白光干涉仪(光学3D表面轮廓仪)与台阶仪的区别

szzhongtu5

表面形貌即为表面微观几何形态，不仅对接触零件的机械和物理特性起着决定作用，而且对一些非接触零件的光学和外部特性影响也很大。所以对表面形貌的精准测量能正确地识别出加工过程的变化和缺陷，对研究表面几何特性与使用性能的关系、控制和改进加工方法等都有着显著的意义。

随着微电子技术、光学技术、计算机技术、传感技术、信号分析和处理技术等飞速发展，对表面形貌测量精度不断提高，从微米尺度进入了纳米甚至是亚纳米尺度。台阶仪与白光干涉仪，两者虽然都是表面微观轮廓测量利器，但还是有所不同。

1、测量方式
（1）台阶仪是一款超精密接触式微观轮廓测量仪器，测量时通过使用2μm半径的金刚石针尖在超精密位移台移动样品时扫描其表面，测针的垂直位移距离被转换为与特征尺寸相匹配的电信号并最终转换为数字点云信号，数据点云信号在分析软件中呈现并使用不同的分析工具来获取相应的台阶高或粗糙度等有关表面质量的数据。

（2）白光干涉仪是一款用于对各种精密器件及材料表面进行亚纳米级非接触式测量的光学检测仪器。它是以白光干涉技术为原理，对器件表面进行非接触式扫描并建立表面3D图像，通过系统软件对器件表面3D图像进行数据处理与分析，获取反映器件表面质量的2D、3D参数，从而实现器件表面形貌3D测量的光学检测仪器。

2、测量应用
（1）台阶仪主要用于台阶高、膜层厚度、表面粗糙度等微观形貌参数的测量。

参数测量功能
1）台阶高度：能够测量纳米到330μm甚至1000μm的台阶高度，可以准确测量蚀刻、溅射、SIMS、沉积、旋涂、CMP等工艺期间沉积或去除的材料；
2）粗糙度与波纹度：能够测量样品的粗糙度和波纹度，分析软件通过计算扫描出的微观轮廓曲线，可获取粗糙度与波纹度相关的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等20余项参数；
3）翘曲与形状：能够测量样品表面的2D形状或翘曲，如在半导体晶圆制造过程中，因多层沉积层结构中层间不匹配所产生的翘曲或形状变化，或者类似透镜在内的结构高度和曲率半径。


（2）白光干涉仪也可以测量台阶高，但更多的是测各类从超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物体表面，从纳米到微米级别工件的粗糙度、平整度、微观几何轮廓、曲率等。特别是能满足超光滑表面所需同时满足的高精度、大扫描范围的需求。

白光干涉仪与台阶仪相比具有以下优点：
一是非接触高精密测量，不会划伤甚至破坏工件；
二是测量速度快，不必像探头逐点进行测量；
三是不必作探头半径补正，光点位置就是工件表面测量的位置；
四是对高深宽比的沟槽结构，可以快速而精确的得到理想的测量结果。