表面形貌测量在工业产品自动检测、机械制造、电子工业、机器人视觉等领域有着极大的作用。对晶圆表面形貌测量的在线检测,成为半导体生产工艺中极其重要的一环。本文在对表面微观形貌测试技术发展动态进行深入调研的基础上,将激光偏振干涉、显微技术和相移技术相结合,构建了晶圆微观表面形貌测量系统。利用此测量系统,采集图像得到多幅相移干涉图,由相位提取算法进行相位提取并进行表面形貌重构,并对图像表面进行相位去包裹处理,最终实现晶圆表面形貌的测量。本文首先研究了微分相移干涉测量系统的基本原理,包括相移干涉原理和移相方法,完成了测量系统总体方案设计。然后重点介绍了采集图像处理方法,如何进行相位提取算法,以及可能出现的图像包裹现象和针对这种现象的响应处理算法。最后对实验采集到五幅干涉图采用线性相移误差不敏感的五步相位提取算法进行处理,得到了样品表面形貌。然后用相位质量图去包裹算法对得到样品表面形貌图像进行质量分析和相位去包裹处理。相位去包裹算法在光学非接触测量中起到非常重要的作用,因为相位图得到的是限制在-π到π的范围之内,因此我们称此图像为相位包裹图像。通过正确的相位去包裹算法我们能够得到去包裹之后真是相位。本论文的工作主要是针对这部分内容进行研究。研究和实验结果表明,所设计的晶圆表面形貌微分干涉系统方案正确,实验装置可行,可以工作在普通实验条件下,抗干扰能力强。