半导体轮廓仪原理

半导体轮廓仪原理

一、引言

半导体轮廓仪是一种非接触式的三维表面形貌测量仪器，广泛应用于半导体制造、微电子加工、精密机械加工等领域。本文将详细介绍半导体轮廓仪的原理。

二、半导体轮廓仪的构成

半导体轮廓仪主要由激光系统、扫描系统、控制系统和数据处理系统组成。其中，激光系统用于发射激光束，扫描系统用于控制激光束在被测物体表面进行扫描，控制系统用于控制整个测量过程，数据处理系统用于对采集到的数据进行处理和分析。

三、激光束的发射与接收

在测量过程中，激光器会发出一束单色激光，并经过凸透镜聚焦后照射到被测物体表面上。被照射到的表面反射回来的激光经过凸透镜再次聚焦到探测器上。

四、相位差测量原理

当被照射到表面反射回来的激光与未经过表面反射的激光叠加时，由于在表面反射时发生了相位差，导致两束光的相位不同。这种差异可以通过干涉仪进行测量。

五、干涉仪原理

干涉仪是一种利用光波干涉原理进行测量的仪器。它由半透镜、反射镜和分束器组成。其中，半透镜用于将激光束分成两份，一份照射到被测物体表面上，另一份则通过反射镜直接照射到探测器上。当被照射到表面反射回来的激光与未经过表面反射的激光叠加时，在探测器上形成一系列明暗相间的条纹。

六、相位移动原理

在实际应用中，为了使得明暗条纹更加清晰，通常会采用相移法进行测量。即通过改变半透镜与分束器之间的距离来使得两份激光束之间产生一个已知大小的相位差。这样，在探测器上形成的明暗条纹就会随着距离改变而移动。

七、三维表面形貌测量原理

通过对明暗条纹的分析，可以得到被测物体表面的高度信息。在扫描过程中，激光束会不断地在被测物体表面进行扫描，从而获取整个被测物体表面的高度信息。通过对这些数据进行处理和分析，可以得到被测物体的三维表面形貌。

八、结论

半导体轮廓仪是一种非接触式的三维表面形貌测量仪器。它主要由激光系统、扫描系统、控制系统和数据处理系统组成。通过干涉仪原理

进行相位差测量，并通过相移法使明暗条纹更加清晰，在扫描过程中不断地获取被测物体表面的高度信息，从而得到整个被测物体的三维表面形貌。