由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同,因而多種測量方法各有優(yōu)缺,難以一概而論。按照薄膜厚度的增加,適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜,白光干涉輪廓儀的測量精度較低,分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜,由于透過率曲線缺少峰谷值,橢圓偏振法結(jié)果更可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜,通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣,得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。白光干涉膜厚儀需要進行校準,并選擇合適的標準樣品。納米級膜厚儀
干涉測量法是一種基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法,是一種高精度的測量技術(shù),其采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、使用范圍廣等優(yōu)點。對于大多數(shù)干涉測量任務(wù),都是通過分析薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律,來研究待測物理量引入的光程差或位相差的變化,從而實現(xiàn)測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達到甚至優(yōu)于納米量級,利用外差干涉進行測量,其精度甚至可以達到10^-3 nm量級。根據(jù)所使用的光源不同,干涉測量方法可分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高,但不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量,只能測量輸出信號的變化量或連續(xù)信號的變化,即只能實現(xiàn)相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量,是一種測量方式,在薄膜厚度測量中得到了廣泛的應(yīng)用。品牌膜厚儀定做價格總的來說,白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。
使用了迭代算法的光譜擬合法,其優(yōu)缺點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)的測量。其缺點是不夠?qū)嵱?,該方法需要一個較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng)),但是在實際測試過程中,薄膜的色散和吸收的公式通常不準確,尤其是對于多層膜體系,建立光學(xué)模型非常困難,無法用公式準確地表示出來。在實際應(yīng)用中只能使用簡化模型,因此,通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿足快速計算的要求。
折射率分別為1.45和1.62的2塊玻璃板,使其一端相接觸,形成67的尖劈.將波長為550nm的單色光垂直投射在劈上,并在上方觀察劈的干涉條紋,試求條紋間距。
我們可以分2種可能的情況來討論:
一般玻璃的厚度可估計為1mm的量級,這個量級相對于光的波長550nm而言,應(yīng)該算是膜厚e遠遠大于波長^的厚玻璃了,所以光線通過上玻璃板時應(yīng)該無干涉現(xiàn)象,同理光線通過下玻璃板時也無干涉現(xiàn)象.空氣膜厚度因劈角很小而很薄,與波長可比擬,所以光線通過空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象,在空氣膜的下表面處有一半波損失,故光程差應(yīng)該為2n2e+λ/2.
(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級與可見光波長量級可比擬,當單色光垂直投射在劈尖上時,上玻璃板能滿足形成薄膜干涉的條件,其光程差為2n2e+λ/2,下玻璃板也能滿足形成薄膜于涉的條件,光程差為2n1h+λ/2,但由于玻璃板膜厚均勻,h不變,人射角i=儼也不變,故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋,要么玻璃板全亮,要么全暗,它不會影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距。空氣劈尖干涉光程差仍為2n2e+λ/2,但玻璃板會影響劈尖干涉條紋的亮度對比度. 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學(xué)參數(shù)進行測量。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同,因而多種測量方法各有優(yōu)劣,難以一概而論。,按照薄膜厚度的增加,適用的測量方式分別為分光光度法、橢圓偏振法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜,白光干涉輪廓儀的測量精度較低,分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜,由于透過率曲線缺少峰谷值,橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜,通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣,得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上,我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。當光路長度增加,儀器的分辨率越高,也越容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響,需采取一些減小噪聲的措施。高精度膜厚儀性價比高
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;納米級膜厚儀
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向 ,此項技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量 。通過分析被測物體的光譜特性,就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù),它不需要大量的掃描過程,因此提高了測量效率,而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論,采用白光作為寬波段光源,經(jīng)過分光棱鏡,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考面和被測物體,反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后,由色散元件分光至探測器,記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息,如果此時被測物體是薄膜,則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來,形成了一種精度高而且速度快的測量方法。納米級膜厚儀