薄膜厚度测量 膜厚仪

晶圆对于半导体器件至关重要，膜厚是影响晶圆物理性质的重要参数之一。通常对膜厚的测量有椭圆偏振法、探针法、光学法等，椭偏法设备昂贵，探针法又会损伤晶圆表面。利用光学原理进行精密测试，一直是计量和测试技术领域中的主要方法之一，在光学测量领域，基于干涉原理的测量系统已成为物理量检测中十分精确的系统之一。光的干涉计量与测试本质是以光波的波长作为单位来进行计量的，现代的干涉测试与计量技术已能达到一个波长的几百分之一的测量精度，干涉测量的更大特点是它具有更高的灵敏度（或分辨率）和精度，。而且绝大部分干涉测试都是非接触的，不会对被测件带来表面损伤和附加误差；测量对象较广，并不局限于金属或非金属；可以检测多参数，如：长度、宽度、直径、表面粗糙度、面积、角度等。可以配合不同的软件进行分析和数据处理，例如建立数据库、统计数据等。薄膜厚度测量 膜厚仪

在纳米级薄膜的各项相关参数中，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中重要的参量之一，具有决定薄膜性质和性能的基本作用。然而，由于其极小尺寸及突出的表面效应，使得对纳米级薄膜的厚度准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法从手动到自动、有损到无损不断得到实现。对于不同性质薄膜，其适用的厚度测量方案也不相同。针对纳米级薄膜，应用光学原理的测量技术。相比其他方法，光学测量方法具有精度高、速度快、无损测量等优势，成为主要检测手段。其中代表性的测量方法有椭圆偏振法、干涉法、光谱法、棱镜耦合法等。小型膜厚仪生产商可测量大气压下薄膜厚度在1纳米到1毫米之间。

基于表面等离子体共振传感的测量方案，利用共振曲线的三个特征参量半高宽、—共振角和反射率小值，通过反演计算得到待测金属薄膜的厚度。该测量方案可同时得到金属薄膜的介电常数和厚度，操作方法简单。我们利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统，测得金膜在入射光波长分别为632.8nm和652.1nm时的共振曲线，由此得到金膜的厚度为55.2nm。由于该方案是一种强度测量方案，测量精度受环境影响较大，且测量结果存在多值性的问题，所以我们进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析，根据P光和S光之间相位差的变化实现厚度测量。

在初始相位为零的情况下，当被测光与参考光之间的光程差为零时，光强度将达到最大值。为探测两个光束之间的零光程差位置，需要精密Z轴向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动或移动载物台，垂直扫描过程中，用探测器记录下干涉光强，可得白光干涉信号强度与Z向扫描位置（两光束光程差）之间的变化曲线。干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化示意图，曲线中光强极大值位置即为零光程差位置，通过零过程差位置的精密定位，即可实现样品表面相对位移的精密测量；通过确定最大值对应的Z向位置可获得被测样品表面的三维高度。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。

本章介绍了基于白光反射光谱和白光垂直扫描干涉联用的靶丸壳层折射率测量方法。该方法利用白光反射光谱测量靶丸壳层光学厚度，利用白光垂直扫描干涉技术测量光线通过靶丸壳层后的光程增量，结合起来即可得到靶丸的折射率和厚度数据。在实验数据处理方面，为解决白光干涉光谱中波峰位置难以精确确定和单极值点判读可能存在干涉级次误差的问题，提出了利用MATLAB曲线拟合确定极值点波长以及根据干涉级次连续性进行干涉级次判断的数据处理方法。通过应用碳氢(CH)薄膜进行实验验证，证明该方法具有较高的测量精度和可靠性。白光干涉膜厚仪需要校准。测量膜厚仪厂家供应

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。薄膜厚度测量 膜厚仪

光具有传播的特性，不同波列在相遇的区域，振动将相互叠加，是各列光波独自在该点所引起的振动矢量和。两束光要发生干涉，应必须满足三个相干条件，即：频率一致、振动方向一致、相位差恒定。发生干涉的两束光在一些地方振动加强，而在另一些地方振动减弱，产生规则的明暗交替变化。任何干涉测量都是完全建立在这种光波典型特性上的。下图分别表示干涉相长和干涉相消的合振幅。与激光光源相比，白光光源的相干长度在几微米到几十微米内，通常都很短，更为重要的是，白光光源产生的干涉条纹具有一个典型的特征：即条纹有一个固定不变的位置，该固定位置对应于光程差为零的平衡位置，并在该位置白光输出光强度具有最大值，并通过探测该光强最大值，可实现样品表面位移的精密测量。此外，白光光源具有系统抗干扰能力强、稳定性好且动态范围大、结构简单，成本低廉等优点。因此，白光垂直扫描干涉、白光反射光谱等基于白光干涉的光学测量技术在薄膜三维形貌测量、薄膜厚度精密测量等领域得以广泛应用。薄膜厚度测量 膜厚仪