在当今的精密测量领域,白光干涉术是一种广泛应用于微结构表征的方法。在微电子机械系统(MEMS)产业中,白光干涉术已经成为一种标准测试手段,其具有快速、精确、无损测量等优点。然而,传统的白光垂直扫描干涉术在实际应用中存在一些限制,尤其是在对较大横向范围进行测试时受到物镜视场和移相器行程的限制。为了解决这个问题,研究者们提出了一种新的方法,即白光倾斜扫描干涉术。
白光倾斜扫描干涉术是相对于传统的垂直扫描干涉术提出的,它改变了被测样品的运动方向,使之与物镜的光轴成一定角度进行扫描。这种方法的核心原理在于通过二维的运动方式(水平和垂直方向的运动)来增大测量的水平范围,而测量的垂直范围则由视场宽度和扫描方向倾斜角共同决定。在倾斜扫描的过程中,被测样品的运动方向与物镜光轴不在同一直线上,这样的扫描方式能够有效克服传统垂直扫描时的限制,显著提高测试效率。
为了实现白光倾斜扫描干涉,研究者们基于纳米测量机(NMM)搭建了测试系统。相较于传统的压电陶瓷,纳米测量机具有更高的精度和稳定性的优势,可以带动被测物体进行更精确的倾斜扫描。文章中详细描述了倾斜扫描的测量原理和实现方法,并通过编写测试软件来完成具体的实验操作。
在实验过程中,研究者们利用倾斜工作台带动被测样品沿水平和垂直方向移动,通过分析不同高度点在扫描过程中的干涉条纹强度变化,从而推算出被测样品上各点的相对高度信息。这样不仅能够扩大水平测量范围,还能够提高垂直测量的范围。
此外,文章还对白光倾斜扫描干涉的参数进行了分析。由于实验参数的增多,为了满足一定的测量精度,对垂直扫描步长、CCD视场等参数进行了设定。在进行倾斜扫描时,研究者们必须考虑采集图像的视场固定不变,被测样品沿扫描方向移动后,其在图像上的位置沿某一个方向变化的特性,以此来推算出被测点的高度信息及其在被测样品表面的位置信息。
白光倾斜扫描干涉术的提出,为MEMS产业的微结构表征提供了新的解决方案,特别是对于需要大范围测试的场合,这种方法能够有效提高测量效率和精度。通过实验验证,该方法也证明了其有效性,为未来的精密测量技术的发展开辟了新的道路。