CN112254658B - 一种薄膜厚度的量值溯源方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种薄膜厚度的量值溯源方法，解决现有量值溯源***溯源链长，不能直接溯源至国家长度计量标准的问题，基于共光路自校准薄膜厚度测量装置，利用宽谱光干涉获得待测薄膜厚度信息。薄膜厚度的量值可向上溯源至宽谱光干涉信号峰之间的光程上，宽谱光干涉信号峰之间的光程可向上溯源至光程扫描装置的光程扫描量上，光学延迟线的光程扫描量向上溯源至稳频激光器输出光信号的波长及相对频率稳定性上，稳频激光器输出光信号的波长及相对频率稳定性可溯源至国家长度计量基准器中的参考稳频激光器上，形成了完整的溯源体系，且不借助中间溯源转换参数，溯源链短且简单。

Description

一种薄膜厚度的量值溯源方法
技术领域
本发明涉及光学测试计量的技术领域，更具体地，涉及一种薄膜厚度的量值溯源方法。
背景技术
随着材料科学与技术的蓬勃发展，为满足微电子、光电子、新能量等领域的迫切需求，薄膜材料在光学工程、机械工程、通讯工程、生物工程、航空航天工程、化学工程、医学工程等领域被广泛应用。薄膜的厚度不仅是薄膜生产中关键的参数之一，更决定其在力学、电磁、光电和光学等场景中的应用性能。薄膜厚度的精确测量一直是上述相关领域研究的重点。同时，薄膜厚度测量结果的可溯源性是评价薄膜厚度测量方法测量结果正确性的重要途径之一。
我国2004年通过的《超声波测厚仪校准规范》(JJF1126-2004)为超声波薄膜测厚仪提供了有效的溯源途径，而该校准规范只适用于测量量程大于0.5mm的超声薄膜测厚仪；2014年通过的《橡胶、塑料薄膜测厚仪校准规范》(JJF1488-2014)，为机械测量法的橡胶、塑料薄膜测厚仪的溯源提供了基础，但是对于薄膜的种类有着比较严格的限定，无法覆盖大部分种类薄膜厚度量值溯源的需求；2018年通过的《点解式(库伦)测厚仪校准规范》(JJF1707-2018)同样对待测薄膜的种类有着严格的限定，只适用于电解式金属镀层测厚仪的量值溯源。上述校准规范可为测薄膜的厚度量值实现溯源，但只适用于特定种类薄膜的量值溯源。
2014年，崔建军，高思田在《物理学报》上公开基于X射线掠射法的纳米薄膜厚度计量与量值溯源研究(2014,63(006):109-116.)，在实现纳米薄膜厚度高精度计量的同时，提出一种可溯源至单晶硅院子晶格间距和角度计量标准的纳米膜厚量值溯源方法，将纳米薄膜厚度量值溯源至自然界稳定存在的单晶硅的原子晶格间距，实现纳米级几何量溯源，满足信息产业的工艺检测要求，但是该量值溯源方法，但是首先将铜靶X射线标识谱的波长溯源至单晶硅的原子晶格常数上，然后借助原子晶格的点阵参数，实现纳米薄膜厚度量值溯源，溯源链较长，而且不能直接溯源至国家长度计量标准。
发明内容
为解决现有薄膜厚度的量值溯源***溯源链长，不能直接溯源值国家长度计量标准的问题，本发明提供了一种薄膜厚度的量值溯源方法，将薄膜厚度的测量值溯源到国家长度计量标准上，保证了测量结果的准确性及测量单位的一致性。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种薄膜厚度的量值溯源方法，所述方法用于共光路自校准薄膜厚度测量装置所测薄膜厚度的量值溯源，所述共光路自校准薄膜厚度测量装置包括光源输出模块、分束耦合器、第一测量干涉仪耦合器、膜厚测量探头模块、第二测量干涉仪耦合器、干涉与解调模块及采集与控制模块，干涉与解调模块内设有光程扫描装置；光源输出模块包括宽谱光源及稳频激光器，宽谱光源及稳频激光器(103)的输出光通过分束耦合器被分为两路，分别通过第一测量干涉仪耦合器、第二测量干涉仪耦合器进入膜厚测量探头模块中进行参数测量，经由膜厚测量探头模块测量后的返回光分别通过第一测量干涉仪耦合器、第二测量干涉仪耦合器进入干涉与解调模块的光程扫描装置中进行扫描光程匹配，得到稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号，稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号均传输至采集与控制模块；
所述溯源方法至少包括：
S11.待测薄膜厚度可向上溯源至不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差上；
S12.宽谱光干涉信号峰之间的光程可向上溯源至光程扫描装置的光程扫描量上；
S13.光程扫描装置的光程扫描量可向上溯源至工作计量标准器稳频激光器(103)输出光的波长及相对频率稳定性上；
S14.工作计量标准器稳频激光器输出光的波长及相对频率稳定性可向上溯源至国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A上；在此，稳频激光器输出光信号的波长及相对频率稳定性的检定是同步完成的，通过国家长度标准器中的参考稳频激光器A对稳频激光器输出光的波长及相对频率稳定性进行同步检定，使其与国际基本单位制中长度基本单位“米”的定义直接联系，保证溯源结果的稳定性和确定度。
优选地，步骤S14所述的国家长度标准器中的参考稳频激光器A的计量性能是共光路自校准薄膜厚度测量装置中稳频激光器计量性能的3～10倍。
优选地，根据上述的薄膜厚度量值溯源方法，国家长度计量基准器具中的稳频激光器A的量值传递过程为：
S21.利用国家长度标准器中的参考稳频激光器A提供检定标称，对稳频激光器(103)输出光的波长及相对频率稳定性进行检定；
S22.检定后的稳频激光器(103)的输出光、宽谱光源(101)的输出光经过膜厚测量探头模块(4)测量，测量后的返回光进入光程扫描装置(604)进行光程扫描，获得稳频激光干涉信号和宽谱干涉信号；
S23.利用稳频激光干涉信号对光程扫描装置(604)的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算，在光程扫描装置(604)进行光程扫描的过程中，获得具有待测薄膜厚度信息的宽谱光干涉信号峰；
S24.利用检定计算后的光程扫描装置(604)对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程进行计算，形成完整的量值传递体系。
优选地，步骤S21所述的利用国家长度标准器中的参考稳频激光器A对稳频激光器输出光的波长进行检定的过程为：
S101.调节稳频激光器与参考稳频激光器A的输出光束，使稳频激光器的输出光与参考稳频激光器A的输出光重合；
S102.记录稳频激光器的输出光与参考稳频激光器A的输出光产生的频差信号Δf；
S103.设定取样时间间隔△t及总取样时间T，利用频差信号Δf计算平均频率差
Figure BDA0002707070020000031
Figure BDA0002707070020000032
其中，N表示频差信号Δf的总取样次数，N＝T/Δt；Δfi表示第i次取样的稳频激光器与参考稳频激光器A输出光的频差信号；
S104.计算稳频激光器输出光的波长值：
Figure BDA0002707070020000033
其中，λx表示稳频激光器的输出光的波长值；fx表示稳频激光器输出光的输出光频率值，
Figure BDA0002707070020000041
fs表示参考稳频激光器A的频率标称值；
S105.判断稳频激光器输出光的波长值是否符合检定真空波长标准ε，若是，执行步骤S22；否则，重新选取稳频激光器。
步骤S21所述的利用国家长度标准器中的参考稳频激光器A对稳频激光器输出光的波长稳定性进行检定的过程为：
S111.调节稳频激光器与参考稳频激光器A的输出光束，使稳频激光器的输出光与参考稳频激光器A的输出光重合；
S112.设定5个取样时间间隔△tj，j＝1，2，3，4，5，取样时间间隔分别为：0.1s、1s、10s、100s和1000s；
S113.分别计算稳频激光器在每个取样时间间隔内的相对频率稳定性，稳频激光器在每一个取样时间间隔内的相对频率稳定性的计算公式为：
Figure BDA0002707070020000042
其中，σj表示稳频激光器在第j个取样时间间隔内的相对频率稳定性，Nj表示在第j个取样时间间隔对应的总的测量次数；Nj＝T/△tj，T总取样时间表示总取样时间，fxj表示稳频激光器在总测量时间内的平均频率，当取样时间间隔为△t1＝0.1s时，fx1＝fx；
Figure BDA0002707070020000043
表示一定取样时间内稳频激光器与参考稳频激光器A的输出光在第i次测量时的平均频差；
S113.判断稳频激光器在每一个取样时间间隔内的相对频率稳定性是否符合检定相对频率稳定度δ，若是，执行步骤S22；否则，重新选取稳频激光器。
优选地，光程扫描装置进行光程扫描时，稳频激光信号发生干涉产生激光干涉信号条纹，激光干涉信号条纹的波长与稳频激光器的输出光信号波长λ相一致；稳频激光干涉信号对光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算的公式为：
L＝Wλ
其中，L表示光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量；W表示激光干涉信号条纹的条纹数目，对光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量进行检定是为了保证能够基于共光路自校准薄膜厚度测量装置直接溯源至国家长度计量标准的确定度。
优选地，步骤S24所述的利用检定计算后的光程扫描装置对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程进行计算的过程为：
S401.读取不同宽谱光干涉信号峰之间的光程在检定计算后的光程扫描装置中不同位置处的示值；
S402.对示值量进行差分计算。
在此，光程扫描装置进行光程扫描的过程中会产生稳频激光干涉信号和宽谱干涉信号，稳频激光干涉信号对光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量进行检定，检定后的光学延迟线相当于一把“尺子”，而不同宽谱光干涉信号峰之间的光程的计算对应着“尺子”上不同位置处的示值进行读取后进行差分计算。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提出一种薄膜厚度的量值溯源方法，基于共光路自校准薄膜厚度测量装置的组成，利用国家长度标准器中的参考稳频激光器提供检定标称，自上而下进行检定，从薄膜厚度量值溯源的角度，宽谱光干涉信号峰中具有待测薄膜厚度信息，薄膜厚度的量值可向上溯源至宽谱光干涉信号峰之间的光程上，宽谱光干涉信号峰之间的光程可向上溯源至光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量上，光程扫描装置的光学延迟线的光程扫描量可进一步向上溯源至稳频激光器输出光信号的波长及相对频率稳定性上，稳频激光器输出光信号的波长及相对频率稳定性可溯源至国家长度计量基准器中的参考稳频激光器上，形成了完整的溯源体系，至此，自下而上完成薄膜厚度量值向国家长度计量标准的溯源，且不借助中间溯源转换参数，直接溯源至国家长度计量标准，溯源链短且简单。
附图说明
图1表示本发明实施例中提出的共光路自校准薄膜厚度测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中提出的未***待测薄膜时测量探头模块内部光路图；
图3为本发明实施例中提出的***待测薄膜时探头模块内部光路图；
图4表示本发明实施例中提出的薄膜厚度的量值溯源方法的流程示意图；
图5表示本发明实施例中提出的薄膜厚度的量值传递方法的流程示意图；
图6为光学延迟线的扫描过程中获得的宽谱光干涉信号和稳频激光干涉信号的波形图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本发明提出的方法用于共光路自校准薄膜厚度测量装置所测薄膜厚度的量值溯源，共光路自校准薄膜厚度测量装置如图1所示，包括光源输出模块1、分束耦合器2、第一测量干涉仪耦合器3、膜厚测量探头模块4、第二测量干涉仪耦合器5、干涉与解调模块6及采集与控制模块7，干涉与解调模块6内设有光程扫描装置604；光源输出模块1包括宽谱光源101及稳频激光器103，宽谱光源101及稳频激光器103的输出光通过分束耦合器2被分为两路，分别通过第一测量干涉仪耦合器3、第二测量干涉仪耦合器5进入膜厚测量探头模块4中进行参数测量，经由膜厚测量探头模块4测量后的返回光分别通过第一测量干涉仪耦合器3、第二测量干涉仪耦合器5进入干涉与解调模块6的光程扫描装置604中进行扫描光程匹配，得到稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号，稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号均传输至采集与控制模块7。
在本实施例中，光源输出模块1由中心波长为1310nm的宽谱光源101、波长633nm的窄带稳频激光光源103、工作波长为1310nm的第一隔离器102、工作波长为633nm的第二隔离器104以及工作波长为1310nm和633nm第一波分复用器105共同组成。其中，中心波长为1310nm的宽谱光源101作为测量光束，基于共光路自校准薄膜厚度测量装置，用于实现薄膜厚度的绝对测量；波长为633nm的窄带稳频激光光源103作为光路校正光束，主要用于实现后续薄膜厚度测量的溯源。
参见图1，两个光源发出的光分别经过第一隔离器102和第二隔离器104进入到第一波分复用器105，合成一束共同进入到分光比为3dB的分束耦合器2中，它们被等分成两路分别通过分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3和分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5进入到膜厚测量探头模块4中；第一测量探头401与第二测量探头402透镜端面反射率与透射率的比为50:50；从第一测量探头401与第2测量探头402返回的测量光，再分别经过分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3和分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5传输到第一测量干涉仪6A和第二测量干涉仪6B中，通过光程扫描装置604的光程扫描分别在分光比为3dB的第一解调干涉仪耦合器601和分光比为3dB的第二解调干涉仪耦合器607处进行干涉。第二波分复用器707和第三波分复用器708分别将中心波长为1310nm的白光测量光束和波长为633nm激光校正光束分离后，最后被第一光电探测器703、第二光电探测器704、第三光电探测器705、第四光电探测器706所获取。光电探测器将收集到的信号通过数据采集卡702传输到计算机701中进行解调处理，计算机701同时负责对位置扫描装置604进行驱动。
当待测薄膜403没有***时，输出光被分光比为3dB的分束耦合器2分束,光线分别经过分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3和分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5进入第一测量探头401与第二测量探头402中。如图2所示，由第一测量探头401自身透镜内表面反射光束411、第二测量探头402透镜的外表面反射光束412通过第一测量干涉仪耦合器3输入到第一解调干涉仪6A中；由第二测量探头402自身透镜内反射光束421、第一测量探头401透镜的外表面反射光束422通过第二测量干涉仪耦合器5输入到第二解调干涉仪6B中。
光束在第一解调干涉仪6A中传输方式为：由分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3将膜厚测量探头401返回光输入到分光比为3dB的第一解调干涉仪耦合器601中，第一测量探头401返回光线经过正向可移动反射镜604a、第一法拉第反射镜605反射，当正向光学扫描反射镜604a与反向可移动光学反射镜604b移动时，使反射光411与反射光412发生光程完全匹配，在第一光电探测器703上形成白光干涉条纹，在第二光电探测器704上形成激光干涉条纹；光束在第二解调干涉仪6B中传输方式为：由分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5将膜厚测量探头402返回光输入到分光比为3dB的第二解调干涉仪耦合器607中，光线经过反向可移动光学反射镜604b、第二法拉第反射镜606的反射，当正向光学扫描反射镜604a与反向可移动光学反射镜604b移动时，使反射光421与反射光422发生光程完全匹配，在第3光电探测器705上将形成白光干涉条纹，在第4光电探测器706上形成激光干涉条纹。经过对白光干涉信号的解调可以得到两测量探头之间的绝对距离H。
当待测薄膜403***时，入射光被分光比为3dB的分束耦合器2分束，光线分别经过分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3和分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5进入第一测量探头401与第二测量探头402中。如图3所示，由第一测量探头401透镜内表面反射光束413、待测薄膜前表面403a反射光束414输入到第一解调干涉仪6A中；由第二测量探头402透镜内表面反射光束423、待测薄膜后表面403b反射光束424输入到第二解调干涉仪6B中。光束在第一解调干涉仪6A中传输方式为：由分光比为3dB的第一测量干涉仪耦合器3将膜厚测量探头401返回光输入到分光比为3dB的第一解调干涉仪耦合器601中，第一测量探头401返回光线经过正向可移动反射镜604a、第一法拉第反射镜605反射，当正向光学扫描反射镜604a与反向可移动光学反射镜604b移动时，使反射光413与反射光414发生光程完全匹配，在第一光电探测器703上形成白光干涉条纹，在第二光电探测器704上形成激光干涉条纹；光束在第二解调干涉仪6B中传输方式为：由分光比为3dB的第二测量干涉仪耦合器5将膜厚测量探头402返回光输入到分光比为3dB的第二解调干涉仪耦合器607中，光线经过反向可移动光学反射镜604b、第二法拉第反射镜606的反射，当正向光学扫描反射镜604a与反向可移动光学反射镜604b移动时，使反射光423与反射光424发生光程完全匹配，在第三光电探测器705上将形成白光干涉条纹，在第四光电探测器706上形成激光干涉条纹。通过对白光干涉信号的解调，分别获得第一测量探头401待测薄膜前表面403a的距离H1、第2测量探头402待测薄膜前表面403b的距离H2。因此，薄膜厚度就被上述两次测量值所决定，即H-(H1+H2)。
如图4所示的薄膜厚度的量值溯源方法的流程示意图，所示方法包括：
S11.待测薄膜403厚度可向上溯源至不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差上；
S12.宽谱光干涉信号峰之间的光程可向上溯源至光程扫描装置604的光程扫描量上；
S13.光程扫描装置604的光程扫描量可向上溯源至工作计量标准器633nm稳频激光器103输出光的波长及相对频率稳定性上；
S14.工作计量标准器633nm稳频激光器103输出光的波长及相对频率稳定性可向上溯源至国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A上；在本实施例中，参考稳频激光器A为国家长度标准器中的633nm稳频激光器。
如图5所示的薄膜厚度的量值传递方法的流程示意图，所述方法包括：
S21.根据633nm稳频激光器检定规范(JJG 353-2006)，利用国家长度标准器中的参考稳频激光器A提供检定标称，对稳频激光器103输出光的波长及相对频率稳定性进行检定，国家长度计量基准器中的633nm稳频激光器的输出波长及波长稳定性已知且性能优于测量***使用的633nm稳频激光器10倍；
S22.检定后的稳频激光器103的输出光、宽谱光源101的输出光经过膜厚测量探头模块4测量，测量后的返回光进入光程扫描装置604进行光程扫描，获得稳频激光干涉信号和宽谱干涉信号；
S23.利用稳频激光干涉信号对光程扫描装置604的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算，在光程扫描装置604进行光程扫描的过程中，获得具有待测薄膜厚度信息的宽谱光干涉信号峰；
S24.利用检定计算后的光程扫描装置604对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程进行计算，形成溯源体系。
在本实施例中，对稳频激光器103输出光的波长进行检定的过程为：
S101.调节稳频激光器103与参考稳频激光器A的输出光束，使稳频激光器103的输出光与参考稳频激光器A的输出光重合；
S102.记录稳频激光器103的输出光与参考稳频激光器A的输出光产生的频差信号Δf；
S103.设定取样时间间隔△t及总取样时间T，利用频差信号Δf计算平均频率差
Figure BDA0002707070020000091
Figure BDA0002707070020000092
其中，N表示频差信号Δf的总取样次数，N＝T/Δt，在本实施例中，Δt为0.1s，T为3h；Δfi表示第i次取样的稳频激光器103与参考稳频激光器A输出光的频差信号；
S104.计算稳频激光器103输出光的波长值：
Figure BDA0002707070020000093
其中，λx表示稳频激光器(103)的输出光的波长值；fx表示稳频激光器103输出光的输出光频率值，
Figure BDA0002707070020000094
fs表示参考稳频激光器A的频率标称值；
S105.判断稳频激光器103输出光的波长值是否符合检定真空波长标准ε，若是，执行步骤S2；否则，重新选取稳频激光器103。
对稳频激光器103输出光的波长稳定性进行检定的过程为：
S111.调节稳频激光器103与参考稳频激光器A的输出光束，使稳频激光器103的输出光与参考稳频激光器A的输出光重合；
S112.设定5个取样时间间隔△tj，j＝1，2，3，4，5，取样时间间隔分别为：0.1s、1s、10s、100s和1000s；
S113.分别计算稳频激光器103在每个取样时间间隔内的相对频率稳定性，稳频激光器103在每一个取样时间间隔内的相对频率稳定性的计算公式为：
Figure BDA0002707070020000101
其中，σj表示稳频激光器(103)在第j个取样时间间隔内的相对频率稳定性，Nj表示在第j个取样时间间隔对应的总的测量次数；Nj＝T/△tj，T总取样时间表示总取样时间，在本实施例中，T取3小时；fxj表示稳频激光器(103)在总测量时间内的平均频率，当取样时间间隔为△t1＝0.1s时，fx1＝fx；
Figure BDA0002707070020000102
表示一定取样时间内稳频激光器(103)与参考稳频激光器A的输出光在第i次测量时的平均频差；
S113.判断稳频激光器103在每一个取样时间间隔内的相对频率稳定性是否符合检定相对频率稳定度δ，若是，执行步骤S2；否则，重新选取稳频激光器103。
以上检定真空波长标准ε及检定相对频率稳定度δ均根据实际情况依照633nm稳频激光器检定规范(JJG 353-2006)确定。
光程扫描装置604进行光程扫描时，稳频激光信号发生干涉产生激光干涉信号条纹，激光干涉信号条纹的波长与稳频激光器103的输出光信号补偿λ相一致。稳频激光干涉信号对光程扫描装置604的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算的公式为：
L＝Wλ
其中，L表示光程扫描装置604的光学延迟线的光程扫描量；W表示激光干涉信号条纹的条纹数目。宽谱光干涉信号发生且仅发生在等光程处。
在本实施例中，利用检定计算后的光程扫描装置604对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程进行计算的过程为：
S401.读取不同宽谱光干涉信号峰之间的光程在检定计算后的光程扫描装置604中不同位置处的示值；
S402.对示值量进行差分计算。
在光程扫描装置进行光程扫描时，如图6所示，同时获得633nm稳频激光干涉信号及1310nm宽谱光干涉信号，利用1310nm宽谱光干涉获得具有待测薄膜厚度信息的特征信号峰，利用633nm稳频激光干涉实现对光程扫描装置的光程延迟量进行，薄膜厚度的测量结果向上溯源至光程扫描装置的光程延迟量上；光程扫描装置的光程延迟量向上溯源至测量***使用的633nm稳频激光器输出光信号的波长及波长稳定性上；测量***使用的633nm稳频激光器输出光信号的波长及波长稳定性向上溯源至国家长度计量基准器中的633nm稳频激光器上。
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，所述方法用于共光路自校准薄膜厚度测量装置所测薄膜厚度的量值溯源，所述共光路自校准薄膜厚度测量装置包括光源输出模块(1)、分束耦合器(2)、第一测量干涉仪耦合器(3)、膜厚测量探头模块(4)、第二测量干涉仪耦合器(5)、干涉与解调模块(6)及采集与控制模块(7)，干涉与解调模块(6)内设有光程扫描装置(604)；光源输出模块(1)包括宽谱光源(101)、稳频激光器(103)、第一隔离器(102)、第二隔离器(104)及第一波分复用器(105)，宽谱光源(101)及稳频激光器(103)的输出光分别经过第一隔离器(102)和第二隔离器(104)进入到第一波分复用器(105)，合成一束输出光进入到分束耦合器(2)中，通过分束耦合器(2)被分为两路，分别通过第一测量干涉仪耦合器(3)、第二测量干涉仪耦合器(5)进入膜厚测量探头模块(4)中进行参数测量，膜厚测量探头模块(4)中包括第一测量探头(401)及第二测量探头(402)，通过分束耦合器(2)被分为两路的输出光分别进入第一测量探头(401)及第二测量探头(402)进行测量，经由膜厚测量探头模块(4)测量后的返回光分别通过第一测量干涉仪耦合器(3)、第二测量干涉仪耦合器(5)进入干涉与解调模块(6)的光程扫描装置(604)中进行扫描光程匹配，得到稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号，稳频激光干涉信号和宽谱光干涉信号均传输至采集与控制模块(7)；共光路自校准薄膜厚度测量装置利用宽谱光干涉信号进行薄膜厚度测量，利用稳频激光干涉信号进行不同宽谱光干涉信号峰之间光程解调及溯源；
所述溯源方法至少包括：
S11.待测薄膜(403)厚度可向上溯源至不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差上；
S12.宽谱光干涉信号峰之间的光程差可向上溯源至光程扫描装置(604)的光程扫描量上；
S13.光程扫描装置(604)的光程扫描量可向上溯源至工作计量标准器稳频激光器(103)输出光的波长及相对频率稳定性上；
S14.工作计量标准器稳频激光器(103)输出光的波长及相对频率稳定性可向上溯源至国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A上。
2.根据权利要求1所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，步骤S14所述的国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A的性能是共光路自校准薄膜厚度测量装置中工作计量标准器稳频激光器(103)性能的3～10倍。
3.根据权利要求1所述的薄膜厚度的量值溯源方法，国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A的量值传递特征为：
S21.利用国家长度计量基准器具中的参考稳频激光器A提供检定标称，对稳频激光器(103)输出光的波长及相对频率稳定性进行检定；
S22.检定后的稳频激光器(103)的输出光、宽谱光源(101)的输出光经过膜厚测量探头模块(4)测量，测量后的返回光进入光程扫描装置(604)进行光程扫描，获得稳频激光干涉信号和宽谱干涉信号；
S23.利用稳频激光干涉信号对光程扫描装置(604)的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算，在光程扫描装置(604)进行光程扫描的过程中，获得具有待测薄膜厚度信息的宽谱光干涉信号峰；
S24.利用检定计算后的光程扫描装置(604)对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差进行计算，形成完整的量值传递体系。
4.根据权利要求3所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，光程扫描装置(604)进行光程扫描时，稳频激光器(103)的输出光信号发生干涉产生激光干涉信号条纹，激光干涉信号条纹的波长与稳频激光器(103)的输出光信号波长λ相一致。
5.根据权利要求4所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，稳频激光干涉信号对光程扫描装置(604)的光学延迟线的光程扫描量进行检定计算的公式为：L＝Wλ；
其中，L表示光程扫描装置(604)的光学延迟线的光程扫描量；W表示激光干涉信号条纹的条纹数目。
6.根据权利要求3所述的薄膜厚度的量值溯源方法，其特征在于，步骤S24所述的利用检定计算后的光程扫描装置(604)对宽谱干涉信号中的不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差进行计算的过程为：
S401.读取不同宽谱光干涉信号峰之间的光程差在检定计算后的光程扫描装置(604)中不同位置处的示值；
S402.对示值量进行差分计算。
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