白光干涉仪(原理)

1、深圳市欧博浩瀚科技有限公司深圳市欧博浩瀚科技有限公司()()刘友刘友喜（喜（LeoKeenLeoKeen Liu Liu）三三维维测量技术比较测量技术比较COMPARECOMPAREOpticalOptical TriangulationTriangulationCSMCSM1nm1nm1um1um1mm1mm1nm1nm1um1um1mm1mm垂直分辨率垂直分辨率垂直测量范围垂直测量范围AFMAFMWSIWSIPSIPSIq OPT: OPT: 光学三角测量光学三角测量 q CSM: CSM: 共焦扫面显微镜共焦扫面显微镜q PSI : PSI : 移向干涉测量法移向干涉测量法q WSI :

2、 WSI : 白光干涉法白光干涉法q AFM : AFM : 原子力显微镜原子力显微镜根据测量技术特征测量技术测量技术高分辨率高分辨率优点（特点）优点（特点）缺点缺点Optical TriangulationOptical Triangulation光学三角测量光学三角测量数数m m使用简单使用简单测量速度测量速度/ /精度非常低精度非常低容易配备到设备容易配备到设备镜面或透明物体不能测量镜面或透明物体不能测量有相对较宽的测量范围有相对较宽的测量范围水平方向分辨率低水平方向分辨率低运行距离（运行距离（W.DW.D）LongLong很难测量粗糙程度很难测量粗糙程度CSM CSM 激光激光共焦显微

3、镜共焦显微镜数十数十 数百数百nmnm可获得深度深的影像可获得深度深的影像根据倍率变更测量分辨率根据倍率变更测量分辨率容易观察表面状态的容易观察表面状态的2D2D10X10X以下很难测量细微形状以下很难测量细微形状可选择测量速度及精度可选择测量速度及精度高度测量精度相对较低高度测量精度相对较低高倍率使用便利高倍率使用便利激光寿命短激光寿命短PSIPSI移移相干涉测量相干涉测量0.1nm0.1nm根据倍率分辨率没有变更根据倍率分辨率没有变更临近像素高度差必须是使用临近像素高度差必须是使用波长的波长的1/21/2使用单波长的干涉使用单波长的干涉主要用于镜面测量主要用于镜面测量高分辨率高分辨率/ /

4、可高速测量可高速测量WSIWSI白光白光扫描干涉扫描干涉0.5nm0.5nm根据倍率分辨率没有变更根据倍率分辨率没有变更150X150X以上的透镜很难制作以上的透镜很难制作使用多重波长光的干涉使用多重波长光的干涉无测量无的高度限制（数无测量无的高度限制（数mmmm）测量长度对比可精密测量测量长度对比可精密测量AFMAFM原子原子力显微镜力显微镜0.1nm0.1nm可垂直、水平相同的精密测量可垂直、水平相同的精密测量 测量速度非常低测量速度非常低可测量数十纳米的形状可测量数十纳米的形状广域广域/ /急剧的段差、无法测量急剧的段差、无法测量可测量表面错误状态可测量表面错误状态被测物布置困难被测物布

5、置困难受环境影响严重受环境影响严重产品主要功能产品主要功能 三次元形状测量三次元形状测量 表面粗糙度表面粗糙度( (Ra , Ra , RqRq , , RpRp , , RvRv , , RtRt , , RzRz) ) 高度，段差，幅度测量高度，段差，幅度测量 ( (数纳米到最大数纳米到最大5mm5mm) ) 关心领域信息关心领域信息( (体积体积, , 断面积断面积) ) 2D 2D 测量测量产品主要特征产品主要特征 高度方向测量分辨率高度方向测量分辨率 0.1nm0.1nm的高分辨率的高分辨率 与倍率无关的分辨率固定与倍率无关的分辨率固定(Z(Z轴轴) ) 使用方法简单，测量快速使用方

6、法简单，测量快速 非破坏性，无样品破损非破坏性，无样品破损 反复性及再现性优秀反复性及再现性优秀 测测量容易量容易“ “ 使用白光干涉仪的纳米分辨率三使用白光干涉仪的纳米分辨率三维维形状测量形状测量”NanoViewNanoView 系列（系列（NVNV系列）系列） 更精确！更精确！ 更快速更快速 ! ! 更简便更简便 ! ! NV-1800NV-1800NV-2400NV-2400NV-2700NV-2700NV-3200NV-3200型型号号NV-1800NV-1800NV-2400NV-2400NV-2700NV-2700NV-3200NV-3200测测量原理量原理非接非接触触三三维维

7、白光白光扫扫描干涉法（描干涉法（WSIWSI）/ /移相干涉法（移相干涉法（PSIPSI）视场视场放大放大镜镜1.0X1.0X（标标配）配）1.0X1.0X（标标配）配）1.0X1.0X（标标配）配）1.0X1.0X（标标配）配）物物镜镜单镜头单镜头可可选选5 5个镜头个镜头（手（手动动鼻鼻轮轮） 可可选选5 5个镜头个镜头（自（自动动鼻鼻轮轮） 可可选选5 5个镜头个镜头（自（自动动鼻鼻轮轮）光源光源白光白光LEDLED光源光源扫扫描方式描方式闭环闭环控制控制压电压电促促动扫动扫描方式描方式纵纵向向扫扫描范描范围围Max 270umMax 270um（PZTPZT扫扫描）描）纵纵向向扫扫描速

8、描速度度Max:7.2um/secMax:7.2um/sec（1X-3X1X-3X倍率可倍率可选选）Max:12um/secMax:12um/sec（1X-5X1X-5X倍率可倍率可选选）倾倾斜角度斜角度3 3 （样样品台品台倾倾斜）斜）头头部部倾倾斜斜6 6 （手（手动动模式）模式）头头部部倾倾斜斜6 6 （自（自动动模式）模式）头头部部倾倾斜斜9 9 （自（自动动模式）模式）纵纵向分辨率向分辨率WSIWSI：0.5nm/PSI0.5nm/PSI：0.1nm0.1nm横横向分辨率向分辨率0.2-4um0.2-4um（取（取决决于物于物镜镜/ /视场视场放大放大镜镜倍率）倍率）台台阶阶重重复复

9、性性0.2%10.2%10.1%10.1%1（标标准准样样品品8 8umum）XYXY样样品台行品台行程程505050mm50mm（手手动动）100100100mm100mm（自自动动）100100100mm100mm（自自动动）300300300mm300mm（自自动动）Z Z轴轴行程行程30mm30mm（手手动动）100mm100mm（手手动动）100mm100mm（自自动动）100mm100mm（自自动动）工作台尺寸工作台尺寸150150150mm150mm230230230mm230mm230230230mm230mm455455455mm455mmPOVPOV视场视场放大放大镜镜0.

10、50.5 0.75 0.75 1 1 1.5 1.5 2 2（可（可选选1 1项项）0.50.5 0.75 0.75 1 1 1.5 1.5 2 2（最多可（最多可选选4 4项项）物物镜镜2.52.5 5 5 10 10 20 20 50 50 100 100（可（可选选1 1项项）2.52.5 5 5 10 10 20 20 50 50 100 100（最多可（最多可选选5 5项项）白光干涉测量原理白光干涉测量原理PRINCIPLEPRINCIPLE干涉现象干涉现象同时在池塘中的两处抛石块可观察到两个波的干涉现象，波以震源为中心扩散传播同时在池塘中的两处抛石块可观察到两个波的干涉现象，波以震

11、源为中心扩散传播后两个波叠加后加强或减弱的现象为波动干涉。后两个波叠加后加强或减弱的现象为波动干涉。( (光的波动性质）光的波动性质）波动震源地波动震源地- -1 1波动震源地波动震源地- -2 2震震源地源地-1-1开始开始发生的波动发生的波动两个波预见后发两个波预见后发生干涉现象生干涉现象震源地震源地-2-2开始开始发生的波动发生的波动相长干涉和相消干涉相长干涉和相消干涉波波1 1波波 2 2波波1 +1 +波波2 2A. A. 两个波动位相一致时两个波动位相一致时B. B. 两个波动有两个波动有180180度位相差时度位相差时相消相消相相加加波动大小相加波动大小相加波动大小相消波动大小相

12、消step n+1step n+2focus positionstep n干涉信号扫描干涉条纹物理意义干涉条纹干涉条纹和地图上的等高线相同干涉条纹意味着相同的高度q 半球上的 干涉条纹q 平面上的 干涉条纹影响干涉信号的要素干涉透镜(物镜)的 N.A干涉透镜（物镜）从被测物可接收光的角度，如果被反射光的角度比该干涉透镜可接收角度大，大部分光线会脱离入射镜头使入射光数量减少，干涉信号微小或不会出现干涉现象。被测物的反射度对象物体的反射度小，照射到物体的大部分都会被吸收，反射光强度会减少，干涉信号微小或不会出现干涉现象。（太阳光下那些物体程黑色是表示该物体吸收光，视为红色是主要反射红外线领域的光。

13、）三维细微形状测量实例APPLICATIONAPPLICATION创造性的非接触式二维创造性的非接触式二维/ /三维测量解决方案三维测量解决方案Business DivisionBusiness DivisionPost SpacerPost SpacerCharaterCharaterRGBRGBBack PanelBack PanelSpray PRSpray PRFPD FPD InspectionInspectionCu PadCu PadRoughnessRoughnessLine ProfiLine ProfileleVia HoleVia HoleCu ThicknessCu T

14、hicknessBuild-up PCBBuild-up PCBInspectionInspectionFiber ArraFiber Array ySemiconductorSemiconductor Stud Bumping Stud BumpingBGABGAMEMSMEMSabrasionabrasionSurface Profile Surface Profile MeasurementMeasurementMeasuring ResultColumn Space on the LCD Color FilterDefect on the LCD GlassStamper on the

15、 Diffusion Plate for LCDHeight, Diameter Width, Pitch,Position, etcRGB & BMSpherical PatternSpraySpray式式 PR PR 涂涂层层 均均匀匀性性测测量量Glass141nmLCDLCD用用 Glass R-edgeGlass R-edgeCharacter on the GlassCharacter on the GlassPKG Substrate InspectionRoughness, Diameter, Height, Width, Space (user defined bas

16、e plane), etcPCBViaHoleCuThicknessBallPadTraceCSP Substrate InspectionSection AnalysisSection AnalysisMulti-Section AnalysisMulti-Section Analysis3D Analysis3D AnalysisCooper Foil Surface ISmall BallCoined BallStitching ResultsBGA on Flip Chip SubstrateBall Grid Array具有具有Wrapage的的 SubstrateStud Bump / 导光板 / 磨具Stud BumpCore-EdgeStemperGeared Pattern on