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紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

刘佳敏 陶泽 张传维 刘世元

引用本文:
Citation:

紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

    作者简介: 刘佳敏(1994-),男,硕士研究生,现主要从事光谱椭偏仪的研究.
    通讯作者: 张传维, chuanweizhang@hust.edu.cn
  • 基金项目:

    湖北省科技支撑计划资助项目(2014BEC052);湖北省自然科学基金资助项目(2015CFB278);国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(2011YQ160002)

  • 中图分类号: TN249

Development of a compact spectral thickness measurement instrument for thin film

    Corresponding author: ZHANG Chuanwei, chuanweizhang@hust.edu.cn ;
  • CLC number: TN249

  • 摘要: 为了开发一种用于测量各向同性均匀薄膜介质厚度的紧凑型薄膜测厚仪,采用了共光路垂直入射设计,利用薄膜干涉原理,通过非线性优化算法对反射光谱进行了拟合,反演计算出了薄膜样品的厚度。采用该仪器测量部分SiO2/Si薄膜样件,测量结果与商业椭偏仪测量结果之间的相对偏差小于0.5%,而单次测量时间仅为70ms。结果表明,该薄膜测厚仪具有对测量距离不敏感、光路简洁、结构紧凑及重复性精度良好等优点,对实现在线实时测量功能具有积极意义。
  • [1]

    JI H Z, ZOU J J, CUI B S. An on-line accurate measurement method for nano film thickness[J]. Infrared, 2011, 32(7):9-16(in Chin-ese).
    [2]

    MEN Z X, HE X, SUN F L. A simple method of optical film thickness measurement[J]. Vacuum, 2011, 48(5):32-34(in Chin-ese).
    [3]

    LI K P, WANG D S, LI C, et al. Study on optical thin film parameters measurement method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3):1048-1052(in Chinese).
    [4]

    YANG T X, ZOU H, WANG L, et al. Determining the graded-index profiles of channel waveguides by prism coupling method[J]. Chinese Journal of Lasers, 2010, 37(3):689-695(in Chinese).
    [5]

    LIU S Y, CHEN X G, ZHANG C W. Development of a broadband Mueller matrix ellipsometer as a powerful tool for nanostructure metro-logy[J]. Thin Solid Films, 2015, 584:176-185.
    [6]

    GUROV I, VOLYNSKY M. White light microscopy for evaluating transparent films using switching model of overlapped fringes[C]//International Conference on Advanced Phase Measurement Methods in Optics and Imaging. New York,USA:American Institute of Physics(AIP) Publishing,2010:295-300.
    [7]

    LAAZIZ Y, BENNOUNA Y, CHAHBOUN N, et al. Optical characterization of low optical thickness thin films from transmittance and back reflectance measurements[J]. Thin Solid Films, 2000,372:149-155.
    [8]

    HALL J F, Jr, FERGUSON W F C. Optical properties of cadium sulfide and zinc sulfide from 0.6 micron to 14 micron[J]. Journal of the Optical Society of America, 1955, 45(9):714-720.
    [9]

    JING L K, JIANG Y R, NI T. Application of adaptive simulated annealing genetic algorithm in inverse of optical constants and thickness of the thin film[J]. Optical Technique, 2012, 38(2):218-222(in Chinese).
    [10]

    FUJIWARA H. Spectroscopic ellipsometry:principles and applications[M]. New York,USA:John Wiley Sons, 2007:43-48.
    [11]

    CHADAN K, COLTON D, PAIVARINTA L, et al. An introduction to inverse scattering and inverse spectral problems[M]. Philadelphia,USA:Society for Industrial and Applied Mathematics, 1997:83-85.
    [12]

    ZHANG C W, LIU S Y, SHI T L, et al. Improved model-based infrared reflectrometry for measuring deep trench structure[J]. Journal of the Optical Society of America, 2009, A26(11):2327-2335.
    [13]

    ZHOU T Y, YANG K Y, WU S Y. Determination of optical constants and thicknesses of high-reflection multilayer system[J]. Journal of Applied Optics, 2011, 32(1):128-132(in Chinese).
    [14]

    ZHENG R T, NGO N Q, BINH L N, et al. Two-stage hybrid optimization of fiber Bragg gratings for design of linear phase filters[J]. Journal of the Optical Society of America, 2004, A21(12):2399-2405.
    [15]

    HESSELING J P. A novel method of evaluating dynamic measurement uncertainty utilizing digital filters[J]. Mea-surement Science and Technology, 2009, 20(5):1-11.
    [16]

    CHEN H Y, CAO Y, HAN J. Evaluation of uncertainty in measurement based on a Monte Carlo method[J]. Journal of Electronic Mea-surement and Instrument, 2011, 25(4):301-308(in Chinese).
  • [1] 吴兆勇杜正春 . 基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析. 激光技术, 2017, 41(1): 29-33. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.007
    [2] 李恒鹤马森谢芳 . 高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究. 激光技术, 2012, 36(6): 738-741. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.007
    [3] null , . 电子调制的激光相干粗糙度测量技术研究. 激光技术, 2016, 40(3): 447-450. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.031
    [4] 金岩华叶会英孙瑶 . 基于相位解卷的位移测量系统. 激光技术, 2009, 33(4): 359-361,365. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.007
    [5] 郝殿中吴福全孔伟金 . 干涉法测量晶体的折射率. 激光技术, 2003, 27(5): 407-408.
    [6] 吕百达张彬罗时荣 . 激光光学中的逆问题. 激光技术, 2001, 25(3): 183-187.
    [7] 李琨张彬 . 窄带三次谐波转换的逆问题. 激光技术, 2006, 30(2): 186-188,191.
    [8] 程瑞学芦恒杨亚萍王芳 . 基于光纤腔衰荡光谱的浓度和温度测量. 激光技术, 2018, 42(4): 482-486. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.010
    [9] 张彬吕百达 . 高功率多程激光放大系统逆问题研究. 激光技术, 2002, 26(1): 12-14.
    [10] 张彬吕百达 . 宽频带激光脉冲放大的逆问题. 激光技术, 2000, 24(6): 375-379.
    [11] 柳康王辉林孙士钦 . 电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究. 激光技术, 2018, 42(4): 466-469. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.007
    [12] 曹泉泉王辉林宋华峣秦正健张守宇 . 全光纤声光调制径向跳动差分测量技术研究. 激光技术, 2020, 44(1): 50-53. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.009
    [13] 闫顺生胡顺星胡欢陵钟志庆 . RML探测大气气溶胶波长指数的不确定分析. 激光技术, 2008, 32(6): 667-669,672.
    [14] 李源柴艳红刘兰波毛喆翟新华 . 激光测量系统不确定度最小包络椭球模型研究. 激光技术, 2022, 46(3): 293-300. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.03.001
    [15] 赵琦杨洁蒋泽伟孟庆安樊红英李轶国耿旭 . 前向散射粒径探测器测量不确定度的校准. 激光技术, 2016, 40(1): 99-102. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.022
    [16] 赵育良许兆林李开端 . 基于CCD的激光微位移测量系统研究. 激光技术, 2003, 27(1): 73-75.
    [17] 朱红伟叶会英 . 光反馈自混合干涉系统反馈水平的研究与测量. 激光技术, 2010, 34(6): 847-850. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.034
    [18] 彭敦云宋连科栗开婷郭文静 . 偏光干涉法测量液晶的双折射率. 激光技术, 2014, 38(3): 422-424. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.030
    [19] 李建民王蕴芬田野牛振凤刘伟东韩冰刘钰马艳丽 . 基于远场干涉测量棱镜内气泡直径. 激光技术, 2010, 34(1): 67-70. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.019
    [20] 唐朝伟邵艳清何国田张鹏张旭详赵丽娟傅明怡 . 双折射晶体厚度干涉测量技术的研究. 激光技术, 2008, 32(5): 521-522,530.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-19
  • 录用日期:  2015-10-27
  • 刊出日期:  2016-07-25

紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

    通讯作者: 张传维, chuanweizhang@hust.edu.cn
    作者简介: 刘佳敏(1994-),男,硕士研究生,现主要从事光谱椭偏仪的研究
  • 1. 华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室, 武汉 430074
基金项目:  湖北省科技支撑计划资助项目(2014BEC052);湖北省自然科学基金资助项目(2015CFB278);国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(2011YQ160002)

摘要: 为了开发一种用于测量各向同性均匀薄膜介质厚度的紧凑型薄膜测厚仪,采用了共光路垂直入射设计,利用薄膜干涉原理,通过非线性优化算法对反射光谱进行了拟合,反演计算出了薄膜样品的厚度。采用该仪器测量部分SiO2/Si薄膜样件,测量结果与商业椭偏仪测量结果之间的相对偏差小于0.5%,而单次测量时间仅为70ms。结果表明,该薄膜测厚仪具有对测量距离不敏感、光路简洁、结构紧凑及重复性精度良好等优点,对实现在线实时测量功能具有积极意义。

English Abstract

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