膜厚儀原理

白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源，白光作為一種寬光譜的光源，相干長度較短，因此發(fā)生干涉的位置只能在很小的空間范圍內(nèi)。而且在白光干涉時，有一個確切的零點位置。當測量光和參考光的光程相等時，所有波段的光都會發(fā)生相長干涉，這時就能觀測到有一個很明亮的零級條紋，同時干涉信號也出現(xiàn)最大值，通過分析這個干涉信號，就能得到表面上對應數(shù)據(jù)點的相對高度，從而得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測量干涉條紋來完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此，為了提高精度，就需要更為復雜的光學系統(tǒng)，這使得條紋的測量變成一項費力又費時的工作?？偟膩碚f，白光干涉膜厚儀是一種應用很廣的測量薄膜厚度的儀器。膜厚儀原理

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測量方法各有優(yōu)劣，難以一概而論。，按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為分光光度法、橢圓偏振法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。非接觸式膜厚儀廣泛應用于電子、半導體、光學、化學等領(lǐng)域，為研究和開發(fā)提供了有力的手段。

光具有相互疊加的特性，發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強，而在另一些地方振動減弱，并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測量需要滿足三個相干條件：頻率一致、振動方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比，白光光源的相干長度較短，通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個固定的位置，對應于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強度具有最大值。通過探測光強最大值，可以實現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù)，具有抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點，并廣泛應用于薄膜三維形貌測量和薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域。

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。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和實踐。

干涉法測量可表述為：白光干涉光譜法主要利用光的干涉原理和光譜分光原理，利用光在不同波長處的干涉光強進行求解。光源出射的光經(jīng)分光棱鏡分成兩束，其中一束入射到參考鏡，另一束入射到測量樣品表面，兩束光均發(fā)生反射并入射到分光棱鏡，此時這兩束光會發(fā)生干涉。干涉光經(jīng)光譜儀采集得到白光光譜干涉信號，經(jīng)由計算機處理數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果變化，之后讀出厚度值或變化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圓膜厚測量裝置，對于晶圓膜厚測量具有重要意義，設(shè)備價格、空間大小、操作難易程度都是其影響因素。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過測量反射光的干涉來計算膜層厚度。高速膜厚儀定做價格

白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數(shù)進行測量。膜厚儀原理

本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來實現(xiàn)納米級薄膜厚度的準確測量，研究對象為半導體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測量方法也會有所不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導體鍺膜，采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復數(shù)，且具有表面等離子體效應，所以采用基于表面等離子體共振的測量方法會更合適。為了進一步提高測量精度，本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)手段來檢測P光與S光之間的相位差，以提高厚度測量的精度。膜厚儀原理