高精度膜厚儀應(yīng)用案例

干涉法測量可表述為：白光干涉光譜法主要利用光的干涉原理和光譜分光原理，利用光在不同波長處的干涉光強(qiáng)進(jìn)行求解。光源出射的光經(jīng)分光棱鏡分成兩束，其中一束入射到參考鏡，另一束入射到測量樣品表面，兩束光均發(fā)生反射并入射到分光棱鏡，此時這兩束光會發(fā)生干涉。干涉光經(jīng)光譜儀采集得到白光光譜干涉信號，經(jīng)由計算機(jī)處理數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果變化，之后讀出厚度值或變化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圓膜厚測量裝置，對于晶圓膜厚測量具有重要意義，設(shè)備價格、空間大小、操作難易程度都是其影響因素。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。高精度膜厚儀應(yīng)用案例

光譜法是一種以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜厚度測量方法，分為反射法和透射法兩種類型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會引起多光束干涉效應(yīng)，不同特性的薄膜材料的反射率和透過率曲線是不同的，并且在全光譜范圍內(nèi)與厚度一一對應(yīng)。因此，可以根據(jù)這種光譜特性來確定薄膜的厚度和光學(xué)參數(shù)。光譜法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時測量多個參數(shù)，并能有效地排除解的多值性，測量范圍廣，是一種無損測量技術(shù)。其缺點(diǎn)是對樣品薄膜表面條件的依賴性強(qiáng)，測量穩(wěn)定性較差，因此測量精度不高，對于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，這種方法主要用于有機(jī)薄膜的厚度測量。國產(chǎn)膜厚儀供應(yīng)白光干涉膜厚儀是一種可用于測量薄膜厚度的儀器，適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。

自上世紀(jì)60年代開始，西方的工業(yè)生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用基于X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長，20世紀(jì)70年代后，電渦流、超聲波、電磁電容、晶體振蕩等多種膜厚測量技術(shù)相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)的出現(xiàn)，光學(xué)檢測技術(shù)也不斷更新迭代，以橢圓偏振法和光度法為主導(dǎo)的高精度、低成本、輕便、高速穩(wěn)固的光學(xué)檢測技術(shù)迅速占領(lǐng)日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出了個性化定制產(chǎn)品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜，除了要求測量系統(tǒng)具有百納米級的測量準(zhǔn)確度和分辨率之外，還需要在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。

白光干涉膜厚儀基于薄膜對白光的反射和透射產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，通過測量干涉條紋的位置和間距來計算出薄膜的厚度。這種儀器在光學(xué)薄膜、半導(dǎo)體、涂層和其他薄膜材料的生產(chǎn)和研發(fā)過程中具有重要的應(yīng)用價值。當(dāng)白光照射到薄膜表面時，部分光線會被薄膜反射，而另一部分光線會穿透薄膜并在薄膜內(nèi)部發(fā)生多次反射和折射。這些反射和折射的光線會與原始入射光線產(chǎn)生干涉，形成干涉條紋。通過測量干涉條紋的位置和間距，可以推導(dǎo)出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚儀在光學(xué)薄膜領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光學(xué)薄膜是一種具有特殊光學(xué)性質(zhì)的薄膜材料，廣泛應(yīng)用于激光器、光學(xué)鏡片、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件中。通過白光干涉膜厚儀可以實(shí)現(xiàn)對光學(xué)薄膜厚度的精確測量，保證光學(xué)薄膜元件的光學(xué)性能。此外，白光干涉膜厚儀還可以用于半導(dǎo)體行業(yè)中薄膜材料的生產(chǎn)和質(zhì)量控制，確保半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定和可靠性。白光干涉膜厚儀還可以應(yīng)用于涂層材料的生產(chǎn)和研發(fā)過程中。涂層材料是一種在材料表面形成一層薄膜的工藝，用于增強(qiáng)材料的表面性能。通過白光干涉膜厚儀可以對涂層材料的厚度進(jìn)行精確測量，保證涂層的均勻性和穩(wěn)定性，提高涂層材料的質(zhì)量和性能。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度。

白光干涉測量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，例如發(fā)光二極管、超輻射發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化，進(jìn)而通過各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值，從而只用一個干涉儀即可實(shí)現(xiàn)對被測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無法實(shí)現(xiàn)測量的缺點(diǎn)。同時，相比于其他測量技術(shù),白光干涉測量方法還具有對環(huán)境不敏感、抗干擾能力強(qiáng)、測量的動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、應(yīng)變、溫度、位移等等測量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度。膜厚儀24小時服務(wù)

光路長度越長，分辨率越高，但同時也更容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響。高精度膜厚儀應(yīng)用案例

基于表面等離子體共振傳感的測量方案，利用共振曲線的三個特征參量半高寬、—共振角和反射率小值，通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗系統(tǒng)，測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強(qiáng)度測量方案，測量精度受環(huán)境影響較大，且測量結(jié)果存在多值性的問題，所以我們進(jìn)一步對偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實(shí)現(xiàn)厚度測量。高精度膜厚儀應(yīng)用案例