這篇文章報導我國一家公司利用光干涉測量的技術。

圖片來源 : shutterstock、達志影像

關於光干涉測量技術請見圖1。

圖1. 光干涉測量圖示；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

我們有一連串的孔洞，要測量每一個孔洞的深度和洞口的直徑，孔洞的直徑大約是1.6μm左右，深度是4μm。因為孔洞非常之小，一般測量的方法不太容易，這家公司用的是光干涉的方法。我們現在先將這個方法的基本原理做一簡單的介紹，請看圖2。

圖2. 光干涉方法的基本原理；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

量測器會射出一道細的光束，光束直徑約0.5μm~1μm。光碰到任何物體的表面都會有反射，量測器能感測到反射光的強度，光沒有到達孔洞的位置，反射光的強度是不會變的，一旦進入了孔洞的位置，反射光的強度就改變了，量測器就可以利用光干涉的原理測出孔洞的深度和洞口直徑。

我們先介紹何謂光干涉，光是一種波動，圖3中，紅色的光其實是兩道相位完全相同的光，它們疊加的結果是較強的光。

圖3. 光波疊加（1）；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

如果相位相反，結果是相當弱的光，如圖4所示。

圖4. 光波疊加（2）；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

如果相位既非相同，也非相反，其結果是一種在最強和最弱之間的光，如圖5所示。

圖5. 光波疊加（3）；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

量測器中有一個分光鏡，分光鏡的原理如圖6所示。

圖6. 分光鏡原理圖示；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

分光鏡會將入射的光分成兩束，一束通過，另一束轉彎90度射出。整個量測器可以用圖7表示。

量測器的作用如下：
（1）假設光源在孔洞的上方
（2）光從光源射出，到達分光鏡，分光鏡將光分成兩束。
（3）一束穿透分光鏡進入孔洞後，反射回來，反射回來的光束是A'。
（4）一束被分光鏡以90度折射，碰到反射鏡，從反射鏡回來的光束為B'。
（5）A'和B'再透過反射鏡，成為A'+B'。A'+B'到達光感測器，可以量測到A'+B'的亮度。
（6）不同深度的孔洞，A'+B'的亮度也就不同。

圖7. 量測器整體圖示；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

我們可以做一個實驗，假設有n個孔洞，每一個孔洞的深度是Si，每個Si都會有一個對應的A'+B'亮度，如表1所示，並根據表1的資料，可以算出每一個孔洞的深度。

表1. Si對應的A'+B'亮度；資料來源：《為台灣加油打氣專欄》

以上的解釋是假設光源射出的光射進了孔洞，當然也可以用這種方法知道射到物體平面後，A'+B'的亮度，兩者的亮度一定不同。我們假設已知孔洞與孔洞的距離，就很容易地測量出孔洞洞口的直徑。

這個量測器的製作是相當困難的，A'+B'就不容易做到。因為兩個光束都非常細，要將它們完全密合是需要技術的。虧得這家公司的工程師肯花很長的時間調整各種參數，最後終於成功了。

這個設備已經用在半導體工業上，我國的工業又更進一步地向精密工業邁進。

我們應該感謝工程師長期而默默地研發，也應該感謝公司管理階層知道這種研發是需要很長時間的。我們應該對自己國家的工業有信心。

※ 本文獲《為台灣加油打氣專欄》授權轉載

【本文僅反映專家作者意見，不代表本報立場。】

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