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高精度膜厚仪能测什么

来源: 发布时间:2024年08月20日

论文所研究的锗膜厚度约300nm ,导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰,此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案(如峰峰值法等)将不再适用。为此,我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案,并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明,峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案,我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm,实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。论文通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究,实现了对锗膜和金膜的厚度测量。论文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案,并将其应用于极短光程差的测量。总的来说,白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。高精度膜厚仪能测什么

白光干涉测量技术,也被称为光学低相干干涉测量技术 ,使用的是低相干的宽谱光源,例如超辐射发光二极管、发光二极管等。同所有的光学干涉原理一样,白光干涉同样是通过观察干涉图样的变化来分析干涉光程差的变化,进而通过各种解调方案实现对待测物理量的测量。采用宽谱光源的优点是由于白光光源的相干长度很小(一般为几微米到几十微米之间),所有波长的零级干涉条纹重合于主极大值,即中心条纹,与零光程差的位置对应。中心零级干涉条纹的存在使测量有了一个可靠的位置的参考值,从而只用一个干涉仪即可实现对被测物理量的测量,克服了传统干涉仪无法实现测量的缺点。同时,相比于其他测量技术,白光干涉测量方法还具有对环境不敏感、抗干扰能力强、测量的动态范围大、结构简单和成本低廉等优点。目前,经过几十年的研究与发展,白光干涉技术在膜厚、压力、温度、应变、位移等等测量领域已经得到广泛的应用。国产膜厚仪定做光路长度越长,仪器分辨率越高,但也越容易受到干扰因素的影响,需要采取降噪措施。

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。

自上世纪60年代起 ,利用X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统广泛应用于西方先进国家的工业生产线中。20世纪70年代后,为满足日益增长的质检需求,电涡流、电磁电容、超声波、晶体振荡等多种膜厚测量技术相继问世。90年代中期,随着离子辅助、离子束溅射、磁控溅射、凝胶溶胶等新型薄膜制备技术取得巨大突破,以椭圆偏振法和光度法为展示的光学检测技术以高精度、低成本、轻便环保、高速稳固为研发方向不断迭代更新,迅速占领日用电器及工业生产市场,并发展出依据用户需求个性化定制产品的能力。其中,对于市场份额占比较大的微米级薄膜,除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量准确度及分辨力以外,还要求测量系统在存在不规则环境干扰的工业现场下,具备较高的稳定性和抗干扰能力。白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的快速测量和分析;

白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向 ,此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量 。通过分析被测物体的光谱特性,就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术,它不需要大量的扫描过程,因此提高了测量效率,而且也减小了环境对它的影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度。白干干涉光谱法是基于频域干涉的理论,采用白光作为宽波段光源,经过分光棱镜,被分成两束光,这两束光分别入射到参考面和被测物体,反射回来后经过分光棱镜合成后,由色散元件分光至探测器,记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息,如果此时被测物体是薄膜,则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来,形成了一种精度高而且速度快的测量方法。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。国产膜厚仪定做

随着技术的不断进步和应用领域的拓展,其性能和功能会得到提高和扩展。高精度膜厚仪能测什么

白光光谱法克服了干涉级次的模糊识别问题 ,具有动态测量范围大,连续测量时波动范围小的特点,但在实际测量中,由于测量误差、仪器误差、拟合误差等因素,干涉级次的测量精度仍其受影响,会出现干扰级次的误判和干扰级次的跳变现象。导致公式计算得到的干扰级次m值与实际谱峰干涉级次m'(整数)之间有误差。为得到准确的干涉级次,本文依据干涉级次的连续特性设计了以下校正流程图,获得了靶丸壳层光学厚度的精确值。导入白光干涉光谱测量曲线。高精度膜厚仪能测什么

标签: 光谱共焦

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