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高精度膜厚儀常用知識

來源: 發布時間:2024-08-06

薄膜是指分子 、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來,隨著材料科學和鍍膜工藝的不斷發展,厚度在納米量級(幾納米到幾百納米范圍內)薄膜的研究和應用迅速增加。與體材料相比,因為納米薄膜的尺寸很小,使得表面積與體積的比值增加,表面效應所表現出的性質非常突出,因而在光學性質和電學性質上有許多獨特的表現。納米薄膜應用于傳統光學領域,在生產實踐中也得到了越來越廣泛的應用,尤其是在光通訊、光學測量,傳感,微電子器件,生物與醫學工程等領域的應用空間更為廣闊。白光干涉膜厚儀需要校準。高精度膜厚儀常用知識

白光掃描干涉法采用白光為光源 ,壓電陶瓷驅動參考鏡進行掃描 ,干涉條紋掃過被測面,通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,會使提取出來的白光干涉信號出現雙峰形式,變得更復雜。另外,由于白光掃描法需要掃描過程,因此測量時間較長而且易受外界干擾。基于圖像分割技術的薄膜結構測試方法,實現了對雙峰干涉信號的自動分離,實現了薄膜厚度的測量。納米級膜厚儀找哪里總的來說,白光干涉膜厚儀是一種應用很廣的測量薄膜厚度的儀器。

光譜擬合法易于測量具有應用領域 ,由于使用了迭代算法,因此該方法的優缺點在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優化算法的引入,遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數的測量。其缺點是不夠實用,該方法需要一個較好的薄膜的光學模型(包括色散系數、吸收系數、多層膜系統),但是在實際測試過程中,薄膜的色散和吸收的公式通常不準確,尤其是對于多層膜體系,建立光學模型非常困難,無法用公式準確地表示出來。在實際應用中只能使用簡化模型,因此,通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿足快速計算的要求。

干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來確定薄膜厚度和折射率 ,然而與薄膜自發產生的等傾干涉不同,干涉法是通過設置參考光路,形成與測量光路間的干涉條紋,因此其相位信息包含兩個部分,分別是由參考平面和測量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測量光路使用面陣CCD接收參考平面和測量平面間相干波面的干涉光強分布,不同于以上三種點測量方式,可一次性生成薄膜待測區域的表面形貌信息,但同時由于存在大量軸向掃描和數據解算,完成單次測量的時間相對較長。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;

在納米量級薄膜的各項相關參數中 ,薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過程中的重要參數,是決定薄膜性質和性能的基本參量之一,它對于薄膜的光學、力學和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應,使得對其厚度的準確測量變得困難。經過眾多科研技術人員的探索和研究,新的薄膜厚度測量理論和測量技術不斷涌現,測量方法實現了從手動到自動,有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質不同,其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜,利用光學原理的測量技術應用。相比于其他方法,光學測量方法因為具有精度高,速度快,無損測量等優勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有橢圓偏振法,干涉法,光譜法,棱鏡耦合法等。白光干涉膜厚儀需要進行校準,并選擇合適的標準樣品。納米級膜厚儀找哪里

通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度,利用膜層與底材的反射率和相位差來實現測量。高精度膜厚儀常用知識

光譜法是以光的干涉效應為基礎的一種薄膜厚度測量方法 ,分為反射法和透射法兩類[12]。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之間是一一對應關系。因此,根據這一光譜特性可以得到薄膜的厚度以及光學參數。光譜法的優點是可以同時測量多個參數且可以有效的排除解的多值性,測量范圍廣,是一種無損測量技術;缺點是對樣品薄膜表面條件的依賴性強,測量穩定性較差,因而測量精度不高;對于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前,這種方法主要應用于有機薄膜的厚度測量。高精度膜厚儀常用知識