干涉測量法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。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。Michelson干涉儀的光路長度是影響儀器精度的重要因素。國產膜厚儀誠信企業推薦
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。到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。本地膜厚儀主要功能與優勢白光干涉膜厚儀是一種可用于測量薄膜厚度的儀器,適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。
針對現有技術的不足,提供一種基于白光干涉法的晶圓膜厚測量裝置。該裝置包括白光光源、顯微鏡、分束鏡、干涉物鏡、光纖傳輸單元、準直器、光譜儀、USB傳輸線、計算機。光譜儀主要包括六部分,分別是:光纖入口、準直鏡、光柵、聚焦鏡、區域檢測器、帶OFLV濾波器的探測器。測量具體步驟為:白光光源發出白光,經由光纖,通過光纖探頭垂直入射至晶圓表面,樣品薄膜上表面和下表面反射光相干涉形成的干涉譜,由反射光纖探頭接收,再由光纖傳送到光譜儀,光譜儀連續記錄反射信號,通過USB線將測量數據傳輸到電腦。可以實現對晶圓膜厚的無損測量,時間快、設備小巧、操作簡單、精度高,適合實驗室檢測。
在激光慣性約束核聚變實驗中,靶丸的物性參數和幾何參數是靶丸制備工藝改進和仿真模擬核聚變實驗過程的基礎,因此如何對靶丸多個參數進行高精度、同步、無損的綜合檢測是激光慣性約束核聚變實驗中的關鍵問題。以上各種薄膜厚度及折射率的測量方法各有利弊,但針對本文實驗,仍然無法滿足激光核聚變技術對靶丸參數測量的高要求,靶丸參數測量存在以下問題:不能對靶丸進行破壞性切割測量,否則,被破壞后的靶丸無法用于于下一步工藝處理或者打靶實驗;需要同時測得靶丸的多個參數,不同參數的單獨測量,無法提供靶丸制備和核聚變反應過程中發生的結構變化現象和規律,并且效率低下、沒有統一的測量標準。靶丸屬于自支撐球形薄膜結構,曲面應力大、難展平的特點導致靶丸與基底不能完全貼合,在微區內可看作類薄膜結構。可配合不同的軟件進行數據處理和分析,如建立數據庫、統計數據等。
薄膜是一種特殊的二維材料,由分子、原子或離子沉積在基底表面形成。近年來,隨著材料科學和鍍膜技術的不斷發展,厚度在納米量級(幾納米到幾百納米范圍內)的薄膜研究和應用迅速增加。與體材料相比,納米薄膜的尺寸很小,表面積與體積的比值增大,因而表面效應所表現出來的性質非常突出,對于光學性質和電學性質等具有許多獨特的表現。納米薄膜在傳統光學領域中的應用越來越廣,尤其是在光通訊、光學測量、傳感、微電子器件、醫學工程等領域有更為廣闊的應用前景。標準樣品的選擇和使用對于保持儀器準確度至關重要。國產膜厚儀誠信企業推薦
光路長度越長,儀器分辨率越高,但也越容易受到干擾因素的影響,需要采取降噪措施。國產膜厚儀誠信企業推薦
薄膜干涉原理根據薄膜干涉原理…,當波長為^的單色光以人射角f從折射率為n.的介質入射到折射率為n:、厚度為e的介質膜面(見圖1)時,干涉明、暗紋條件為:
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=kλ,k=1,2,3,4,5...(1)
2e(n22一n12sin2i)1/2+δ’=(2k+1)λ/2,k=0,1,2,3,4...(2)
E式中k為干涉條紋級次;δ’為半波損失.
普通物理教材中討論薄膜干涉問題時,均近似地認為,δ’是指入射光波在光疏介質中前進,遇到光密介質i的界面時,在不超過臨界角的條件下,不論人射角的大小如何,在反射過程中都將產生半個波長的損失(嚴格地說, 只在掠射和正射情況下反射光的振動方向與入射光的振動方向才幾乎相反),故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當膜厚e一定,而入射角j可變時,干涉條紋級次^隨f而變,即同樣的人射角‘對應同一級明紋(或暗紋),叫等傾干涉,如以不同的入射角入射到平板介質上.當入射角£一定,而膜厚。可變時,干涉條紋級次隨。而變,即同樣的膜厚e對應同一級明紋(或暗紋)。叫等厚干涉,如劈尖干涉和牛頓環. 國產膜厚儀誠信企業推薦