薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu),近年來在電子學(xué)、摩擦學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用,薄膜的測(cè)試技術(shù)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(cè)量。因此,在微納測(cè)量領(lǐng)域中,薄膜厚度的測(cè)試是一個(gè)非常重要而且很實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中,薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中,膜厚的測(cè)量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等,所以準(zhǔn)確地測(cè)量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的大范圍測(cè)量和分析。蚌埠推薦膜厚儀
白光掃描干涉法采用白光為光源,壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描,干涉條紋掃過被測(cè)面,通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測(cè)量原理圖如圖1-5所示。而對(duì)于薄膜的測(cè)量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測(cè)量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,會(huì)使提取出來的白光干涉信號(hào)出現(xiàn)雙峰形式,變得更復(fù)雜。另外,由于白光掃描法需要掃描過程,因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)而且易受外界干擾?;趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙峰干涉信號(hào)的自動(dòng)分離,實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測(cè)量。江蘇膜厚儀廠家供應(yīng)白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)涂層中的薄膜反射率測(cè)量。
基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案,利用共振曲線的三個(gè)特征參量—共振角、半高寬和反射率小值,通過反演計(jì)算得到待測(cè)金屬薄膜的厚度。該測(cè)量方案可同時(shí)得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度,操作方法簡(jiǎn)單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),測(cè)得金膜在入射光波長(zhǎng)分別為632.8nm和652.1nm時(shí)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(cè)量方案,測(cè)量精度受環(huán)境影響較大,且測(cè)量結(jié)果存在多值性的問題,所以我們進(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,根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量。
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,例如超輻射發(fā)光二極管、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(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)度很小(一般為幾微米到幾十微米之間),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、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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、溫度、應(yīng)變、位移等等測(cè)量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的發(fā)展將促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
光譜擬合法易于測(cè)量具有應(yīng)用領(lǐng)域,由于使用了迭代算法,因此該方法的優(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法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測(cè)量。其缺點(diǎn)是不夠?qū)嵱?,該方法需要一個(gè)較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng)),但是在實(shí)際測(cè)試過程中,薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確,尤其是對(duì)于多層膜體系,建立光學(xué)模型非常困難,無法用公式準(zhǔn)確地表示出來。在實(shí)際應(yīng)用中只能使用簡(jiǎn)化模型,因此,通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計(jì)算速度慢也不能滿足快速計(jì)算的要求。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測(cè)量。贛州原裝膜厚儀
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子顯示器中的薄膜厚度測(cè)量。蚌埠推薦膜厚儀
利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度,但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足,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)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。蚌埠推薦膜厚儀