芯耀
141
1 、引言
光学涂层作为光学器件的核心功能层，广泛应用于镜头、滤光片、激光元件等领域，其表面粗糙度直接决定涂层的光学透过率、反射损耗、抗激光损伤阈值及使用寿命。在光学涂层沉积（蒸镀、溅射、溶胶-凝胶等）过程中，受沉积参数波动、基材平整度、真空环境颗粒污染等影响，易形成纳米级表面起伏、微划痕或残留颗粒，导致光散射增强、成像质量下降。传统表面粗糙度测量方法多为局部点扫描，难以全面表征光学涂层全域表面形貌，且接触式测量易损伤精密光学表面。3D白光干涉仪凭借非接触测量特性、亚纳米级分辨率及全域三维形貌重建能力，可精准获取光学涂层表面粗糙度的全域分布数据，为涂层制备工艺优化提供可靠技术支撑。本文重点探讨3D白光干涉仪在光学涂层表面粗糙度光学3D轮廓测量中的应用。
2 、3D白光干涉仪测量原理
3D白光干涉仪以宽光谱白光为光源，经分束器分为参考光与物光两路。参考光射向固定参考镜反射，物光经高数值孔径物镜聚焦后照射至光学涂层表面，反射光沿原路径返回并与参考光汇交产生干涉条纹。因白光相干长度极短（仅数微米），仅在光程差接近零时形成清晰干涉条纹。通过压电陶瓷驱动装置带动参考镜进行精密扫描，高灵敏度探测器同步采集干涉条纹强度变化，形成干涉信号包络曲线，曲线峰值位置精准对应光学涂层表面各点的三维坐标。结合全域扫描拼接与表面轮廓重构技术，可完整重建光学涂层全域3D表面轮廓，通过粗糙度分析算法（如高斯滤波）提取Ra（算术平均偏差）、Rz（轮廓最大高度）、Rq（均方根偏差）等核心粗糙度参数，其垂直分辨率可达0.1 nm，适配纳米级光学涂层表面粗糙度的高精度测量需求。
3 、3D白光干涉仪在光学涂层表面粗糙度测量中的应用
3.1 光学涂层全域表面粗糙度精准表征
针对不同应用场景的光学涂层（如增透膜、高反膜、滤光膜，高精度场景要求Ra≤2 nm）测量需求，3D白光干涉仪可通过优化测量策略实现精准表征。测量时，根据光学涂层器件尺寸（如镜头镜片、晶圆级光学涂层）选取适配物镜倍率与扫描范围，采用网格扫描模式对涂层全域进行高精度扫描，通过三维点云拼接技术重建完整的表面3D轮廓。系统内置的粗糙度分析模块可自动剔除测量噪声，精准计算全域及局部区域的Ra、Rz、Rq等参数，并生成粗糙度分布热力图。实验数据表明，其Ra测量误差≤0.2 nm，与原子力显微镜（AFM）比对偏差≤0.3 nm，可有效捕捉蒸镀温度、溅射功率变化导致的表面粗糙度波动，为工艺参数优化提供精准量化依据，同时支持批量光学涂层器件的粗糙度一致性评估。
3.2 表面微缺陷与粗糙度关联性分析
光学涂层表面的纳米级微划痕、凸起、残留颗粒等微缺陷是导致粗糙度超标的核心原因，且会显著降低涂层抗激光损伤能力与光学性能。3D白光干涉仪在测量粗糙度的同时，可通过3D轮廓重建同步识别此类微缺陷，量化缺陷的尺寸（深度、宽度、高度）与分布密度，并分析其对局部粗糙度的贡献。通过设定缺陷阈值（如划痕深度≥5 nm、凸起高度≥3 nm），系统可自动标记缺陷区域，结合粗糙度分布数据追溯问题根源：如残留颗粒导致的局部粗糙度飙升多与沉积真空环境洁净度不足相关，微划痕则与涂层后处理工艺参数不当有关。例如，当检测到光学涂层表面存在密集纳米级凸起时，可反馈调整沉积真空度及基材预处理工艺，降低表面粗糙度。
相较于传统触针式粗糙度仪的接触损伤风险与局部测量局限，3D白光干涉仪的非接触测量模式可保障光学涂层精密表面的完整性；相较于原子力显微镜的点扫描低效率缺陷，其具备更快的全域扫描速度（4英寸晶圆级光学涂层全表面测量时间≤10 s），可满足产业化批量检测需求。通过为光学涂层表面粗糙度提供全面、精准的光学3D轮廓测量数据及缺陷关联分析结果，3D白光干涉仪可助力构建严格的光学涂层质量管控体系，提升涂层制备良率与光学性能稳定性，为高精度光学器件的发展提供关键技术支撑。
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！
