確定靶丸折射率及厚度的算法,由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān),這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進(jìn)行分析計(jì)算,可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計(jì)算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計(jì)算,對于弱色散介質(zhì),折射率為恒定值,根據(jù)兩個或兩個以上的極大值點(diǎn)的位置,求得膜的光學(xué)厚度,若已知膜折射率即可求解膜的厚度;對于強(qiáng)色散介質(zhì),首先利用極值點(diǎn)求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值,可根據(jù)極大值點(diǎn)位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系,再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性,引入合適的色散模型,常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等,利用折射率與入射波長的關(guān)系式,通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù),即可解得任意入射波長下的折射率。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測量。新鄉(xiāng)膜厚儀供應(yīng)鏈
干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來確定薄膜厚度和折射率,然而與薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉不同,干涉法是通過設(shè)置參考光路,形成與測量光路間的干涉條紋,因此其相位信息包含兩個部分,分別是由參考平面和測量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測量光路使用面陣CCD接收參考平面和測量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布,不同于以上三種點(diǎn)測量方式,可一次性生成薄膜待測區(qū)域的表面形貌信息,但同時由于存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算,完成單次測量的時間相對較長。臨沂膜厚儀產(chǎn)品原理白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制。
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號解調(diào)方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出,用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。因此,該解調(diào)方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差,進(jìn)而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)速度較快,受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT(快速傅里葉變換)理論,若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2,則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),所以此方法主要應(yīng)用于對解調(diào)精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換,然后濾波、提取主頻信號后進(jìn)行逆傅里葉變換,然后做對數(shù)運(yùn)算,并取其虛部做相位反包裹運(yùn)算,由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明其測量精度比傅里葉變換高。
論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象,研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特點(diǎn),選擇采用白光干涉的測量方法;而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù),且能激發(fā)明顯的表面等離子體效應(yīng),因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法;為了進(jìn)一步改善測量的精度,論文還研究了外差干涉測量法,通過引入高精度的相位解調(diào)手段,檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜厚度的在線檢測和自動控制。
針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量,研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理,綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求,研制了滿足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型,結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想,提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法,能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化,對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾,具有很好的抗干擾性。通過對PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片,PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程,μm.的測量不確定度。由于無需對焦,可在10ms內(nèi)完成單次測量,滿足工業(yè)級測量高效便捷的應(yīng)用要求。 白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)通信中的薄膜透過率測量。金山區(qū)膜厚儀主要功能與優(yōu)勢
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對薄膜的三維成像和分析。新鄉(xiāng)膜厚儀供應(yīng)鏈
干涉測量法[9-10]是基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法,是一種高精度的測量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng),使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。對于大多數(shù)的干涉測量任務(wù),都是通過薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)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(dá)到測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級,而利用外差干涉進(jìn)行測量,其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級[11]。根據(jù)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(shí)現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量,只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化,即只能實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(yīng)用。新鄉(xiāng)膜厚儀供應(yīng)鏈