薄膜厚度檢測(cè) 膜厚儀

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2024-01-24

該文主要研究了以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象,實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性,主要涉及三種方法,分別是白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同,所適用的測(cè)量方法也不同。對(duì)于折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的半導(dǎo)體鍺膜,選擇采用白光干涉的測(cè)量方法;而對(duì)于厚度更薄的金膜,其折射率為復(fù)數(shù),且能夠激發(fā)表面等離子體效應(yīng),因此采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,論文還研究了外差干涉測(cè)量法,通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段并檢測(cè)P光和S光之間的相位差來(lái)提高厚度測(cè)量的精度??偟膩?lái)說(shuō),白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。薄膜厚度檢測(cè) 膜厚儀

膜厚儀是一種可以用于精確測(cè)量光學(xué)薄膜厚度的儀器,是光學(xué)薄膜制備和表征中不可或缺的工具。在光學(xué)薄膜領(lǐng)域,薄膜的厚度直接影響到薄膜的光學(xué)性能和應(yīng)用效果。因此,準(zhǔn)確測(cè)量薄膜厚度對(duì)于研究和生產(chǎn)具有重要意義。膜厚儀測(cè)量光學(xué)薄膜的具體方法通常包括以下幾個(gè)步驟:樣品準(zhǔn)備:首先需要準(zhǔn)備待測(cè)薄膜樣品,通常是將薄膜沉積在基片上,確保樣品表面平整干凈,無(wú)雜質(zhì)和損傷。儀器校準(zhǔn):在進(jìn)行測(cè)量之前,需要對(duì)膜厚儀進(jìn)行校準(zhǔn),確保儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。校準(zhǔn)過(guò)程通常包括使用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比對(duì),調(diào)整儀器參數(shù)。測(cè)量操作:將樣品放置在膜厚儀的測(cè)量臺(tái)上,調(diào)節(jié)儀器參數(shù),如波長(zhǎng)、入射角等,然后啟動(dòng)測(cè)量程序。膜厚儀會(huì)通過(guò)光學(xué)干涉原理測(cè)量樣品表面反射的光線,從而得到薄膜的厚度信息。數(shù)據(jù)分析:膜厚儀通常會(huì)輸出一系列的數(shù)據(jù),包括薄膜的厚度、折射率等信息。對(duì)于這些數(shù)據(jù),需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理,以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。膜厚儀測(cè)量光學(xué)薄膜的具體方法需要注意的一些關(guān)鍵點(diǎn)包括:樣品表面的處理對(duì)測(cè)量結(jié)果有重要影響,因此在進(jìn)行測(cè)量之前需要確保樣品表面的平整和清潔國(guó)內(nèi)膜厚儀品牌企業(yè)隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提高和拓展。

針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量,開(kāi)發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)量方法,并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng),考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理,采用波長(zhǎng)分辨下的薄膜反射干涉光譜模型,利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想,提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化,抗干擾能力強(qiáng),能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明該測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測(cè)量量程和微米級(jí)的測(cè)量不確定度,而且無(wú)需對(duì)焦,可以在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量,滿足工業(yè)級(jí)測(cè)量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。

在初始相位為零的情況下,當(dāng)被測(cè)光與參考光之間的光程差為零時(shí),光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為探測(cè)兩個(gè)光束之間的零光程差位置,需要精密Z軸向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)載物臺(tái),垂直掃描過(guò)程中,用探測(cè)器記錄下干涉光強(qiáng),可得白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置(兩光束光程差)之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長(zhǎng)處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化示意圖,曲線中光強(qiáng)極大值位置即為零光程差位置,通過(guò)零過(guò)程差位置的精密定位,即可實(shí)現(xiàn)樣品表面相對(duì)位移的精密測(cè)量;通過(guò)確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置可獲得被測(cè)樣品表面的三維高度。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差,通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度。

極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單,快速,同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問(wèn)題,測(cè)試范圍廣,但沒(méi)有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素,以至于精度不夠高。此外,由于受曲線擬合精度的限制,該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求,通常用這種方法測(cè)量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm,以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)恰當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來(lái)設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限,并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值,引入適合的色散模型,再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實(shí)際的透過(guò)率和反射率(通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)直接測(cè)量的薄膜透射率或反射率)有所不同,建立評(píng)價(jià)函數(shù),當(dāng)計(jì)算的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時(shí),我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測(cè)量。國(guó)內(nèi)膜厚儀品牌企業(yè)

白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量和分析。薄膜厚度檢測(cè) 膜厚儀

為了分析白光反射光譜的測(cè)量范圍,進(jìn)行了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測(cè)量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,對(duì)于殼層厚度為30μm的靶丸,其白光反射光譜各譜峰非常密集,干涉級(jí)次數(shù)值大;此外,由于靶丸殼層的吸收,壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加,其白光反射光譜各譜峰將更加密集,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各干涉譜峰波長(zhǎng)的測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量,需采用紅外寬譜光源和光譜探測(cè)器。對(duì)于殼層厚度為μm的靶丸,測(cè)量的波峰相對(duì)較少,容易實(shí)現(xiàn)殼層白光反射光譜譜峰波長(zhǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量;隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小,兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小,以至于光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰,難以使用峰值探測(cè)的白光反射光譜方法測(cè)量其厚度。為了實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測(cè)量,可采用紫外寬譜光源和光譜探測(cè)器提升其探測(cè)厚度下限。薄膜厚度檢測(cè) 膜厚儀