由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對測量量程和精度的需求不相同，因此多種測量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，難以籠統(tǒng)評估。測量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，針對薄膜厚度不同，適用的測量方法分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較為適用；而對于小于200nm的薄膜，橢圓偏振法結(jié)果更可靠，因?yàn)橥高^率曲線缺少峰谷值。光學(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或半透明薄膜。通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，可以得到待測薄膜厚度。本章詳細(xì)研究了白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性，并得出了基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于干涉光譜單峰值波長移動(dòng)的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。光路長度越長，儀器分辨率越高，但也越容易受到干擾因素的影響，需要采取降噪措施。防水膜厚儀價(jià)格走勢
針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量，開發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測量方法，并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)，考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理，采用波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，抗干擾能力強(qiáng)，能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該測厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測量量程和微米級的測量不確定度，而且無需對焦，可以在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級測量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。本地膜厚儀制造廠家白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于太陽能電池中的薄膜光學(xué)參數(shù)測量。
Michelson干涉物鏡，準(zhǔn)直透鏡將白光縮束準(zhǔn)直后垂直照射到待測晶圓上，反射光之間相互發(fā)生干涉，經(jīng)準(zhǔn)直鏡后干涉光強(qiáng)進(jìn)入光纖耦合單元，完成干涉部分。光纖傳輸?shù)母缮嫘盘栠M(jìn)入光譜儀，計(jì)算機(jī)定時(shí)從光譜儀中采集光譜信號，獲取諸如光強(qiáng)、反射率等信息，計(jì)算機(jī)對這些信息進(jìn)行信號處理，濾除高頻噪聲信息，然后對光譜信息進(jìn)行歸一化處理，利用峰值對應(yīng)的波長值，計(jì)算晶圓膜厚。光源采用氙燈光源，選擇氙燈作為光源具有以下優(yōu)點(diǎn)：氙燈均為連續(xù)光譜，且光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關(guān)，在壽命期內(nèi)光譜能量分布也幾乎不變；氙燈的光、電參數(shù)一致性好，工作狀態(tài)受外界條件變化的影響??；氙燈具有較高的電光轉(zhuǎn)換效率，可以輸出高能量的平行光等。
光具有相互疊加的特性，發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng)，而在另一些地方振動(dòng)減弱，并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測量需要滿足三個(gè)相干條件：頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比，白光光源的相干長度較短，通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個(gè)固定的位置，對應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值。通過探測光強(qiáng)最大值，可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測量和薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域。白光干涉膜厚測量技術(shù)的精度可以達(dá)到納米級別。
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度的準(zhǔn)確測量，研究對象為半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測量方法也會(huì)有所不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復(fù)數(shù)，且具有表面等離子體效應(yīng)，所以采用基于表面等離子體共振的測量方法會(huì)更合適。為了進(jìn)一步提高測量精度，本文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段來檢測P光與S光之間的相位差，以提高厚度測量的精度。當(dāng)光路長度增加，儀器的分辨率越高，也越容易受到靜態(tài)振動(dòng)等干擾因素的影響，需采取一些減小噪聲的措施。膜厚測量 膜厚儀
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的大范圍測量和分析。防水膜厚儀價(jià)格走勢
白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級干涉條紋（在零級處，各波長光的干涉亮條紋都重合，因而零級條紋呈白色），隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高，可以實(shí)現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍大，具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處?？梢哉f，白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。防水膜厚儀價(jià)格走勢