[發明專利]基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置

有效

• 申請號: 201310033429.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103105143A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 劉儉;譚久彬;王偉波;張拓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

技術領域

?基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置屬于表面形貌測量技術領域，特別涉及一種用于微結構光學元件、微結構機械元件、集成電路元件中三維微細結構、微臺階、微溝槽線寬及大數值孔徑光學元件表面形狀測量的超精密測量裝置。

背景技術

共焦點掃描測量是微光學、微機械、微電子領域中測量三維微細結構、微臺階、微溝槽線寬、深度及表面形狀的重要技術手段之一，但傳統共焦技術一直受到傳統透鏡成像數值孔徑小于1的原理局限。

差動共焦掃描測量是典型的改進型測量方法之一。差動共焦掃描測量包括具有高空間分辨成像能力的共焦干涉顯微鏡（公開號CN1614457A）、具有高空間分辨力的整形環形光束式差動共焦傳感器（公開號CN1529123A）、三差動共焦顯微成像方法與裝置（公開號CN1587898A）、三差動共焦顯微三維超分辨成像方法（公開號CN1609590A）、三維超分辨共焦陣列掃描顯微探測方法及裝置（公開號CN1632448A）、整形環形光三差動共焦顯微鏡（公開號CN1588157A）、具有高空間分辨力的差動共焦掃描檢測方法（公開號CN1527026A）等，差動共焦測量系統將兩個共焦點探測器分別置于像方等距離的遠離焦和近離焦平面，通過強度響應的差動計算獲得雙極性響應特性，產生跟蹤零點，克服了傳統共焦只能進行相對位置測量的不足。該技術相對傳統共焦顯微技術顯著提高了信噪比，并且軸向分辨率與測量范圍均為傳統共焦顯微技術的二倍，尤其在零點位置測量更加準確。

但是，對于高NA或曲率變化劇烈的表面，由于探測系統無法收集到足夠的回光，因此很難實現其表面檢測。

發明內容

為解決探測光難以返回探測系統從而無法實現高NA和高斜率表面檢測的難題，本發明公開了一種基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置。通過鍍膜改變被測面的表面特性，保證測量光經被測面反射后能夠返回探測系統，解決了高NA和高斜率表面檢測的難題，適用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測量。

本發明的目的是這樣實現的：

基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置，包括激光器、沿光線傳播方向配置在激光器直射光路上的準直擴束器和偏振分光鏡；配置在偏振分光鏡反射光路上的四分之一波片、探測物鏡和被測件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、分光鏡、第二針孔和第二探測器；配置在分光鏡反射光路上的第一針孔和第一探測器；所述的第一探測器配備有第一窄帶濾光片、第二探測器配備有第二窄帶濾光片；所述的被測件由微位移載物臺承載，表面采用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜。

上述基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置，所述的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的中心波長和帶寬均相同。

上述基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置，所述的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的中心波長為610nm，帶寬為50nm。

由于本發明基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置，包括激光器、沿光線傳播方向配置在激光器直射光路上的準直擴束器和偏振分光鏡；配置在偏振分光鏡反射光路上的四分之一波片、探測物鏡和被測件；配置在偏振分光鏡透射光路上的收集物鏡、分光鏡、第二針孔和第二探測器；配置在分光鏡反射光路上的第一針孔和第一探測器；所述的第一探測器配備有第一窄帶濾光片、第二探測器配備有第二窄帶濾光片；所述的被測件由微位移載物臺承載，表面采用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜；這種通過鍍膜改變被測面的表面特性的設計，保證測量光經被測面反射后能夠返回探測系統，解決了高NA和高斜率表面檢測的難題，適用于高NA和高斜率球面、非球面和自由曲面三維形貌的超精密測量。

附圖說明

圖1是本發明基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置的結構示意圖。

圖中：1激光器、2準直擴束器、3偏振分光鏡、4四分之一波片、5探測物鏡、6被測件、7微位移載物臺、8收集物鏡、9分光鏡、10第一針孔、11第一探測器、12第二針孔、13第二探測器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明具體實施例作進一步詳細描述。

本實施例的基于被測表面熒光激發的差動共焦顯微測量裝置，包括激光器1、沿光線傳播方向配置在激光器1直射光路上的準直擴束器2和偏振分光鏡3；配置在偏振分光鏡3反射光路上的四分之一波片4、探測物鏡5和被測件6；配置在偏振分光鏡3透射光路上的收集物鏡8、分光鏡9、第二針孔12和第二探測器13；配置在分光鏡9反射光路上的第一針孔10和第一探測器11；所述的第一探測器11配備有第一窄帶濾光片、第二探測器13配備有第二窄帶濾光片；所述的被測件6由微位移載物臺7承載，表面采用真空蒸發鍍膜法進行鍍膜；所述的第一窄帶濾光片和第二窄帶濾光片的中心波長和帶寬均相同，且中心波長為610nm，帶寬為50nm。