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光谱仪或者是CCD ,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。这种膜厚仪可以测量大气压下 。光干涉膜厚仪安装操作注意事项
常用白光垂直扫描干涉系统的原理 :入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜后,被分光镜分成两部分,一个部分入射到固定的参考镜,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通过分光镜后,再次汇聚发生干涉,干涉光通过透镜后,利用电荷耦合器(CCD)可探测整个视场内双白光光束的干涉图像。利用Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描,可获得一系列的干涉图像。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,由CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置获得被测样品表面的三维形貌。防水膜厚仪产品基本性能要求白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的在线检测和控制。
由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同,因而多种测量方法各有优缺,难以一概而论。将上述各测量特点总结如表1-1所示,按照薄膜厚度的增加,适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜,白光干涉轮廓仪的测量精度较低,分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200 nm的薄膜,由于透过率曲线缺少峰谷值,椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜,通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样,得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上,分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上,我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。
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。随着技术的进步和应用领域的拓展,白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展。
微纳制造技术的发展推动着检测技术向微纳领域进军 ,微结构和薄膜结构作为微纳器件中的重要组成部分,在半导体、航天航空、医学、现代制造等领域得到了广泛的应用,由于其微小和精细的特征,传统检测方法不能满足要求。白光干涉法具有非接触、无损伤、高精度等特点,被广泛应用在微纳检测领域,另外光谱测量具有高效率、测量速度快的优点。因此,本文提出了白光干涉光谱测量方法并搭建了测量系统。和传统白光扫描干涉方法相比,其特点是具有较强的环境噪声抵御能力,并且测量速度较快。操作之前需要专 业技能和经验的培训和实践。光干涉膜厚仪安装操作注意事项
白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子工业中的薄膜电阻率测量;光干涉膜厚仪安装操作注意事项
干涉测量法[9-10]是基于光的干涉原理实现对薄膜厚度测量的光学方法 ,是一种高精度的测量技术。采用光学干涉原理的测量系统一般具有结构简单,成本低廉,稳定性好,抗干扰能力强,使用范围广等优点。对于大多数的干涉测量任务,都是通过薄膜表面和基底表面之间产生的干涉条纹的形状和分布规律,来研究干涉装置中待测物理量引入的光程差或者是位相差的变化,从而达到测量目的。光学干涉测量方法的测量精度可达到甚至优于纳米量级,而利用外差干涉进行测量,其精度甚至可以达到10-3nm量级[11]。根据所使用光源的不同,干涉测量方法又可以分为激光干涉测量和白光干涉测量两大类。激光干涉测量的分辨率更高,但是不能实现对静态信号的测量,只能测量输出信号的变化量或者是连续信号的变化,即只能实现相对测量。而白光干涉是通过对干涉信号中心条纹的有效识别来实现对物理量的测量,是一种测量方式,在薄膜厚度的测量中得到了广泛的应用。光干涉膜厚仪安装操作注意事项