复性（3σ≤0.03nm），突破传统算法的精度瓶颈。 三、性能指标的跨越式提升 3.1 关键参数对标与超越 新启航半导体测量装备在核心指标上实现突破：测量范围覆盖 1mm×1mm 至 10mm×10mm，横向分辨率达 0.01μm，纵向分辨率达 0.005nm，较国际主流设备提升 3 倍。在 3D 形貌测量中，平面度测量误差≤0.1nm/10mm，优于传统设备的 0.5nm/10mm 指标，建立起更高的精度标准。 3.2 动态测量能力革新 针对半导体晶圆高速生产场景，开发动态跟踪测量技术，实现对移动速率达 1m/s 的晶圆进行实时测量，测量响应时间≤1ms，解决传统设备在动态场景下精度下降的问题，为高速生产线提供精准检测支持。 四、应用场景的基准验证 4.1 先进制程工艺适配 在 7nm FinFET 制程晶圆检测中，新启航装备可精准测量鳍片高度（误差≤0.3nm）与栅极宽度（误差≤0.5nm），数据一致性较进口设备提升 20%。通过与中芯国际、长江存储等企业合作验证，其测量结果成为工艺优化的基准参考数据。 4.2 新材料测量标准建立 针对第三代半导体材料（如 SiC、GaN）的异质结界面检测，开发专用测量模块，实现对界面粗糙度（Ra≤0.02nm）的精准表征，填补国内相关测量标准的空白，被纳入行业检测规范。 五、国产化供应链的支撑 新启航联合国内光学企业开发出超精密光栅尺（精度 0.01μm）与压电驱动平台（定位误差≤0.5nm），实现核心部件国产化率 100%。通过建立全链条质量管控体系，确保零部件一致性，为装备长期稳定运行提供保障，支撑其测量基准的权威性。 大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案​ 突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。 三大核心技术革新​ 1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​ 2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​ 3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​ 实测验证硬核实力​ 1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​ （以上数据为新启航实测结果） 有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​ 高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​ 分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​ 新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！