ZYGO 白光干涉仪大视场(Large Field-of-View)技术现状与新型替代方案研究
发布时间:
2026-11-13
作者:
新启航半导体有限公司

白光干涉仪(White Light Interferometer, WLI)依据相干扫描干涉(Coherence Scanning Interferometry, CSI)原理,实现微纳三维形貌的非接触测量,是半导体、精密光学与表面工程领域的主流计量手段。美国 ZYGO 公司 NewView™ 与 NexView™ 系列 3D 光学轮廓仪(Optical Profiler)采用 Michelson、Mirau 型干涉物镜,垂直分辨率优于 0.08 nm,在各倍率下均可保持亚纳米级(Sub-nanometer)垂直精度。

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在大视场(Large Field-of-View, FOV)能力上,该系列物镜倍率覆盖 1X–100X,并可配合 0.5X–2.0X 变焦组件,单帧视场约为 0.04×0.04 mm 至 17.49×17.49 mm(物镜与变焦组合)。其固有矛盾在于大视场与横向分辨率(Lateral Resolution)存在权衡:低倍率扩大视场但分辨率下降,高倍率物镜数据密度高而单帧覆盖范围有限。对超出单帧的大面积样品,需借助子孔径拼接(Sub-aperture Stitching):由电动 XY 位移台移动相邻视场,在边缘配准后拼接为完整面形;位移台直线度、俯仰误差及点云配准残差会影响 ISO 25178 形貌评定的重复性。


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当前替代方案大致分为两类。其一为优化型 CSI 路线:采用齐焦(Parfocal)物镜塔台、大变焦管与大面阵图像传感器(Large-format Image Sensor)扩大单帧有效视场,降低拼接频次并兼容倍率自动切换。其二为非干涉式备选,如激光共焦扫描显微镜(Laser Confocal Scanning Microscopy)、结构光与三角法形貌测量,以视场和检 测速度换取部分垂直精度,更适配产线在线(In-line)质控场景。

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