干涉法測量可表述為:白光干涉光譜法主要利用光的干涉原理和光譜分光原理,利用光在不同波長處的干涉光強進行求解。光源出射的光經分光棱鏡分成兩束,其中一束入射到參考鏡,另一束入射到測量樣品表面,兩束光均發生反射并入射到分光棱鏡,此時這兩束光會發生干涉。干涉光經光譜儀采集得到白光光譜干涉信號,經由計算機處理數據、顯示結果變化,之后讀出厚度值或變化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圓膜厚測量裝置,對于晶圓膜厚測量具有重要意義,設備價格、空間大小、操作難易程度都是其影響因素。隨著技術的不斷進步和應用領域的擴展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。高精度膜厚儀應用案例
光譜法是一種以光的干涉效應為基礎的薄膜厚度測量方法,分為反射法和透射法兩種類型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會引起多光束干涉效應,不同特性的薄膜材料的反射率和透過率曲線是不同的,并且在全光譜范圍內與厚度一一對應。因此,可以根據這種光譜特性來確定薄膜的厚度和光學參數。光譜法的優點是可以同時測量多個參數,并能有效地排除解的多值性,測量范圍廣,是一種無損測量技術。其缺點是對樣品薄膜表面條件的依賴性強,測量穩定性較差,因此測量精度不高,對于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前,這種方法主要用于有機薄膜的厚度測量。國產膜厚儀供應白光干涉膜厚儀是一種可用于測量薄膜厚度的儀器,適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。
自上世紀60年代開始,西方的工業生產線廣泛應用基于X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統。隨著質檢需求的不斷增長,20世紀70年代后,電渦流、超聲波、電磁電容、晶體振蕩等多種膜厚測量技術相繼問世。90年代中期,隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術的出現,光學檢測技術也不斷更新迭代,以橢圓偏振法和光度法為主導的高精度、低成本、輕便、高速穩固的光學檢測技術迅速占領日用電器和工業生產市場,并發展出了個性化定制產品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜,除了要求測量系統具有百納米級的測量準確度和分辨率之外,還需要在存在不規則環境干擾的工業現場下具備較高的穩定性和抗干擾能力。
白光干涉膜厚儀基于薄膜對白光的反射和透射產生干涉現象,通過測量干涉條紋的位置和間距來計算出薄膜的厚度。這種儀器在光學薄膜、半導體、涂層和其他薄膜材料的生產和研發過程中具有重要的應用價值。當白光照射到薄膜表面時,部分光線會被薄膜反射,而另一部分光線會穿透薄膜并在薄膜內部發生多次反射和折射。這些反射和折射的光線會與原始入射光線產生干涉,形成干涉條紋。通過測量干涉條紋的位置和間距,可以推導出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚儀在光學薄膜領域具有廣泛的應用。光學薄膜是一種具有特殊光學性質的薄膜材料,廣泛應用于激光器、光學鏡片、光學濾波器等光學元件中。通過白光干涉膜厚儀可以實現對光學薄膜厚度的精確測量,保證光學薄膜元件的光學性能。此外,白光干涉膜厚儀還可以用于半導體行業中薄膜材料的生產和質量控制,確保半導體器件的性能穩定和可靠性。白光干涉膜厚儀還可以應用于涂層材料的生產和研發過程中。涂層材料是一種在材料表面形成一層薄膜的工藝,用于增強材料的表面性能。通過白光干涉膜厚儀可以對涂層材料的厚度進行精確測量,保證涂層的均勻性和穩定性,提高涂層材料的質量和性能。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差,通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度。
白光干涉測量技術,也被稱為光學低相干干涉測量技術,使用的是低相干的寬譜光源,例如發光二極管、超輻射發光二極管等。同所有的光學干涉原理一樣,白光干涉同樣是通過觀察干涉圖樣的變化來分析干涉光程差的變化,進而通過各種解調方案實現對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優點是由于白光光源的相干長度很小(一般為幾微米到幾十微米之間),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。中心零級干涉條紋的存在使測量有了一個可靠的位置的參考值,從而只用一個干涉儀即可實現對被測物理量的測量,克服了傳統干涉儀無法實現測量的缺點。同時,相比于其他測量技術,白光干涉測量方法還具有對環境不敏感、抗干擾能力強、測量的動態范圍大、結構簡單和成本低廉等優點。目前,經過幾十年的研究與發展,白光干涉技術在膜厚、壓力、應變、溫度、位移等等測量領域已經得到廣泛的應用。Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度。膜厚儀24小時服務
光路長度越長,分辨率越高,但同時也更容易受到靜態振動等干擾因素的影響。高精度膜厚儀應用案例
基于表面等離子體共振傳感的測量方案,利用共振曲線的三個特征參量半高寬、—共振角和反射率小值,通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數和厚度,操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結構的表面等離子體共振實驗系統,測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線,由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案,測量精度受環境影響較大,且測量結果存在多值性的問題,所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析,根據P光和S光之間相位差的變化實現厚度測量。高精度膜厚儀應用案例