[发明专利]差动共焦-低相干干涉组合折射率及厚度测量方法与装置

权利要求书

1.差动共焦-低相干干涉折射率与几何厚度测量方法，其特征在于：

步骤一、测量计算被测样品的折射率和几何厚度所需的参数：

(a)打开光源(24)使平行光透过分光系统(2)后分成测量和参考两束；测量光束经测量透镜(3)汇聚，调节测量透镜(3)，将光线汇聚的焦点移动到被测样品(7)的前表面位置(5)，光线由被测样品(7)前表面反射后返回光路中，经过分光系统(2)透射后进入差动共焦系统(21)；操作者在光轴方向扫描移动测量透镜(3)，并且根据差动共焦系统(21)探测到的差动响应信号的绝对零点值来确定测量透镜(3)相应的前焦点位置(5)；

(b)参考光束经过参考透镜(8)汇聚到参考反射镜(11)的表面上，被反射镜反射回到光路中；操作者整体移动由参考透镜(8)和参考反射镜(11)组成的参考部分(9)，通过探测低相干干涉条纹的最大对比度值，使参考光路与步骤(a)中的测量光路达到光程相等的位置(10)；

(c)操作者再次调节测量透镜(3)，将光线汇聚的焦点移动到被测样品(7)的后表面位置(6)，光线由被测样品(7)后表面反射后返回光路中，经过分光系统(2)透射后进入差动共焦系统(21)；操作者在光轴方向扫描移动测量透镜(3)，并且根据差动共焦系统(21)探测到的差动响应信号的绝对零点值来确定测量透镜(3)相应的后焦点位置(6)；

(d)操作者再次整体移动由参考透镜(8)和参考反射镜(11)组成的参考部分(9)，通过探测低相干干涉条纹的最大对比度值，使参考光路与步骤(c)中的测量光路达到光程相等的位置(13)；

(e)取(a)和(c)步骤中确定的前焦点位置(5)与后焦点位置(6)，测量两个焦点之间的距离Δz；

(f)取(b)和(d)步骤中所确定的参考部分(9)的第一光程相等位置(10)与第二光程相等位置(13)，测量两位置之间的距离Δl；

(g)使用至少两种不同波长的光源重复步骤(a)到(f)得到至少两组Δz和与之相对应的ω的值，其中ω为光源的发光的角频率；

步骤二、由步骤一测量得到的数据计算被测样品的折射率和几何厚度：

(I)使用下式计算被测样品(7)的几何厚度t：

At⁶+Bt⁴+Ct²+D＝0

A=(1-NA2)2Δz4+ω2(1-NA2)2Δz6(dΔzdω)2-2ω(1-NA2)2Δz5dΔzdω]]>

B=2(1-NA2)Δz2NA2-2NA2ω(1-NA2)Δz3dΔzdω]]>

C=NA4-Δl2Δz2(1-NA2)]]>

D＝-Δl²NA²

其中NA为已知的测量透镜(3)的数值孔径；

(II)根据步骤(I)所计算得到的几何厚度t，由下式计算被测样品(7)的相折射率n_p和群折射率n_g：

Δz=t×1-NA2np2-NA2≈tnp]]>

Δl＝t×n_g。