本項目創(chuàng)新性地將具有完全自主知識產權的“振幅-相位-偏振-頻率四元調制”成像技術與高速位移、一體化采樣測量技術相結合，提出了新的工業(yè)測量和半導體量測解決方案并開發(fā)對應的原理樣機，實現多類工業(yè)產品的高速、高精度幾何物理量、光學物理量測量。 

本項目發(fā)展了混合二元光柵集成干涉方案，并通過自主研發(fā)的高精度對準技術、高魯棒性光場重構算法、高穩(wěn)定性系統誤差矯正等多項核心技術，開發(fā)高度集成化的、可見光波段系統納米成像與檢測設備，幾何量測量精度達到納米量級，采樣速度達到目前業(yè)界最高量級（可進一步提升）。項目團隊根據多年在工業(yè)測量和集成電路前道量測的研究成果，成功開發(fā)出高靈敏度、寬光譜、消色差、高動態(tài)范圍的波場相機、薄膜測量儀、微區(qū)間三維測量儀等多種創(chuàng)新技術與原型系統，能實現對反射式，透射式樣件的高速、高分辨率、高精度量測，可滿足多種樣件實時場景的量測。與此同時，本項目創(chuàng)新性地提出基于衍射相位與光強結合的新技術路線，不依賴于高亮度等離子體光源等卡脖子核心零部件，通過與高速位移掃描系統的深度結合，并基于自主開發(fā)的高性能相場測頭、高速缺陷檢測算法、時頻同步抽樣采集等多項關鍵技術，實現對光刻過程、刻蝕過程等多個集成電路制造工藝步驟中缺陷的高速、高精度、高魯棒性缺陷檢測。

本項目產品量測精度高，應用范圍廣，可模塊化設計，快速安裝，與國外同類別競爭對手產品相比，性價比高，擁有核心自主知識產權，可有效避免“卡脖子”難題。同時，核心測頭可以單獨銷售，既能應用在半導體量測環(huán)節(jié)，也可以拓展到大工業(yè)測量場景。

圖1 本項目四項核心產品

1.高速高分辨波場相機：基于自主設計的二元混合衍射-干涉光柵模組及配套的高效波場重構算法，大幅提升光場采樣分辨率、靈敏度和動態(tài)范圍，在像方采樣分辨率上達到目前國際最高的19.5微米量級，未來可進一步提升至6微米以內。

2.高速晶圓缺陷檢測技術：基于自主開發(fā)的寬光譜、多模態(tài)衍射成像顯微系統，實現反射式、透射式樣件的高速、高分辨率、高精度缺陷檢測，檢測靈敏度目前已實現目前業(yè)界最高的1/45波長量級。

3.集成式光學量檢測技術：通過將自主開發(fā)的多通道光學散射/衍射測量頭與高精度位移臺原位集成，實現高速薄膜厚度、納米量級三維形貌測量，大幅縮短量測與檢測時間；

4.面向IC測量的AI深度學習算法：基于卷積神經網路，開發(fā)高速缺 陷分類識別與結構尺寸映射算法包。

項目團隊的研究成果已在多個頂級期刊上進行發(fā)表，已獲授權及正在申請的發(fā)明專利達21項，團隊研發(fā)的“反對稱成像檢測技術”入選DTR 2020上半年“全球光學顯微鏡領域五個重要進展”，開發(fā)的光學缺陷檢測技術獲得2023 PIERS國際大會一等獎（最高獎），同時獲得了IJEM 2022全年最佳論文獎。

圖2 技術獲獎與技術成果

已有樣品/樣機。

項目團隊現已完成產品導入測試驗證，主要驗證了光刻掩膜中的系統缺陷檢測，光刻掩膜中隨機缺陷檢測，微透鏡三維尺寸測量和光子芯片器件三位形貌測量等。與華工激光，上海傳芯半導體和瑞士SUSS 等公司合作，研發(fā)了多款產品樣機。同時自主開發(fā)了與系統匹配的測量軟件，實現整個量測過程的可視化及數智化。

本產品系列可廣泛用于光學制造、汽車工業(yè)、半導體制造、消費電子零組件制造、顯微成像、太陽能光伏、顯示面板、堆疊器件、精密金屬件制造等泛工業(yè)領域中。

應用案例：

目前，該技術原型機已實現光掩模系統缺陷檢測、光掩膜隨機缺陷檢測、微透鏡三維尺寸測量和光子芯片器件三維形貌測量，并獲得相關企業(yè)技術認可。

圖3 本項目技術產品完成的工業(yè)樣品量檢測案例

發(fā)展規(guī)劃：

2024：團隊核心成員10人，專利3項，完成核心零部件開發(fā)；

2025：團隊核心成員20人，專利4項，產品進入測試階段；

2026：團隊核心成員30人，專利9項，建成生產線，產品進行銷售。

應用前景：

本項目產品可廣泛應用在微結構的3D形貌測量、激光準直、光學元件表征、光波導結構測量等領域，同時在光學制造、消費電子生產、航空航天、生物醫(yī)療檢測和新能源檢測等多個領域有著廣泛的應用。此外，部分技術進一步裝備化后，可應用在集成電路晶圓圖形化缺陷在線檢測和膜厚測量領域。直接和間接的市場規(guī)模預計在200億以上。年度復合增長率超過10%。

知識產權：

合作方式：