第五章 分析與討論
5.2 系統討論與誤差分析
5.2.3 相移量的誤差
5.2.3.1 PZT 的穩定性與準確性
PZT 主要目的是推動參考面距離，以達到相移的目的。我們一般選擇π/2 相位的移動量，因為量測是屬於反射式的，實際推動π/4 相位，也就是 PZT 推 動λ/8 的距離。使用窄濾波中心波長 629.5nm 的波片為 78.69nm，寬濾波中心 波長 550nm 的波片 68.75nm，白光中心波長 650nm 的波片為 81.25nm。
實驗室內使用 Physik Instrumente(PI)製造的 XY 雙軸 PTZ，每軸最大推移 量為 200μm。在量測時，PZT 推動參考面的方向必須與光線前進方向平行，否 則將造成推動相移量的誤差。檢查方法可以利用觀察干涉條紋的移動數目來判 斷，當 PZT 移動一個固定量，計算干涉條紋移動幾個干涉條紋數目，每條干涉 條紋相距是一個波長，把移動數目乘以波長便是 PZT 移動所產生的光程差，當 然 PZT 距離要乘以 2，有此可以觀察系統是否偏移嚴重。
然而另一個要考慮的是 PZT 飄移(drift)問題。壓電晶體為主的 PZT 對於電 壓有非線性與磁滯曲線的現象，也會受環境溫度影響改變其伸長量。我們使用 Physik Instrumente (PI)的 PZT 數位控制器，並驅動自動回授(servo loop on)，其 工作原理是利用 PZT 內部的電容位移感測其位移量，回傳至控制器，以作為電 路回授控制，並在介面控制程式上回傳 PZT 伸長量，簡單找出 PZT 的穩定性結 果。我們將 PZT 伸長量固定在 0μm 位置，如圖(5.11)所示，每格 0.1 秒回報 PZT 的位置，紀錄 100 次。其誤差的方均根值約為 2.79 nm 。
圖 5.11 PZT 位置穩定性 結果來反推每一個 CCD 上畫素的相移量分佈，如圖(5.12)到(5.14)所示，橫軸
PZT位置穩定性
是相移的角度，縱軸是畫素的數目。
圖 5.12 沒加濾波片結果的所有畫素點相移角度的分佈
圖 5.13 加入寬帶通濾波片結果的所有畫素點相移角度的分佈
圖 5.14 加入窄帶通濾波片結果的所有畫素點相移角度的分佈
由上圖(5.12)到(5.14)可以看出實驗時相移量的精準，也可以計算相移誤差造
第六章 結論
研究非接觸式的光學量測方法，選擇白光(多波長)為光源，分析 討論兩種相移干涉術方法，來精確求得初始相位值。
論文中已經對兩種白光相移干涉術分別架設量測系統，進行微元 件量測，在與商業用功能強大的 ZYGO 量測儀器進行校準，量測結果 良好。可是利用相移法都有著取樣相鄰像素必須小於四分之一中心波 長的限制，即使利用相位重建技術還是有其極限。在步階深度限制範 圍內，我們量測結果正確，在量測步階深度限制範圍外時，發生高度 差約為1
2λ (誤差量為1
4λ整數倍)。然而使用白光相移干涉術，縱向 解析可達奈米等級，非常精確，比起同調性高的單波長雷射，雜訊更 少，相對 SNR 更高。
垂直掃描式干涉儀已經被廣泛使用，利用此方法可以避免相位不 明確性，可以得到很深的的縱向量測範圍，但是縱向解析度較差，如 果能結合相移方法，利用兩種方法的優點，相互配合，便可得到步階 深度更深且縱向精度更精確的三維輪廓輸出。