3、微组件和微结构检测的光散射技术

微组件和微结构检测的光散射技术

1 引言

光散射技术作为一种强大的工具，在光学和非光学表面、组件及系统的检测中得到了广泛认可。随着对表面质量要求的不断提高，对合适检测工具的需求也日益增长。光散射技术具有非接触、快速、灵活和稳健等优点，可用于检测各种与质量相关的效应，如微观和纳米结构、粗糙度、缺陷以及涂层不均匀性等。它适用于从大功能区域到微观尺寸的组件。

光散射测量技术主要分为总散射（TS）和角度分辨散射（ARS）两大类。其工作波长范围从可见光扩展到红外（IR）和紫外（UV）光谱区域，目前深紫外（DUV）和真空紫外（VUV）区域的光散射技术也成为研究热点。

2 光散射的理论背景

2.1 表面微观粗糙度的光散射模型

表面微观粗糙度可以用不同周期、振幅和相位的正弦波的傅里叶级数来描述。根据光栅方程，间距为 (g) 的单个光栅会在波长 (\lambda) 下将光散射到角度 (\Theta) ：(\Theta = \lambda / g)，其中 (f = 1 / g) 表示该光栅组件内的一个单一空间频率。具有统计微观粗糙度的表面包含大量不同的空间频率，这些频率可以用功率谱密度（PSD）来定量描述：
[PSD(f) = \lim_{L \to \infty} \frac{1}{L^2} \int_{L} z(\vec{r}) \exp(-2\pi i \vec{f} \cdot \vec{r}) d\vec{r}]
其中 (z(\vec{r})) 是粗糙度轮廓的高度，(\vec{r}) 是位置向量，(\vec{f}) 是 (x - y) 平面内的空间频率向量，(L) 表示测量的表面积。

对于各向同性表面，