一种位相增强型薄膜厚度测量方法和系统

摘要

本发明公开了一种位相增强型薄膜厚度测量方法和系统。该系统采用宽带扫频光源，其测量光路和参考光路中分别设置有测量子循环腔和参考子循环腔，利用测量光和参考光在两个子循环腔中的高速（光速）光循环，能够对待测薄膜样品同一横向位置处的薄膜位相进行累积放大测量（放大倍数等于测量光和参考光的光循环级次），从而增强薄膜位相探测的灵敏度。并且，由于该系统在对薄膜位相进行累积放大测量的过程中，测量光束始终照射于待测薄膜样品的同一横向位置，因而不同于利用测量光束在待测薄膜样品中多次反射进而求取薄膜反射率的光谱方法，该薄膜位相增强方法不会牺牲系统对待测薄膜样品的横向分辨能力。

主权项

一种位相增强型薄膜厚度测量方法，其特征在于：首先高速数据采集卡对薄膜厚度测量单元和采样波数漂移校正单元所测得的信号进行同步采样，从而得到同步采样的测量干涉信号和用于采样波数整体漂移校正的窄带光谱信号；利用一个信号通道对所采集得到的窄带光谱信号计算不同扫频周期之间测量干涉信号的采样波数整体漂移点数，从而对测量干涉信号进行漂移点数的校正，随后对漂移校正后的测量干涉信号依次进行傅立叶变换、开窗滤波、移除相应光循环级次的载频量以及逆傅立叶变换，可以得到对应于不同光循环级次的复数形式的测量干涉信号；其中主光路干涉信号看作是光循环级次为零的干涉光谱信号，由于主光路探测得到的是具有固定光程差的干涉光谱，利用主光路上的干涉信号对经过两个子循环腔的干涉信号进行等波数标定；接着对等波数标定后的相应光循环级次的干涉信号解包裹位相进行线性拟合求取非线性位相；使用标准样品Ⅰ测得系统的色散失陪量，随后利用待测薄膜样品测得的对应于不同光循环级次的非线性位相减去系统的色散失配量，最终求得放大了N倍的精确的薄膜非线性位相量，从而精确求解薄膜厚度值。