膜厚仪技术

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薄膜的快速测量和分析 。膜厚仪技术

本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法来实现纳米级薄膜厚度的准确测量，研究对象为半导体锗和贵金属金两种材料。由于不同材料薄膜的特性差异，所适用的测量方法也会有所不同。对于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半导体锗膜，采用白光干涉的测量方法；而对于厚度更薄的金膜，由于其折射率为复数，且具有表面等离子体效应，所以采用基于表面等离子体共振的测量方法会更合适。为了进一步提高测量精度，本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来检测P光与S光之间的相位差，以提高厚度测量的精度。膜厚仪技术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。

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。

由于靶丸自身特殊的特点和极端的实验条件，使得靶丸参数的测试工作变得异常复杂。光学测量方法具有无损、非接触、测量效率高、操作简便等优势，因此成为了测量靶丸参数的常用方式。目前常用于靶丸几何参数或光学参数测量的方法有白光干涉法、光学显微干涉法、激光差动共焦法等。然而，靶丸壳层折射率是冲击波分时调控实验研究中的重要参数，因此对其进行精密测量具有重要意义。 常用的折射率测量方法有椭圆偏振法、折射率匹配法、白光光谱法、布儒斯特角法等。白光干涉膜厚仪的应用非常广，特别是在半导体、光学、电子和化学等领域。

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。光由光纤进入光谱仪中，通过滤波器和准直器后投射到光栅上，由光栅将白光色散成光谱，经过聚焦镜将其投射到探测器上后，由探测器将光信号传入计算机。光纤接头将输入光纤固定在光谱仪上，使得来自输入光纤的光能够进入光学平台；滤波器将光辐射限制在预定波长区域；准直镜将进入光学平台的光聚焦到光谱仪的光栅上，保证光路和光栅之间的准直性；光栅衍射来自准直镜的光并将衍射光导向聚焦镜；聚焦镜接收从光栅反射的光并将光聚焦到探测器上；探测器将检测到的光信号转换为nm波长系统；区域检测器提供90％的量子效率和垂直列中的像素，以从光谱仪的狭缝图像的整个高度获取光，显着改善了信噪比。白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的快速测量和分析。膜厚仪产品基本性能要求

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。膜厚仪技术

白光干涉测量技术，也被称为光学低相干干涉测量技术 ，使用的是低相干的宽谱光源，例如超辐射发光二极管、发光二极管等。同所有的光学干涉原理一样，白光干涉同样是通过观察干涉图样的变化来分析干涉光程差的变化，进而通过各种解调方案实现对待测物理量的测量。采用宽谱光源的优点是由于白光光源的相干长度很小（一般为几微米到几十微米之间），所有波长的零级干涉条纹重合于主极大值，即中心条纹，与零光程差的位置对应。中心零级干涉条纹的存在使测量有了一个可靠的位置的参考值，从而只用一个干涉仪即可实现对被测物理量的测量，克服了传统干涉仪无法实现测量的缺点。同时，相比于其他测量技术,白光干涉测量方法还具有对环境不敏感、抗干扰能力强、测量的动态范围大、结构简单和成本低廉等优点。目前，经过几十年的研究与发展，白光干涉技术在膜厚、压力、温度、应变、位移等等测量领域已经得到广泛的应用。膜厚仪技术