目前,,常用的顯微干涉方式主要有Mirau和Michelson兩種方式。Mirau型顯微干涉結構中,,物鏡和被測樣品之間有兩塊平板,,一塊涂覆高反射膜的平板作為參考鏡,另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡,。由于參考鏡位于物鏡和被測樣品之間,,物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對較短,,倍率一般為10-50倍,。Mirau顯微干涉物鏡的參考端使用與測量端相同的顯微物鏡,因此不存在額外的光程差,,因此是常用的顯微干涉測量方法之一,。Mirau顯微干涉結構中,參考鏡位于物鏡和被測樣品之間,,且物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對較短,倍率一般為10-50倍,。Mirau顯微干涉物鏡的參考端使用與測量端相同的顯微物鏡,,因此不存在額外的光程差,同時該結構具有高分辨率和高靈敏度等特點,,適用于微小樣品的測量,。因此,在生物醫(yī)學,、半導體工業(yè)等領域得到廣泛應用,。隨著技術的不斷進步和應用領域的擴展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將得到進一步提高,。高精度膜厚儀測量方法
本文研究的鍺膜厚度約為300nm,,導致白光干涉輸出的光譜只有一個干涉峰,無法采用常規(guī)的基于相鄰干涉峰間距解調的方案,,如峰峰值法等,。為此,研究人員提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案,,并設計制作了膜厚測量系統(tǒng),。經(jīng)實驗證明,峰值波長和溫度變化之間存在很好的線性關系,。利用該方案,,研究人員成功測量了實驗用鍺膜的厚度為338.8nm,實驗誤差主要源于溫度控制誤差和光源波長漂移,。該論文通過對納米級薄膜厚度測量方案的研究,,實現(xiàn)了對鍺膜和金膜厚度的測量,并主要創(chuàng)新點在于提出了基于白光干涉單峰值波長移動的解調方案,,并將其應用于極短光程差的測量,。高速膜厚儀成本價白光干涉膜厚測量技術的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。
膜厚儀是一種用于測量薄膜厚度的儀器,,它的測量原理是通過光學干涉原理來實現(xiàn)的,。在測量過程中,薄膜表面發(fā)生的光學干涉現(xiàn)象被用來計算出薄膜的厚度,。具體來說,,膜厚儀通過發(fā)射一束光線照射到薄膜表面,并測量反射光的干涉現(xiàn)象來確定薄膜的厚度,。膜厚儀的測量原理非常精確和可靠,,因此在許多領域都可以得到廣泛的應用。首先,,薄膜工業(yè)是膜厚儀的主要應用領域之一,。在薄膜工業(yè)中,,膜厚儀可以用來測量各種類型的薄膜,例如光學薄膜,、涂層薄膜,、導電薄膜等。通過膜厚儀的測量,,可以確保生產(chǎn)出的薄膜具有精確的厚度和質量,,從而滿足不同行業(yè)的需求。其次,,在電子行業(yè)中,,膜厚儀也扮演著重要的角色。例如,,在半導體制造過程中,,膜厚儀可以用來測量各種薄膜層的厚度,以確保芯片的制造質量和性能,。此外,,膜厚儀還可以應用于顯示器件、光伏電池,、電子元件等領域,,為電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)提供關鍵的技術支持。除此之外,,膜厚儀還可以在材料科學,、化工、生物醫(yī)藥等領域中發(fā)揮作用,。例如,,在材料科學研究中,膜厚儀可以用來測量不同材料的薄膜厚度,,從而幫助科研人員了解材料的性能和特性,。在化工生產(chǎn)中,膜厚儀可以用來監(jiān)測涂層薄膜的厚度,,以確保產(chǎn)品的質量和穩(wěn)定性,。
薄膜作為一種特殊的微結構,近年來在電子學,、力學,、現(xiàn)代光學得到了廣泛的應用,薄膜的測試技術變得越來越重要,。尤其是在厚度這一特定方向上,,尺寸很小,基本上都是微觀可測量,。因此,,在微納測量領域中,,薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中,,薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作,。在半導體工業(yè)中,,膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質量控制的重要手段,。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等,,所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術,。操作需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗,需要進行充分的培訓和實踐,。
在初始相位為零的情況下,,當被測光與參考光之間的光程差為零時,光強度將達到最大值,。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的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度,。白光干涉膜厚測量技術可以實現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。國內膜厚儀定做價格
白光干涉膜厚儀需要進行校準,,并選擇合適的標準樣品,。高精度膜厚儀測量方法
極值法求解過程計算簡單 ,速度快,,同時確定薄膜的多個光學常數(shù)及解決多值性問題,,測試范圍廣,但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素,,以至于精度不夠高,。此外,由于受曲線擬合精度的限制,,該方法對膜厚的測量范圍有要求,,通常用這種方法測量的薄膜厚度應大于200nm且小于10μm,以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)恰當,。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設置每個擬合參數(shù)上限,、下限,,并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學參數(shù)及厚度的初始值,引入適合的色散模型,,再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導,。這樣求得的值自然和實際的透過率和反射率(通過光學系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立評價函數(shù),,當計算的透過率/反射率與實際值之間的偏差小時,,我們就可以認為預設的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。高精度膜厚儀測量方法