白光干涉在零光程差處,出現(xiàn)零級干涉條紋,隨著光程差的增加,光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移,疊加的整體效果使條紋對比度下降。測量精度高,可以實現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強,動態(tài)范圍大,具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別,但也有很多的共同之處。可以說,白光干涉實際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加,在頻域上觀察到的就是不同波長對應(yīng)的干涉光強變化曲線。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對不同材料的薄膜的聯(lián)合測量和分析。吉安膜厚儀招商加盟
白光掃描干涉法采用白光為光源,壓電陶瓷驅(qū)動參考鏡進行掃描,干涉條紋掃過被測面,通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量,上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到,但是由于薄膜上下表面的反射,會使提取出來的白光干涉信號出現(xiàn)雙峰形式,變得更復(fù)雜。另外,由于白光掃描法需要掃描過程,因此測量時間較長而且易受外界干擾?;趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測試方法,實現(xiàn)了對雙峰干涉信號的自動分離,實現(xiàn)了薄膜厚度的測量。天門膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)白光干涉膜厚測量技術(shù)可以實現(xiàn)對薄膜厚度的在線檢測和自動控制。
白光光譜法克服了干涉級次的模糊識別問題,具有動態(tài)測量范圍大,連續(xù)測量時波動范圍小的特點,但在實際測量中,由于測量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素,干涉級次的測量精度仍其受影響,會出現(xiàn)干擾級次的誤判和干擾級次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計算得到的干擾級次m值與實際譜峰干涉級次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級次,本文依據(jù)干涉級次的連續(xù)特性設(shè)計了以下校正流程圖,獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測量曲線。
基于表面等離子體共振傳感的測量方案,利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值,通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度,操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實驗系統(tǒng),測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線,由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案,測量精度受環(huán)境影響較大,且測量結(jié)果存在多值性的問題,所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析,根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實現(xiàn)厚度測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)薄膜設(shè)計中的薄膜參數(shù)測量。
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來,人們在理論和實驗上展開了討論和研究。結(jié)果表明,動態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器,應(yīng)用于光學(xué)信號處理和加密領(lǐng)域。在論文中,我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調(diào)方案,可以用于當(dāng)光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個干涉峰時的信號解調(diào),實現(xiàn)納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中,當(dāng)干涉光程差超過光源相干長度的時候,仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加,每一列單色光的相干長度都是無限的。當(dāng)我們使用光譜儀來接收干涉光譜時,由于光譜儀光柵的分光作用,將寬光譜的白光變成了窄帶光譜,從而使相干長度發(fā)生變化。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的光學(xué)參數(shù)和厚度分布的聯(lián)合測量和分析。吉安膜厚儀招商加盟
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中的薄膜厚度控制。吉安膜厚儀招商加盟
確定靶丸折射率及厚度的算法,由于干涉光譜信號與膜的光參量直接相關(guān),這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測量膜的反射或透射光譜進行分析計算,可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號分析計算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算,對于弱色散介質(zhì),折射率為恒定值,根據(jù)兩個或兩個以上的極大值點的位置,求得膜的光學(xué)厚度,若已知膜折射率即可求解膜的厚度;對于強色散介質(zhì),首先利用極值點求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值,可根據(jù)極大值點位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長和折射率的對應(yīng)關(guān)系,再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性,引入合適的色散模型,常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等,利用折射率與入射波長的關(guān)系式,通過二乘法擬合得到色散模型的系數(shù),即可解得任意入射波長下的折射率。吉安膜厚儀招商加盟