原裝膜厚儀調(diào)試

 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)量結(jié)果只能作為參考值。鍺膜厚度測(cè)量誤差主要來(lái)自光源的波長(zhǎng)漂移和溫度控制誤差。白光干涉膜厚儀廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)、電子、化學(xué)等領(lǐng)域，為研究和開發(fā)提供了有力的手段。原裝膜厚儀調(diào)試

晶圓對(duì)于半導(dǎo)體器件至關(guān)重要，膜厚是影響晶圓物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一。通常對(duì)膜厚的測(cè)量有橢圓偏振法、探針法、光學(xué)法等，橢偏法設(shè)備昂貴，探針法又會(huì)損傷晶圓表面。利用光學(xué)原理進(jìn)行精密測(cè)試，一直是計(jì)量和測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的主要方法之一，在光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，基于干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)已成為物理量檢測(cè)中十分精確的系統(tǒng)之一。光的干涉計(jì)量與測(cè)試本質(zhì)是以光波的波長(zhǎng)作為單位來(lái)進(jìn)行計(jì)量的，現(xiàn)代的干涉測(cè)試與計(jì)量技術(shù)已能達(dá)到一個(gè)波長(zhǎng)的幾百分之一的測(cè)量精度，干涉測(cè)量的更大特點(diǎn)是它具有更高的靈敏度（或分辨率）和精度，。而且絕大部分干涉測(cè)試都是非接觸的，不會(huì)對(duì)被測(cè)件帶來(lái)表面損傷和附加誤差；測(cè)量對(duì)象較廣，并不局限于金屬或非金屬；可以檢測(cè)多參數(shù)，如：長(zhǎng)度、寬度、直徑、表面粗糙度、面積、角度等。原裝膜厚儀調(diào)試白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的精度可以達(dá)到納米級(jí)別。

在激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中，靶丸的物性參數(shù)和幾何參數(shù)是靶丸制備工藝改進(jìn)和仿真模擬核聚變實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)，因此如何對(duì)靶丸多個(gè)參數(shù)進(jìn)行高精度、同步、無(wú)損的綜合檢測(cè)是激光慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測(cè)量方法各有利弊，但針對(duì)本文實(shí)驗(yàn)，仍然無(wú)法滿足激光核聚變技術(shù)對(duì)靶丸參數(shù)測(cè)量的高要求，靶丸參數(shù)測(cè)量存在以下問題：不能對(duì)靶丸進(jìn)行破壞性切割測(cè)量，否則，被破壞后的靶丸無(wú)法用于于下一步工藝處理或者打靶實(shí)驗(yàn)；需要同時(shí)測(cè)得靶丸的多個(gè)參數(shù)，不同參數(shù)的單獨(dú)測(cè)量，無(wú)法提供靶丸制備和核聚變反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化現(xiàn)象和規(guī)律，并且效率低下、沒有統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。靶丸屬于自支撐球形薄膜結(jié)構(gòu)，曲面應(yīng)力大、難展平的特點(diǎn)導(dǎo)致靶丸與基底不能完全貼合，在微區(qū)內(nèi)可看作類薄膜結(jié)構(gòu)。

對(duì)同一靶丸的相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)，如圖4-3所示。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移動(dòng)，測(cè)量光線穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底后直接反射回參考鏡的光線之間的光程差。顯然，越偏離靶丸中心的光線測(cè)得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度。只有當(dāng)垂直穿過(guò)靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)于靶丸的上、下殼層的厚度。因此，在進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要選擇穿過(guò)靶丸中心的光線位置進(jìn)行測(cè)量，這樣才能準(zhǔn)確地測(cè)量靶丸殼層的厚度。此外，通過(guò)控制干涉物鏡在垂直方向上移動(dòng)，可以測(cè)量出不同位置的厚度值，從而得到靶丸殼層厚度的空間分布情況。該技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量干涉曲線來(lái)計(jì)算薄膜的厚度。

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(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)次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量尤其對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測(cè)量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了垂直型白光掃描系統(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)的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的研究需要對(duì)光學(xué)理論和光學(xué)儀器有較深入的了解。膜厚儀主要功能與優(yōu)勢(shì)

可測(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。原裝膜厚儀調(diào)試

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(guò)幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、應(yīng)變、溫度、位移等等測(cè)量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。原裝膜厚儀調(diào)試