论文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象,研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特点,选择采用白光干涉的测量方法;而厚度更薄的金膜的折射率为复数,且能激发的表面等离子体效应,因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法;为了进一步改善测量的精度,论文还研究了外差干涉测量法,通过引入高精度的相位解调手段,检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对不同材料的薄膜的联合测量和分析。朝阳区膜厚仪厂家供应
白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向,此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。通过分析被测物体的光谱特性,就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术,它不需要大量的扫描过程,因此提高了测量效率,而且也减小了环境对它的影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度。白干干涉光谱法是基于频域干涉的理论,采用白光作为宽波段光源,经过分光棱镜,被分成两束光,这两束光分别入射到参考面和被测物体,反射回来后经过分光棱镜合成后,由色散元件分光至探测器,记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息,如果此时被测物体是薄膜,则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来,形成了一种精度高而且速度快的测量方法。江门膜厚仪主要功能与优势白光干涉膜厚测量技术可以应用于太阳能电池中的薄膜光学参数测量。
采用峰峰值法处理光谱数据时,被测光程差的分辨率取决于光谱仪或CCD的分辨率。我们只需获得相邻的两干涉峰值处的波长信息即可得出光程差,不必关心此波长处的光强大小,从而降低数据处理的难度。也可以利用多组相邻的干涉光谱极值对应的波长来分别求出光程差,然后再求平均值作为测量光程差,这样可以提高该方法的测量精度。但是,峰峰值法存在着一些缺点:当使用宽带光源作为输入光源时,接收光谱中不可避免地叠加有与光源同分布的背景光,从而引起峰值处波长的改变,引入测量误差。同时,当两干涉信号之间的光程差很小,导致其干涉光谱只有一个干涉峰的时候,此法便不再适用。
白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空间位置的变化,从而得到被测物体的信息。它是在单色光相移干涉术的基础上发展而来的。单色光相移干涉术利用光路使参考光和被测表面的反射光发生干涉,再使用相移的方法调制相位,利用干涉场中光强的变化计算出其每个数据点的初始相位,但是这样得到的相位是位于(-π,+π]间,所以得到的是不连续的相位。因此,需要进行相位展开使其变为连续相位。再利用高度与相位的信息求出被测物体的表面形貌。单色光相移法具有测量速度快、测量分辨力高、对背景光强不敏感等优点。但是,由于单色光干涉无法确定干涉条纹的零级位置。因此,在相位解包裹中无法得到相位差的周期数,所以只能假定相位差不超过一个周期,相当于测试表面的相邻高度不能超过四分之一波长[27]。这就限制了其测量的范围,使它只能测试连续结构或者光滑表面结构。白光干涉膜厚测量技术可以应用于半导体制造中的薄膜厚度控制。
薄膜作为重要元件,通常使用金属、合金、化合物、聚合物等作为其主要基材,品类涵盖光学膜、电隔膜、阻隔膜、保护膜、装饰膜等多种功能性薄膜,广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。常用薄膜的厚度范围从纳米级到微米级不等。纳米和亚微米级薄膜主要是基于干涉效应调制的光学薄膜,包括各种增透增反膜、偏振膜、干涉滤光片和分光膜等。部分薄膜经特殊工艺处理后还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性,对通讯、显示、存储等领域内光学仪器的质量起决定性作用[1-3],如平面显示器使用的ITO镀膜,太阳能电池表面的SiO2减反射膜等。微米级以上的薄膜以工农业薄膜为主,多使用聚酯材料,具有易改性、可回收、适用范围广等特点。例如6微米厚度以下的电容器膜,20微米厚度以下的大部分包装印刷用薄膜,25~38微米厚的建筑玻璃贴膜及汽车贴膜,以及厚度为25~65微米的防伪标牌及拉线胶带等。微米级薄膜利用其良好的延展、密封、绝缘特性,遍及食品包装、表面保护、磁带基材、感光储能等应用市场,加工速度快,市场占比高。白光干涉膜厚测量技术可以实现对不同材料的薄膜进行测量。景德镇膜厚仪推荐厂家
白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对不同材料的薄膜的测量和分析。朝阳区膜厚仪厂家供应
论文所研究的锗膜厚度约300nm,导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰,此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案(如峰峰值法等)将不再适用。为此,我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案,并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明,峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案,我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm,实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。论文通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究,实现了对锗膜和金膜的厚度测量。论文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案,并将其应用于极短光程差的测量。朝阳区膜厚仪厂家供应