薄膜厚度测量的干涉图处理技术探究

"薄膜厚度测量的干涉图处理技术" 薄膜厚度测量是光学领域中的一个重要课题，尤其在微电子、光电子、纳米科技等高科技产业中，精确测量薄膜的厚度对于保证产品质量和性能至关重要。现代干涉测量方法凭借全场测试、高精度和非接触性的优势，成为薄膜厚度测量的首选技术之一。其核心在于通过合适的算法解析干涉图来获取被测薄膜的表面形貌和参数。 干涉图是利用光的干涉原理，当一束经过薄膜的参考光与另一束从薄膜反射回来的光相遇时，它们相互干涉形成明暗相间的图案，这些图案包含了薄膜厚度的信息。因此，干涉图的处理是获取薄膜厚度的关键步骤。在这一过程中，首先需要对采集到的干涉图进行图像预处理，以消除噪声、增强图像质量。 文章中提到的一种干涉图预处理方法，包括了以下几个主要步骤： 1. **数学形态学边缘提取**：利用数学形态学的方法，可以有效地提取干涉图的有效区域边缘，去除无关的背景噪声，使后续处理更专注于包含薄膜信息的部分。 2. **二维快速傅里叶变换(2D FFT)迭代法**：通过2D FFT进行区域延拓，可以将干涉图的局部信息扩展到整个图像，确保在后续计算中能考虑到整个被测面的信息。 3. **非加权离散余弦变换(DCT)最小二乘算法**：DCT是一种有效的数据压缩和特征提取工具，结合最小二乘算法，用于对干涉图进行波面统一，即校正波动误差，使得波面形状更加平滑，为准确恢复薄膜的表面形貌提供基础。 经过这些预处理步骤，能够恢复出薄膜的被测面形，进一步通过干涉图的分析，可以精确地计算出薄膜的厚度。文章中展示了对实际SiO2薄膜样本的干涉图采集和预处理，结果显示，这种方法得到的结果与专业干涉仪(Zygo干涉仪)的测试结果一致，验证了该方法的有效性和准确性。 关键词涉及到的技术点有：测量、薄膜厚度、干涉图处理、数学形态学、二维快速傅里叶变换以及最小二乘算法。这些技术在光学检测和薄膜工程领域具有广泛的应用价值，是研究和生产中不可或缺的工具。