目前,應用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。在Mirau型顯微干涉結構,在該結構中物鏡和被測樣品之間有兩塊平板,一個是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡,另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡,由于參考鏡位于物鏡和被測樣品之間,從而使物鏡外殼更加緊湊,工作距離相對而言短一些,其倍率一般為10-50倍,Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測量端相同顯微物鏡,因此沒有額外的光程差。是常用的方法之一。白光干涉膜厚測量技術可以應用于電子工業中的薄膜電阻率測量;高速膜厚儀產品使用誤區
光學測厚方法結合了光學、機械、電子和計算機圖像處理技術,以光波長為測量基準,從原理上保證了納米級的測量精度。由于光學測厚是非接觸式的測量方法,因此被用于精密元件表面形貌及厚度的無損測量。針對薄膜厚度的光學測量方法,可以按照光吸收、透反射、偏振和干涉等不同光學原理分為分光光度法、橢圓偏振法、干涉法等多種測量方法。不同的測量方法各有優缺點和適用范圍。因此,有一些研究采用了多通道式復合測量法,結合多種測量方法,例如橢圓偏振法和光度法結合的光譜橢偏法,彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結合法等。原裝膜厚儀廠家隨著技術的進步和應用領域的拓展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和擴展。
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發生干涉因此不會產生干擾條紋 。同時由于白光干涉產生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發、分別詳細闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎上構建了型垂直白光掃描系統作為實驗中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進行了標定。
采用峰峰值法處理光譜數據時 ,被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長信息即可得出光程差,不必關心此波長處的光強大小,從而降低數據處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應的波長來分別求出光程差,然后再求平均值作為測量光程差,這樣可以提高該方法的測量精度。但是,峰峰值法存在著一些缺點:當使用寬帶光源作為輸入光源時,接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光,從而引起峰值處波長的改變,引入測量誤差。同時,當兩干涉信號之間的光程差很小,導致其干涉光譜只有一個干涉峰的時候,此法便不再適用。白光干涉膜厚測量技術的優化需要對實驗方法和算法進行改進;
為了分析白光反射光譜的測量范圍 ,開展了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實驗。圖是不同殼層厚度靶丸的白光反射光譜測量曲線,如圖所示,對于殼層厚度30μm的靶丸,其白光反射光譜各譜峰非常密集、干涉級次數值大;此外,由于靶丸殼層的吸收,壁厚較大的靶丸信號強度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進一步增加,其白光反射光譜各譜峰將更加密集,難以實現對各干涉譜峰波長的測量。為實現較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,需采用紅外的寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸,測量的波峰相對較少,容易實現靶丸殼層白光反射光譜譜峰波長的準確測量;隨著靶丸殼層厚度的進一步減小,兩干涉信號之間的光程差差異非常小,以至于他們的光譜信號中只有一個干涉波峰,基于峰值探測的白光反射光譜方法難以實現其厚度的測量;為實現較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量,可采用紫外的寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的非接觸式測量。原裝膜厚儀調試
白光干涉膜厚測量技術可以實現對薄膜的快速測量和分析;高速膜厚儀產品使用誤區
自上世紀60年代起 ,利用X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統廣泛應用于西方先進國家的工業生產線中。20世紀70年代后,為滿足日益增長的質檢需求,電渦流、電磁電容、超聲波、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取得巨大突破,以橢圓偏振法和光度法為展示的光學檢測技術以高精度、低成本、輕便環保、高速穩固為研發方向不斷迭代更新,迅速占領日用電器及工業生產市場,并發展出依據用戶需求個性化定制產品的能力。其中,對于市場份額占比較大的微米級薄膜,除要求測量系統不僅具有百納米級的測量準確度及分辨力以外,還要求測量系統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。高速膜厚儀產品使用誤區