基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法

1.本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法。


背景技术：

2.厚度是与长度相关的最广泛使用的参数之一，它被定义为具有平行边的物体的顶部和底部或正面和背面之间的距离。各种研究和工业领域都需要厚度测量，如汽车、造船、航空、纳米技术和生物技术领域。随着第四次工业革命的到来，半导体和显示行业对厚度测量的需求稳步增长。例如，在制造智能半导体器件时，应监测和控制基板和薄膜等各个层的物理厚度，以确保性能。根据样品的材料性质和形状、厚度范围、测量精度程度等检测条件，提出并实现了不同类型的厚度测量方法，用于不同应用场合的厚度测量。厚度测量方法可以简单地分为接触式和非接触式两种。近年来，非接触测量方法由于具有无损检测和无损测量的实际优势而引起了广泛的关注。非接触方法分为光学方法和非光学方法。
3.激光光谱共聚焦显微镜技术是从光谱仪中获取光谱轴向响应信号中寻找两个中心波长，分别对应透明材料的上下表面，再从波长-位移的映射关系以及折射率来得到被测物的厚度。激光光谱共聚焦显微镜技术是现有的非接触的光学方法中的新兴技术。激光光谱共聚焦显微镜技术具有绝对测量和焦点跟踪等优点，可以提高聚焦灵敏度、传感器线性度和信噪比。
4.然而现有技术中的激光光谱共聚焦显微镜技术针对较薄的待测物时，待测物使得两个以波长为中心的光谱轴向响应的光谱信号曲线无法独立，相互耦合叠加。这样会使得光谱信号曲线的峰值波长发生漂移，从而引发厚度测量的不准确。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出了一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法。
6.为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
7.一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法，所述厚度测量方法包括如下步骤：
8.s1、对光谱共焦测量系统的单峰信号曲线进行标定；
9.s2、将待测物置于所述光谱共焦测量系统中，获取所述待测物的重叠峰光谱信号曲线数据；
10.s3、根据所述单峰光谱信号曲线数据，将所述重叠峰光谱信号曲线数据分别分解为所述待测物上表面的单峰光谱信号曲线数据和下表面的单峰光谱信号曲线数据；
11.s4、根据上和下表面的单峰光谱信号曲线数据，计算所述待测物的厚度。
12.进一步地，所述步骤s1中标定的具体步骤为：
13.s101、将标定反射面放置于所述光谱共焦测量系统的测量位置，在所述光谱共焦
测量系统的色散物镜光轴上，以预设的步长移动所述标定反射面的位置；
14.s102、采集不同位置信息所对应的不同波长光束的单峰光谱信号曲线数据；
15.s103、获取标定所述光谱共焦测量系统的单峰信号曲线数据，所述单峰信号曲线数据如公式(1)所示：
16.当所述标定反射面移动dm处，且dm在di和d
i+1
之间时，所述单峰信号曲线数据表示为：
[0017][0018]
其中，i表示所述标定反射面移动第i次；i+1表示所述标定反射面移动第i+1次；di表示所述标定反射面移动第i次的位置信息；d
i+1
表示所述标定反射面移动第i+1次的位置信息；表示所述标定反射面移动第i次所对应的单峰信号曲线数据；表示所述标定反射面移动第i+1次所对应的单峰信号曲线数据；
△
d表示预设的步长；dm表示所述标定反射面在任意时刻的位置信息；表示所述标定反射面在任意时刻所对应的单峰信号曲线数据。
[0019]
进一步地，所述步骤s3的具体步骤为：
[0020]
s301、建立待分解的所述待测物的重叠峰光谱信号曲线数据的模型，所述模型如公式(2)所示：
[0021][0022]
其中，表示所述重叠峰光谱信号曲线数据；d
up
表示所述待测物上表面的位置信息；d
down
表示所述待测物下表面的位置信息；表示标定反射面处在待测物上表面位置d
up
时的单峰信号曲线数据，表示标定反射面处在待测物下表面位置d
down
时的单峰信号曲线数据；k1表示所述待测物上表面的折射率补偿因子；k2表示所述待测物下表面的折射率补偿因子；
[0023]
s302、初始化所述待测物上表面的位置信息、所述待测物下表面的位置信息和所述待测物下表面的折射率补偿因子；
[0024]
s303、固定所述待测物下表面的折射率补偿因子和所述待测物下表面的位置信息，根据第一预设条件计算公式(3)的最小值，进而获取更新后的待测物上表面的折射率补偿因子和更新后的待测物上表面的位置信息；所述公式(3)如下所示：
[0025][0026]
其中，loss
up
(k,d)表示所述待测物上表面的损失函数；
[0027]
s304、固定所述待测物上表面的折射率补偿因子和所述待测物上表面的位置信息，根据第一预设条件计算公式(4)的最小值，进而获取更新后的待测物下表面的折射率补偿因子和更新后的待测物下表面的位置信息；所述公式(4)如下所示：
[0028][0029]
其中，loss
down
(k,d)表示所述待测物下表面的损失函数；
[0030]
s305、判断是否满足第二预设条件，若未满足第二预设条件，则重复步骤s303和s304进行迭代更新；若满足第二预设条件，则停止迭代更新，获取迭代更新后的待测物上表面的位置信息、待测物下表面的位置信息、待测物上表面的折射率补偿因子、待测物下表面的折射率补偿因子；所述第二预设条件为：总损失值函数的数值不发生变化，公式(5)如下所示：
[0031][0032]
其中，loss
all
表示总损失值函数的数值。
[0033]
进一步地，所述步骤s302中，初始化具体为：将所述待测物上表面的位置信息和所述待测物下表面的位置信息均赋值为所述标定反射面移动第1次的位置信息，所述待测物下表面的折射率补偿因子赋值为0。
[0034]
进一步地，所述第一预设条件为：计算k＝{0，
△
ke，
…
，k
max
}，d＝{d1，d
1+
△de
，
…
，dn}中，损失函数取得最小值的k和d的值；
[0035]
其中k表示所述待测物上表面的折射率补偿因子或所述待测物下表面的折射率补偿因子；
△
ke表示折射率补偿因子的优化步长；k
max
表示折射率补偿因子的最大优化步长；d1表示所述标定反射面移动第1次的位置信息表示；
△de
表示所述待测物表面位置的优化步长；dn表示所述待测物表面位置的最大优化步长。
[0036]
进一步地，所述步骤s4中计算待测物的厚度的公式(6)具体为：
[0037][0038]
其中，thickness表示所述待测物的厚度；n表示待测物的折射率；na表示所述光谱共焦测量系统的色散物镜的数值孔径。
[0039]
本发明提供的基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法可以应用于现有光谱共焦测量系统，将获取待测物上表面和下表面的重叠峰信号进行分解，并且通过算法求取上表面和下表面损失函数取得最小值时，待测物上表面的单峰光谱信号曲线数据和待测物下表面的单峰光谱信号曲线数据，进而实现分解后的光谱信号和真实光谱信号比差异小的目，提高厚度测量方法的准确度。根据分解后的单峰光谱信号曲线数据，进而获取待测物的厚度。本发明实施例在无需任何额外的光学元件，仅通过算法就实现了微米级厚度薄膜的准确测量，扩展了光谱共焦测量系统的测量范围和应用场合。解决了当待测物厚度过小时，上下表面的单峰光谱信号相互叠加，而无法测量微米级厚度待侧物厚度的技术问题。
附图说明
[0040]
图1是根据本发明实施例的光谱共焦测量系统的第一示意图；
[0041]
图2是根据本发明实施例的光谱共焦测量系统的第二示意图；
[0042]
图3是根据本发明实施例的基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法的流程图。
[0043]
其中的附图标记包括：
[0044]
白色点光源组件1、分束镜2、色散物镜3、标定反射面4、电动位移平台5、针孔6、光谱仪7、待测物8。
具体实施方式
[0045]
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0046]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
[0047]
下面结合附图对本发明的具体工作方式进行详细说明：
[0048]
为方便详细示明本发明实施例，结合现有技术中的光谱共焦测量系统进行详述。发明实施例中所使用的光谱共焦测量系统，如图1和图2所示，其中图1中测量位置放置的为标定反射面4，光谱仪7获取的单面标定反射面4为单峰信号曲线；图2中测量位置放置的为待测物8，当待测物8较薄时，光谱仪7所获取的数据会呈现两组单峰信号曲线的重叠。本发明实施例中标定反射面4采用平面反射镜。光谱共焦测量系统包括沿光路依次设置的白色点光源组件1、分束镜2、色散物镜3、能够带动待测物8或标定反射面4往复移动的电动位移平台5、针孔6、光谱仪7。白色点光源组件1发出白色激光光束，激光光束经分束镜2进行分束，透射光束经色散物镜3色散后至待测物8表面，经待测物8表面反射回的光束经色散物镜3和分束镜2反射，反射光束经针孔6入射至光谱仪7，通过分析光谱仪7的数据得到待测物8的厚度信息。与本发明提供的厚度测量方法能够应用于现有技术中不同差动共聚焦测量系统，因此光谱共焦测量系统可以存在其他形式的变化，以实际使用情况为准，本发明对此不进行限定，仅举例对本发明实施例进行详细说明。
[0049]
本发明提供的厚度测量方法的原理如下：在相同介质中折射率随波长的变化而改变。因此，经过色散物镜后的光束的像点在光轴上的聚焦位置不同，在光轴上形成一系列连续的聚焦光斑，形成像差中的轴向色散，因此并不是所有的波长的光束都能够在待测物表面聚焦。当待测物表面的测量点为待测物表面聚焦的点重合，光源组件发出光束的一点、能够在待测物表面聚焦的点、进入光谱仪的点，三点相互共轭构成共聚焦的三点。因此，通过分析光谱仪峰值波长所对应的单峰信号曲线就可以得到待测物的厚度信息。当待测物的厚度很薄时，光谱仪所获取的数据会呈现两组单峰信号曲线的重叠，无法从两组单峰信号的峰值位置直接提取出待测物的厚度信号。本发明提供的厚度测量方法，首先通过光谱共焦测量系统的单峰信号曲线进行标定，获取单反射面处于光谱共焦测量系统轴向不同位置时，光谱仪获取的单峰信号曲线，并建立了单反射面处于任意位置时的单峰信号曲线的估计模型。并基于提出的重叠峰信号分解方法，对测量上下表面均会发生反射面的待测物时，光谱仪的重叠峰信号进行分解。利用分解出来的单峰信号的位置信息，并结合待测物的折
射率和色散物镜的数值孔径，解算得到待测物的厚度信息。
[0050]
本发明实施例提供一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法，方法流程图，如图3所示。厚度测量方法包括如下步骤：
[0051]
s1、首先对光谱共焦测量系统的单峰信号曲线进行标定，获取当标定反射面4处在色散物镜3不同轴向位置时的单峰信号曲线数据，即建立单反射面处于光谱共焦测量系统任意位置时的单峰信号曲线的估计模型。
[0052]
步骤s1中标定的具体步骤为：
[0053]
s101、将标定反射面4放置于光谱共焦测量系统的测量位置，通过电动位移平台5以预设的步长带动标定反射面4移动，移动到色散物镜3聚焦端光轴上的不同轴向位置。本发明实施例中标定反射面为标定平面反射镜，预设的步长
△
d为1μm，移动次数n为2000，光谱共焦测量系统的工作范围为3700μm。
[0054]
s102、采集不同位置信息所对应的不同波长光束的单峰光谱信号曲线数据，每次电动位移平台5移动后均采集光谱仪7所对应的单峰信号曲线数据。
[0055]
s103、获取标定所述光谱共焦测量系统的单峰信号曲线数据，所述单峰信号曲线数据如公式(1)所示，将电动位移平台5移动第i次时，对应电动位移平台55的位置记为di，获取的单峰信号曲线数据记为其中i∈(1,n)。
[0056]
当所述标定反射面4移动至dm处，且dm在di和d
i+1
之间时，所述单峰信号曲线数据表示为：
[0057][0058]
其中，i表示所述标定反射面4移动第i次；i+1表示所述标定反射面4移动第i+1次；di表示所述标定反射面4移动第i次的位置信息；d
i+1
表示所述标定反射面4移动第i+1次的位置信息；表示所述标定反射面4移动第i次所对应的单峰信号曲线数据；表示所述标定反射面4移动第i+1次所对应的单峰信号曲线数据；
△
d表示预设的步长；dm表示所述标定反射面4在任意时刻的位置信息；表示所述标定反射面4在任意时刻所对应的单峰信号曲线数据。
[0059]
s2、对待测物8厚度进行测量，将待测物8水平置于所述光谱共焦测量系统中。使待测物8的上下表面，均处在光谱共焦系统的工作范围之内，获取所述待测物8的重叠峰光谱信号曲线数据。
[0060]
s3、根据所述单峰光谱信号曲线数据，将所述重叠峰光谱信号曲线数据分别分解为所述待测物8上表面的单峰光谱信号曲线数据和下表面的单峰光谱信号曲线数据。
[0061]
s301、建立待分解的所述待测物8的重叠峰光谱信号曲线数据的模型，所述模型如公式(2)所示：
[0062][0063]
其中，表示所述重叠峰光谱信号曲线数据；d
up
表示所述待测物8上表面的
位置信息；d
down
表示所述待测物8下表面的位置信息；表示标定反射面4处在待测物8上表面位置d
up
时的单峰信号曲线数据，表示标定反射面4处在待测物8下表面位置d
down
时的单峰信号曲线数据；k1表示所述待测物8上表面的折射率补偿因子；k2表示所述待测物8下表面的折射率补偿因子。
[0064]
本发明实施例通过求取d
up
和d
down
，结合待测物8的折射率，以及使用色散物镜3的数据孔径，可求得待测物8的厚度。
[0065]
s302、初始化所述待测物8上表面的位置信息d
up
、所述待测物8下表面的位置信息d
down
和所述待测物8下表面的折射率补偿因子k2，本发明实施例中d
up
＝d1，d
down
＝d1，k2＝0，其中d1表示标定反射面4移动第1个位置点所采集曲线数据对应的位置信息。
[0066]
s303、固定所述待测物8下表面的折射率补偿因子k2和所述待测物8下表面的位置信息d
down
。根据第一预设条件计算公式(3)的最小值，进而获取更新后的待测物8上表面的折射率补偿因子和更新后的待测物8上表面的位置信息。即计算k＝{0，
△
ke，
…
，k
max
}，d＝{d1，d
1+
△de
，
…
，dn}中，使loss
up
(k,d)取最小值时的k和d，作为k1和d
up
的更新值。所述公式(3)如下所示：
[0067][0068]
其中，loss
up
(k,d)表示所述待测物8上表面的损失函数；
[0069]
s304、固定所述待测物8上表面的折射率补偿因子和所述待测物8上表面的位置信息，根据第一预设条件计算公式(4)的最小值，进而获取更新后的待测物8下表面的折射率补偿因子k2和更新后的待测物8下表面的位置信息d
down
。即计算k＝{0，
△
ke，
…
，k
max
}，d＝{d1，d
1+
△de
，
…
，dn}中，使得式损失函数loss
down
(k,d)取得最小值时的k和d，作为k2和d
down
的更新值。其中，第一预设条件为：计算k＝{0，
△
ke，
…
，k
max
}，d＝{d1，d
1+
△de
，
…
，dn}中，损失函数取得最小值。
[0070]
其中，k表示所述待测物8上表面的折射率补偿因子或所述待测物8下表面的折射率补偿因子；
△
ke表示折射率补偿因子的优化步长，优化步长选取越小，对厚度的测量精度越高，但是计算时间会消耗更长时间。k
max
表示折射率补偿因子的最大优化步长；d1表示所述标定反射面4移动第1次的位置信息表示；
△de
表示所述待测物8表面位置的优化步长；dn表示所述待测物8表面位置的最大优化步长。
[0071]
公式(4)如下所示：
[0072][0073]
其中，loss
down
(k,d)表示所述待测物8下表面的损失函数；
[0074]
s305、判断是否满足第二预设条件，若总损失值函数的数值仍然发生变化，则重复步骤s303和s304进行迭代更新；若总损失值函数的数值不发生变化，则停止迭代更新，获取待测物8上表面的折射率补偿因子k1、待测物8下表面的折射率补偿因子k2；并结合公式(1)获取迭代更新后的待测物8上表面的位置信息d
up
、待测物8下表面的位置信息d
down
。所述第二预设条件为：总损失值函数的数值不发生变化，公式(5)如下所示：
[0075][0076]
其中，loss
all
表示总损失值函数的数值。
[0077]
本发明实施例根据公式通过迭代计算损失值，并获取总损失值函数的数值不发生变化后的待测物8上表面的位置信息、待测物8下表面的位置信息、待测物8上表面的折射率补偿因子、待测物8下表面的折射率补偿因子，通过上述算法获取的数值与真实数值之间的差异最小化，使后续计算获取得厚度值与待测物8真实厚度值的差异最小化，提高厚度测量的精度。
[0078]
s4、根据上和下表面的单峰光谱信号曲线数据，计算所述待测物8的厚度。
[0079]
计算待测物8的厚度的公式(6)具体为：
[0080][0081]
其中，thickness表示所述待测物8的厚度；n表示待测物8的折射率；na表示所述光谱共焦测量系统的色散物镜3的数值孔径。
[0082]
本发明提供的一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法，可以应用于现有的光谱共焦测量系统，将待测物8的上表面反射和下表面反射叠加的重叠峰信号进行分解，首先通过光谱共焦测量系统的单峰信号曲线进行标定，获取单反射面处于光谱共焦测量系统轴向不同位置时，光谱仪7获取的单峰信号曲线，并建立单反射面处于任意位置时的单峰信号曲线的估计模型。通过标定后的模型对待测物8上下表面进行分解，通过估计模型、迭代计算损失值使所分解出的上、下表面单峰信号曲线数据与真实单峰信号曲线数据之间的差异最小化，提高厚度测量的精度。本发明所提出的重叠峰信号分解方法，测量上下表面均会发生反射面的待测物8时，对光谱仪7的重叠峰信号进行分解，利用分解出来的单峰信号的位置信息，并结合待测物8的折射率和色散物镜3的数值孔径，解算得到待测物8的厚度信息，本发明所提供的厚度测量方法测量速度快，通过无需通过轴向扫描，且无需任何额外的光学元件，仅通过搭建模型并配合算法就实现了微米级厚度薄膜的准确测量，扩展了光谱共焦测量系统的测量范围和应用场合。解决了当待测物8厚度过小时，上下表面的光谱数据会产生重叠峰现象，而无法测量微米级厚度待侧物厚度的技术问题。
[0083]
本发明实施例通过实验对本发明技术方案的厚度测量方法的有效性进行验证，选用的光谱共焦测量系统的系统参数，如下：色散物镜3的数据孔径na为0.4，光谱共焦测量系统的测量量程为3700μm，待测物8为折射率1.52的玻璃薄片。
[0084]
表1示出了，本发明技术方案的厚度测量方法所测量的待测物8厚度和待测物8的真实厚度。待测物8真实厚度使用分辨率为0.01μm的光学干涉测厚仪测得。使用5个不同厚度的待测物8，进行5组测量实验。结果如下：
[0085]
表1
[0086]
序号真实厚度本发明技术方案1180.35μm179.78μm
2172.78μm171.97μm3147.26μm147.59μm4131.85μm131.04μm599.74μm100.48μm
[0087]
使用本发明技术方案所提供的厚度测量方法，光谱共焦测量系统量程2.7％以上，对厚度100μm以上的待测物进行厚度测量，测量误差1μm以内。
[0088]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0089]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0090]
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法，其特征在于，所述厚度测量方法包括如下步骤：s1、对光谱共焦测量系统的单峰信号曲线进行标定；s2、将待测物置于所述光谱共焦测量系统中，获取所述待测物的重叠峰光谱信号曲线数据；s3、根据所述单峰光谱信号曲线数据，将所述重叠峰光谱信号曲线数据分别分解为所述待测物上表面的单峰光谱信号曲线数据和下表面的单峰光谱信号曲线数据；s4、根据上表面和下表面的单峰光谱信号曲线数据，计算所述待测物的厚度。2.根据权利要求1所述的厚度测量方法，其特征在于，所述步骤s1中标定的具体步骤为：s101、将标定反射面放置于所述光谱共焦测量系统的测量位置，在所述光谱共焦测量系统的色散物镜光轴上，以预设的步长移动所述标定反射面的位置；s102、采集不同位置信息所对应的不同波长光束的单峰光谱信号曲线数据；s103、获取标定所述光谱共焦测量系统的单峰信号曲线数据，所述单峰信号曲线数据如公式(1)所示：当所述标定反射面移动至d
m
处，且d
m
在d
i
和d
i+1
之间时，所述单峰信号曲线数据表示为：其中，i表示所述标定反射面移动第i次；i+1表示所述标定反射面移动第i+1次；d
i
表示所述标定反射面移动第i次的位置信息；d
i+1
表示所述标定反射面移动第i+1次的位置信息；表示所述标定反射面移动第i次所对应的单峰信号曲线数据；表示所述标定反射面移动第i+1次所对应的单峰信号曲线数据；
△
d表示预设的步长；d
m
表示所述标定反射面在任意时刻的位置信息；表示所述标定反射面在任意时刻所对应的单峰信号曲线数据。3.根据权利要求2所述的厚度测量方法，其特征在于，所述步骤s3的具体步骤为：s301、建立待分解的所述待测物的重叠峰光谱信号曲线数据的模型，所述模型如公式(2)所示：其中，表示所述重叠峰光谱信号曲线数据；d
up
表示所述待测物上表面的位置信息；d
down
表示所述待测物下表面的位置信息；表示标定反射面处在待测物上表面位置d
up
时的单峰信号曲线数据，表示标定反射面处在待测物下表面位置d
down
时的单峰信号曲线数据；k1表示所述待测物上表面的折射率补偿因子；k2表示所述待测物下表面的折射率补偿因子；s302、初始化所述待测物上表面的位置信息、所述待测物下表面的位置信息和所述待
测物下表面的折射率补偿因子；s303、固定所述待测物下表面的折射率补偿因子和所述待测物下表面的位置信息，根据第一预设条件计算公式(3)的最小值，进而获取更新后的待测物上表面的折射率补偿因子和更新后的待测物上表面的位置信息；所述公式(3)如下所示：其中，loss
up
(k,d)表示所述待测物上表面的损失函数；s304、固定所述待测物上表面的折射率补偿因子和所述待测物上表面的位置信息，根据第一预设条件计算公式(4)的最小值，进而获取更新后的待测物下表面的折射率补偿因子和更新后的待测物下表面的位置信息；所述公式(4)如下所示：其中，loss
down
(k,d)表示所述待测物下表面的损失函数；s305、判断是否满足第二预设条件，若未满足第二预设条件，则重复步骤s303和s304进行迭代更新；若满足第二预设条件，则停止迭代更新，获取迭代更新后的待测物上表面的位置信息、待测物下表面的位置信息、待测物上表面的折射率补偿因子、待测物下表面的折射率补偿因子；所述第二预设条件为：总损失值函数的数值不发生变化，公式(5)如下所示：其中，loss
all
表示总损失值函数的数值。4.根据权利要求3所述的厚度测量方法，其特征在于，所述步骤s302中，初始化具体为：将所述待测物上表面的位置信息和所述待测物下表面的位置信息均赋值为所述标定反射面移动第1次的位置信息，所述待测物下表面的折射率补偿因子赋值为0。5.根据权利要求4所述的厚度测量方法，其特征在于，所述第一预设条件为：获取k＝{0，
△
k
e
，
…
，k
max
}，d＝{d1，d
1+
△
d
e
，
…
，d
n
}中，损失函数loss
up
(k,d)或loss
down
(k,d)取得最小值时的k和d的数值；其中，k表示所述待测物上表面的折射率补偿因子或所述待测物下表面的折射率补偿因子；
△
k
e
表示折射率补偿因子的优化步长；k
max
表示折射率补偿因子的最大优化步长；d1表示所述标定反射面移动第1次的位置信息表示；
△
d
e
表示所述待测物表面位置的优化步长；d
n
表示所述待测物表面位置的最大优化步长。6.根据权利要求5所述的厚度测量方法，其特征在于，所述步骤s4中计算待测物的厚度的公式(6)具体为：其中，thickness表示所述待测物的厚度；n表示待测物的折射率；na表示所述光谱共焦测量系统的色散物镜的数值孔径。

技术总结
本发明提出一种基于光谱共焦测量系统重叠信号分解的厚度测量方法，通过使用标定的光谱共焦测量系统的单峰信号曲线对待测物的重叠峰光谱信号曲线数据进行分解，并根据分解的上表面和下表面的单峰光谱信号曲线数据，计算待测物的厚度。本发明所提供的厚度测量方法在无需任何额外的光学元件，仅通过算法就实现了微米级厚度薄膜的准确测量，扩展了光谱共焦测量系统的测量范围和应用场合。解决了当待测物厚度过小时，上下表面单峰光谱信号相互叠加，而无法测量微米级厚度待侧物厚度的技术问题。而无法测量微米级厚度待侧物厚度的技术问题。而无法测量微米级厚度待侧物厚度的技术问题。


技术研发人员：王廷煜 王之一 王建立 糜小涛 杨永强
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/4