平面度的測量應(yīng)用于各個領(lǐng)域穿仪，如光學(xué)儀器席爽，硅片、硬盤基板拳昌、平板顯示器等，其質(zhì)量檢驗都要求進(jìn)行準(zhǔn)確的平面度測量炬藤。平面度測量的技術(shù)有多種，zui簡單的方法為觀察被測樣品和光學(xué)平面之間形成干涉條紋的曲率碴里，但此方法有限制。平面度有兩種定義方法咬腋，zui小包容區(qū)域法或zui小二乘法。描述平面度采用國際單位根竿，如λ/20陵像，λ/100。本文將介紹測量平面度的方法及其原理醒颖。
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平面度測量
1 .相移型斐索干涉儀的工作原理
對于斐索干涉儀挺庞，能夠觀察到參考平面與測量平面間的干涉條紋，能夠計算出條紋的位相分布稼病。被測平面的表面輪廓可通過位相分布來確定选侨。下圖為使用激光光源的斐索干涉儀基本的光學(xué)結(jié)構(gòu)溯饵。
激光束經(jīng)物鏡、針孔丰刊、準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直增拥，參考光學(xué)平面與準(zhǔn)直光束垂直啄巧，并采用光楔或減反射膜系來抑制它的背面反射。參考和測量面間的干涉條紋經(jīng)
電視攝像機來探測秩仆。分束器或λ/4波片以及偏振分束器用來引導(dǎo)光束入射于電視攝像機上。這種斐索干涉儀澄耍，需要采用長焦距的準(zhǔn)直透鏡來獲得高的精度噪珊。
干涉條紋函數(shù)I(x,y)：
式中，I齐莲。為背景光強度选酗；y(x,y)為條紋調(diào)制函數(shù)阵难；φ(x,y)為被測條紋的位相分布函數(shù)芒填；φ呜叫。為參考面與測量面間光程差引起的初位相.
為了從干涉條紋函數(shù)中獲得位相分布函數(shù)φ(x,y),采用了相移法朱庆。相移時，條紋位相隨著光程或波長變化而發(fā)生移動闷祥。當(dāng)給定附加相移φi，干涉條紋函數(shù)I(x,y)為:
理論上蜀踏，為了計算位相分布函數(shù)φ(x,y),要求i>3维蒙。對于標(biāo)準(zhǔn)的相移法果覆，位相步長為2Π/j,j≥3,是個整數(shù)颅痊，如φi-φi-1,=2Π/j斑响。為了獲得精確的位相分布，要求高的位相步長精度钳榨。多種位相步長的相移算法已經(jīng)純在，如五步和七步算法薛耻。對于五步算法营罢，位相分布函數(shù)φ(x,y)可按如下計算：
位相的步長可通過改變光程或波長來實現(xiàn)。壓電傳感器(PZT)能改變光程饲漾，但是在大孔徑上很難得到空間均勻的位相步長。相移干涉儀(PSI)中的激光二極管(LD)是有用的光源吃型，由于它們頻率可調(diào)。斐索干涉儀中干涉條紋的位相移動將通過改變LD的頻率來實現(xiàn)僚楞。
測量面的表面輪廓M(x,y)由位相分布函數(shù)φ(x,y)計算得到：
式中勤晚，λ為激光光源的波長；R(x,y)為參考面的表面輪廓赐写。
2.采用角傳感器的平面度測量
采用干涉測量的方法兴枯，當(dāng)被測面直徑大于300mm時血淌，很難測量出平面度财剖。一種解決辦法是采用角傳感器悠夯。要獲得二維表面輪廓躺坟，就需進(jìn)行掃描，這使得測量范圍擴大為1m成為可能夕膀。下面介紹一種采用角傳感器的平面度測量方法掀淘，如圖所示冷溃。
在這種系統(tǒng)中讨跟，沿著整個測量表面掃描反射器易猫，表面輪廓h(x)的變量h(x)可由反射角按照下式關(guān)系式推導(dǎo)出來：
式中具壮，D為反射鏡長度准颓。
通過對上面的方程進(jìn)行積分，得到表面輪廓h(x)攘已。為了獲得兩維的表面輪廓怜跑，必須在兩個方向上掃描反射鏡样勃。然而，空間分辨率由反射鏡的長度D決定彤灶，因此批旺，我們不能獲得高的空間分辨率。而且汽煮，反射鏡的位置不確定度會引起大的測量誤差搏熄，這種方法不適用于對軟性材料或薄材料的測試，如硅片等心例。
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