[發(fā)明專(zhuān)利]一種白光干涉垂直掃描開(kāi)環(huán)控制的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310746418.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103697832A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江超納儀器有限公司（中外合資）
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面輪廓測(cè)量的光學(xué)干涉儀技術(shù)，尤其是一種白光垂直掃描干涉開(kāi)環(huán)控制的方法進(jìn)行光程差驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度表面輪廓測(cè)量。

背景技術(shù)

白光垂直掃描干涉方法和裝置是一種進(jìn)行表面輪廓測(cè)量的干涉儀技術(shù)，稱(chēng)為白光垂直掃描干涉輪廓儀（WLSI）。白光垂直掃描干涉技術(shù)是使用白光的同調(diào)性差的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)有限區(qū)間的表面干涉來(lái)進(jìn)行表面高度差測(cè)量，是國(guó)際上公認(rèn)的快速靈活的三維微觀形貌檢測(cè)手段。它在當(dāng)今世界先進(jìn)制造業(yè)最前沿的半導(dǎo)體納米制程工藝、微電子機(jī)械系統(tǒng)、納米復(fù)合材料、生物工程技術(shù)、通信技術(shù)、綠色能源中的太陽(yáng)能和LED技術(shù)、超精密機(jī)械加工中的航空、航天、汽車(chē)、光學(xué)零件等等，有著廣泛的應(yīng)用。

光學(xué)干涉輪廓儀是由光學(xué)干涉相位（PSI）和白光干涉垂直掃描（WLSI）進(jìn)行相關(guān)的干涉圖像取樣和分析計(jì)算得到表面輪廓的技術(shù)和裝置。光學(xué)相位法干涉儀（PSI）被證明是一個(gè)非常有效的高精度表面形貌測(cè)量方法。光學(xué)相位干涉儀是通過(guò)與被測(cè)物體直接相關(guān)的光干涉圖譜（干涉條紋）的相位分析來(lái)獲得相關(guān)的表面高度測(cè)量。盡管光學(xué)相位差干涉儀（PSI）的測(cè)量精度能夠達(dá)到1個(gè)納米以下，它的主要缺陷是其測(cè)量時(shí)導(dǎo)致干涉的相位變化不能超過(guò)波長(zhǎng)的1/4。這個(gè)缺陷就限制了光學(xué)相位變化干涉儀（PSI）只能測(cè)量表面形貌高度變化在幾個(gè)微米之內(nèi)。白光干涉掃描輪廓儀（WLSI），又被稱(chēng)為垂直掃描干涉儀，是一種使用白光的同調(diào)性差的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)有限區(qū)間的表面干涉來(lái)進(jìn)行表面高度差測(cè)量的技術(shù)。白光垂直掃描干涉原理克服了光學(xué)相位法干涉儀（PSI）測(cè)量表面高度差的限制。白光垂直掃描干涉方法是在1990年首先由Davisdon發(fā)展的。與相位差干涉方法（PSI）通過(guò)干涉相位計(jì)算取得表面高度不同，白光垂直掃描干涉儀（WLSI）是針對(duì)相應(yīng)的裝置在垂直掃描過(guò)程中白光干涉只發(fā)生在有限的區(qū)間的特點(diǎn)通過(guò)干涉強(qiáng)度變化與時(shí)間的特征來(lái)測(cè)量表面高度差的。

為了找出同一表面位置在不同垂直掃描時(shí)間（高度）時(shí)干涉圖譜的強(qiáng)度并求出其中最高峰值(Peak?value)，白光垂直掃描干涉儀（WLSI）通過(guò)垂直掃描來(lái)改變被測(cè)表面與干涉儀的參照面之間的光程差（OPD）取得一系列相對(duì)應(yīng)的干涉圖譜強(qiáng)度。使用寬頻光源或者白光光源，白光干涉只發(fā)生在光程差相近之處并且干涉強(qiáng)度信號(hào)明顯。產(chǎn)生的干涉圖譜其光強(qiáng)在光程差OPD=0的時(shí)候最大，并隨著OPD的增加而迅速降低。相應(yīng)的干涉圖譜在光程差OPD大于光學(xué)干涉長(zhǎng)度時(shí)完全消失了。

一個(gè)隨時(shí)間變化的光強(qiáng)信號(hào)分布在光學(xué)干涉顯微系統(tǒng)圖像記錄裝置中任何一點(diǎn)都可由下面的公式來(lái)表達(dá)，

I(z)=∫0∞F(k)(1+∫0θocos(2kcosθ(z-h)+α(k,θ))sinθcosθdθ)dk---(1)]]>