1 引言

納米壓印技術(shù)因低成本、高 throughput、高分辨率的優(yōu)勢，成為微納光柵制備的核心工藝，廣泛應(yīng)用于光學顯示、光通信、太陽能電池等領(lǐng)域。光柵圖形的線寬、周期、深度、側(cè)壁傾角及表面粗糙度等形貌參數(shù)，直接決定其光學衍射效率、偏振特性等核心性能，需實現(xiàn)納米級精度的全面表征。3D白光干涉儀憑借非接觸測量、納米級分辨率及全域三維形貌重建能力，可精準捕捉光柵微觀形貌特征，為納米壓印光柵的工藝優(yōu)化與質(zhì)量管控提供可靠技術(shù)支撐。本文重點探討3D白光干涉儀在納米壓印光柵圖形形貌測量中的應(yīng)用。

2 3D白光干涉儀測量原理

3D白光干涉儀以寬光譜白光為光源，經(jīng)分束器分為參考光與物光兩路。參考光射向固定參考鏡反射，物光照射至待測納米壓印光柵表面后反射，兩束反射光匯交產(chǎn)生干涉條紋。由于白光相干長度極短（僅數(shù)微米），僅在光程差接近零時形成清晰干涉條紋。通過壓電驅(qū)動裝置帶動參考鏡精密掃描，探測器同步記錄干涉條紋強度變化，形成干涉信號包絡(luò)曲線，曲線峰值位置對應(yīng)光柵表面高度坐標。結(jié)合像素級高度計算與二維圖像拼接技術(shù)，可快速重建光柵區(qū)域三維輪廓，實現(xiàn)對線寬、周期、深度、側(cè)壁傾角等關(guān)鍵形貌參數(shù)的精準測量，垂直分辨率可達亞納米級，適配光柵微觀形貌的檢測需求。

3 3D白光干涉儀在納米壓印光柵測量中的應(yīng)用

3.1 關(guān)鍵形貌參數(shù)測量

納米壓印光柵的核心形貌參數(shù)包括周期、線寬、深度及側(cè)壁傾角，3D白光干涉儀可實現(xiàn)全參數(shù)精準量化。對于周期500 nm、線寬250 nm的矩形光柵，通過三維輪廓重建可直接讀取相鄰光柵脊峰間距，獲得周期測量精度±1 nm；基于高度閾值法劃分光柵脊與槽區(qū)域，精準計算線寬尺寸，誤差控制在5 nm以內(nèi)。針對深寬比2:1的高深寬光柵，其深度測量不受側(cè)壁遮擋影響，通過槽底與脊峰的高度差計算，測量誤差≤3 nm；借助輪廓擬合算法可提取側(cè)壁輪廓曲線，計算側(cè)壁傾角，精度可達±0.5°，有效反映壓印工藝的模板復刻精度。

3.2 表面缺陷與均勻性檢測

納米壓印過程中易產(chǎn)生光柵脊頂塌陷、槽底殘留、邊緣毛刺等缺陷，且大面積光柵易存在形貌均勻性差異，這些均會顯著影響光學性能。3D白光干涉儀的全域掃描能力可實現(xiàn)大面積光柵的形貌成像，通過表面粗糙度分析模塊，可量化光柵脊頂與槽底的粗糙度（Ra），當Ra超過10 nm時，會導致衍射效率下降，需反饋調(diào)整壓印壓力與溫度參數(shù)。同時，其可快速識別局部缺陷位置與尺寸，如檢測到脊頂塌陷深度超過50 nm、邊緣毛刺高度超過30 nm時，判定為不合格產(chǎn)品；通過不同區(qū)域的參數(shù)對比，可評估光柵形貌均勻性，為壓印模板優(yōu)化與工藝穩(wěn)定性控制提供數(shù)據(jù)支撐。

4 測量優(yōu)勢與應(yīng)用價值

相較于原子力顯微鏡（AFM）的點掃描模式，3D白光干涉儀具備更快的掃描速度（單次全域掃描時間≤5 s），可實現(xiàn)大面積光柵的高效檢測；相較于掃描電子顯微鏡（SEM）的破壞性與二維表征局限，其非接觸測量模式可避免損傷光柵表面，且能提供完整的三維形貌信息。通過為納米壓印光柵的制備工藝提供精準、全面的形貌量化數(shù)據(jù)，3D白光干涉儀可助力構(gòu)建工藝參數(shù)優(yōu)化閉環(huán)，提升光柵制備良率與性能穩(wěn)定性，推動納米壓印技術(shù)在光學領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

大視野 3D 白光干涉儀：納米級測量全域解決方案?

突破傳統(tǒng)局限，定義測量新范式！大視野 3D 白光干涉儀憑借創(chuàng)新技術(shù)，一機解鎖納米級全場景測量，重新詮釋精密測量的高效精密。

三大核心技術(shù)革新?

1）智能操作革命：告別傳統(tǒng)白光干涉儀復雜操作流程，一鍵智能聚焦掃描功能，輕松實現(xiàn)亞納米精度測量，且重復性表現(xiàn)卓越，讓精密測量觸手可及。?

2）超大視野 + 超高精度：搭載 0.6 倍鏡頭，擁有 15mm 單幅超大視野，結(jié)合 0.1nm 級測量精度，既能滿足納米級微觀結(jié)構(gòu)的精細檢測，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實現(xiàn)大視野與高精度的完美融合。?

3）動態(tài)測量新維度：可集成多普勒激光測振系統(tǒng)，打破靜態(tài)測量邊界，實現(xiàn) “動態(tài)” 3D 輪廓測量，為復雜工況下的測量需求提供全新解決方案。?

實測驗證硬核實力?

1）硅片表面粗糙度檢測：憑借優(yōu)于 1nm 的超高分辨率，精準捕捉硅片表面微觀起伏，實測粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，為半導體制造品質(zhì)把控提供可靠數(shù)據(jù)支撐。?

（以上數(shù)據(jù)為新啟航實測結(jié)果）

有機油膜厚度掃描：毫米級超大視野，輕松覆蓋 5nm 級有機油膜，實現(xiàn)全區(qū)域高精度厚度檢測，助力潤滑材料研發(fā)與質(zhì)量檢測。?

高深寬比結(jié)構(gòu)測量：面對深蝕刻工藝形成的深槽結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)強大測量能力，精準獲取槽深、槽寬數(shù)據(jù)，解決行業(yè)測量難題。?

分層膜厚無損檢測：采用非接觸、非破壞測量方式，對多層薄膜進行 3D 形貌重構(gòu)，精準分析各層膜厚分布，為薄膜材料研究提供無損檢測新方案。?

新啟航半導體，專業(yè)提供綜合光學3D測量解決方案！

審核編輯 黃宇