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來源: 發(fā)布時(shí)間:2024-06-27

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(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量,研究對(duì)象為半導(dǎo)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(cè)量方法也會(huì)有所不同。對(duì)于折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的半導(dǎo)體鍺膜,采用白光干涉的測(cè)量方法;而對(duì)于厚度更薄的金膜,由于其折射率為復(fù)數(shù),且具有表面等離子體效應(yīng),所以采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法會(huì)更合適。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,本文還研究了外差干涉測(cè)量法,通過引入高精度的相位解調(diào)手段來檢測(cè)P光與S光之間的相位差,以提高厚度測(cè)量的精度。可測(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。本地膜厚儀廠家直銷價(jià)格

在對(duì)目前常用的白光干涉測(cè)量方案進(jìn)行比較研究后發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩個(gè)干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個(gè)峰時(shí),基于相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。因此,我們提出了一種基于干涉光譜單峰值波長移動(dòng)的測(cè)量方案,適用于極小光程差。這種方案利用干涉光譜的峰值波長會(huì)隨光程差變化而周期性地出現(xiàn)紅移和藍(lán)移,當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時(shí),峰值波長的移動(dòng)與光程差成正比。我們?cè)诠饫w白光干涉溫度傳感系統(tǒng)上驗(yàn)證了這一測(cè)量方案,并成功測(cè)量出光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實(shí)驗(yàn)表明,鍺膜厚度為一定值,與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在差異是由于薄膜表面本身并不光滑,臺(tái)階儀的測(cè)量結(jié)果能作為參考值。誤差主要來自光源的波長漂移和溫度誤差。白光干涉膜厚儀廠家白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的非接觸式測(cè)量;

白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問題 ,具有動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大,連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn),但在實(shí)際測(cè)量中,由于測(cè)量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素,干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍其受影響,會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計(jì)算得到的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級(jí)次,本文依據(jù)干涉級(jí)次的連續(xù)特性設(shè)計(jì)了以下校正流程圖,獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測(cè)量曲線。

論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象 ,研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測(cè)量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特點(diǎn),選擇采用白光干涉的測(cè)量方法;而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù),且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng),因而可借助基于表面等離子體共振的測(cè)量方法;為了進(jìn)一步改善測(cè)量的精度,論文還研究了外差干涉測(cè)量法,通過引入高精度的相位解調(diào)手段,檢測(cè)P光與S光之間的相位差提升厚度測(cè)量的精度。Michelson干涉儀的光路長度是影響儀器精度的重要因素。

白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測(cè)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(fā)生干涉的位置只能在很小的空間范圍內(nèi)。而且在白光干涉時(shí),有一個(gè)確切的零點(diǎn)位置。測(cè)量光和參考光的光程相等時(shí),所有波段的光都會(huì)發(fā)生相長干涉,這時(shí)就能觀測(cè)到有一個(gè)很明亮的零級(jí)條紋,同時(shí)干涉信號(hào)也出現(xiàn)最大值,通過分析這個(gè)干涉信號(hào),就能得到表面上對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的相對(duì)高度,從而得到被測(cè)物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測(cè)量干涉條紋來完成的,而干涉條紋的清晰度直接影響測(cè)試精度。因此,為了提高精度,就需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng),這使得條紋的測(cè)量變成一項(xiàng)費(fèi)力又費(fèi)時(shí)的工作。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測(cè)量和分析。本地膜厚儀廠家直銷價(jià)格

白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用至關(guān)重要。本地膜厚儀廠家直銷價(jià)格

白光干涉法和激光光源相比具有短相干長度的特點(diǎn),使得兩束光只有在光程差非常小的情況下才能發(fā)生干涉,因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí),白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置,避免了干涉級(jí)次不確定的問題。本文基于白光干涉原理對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究,特別是對(duì)厚度小于光源相干長度的薄膜進(jìn)行了探究。文章首先詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理,然后在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種型垂直白光掃描系統(tǒng),作為實(shí)驗(yàn)中測(cè)試薄膜厚度的儀器,并利用白光干涉原理對(duì)位移量進(jìn)行了標(biāo)定。 本地膜厚儀廠家直銷價(jià)格