膜厚仪传感器精度

Michelson干涉物镜，准直透镜将白光缩束准直后垂直照射到待测晶圆上，反射光之间相互发生干涉，经准直镜后干涉光强进入光纤耦合单元，完成干涉部分。光纤传输的干涉信号进入光谱仪，计算机定时从光谱仪中采集光谱信号，获取诸如光强、反射率等信息，计算机对这些信息进行信号处理，滤除高频噪声信息，然后对光谱信息进行归一化处理，利用峰值对应的波长值，计算晶圆膜厚。光源采用氙灯光源，选择氙灯作为光源具有以下优点：氙灯均为连续光谱，且光谱分布几乎与灯输入功率变化无关，在寿命期内光谱能量分布也几乎不变；氙灯的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小；氙灯具有较高的电光转换效率，可以输出高能量的平行光等。可配合不同的软件进行数据处理和分析，如建立数据库、统计数据等。膜厚仪传感器精度

常用的白光垂直扫描干涉系统的原理是：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜，被分光镜分成两部分，一部分入射到固定的参考镜，另一部分入射到样品表面，当参考镜表面和样品表面的反射光再次汇聚后，发生干涉，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)探测双白光光束的干涉图像。通过Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，获得一系列干涉图像。根据干涉图像序列中对应点的光强随光程差变化曲线，可得该点的Z向相对位移；然后，通过CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置，可测量被测样品表面的三维形貌。该系统具有高分辨率和高灵敏度等特点，广泛应用于微观表面形貌测量和薄膜厚度测量等领域。纳米级膜厚仪企业通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度，利用膜层与底材的反射率和相位差来实现测量。

针对微米级工业薄膜厚度测量，开发了一种基于宽光谱干涉的反射式法测量方法，并研制了适用于工业应用的小型薄膜厚度测量系统，考虑了成本、稳定性、体积等因素要求。该系统结合了薄膜干涉和光谱共聚焦原理，采用波长分辨下的薄膜反射干涉光谱模型，利用经典模态分解和非均匀傅里叶变换的思想，提出了一种基于相位功率谱分析的膜厚解算算法。该算法能够有效利用全光谱数据准确提取相位变化，抗干扰能力强，能够排除环境噪声等假频干扰。经过对PVC标准厚度片、PCB板芯片膜层及锗基SiO2膜层的测量实验验证，结果表明该测厚系统具有1~75微米厚度的测量量程和微米级的测量不确定度，而且无需对焦，可以在10ms内完成单次测量，满足工业级测量需要的高效便捷的应用要求。

白光干涉膜厚仪基于薄膜对白光的反射和透射产生干涉现象，通过测量干涉条纹的位置和间距来计算出薄膜的厚度。这种仪器在光学薄膜、半导体、涂层和其他薄膜材料的生产和研发过程中具有重要的应用价值。当白光照射到薄膜表面时，部分光线会被薄膜反射，而另一部分光线会穿透薄膜并在薄膜内部发生多次反射和折射。这些反射和折射的光线会与原始入射光线产生干涉，形成干涉条纹。通过测量干涉条纹的位置和间距，可以推导出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚仪在光学薄膜领域具有广泛的应用。光学薄膜是一种具有特殊光学性质的薄膜材料，广泛应用于激光器、光学镜片、光学滤波器等光学元件中。通过白光干涉膜厚仪可以实现对光学薄膜厚度的精确测量，保证光学薄膜元件的光学性能。此外，白光干涉膜厚仪还可以用于半导体行业中薄膜材料的生产和质量控制，确保半导体器件的性能稳定和可靠性。白光干涉膜厚仪还可以应用于涂层材料的生产和研发过程中。涂层材料是一种在材料表面形成一层薄膜的工艺，用于增强材料的表面性能。通过白光干涉膜厚仪可以对涂层材料的厚度进行精确测量，保证涂层的均匀性和稳定性，提高涂层材料的质量和性能。白光干涉膜厚测量技术可以实现对复杂薄膜结构的测量。

薄膜干涉原理根据薄膜干涉原理…，当波长为^的单色光以人射角f从折射率为n．的介质入射到折射率为n：、厚度为e的介质膜面(见图1)时，干涉明、暗纹条件为：

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4...（2）

E式中k为干涉条纹级次；δ’为半波损失．

普通物理教材中讨论薄膜干涉问题时，均近似地认为，δ’是指入射光波在光疏介质中前进，遇到光密介质i的界面时，在不超过临界角的条件下，不论人射角的大小如何，在反射过程中都将产生半个波长的损失(严格地说， 只在掠射和正射情况下反射光的振动方向与入射光的振动方向才几乎相反)，故δ’是否存在决定于n1,n2,n3大小的比较。当膜厚e一定，而入射角j可变时，干涉条纹级次^随f而变，即同样的人射角‘对应同一级明纹(或暗纹)，叫等倾干涉，如以不同的入射角入射到平板介质上．当入射角￡一定，而膜厚。可变时，干涉条纹级次随。而变，即同样的膜厚e对应同一级明纹(或暗纹)。叫等厚干涉，如劈尖干涉和牛顿环． 该仪器的工作原理是通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度，基于反射率和相位差。原装膜厚仪性价比高

光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要采取降噪措施。膜厚仪传感器精度

目前，应用的显微干涉方式主要有Mirau显微干涉和Michelson显微干涉两张方式。在Mirau型显微干涉结构，在该结构中物镜和被测样品之间有两块平板，一个是涂覆有高反射膜的平板作为参考镜，另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜，由于参考镜位于物镜和被测样品之间，从而使物镜外壳更加紧凑，工作距离相对而言短一些，其倍率一般为10-50倍，Mirau显微干涉物镜参考端使用与测量端相同显微物镜，因此没有额外的光程差。是常用的方法之一。膜厚仪传感器精度