非平行光干涉照明显微镜三维形貌检测研究

摘要

为实现表面微观形貌快速而较简单的检测,一种使用非平行光干涉照明的光学显微三维形貌检测方法被提出.该方法使用空间光调制器对激光光束进行衍射,选取光强相近的2个衍射级通过显微物镜,双光束干涉可得到周期接近图像分辨率、相位可精确调节的照明条纹,被测样本的三维形貌可通过拍摄4帧等相位差的条纹照明图像来计算得到.该方法不需借助干涉物镜产生条纹,不需要轴向扫描装置记录条纹变化,相位调节精确,成像直观.此外,该方法所产生干涉条纹的相位随坐标线性变化,不需对条纹周期进行修正.因为照明条纹参数调节光路独立于显微成像光路,系统装置具有光路简洁、易于调节的优点.为验证所提出三维检测精度,以粗糙度100 nm的粗糙度对比模块和硅片为被测样品进行了三维轮廓重建实验,实验结果显示,所提出方法轴向重复性测量精度为8.6 nm(2σ).