应用案例|Sensofar：光学3D轮廓仪在深宽比样品测量中的关键技术解析

数值孔径(NA)是决定光学系统分辨率的关键参数，它直接影响物镜的消位置色差能力和测量性能。

从图中可见：

NA越大：通光量越大，进光量减少，适合测量角度信息，具有更好的水平分辨率

NA越小：通光量越小，进光量增加，更适合测量宽深比较大的样品

在深孔测量中，结构光路受限导致光强衰减，反射光捕获困难是主要技术挑战。

上图展示的是10x长焦干涉镜头拍摄的图像，直径仅13μm，深宽比高达11:1。

技术方案：

使用10x长焦物镜

优势：有效克服物镜在深孔底部返回信号弱的现象

深孔与沟槽结构的区别：

沟槽：通常为长条形开口结构，侧壁多为V型或U型

深孔：多为圆柱形或高深宽比的垂直孔洞，入射光进一步减少

针对高深宽比微结构的三维形貌表征需求，需要使用NA值更低的长焦镜头。

激光加工表面存在粗糙度高、反光性差、槽宽窄等特点，对测量系统提出了更高要求。

上图展示的是20x长焦干涉镜头拍摄的图像，深宽比高达24:1。

技术方案：

采用20x干涉物镜(NA=0.1)

优势：更小数值孔径提供高深宽比测量能力

配合白光干涉技术使用

在微纳尺度沟槽形貌表征过程中，为实现更高横向分辨率的测量要求，需优先选用较高倍率物镜，并在其中选择数值孔径更小的长焦物镜。

1.10x长焦物镜：适用于一般高深宽比结构(如11:1深孔)

2.20x长焦物镜：适用于更高深宽比和需要更高水平分辨率的场景(如24:1切割槽)

需要强调的是，没有完美的测量技术与测量镜头，每颗镜头都有自己的优势与劣势。工程师需要根据具体测量需求，选择最适合的光学系统，利用每颗镜头的优势，取长补短，不断拓宽测量的技术边界。

在实际应用中，建议与专业技术团队沟通，根据样品特性和测量要求，选择最优的测量方案。

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