微米级膜厚仪测量仪

光谱拟合法易于测量具有应用领域，由于使用了迭代算法，因此该方法的优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型（包括色散系数、吸收系数、多层膜系统），但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式会有出入，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。白光干涉膜厚仪需要进行校准和选择合适的标准样品，以保证测量结果的准确性。微米级膜厚仪测量仪

本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法来实现纳米级薄膜厚度的准确测量，研究对象为半导体锗和贵金属金两种材料。由于不同材料薄膜的特性差异，所适用的测量方法也会有所不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，由于其折射率为复数，且具有表面等离子体效应，所以采用基于表面等离子体共振的测量方法会更合适。为了进一步提高测量精度，本文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段来检测P光与S光之间的相位差，以提高厚度测量的精度。白光干涉膜厚仪白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子工业中的薄膜电阻率测量；

针对微米级工业薄膜厚度测量，开发了一种基于宽光谱干涉的反射式法测量方法，并研制了适用于工业应用的小型薄膜厚度测量系统，考虑了成本、稳定性、体积等因素要求。该系统结合了薄膜干涉和光谱共聚焦原理，采用波长分辨下的薄膜反射干涉光谱模型，利用经典模态分解和非均匀傅里叶变换的思想，提出了一种基于相位功率谱分析的膜厚解算算法。该算法能够有效利用全光谱数据准确提取相位变化，抗干扰能力强，能够排除环境噪声等假频干扰。经过对PVC标准厚度片、PCB板芯片膜层及锗基SiO2膜层的测量实验验证，结果表明该测厚系统具有1~75微米厚度的测量量程和微米级的测量不确定度，而且无需对焦，可以在10ms内完成单次测量，满足工业级测量需要的高效便捷的应用要求。

光谱仪主要包括六部分，分别是：光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器。光由光纤进入光谱仪中，通过滤波器和准直器后投射到光栅上，由光栅将白光色散成光谱，经过聚焦镜将其投射到探测器上后，由探测器将光信号传入计算机。光纤接头将输入光纤固定在光谱仪上，使得来自输入光纤的光能够进入光学平台；滤波器将光辐射限制在预定波长区域；准直镜将进入光学平台的光聚焦到光谱仪的光栅上，保证光路和光栅之间的准直性；光栅衍射来自准直镜的光并将衍射光导向聚焦镜；聚焦镜接收从光栅反射的光并将光聚焦到探测器上；探测器将检测到的光信号转换为nm波长系统；区域检测器提供90％的量子效率和垂直列中的像素，以从光谱仪的狭缝图像的整个高度获取光，显着改善了信噪比。Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。

Michelson干涉物镜，准直透镜将白光缩束准直后垂直照射到待测晶圆上，反射光之间相互发生干涉，经准直镜后干涉光强进入光纤耦合单元，完成干涉部分。光纤传输的干涉信号进入光谱仪，计算机定时从光谱仪中采集光谱信号，获取诸如光强、反射率等信息，计算机对这些信息进行信号处理，滤除高频噪声信息，然后对光谱信息进行归一化处理，利用峰值对应的波长值，计算晶圆膜厚。光源采用氙灯光源，选择氙灯作为光源具有以下优点：氙灯均为连续光谱，且光谱分布几乎与灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变；氙灯的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小；氙灯具有较高的电光转换效率，可以输出高能量的平行光等。膜厚仪依赖于膜层和底部材料的反射率和相位差来实现这一目的。微米级膜厚仪测量仪

白光干涉膜厚仪的工作原理是基于膜层与底材的反射率及其相位差，通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。微米级膜厚仪测量仪

晶圆对于半导体器件至关重要，膜厚是影响晶圆物理性质的重要参数之一。通常对膜厚的测量有椭圆偏振法、探针法、光学法等，椭偏法设备昂贵，探针法又会损伤晶圆表面。利用光学原理进行精密测试，一直是计量和测试技术领域中的主要方法之一，在光学测量领域，基于干涉原理的测量系统已成为物理量检测中十分精确的系统之一。光的干涉计量与测试本质是以光波的波长作为单位来进行计量的，现代的干涉测试与计量技术已能达到一个波长的几百分之一的测量精度，干涉测量的更大特点是它具有更高的灵敏度（或分辨率）和精度，。而且绝大部分干涉测试都是非接触的，不会对被测件带来表面损伤和附加误差；测量对象较广，并不局限于金属或非金属；可以检测多参数，如：长度、宽度、直径、表面粗糙度、面积、角度等。微米级膜厚仪测量仪