白光干涉仪能测什么?
白光干涉仪是一种基于白光干涉原理的高精度光学测量仪器,通过分析干涉条纹的变化获取被测物体的表面形貌或薄膜厚度等信息。其核心优势在于非接触、高分辨率(可达纳米级)、大测量范围,适用于多种精密测量场景。以下是白光干涉仪的主要测量对象及应用领域:一、表面形貌测量
1.表面粗糙度
测量微观表面的不平整度,如金属、陶瓷、半导体等材料的加工表面。
典型应用:评估机械加工、抛光、蚀刻等工艺的表面质量。
2.表面缺陷检测
识别划痕、凹坑、凸起、裂纹等微小缺陷。
典型应用:光学元件(透镜、棱镜)、半导体晶圆、显示屏玻璃的质量控制。
3.三维形貌重建
获取物体表面的三维轮廓数据,生成高精度点云图。
典型应用:微机电系统(MEMS)、生物芯片、模具表面的形貌分析。
二、薄膜厚度测量
1.单层/多层薄膜厚度
测量透明或半透明薄膜的厚度(如氧化硅、氮化硅、光刻胶等)。
典型应用:半导体制造中栅极氧化层、介质层的厚度监控。
2.涂层均匀性分析
检测涂层(如防反射涂层、硬质涂层)的厚度分布是否均匀。
典型应用:光学镜头、太阳能电池板的涂层质量控制。
三、微纳结构测量
1.微电子器件
测量集成电路中导线宽度、间距、通孔深度等。
典型应用:芯片制造中的线宽控制(CD-SEM替代方案)。
2.光栅结构
分析光栅的周期、槽深、占空比等参数。
典型应用:衍射光栅、光子晶体的制备与表征。
3.生物样本
测量细胞表面形貌、生物膜厚度等(需结合特定标记技术)。
典型应用:细胞生物学、组织工程中的微观结构研究。
四、透明介质测量
1.透明材料内部缺陷
检测玻璃、塑料等透明材料内部的裂纹、气泡等缺陷。
典型应用:光学元件、显示屏基板的内部质量评估。
2.液体薄膜厚度
测量液体在固体表面的润湿层厚度(如润滑油膜、液滴接触角)。
典型应用:表面化学、流体力学研究。
五、动态过程监测
1.实时形貌变化
监测材料在加热、冷却、拉伸等过程中的表面形貌动态变化。
典型应用:材料科学中的相变研究、薄膜应力分析。
2.磨损/腐蚀过程
跟踪材料表面在摩擦、腐蚀环境下的形貌演变。
典型应用:摩擦学、材料耐久性测试。
白光干涉仪的技术特点
1.非接触测量:避免对柔软或精密样品的损伤。
2.高垂直分辨率:通常可达0.1纳米级(取决于光源和光学系统)。
3.大横向范围:单次测量面积可达毫米级,适合宏观与微观结合的场景。
4.抗干扰能力强:白光短相干性减少环境振动对测量的影响。
应用领域总结
1.行业:典型测量对象
2.半导体:晶圆表面形貌、薄膜厚度、线宽控制
3.光学:透镜表面粗糙度、光栅结构、涂层均匀性
4.材料科学:材料表面形貌、磨损/腐蚀过程、薄膜应力
5.生物医学:细胞形貌、生物膜厚度、组织工程支架表面
6.精密制造:模具表面质量、MEMS器件三维形貌
白光干涉仪已成为微纳制造、半导体、光学等领域不可或缺的测量工具,其高精度和非接触特性使其在质量控制和研发中具有不可替代的价值。
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