基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置,其特征在于:该装置包括白光光源、显微镜、分束镜、干涉物镜、光纤传输单元、准直器、光谱仪、USB传输线、计算机;光谱仪主要包括六部分,分别是:光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器;
光源发出的白光经准直镜扩束准直后成平行光,经分束镜射入Michelson干涉物镜,准直透镜将白光缩束准直后垂直照射到待测晶圆上,反射光之间相互发生干涉,经准直镜后干涉光强进入光纤耦合单元,完成干涉部分;
光纤传输的干涉信号进入光谱仪,计算机定时从光谱仪中采集光谱信号,获取诸如光强、反射率等信息,计算机对这些信息进行信号处理,滤除高频噪声信息,然后对光谱信息进行归一化处理,利用峰值对应的波长值,计算晶圆膜厚。 白光干涉膜厚测量技术可以实现对不同材料的薄膜进行测量;国内膜厚仪技术指导
膜厚仪是一种用于测量薄膜厚度的仪器,它的测量原理是通过光学干涉原理来实现的。在测量过程中,薄膜表面发生的光学干涉现象被用来计算出薄膜的厚度。具体来说,膜厚仪通过发射一束光线照射到薄膜表面,并测量反射光的干涉现象来确定薄膜的厚度。膜厚仪的测量原理非常精确和可靠,因此在许多领域都可以得到广泛的应用。首先,薄膜工业是膜厚仪的主要应用领域之一。在薄膜工业中,膜厚仪可以用来测量各种类型的薄膜,例如光学薄膜、涂层薄膜、导电薄膜等。通过膜厚仪的测量,可以确保生产出的薄膜具有精确的厚度和质量,从而满足不同行业的需求。其次,在电子行业中,膜厚仪也扮演着重要的角色。例如,在半导体制造过程中,膜厚仪可以用来测量各种薄膜层的厚度,以确保芯片的制造质量和性能。此外,膜厚仪还可以应用于显示器件、光伏电池、电子元件等领域,为电子产品的研发和生产提供关键的技术支持。除此之外,膜厚仪还可以在材料科学、化工、生物医药等领域中发挥作用。例如,在材料科学研究中,膜厚仪可以用来测量不同材料的薄膜厚度,从而帮助科研人员了解材料的性能和特性。在化工生产中,膜厚仪可以用来监测涂层薄膜的厚度,以确保产品的质量和稳定性。光干涉膜厚仪的原理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升和扩展。
论文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象 ,研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同,所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高,在通信波段(1550nm附近)不透明的特点,选择采用白光干涉的测量方法;而厚度更薄的金膜的折射率为复数,且能激发的表面等离子体效应,因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法;为了进一步改善测量的精度,论文还研究了外差干涉测量法,通过引入高精度的相位解调手段,检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。
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劣,难以一概而论。,按照薄膜厚度的增加,适用的测量方式分别为分光光度法、椭圆偏振法、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200nm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。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。
用峰峰值法处理光谱数据时,被测光程差的分辨率取决于光谱仪或CCD的分辨率。我们只需要获取相邻的两个干涉峰值处的波长信息,即可确定光程差,不必关心此波长处的光强大小,从而降低了数据处理难度。此外,也可以利用多组相邻干涉光谱极值对应的波长分别求出光程差,然后再求平均值作为测量结果,以提高该方法的测量精度。但是,峰峰值法存在着一些缺点:当使用宽带光源时,不可避免地会有与光源同分布的背景光叠加在接收光谱中,从而引起峰值处波长的改变,从而引入测量误差。同时,当两干涉信号之间的光程差很小,导致其干涉光谱只有一个干涉峰时,此法便不再适用。白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的大范围测量和分析。国内膜厚仪定做
白光干涉膜厚仪是用于测量薄膜厚度的一种仪器,可用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。国内膜厚仪技术指导
薄膜作为一种特殊的微结构 ,近年来在电子学 、摩擦学、现代光学得到了广泛的应用,薄膜的测试技术变得越来越重要。尤其是在厚度这一特定方向上,尺寸很小,基本上都是微观可测量。因此,在微纳测量领域中,薄膜厚度的测试是一个非常重要而且很实用的研究方向。在工业生产中,薄膜的厚度直接关系到薄膜能否正常工作。在半导体工业中,膜厚的测量是硅单晶体表面热氧化厚度以及平整度质量控制的重要手段。薄膜的厚度影响薄膜的电磁性能、力学性能和光学性能等,所以准确地测量薄膜的厚度成为一种关键技术。国内膜厚仪技术指导