干涉法与分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉条纹的原理来确定薄膜厚度和折射率,然而与薄膜自发产生的等倾干涉不同,干涉法是通过设置参考光路,形成与测量光路间的干涉条纹,因此其相位信息包含两个部分,分别是由参考平面和测量平面间扫描高度引起的附加相位和由透明薄膜内部多次反射引起的膜厚相位。干涉法测量光路使用面阵CCD接收参考平面和测量平面间相干波面的干涉光强分布,不同于以上三种点测量方式,可一次性生成薄膜待测区域的表面形貌信息,但同时由于存在大量轴向扫描和数据解算,完成单次测量的时间相对较长。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对薄膜的表面和内部结构的联合测量和分析。南京工厂膜厚仪
本章主要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,二者联立即可求得靶丸折射率和厚度数据。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MATLAB曲线拟合测定极值点波长以及利用干涉级次连续性进行干涉级次判定的数据处理方法。应用碳氢(CH)薄膜对测量结果的可靠性进行了实验验证。工厂膜厚仪应用案例白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对薄膜的形貌变化的测量和分析。
白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向,此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。通过分析被测物体的光谱特性,就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术,它不需要大量的扫描过程,因此提高了测量效率,而且也减小了环境对它的影响。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。白干干涉光谱法是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,被分成两束光,这两束光分别入射到参考面和被测物体,反射回来后经过分光棱镜合成后,由色散元件分光至探测器,记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息,如果此时被测物体是薄膜,则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来,形成了一种精度高而且速度快的测量方法。
薄膜是指分子、原子或者是离子在基底表面沉积形成的一种特殊的二维材料。近几十年来,随着材料科学和镀膜工艺的不断发展,厚度在纳米量级(几纳米到几百纳米范围内)薄膜的研究和应用迅速增加。与体材料相比,因为纳米薄膜的尺寸很小,使得表面积与体积的比值增加,表面效应所表现出的性质非常突出,因而在光学性质和电学性质上有许多独特的表现。纳米薄膜应用于传统光学领域,在生产实践中也得到了越来越广泛的应用,尤其是在光通讯、光学测量,传感,微电子器件,生物与医学工程等领域的应用空间更为广阔。白光干涉膜厚测量技术可以应用于材料科学中的薄膜微结构分析。
开展白光干涉理论分析,在此基础详细介绍了白光垂直扫描干涉技术和白光反射光谱技术的基本原理,完成了应用于靶丸壳层折射率和厚度分布测量实验装置的设计及搭建。该实验装置主要由白光反射光谱探测模块、靶丸吸附转位模块、三维运动模块、气浮隔震平台等几部分组成,可实现靶丸的负压吸附、靶丸位置的精密调整以及靶丸360°范围的旋转及特定角度下靶丸壳层白光反射光谱的测量。基于白光垂直扫描干涉和白光反射光谱的基本原理,建立了二者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,二者联立即可求得靶丸折射率和厚度数据。白光干涉膜厚测量技术可以应用于半导体制造中的薄膜厚度控制。南京工厂膜厚仪
白光干涉膜厚测量技术可以应用于太阳能电池中的薄膜光学参数测量。南京工厂膜厚仪
在白光反射光谱探测模块中,入射光经过分光镜1分光后,一部分光通过物镜聚焦到靶丸表面,靶丸壳层上、下表面的反射光经过物镜、分光镜1、聚焦透镜、分光镜2后,一部分光聚焦到光纤端面并到达光谱仪探测器,可实现靶丸壳层白光干涉光谱的测量,一部分光到达CCD探测器,可获得靶丸表面的光学图像。靶丸吸附转位模块和三维运动模块分别用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度转位以及靶丸位置的辅助调整,测量过程中,将靶丸放置于轴系吸嘴前端,通过微型真空泵负压吸附于吸嘴上;然后,移动位移平台,将靶丸移动至CCD视场中心,通过Z向位移台,使靶丸表面成像清晰;利用光谱仪探测靶丸壳层的白光反射光谱;靶丸在轴系的带动下,平稳转位到特定角度,由于轴系的回转误差,转位后靶丸可能偏移CCD视场中心,此时可通过调整轴系前端的调心结构,使靶丸定点位于视场中心并采集其白光反射光谱;重复以上步骤,可实现靶丸特定位置或圆周轮廓白光反射光谱数据的测量。为减少外界干扰和震动而引起的测量误差,该装置放置于气浮平台上,通过高性能的隔振效果可保证测量结果的稳定性。 南京工厂膜厚仪