高精度椭圆偏振技术在盘基片检测中的应用

摘要

椭圆偏振检测是通过分析偏振光在待测物表面反射前后偏振状态的改变来获得待测物表面所镀膜层的厚度和折射率的一种光学检测方法。目前国内利用椭圆偏振检测的仪器，厚度的分辨率可以达到0.1nm,但是这仅仅停留在单一测量的水平上，而不能对表面形态进行还原。本论文提出了一种改进的椭圆偏振检测技术，该技术除了测量薄膜厚度和折射率外，还可以给出待测物表面物理参数分布图和粗糙度信息，这些对于研究盘基片表面的性质是很有必要的。
　　本文的主要工作有以下几方面：首先，编写了针对与单层膜的厚度和折射率的计算程序和图片灰度处理程序，该灰度处理程序对任意像素的图片进行处理之后，可以得到待测薄膜表面物理参数分布图和粗糙度信息。其次，设计了用于偏振片和步进电机之间传动的齿轮组，并通过对步进电机的细分控制提高了偏振片的转动精度。再次，以盘基片为测试物品，采用CMOS(Comple-mentaryMetal-Oxide-Semiconductor)相机作为探测器，对表面薄膜做了检测，得出薄膜表面物理参数分布图和粗糙度信息。实验结果表明，厚度的测量精度为1nm,折射率的测量精度为0.01。最后，对于整个检测过程的误差做了分析，并探讨了减小误差的方法。
　　本文中提出的采用CMOS相机在消光时刻及其附近拍照，然后对图片进行灰度处理，在保证高精度测量的同时，还可以得出待测物表面物理参数分布图和粗糙度信息。该测量方法在基片的表面检测当中有着广泛的应用前景。

目录

高精度椭圆偏振技术在盘基片检测中的应用

APPLICATION OF HIGH-ACCURACY ELLIPSOMETRY TO MEASURE MAGNETIC DISC

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 本课题研究的目的及意义

1.2 国内外相关技术发展现状

1.3 本文主要完成内容

第2章 消光式椭圆偏振检测的原理

2.1 反射型椭圆偏振测量理论

2.2 消光法测量理论

2.3 算法及程序

2.4 本章小结

第3章 高精度椭圆偏振测量的实现

3.1 提高椭圆偏振测量精度的方法

3.2 步进电机概述

3.3 步进电机对偏振片的带动

3.4 两相式步进电机的选型

3.5 步进电机细分驱动方案

3.6 基于单片机控制的PWM细分驱动电路

3.7 运动控制器对步进电机的控制

3.8 本章小结

第4章 实验结果

4.1 引言

4.2 光路的调节

4.3 消光时刻的判断

4.4实验结果分析

4.5 本章小结

第5章 误差分析

5.1 引言

5.2 误差来源

5.3 减小误差的方法

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢

附录一

附录二

附录三