原裝膜厚儀應(yīng)用案例

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對測量量程和精度的需求不相同，因此多種測量方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，難以籠統(tǒng)評估。測量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，針對薄膜厚度不同，適用的測量方法分別為橢圓偏振法、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為適用；而對于小于200nm的薄膜，橢圓偏振法結(jié)果更可靠，因?yàn)橥高^率曲線缺少峰谷值。光學(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或半透明薄膜。通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，可以得到待測薄膜厚度。本章詳細(xì)研究了白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性，并得出了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，提出了一種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)。可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等；原裝膜厚儀應(yīng)用案例

根據(jù)以上分析可知 ，白光干涉時域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是：①能夠?qū)崿F(xiàn)測量；②抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動，光源的波長漂移以及外界環(huán)境對光纖的擾動等因素?zé)o關(guān)；③測量精度與零級干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關(guān)；④結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，時域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動干涉儀一端的反射鏡來進(jìn)行相位補(bǔ)償，所以掃描裝置的分辨率將影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測量分辨率一般是幾個微米，達(dá)到亞微米的分辨率，主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性限制。文獻(xiàn)[46]所報道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54μm。當(dāng)所測光程差較小時，F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近，難以區(qū)分，此時時域解調(diào)方案的應(yīng)用受到限制。薄膜干涉膜厚儀性價比高白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)，并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

白光干涉測量技術(shù)，也稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。與所有光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉也是通過觀察干涉圖案變化來分析干涉光程差變化，并通過各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是，由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級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應(yīng)。因此，中心零級干涉條紋的存在為測量提供了一個可靠的位置參考，只需一個干涉儀即可進(jìn)行待測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀不能進(jìn)行測量的缺點(diǎn)。同時，相對于其他測量技術(shù)，白光干涉測量方法還具有環(huán)境不敏感、抗干擾能力強(qiáng)、動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。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、位移等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

在初始相位為零的情況下 ，當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時，光強(qiáng)度將達(dá)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向運(yùn)動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)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(qiáng)，可得白光干涉信號強(qiáng)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(qiáng)度隨光程差變化示意圖，曲線中光強(qiáng)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(shí)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(shí)現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析。

干涉測量法[9-10]是基于光的干涉原理實(shí)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)。采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。對于大多數(shù)的干涉測量任務(wù)，都是通過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，來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化，從而達(dá)到測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級，而利用外差干涉進(jìn)行測量，其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級[11]。根據(jù)所使用光源的不同，干涉測量方法又可以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，但是不能實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量，只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化，即只能實(shí)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(shí)現(xiàn)對物理量的測量，是一種測量方式，在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)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。納米級膜厚儀哪個品牌好

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量；原裝膜厚儀應(yīng)用案例

開展白光干涉理論分析 ，在此基礎(chǔ)詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，完成了應(yīng)用于靶丸殼層折射率和厚度分布測量實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)及搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置主要由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動模塊、氣浮隔震平臺等幾部分組成，可實(shí)現(xiàn)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及靶丸360°范圍的旋轉(zhuǎn)及特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測量?；诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理,建立了二者聯(lián)用的靶丸殼層折射率測量方法，該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，二者聯(lián)立即可求得靶丸折射率和厚度數(shù)據(jù)。原裝膜厚儀應(yīng)用案例