纳米级膜厚仪安装操作注意事项

薄膜是一种特殊的微结构，在电子学、摩擦学、现代光学等领域得到了广泛应用，因此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的。因此，在微纳测量领域中，薄膜厚度的测试是一个非常重要且实用的研究方向。在工业生产中，薄膜的厚度直接影响薄膜是否能正常工作。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。薄膜的厚度会影响其电磁性能、力学性能和光学性能等，因此准确地测量薄膜的厚度成为一种关键技术。Michelson干涉仪的光路长度支配了精度。纳米级膜厚仪安装操作注意事项

晶圆对于半导体器件至关重要，膜厚是影响晶圆物理性质的重要参数之一。通常对膜厚的测量有椭圆偏振法、探针法、光学法等，椭偏法设备昂贵，探针法又会损伤晶圆表面。利用光学原理进行精密测试，一直是计量和测试技术领域中的主要方法之一，在光学测量领域，基于干涉原理的测量系统已成为物理量检测中十分精确的系统之一。光的干涉计量与测试本质是以光波的波长作为单位来进行计量的，现代的干涉测试与计量技术已能达到一个波长的几百分之一的测量精度，干涉测量的更大特点是它具有更高的灵敏度（或分辨率）和精度，。而且绝大部分干涉测试都是非接触的，不会对被测件带来表面损伤和附加误差；测量对象较广，并不局限于金属或非金属；可以检测多参数，如：长度、宽度、直径、表面粗糙度、面积、角度等。本地膜厚仪调试光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要采取降噪措施。

在对目前常用的白光干涉测量方案进行比较研究后发现，当两个干涉光束的光程差非常小导致干涉光谱只有一个峰时，基于相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。因此，我们提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案，适用于极小光程差。这种方案利用干涉光谱的峰值波长会随光程差变化而周期性地出现红移和蓝移，当光程差在较小范围内变化时，峰值波长的移动与光程差成正比。我们在光纤白光干涉温度传感系统上验证了这一测量方案，并成功测量出光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验表明，锗膜厚度为一定值，与台阶仪测量结果存在差异是由于薄膜表面本身并不光滑，台阶仪的测量结果只能作为参考值。误差主要来自光源的波长漂移和温度误差。

该文主要研究了以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性，主要涉及三种方法，分别是白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，选择采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，其折射率为复数，且能够激发表面等离子体效应，因此采用基于表面等离子体共振的测量方法。为了进一步提高测量精度，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并检测P光和S光之间的相位差来提高厚度测量的精度。操作需要一定的专业素养和经验，需要进行充分的培训和实践。

常用的白光垂直扫描干涉系统的原理是：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜，被分光镜分成两部分，一部分入射到固定的参考镜，另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再次汇聚后，发生干涉，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)探测双白光光束的干涉图像。通过Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，获得一系列干涉图像。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，通过CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置，可测量被测样品表面的三维形貌。该系统具有高分辨率和高灵敏度等特点，广泛应用于微观表面形貌测量和薄膜厚度测量等领域。白光干涉膜厚仪是一种用来测量透明和平行表面薄膜厚度的仪器。膜厚测量 膜厚仪

它可测量大气压下1纳米到1毫米范围内的薄膜厚度。纳米级膜厚仪安装操作注意事项

通过基于表面等离子体共振传感的测量方案，结合共振曲线的三个特征参数，即共振角、半高宽和反射率小值，反演计算可以精确地得到待测金属薄膜的厚度和介电常数。该方案操作简单，利用Kretschmann型结构的表面等离子体共振实验系统即可得到共振曲线，从而得到金膜的厚度。由于该方案为一种强度测量方案，受环境影响较大，测量结果存在多值性问题，因此研究人员进一步对偏振外差干涉的改进方案进行了理论分析，从P光和S光之间相位差的变化来实现厚度测量。纳米级膜厚仪安装操作注意事项