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研究生:沈彥傑
研究生(外文):Yen-Jie Shen
論文名稱:利用Linnik式低同調干涉術進行接高量測
論文名稱(外文):Measuring step height by using Linnik type low coherent light interference
指導教授:高清芬
指導教授(外文):Ching-fen Kao
學位類別:碩士
校院名稱:明道大學
系所名稱:光電暨能源工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:低同調干涉術、Linnik式顯微干涉儀、傅立葉轉換法
外文關鍵詞:Low coherence light interferomtryFourier Transform MethodLinnk type microscope interferometer
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本論文主要研究是架構一組顯微干涉儀,以低同調干涉術進行階高量測的能力,並以PZT推動待測物進行量測。
實驗中所使用的低同調光源是中心波長為844.8 nm的超輻射發光二極體(Super Luminescent Diode, SLD)為光源,而SLD光源同調長度約為15.38 μm,顯微干涉儀之架構以Linnik式顯微干涉儀呈現,量測時以CCD紀錄PZT推動待測物時干涉條紋之變化。研究以傅立葉轉換法分析干涉條紋進而求得階高,而研究也發現傅立葉轉換法在量測條件有薄膜厚度的情況下,也可量測出薄膜的厚度。
實驗結果已將以低同調的Linnik式顯微干涉儀架設完成,並以PZT推動待測物進行分析。也成功的觀測到待測物的像。
The purpose of the work was to set up a microscopy interferometer and measuring step height by using low coherence light interferometry . A Super Luminescent Diode, SLD was used as the light source , and the center wavelength of SLD is 844.8 nm and coherence length is 15.38 μm . A Linnk type microscope interferometer was set up , and the interference fringe ‘s variation was measured while shifting the sample by PZT.
The interference fringe was analyzed by using Fourier Transform Method to obtain the step height , and it was discovered that while the samples with thin film and step height , the step height and the thickness of the thin film could be determined simultaneously. In conclusion, we discovered that the image of the sample could be viewed by using the Linnk type microscope interferometer set up in this research
目錄
致謝 Ⅰ
摘要 Ⅱ
Abstract Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅹ
符號表 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 4
第二章 基本理論與原理 5
2.1 干涉理論 5
2.1.1 簡介 5
2.1.2 白光干涉理論 5
2.2 干涉顯微鏡的基本型態 6
2.2.1 Michelson顯微干涉儀 6
2.2.2 Mirau顯微干涉儀 8
2.2.3 Linnik顯微干涉儀 9
2.3 零階干涉條紋鑑定法 10
2.4相移干涉術 13
2.5推動相移的方式與演算方法 14
2.6以傅立葉轉換法求得階高高度 16
第三章 實驗架構與方法 20
3.1實驗架構 20
3.2實驗流程圖 23
3.3實驗光路之設計 24
3.3.1實驗成像光路之設計 24
3.3.2實驗照明光路之設計 26
3.4顯微干涉儀架設 28
3.4.1顯微干涉儀系統之光源 28
3.4.2實驗架構之架設 29
3.5干涉條紋之分析 31
第四章實驗結果 33
4.1 Michelson干涉儀架設結果 33
4.2 Linnik顯微干涉儀架設結果 37
4.3顯微物鏡對待測物之觀測 41
4.4以Matlab模擬傅立葉轉換法 45
第五章 結論與未來展望 54
參考文獻 55
圖目錄
圖2.1白光光譜 5
圖2.2 Michelson顯微干涉儀光路 7
圖2.3 Mirau顯微干涉儀光路 8
圖2.4 Linnik顯微干涉儀 9
圖2.5商業上常使用的Mirau干涉儀架構 10
圖2.6 白光光源光程差與強度關係 11
圖2.7 相移干涉術基本原理示意圖 13
圖2.9 低同調干涉量測示意圖 16
圖2.10 相位角與波數的關係圖 18
圖2.11薄膜多次干涉相位變化 18
圖2.12 相位ψ與頻率ν的關係圖 19
圖3.1 Linnik式顯微干涉系統 20
圖3.2 Linnik顯微干涉儀架構之實體圖 22
圖3.3實驗流程圖 23
圖3.4實驗架構之成像光路 25
圖3.5實驗架構照明光路 26
圖3.6 4F系統 26
圖3.7柯勒照明 27
圖3.8 Michelson干涉儀 29
圖3.9 Linnik式顯微干涉儀 30
圖4.1以光學模擬軟體模擬Michelson干涉儀 33
圖4.2以光學模擬軟體模擬Michelson干涉儀之結果 34
圖4.3以半導體雷射為光源的Michelson干涉儀干涉條紋 35
圖4.4以SLD為光源的Michelson干涉儀干涉條紋 36
圖4.5匯入Matlab的Michelson干涉條紋 37
圖4.6干涉條紋灰階值強度 37
圖4.7以光學模擬軟體模擬Linnik干涉儀之結果 38
圖4.8以半導體雷射為光源的Linnik干涉儀干涉條紋 39
圖4.9以SLD為光源的Linnik干涉儀干涉條紋 40
圖4.10較密集的Linnik式顯微干涉儀的干涉條紋 41
圖4.11經過調整後的Linnik式顯微干涉儀的干涉條紋 41
圖4.12匯入Matlab的Linnik干涉條紋 42
圖4.13 Matlab所測得干涉條紋強度 42
圖4.14未達良好觀測效果的像 43
圖4.15(a)待測面鏡所呈現的像與干涉條紋 44
圖4.15(b)參考面鏡所呈現的像與干涉條紋 44
圖4.16以Matlab模擬白光波包 45
圖4.17傅立葉轉換後的頻譜圖 45
圖4.18傅立葉轉換後的頻譜圖 46
圖4.19相位與頻率關係圖 47
圖4.20模擬像素點 的斜率 48
圖4.21模擬像素點 的斜率 48
圖4.22以Matlab模擬SLD波包 50
圖4.23 SLD經傅立葉轉換後的頻譜圖 50
圖4.24 SLD經傅立葉轉換後的頻譜圖 51
圖4.25相位與頻率關係圖 52
圖4.26模擬像素點 的斜率 53
圖4.27模擬像素點 的斜率 53
表目錄
表 1.1 三維表面量測各個不同領域之運用 2
表 2.1 物鏡倍率選擇表 10
表 3.1 10 X顯微物鏡規格 24
表 3.2 SLD 光源規格 28
表 3.3 PZT之規格 31
表 3.4 CCD 規格 31
表 3.4 CCD 規格(續) 32
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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