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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xué)、半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)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(diào)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(shè)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(guān)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(diào)方案,并將其應(yīng)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(shù)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(xué)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(xué)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(lǐng)域都可以得到廣泛的應(yīng)用。首先,薄膜工業(yè)是膜厚儀的主要應(yīng)用領(lǐng)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(xué)薄膜、涂層薄膜、導(dǎo)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(zhì)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(dǎo)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(zhì)量和性能。此外,膜厚儀還可以應(yīng)用于顯示器件、光伏電池、電子元件等領(lǐng)域,為電子產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)提供關(guān)鍵的技術(shù)支持。除此之外,膜厚儀還可以在材料科學(xué)、化工、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域中發(fā)揮作用。例如,在材料科學(xué)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(zhì)量和穩(wěn)定性。
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu),近年來在電子學(xué)、力學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用,薄膜的測試技術(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量。因此,在微納測量領(lǐng)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(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)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(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,所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。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(xùn)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(yīng)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(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。國內(nèi)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(xué)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(yīng)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(shè)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(xué)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(dǎo)。這樣求得的值自然和實際的透過率和反射率(通過光學(xué)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(yù)設(shè)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