自上世紀60年代起,利用X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統廣泛應用于西方先進國家的工業生產線中。20世紀70年代后,為滿足日益增長的質檢需求,電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測量技術相繼問世。90年代中期,隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術取得巨大突破,以橢圓偏振法和光度法為展示的光學檢測技術以高精度、低成本、輕便環保、高速穩固為研發方向不斷迭代更新,迅速占領日用電器及工業生產市場,并發展出依據用戶需求個性化定制產品的能力。其中,對于市場份額占比較大的微米級薄膜,除要求測量系統不僅具有百納米級的測量準確度及分辨力以外,還要求測量系統在存在不規則環境干擾的工業現場下,具備較高的穩定性和抗干擾能力。 白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數進行測量。國產膜厚儀供應
在白光反射光譜探測模塊中,入射光經過分光鏡1分光后,一部分光通過物鏡聚焦到靶丸表面,靶丸殼層上、下表面的反射光經過物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后,一部分光聚焦到光纖端面并到達光譜儀探測器,可實現靶丸殼層白光干涉光譜的測量,一部分光到達CCD探測器,可獲得靶丸表面的光學圖像。靶丸吸附轉位模塊和三維運動模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉位以及靶丸位置的輔助調整,測量過程中,將靶丸放置于軸系吸嘴前端,通過微型真空泵負壓吸附于吸嘴上;然后,移動位移平臺,將靶丸移動至CCD視場中心,通過Z向位移臺,使靶丸表面成像清晰;利用光譜儀探測靶丸殼層的白光反射光譜;靶丸在軸系的帶動下,平穩轉位到特定角度,由于軸系的回轉誤差,轉位后靶丸可能偏移CCD視場中心,此時可通過調整軸系前端的調心結構,使靶丸定點位于視場中心并采集其白光反射光譜;重復以上步驟,可實現靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數據的測量。為減少外界干擾和震動而引起的測量誤差,該裝置放置于氣浮平臺上,通過高性能的隔振效果可保證測量結果的穩定性。 品牌膜厚儀常見問題白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的厚度和形貌進行聯合測量和分析。
白光干涉時域解調方案需要借助機械掃描部件帶動干涉儀的反射鏡移動,補償光程差,實現對信號的解調[44-45]。系統基本結構如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測量臂,作用是將待測的物理量轉換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量而增加了一個未知的光程,參考臂則通過移動反射鏡來實現對測量臂引入的光程差的補償。當干涉儀兩臂光程差ΔL=0時,即兩干涉光束為等光程的時候,出現干涉極大值,可以觀察到中心零級干涉條紋,而這一現象與外界的干擾因素無關,因而可據此得到待測物理量的值。干擾輸出信號強度的因素包括:入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環境的擾動會影響輸出信號的強度,但是對零級干涉條紋的位置不會產生影響。
利用包絡線法計算薄膜的光學常數和厚度,但目前看來包絡法還存在很多不足,包絡線法需要產生干涉波動,要求在測量波段內存在多個干涉極值點,且干涉極值點足夠多,精度才高。理想的包絡線是根據聯合透射曲線的切點建立的,在沒有正確方法建立包絡線時,通常使用拋物線插值法建立,這樣造成的誤差較大。包絡法對測量對象要求高,如果薄膜較薄或厚度不足情況下,會造成干涉條紋減少,干涉波峰個數較少,要利用干涉極值點建立包絡線就越困難,且利用拋物線插值法擬合也很困難,從而降低該方法的準確度。其次,薄膜吸收的強弱也會影響該方法的準確度,對于吸收較強的薄膜,隨干涉條紋減少,極大值與極小值包絡線逐漸匯聚成一條曲線,該方法就不再適用。因此,包絡法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。白光干涉膜厚測量技術可以在不同環境下進行測量。
干涉測量法[9-10]是基于光的干涉原理實現對薄膜厚度測量的光學方法,是一種高精度的測量技術。采用光學干涉原理的測量系統一般具有結構簡單,成本低廉,穩定性好,抗干擾能力強,使用范圍廣等優點。對于大多數的干涉測量任務,都是通過薄膜表面和基底表面之間產生的干涉條紋的形狀和分布規律,來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化,從而達到測量目的。光學干涉測量方法的測量精度可達到甚至優于納米量級,而利用外差干涉進行測量,其精度甚至可以達到10-3nm量級[11]。根據所使用光源的不同,干涉測量方法又可以分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高,但是不能實現對靜態信號的測量,只能測量輸出信號的變化量或者是連續信號的變化,即只能實現相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現對物理量的測量,是一種測量方式,在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應用。白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉曲線的分析實現對薄膜的厚度分布的測量和分析。江蘇有哪些膜厚儀
白光干涉膜厚測量技術可以應用于不同材料的薄膜的研究和制造中。國產膜厚儀供應
對同一靶丸相同位置進行白光垂直掃描干涉,圖4-3是靶丸的垂直掃描干涉示意圖,通過控制光學輪廓儀的運動機構帶動干涉物鏡在垂直方向上的移動,從而測量到光線穿過靶丸后反射到參考鏡與到達基底直接反射回參考鏡的光線之間的光程差,顯然,當一束平行光穿過靶丸后,偏離靶丸中心越遠的光線,測量到的有效壁厚越大,其光程差也越大,但這并不表示靶丸殼層的厚度,當垂直穿過靶丸中心的光線測得的光程差才對應靶丸的上、下殼層的厚度。國產膜厚儀供應