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基于光学干涉的光谱膜厚测量仪的原理

    

光谱膜厚测量仪基于薄膜干涉,这是一种物理现象:薄膜上下表面反射的光波会相互干扰,产生光的干涉现象,进而增强或减弱反射光。当膜的厚度是其反射光的1/4波长的奇数倍时,来自两个表面的反射光会相互抵消,因此光不会被反射,全部透射过去了。当厚度是光的1/2波长的倍数时,两个反射波会互相增强,从而增加反射并降低透射。因此,当由一组波长组成的白光入射到薄膜上时,某些波长(颜色)的光被增强,而其他波长则被减弱。

在光谱上表现为上下有规律的波形条纹。通过对条纹之间距离的测量,我们就能获得被测膜的厚度信息。

在这种装置中,光学系统在物体表面成一个点源的像。反射回来的散射的光由同一光学系统收集,该光学系统将光点成像在一个针孔上。针孔位于光电探测器的前面。它可以过滤到达光谱仪的光线,因此也称为“空间过滤器”。

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通过对混合的两个波前而产生的干涉图进行光谱分析,以计算它们各自光程中的差异。在测量厚度时,两个波前是通过透明样品的两个面上的反射生成的。在这种情况下,光程差与样品厚度成正比。干涉信号是频率光谱,根据该信号的光谱相位,计算样品厚度(或气隙厚度)。

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