论文部分内容阅读
只有解决了薄膜厚度的精确测量问题,才有可能解决薄膜的制备问题。光干涉计量测试技术以波长为计量单位,是一种公认的高精度计量测试技术。本文在简述移相干涉术基本原理的基础上,提出了一种基于相位偏移干涉术测量薄膜厚度的新方法,并利用该方法对多个SiO2薄膜样片进行了测试。基于泰曼-格林型干涉系统,以CCD接收来自被测膜层的干涉图像,并用数字采集卡采集,由计算机控制PZT驱动源、调制压电调节器等间隔地推动参考反射镜平移,可采样到多幅干涉条纹图像。
针对移相干涉术中的主要误差来源,研究了移相器非线性误差的消除,利用重叠四步平均法,减小由于移相器的位移误差而引起的相位复原误差。
通过对所获取干涉图进行区域识别、去除噪声的算法研究,实现了干涉图的预处理;研究了波面相位解包的种子算法,实现了干涉图的波面统一;从而得到了含有表征薄膜厚度信息的三维波面。由于薄膜的厚度取决于解包后的相位值,建立了量化相位信息与薄膜样片各点处厚度之间的对应关系,实现了对薄膜厚度的精确测试,所测薄膜厚度的算术平均值为162 nm,PV值0.274λ,RMS值0.077λ。针对同一样片,利用ZYGO干涉仪等其它方法进行测试,其测试结果是:薄膜厚度的算术平均值为159 nm。PV值0.265λ,RMS值0.072λ。基于以上方法,对多个样片的实验数据进行了分析与处理,并与ZYGO干涉仪、航空304所自行开发的激光平面干涉仪的测试结果进行比对,结果表明:本文研究的相位偏移干涉术测量薄膜厚度,其精度高于λ/50,同时该方法具有非接触、全场测量等优点,不仅验证了该方法的可行性,而且为进一步研究和优化薄膜制备工艺提供了工程化保证。