1 引言

納米壓印技術因低成本、高 throughput、高分辨率的優勢，成為微納光柵制備的核心工藝，廣泛應用于光學顯示、光通信、太陽能電池等領域。光柵圖形的線寬、周期、深度、側壁傾角及表面粗糙度等形貌參數，直接決定其光學衍射效率、偏振特性等核心性能，需實現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化與質量管控提供可靠技術支撐。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，兩束反射光匯交產生干涉條紋。由于白光相干長度極短（僅數微米），僅在光程差接近零時形成清晰干涉條紋。通過壓電驅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，形成干涉信號包絡曲線，曲線峰值位置對應光柵表面高度坐標。結合像素級高度計算與二維圖像拼接技術，可快速重建光柵區域三維輪廓，實現對線寬、周期、深度、側壁傾角等關鍵形貌參數的精準測量，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用

3.1 關鍵形貌參數測量

納米壓印光柵的核心形貌參數包括周期、線寬、深度及側壁傾角，3D白光干涉儀可實現全參數精準量化。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域，精準計算線寬尺寸，誤差控制在5 nm以內。針對深寬比2:1的高深寬光柵，其深度測量不受側壁遮擋影響，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壁輪廓曲線，計算側壁傾角，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，需反饋調整壓印壓力與溫度參數。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，判定為不合格產品；通過不同區域的參數對比，可評估光柵形貌均勻性，為壓印模板優化與工藝穩定性控制提供數據支撐。

4 測量優勢與應用價值

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、全面的形貌量化數據，3D白光干涉儀可助力構建工藝參數優化閉環，提升光柵制備良率與性能穩定性，推動納米壓印技術在光學領域的產業化應用。

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突破傳統局限，定義測量新范式！大視野 3D 白光干涉儀憑借創新技術，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。

三大核心技術革新?

1）智能操作革命：告別傳統白光干涉儀復雜操作流程，一鍵智能聚焦掃描功能，輕松實現亞納米精度測量，且重復性表現卓越，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，結合 0.1nm 級測量精度，既能滿足納米級微觀結構的精細檢測，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實現大視野與高精度的完美融合。?

3）動態測量新維度：可集成多普勒激光測振系統，打破靜態測量邊界，實現 “動態” 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，為半導體制造品質把控提供可靠數據支撐。?

（以上數據為新啟航實測結果）

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，實現全區域高精度厚度檢測，助力潤滑材料研發與質量檢測。?

高深寬比結構測量：面對深蝕刻工藝形成的深槽結構，展現強大測量能力，精準獲取槽深、槽寬數據，解決行業測量難題。?

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，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，專業提供綜合光學3D測量解決方案！

審核編輯 黃宇