在初始相位為零的情況下,,當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時,,光強度將達(dá)到最大值。為探測兩個光束之間的零光程差位置,,需要精密Z軸向運動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運動或移動載物臺,,垂直掃描過程中,用探測器記錄下干涉光強,,可得白光干涉信號強度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線,。干涉圖像序列中某波長處的白光信號強度隨光程差變化示意圖,曲線中光強極大值位置即為零光程差位置,,通過零過程差位置的精密定位,,即可實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量;通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度,。該儀器的工作原理是通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度,,基于反射率和相位差,。本地膜厚儀廠家現(xiàn)貨
利用包絡(luò)線法計算薄膜的光學(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,,要求在測量波段內(nèi)存在多個干涉極值點,且干涉極值點足夠多,,精度才高,。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點建立的,在沒有正確方法建立包絡(luò)線時,,通常使用拋物線插值法建立,,這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對測量對象要求高,,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,,會造成干涉條紋減少,干涉波峰個數(shù)較少,,要利用干涉極值點建立包絡(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,,薄膜吸收的強弱也會影響該方法的準(zhǔn)確度,對于吸收較強的薄膜,,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)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。高速膜厚儀的用途和特點光路長度越長,,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。
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,計算機定時從光譜儀中采集光譜信號,,獲取諸如光強,、反射率等信息,計算機對這些信息進(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: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?。浑療艟哂休^高的電光轉(zhuǎn)換效率,,可以輸出高能量的平行光等,。
干涉測量法是基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法,是一種高精度的測量技術(shù),。采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單,,成本低廉,穩(wěn)定性好,,抗干擾能力強,使用范圍廣等優(yōu)點,。對于大多數(shù)的干涉測量任務(wù),,都是通過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,,來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化,,從而達(dá)到測量目的,。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級,而利用外差干涉進(jìn)行測量,,其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級。根據(jù)所使用光源的不同,,干涉測量方法又可以分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類,。激光干涉測量的分辨率更高,,但是不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量,,只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化,,即只能實現(xiàn)相對測量,。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量,,是一種測量方式,,在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應(yīng)用,。白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)和選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品,,以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,。
基于白光干涉光譜單峰值波長移動的鍺膜厚度測量方案研究:在對比研究目前常用的白光干涉測量方案的基礎(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干涉峰時,,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移動的測量方案,。干涉光譜的峰值波長會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,,峰值波長的移動與光程差成正比,。根據(jù)這一原理,,搭建了光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)對這一測量解調(diào)方案進(jìn)行驗證,,得到了光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實驗結(jié)果顯示鍺膜的厚度為,,與臺階儀測量結(jié)果存在,,這是因為薄膜表面本身并不光滑,,臺階儀的測量結(jié)果只能作為參考值。鍺膜厚度測量誤差主要來自光源的波長漂移和溫度控制誤差,。Michelson干涉儀的光路長度支配了精度,。膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)
Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度,。本地膜厚儀廠家現(xiàn)貨
光學(xué)測厚方法結(jié)合了光學(xué),、機械,、電子和計算機圖像處理技術(shù),,以光波長為測量基準(zhǔn),,從原理上保證了納米級的測量精度,。由于光學(xué)測厚是非接觸式的測量方法,因此被用于精密元件表面形貌及厚度的無損測量,。針對薄膜厚度的光學(xué)測量方法,,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、干涉法等多種測量方法,。不同的測量方法各有優(yōu)缺點和適用范圍,。因此,有一些研究采用了多通道式復(fù)合測量法,,結(jié)合多種測量方法,,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,。本地膜厚儀廠家現(xiàn)貨