薄膜干涉膜厚仪的精度

本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法来实现纳米级薄膜厚度的准确测量，研究对象为半导体锗和贵金属金两种材料。由于不同材料薄膜的特性差异，所适用的测量方法也会有所不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，由于其折射率为复数，且具有表面等离子体效应，所以采用基于表面等离子体共振的测量方法会更合适。为了进一步提高测量精度，本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来检测P光与S光之间的相位差，以提高厚度测量的精度。可测量大气压下薄膜厚度在1纳米到1毫米之间。薄膜干涉膜厚仪的精度

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。薄膜干涉膜厚仪设备生产白光干涉膜厚测量技术可以对薄膜的厚度、反射率、折射率等光学参数进行测量。

可以使用光谱分析方法来确定靶丸折射率和厚度。极值法和包络法、全光谱拟合法是通过分析膜的反射或透射光谱曲线来计算膜厚度和折射率的方法。极值法测量膜厚度是根据薄膜反射或透射光谱曲线上的波峰的位置来计算的。对于弱色散介质，折射率为恒定值，通过极大值点的位置可求得膜的光学厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；对于强色散介质，首先利用极值点求出膜厚度的初始值，然后利用色散模型计算折射率与入射波长的对应关系，通过拟合得到色散模型的系数，即可解出任意入射波长下的折射率。常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等。

自上世纪60年代开始，西方的工业生产线广泛应用基于X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统。随着质检需求的不断增长，20世纪70年代后，电涡流、超声波、电磁电容、晶体振荡等多种膜厚测量技术相继问世。90年代中期，随着离子辅助、离子束溅射、磁控溅射、凝胶溶胶等新型薄膜制备技术的出现，光学检测技术也不断更新迭代，以椭圆偏振法和光度法为主导的高精度、低成本、轻便、高速稳固的光学检测技术迅速占领日用电器和工业生产市场，并发展出了个性化定制产品的能力。对于市场占比较大的微米级薄膜，除了要求测量系统具有百纳米级的测量准确度和分辨率之外，还需要在存在不规则环境干扰的工业现场下具备较高的稳定性和抗干扰能力。随着技术的不断进步和应用领域的扩展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和拓展。

白光干涉频域解调顾名思义是在频域分析解调信号，测量装置与时域解调装置几乎相同，只需把光强测量装置换为CCD或者是光谱仪，接收到的信号是光强随着光波长的分布。由于时域解调中接收到的信号是一定范围内所有波长的光强叠加，因此将频谱信号中各个波长的光强叠加，即可得到与它对应的时域接收信号。由此可见，频域的白光干涉条纹不仅包含了时域白光干涉条纹的所有信息，还包含了时域干涉条纹中没有的波长信息。在频域干涉中，当两束相干光的光程差远大于光源的相干长度时，仍可以在光谱仪上观察到频域干涉条纹。这是由于光谱仪内部的光栅具有分光作用，能够将宽谱光变成窄带光谱，从而增加了光谱的相干长度。这一解调技术的优点就是在整个测量系统中没有使用机械扫描部件，从而在测量的稳定性和可靠性上得到很大的提高。常见的频域解调方法有峰峰值检测法、傅里叶解调法以及傅里叶变换白光干涉解调法等。膜厚仪依赖于膜层和底部材料的反射率和相位差来实现这一目的。本地膜厚仪推荐厂家

白光干涉膜厚测量技术的发展将促进相关产业的发展和科学技术的进步。薄膜干涉膜厚仪的精度

白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向。此项技术通过使用光谱仪将对条纹的测量转变为对不同波长光谱的测量，分析被测物体的光谱特性，得到相应的长度信息和形貌信息。与白光扫描干涉术相比，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，并减小了环境对其影响。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等。白光干涉光谱分析基于频域干涉的理论，采用白光作为宽波段光源，经过分光棱镜折射为两束光。这两束光分别经由参考面和被测物体入射，反射后再次汇聚合成，并由色散元件分光至探测器，记录频域干涉信号。这个光谱信号包含了被测表面信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在光谱信号当中。白光干涉光谱分析将白光干涉和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高且速度快的测量方法。薄膜干涉膜厚仪的精度