本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm,導致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰,此時常規基于相鄰干涉峰間距解調的方案(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移動的白光干涉測量方案,并設計搭建了膜厚測量系統。溫度測量實驗結果表明,峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關系。利用該測量方案,我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm,實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究,實現了對鍺膜和金膜的厚度測量。本文主要的創新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調方案,并將其應用于極短光程差的測量。白光干涉膜厚測量技術可以應用于激光加工中的薄膜吸收率測量。薄膜膜厚儀企業
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化,從而得到被測物體的信息。它是在單色光相移干涉術的基礎上發展而來的。單色光相移干涉術利用光路使參考光和被測表面的反射光發生干涉,再使用相移的方法調制相位,利用干涉場中光強的變化計算出其每個數據點的初始相位,但是這樣得到的相位是位于(-π,+π]間,所以得到的是不連續的相位。因此,需要進行相位展開使其變為連續相位。再利用高度與相位的信息求出被測物體的表面形貌。單色光相移法具有測量速度快、測量分辨力高、對背景光強不敏感等優點。但是,由于單色光干涉無法確定干涉條紋的零級位置。因此,在相位解包裹中無法得到相位差的周期數,所以只能假定相位差不超過一個周期,相當于測試表面的相鄰高度不能超過四分之一波長。這就限制了其測量的范圍,使它只能測試連續結構或者光滑表面結構。國產膜厚儀常見問題廣泛應用于電子、半導體、光學、化學等領域,為研究和開發提供了有力的手段。
白光干涉在零光程差處,出現零級干涉條紋,隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移,疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高,可以實現測量,采用白光干涉原理的測量系統的抗干擾能力強,動態范圍大,具有快速檢測和結構緊湊等優點。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別,但也有許多相似之處。可以說,白光干涉實際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加,在頻域上觀察到的就是不同波長對應的干涉光強變化曲線。
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向,此項技術主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉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,就能夠得到相應的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術,它不需要大量的掃描過程,因此提高了測量效率,而且也減小了環境對它的影響。此項技術能夠測量距離、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,經過分光棱鏡,被分成兩束光,這兩束光分別入射到參考鏡和被測物體,反射回來后經過分光棱鏡合成后,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合起來,形成了一種精度高而且速度快的測量方法。操作需要一定的專業技能和經驗,需要進行充分的培訓和實踐。
薄膜作為一種特殊的微結構,近年來在電子學、力學、現代光學得到了廣泛的應用,薄膜的測試技術變得越來越重要。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。在工業生產中,薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作。在半導體工業中,膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等,所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術。白光干涉膜厚測量技術可以對不同材料的薄膜進行聯合測量和分析。原裝膜厚儀行情
白光干涉膜厚測量技術可以在不同環境下進行測量。薄膜膜厚儀企業
白光干涉頻域解調顧名思義是在頻域分析解調信號,測量裝置與時域解調裝置幾乎相同,只需把光強測量裝置換為CCD或者是光譜儀,接收到的信號是光強隨著光波長的分布。由于時域解調中接收到的信號是一定范圍內所有波長的光強疊加,因此將頻譜信號中各個波長的光強疊加,即可得到與它對應的時域接收信號。由此可見,頻域的白光干涉條紋不僅包含了時域白光干涉條紋的所有信息,還包含了時域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中,當兩束相干光的光程差遠大于光源的相干長度時,仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內部的光柵具有分光作用,能夠將寬譜光變成窄帶光譜,從而增加了光譜的相干長度。這一解調技術的優點就是在整個測量系統中沒有使用機械掃描部件,從而在測量的穩定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調方法有峰峰值檢測法、傅里葉解調法以及傅里葉變換白光干涉解調法等。薄膜膜厚儀企業