膜厚プロファイル計の多層膜構造全スペクトルセグメント解析技術は、現在の半導体、表示及び光学デバイス製造分野の重要な突破である。この技術は単回露光スペクトル分解干渉測定法を通じて、多層膜厚と三次元表面輪郭の同期リアルタイム測定を実現し、伝統的な偏光解析器の点ごとの測定効率が低く、白色光干渉法が多層反射信号を分離しにくい難題を解決した。

その核心原理は画素化偏光カメラ（PPC）とイメージング分光計を結合し、広いスペクトル範囲内の4組の位相シフト干渉図を一度に取得できる光学系を構築したことにある。光源は400-800 nmのタングステンハロゲンランプを採用し、コラー照明により均一照度を実現し、線形偏光子と消色差4分の1波長板を組み合わせてビーム偏光状態を調整し、サンプルと参照鏡で反射された直交円偏光光をPPCのマイクロ偏光子アレイ上に位相シフト干渉パターンを形成させる。データ処理の一環として、特定の公式を通じて4つの位相シフト子図からスペクトル位相を抽出し、線形と非線形成分を分離し、その中の非線形位相は膜厚の変化を反映し、線形位相は表面高さに対応する。裸シリコンウェハ校正の絶対反射率データを結合し、目標関数を構築して各層の厚さを最適化し、全位相をフィッティングすることにより表面輪郭を決定する。

5層フィルム（Si₃N₄-SiO₂-SiON-SiO₂-Si₃N₄）を例に、この技術の10回の測定標準差は1.6 nmより小さく、最大偏差は14 nmで、偏光解析器の結果と高度に一致した、表面段差の高さ再構成はプローブ式段差計と比較し、最大偏差は12 nm未満である。それは線走査の横方向接合技術に基づいて、大面積三次元厚さプロファイル測定を実現でき、しかも500 W画素高解像度カメラと亜オングストローム級解像度センサを搭載し、接触損傷のない正確な測定を確保する。この技術はすでに半導体生産ラインのオンライン検査に広く応用されており、材料の品質保証と生産効率の向上に強力な技術サポートを提供している。