用于瞬态微观轮廓检测的 Mirau 偏振干涉显微镜

基于PZT移相的传统Mirau干涉显微镜存在采样时间间隔长、易受外界环境扰动影响以及对比度不可调等问题,提出了用于瞬态微观轮廓检测的Mirau偏振干涉显微镜。系统利用线栅偏振片作为偏振分束器,实现偏振分光和条纹对比度的可调,以满足不同反射率被测对象的检测需求;利用偏振相机瞬时获取四幅偏振相移干涉图,可有效降低外界环境扰动影响。对系统采用的偏振元件进行了建模分析,得到实际的偏振像差分布,并将其作为系统误差予以剔除。同时针对偏振相机存在的视场误差,研究了基于相位插值的视场误差校正方法。通过分析系统中各个器件特性对测量结果精度的影响,提出相应的误差校正方法。对所提出的Mirau偏振干涉显微镜的精度和可行性进行了实验论证,实验结果表明,其测量精度优于1/100λ,重复性精度优于0.1 nm。该测量系统具有对比度可调、瞬态测量以及结构紧凑等优点,为各类元件表面微观轮廓以及微小结构的在线检测提供了一种可行方法。