薄膜在現(xiàn)代光學(xué),、電子、醫(yī)療,、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,,可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響,,成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問(wèn)題,,導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)重影響其性能和應(yīng)用,。因此,,需要開(kāi)發(fā)出精度高、體積小,、穩(wěn)定性好的測(cè)量系統(tǒng)以滿足微米級(jí)工業(yè)薄膜的在線檢測(cè)需求,。當(dāng)前的光學(xué)薄膜測(cè)厚方法無(wú)法同時(shí)兼顧高精度、輕小體積和合理的成本,,而具有納米級(jí)測(cè)量分辨率的商用薄膜測(cè)厚儀器價(jià)格昂貴,、體積大,無(wú)法滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線測(cè)量需求,。因此,,提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測(cè)量解決方案,研發(fā)了小型化,、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng),,并提出了一種無(wú)需標(biāo)定...
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向。此項(xiàng)技術(shù)通過(guò)使用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量,,分析被測(cè)物體的光譜特性,,得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。與白光掃描干涉術(shù)相比,,它不需要大量的掃描過(guò)程,,因此提高了測(cè)量效率,并減小了環(huán)境對(duì)其影響,。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離,、位移,、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度等。白光干涉光譜分析基于頻域干涉的理論,,采用白光作為寬波段光源,,經(jīng)過(guò)分光棱鏡折射為兩束光。這兩束光分別經(jīng)由參考面和被測(cè)物體入射,,反射后再次匯聚合成,,并由色散元件分光至探測(cè)器,記錄頻域干涉信號(hào),。這個(gè)光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面信息,,如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在光譜信號(hào)當(dāng)中,。...
通過(guò)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(wèn)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(lái)實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量,。膜厚儀依賴于膜層和底部材料的反射率和相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的,。膜厚儀標(biāo)價(jià)白光干涉測(cè)量技術(shù),也稱為光學(xué)低相干干涉測(cè)量技術(shù),,使用的是低相干的寬譜光源,,如超輻射發(fā)光二極管,、發(fā)光...
干涉測(cè)量法是基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度測(cè)量的光學(xué)方法,,是一種高精度的測(cè)量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,,成本低廉,,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),,使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),。對(duì)于大多數(shù)的干涉測(cè)量任務(wù),,都是通過(guò)薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律,來(lái)研究干涉裝置中待測(cè)物理量引入的光程差或者是位相差的變化,,從而達(dá)到測(cè)量目的,。光學(xué)干涉測(cè)量方法的測(cè)量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級(jí),而利用外差干涉進(jìn)行測(cè)量,,其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級(jí),。根據(jù)所使用光源的不同,干涉測(cè)量方法又可以分為激光干涉測(cè)量和白光干涉測(cè)量?jī)纱箢?。激光干涉測(cè)量的分辨率更高,,但是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)信號(hào)的測(cè)量,只能測(cè)量輸出信...
針對(duì)靶丸自身獨(dú)特的特點(diǎn)及極端實(shí)驗(yàn)條件需求,,使得靶丸參數(shù)的測(cè)試工作變得異常復(fù)雜,。如何精確地測(cè)定靶丸的光學(xué)參數(shù),一直是激光聚變研究者非常關(guān)注的課題,。由于光學(xué)測(cè)量方法具有無(wú)損,、非接觸、測(cè)量效率高,、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)越性,,靶丸參數(shù)測(cè)量通常采用光學(xué)測(cè)量方式。常用的光學(xué)參數(shù)測(cè)量手段很多,,目前,常用于測(cè)量靶丸幾何參數(shù)或光學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法有白光干涉法,、光學(xué)顯微干涉法、激光差動(dòng)共焦法等,。靶丸殼層折射率是沖擊波分時(shí)調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究中的重要參數(shù),,因此,精密測(cè)量靶丸殼層折射率十分有意義,。而常用的折射率測(cè)量方法,,如橢圓偏振法、折射率匹配法,、白光光譜法,、布儒斯特角法等。廣泛應(yīng)用于電子,、半導(dǎo)體,、光學(xué),、化學(xué)等領(lǐng)域,為研究和開(kāi)發(fā)提供了有...
膜厚儀是一種用于測(cè)量薄膜厚度的儀器,,它的測(cè)量原理主要是通過(guò)光學(xué)或物理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。在導(dǎo)電薄膜中,膜厚儀具有廣泛的應(yīng)用,,可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)薄膜的厚度變化,,從而保證薄膜的質(zhì)量和性能。膜厚儀的測(cè)量原理主要有兩種:一種是光學(xué)方法,,通過(guò)測(cè)量薄膜對(duì)光的反射,、透射或干涉來(lái)確定薄膜的厚度;另一種是物理方法,,通過(guò)測(cè)量薄膜對(duì)射線或粒子的散射或吸收來(lái)確定薄膜的厚度,。這兩種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)選擇合適的測(cè)量原理,。在導(dǎo)電薄膜中,,膜厚儀可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)薄膜的厚度變化。導(dǎo)電薄膜通常用于各種電子器件中,,如晶體管,、太陽(yáng)能電池等。薄膜的厚度對(duì)器件的性能有著重要的影響,,因此需要對(duì)薄膜的厚度進(jìn)行精確的控制和監(jiān)...
利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,但還存在很多不足,,包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng),,要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn),且干涉極值點(diǎn)足夠多,,精度才高,。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的,在沒(méi)有正確方法建立包絡(luò)線時(shí),,通常使用拋物線插值法建立,,這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高,,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,,會(huì)造成干涉條紋減少,干涉波峰個(gè)數(shù)較少,,要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難,,且利用拋物線插值法擬合也很困難,從而降低該方法的準(zhǔn)確度,。其次,,薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度,,對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜,隨干涉條紋減少,,極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線,,該方法就不再適用。因此,,包絡(luò)法...
對(duì)同一靶丸相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉,,建立靶丸的垂直掃描干涉裝置,通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上的移動(dòng),,從而測(cè)量到光線穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底直接反射回參考鏡的光線之間的光程差,,顯然,當(dāng)一束平行光穿過(guò)靶丸后,,偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線,,測(cè)量到的有效壁厚越大,,其光程差也越大,但這并不表示靶丸殼層的厚度,,存在誤差,穿過(guò)靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上,、下殼層的厚度。這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下,,1 nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度,。小型膜厚儀大概價(jià)格多少使用了迭代算法的光譜擬合法,其優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法,。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入,,遺傳算法和模擬退火算...
白光掃描干涉法利用白光作為光源,通過(guò)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描,,將干涉條紋掃過(guò)被測(cè)面,,并通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲取表面形貌信息。測(cè)量原理如圖1-5所示,。然而,,在對(duì)薄膜進(jìn)行測(cè)量時(shí),,其上下表面的反射會(huì)導(dǎo)致提取出的白光干涉信號(hào)呈現(xiàn)雙峰形式,變得更為復(fù)雜,。此外,由于白光掃描干涉法需要進(jìn)行掃描過(guò)程,,因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng),,且易受外界干擾?;趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法能夠自動(dòng)分離雙峰干涉信號(hào),,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的測(cè)量,。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度是影響儀器精度的重要因素。納米級(jí)膜厚儀出廠價(jià)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(guò)薄膜時(shí),,會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象...
該文主要研究了以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象,,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性,主要涉及三種方法,,分別是白光干涉法,、表面等離子體共振法和外差干涉法。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,。對(duì)于折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的半導(dǎo)體鍺膜,,選擇采用白光干涉的測(cè)量方法;而對(duì)于厚度更薄的金膜,,其折射率為復(fù)數(shù),,且能夠激發(fā)表面等離子體效應(yīng),因此采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法,。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,,論文還研究了外差干涉測(cè)量法,,通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段并檢測(cè)P光和S光之間的相位差來(lái)提高厚度測(cè)量的精度。該儀器的使用需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn),操作前需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)...
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中的一種低精度信號(hào)解調(diào)方法,起初由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。該解調(diào)方案的原理是通過(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,,并得到待測(cè)物理量的信息,。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)勢(shì)是解調(diào)速度快,受干擾信號(hào)影響較小,,但精度不高,。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT理論,,若輸入光源波長(zhǎng)范圍為[λ1,λ2],,則所測(cè)光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2-λ1),因此該方法主要應(yīng)用于解調(diào)精度要求不高的場(chǎng)合,。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來(lái)是對(duì)采集到的光譜信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換,,然后濾波、提取主頻信號(hào),,接著進(jìn)行逆傅...
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,,從而得到被測(cè)物體的信息。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測(cè)表面的反射光發(fā)生干涉,再使用相移的方法調(diào)制相位,,利用干涉場(chǎng)中光強(qiáng)的變化計(jì)算出其每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的初始相位,,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,,所以得到的是不連續(xù)的相位。因此,,需要進(jìn)行相位展開(kāi)使其變?yōu)檫B續(xù)相位。再利用高度與相位的信息求出被測(cè)物體的表面形貌,。單色光相移法具有測(cè)量速度快、測(cè)量分辨力高,、對(duì)背景光強(qiáng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。但是,,由于單色光干涉無(wú)法確定干涉條紋的零級(jí)位置。因此,,在相位解包裹中無(wú)法得到相位差的周期數(shù),,所以只能假定相位差不超過(guò)一個(gè)周期,...
白光干涉膜厚儀基于薄膜對(duì)白光的反射和透射產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距來(lái)計(jì)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(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值,。當(dāng)白光照射到薄膜表面時(shí),,部分光線會(huì)被薄膜反射,而另一部分光線會(huì)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(huì)與原始入射光線產(chǎn)生干涉,形成干涉條紋,。通過(guò)測(cè)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(guò)白光干涉膜厚儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜厚度的精確測(cè)量,,保證光...
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同,,因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)劣,難以一概而論,。,,按照薄膜厚度的增加,適用的測(cè)量方式分別為分光光度法,、橢圓偏振法,、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜,,白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低,,分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜,,由于透過(guò)率曲線缺少峰谷值,,橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜,,通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣,得到待測(cè)薄膜厚度,。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案,、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上,分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光...
白光光譜法具有測(cè)量范圍大,、連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的優(yōu)點(diǎn),,可以解決干涉級(jí)次模糊識(shí)別的問(wèn)題。但在實(shí)際測(cè)量中,,由于誤差、儀器誤差和擬合誤差等因素的影響,,干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍然受到限制,,會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。這可能導(dǎo)致計(jì)算得出的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間存在誤差,。因此,,本文設(shè)計(jì)了以下校正流程圖,基于干涉級(jí)次的連續(xù)特性得到了靶丸殼層光學(xué)厚度的準(zhǔn)確值,。同時(shí),,給出了白光干涉光譜測(cè)量曲線,。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué),、電子,、化學(xué)等領(lǐng)域,為研究和開(kāi)發(fā)提供了有力的手段,。品牌膜厚儀定做干涉法測(cè)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(zhǎng)處的干涉光強(qiáng)進(jìn)...
白光干涉法和激光光源相比具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn),,使得兩束光只有在光程差非常小的情況下才能發(fā)生干涉,因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋,。同時(shí),,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(wèn)題,。本文基于白光干涉原理對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究,,特別是對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜進(jìn)行了探究。文章首先詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理,,然后在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種型垂直白光掃描系統(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)位移量進(jìn)行了標(biāo)定,。 膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高,,可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。光干涉膜厚儀檢測(cè)在初始相位為零的情況下,,當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光...
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)測(cè)量量程和精度的需求不相同,,因此多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn),難以籠統(tǒng)評(píng)估,。測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示,,針對(duì)薄膜厚度不同,適用的測(cè)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(duì)于小于1μm的薄膜,,白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低,,分光光度法和橢圓偏振法較為適用;而對(duì)于小于200nm的薄膜,,橢圓偏振法結(jié)果更可靠,,因?yàn)橥高^(guò)率曲線缺少峰谷值。光學(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或半透明薄膜,。通過(guò)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(cè)薄膜厚度,。本章詳細(xì)研究了白光干涉測(cè)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...
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向,此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量,。通過(guò)分析被測(cè)物體的光譜特性,,就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù),,它不需要大量的掃描過(guò)程,,因此提高了測(cè)量效率,而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響,。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移,、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度,。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,,經(jīng)過(guò)分光棱鏡,被分成兩束光,,這兩束光分別入射到參考面和被測(cè)物體,,反射回來(lái)后經(jīng)過(guò)分光棱鏡合成后,,由色散元件分光至探測(cè)器,記錄頻域上的干涉信號(hào),。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息,如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜,,則薄...
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來(lái),人們開(kāi)始在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行探討和研究,。結(jié)果表明,,動(dòng)態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器,可應(yīng)用于光學(xué)信號(hào)處理和加密領(lǐng)域,。本文提出的基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案,,可應(yīng)用于當(dāng)兩光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的信號(hào)解調(diào),實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測(cè)量,。在頻域干涉中,,當(dāng)干涉光程差超過(guò)光源相干長(zhǎng)度時(shí),,仍然可以觀察到干涉條紋。這種現(xiàn)象是因?yàn)榘坠夤庠吹墓庾V可以看成是許多單色光的疊加,,每一列單色光的相干長(zhǎng)度都是無(wú)限的,。當(dāng)使用光譜儀接收干涉光譜時(shí),由于光譜儀光柵的分光作用,,寬光譜的白光變成了窄帶光譜,,導(dǎo)致相干長(zhǎng)度發(fā)生變化。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn),,需...
光學(xué)測(cè)厚方法結(jié)合了光學(xué),、機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),,以光波長(zhǎng)為測(cè)量基準(zhǔn),從原理上保證了納米級(jí)的測(cè)量精度,。由于光學(xué)測(cè)厚是非接觸式的測(cè)量方法,因此被用于精密元件表面形貌及厚度的無(wú)損測(cè)量,。針對(duì)薄膜厚度的光學(xué)測(cè)量方法,可以按照光吸收,、透反射、偏振和干涉等不同光學(xué)原理分為分光光度法,、橢圓偏振法,、干涉法等多種測(cè)量方法。不同的測(cè)量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,。因此,有一些研究采用了多通道式復(fù)合測(cè)量法,,結(jié)合多種測(cè)量方法,例如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法,,彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等??偟膩?lái)說(shuō),,白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣,、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測(cè)量?jī)x器,。膜厚儀白光干涉頻域解調(diào)是利用頻域分...
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=kλ,k=1,2,3,4,5...(1) 2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=(2k+1)λ/2,,k=0,,1,2,3,4,...(2) 當(dāng)膜的厚度e與波長(zhǎng)A不可比擬時(shí),,有下列情況出現(xiàn):(1)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^時(shí),,由于由同一波列分解出來(lái)的2列波的光程差已超過(guò)相干民度.因而不能相遇,故不能發(fā)生干涉…,,沒(méi)有明紋或暗紋出現(xiàn).(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)^時(shí),相干條件(1),,(2)式中e一0,,2相干光束之間的光程差已主要受半波損失d7的影響,而膜厚e和入射角i實(shí)際上對(duì)光程差已沒(méi)有貢獻(xiàn).若半波損失∥存在,,就發(fā)生相消干涉,,反之,,就發(fā)生相長(zhǎng)...
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(cè)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(zhǎng)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(duì)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(guò)探測(cè)光強(qiáng)最大值,,可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)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(jiǎn)單,、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),,并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測(cè)量和薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn),。測(cè)量膜厚儀性價(jià)比高薄膜材料...
薄膜材料的厚度在納米級(jí)薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中,是制備和設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的參量,,也是決定薄膜性質(zhì)和性能的關(guān)鍵參量之一,。然而,,由于其極小尺寸及表面效應(yīng)的影響,,納米級(jí)薄膜的厚度準(zhǔn)確測(cè)量變得困難??蒲屑夹g(shù)人員通過(guò)不斷的探索研究,,提出了新的薄膜厚度測(cè)量理論和技術(shù),并將測(cè)量方法從手動(dòng)到自動(dòng),、有損到無(wú)損等不斷改進(jìn),。對(duì)于不同性質(zhì)的薄膜,其適用的厚度測(cè)量方案也不相同,。在納米級(jí)薄膜中,,采用光學(xué)原理的測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精度高、速度快,、無(wú)損測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),成為主要的檢測(cè)手段,。典型的測(cè)量方法包括橢圓偏振法,、干涉法、光譜法,、棱鏡耦合法等,。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,。高速膜厚儀行情...
折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長(zhǎng)為550nm的單色光垂直投射在劈上,,并在上方觀察劈的干涉條紋,,試求條紋間距。 我們可以分2種可能的情況來(lái)討論: 一般玻璃的厚度可估計(jì)為1mm的量級(jí),,這個(gè)量級(jí)相對(duì)于光的波長(zhǎng)550nm而言,,應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^的厚玻璃了,所以光線通過(guò)上玻璃板時(shí)應(yīng)該無(wú)干涉現(xiàn)象,同理光線通過(guò)下玻璃板時(shí)也無(wú)干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,,與波長(zhǎng)可比擬,,所以光線通過(guò)空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,,故光程差應(yīng)該為2n2e+λ/2. (2)假設(shè)玻璃板厚度的量級(jí)與可見(jiàn)光波長(zhǎng)量級(jí)可比擬,,當(dāng)單...
白光干涉測(cè)量技術(shù),,也被稱為光學(xué)低相干干涉測(cè)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(guò)觀察干涉圖樣的變化來(lái)分析干涉光程差的變化,進(jìn)而通過(guò)各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量,。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是由于白光光源的相干長(zhǎng)度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g),,所有波長(zhǎng)的零級(jí)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(duì)應(yīng),。中心零級(jí)干涉條紋的存在使測(cè)量有了一個(gè)可靠的位置的參考值,從而只用一個(gè)干涉儀即可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物理量的測(cè)量,,克服了傳統(tǒng)干涉儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的缺點(diǎn)。同時(shí),,相比于其他測(cè)量技術(shù),白光干涉測(cè)量方法還具有對(duì)環(huán)境不敏感、抗干擾能...
在納米級(jí)薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中,,薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計(jì)和制備過(guò)程中重要的參量之一,,具有決定薄膜性質(zhì)和性能的基本作用。然而,由于其極小尺寸及突出的表面效應(yīng),,使得對(duì)納米級(jí)薄膜的厚度準(zhǔn)確測(cè)量變得困難,。經(jīng)過(guò)眾多科研技術(shù)人員的探索和研究,新的薄膜厚度測(cè)量理論和測(cè)量技術(shù)不斷涌現(xiàn),,測(cè)量方法從手動(dòng)到自動(dòng),、有損到無(wú)損不斷得到實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同性質(zhì)薄膜,,其適用的厚度測(cè)量方案也不相同,。針對(duì)納米級(jí)薄膜,應(yīng)用光學(xué)原理的測(cè)量技術(shù),。相比其他方法,,光學(xué)測(cè)量方法具有精度高、速度快,、無(wú)損測(cè)量等優(yōu)勢(shì),,成為主要檢測(cè)手段。其中代表性的測(cè)量方法有橢圓偏振法,、干涉法,、光譜法、棱鏡耦合法等,。標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用對(duì)于保持儀器準(zhǔn)確度至關(guān)重要,。蘇州膜...
基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的鍺膜厚度測(cè)量方案研究:在對(duì)比研究目前常用的白光干涉測(cè)量方案的基礎(chǔ)上,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí),,常用的基于兩相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用,。為此,我們提出了適用于極小光程差并基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的測(cè)量方案,。干涉光譜的峰值波長(zhǎng)會(huì)隨著光程差的增大出現(xiàn)周期性的紅移和藍(lán)移,,當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時(shí),峰值波長(zhǎng)的移動(dòng)與光程差成正比,。根據(jù)這一原理,,搭建了光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)對(duì)這一測(cè)量解調(diào)方案進(jìn)行驗(yàn)證,得到了光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鍺膜的厚度為,,與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在,這是因?yàn)楸∧け砻姹旧聿⒉还饣?,臺(tái)階儀的測(cè)量...
極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單,,速度快,同時(shí)能確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)并解決多值性問(wèn)題,,測(cè)試范圍廣,,但沒(méi)有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素,,因此精度不夠高。此外,,由于受曲線擬合精度的限制,,該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求,通常用于測(cè)量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況,,以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)適當(dāng),。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來(lái)設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限,、下限,并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值,,引入適合的色散模型,再通過(guò)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果,。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測(cè)量的薄膜參數(shù),,建立評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)計(jì)算透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差。只有當(dāng)計(jì)算出的透過(guò)率/反射率...
干涉測(cè)量法是基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度測(cè)量的光學(xué)方法,,是一種高精度的測(cè)量技術(shù),。采用光學(xué)干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,,穩(wěn)定性好,,抗干擾能力強(qiáng),使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),。對(duì)于大多數(shù)的干涉測(cè)量任務(wù),,都是通過(guò)薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律,,來(lái)研究干涉裝置中待測(cè)物理量引入的光程差或者是位相差的變化,,從而達(dá)到測(cè)量目的。光學(xué)干涉測(cè)量方法的測(cè)量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級(jí),,而利用外差干涉進(jìn)行測(cè)量,,其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級(jí)。根據(jù)所使用光源的不同,,干涉測(cè)量方法又可以分為激光干涉測(cè)量和白光干涉測(cè)量?jī)纱箢?。激光干涉測(cè)量的分辨率更高,但是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)信號(hào)的測(cè)量,,只能測(cè)量輸出信...
干涉法測(cè)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(zhǎng)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(cè)量樣品表面,,兩束光均發(fā)生反射并入射到分光棱鏡,此時(shí)這兩束光會(huì)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(hào),,經(jīng)由計(jì)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(cè)量裝置,對(duì)于晶圓膜厚測(cè)量具有重要意義,,設(shè)備價(jià)格,、空間大小、操作難易程度都是其影響因素,。精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu),。膜厚儀標(biāo)價(jià)Michelson干涉物鏡,準(zhǔn)直透鏡將白光縮束準(zhǔn)直后垂直照射...