高速膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)

根據(jù)以上分析可知 ，白光干涉時(shí)域解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是：①能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量；②抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的分辨率與光源輸出功率的波動(dòng)，光源的波長(zhǎng)漂移以及外界環(huán)境對(duì)光纖的擾動(dòng)等因素?zé)o關(guān)；③測(cè)量精度與零級(jí)干涉條紋的確定精度以及反射鏡的精度有關(guān)；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是，時(shí)域解調(diào)方法需要借助掃描部件移動(dòng)干涉儀一端的反射鏡來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償，所以?huà)呙柩b置的分辨率將影響系統(tǒng)的精度。采用這種解調(diào)方案的測(cè)量分辨率一般是幾個(gè)微米，達(dá)到亞微米的分辨率，主要受機(jī)械掃描部件的分辨率和穩(wěn)定性限制。文獻(xiàn)[46]所報(bào)道的位移掃描的分辨率可以達(dá)到0.54μm。當(dāng)所測(cè)光程差較小時(shí)，F(xiàn)-P腔前后表面干涉峰值相距很近，難以區(qū)分，此時(shí)時(shí)域解調(diào)方案的應(yīng)用受到限制。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測(cè)量和分析 。高速膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)

白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空間位置的變化 ，從而得到被測(cè)物體的信息 。它是在單色光相移干涉術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。單色光相移干涉術(shù)利用光路使參考光和被測(cè)表面的反射光發(fā)生干涉，再使用相移的方法調(diào)制相位，利用干涉場(chǎng)中光強(qiáng)的變化計(jì)算出其每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的初始相位，但是這樣得到的相位是位于（-π，+π]間，所以得到的是不連續(xù)的相位。因此，需要進(jìn)行相位展開(kāi)使其變?yōu)檫B續(xù)相位。再利用高度與相位的信息求出被測(cè)物體的表面形貌。單色光相移法具有測(cè)量速度快、測(cè)量分辨力高、對(duì)背景光強(qiáng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于單色光干涉無(wú)法確定干涉條紋的零級(jí)位置。因此，在相位解包裹中無(wú)法得到相位差的周期數(shù)，所以只能假定相位差不超過(guò)一個(gè)周期，相當(dāng)于測(cè)試表面的相鄰高度不能超過(guò)四分之一波長(zhǎng)[27]。這就限制了其測(cè)量的范圍，使它只能測(cè)試連續(xù)結(jié)構(gòu)或者光滑表面結(jié)構(gòu)。微米級(jí)膜厚儀常見(jiàn)問(wèn)題白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu) ，近年來(lái)在電子學(xué) 、摩擦學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用，薄膜的測(cè)試技術(shù)變得越來(lái)越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測(cè)量。因此，在微納測(cè)量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測(cè)試是一個(gè)非常重要而且很實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測(cè)量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，所以準(zhǔn)確地測(cè)量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。

采用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時(shí) ，被測(cè)光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長(zhǎng)信息即可得出光程差，不必關(guān)心此波長(zhǎng)處的光強(qiáng)大小，從而降低數(shù)據(jù)處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)來(lái)分別求出光程差，然后再求平均值作為測(cè)量光程差，這樣可以提高該方法的測(cè)量精度。但是，峰峰值法存在著一些缺點(diǎn)：當(dāng)使用寬帶光源作為輸入光源時(shí)，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長(zhǎng)的改變，引入測(cè)量誤差。同時(shí)，當(dāng)兩干涉信號(hào)之間的光程差很小，導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的時(shí)候，此法便不再適用。白光干涉膜厚儀是用于測(cè)量薄膜厚度的一種儀器，可用于透明薄膜和平行表面薄膜的測(cè)量。

光譜擬合法易于測(cè)量具有應(yīng)用領(lǐng)域 ，由于使用了迭代算法，因此該方法的優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入，遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測(cè)量。其缺點(diǎn)是不夠?qū)嵱?，該方法需要一個(gè)較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng))，但是在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確，尤其是對(duì)于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無(wú)法用公式準(zhǔn)確地表示出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中只能使用簡(jiǎn)化模型，因此，通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計(jì)算速度慢也不能滿(mǎn)足快速計(jì)算的要求。可測(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。國(guó)內(nèi)膜厚儀答疑解惑

白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用至關(guān)重要。高速膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)

針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量 ，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)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(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)波長(zhǎng)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(duì)由環(huán)境噪聲帶來(lái)的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測(cè)量量程，μm.的測(cè)量不確定度。由于無(wú)需對(duì)焦，可在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量，滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)測(cè)量高效便捷的應(yīng)用要求。高速膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)