引言

微透镜阵列作为由数百至数千个微米级透镜单元组成的光学元件，在成像系统、光通信、传感器等领域应用广泛，其表面微观 3D 轮廓参数（如曲率半径、面型误差、中心厚度等）直接影响光学性能。白光干涉仪凭借非接触、高精度、三维成像的特点，成为微透镜阵列微观轮廓测量的核心工具，有效解决了传统接触式测量易损伤样品、光学显微镜无法量化高度信息的难题。

微透镜阵列测量的核心需求

微透镜阵列的测量需同时满足三个关键要求：一是高精度的三维参数提取，需准确获取每个透镜单元的曲率半径（误差需控制在 1% 以内）、顶点高度、面型粗糙度（通常要求 Ra<10nm）；二是大面积快速检测，由于阵列包含大量单元，测量效率需满足批量检测需求；三是非接触测量，避免对微透镜表面（尤其是树脂、玻璃等易损材料）造成划伤或形变。

传统测量方法中，探针式轮廓仪虽精度较高，但接触式测量易损伤表面且效率低下；激光共聚焦显微镜横向分辨率高，但垂直精度不足，难以满足曲率半径的精确计算。白光干涉仪的技术特性恰好匹配这些需求，成为行业主流选择。

白光干涉仪的技术适配性

精度与分辨率优势

白光干涉仪的垂直分辨率可达 0.1nm，横向分辨率达 1μm，能清晰捕捉微透镜表面的纳米级起伏，满足面型误差和粗糙度的测量要求。其基于干涉条纹分析的原理，可通过相位解包裹算法计算透镜表面各点的绝对高度，进而精确推导曲率半径等关键参数，测量重复性误差小于 0.5%。

大面积与快速成像能力

通过拼接扫描技术，白光干涉仪可实现毫米级视场的一次性测量，覆盖整个微透镜阵列。例如，对 10×10 阵列的 100μm 口径微透镜，单次扫描时间仅需 30 秒，远快于探针式测量（单个单元需数分钟），且通过自动化程序可实现阵列单元的批量识别与参数提取。

非接触与表面适应性

采用光学干涉原理，测量过程中与样品无物理接触，可适配玻璃、聚合物、半导体等多种材料的微透镜。对于透明微透镜，可通过调整光源波长或采用反射式测量模式，避免透射光干扰，确保测量信号的稳定性。

具体测量流程与关键技术

测量系统搭建

需配备高数值孔径物镜（NA=0.85）以提升横向分辨率，结合压电扫描台（行程 500μm）实现 Z 向精密扫描。测量前需进行系统校准，通过标准球面镜校准曲率半径测量精度，通过台阶样板校准高度测量准确性。

数据采集与处理

将微透镜阵列固定在载物台后，系统自动对焦并进行三维扫描，获取干涉条纹数据。通过以下步骤处理数据：一是条纹包络提取，利用希尔伯特变换获取各像素点的高度信息；二是阵列单元分割，通过图像识别算法自动区分不同微透镜单元；三是参数计算，对每个单元拟合球面方程，计算曲率半径、顶点坐标等参数，并生成面型误差云图。

典型应用案例

在某聚合物微透镜阵列（50×50 单元，口径 50μm）测量中，白光干涉仪成功识别出 3 个存在面型误差超标的单元（面型偏差 > 500nm），并测得平均曲率半径为 250μm，与设计值偏差 0.8%，粗糙度 Ra 均小于 5nm，为后续工艺优化提供了精准数据。在玻璃微透镜阵列测量中，通过反射模式有效抑制了透射光干扰，测量重复性标准差控制在 3nm 以内。

应用中的挑战与解决方案

边缘效应与阴影干扰

微透镜边缘的陡峭坡度易导致干涉条纹模糊，可通过采用多角度照明或增加扫描步长（如 5nm / 步）提升边缘数据质量。对于深沟槽区域的阴影，可结合图像拼接技术融合不同角度的测量数据。

透明样品的信号处理

透明微透镜的前后表面反射光会产生干扰条纹，需通过涂层处理（如蒸镀薄金属膜）增强表面反射率，或采用双波长干涉技术区分前后表面信号。

大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案

突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。

三大核心技术革新​

1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​

2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​

3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​

实测验证硬核实力​

1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​

（以上数据为新启航实测结果）

有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​

高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​

分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​

新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！