臺階儀測薄膜厚度原理

精工宏泰

臺階儀測薄膜厚度的原理主要基于觸針上下運動轉換電信號原理或光學干涉原理，以下是兩種原理的詳細解釋：

一、觸針式臺階儀測量原理

• 基本原理：觸針式臺階儀利用探針在薄膜表面和基底表面的垂直位移變化來測量薄膜厚度。當探針沿著薄膜表面移動時，會記錄下探針在薄膜表面和基底表面的垂直位移差異。
• 操作過程：
  • 探針沿被測樣品表面輕輕滑過，由于表面有微小的峰谷使觸針在滑行的同時，還沿峰谷作上下運動。觸針的運動情況就反映了表面輪廓的情況。
  • 傳感器輸出的電信號經測量電橋后，輸出與觸針偏離平衡位置的位移成正比的調幅信號。
  • 經放大與相敏整流后，可將位移信號從調幅信號中解調出來，得到放大了的與觸針位移成正比的緩慢變化信號。
  • 再經噪音濾波器、波度濾波器進一步濾去調制頻率與外界干擾信號以及波度等因素對粗糙度測量的影響。
  • 數據處理系統將這些位移變化轉換成薄膜的厚度值，從而計算出薄膜厚度。
    
  
  

二、光學干涉式臺階儀測量原理

• 基本原理：光學干涉式臺階儀利用Sagnac干涉儀和紫外線激光共同工作對薄膜的厚度進行測量。當光線照射在薄膜表面時，一部分光線被反射，一部分光線穿透到膜下面，形成干涉條紋。通過測量干涉條紋的變化來計算薄膜的厚度。
• 操作過程：
  • Sagnac干涉儀用于指示臺階儀底座的角度。
  • 紫外線激光發射向薄膜表面的光束。
  • 在穿透反射過程中，膜表面和襯底之間形成了一段被稱為Fabry-Perot鉛垂常分明帶（Airy帶）的光程。Fabry-Perot與Airy帶的間距取決于膜的厚度和膜的折射率等參數。
  • 干涉儀接收到反射光和穿透襯底反射光的信號，計算干涉條紋并把他們轉換為一個電子數字信號。
  • 通過Sagnac干涉儀的角度測量，臺階儀就可以準確地測量出膜厚。
    
  
  

兩種原理的臺階儀在測量薄膜厚度時都具有高精度和可靠性，但具體選擇哪種原理的臺階儀取決于測量需求、薄膜材料和基底材料的特點等因素。在實際應用中，為了保證測量數據的精度和可靠性，需要選擇合適的參考標準值，并定期對臺階儀進行校準。

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