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《光学薄膜膜厚监控方法及其进展_廖振兴》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、10《激光杂志》2004年第25卷第4期LASERJOURNAL(Vol.25.No.4.2004)光学薄膜膜厚监控方法及其进展廖振兴,杨芳,夏文建(华中科技大学激光技术国家重点实验室,武汉430074)提要:针对目前膜厚监控技术的广泛使用和其方法的日益多样性,力图对光学薄膜膜厚监控方法作一个全面、细致的描述。包括膜厚监控方法的分类、进展和展望,重点介绍了几种膜厚的光学监控方法。关键词:光学薄膜;膜厚监控中图分类号:TN248.1文献标识码:A文章编号:0253-2743(2004)04-0010-03Theprogressofopticalthinfilmthickne
2、ssmonitoringLIAOZhen-xing,YANGFang,XIAWen-jian(NationalLaboratoryofLaserTechnology,HUST,Wuhan430074)Abstract:Basedonrecentandextensiveapplicationofthinfilmthicknessmonitoring,wetrytosummarythebasictechniquesandtheirprogressofdifferentmonitoringmethods.Specialemphasisaregivenonsomeopticalm
3、onitoringmethodslikerapidlydevelopingspectroscopicellipsometry.Keywords:opticalthinfilm;thicknessmonitoring〔2〕光学监控法有着广泛的优点,它是直接测量光学厚1引言度,并能给出薄膜折射率、结构、吸收等附加信息,对某些膜薄膜技术在科技发展中起着日益广泛和重要的作用,而系厚度误差可进行自动补偿,最终完成监控,所以光学监控膜厚监控技术作为薄膜技术中的一项关键技术也引起了人法也是光学薄膜膜厚监控中使用最多的方法。早期的薄膜们越来越多的重视。膜厚作为表示膜层物质数量的一个量,工
4、作者大多是用目测法,根据薄膜在白光照射下所呈现的颜通常有三种定义,即几何厚度、光学厚度和质量厚度〔1〕。在色来判断膜层厚度,但目测法一般只能监控镀制简单的单层理解薄膜厚度的概念时,必须认识到薄膜本身的不连续性、膜,对于多层膜系目测法误差太大。早在五十年代初人们就非均匀性以及内部的晶格缺陷、杂质等等都会对膜厚的监控开始研究了光电极值法,利用光电极值法在直接控制中具有和测量造成不确定的因数。膜厚监控是一种对膜厚的动态、厚度自动补偿的优点,它被广泛用来监控窄带多层膜系,但实时的测量和控制,正是因为膜厚监控和膜厚测量的这种联这种补偿仅仅对单波长有效,对宽带多层膜系就不适用了,而光
5、电极值法最主要的缺陷是在极值点附近由于信号变化系,使得膜厚监控方法和膜厚测量方法存在着很大的相似,而膜厚测量方法的创新和实时改进也就会形成新的膜厚监缓慢会造成较大的监控误差,为了提高光电极值法的监控精控方法。度于是对其改进而形成了补偿法、微分法等新的方法。与光电极值法并行研究的有波长扫描法、双色法,这些方法精度光学薄膜膜厚监控方法可根据其原理的不同分为质量监控法、光学监控法、电学监控法、其他监控法等几大类。质虽有差别,但都有一个共同的特点,即都是监控薄膜透射或反射光强的极值点。近年来随着光学技术的发展,进一步提量监控法包括微量天平法、扭力天平法、石英晶振法等直接出了对任意
6、厚度膜系的镀制要求,这也促进了膜厚监控技术测量质量的方法和测量原子数量间接测量质量的方法;光学的发展。一些常用的针对任意膜厚的光学监控方法有定值监控法包括光吸收法、干涉监控法、偏振光分析法,而干涉监监控法、光度值监控法、单波长监控法、变波长极值法和宽光控法又包含目测法、光电极值法、补偿法、微分法、波长调制谱扫描法,其中最重要的是宽光谱扫描法,早在七十年代末、法、双色监控法、定值监控法、光度值监控法、单波长监控法、八十年代初国外就对利用该方法监控任意厚度的多层膜系变波长极值法、宽光谱扫描法、激光全息干涉监控法等诸多进行了大量的研究,而近些年国内也对宽光谱扫描法做了越监控方法
7、;电学监控法包括电阻监控法、电容监控法等;其他来越多的研究工作。监控法则包含触针法、动量传递监控法、辐射一吸收监控法、光学监控法的缺点是对信号的处理比较困难,尤其是对辐射一发射监控法、超声波法等方法。光学薄膜的膜厚监控非四分之一波长膜系的监控。七十年代引入的石英晶振法方法相当繁多,本文只对基本的方法介绍其原理和现阶段的具有安装方便、信号处理容易、易监控淀积速率、适用任意膜一些进展。厚监控等优点,这使它在膜厚监控的自动控制方面取得了广2光学薄膜膜厚监控方法的发展泛的应用。但是石英晶振法只能精确控制膜层的质量厚度,而不能直接反映出
