针对现有技术的不足,提供一种基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置。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。测量具体步骤为:白光光源发出白光,经由光纤,通过光纤探头垂直入射至晶圆表面,样品薄膜上表面和下表面反射光相干涉形成的干涉谱,由反射光纤探头接收,再由光纤传送到光谱仪,光谱仪连续记录反射信号,通过USB线将测量数据传输到电脑。可以实现对晶圆膜厚的无损测量,时间快、设备小巧、操作简单、精度高,适合实验室检测。总结,白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。原装膜厚仪
目前,常用的显微干涉方式主要有Mirau和Michelson两种方式。Mirau型显微干涉结构中,物镜和被测样品之间有两块平板,一块涂覆高反射膜的平板作为参考镜,另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜。由于参考镜位于物镜和被测样品之间,物镜外壳更加紧凑,工作距离相对较短,倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜,因此不存在额外的光程差,因此是常用的显微干涉测量方法之一。Mirau显微干涉结构中,参考镜位于物镜和被测样品之间,且物镜外壳更加紧凑,工作距离相对较短,倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜,因此不存在额外的光程差,同时该结构具有高分辨率和高灵敏度等特点,适用于微小样品的测量。因此,在生物医学、半导体工业等领域得到广泛应用。测量膜厚仪生产商当光路长度增加,仪器的分辨率越高,也越容易受到静态振动等干扰因素的影响,需采取一些减小噪声的措施。
光镜和参考板组成,光源发出的光经过显微镜后被分光棱镜分成两部分,一束作为参考光入射到参考镜并反射,另一束作为测量光入射到样品表面被反射,两束反射光反射到分光棱镜并发生干涉。由于实验中需要调节样品与被测样品的角度,以便更好进行测量,5XMichelson型干涉物镜可以通过其配置的两个旋钮进行调节,旋钮能够在较大的范围内调节参考镜角度,可以调节到理想角度。光纤在测试系统中负责传光,将显微镜视场干涉信号传输到微型光谱仪。系统选用光纤为海洋光学公司生产的高级光纤组件,光纤连接线的内层为硅树脂包裹的单线钢圈,外层为诺梅克斯编织物,以求更好地减轻应力并起到有效的保护作用。该组件末段是易于操作的金属环---高精密度的SMA连接器。光纤一端与适配器连接,另一端与微型光谱仪连接,以将干涉光信号传入光谱仪中。
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。白光干涉膜厚仪是一种可用于测量透明和平行表面薄膜厚度的仪器。
光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源。在选择光源时,需要重点考虑光源的输出光功率和中心波长的稳定性。由于本文所设计的解调系统是通过测量干涉峰值的中心波长移动来实现的,因此光源中心波长的稳定性对实验结果会产生很大的影响。实验中我们选择使用由INPHENIX公司生产的SLED光源,相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等优点。该光源采用+5V的直流供电,标定中心波长为1550nm,且其输出功率在一定范围内可调。驱动电流可以达到600mA。随着技术的不断进步和应用领域的扩展,白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和拓展。高精度膜厚仪零售价格
这种膜厚仪可以测量大气压下,1 nm到1mm范围内的薄膜厚度。原装膜厚仪
白光扫描干涉法可以避免色光相移干涉法测量的局限性。该方法利用白光作为光源,由于白光是一种宽光谱的光源,相干长度相对较短,因此发生干涉的位置范围很小。在白光干涉时,存在一个确定的零位置,当测量光和参考光的光程相等时,所有波长的光均会发生相长干涉,此时可以观察到一个明亮的零级条纹,同时干涉信号也达到最大值。通过分析这个干涉信号,可以得到被测物体的几何形貌。白光扫描干涉术是通过测量干涉条纹来完成的,而干涉条纹的清晰度直接影响测试精度。因此,为了提高精度,需要更为复杂的光学系统,这使得条纹的测量变得费力费时。原装膜厚仪