表面形貌即為表面微觀幾何形態(tài)，不僅對接觸零件的機械和物理特性起著決定作用，而且對一些非接觸零件的光學和外部特性影響也很大。所以對表面形貌的精準測量能正確地識別出加工過程的變化和缺陷，對研究表面幾何特性與使用性能的關系、控制和改進加工方法等都有著顯著的意義。

隨著微電子技術、光學技術、計算機技術、傳感技術、信號分析和處理技術等飛速發(fā)展，對表面形貌測量精度不斷提高，從微米尺度進入了納米甚至是亞納米尺度。臺階儀與白光干涉儀，兩者雖然都是表面微觀輪廓測量利器，但還是有所不同。

1、測量方式

（1）臺階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測量儀器，測量時通過使用2μm半徑的金剛石針尖在超精密位移臺移動樣品時掃描其表面，測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并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字點云信號，數(shù)據(jù)點云信號在分析軟件中呈現(xiàn)并使用不同的分析工具來獲取相應的臺階高或粗糙度等有關表面質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

（2）白光干涉儀是一款用于對各種精密器件及材料表面進行亞納米級非接觸式測量的光學檢測儀器。它是以白光干涉技術為原理，對器件表面進行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，通過系統(tǒng)軟件對器件表面3D圖像進行數(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)，從而實現(xiàn)器件表面形貌3D測量的光學檢測儀器。

2、測量應用

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

參數(shù)測量功能

1）臺階高度：能夠測量納米到330μm甚至1000μm的臺階高度，可以準確測量蝕刻、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：能夠測量樣品的粗糙度和波紋度，分析軟件通過計算掃描出的微觀輪廓曲線，可獲取粗糙度與波紋度相關的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等20余項參數(shù)；

3）翹曲與形狀：能夠測量樣品表面的2D形狀或翹曲，如在半導體晶圓制造過程中，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量臺階高，但更多的是測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滿足的高精度、大掃描范圍的需求。

白光干涉儀與臺階儀相比具有以下優(yōu)點：

一是非接觸高精密測量，不會劃傷甚至破壞工件；

二是測量速度快，不必像探頭逐點進行測量；

三是不必作探頭半徑補正，光點位置就是工件表面測量的位置；

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