國產(chǎn)膜厚儀產(chǎn)品原理

白光干涉測量技術(shù)，也稱為光學(xué)低相干干涉測量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。與所有光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉也是通過觀察干涉圖案變化來分析干涉光程差變化，并通過各種解調(diào)方案實現(xiàn)對待測物理量的測量。采用寬譜光源的優(yōu)點是，由于白光光源的相干長度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長的零級干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對應(yīng)。因此，中心零級干涉條紋的存在為測量提供了一個可靠的位置參考，只需一個干涉儀即可進行待測物理量的測量，克服了傳統(tǒng)干涉儀不能進行測量的缺點。同時，相對于其他測量技術(shù)，白光干涉測量方法還具有環(huán)境不敏感、抗干擾能力強、動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點。經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、溫度、應(yīng)變、位移等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗，需要進行充分的培訓(xùn)和實踐。國產(chǎn)膜厚儀產(chǎn)品原理

光譜儀主要包括六部分，分別是：光纖入口、準(zhǔn)直鏡、光柵、聚焦鏡、區(qū)域檢測器、帶OFLV濾波器的探測器。光由光纖進入光譜儀中，通過濾波器和準(zhǔn)直器后投射到光柵上，由光柵將白光色散成光譜，經(jīng)過聚焦鏡將其投射到探測器上后，由探測器將光信號傳入計算機。光纖接頭將輸入光纖固定在光譜儀上，使得來自輸入光纖的光能夠進入光學(xué)平臺；濾波器將光輻射限制在預(yù)定波長區(qū)域；準(zhǔn)直鏡將進入光學(xué)平臺的光聚焦到光譜儀的光柵上，保證光路和光柵之間的準(zhǔn)直性；光柵衍射來自準(zhǔn)直鏡的光并將衍射光導(dǎo)向聚焦鏡；聚焦鏡接收從光柵反射的光并將光聚焦到探測器上；探測器將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換為nm波長系統(tǒng)；區(qū)域檢測器提供90％的量子效率和垂直列中的像素，以從光譜儀的狹縫圖像的整個高度獲取光，顯著改善了信噪比。膜厚儀推薦白光干涉膜厚測量技術(shù)可以在不同環(huán)境下進行測量；

干涉法和分光光度法都是基于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。不同于薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉，干涉法是通過設(shè)置參考光路來形成參考平面和測量平面間干涉條紋，因此其相位信息包含兩個部分，分別是由掃描高度引起的附加相位和由薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法的測量光路使用面陣CCD接收參考平面和測量平面間相干波面的干涉光強分布。與以上三種點測量方式不同，干涉法能夠一次性生成薄膜待測區(qū)域的表面形貌信息，但因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。

論文所研究的鍺膜厚度約300nm ，導(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰，此時常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案（如峰峰值法等）將不再適用。為此，我們提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案，并設(shè)計搭建了膜厚測量系統(tǒng)。溫度測量實驗結(jié)果表明，峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測量方案，我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm，實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。論文通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究，實現(xiàn)了對鍺膜和金膜的厚度測量。論文主要的創(chuàng)新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測量?？偨Y(jié)，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。

針對現(xiàn)有技術(shù)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(zhǔn)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(zhǔn)直鏡、光柵、聚焦鏡、區(qū)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(fā)出白光，經(jīng)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(xù)記錄反射信號，通過USB線將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X。可以實現(xiàn)對晶圓膜厚的無損測量，時間快、設(shè)備小巧、操作簡單、精度高，適合實驗室檢測。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量。原裝膜厚儀常見問題

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜的在線檢測和控制；國產(chǎn)膜厚儀產(chǎn)品原理

通過基于表面等離子體共振傳感的測量方案，結(jié)合共振曲線的三個特征參數(shù)，即共振角、半高寬和反射率小值，反演計算可以精確地得到待測金屬薄膜的厚度和介電常數(shù)。該方案操作簡單，利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實驗系統(tǒng)即可得到共振曲線，從而得到金膜的厚度。由于該方案為一種強度測量方案，受環(huán)境影響較大，測量結(jié)果存在多值性問題，因此研究人員進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析，從P光和S光之間相位差的變化來實現(xiàn)厚度測量。國產(chǎn)膜厚儀產(chǎn)品原理