[发明专利]一种基于白光干涉的微纳深沟槽结构快速测量方法

权利要求书

1.一种基于白光干涉的微纳深沟槽结构快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)搭建白光干涉系统，包括光源、分光镜、CCD相机和平面镜；光源产生白光入射到分光镜中发生透射和反射，分光镜的透射光通过平面镜的反射后入射回分光镜中，入射回分光镜的透射光在分光镜中产生反射，反射后的光束作为第一光束并入射至CCD相机中；分光镜的反射光通过沟槽样品的沟槽的反射后入射回分光镜中，入射回分光镜的反射光在分光镜中产生透射，透射后的光束作为第二光束并入射至CCD相机中；第一束光与第二束光产生干涉被CCD相机所探测，CCD相机探测采集获得沟槽干涉图；

2)利用白光干涉系统测量沟槽的结构，记录CCD相机中出现清晰干涉条纹的次数，根据出现清晰干涉条纹的次数，CCD相机采集获得多组沟槽干涉图并记录各组中每张沟槽干涉图对应的编号；

3)对沟槽样品的每组沟槽干涉图进行灰度处理后获得对应的沟槽灰度干涉图，计算当前组沟槽灰度干涉图的对比度，记录当前组沟槽灰度干涉图的最大对比度；

4)根据当前组沟槽干涉图和当前组中每张沟槽干涉图对应的编号，利用重心法或差值重心法对当前组沟槽干涉图进行局部三维重建，获得当前组沟槽干涉图对应的局部结构三维重建图；

5)沿与沟槽干涉图中的条纹展开方向相垂直的方向对局部结构三维重建图进行区域划分，获得局部结构三维重建图得各个子区域，计算各个子区域的对比度，根据预设差值阈值和最大对比度判断各个子区域是否是分界面区域，如果是分界面区域，则记录当前子区域的坐标参数，否则，则不记录；获得所有分界面区域的坐标参数；根据所有分界面区域的坐标参数提取局部结构三维重建图中的分界面重建图；

6)对沟槽样品的剩余组沟槽干涉图重复步骤3)-5)，获得沟槽样品所有组沟槽干涉图对应的分界面重建图；

7)将沟槽样品所有组沟槽干涉图对应的分界面重建图进行拼接后获得沟槽样品的三维结构重建图，根据三维结构重建图测量沟槽样品的深度和宽度；

所述步骤2)具体为：

2.1)将沟槽样品沿沟槽长度方向倾斜放置，调整沟槽样品的倾斜角度以及白光干涉系统中的平面镜与分光镜之间或者沟槽样品与分光镜之间的沿光轴的距离，直至CCD相机所采集的图像上产生条纹，固定沟槽样品的倾斜角度、沟槽样品和平面镜；

2.2)沿光轴方向移动沟槽样品或平面镜的位置，记录CCD相机中所有出现清晰干涉条纹时的沟槽样品或平面镜的位置以及出现清晰干涉条纹的次数，其中出现清晰干涉条纹的沟槽样品或平面镜的位置记为分界面位置；

2.3)再次沿光轴方向移动沟槽样品或平面镜的位置，利用CCD相机在预设步长下采集沟槽干涉图并依次对每张沟槽干涉图进行编号，选取所有分界面位置的上下所需范围内以及所有分界面位置的沟槽干涉图，将一个分界面位置的上下所需范围内以及当前分界面位置的沟槽干涉图作为沟槽样品的一组沟槽干涉图，从而获得沟槽样品的多组沟槽干涉图及各组中每张沟槽干涉图对应的编号。

2.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的微纳深沟槽结构快速测量方法，其特征在于，所述步骤3)中计算每组沟槽灰度干涉图的对比度，具体通过以下公式进行设置：

其中，J为沟槽灰度干涉图的对比度，Imax为沟槽灰度干涉图的最大灰度值，Imin为沟槽灰度干涉图的最小灰度值。

3.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的微纳深沟槽结构快速测量方法，其特征在于，所述步骤5)中根据预设差值阈值和最大对比度判断所有子区域是否是分界面区域，具体为：

将每个子区域的对比度与最大对比度作差后取绝对值作为当前子区域的对比度差值，如果当前子区域的对比度差值小于等于预设差值阈值，则当前子区域是分界面区域，如果当前子区域的对比度差值大于预设差值阈值，则当前子区域不是分界面区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于白光干涉的微纳深沟槽结构快速测量方法，其特征在于，所述出现清晰干涉条纹的沟槽样品或平面镜的位置具体为沟槽样品上表面、沟槽底部和沟槽中的凸台的上表面，其中，所述凸台的上表面与沟槽样品上表面或沟槽底部平行。