白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術測量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源,白光作為一種寬光譜的光源,相干長度較短,因此發生干涉的位置只能在很小的空間范圍內。而且在白光干涉時,有一個確切的零點位置。當測量光和參考光的光程相等時,所有波段的光都會發生相長干涉,這時就能觀測到有一個很明亮的零級條紋,同時干涉信號也出現最大值,通過分析這個干涉信號,就能得到表面上對應數據點的相對高度,從而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,就需要更為復雜的光學系統,這使得條紋的測量變成一項費力又費時的工作??偟膩碚f,白光干涉膜厚儀是一種應用很廣的測量薄膜厚度的儀器。膜厚儀原理
由于不同性質和形態的薄膜對系統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,橢圓偏振法結果更加可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W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技術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的常用解調方案、解調原理及其局限性的基礎上,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調方案不適用于極短光程差測量的結論。在此基礎上,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技術。非接觸式膜厚儀廣泛應用于電子、半導體、光學、化學等領域,為研究和開發提供了有力的手段。
光具有相互疊加的特性,發生干涉的兩束光在一些地方振動加強,而在另一些地方振動減弱,并產生規則的明暗交替變化。干涉測量需要滿足三個相干條件:頻率一致、振動方向一致、相位差穩定一致。與激光光源相比,白光光源的相干長度較短,通常在幾微米到幾十微米內。白光干涉的條紋有一個固定的位置,對應于光程差為零的平衡位置,并在該位置白光輸出光強度具有最大值。通過探測光強最大值,可以實現樣品表面位移的精密測量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術,具有抗干擾能力強、穩定性好、動態范圍大、結構簡單、成本低廉等優點,并廣泛應用于薄膜三維形貌測量和薄膜厚度精密測量等領域。
由于不同性質和形態的薄膜對系統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,橢圓偏振法結果更可靠?;诎坠飧缮嬖淼墓鈱W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技術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的常用解調方案、解調原理及其局限性的基礎上,分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調方案不適用于極短光程差測量的結論。在此基礎上,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技術。操作需要一定的專業素養和經驗,需要進行充分的培訓和實踐。
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。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。高速膜厚儀定做價格
白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數進行測量。膜厚儀原理
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來實現納米級薄膜厚度的準確測量,研究對象為半導體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異,所適用的測量方法也會有所不同。對于折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的半導體鍺膜,采用白光干涉的測量方法;而對于厚度更薄的金膜,由于其折射率為復數,且具有表面等離子體效應,所以采用基于表面等離子體共振的測量方法會更合適。為了進一步提高測量精度,本文還研究了外差干涉測量法,通過引入高精度的相位解調手段來檢測P光與S光之間的相位差,以提高厚度測量的精度。膜厚儀原理