專業(yè)的光譜解決方案提供商
質(zhì)量保障服務完善創(chuàng)新高效兩列或幾列光波在空間相遇時互相疊加,引起光強的重新分布,在某些區(qū)域始終加強,在某些區(qū)域始終減弱,從而出現(xiàn)了明暗相間或彩色的條紋,這種現(xiàn)象稱為光的干涉。
圖1:光的干涉現(xiàn)象圖
當然了,也不是任意兩列光波隨隨便便就可以發(fā)生干涉的,光的干涉產(chǎn)生的條件很是嚴苛。只有頻率相同、振動方向相同、相位差恒定的光波才能產(chǎn)生干涉效應。
——下面,我們來了解一下著名的楊氏雙縫干涉實驗
S是一個受到單色光源照明的小孔,從S射出的光波照射屏上對稱的小孔S1、S2。由S1、S2散發(fā)出的光波來源于同一光波,因而是相干光波,在距屏d’的屏上疊加并形成干涉圖樣.
當兩束光的波程差是半波長的偶數(shù)倍時,振動加強,呈現(xiàn)亮條紋;當兩束光的波程差是半波長的奇數(shù)倍時,震動減弱,呈現(xiàn)暗條紋。
單色光的干涉條紋寬度相同,明暗相間,均勻分布。不同色光條紋寬度不同,波長越長的干涉條紋的寬度越大。
——進入正題,如何使用光纖光譜儀測薄膜厚度?
上圖為采用光纖光譜儀測膜厚的原理圖,光束以θ1入射到薄膜表面,一部分直接反射,另一部分則以θ2發(fā)生折射,折射光經(jīng)膜層下表面反射后再經(jīng)其上表面發(fā)生折射,反射光1與反射光2相干發(fā)生干涉。使用光纖光譜儀測量薄膜的厚度主要是通過反射光譜,反射光譜曲線中干涉峰的出現(xiàn)是薄膜干涉的結果。
在薄膜干涉實驗中,波長與介質(zhì)折射率、薄膜厚度之間有如下關系:
白光干涉法測反射光譜時,由于我們采取垂直入射的方法(θ1->0, θ2->0),因此上式可簡化成:
如果知道具體k的值,就可根據(jù)干涉峰位推算出膜層厚度d,但由于每個干涉波峰和波谷所對應的k很難確定,且不同厚度的薄膜k值都不相同,因此通常采用消去k的方法求出薄膜的厚度d。
圖2:不同厚度薄膜的反射光譜
假定反射曲線上有相鄰的兩個波峰λ1與波谷λ2,可聯(lián)立兩式求得薄膜的厚度d。
實際上, 從反射光譜上可以得到多組波峰和波谷對應的波長, 計算出多個薄膜厚度的數(shù)值, 然后求平均以減少測量誤差。
光纖光譜儀測膜厚的優(yōu)勢與特點
采樣速度快,適用于工業(yè)在線實時測量。
非接觸式光學無損測量。
靈活、體積小,重量輕,USB連接方式即插即用。
可根據(jù)需求,定制不同波段的光譜儀。
可測多層膜厚
配置推薦
天津大學章英等人用光源、光學顯微鏡、顯微干涉測頭、光纖和USB4000光譜儀組成的顯微干涉光學系統(tǒng)(系統(tǒng)結構如下圖所示),基于白光干涉光譜法,對幾種不同厚度薄膜的測量,最終測量結果和仿真結果一致。
系統(tǒng)結構圖
使用海洋光學光纖光譜儀組成的顯微干涉光學系統(tǒng)測得的反射干涉光譜
參考文獻
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