蘇州膜厚儀檢測(cè)

本文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測(cè)量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測(cè)量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)明顯的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測(cè)量方法；為了進(jìn)一步改善測(cè)量的精度，論文還研究了外差干涉測(cè)量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測(cè)P光與S光之間的相位差提升厚度測(cè)量的精度。白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。蘇州膜厚儀檢測(cè)

莫侯伊膜厚儀在半導(dǎo)體行業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值膜厚儀的測(cè)量原理主要基于光學(xué)干涉原理。當(dāng)光波穿過薄膜時(shí)，會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，根據(jù)干涉條紋的變化可以推導(dǎo)出薄膜的厚度。利用這一原理，通過測(cè)量干涉條紋的間距或相位差來計(jì)算薄膜的厚度。膜厚儀通常包括光源、光路系統(tǒng)、檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部件，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)薄膜厚度的高精度測(cè)量。在半導(dǎo)體行業(yè)中，薄膜的具體測(cè)量方法主要包括橢偏儀法、X射線衍射法和原子力顯微鏡法等。橢偏儀法是一種常用的薄膜測(cè)量方法，它利用薄膜對(duì)橢偏光的旋轉(zhuǎn)角度來計(jì)算薄膜的厚度。X射線衍射法則是通過測(cè)量衍射光的角度和強(qiáng)度來確定薄膜的厚度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。原子力顯微鏡法則是通過探針與薄膜表面的相互作用來獲取表面形貌和厚度信息。這些方法各有特點(diǎn)，可以根據(jù)具體的測(cè)量要求選擇合適的方法進(jìn)行薄膜厚度測(cè)量。薄膜的厚度對(duì)于半導(dǎo)體器件的性能和穩(wěn)定性具有重要影響，因此膜厚儀的測(cè)量原理和具體測(cè)量方法在半導(dǎo)體行業(yè)中具有重要意義。隨著半導(dǎo)體工藝的不斷發(fā)展，對(duì)薄膜厚度的要求也越來越高，膜厚儀的研究和應(yīng)用將繼續(xù)成為半導(dǎo)體行業(yè)中的熱點(diǎn)領(lǐng)域。高精度膜厚儀常用解決方案總的來說，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。

通過基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案，結(jié)合共振曲線的三個(gè)特征參數(shù)，即共振角、半高寬和反射率小值，反演計(jì)算可以精確地得到待測(cè)金屬薄膜的厚度和介電常數(shù)。該方案操作簡(jiǎn)單，利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)即可得到共振曲線，從而得到金膜的厚度。由于該方案為一種強(qiáng)度測(cè)量方案，受環(huán)境影響較大，測(cè)量結(jié)果存在多值性問題，因此研究人員進(jìn)一步對(duì)偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，從P光和S光之間相位差的變化來實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量。

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級(jí)次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量尤其對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測(cè)量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了垂直型白光掃描系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中測(cè)試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對(duì)的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)。

光譜儀主要包括六部分，分別是：光纖入口、準(zhǔn)直鏡、光柵、聚焦鏡、區(qū)域檢測(cè)器、帶OFLV濾波器的探測(cè)器。光由光纖進(jìn)入光譜儀中，通過濾波器和準(zhǔn)直器后投射到光柵上，由光柵將白光色散成光譜，經(jīng)過聚焦鏡將其投射到探測(cè)器上后，由探測(cè)器將光信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)。光纖接頭將輸入光纖固定在光譜儀上，使得來自輸入光纖的光能夠進(jìn)入光學(xué)平臺(tái)；濾波器將光輻射限制在預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)域；準(zhǔn)直鏡將進(jìn)入光學(xué)平臺(tái)的光聚焦到光譜儀的光柵上，保證光路和光柵之間的準(zhǔn)直性；光柵衍射來自準(zhǔn)直鏡的光并將衍射光導(dǎo)向聚焦鏡；聚焦鏡接收從光柵反射的光并將光聚焦到探測(cè)器上；探測(cè)器將檢測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為nm波長(zhǎng)系統(tǒng)；區(qū)域檢測(cè)器提供90％的量子效率和垂直列中的像素，以從光譜儀的狹縫圖像的整個(gè)高度獲取光，顯著改善了信噪比。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度支配了精度。測(cè)量膜厚儀制造廠家

高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。蘇州膜厚儀檢測(cè)

白光反射光譜探測(cè)模塊中，入射光經(jīng)過分光鏡1分光后，一部分光照射到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量。另一部分光到達(dá)CCD探測(cè)器，獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度的轉(zhuǎn)位和靶丸位置的調(diào)整。在測(cè)量過程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過微型真空泵將其吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺(tái)，將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心，Z向位移臺(tái)可調(diào)整視場(chǎng)清晰度；利用光譜儀探測(cè)靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動(dòng)下，平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)到特定角度，為消除軸系回轉(zhuǎn)誤差所帶來的誤差，可通過調(diào)整調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場(chǎng)中心并采集其白光反射光譜。重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)所引起的測(cè)量誤差，該裝置放置于氣浮平臺(tái)上，通過高性能的隔振效果，保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。蘇州膜厚儀檢測(cè)