基于数字扫描白光干涉的微纳结构形貌测量装置及方法

摘要

本发明一种基于数字扫描白光干涉的微纳结构形貌测量装置及方法，利用由数字微镜阵列、成像单元、半透半反镜、白光光源、干涉显微物镜、待测物体、工件台、控制单元、光谱仪、光纤、光纤耦合单元组成的装置，将扩束准直白光通过半透半反镜将白光分别投射到待测物体表面和干涉显微镜内部的参考镜表面并反射光发生干涉，再经过半透半反镜，获得干涉光强并经成像单元成像到数字微镜阵列表面；逐一控制数字微镜阵列的像素对应微镜偏转角度，使不同像素对应干涉光强逐一进入光纤耦合单元，光谱仪获得干涉光强对应的光谱信息传入控制单元并对干涉光强对应的光谱分布进行相位解析，求得待测物体表面相对高度。本发明结构简化，测量精度高、抗干扰能力强。

主权项

一种基于数字扫描白光干涉的微纳结构形貌测量装置，该装置包括数字微镜阵列、成像单元、半透半反镜、白光光源、干涉显微物镜、待测物体、工件台、控制单元、光谱仪、光纤、光纤耦合单元；其中：数字微镜阵列、成像单元、半透半反镜、干涉显微物镜及待测物体依序位于微纳结构形貌测量装置的光轴上；数字微镜阵列位于成像单元和光纤耦合单元之间，数字微镜阵列的表面与光纤耦合单元的光轴之间具有一角度，且成像单元的成像面与光纤耦合单元的耦合面相互垂直；半透半反镜的半透半反面与干涉显微物镜的光轴之间具有一角度；白光光源输出的平行光束与干涉显微物镜的光轴垂直；待测物体设于干涉显微物镜的成像面上；工件台位于待测物体上；控制单元的数据端与光谱仪的数据端连接；光纤的两端分别连接光纤耦合单元的输出端和光谱仪的数据端连接；光纤耦合单元的耦合面位于数字微镜阵列的输出光束上；光源发出的白光经扩束准直后，通过半透半反镜投射到干涉显微物镜上，干涉显微镜将白光分别投射到待测物体表面和干涉显微镜内部的参考镜表面，使待测物体表面及参考镜表面的反射光发生干涉，再次经过半透半反镜，获得干涉光强并经成像单元后成像至数字微镜阵列的表面；逐一控制数字微镜阵列像素对应微镜偏转角度，使不同像素对应的干涉光强逐一进入光纤耦合单元，光谱仪接收并获得干涉光强对应的光谱信息，并传入控制单元进行光谱分布相位解析，实现对数字微镜阵列上每一像素点对应待测物体表面相对高度的检测。