薄膜在現代光學、電子、醫療、能源和建材等技術領域得到廣泛應用,可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產環境等因素的影響,成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問題,導致其光學和物理性能無法達到設計要求,嚴重影響其性能和應用。因此,需要開發出精度高、體積小、穩定性好的測量系統以滿足微米級工業薄膜的在線檢測需求。當前的光學薄膜測厚方法無法同時兼顧高精度、輕小體積和合理的成本,而具有納米級測量分辨率的商用薄膜測厚儀器價格昂貴、體積大,無法滿足工業生產現場的在線測量需求。因此,提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業薄膜厚度測量解決方案,研發了小型化、低成本的薄膜厚度測量系統,并提出了一種無需標定樣品的高效穩定的膜厚計算算法。該系統可以實現微米級工業薄膜的厚度測量。高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結構。薄膜膜厚儀產品原理
白光掃描干涉法可以避免色光相移干涉法測量的局限性。該方法利用白光作為光源,由于白光是一種寬光譜的光源,相干長度相對較短,因此發生干涉的位置范圍很小。在白光干涉時,存在一個確定的零位置,當測量光和參考光的光程相等時,所有波長的光均會發生相長干涉,此時可以觀察到一個明亮的零級條紋,同時干涉信號也達到最大值。通過分析這個干涉信號,可以得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術是通過測量干涉條紋來完成的,而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此,為了提高精度,需要更為復雜的光學系統,這使得條紋的測量變得費力費時。國內膜厚儀銷售價格標準樣品的選擇和使用對于保持儀器準確度至關重要。
膜厚儀是一種用于測量薄膜厚度的儀器,它的測量原理是通過光學干涉原理來實現的。在測量過程中,薄膜表面發生的光學干涉現象被用來計算出薄膜的厚度。具體來說,膜厚儀通過發射一束光線照射到薄膜表面,并測量反射光的干涉現象來確定薄膜的厚度。膜厚儀的測量原理非常精確和可靠,因此在許多領域都可以得到廣泛的應用。首先,薄膜工業是膜厚儀的主要應用領域之一。在薄膜工業中,膜厚儀可以用來測量各種類型的薄膜,例如光學薄膜、涂層薄膜、導電薄膜等。通過膜厚儀的測量,可以確保生產出的薄膜具有精確的厚度和質量,從而滿足不同行業的需求。其次,在電子行業中,膜厚儀也扮演著重要的角色。例如,在半導體制造過程中,膜厚儀可以用來測量各種薄膜層的厚度,以確保芯片的制造質量和性能。此外,膜厚儀還可以應用于顯示器件、光伏電池、電子元件等領域,為電子產品的研發和生產提供關鍵的技術支持。除此之外,膜厚儀還可以在材料科學、化工、生物醫藥等領域中發揮作用。例如,在材料科學研究中,膜厚儀可以用來測量不同材料的薄膜厚度,從而幫助科研人員了解材料的性能和特性。在化工生產中,膜厚儀可以用來監測涂層薄膜的厚度,以確保產品的質量和穩定性。
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。白光干涉膜厚儀的應用非常廣,特別是在半導體、光學、電子和化學等領域。
本文研究的鍺膜厚度約為300nm,導致白光干涉輸出的光譜只有一個干涉峰,無法采用常規的基于相鄰干涉峰間距解調的方案,如峰峰值法等。為此,研究人員提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案,并設計制作了膜厚測量系統。經實驗證明,峰值波長和溫度變化之間存在很好的線性關系。利用該方案,研究人員成功測量了實驗用鍺膜的厚度為338.8nm,實驗誤差主要源于溫度控制誤差和光源波長漂移。該論文通過對納米級薄膜厚度測量方案的研究,實現了對鍺膜和金膜厚度的測量,并主要創新點在于提出了基于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。可測量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。品牌膜厚儀源頭直供廠家
在半導體、光學、電子、化學等領域廣泛應用,有助于研究和開發新產品。薄膜膜厚儀產品原理
薄膜干涉原理根據薄膜干涉原理…,當波長為^的單色光以人射角f從折射率為n.的介質入射到折射率為n:、厚度為e的介質膜面(見圖1)時,干涉明、暗紋條件為:
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=kλ,k=1,2,3,4,5...(1)
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=(2k+1)λ/2,k=0,1,2,3,4...(2)
E式中k為干涉條紋級次;δ’為半波損失.
普通物理教材中討論薄膜干涉問題時,均近似地認為,δ’是指入射光波在光疏介質中前進,遇到光密介質i的界面時,在不超過臨界角的條件下,不論人射角的大小如何,在反射過程中都將產生半個波長的損失(嚴格地說, 只在掠射和正射情況下反射光的振動方向與入射光的振動方向才幾乎相反),故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當膜厚e一定,而入射角j可變時,干涉條紋級次^隨f而變,即同樣的人射角‘對應同一級明紋(或暗紋),叫等傾干涉,如以不同的入射角入射到平板介質上.當入射角£一定,而膜厚。可變時,干涉條紋級次隨。而變,即同樣的膜厚e對應同一級明紋(或暗紋)。叫等厚干涉,如劈尖干涉和牛頓環. 薄膜膜厚儀產品原理