1. Introducción
En la fabricación de precisión, el procesamiento de semiconductores y la ingeniería de superficie micro/nano escala, la demanda de mediciones precisas del perfil de superficie vertical continúa aumentando. Los métodos tradicionales basados ​​en contacto o de baja resolución a menudo son insuficientes en términos de precisión y eficiencia. Profilómetros verticales, que se especializan en mediciones de altura de superficie sin contacto, emplean cada vez más la interferometría de luz blanca (WLI) como una técnica central debido a su alta precisión y robustez. Este artículo presenta los principios de trabajo de WLI y explica cómo permite la resolución vertical a escala nanométrica en la profilometría vertical.

2. Fundamentos de interferometría de luz blanca
La interferometría de luz blanca utiliza una fuente de luz de banda ancha, como una lámpara LED o halógeno, y se basa en el principio del interferómetro de Michelson. La luz se divide en un haz de referencia y un haz de medición. Después de la reflexión del espejo de referencia y la superficie de la muestra, las vigas se recombinan para formar franjas de interferencia.

A diferencia de la luz monocromática, la luz blanca tiene una longitud de coherencia muy corta. Por lo tanto, las franjas de interferencia solo aparecen cuando la diferencia de ruta óptica entre las dos vigas es casi cero. Esta propiedad permite una localización precisa de la altura de la superficie a lo largo del eje vertical.

3. Arquitectura del sistema de perfilómetros verticales utilizando WLI
Un profilómetro vertical típico basado en WLI consiste en los siguientes módulos clave:

Fuente de luz de banda ancha: proporciona luz de espectro continuo en el rango visible;

Objetivo interferométrico (por ejemplo, tipo Mirau o Linnik): combina los haces de referencia y medición;

Mecanismo de escaneo del eje z: mueve la cabeza interferométrica o la muestra verticalmente con precisión a escala nanométrica;

Sistema de imágenes: captura secuencias de imagen de interferencia utilizando una cámara CCD o CMOS;

Algoritmo de procesamiento de imágenes: analiza la variación de contraste marginal en cada píxel para determinar la altura de la superficie.

4. Alcance de resolución vertical a escala nanométrica
La capacidad central de la perfilometría basada en WLI se encuentra en su resolución vertical, que se realiza a través de algoritmos específicos:

Detección de pico de sobre: ​​adecuado para superficies ásperas o escalonadas; Determina la altura de la superficie al localizar la posición máxima de contraste en la envoltura de interferencia. Resolución típica: 1–10 nm.

Interferometría de cambio de fase: ideal para superficies lisas; Analiza los cambios de fase de las franjas de interferencia para extraer información de altura subnanométrica.

Estos algoritmos se pueden combinar o seleccionar automáticamente en función del tipo de superficie, lo que permite que el sistema se adapte a varios escenarios de medición.

5. Ventajas y limitaciones
Ventajas:

Medición no con contacto, no destructiva;

Alta resolución vertical (hasta 1 nm);

Aplicable a superficies reflexivas, transparentes o moderadamente ásperas.

Limitaciones:

Sensible a las vibraciones ambientales; Se recomiendan sistemas de aislamiento;

Capacidad limitada para medir paredes laterales empinadas o trincheras profundas;

Mayor costo, más adecuado para aplicaciones de gama media a alta con estrictos requisitos de precisión.

6. Conclusión
La interferometría de la luz blanca es una técnica óptica bien establecida que permite que los perfilómetros verticales logren mediciones de superficie de alta resolución y sin contacto. Con una base física sólida y una confiabilidad probada, WLI ha encontrado una aplicación generalizada en las industrias de materiales semiconductores, ópticos y de precisión. Mirando hacia el futuro, su integración con sistemas de escaneo más rápidos, algoritmos mejorados y plataformas automatizadas extenderá aún más sus capacidades en metrología de alta precisión.