目前 ,应用的显微干涉方式主要有Mirau显微干涉和Michelson显微干涉两张方式。在Mirau型显微干涉结构,在该结构中物镜和被测样品之间有两块平板,一个是涂覆有高反射膜的平板作为参考镜,另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜,由于参考镜位于物镜和被测样品之间,从而使物镜外壳更加紧凑,工作距离相对而言短一些,其倍率一般为10-50倍,Mirau显微干涉物镜参考端使用与测量端相同显微物镜,因此没有额外的光程差。是常用的方法之一。通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度,利用膜层与底材的反射率和相位差来实现测量。膜厚仪能测什么
根据以上分析可知 ,白光干涉时域解调方案的优点是:①能够实现测量;②抗干扰能力强,系统的分辨率与光源输出功率的波动,光源的波长漂移以及外界环境对光纤的扰动等因素无关;③测量精度与零级干涉条纹的确定精度以及反射镜的精度有关;④结构简单,成本较低。但是,时域解调方法需要借助扫描部件移动干涉仪一端的反射镜来进行相位补偿,所以扫描装置的分辨率将影响系统的精度。采用这种解调方案的测量分辨率一般是几个微米,达到亚微米的分辨率,主要受机械扫描部件的分辨率和稳定性限制。文献[46]所报道的位移扫描的分辨率可以达到0.54μm。当所测光程差较小时,F-P腔前后表面干涉峰值相距很近,难以区分,此时时域解调方案的应用受到限制。小型膜厚仪生产商白光干涉膜厚仪需要校准,标准样品的选择和使用至关重要。
干涉法作为面扫描方式可以一次性对薄膜局域内的厚度进行解算 ,适用于对面型整体形貌特征要求较高的测量对象。干涉法算法在于相位信息的提取,借助多种复合算法通常可以达到纳米级的测量准确度。然而主动干涉法对条纹稳定性不佳,光学元件表面的不清洁、光照度不均匀、光源不稳定、外界气流震动干扰等因素均可能影响干涉图的完整性[39],使干涉图样中包含噪声和部分区域的阴影,给后期处理带来困难。除此之外,干涉法系统精度的来源——精密移动及定位部件也增加了系统的成本,高精度的干涉仪往往较为昂贵。
采用峰峰值法处理光谱数据时 ,被测光程差的分辨率取决于光谱仪或CCD的分辨率。我们只需获得相邻的两干涉峰值处的波长信息即可得出光程差,不必关心此波长处的光强大小,从而降低数据处理的难度。也可以利用多组相邻的干涉光谱极值对应的波长来分别求出光程差,然后再求平均值作为测量光程差,这样可以提高该方法的测量精度。但是,峰峰值法存在着一些缺点:当使用宽带光源作为输入光源时,接收光谱中不可避免地叠加有与光源同分布的背景光,从而引起峰值处波长的改变,引入测量误差。同时,当两干涉信号之间的光程差很小,导致其干涉光谱只有一个干涉峰的时候,此法便不再适用。该仪器的工作原理是通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度,基于反射率和相位差。
光具有传播的特性 ,不同波列在相遇的区域,振动将相互叠加,是各列光波独自在该点所引起的振动矢量和。两束光要发生干涉,应必须满足三个相干条件,即:频率一致、振动方向一致、相位差稳定一致。发生干涉的两束光在一些地方振动加强,而在另一些地方振动减弱,产生规则的明暗交替变化。任何干涉测量都是完全建立在这种光波典型特性上的。下图分别表示干涉相长和干涉相消的合振幅。与激光光源相比,白光光源的相干长度在几微米到几十微米内,通常都很短,更为重要的是,白光光源产生的干涉条纹具有一个典型的特征:即条纹有一个固定不变的位置,该固定位置对应于光程差为零的平衡位置,并在该位置白光输出光强度具有最大值,并通过探测该光强最大值,可实现样品表面位移的精密测量。此外,白光光源具有系统抗干扰能力强、稳定性好且动态范围大、结构简单,成本低廉等优点。因此,白光垂直扫描干涉、白光反射光谱等基于白光干涉的光学测量技术在薄膜三维形貌测量、薄膜厚度精密测量等领域得以广泛应用。工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差,通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。本地膜厚仪产品原理
随着技术的进步和应用领域的拓展,白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展 。膜厚仪能测什么
极值法求解过程计算简单 ,速度快,同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题,测试范围广,但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素,以至于精度不够高。此外,由于受曲线拟合精度的限制,该方法对膜厚的测量范围有要求,通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm,以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限,并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值,引入适合的色散模型,再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率(通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立评价函数,当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时,我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。膜厚仪能测什么