白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出,隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實(shí)現(xiàn)。1983年,BrianCulshaw的研究小組報(bào)道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年,報(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測(cè)量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間,白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)九十年代以來(lái),白光干涉技術(shù)快速發(fā)展,提供了實(shí)現(xiàn)測(cè)量的更多的解決方案。近幾年以來(lái),由于傳感器設(shè)計(jì)與研制的進(jìn)步,信號(hào)處理新方案的提出,以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展,使得白光干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴(kuò)展。膜厚儀供貨
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?lè)ā⒐鈱W(xué)法等,橢偏法設(shè)備昂貴,探針?lè)ㄓ謺?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。高速膜厚儀制造廠家該儀器的使用需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn),操作前需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。
本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm,導(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個(gè)干涉峰,此時(shí)常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案(如峰峰值法等)將不再適用。為此,我們提出了一種基于單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量方案,并設(shè)計(jì)搭建了膜厚測(cè)量系統(tǒng)。溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,峰值波長(zhǎng)與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測(cè)量方案,我們測(cè)得實(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm,實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自于溫度控制誤差和光源波長(zhǎng)漂移。通過(guò)對(duì)納米級(jí)薄膜厚度的測(cè)量方案研究,實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍺膜和金膜的厚度測(cè)量。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了白光干涉單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案,并將其應(yīng)用于極短光程差的測(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(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。白光干涉膜厚儀是用于測(cè)量薄膜厚度的一種儀器,可用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。
在初始相位為零的情況下,當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光程差為零時(shí),光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為了探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置,需要使用精密Z向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng),或移動(dòng)載物臺(tái)。在垂直掃描過(guò)程中,可以用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng),得到白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。通過(guò)干涉圖像序列中某波長(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化的示意圖,可以找到光強(qiáng)極大值位置,即為零光程差位置。通過(guò)精確確定零光程差位置,可以實(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量。同時(shí),通過(guò)確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置,也可以獲得被測(cè)樣品表面的三維高度。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。蘇州膜厚儀定做價(jià)格
白光干涉膜厚儀是一種可用于測(cè)量薄膜厚度的儀器,適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。膜厚儀供貨
光具有相互疊加的特性,發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng),而在另一些地方振動(dòng)減弱,并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測(cè)量需要滿足三個(gè)相干條件:頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比,白光光源的相干長(zhǎng)度較短,通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個(gè)固定的位置,對(duì)應(yīng)于光程差為零的平衡位置,并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值。通過(guò)探測(cè)光強(qiáng)最大值,可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測(cè)量和薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域。膜厚儀供貨