表面形貌即為表面微觀幾何形態(tài)，不僅對(duì)接觸零件的機(jī)械和物理特性起著決定作用，而且對(duì)一些非接觸零件的光學(xué)和外部特性影響也很大。所以對(duì)表面形貌的精準(zhǔn)測(cè)量能正確地識(shí)別出加工過程的變化和缺陷，對(duì)研究表面幾何特性與使用性能的關(guān)系、控制和改進(jìn)加工方法等都有著顯著的意義。

隨著微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、信號(hào)分析和處理技術(shù)等飛速發(fā)展，對(duì)表面形貌測(cè)量精度不斷提高，從微米尺度進(jìn)入了納米甚至是亞納米尺度。臺(tái)階儀與白光干涉儀，兩者雖然都是表面微觀輪廓測(cè)量利器，但還是有所不同。

1、測(cè)量方式

（1）臺(tái)階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測(cè)量?jī)x器，測(cè)量時(shí)通過使用2μm半徑的金剛石針尖在超精密位移臺(tái)移動(dòng)樣品時(shí)掃描其表面，測(cè)針的垂直位移距離被轉(zhuǎn)換為與特征尺寸相匹配的電信號(hào)并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字點(diǎn)云信號(hào)，數(shù)據(jù)點(diǎn)云信號(hào)在分析軟件中呈現(xiàn)并使用不同的分析工具來獲取相應(yīng)的臺(tái)階高或粗糙度等有關(guān)表面質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

（2）白光干涉儀是一款用于對(duì)各種精密器件及材料表面進(jìn)行亞納米級(jí)非接觸式測(cè)量的光學(xué)檢測(cè)儀器。它是以白光干涉技術(shù)為原理，對(duì)器件表面進(jìn)行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，通過系統(tǒng)軟件對(duì)器件表面3D圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，獲取反映器件表面質(zhì)量的2D、3D參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)器件表面形貌3D測(cè)量的光學(xué)檢測(cè)儀器。

2、測(cè)量應(yīng)用

（1）臺(tái)階儀主要用于臺(tái)階高、膜層厚度、表面粗糙度等微觀形貌參數(shù)的測(cè)量。

參數(shù)測(cè)量功能

1）臺(tái)階高度：能夠測(cè)量納米到330μm甚至1000μm的臺(tái)階高度，可以準(zhǔn)確測(cè)量蝕刻、濺射、SIMS、沉積、旋涂、CMP等工藝期間沉積或去除的材料；

2）粗糙度與波紋度：能夠測(cè)量樣品的粗糙度和波紋度，分析軟件通過計(jì)算掃描出的微觀輪廓曲線，可獲取粗糙度與波紋度相關(guān)的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等20余項(xiàng)參數(shù)；

3）翹曲與形狀：能夠測(cè)量樣品表面的2D形狀或翹曲，如在半導(dǎo)體晶圓制造過程中，因多層沉積層結(jié)構(gòu)中層間不匹配所產(chǎn)生的翹曲或形狀變化，或者類似透鏡在內(nèi)的結(jié)構(gòu)高度和曲率半徑。

（2）白光干涉儀也可以測(cè)量臺(tái)階高，但更多的是測(cè)各類從超光滑到粗糙、低反射率到高反射率的物體表面，從納米到微米級(jí)別工件的粗糙度、平整度、微觀幾何輪廓、曲率等。特別是能滿足超光滑表面所需同時(shí)滿足的高精度、大掃描范圍的需求。

白光干涉儀與臺(tái)階儀相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是非接觸高精密測(cè)量，不會(huì)劃傷甚至破壞工件；

二是測(cè)量速度快，不必像探頭逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；

三是不必作探頭半徑補(bǔ)正，光點(diǎn)位置就是工件表面測(cè)量的位置；

四是對(duì)高深寬比的溝槽結(jié)構(gòu)，可以快速而精確的得到理想的測(cè)量結(jié)果。