一、基本原理

在白光干涉儀中，光源發(fā)出的光經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直后，通過分光棱鏡被分成兩束相干光：一束作為參考光，經(jīng)過固定的光路到達(dá)干涉儀的接收屏；另一束作為待測光，經(jīng)過樣品臺后被反射或透射，再與參考光相遇產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。干涉條紋的形成取決于兩束光的相位差，而相位差則與它們經(jīng)過的光程差有關(guān)。

通過移動樣品臺，可以改變待測光線經(jīng)過的路徑長度，從而改變光程差和相位差。這種相位調(diào)制會導(dǎo)致干涉條紋的移動或變化，通過測量干涉條紋的變化量，可以計算出相位差，進(jìn)而得到待測物體的相關(guān)信息。

二、實現(xiàn)方式

樣品臺的設(shè)計：

樣品臺通常具有高精度的平移和旋轉(zhuǎn)功能，以確保能夠精確地改變待測光線的路徑長度。

樣品臺的材料和制造工藝也需要考慮，以避免因熱膨脹、機(jī)械變形等因素導(dǎo)致的測量誤差。

移動控制：

樣品臺的移動通常通過步進(jìn)電機(jī)、壓電陶瓷等驅(qū)動裝置實現(xiàn)。

驅(qū)動裝置需要具有高精度、低噪音和快速響應(yīng)的特點，以確保能夠準(zhǔn)確地控制樣品臺的移動。

干涉條紋的監(jiān)測：

在移動樣品臺的過程中，需要實時監(jiān)測干涉條紋的變化。

這通常通過高分辨率的相機(jī)或光電探測器實現(xiàn)，它們能夠捕捉到干涉條紋的微小移動或變化。

三、技術(shù)難點與解決方案

移動精度與穩(wěn)定性：

樣品臺的移動精度和穩(wěn)定性是實現(xiàn)機(jī)械相移技術(shù)的關(guān)鍵。

可以采用高精度的驅(qū)動裝置和反饋控制系統(tǒng)來提高移動精度和穩(wěn)定性。

此外，還可以對樣品臺進(jìn)行預(yù)熱和溫度控制，以減少熱膨脹對測量精度的影響。

非線性誤差的校正：

由于機(jī)械系統(tǒng)的限制，樣品臺的移動可能會產(chǎn)生非線性誤差。

可以通過校準(zhǔn)實驗和數(shù)據(jù)處理方法來校正這種非線性誤差。

例如，可以采用多項式擬合、插值等方法來逼近真實的移動曲線。

干涉條紋的識別與處理：

在移動樣品臺的過程中，干涉條紋可能會受到噪聲、振動等外部因素的干擾。

可以采用濾波、去噪等圖像處理技術(shù)來提高干涉條紋的識別精度。

此外，還可以采用相移算法等數(shù)據(jù)處理方法來提取相位信息。

四、應(yīng)用

通過樣品臺的移動實現(xiàn)機(jī)械相移技術(shù)在白光干涉測量中具有廣泛的應(yīng)用。例如，它可以用于測量物體的表面形貌、厚度、折射率等參數(shù)；還可以用于檢測光學(xué)元件的缺陷、應(yīng)力分布等。此外，這種方法還可以與其他測量技術(shù)相結(jié)合，如掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）等，以實現(xiàn)更高精度的測量和更豐富的信息提取。

綜上所述，通過樣品臺的移動實現(xiàn)機(jī)械相移技術(shù)在白光干涉測量中具有重要的應(yīng)用價值。然而，要實現(xiàn)高精度的測量和穩(wěn)定的相位調(diào)制，需要克服一系列技術(shù)難點和挑戰(zhàn)。通過不斷優(yōu)化和改進(jìn)測量系統(tǒng)和方法，可以進(jìn)一步提高白光干涉測量的精度和可靠性。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實時”動態(tài)/靜態(tài) 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復(fù)雜的問題，實現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實現(xiàn)優(yōu)秀的重復(fù)性表現(xiàn)。

2)系統(tǒng)集成CST連續(xù)掃描技術(shù)，Z向測量范圍高達(dá)100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復(fù)雜形貌測量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測振系統(tǒng)，實現(xiàn)實現(xiàn)“動態(tài)”3D輪廓測量。

實際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級視野，實現(xiàn)5nm-有機(jī)油膜厚度掃描

3，優(yōu)秀的“高深寬比”測量能力，實現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。