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基于激光外差干涉术的薄膜厚度测量方法 激光外差干涉术(LaserInterferometry)是一种高精度、高分辨率、非接触式的光学测量技术。该技术可用于测量物体的形状、表面光滑度和微小变形。其中,基于激光外差干涉术的薄膜厚度测量方法被广泛应用于微电子工业和材料科学研究领域,以分析薄膜的物理和电学性质。 一、激光外差干涉术(LaserInterferometry)原理 激光外差干涉术是基于干涉原理的一种光学测量技术,是一种高精度、高分辨率、非接触式的光学测量技术。其基本原理是将两束相干的激光束分别照射到被测物表面和标准反射镜上,再将反射回来的两束光重新合成为一束光,进过适当的处理后,得到物体表面形态的相位信息,从而实现物体形态、位移等参数的高精度测量。 二、基于激光外差干涉术的薄膜厚度测量原理 在薄膜厚度测量中,通常采用的是被测物是透明薄膜结构,且透过层和底层折射系数分别相差很大的基材作为被测物。当一束平行光线照射到这样的结构上时,被反射光和透射光都会在不同折射率介质中发生折射,因此会产生反射和透射的激光信号。利用激光外差干涉术技术,对这两个信号进行干涉,通过处理得到相位信息,从而可以测量样品薄膜厚度。 具体地说,假设使用两束相干光源L1和L2进行测量。L1的激光束入射到透过层表面后,一部分反射回来,并与L2的激光束相干产生干涉。同样,L1的一部分光线透过透明薄膜后会被底层反射,反射光线再经过一次透明薄膜的衰减后,到达透过层表面后,也会与L2的激光束产生干涉。因此,对此时的干涉信号进行分析,可以根据不同的设定条件,得到薄膜的反射系数,及厚度信息。 三、激光外差干涉术测量的优势 与传统的微观测量技术相比,基于激光外差干涉术测量的薄膜厚度具有如下优势: 1.非常高的精度和分辨率:激光外差干涉术适用于微观、纳米级别的测量,其分辨率甚至可以达到亚纳米级别; 2.非接触式测量:激光外差干涉术不需要与测试物接触,因此不存在外力扰动,不会影响测试结果; 3.不受被测物材料限制:激光外差干涉术可以测量多种透明材料、涂层、贴膜等材料的厚度变化情况,其适用范围非常广泛。 四、实际应用示例 基于激光外差干涉术技术,已经在微电子工业和材料科学研究领域得到了广泛的应用。比如,可以采用这种技术测量电容器的薄膜厚度以及介电常数,从而进行电容器特性的分析。此外,在薄膜涂敷领域中,通过测量不断变化的厚度变化情况,可以确定合适的涂布条件,控制涂层的厚度精度,有效提高产品质量。 总的来说,传统的微型和纳米级别的薄膜厚度测量技术通常需要对样品进行直接观察或接触式检测,而基于激光外差干涉术的测量技术,则是一种高精度、非接触式的测量技术。该技术的应用已经得到了广泛的发展和应用,为制造产业的进一步发展提供了有力支持,表明该技术在未来的研究与应用中具有非常重要的角色。