白光干涉显微镜 —— 微透镜阵列精密品控解决方案

从形貌到数据：白光干涉为何是最适合定义微透镜阵列品控标准的技术

微透镜阵列是由大量微米级透镜单元按一定规律排列而成的光学元件，具有光束匀化、波前调制、光场成像等关键功能。它广泛应用于激光光束整形、3D传感、车载HUD、AR/VR近眼显示、光通信及集成电路光刻系统等领域。

不同形态的微阵列的空间排列及有效像素面积示意图

图片来源：doi.org/10.3390/mi15091166

然而，微透镜阵列卓越的光学性能，高度依赖于其微观三维形貌的加工精度。光学领域中，无论是曲率半径、面形偏差还是阵列的均匀性，任何微小的偏差都可能导致光束质量下降、成像畸变或能量损失。同时，在半导体领域中，在制造、加工等也有不同的应用。微结构直接制作在硅片或者蓝宝石等透明或非透明衬底上，制造过程中微透镜的表面形貌、曲率半径等直接影响器件的精度，是重点把控的参数。因此，建立一套精确、高效且无损的三维形貌量化检测体系，是保障其性能与可靠性的核心环节，也是行业制造与品控中持续关注的关键课题。

传统测量方法的局限性

探针式轮廓仪：

l依赖金刚石触针与被测表面物理接触，对微透镜表面材料造成划痕、压痕等损伤

l仅可基于线轮廓测量，无法重建微透镜阵列的三维全场形貌

l点接触扫描测量，效率低，不适合量产抽检或全检节奏

普通光学显微镜：

l对玻璃、石英等透明衬底的微透镜阵列测量效果差，边缘识别困难

l对微透镜的顶点高度、凹陷深度等核心参数信息无法完全获取

不同测量技术对比：为何白光干涉更胜一筹

微透镜阵列的测量难点集中于透明衬底、光滑曲面、边缘大角度、全阵列均匀性四大特征。不同光学测量技术因物理原理差异，在上述场景中表现迥异。

测量优势：不止于观察形貌，更是精准数据获取

粗糙度RMS重复性达0.008nm，可清晰解析单枚微透镜的高精度形貌数据。

实测案例：

微透镜样品三维形貌图

测试结果报告输出

适配大高度差微结构测量，可清晰捕捉高落差区域形貌细节，稳定还原大高度差样品的三维轮廓与关键特征。

光刻胶样品三维形貌图

测试结果报告输出

微透镜阵列全检

MV-1000/7000搭载的自动分析模块可以直接求解Sq、ROC等相关参数，做到批量自动化测量并生成标准化测试报告，满足不同场景下的数据呈现与归档需求。

实测案例：

微透镜阵列样品局部图

测试结果报告输出

灰度光刻制备微透镜阵列

微透镜阵列的高性能实现，既需要精准的品控检测技术，也离不开与之匹配的高精度制造工艺。托托科技的无掩模紫外光刻设备，凭借可达4096阶的先进灰度光刻技术，能通过精准调控曝光剂量，轻松实现规则周期排列的精密微透镜阵列加工。

灰度光刻工艺制备的微透镜单元及阵列SEM形貌图

托托科技产品矩阵

Miracle View 系列 白光干涉显微镜

l为超精密测量而生，表面粗糙度重复精度高达0.008nm

lZ向测量精度可达1nm，精准还原微观深度轮廓

l单次扫描范围10mm，搭配不同放大倍率镜头可同时掌握整体和局部形状

Miracle Vision 系列 三合一显微工作站

l结合白光干涉、景深融合、共聚焦等不同测量技术，兼顾2D/2.5D/3D测量维度

l纳米结构、微米台阶、宏观纹理，一套系统全尺度覆盖

l同视野跨模态测量，消除搬运误差，全景检测速度大幅提升

托托科技的精密光学测量技术，可为微透镜阵列的研发与生产质量控制提供了一个标准化、数据化的完美解决方案。它不仅仅是一台测量仪器，更是贯穿于设计验证、工艺优化、来料检验、成品品控全流程的关键工具。

在AR/VR、激光雷达、车载传感、微型投影等前沿领域对光学系统要求日趋严苛的今天，拥有对微纳结构“看得清、测得准”的能力，已成为推动光学创新与保障产品竞争力的核心环节。选择先进且合适的计量方案，正是迈向更高精度与可靠性的坚实一步。

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