[發明專利]一種薄膜厚度的量值溯源方法

有效

• 申請號: 202011042508.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112254658B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 楊軍;喻張俊;盧旭;葉志耿;王云才;秦玉文
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，所述方法用于共光路自校準薄膜厚度測量裝置所測薄膜厚度的量值溯源，所述共光路自校準薄膜厚度測量裝置包括光源輸出模塊(1)、分束耦合器(2)、第一測量干涉儀耦合器(3)、膜厚測量探頭模塊(4)、第二測量干涉儀耦合器(5)、干涉與解調模塊(6)及采集與控制模塊(7)，干涉與解調模塊(6)內設有光程掃描裝置(604)；光源輸出模塊(1)包括寬譜光源(101)、穩頻激光器(103)、第一隔離器(102)、第二隔離器(104)及第一波分復用器(105)，寬譜光源(101)及穩頻激光器(103)的輸出光分別經過第一隔離器(102)和第二隔離器(104)進入到第一波分復用器(105)，合成一束輸出光進入到分束耦合器(2)中，通過分束耦合器(2)被分為兩路，分別通過第一測量干涉儀耦合器(3)、第二測量干涉儀耦合器(5)進入膜厚測量探頭模塊(4)中進行參數測量，膜厚測量探頭模塊(4)中包括第一測量探頭(401)及第二測量探頭(402)，通過分束耦合器(2)被分為兩路的輸出光分別進入第一測量探頭(401)及第二測量探頭(402)進行測量，經由膜厚測量探頭模塊(4)測量后的返回光分別通過第一測量干涉儀耦合器(3)、第二測量干涉儀耦合器(5)進入干涉與解調模塊(6)的光程掃描裝置(604)中進行掃描光程匹配，得到穩頻激光干涉信號和寬譜光干涉信號，穩頻激光干涉信號和寬譜光干涉信號均傳輸至采集與控制模塊(7)；共光路自校準薄膜厚度測量裝置利用寬譜光干涉信號進行薄膜厚度測量，利用穩頻激光干涉信號進行不同寬譜光干涉信號峰之間光程解調及溯源；

所述溯源方法至少包括：

S11.待測薄膜(403)厚度可向上溯源至不同寬譜光干涉信號峰之間的光程差上；

S12.寬譜光干涉信號峰之間的光程差可向上溯源至光程掃描裝置(604)的光程掃描量上；

S13.光程掃描裝置(604)的光程掃描量可向上溯源至工作計量標準器穩頻激光器(103)輸出光的波長及相對頻率穩定性上；

S14.工作計量標準器穩頻激光器(103)輸出光的波長及相對頻率穩定性可向上溯源至國家長度計量基準器具中的參考穩頻激光器A上。

2.根據權利要求1所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，步驟S14所述的國家長度計量基準器具中的參考穩頻激光器A的性能是共光路自校準薄膜厚度測量裝置中工作計量標準器穩頻激光器(103)性能的3～10倍。

3.根據權利要求1所述的薄膜厚度的量值溯源方法，國家長度計量基準器具中的參考穩頻激光器A的量值傳遞特征為：

S21.利用國家長度計量基準器具中的參考穩頻激光器A提供檢定標稱，對穩頻激光器(103)輸出光的波長及相對頻率穩定性進行檢定；

S22.檢定后的穩頻激光器(103)的輸出光、寬譜光源(101)的輸出光經過膜厚測量探頭模塊(4)測量，測量后的返回光進入光程掃描裝置(604)進行光程掃描，獲得穩頻激光干涉信號和寬譜干涉信號；

S23.利用穩頻激光干涉信號對光程掃描裝置(604)的光學延遲線的光程掃描量進行檢定計算，在光程掃描裝置(604)進行光程掃描的過程中，獲得具有待測薄膜厚度信息的寬譜光干涉信號峰；

S24.利用檢定計算后的光程掃描裝置(604)對寬譜干涉信號中的不同寬譜光干涉信號峰之間的光程差進行計算，形成完整的量值傳遞體系。

4.根據權利要求3所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，光程掃描裝置(604)進行光程掃描時，穩頻激光器(103)的輸出光信號發生干涉產生激光干涉信號條紋，激光干涉信號條紋的波長與穩頻激光器(103)的輸出光信號波長λ相一致。

5.根據權利要求4所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，穩頻激光干涉信號對光程掃描裝置(604)的光學延遲線的光程掃描量進行檢定計算的公式為：L＝Wλ；

其中，L表示光程掃描裝置(604)的光學延遲線的光程掃描量；W表示激光干涉信號條紋的條紋數目。

6.根據權利要求3所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，步驟S24所述的利用檢定計算后的光程掃描裝置(604)對寬譜干涉信號中的不同寬譜光干涉信號峰之間的光程差進行計算的過程為：

S401.讀取不同寬譜光干涉信號峰之間的光程差在檢定計算后的光程掃描裝置(604)中不同位置處的示值；

S402.對示值量進行差分計算。