Sensofar 3D光學(xué)輪廓測(cè)量中的應(yīng)用
在現(xiàn)代工業(yè)檢測(cè)與材料分析領(lǐng)域，表面三維形貌的測(cè)量需求日益增長(zhǎng)。白光干涉共聚焦顯微鏡作為一種光學(xué)測(cè)量設(shè)備，結(jié)合了白光干涉術(shù)與共聚焦顯微技術(shù)的原理，為獲取樣品表面的三維形貌數(shù)據(jù)提供了一種方法。它常被歸類(lèi)為3D光學(xué)輪廓儀的一種，在微納米尺度的表面測(cè)量中發(fā)揮作用。
這種設(shè)備的工作原理基于光學(xué)干涉現(xiàn)象。當(dāng)寬光譜白光通過(guò)分光鏡分成兩束，一束照射樣品表面，另一束作為參考光，兩束光反射后重新匯合產(chǎn)生干涉。干涉條紋的對(duì)比度與光程差相關(guān)，通過(guò)垂直掃描并分析干涉信號(hào)的變化，可以逐點(diǎn)計(jì)算出樣品表面的高度信息。同時(shí)，其共聚焦光路通過(guò)設(shè)置探測(cè)針孔，有效抑制了焦平面以外的雜散光，提升了軸向分辨率和圖像信噪比。這使得它對(duì)光滑、粗糙、甚至具有一定透明度的表面都能進(jìn)行測(cè)量。作為實(shí)現(xiàn)3D光學(xué)輪廓測(cè)量的工具之一，它在多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景中可見(jiàn)。在半導(dǎo)體制造與封裝環(huán)節(jié)，可用于測(cè)量晶圓表面的薄膜厚度、圖形臺(tái)階高度以及微結(jié)構(gòu)的側(cè)壁角度，為工藝控制提供形貌數(shù)據(jù)。在精密光學(xué)元件加工中，用于檢測(cè)透鏡、反射鏡等元件表面的面形與粗糙度，評(píng)估其加工質(zhì)量。在功能性涂層與材料研發(fā)領(lǐng)域，科研人員借助它分析涂層表面的均勻性、紋理結(jié)構(gòu)或磨損情況，輔助材料性能研究。與一些接觸式輪廓儀相比，這種光學(xué)方法屬于非接觸測(cè)量，避免了測(cè)針可能對(duì)柔軟或脆弱樣品表面造成的劃傷或變形。其測(cè)量過(guò)程相對(duì)較快，能夠獲取較大視野范圍內(nèi)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過(guò)配套軟件重建出直觀的三維形貌圖、二維輪廓線，并計(jì)算出如粗糙度（Sa, Sq）、臺(tái)階高、體積等一系列參數(shù)。因此，它在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)分析、生產(chǎn)線的在線或離線抽檢中都有應(yīng)用實(shí)例。設(shè)備的性能表現(xiàn)與光源特性、物鏡數(shù)值孔徑、掃描機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性以及信號(hào)處理算法等因素有關(guān)。用戶(hù)在選擇時(shí)，需要結(jié)合自身待測(cè)樣品的材質(zhì)特性（如反射率、透明度）、表面坡度、待測(cè)特征的尺寸范圍以及所需的測(cè)量速度、重復(fù)性等實(shí)際要求進(jìn)行綜合考量。例如，對(duì)于高反射或多層透明薄膜樣品，可能需要調(diào)整測(cè)量模式或使用特定算法來(lái)獲得可用的數(shù)據(jù)。展望未來(lái)，隨著制造工藝向更精微方向發(fā)展，對(duì)表面質(zhì)量與功能性的關(guān)注不斷提升，基于白光干涉共聚焦原理的3D光學(xué)輪廓測(cè)量技術(shù)，其應(yīng)用場(chǎng)景有望進(jìn)一步拓展。通過(guò)與其他顯微技術(shù)結(jié)合或優(yōu)化算法，它在測(cè)量效率、適應(yīng)性及數(shù)據(jù)解析深度方面可能繼續(xù)演進(jìn)，為質(zhì)量控制、失效分析和基礎(chǔ)科學(xué)研究提供一種有用的觀測(cè)手段。
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