[发明专利]利用双缝干涉法测量光学薄膜厚度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量光学薄膜厚度的装置及方法。

背景技术

随着薄膜技术和光电器件的广泛应用，光学薄膜已广泛应用于军用和民用器件生产中。光学薄膜作为独立于体材料存在的一种相，有着许多独特的光学和电学性质，这些性质取决于光学薄膜制作工艺的同时，也与光学薄膜厚度密切相关，因此厚度测量对于光学薄膜材料的光学、电学性质的研究十分重要。

薄膜厚度是薄膜设计和工艺制造中的关键参数之一，随着光电技术以及微电子技术的快速发展，薄膜的应用领域越来越广，各种厚度只有几百甚至数十纳米的单层或多层功能薄膜成为当前材料研究的热点，使得精确测量薄膜厚度成为薄膜技术研究领域中的热点问题。因此，精确确定厚度与光学常数对于研究薄膜的性质具有重要意义。

光干涉计量测试技术以波长为计量单位，是一种公认的高精度计量测试技术。许多精密测试工作都是以光干涉的方法来实现的。干涉仪输出的是一幅干涉图，借助数学物理模型可以将干涉图与多种被测参数相联系，从而实现测量相关的物理参数。相移干涉术是将数字相移技术引入到干涉计量技术中而发展起来的，近年来得到了广泛的应用。

目前测量方法主要分为三角测量法和相位测量法：最简单的三角测量系统是从光源发射一束光照射到被测物体表面，通过成像观察镜观察反射光点的位置，从而计算出物点的位移；由于入射和反射光构成一个三角形，所以称为三角测量法；相位测量法是采用入射光被测物体上下表面反射，反射光满足一定要求时便会出现干涉条纹，物体表面的深度信息将对条纹的振幅和位相进行调制，采用一定的算法可将携带物体深度信息的相位变化解调出来，从而得到物体的厚度信息。

三角测量装置简单，适于测量加工表面粗糙的非接触测量，但是测量精度较低。相位测量法测量精度够高，但是装置相对复杂。

发明内容

本发明是为了解决现有的光学薄膜厚度的方法的测量精度低的问题，从而提供一种利用双缝干涉法测量光学薄膜厚度的装置及方法。

利用双缝干涉法测量光学薄膜厚度的装置，它包括挡光板和CCD探测器；挡光板上开有一号狭缝和二号狭缝；待测光学薄膜覆盖并固定在一号狭缝的入射面上；

垂直入射至挡光板的偏振光束覆盖挡光板上的一号狭缝和二号狭缝，该偏振光束经待测光学薄膜透射并经一号狭缝出射形成第一束偏振光；该偏振光束二号狭缝出射形成第二束偏振光；

第一束偏振光和第二束偏振光均入射至CCD探测器的探测面上，并形成干涉条纹，CCD探测器的探测面与挡光板相互平行。

一号狭缝和二号狭缝相互平行，且一号狭缝的纵向截面和二号狭缝的纵向截面位于同一个竖直平面上。

基于上述装置的利用双缝干涉法测量光学薄膜厚度的方法，它由以下步骤实现：

步骤一、在第一束偏振光和第二束偏振光在CCD探测器的探测面上形成的干涉条纹中任取一段干涉条纹与公式：

I(P)=c2E2r12+E2r22+2cE2cos[k(r1-r2)+δ]r1r2]]>