[实用新型]适用于激光共聚焦测量装置的光学窗口片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学元件，应用于光学测量领域，具体涉及一种适用于激光共聚焦测量装置的光学窗口片。

背景技术

激光共聚焦测量装置，是一种广泛应用于机械、电子、材料和生物等行业、对样品的表面微结构进行位移测量的光学测量装置。激光共聚焦测量装置采用自动调焦的激光束对样品进行非接触数扫描，其测量原理如图1所示。由半导体激光器发出的激光束，经准直透镜准直后成为一束平行光，该平行光经能实现聚焦跟踪功能的扫描物镜被聚焦在被测物表面上。光束经过反射后沿与入射光相反的方向返回，经分光镜反射后汇聚到带有针孔的平面上，反射光束中只有通过针孔的部分才能被受光元件所探测到。据光路可逆原理，只有当物点位于扫描物镜的焦平面时，反射光束才能在针孔位置聚集为点光束，此时受光元件接收的光量最大，同时发出信号记录扫描物镜的位移信息。如果物点移出扫描物镜的焦平面，则反射光束大部分被屏蔽而不能达到受光元件，此时不记录相关位移信息。与扫描物镜相连的振动音叉使扫描物镜产生跟随运动，当扫过被测物体表面时，扫描物镜便始终能跟随被测物体表面结构的轮廓，由此产生的垂直方向的位移被位移传感器记录下来。

激光共聚焦测量装置测量表面微结构尺寸有着许多优点：

1、与机械接触式测量装置相比，由于是非接触测量，因此对被测表面不造成破坏，可测量十分敏感或柔软的表面；

2、测量速度高，能扫描整个被测表面的三维形貌，且能测量十分复杂的表面结构；

3、可用于制造加工过程中实现自动化在线测量。

激光共聚焦测量装置通常应用于空气环境中的表面微结构尺寸测量。当需要使用激光共聚焦测量装置对特殊环境(包括真空、气压、气氛、温度和湿度)中的样品进行测量时，如微电子行业的器件可靠性测试以及微机电系统机械组元的可靠性测试，被测样品被置于密闭的环境腔室内部，激光共聚焦测量装置的激光束通过环境腔室上的光学窗口对被测样品进行轮廓扫描测量。一方面，引入的光学窗口元件将改变激光共聚焦测量装置的光路和扫描物镜的焦距；另一方面，光学窗口元件的表面将反射部分测量光束导致测量光束的光强减弱影响测量结果。此外，如果光学窗口元件的光轴与激光共聚焦测量装置的光轴不平行，会使激光共聚焦测量装置产生系统测量误差。这些因素都严重影响和制约了激光共聚焦测量装置在微电子和微机电系统可靠性测试领域的应用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本实用新型提供一种适用于激光共聚焦测量装置的光学窗口片，减小了测量光束透过光学窗口片进行位移测量时的系统误差，可以满足对密闭环境腔室内的样品进行非接触式光学测量的需求，将激光共聚焦测量装置的测量环境由空气环境扩展为各种可控环境条件，包括真空、气压、气氛、温度和湿度，特别适用于微机电系统机械组元的可靠性评估。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供了一种适用于激光共聚焦测量装置的光学窗口片，该光学窗口片包括：

光学玻片101；

蒸镀在光学玻片101正面的正面增透膜102；以及

蒸镀在光学玻片101背面的背面增透膜103。

上述方案中，所述光学玻片101采用的光学材料的折射率低于1.5。

上述方案中，所述光学玻片101是熔融石英或石英晶体。

上述方案中，所述光学玻片101双面平行且平行度小于5秒，厚度小于0.8mm。

(三)有益效果

本实用新型的光学窗口片，减小了激光共聚焦测量装置的测量光束透过光学窗口片进行位移测量时的系统误差，其系统误差不超过0.01μm，可以满足对密闭环境腔室内的样品进行非接触式光学测量的需求。

附图说明

图1是激光共聚焦测量装置的测量原理示意图。

图2是光学窗口片示意图。

图3是光学窗口片剖视图。

图4是引入光学窗口片改变激光共聚焦测量装置光路示意图。

图5是激光共聚焦测量装置对环境腔室内样品进行测量的示意图。

图6a是激光共聚焦测量装置直接对样品进行扫描测量的结果。

图6b是激光共聚焦测量装置透过光学窗口片对样品进行扫描测量的结果。

图7是激光共聚焦测量装置对一个标准台阶样品进行对比测量的结果表。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。