通過高光譜成像進(jìn)行薄膜厚度檢查
發(fā)布時(shí)間:2023-09-22
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厚度是薄膜和涂層的關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)。厚度和均勻性強(qiáng)烈影響薄膜的功能,需要精確監(jiān)控。為此,X 射線技術(shù)和光譜學(xué)在桌面和在線檢測(cè)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
厚度是薄膜和涂層的關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)。厚度和均勻性強(qiáng)烈影響薄膜的功能,需要精確監(jiān)控。為此,X 射線技術(shù)和光譜學(xué)在桌面和在線檢測(cè)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。然而,目前僅采用點(diǎn)傳感器,并且對(duì)于在線應(yīng)用,通常安裝在掃描橫向平臺(tái)上,從而形成鋸齒形檢查圖案。因此,所檢查的膠片僅受到部分監(jiān)控。
線掃描(推掃式)高光譜相機(jī)可以克服這一限制并檢查整個(gè)膠片或涂層。在每條線捕獲中,整個(gè)膠片寬度上的光譜數(shù)據(jù)都以高空間分辨率產(chǎn)生。
為了演示此應(yīng)用中的高光譜成像,使用在 900 – 1700 nm 范圍內(nèi)工作的光譜相機(jī)測(cè)量了四個(gè)聚合物薄膜樣品。樣品薄膜的標(biāo)稱厚度為17、20(兩片薄膜)和23 um。使用鏡面幾何,并仔細(xì)檢查干涉。根據(jù)光譜位置和相長(zhǎng)干涉之間的距離,可以推斷出厚度:
λp 為波長(zhǎng),單位為 nm,其中最大值為索引 p。
n是薄膜材料的折射率
α 是鏡面設(shè)置的入射角
在鏡面反射中測(cè)量的光譜干涉圖案被轉(zhuǎn)換成厚度圖。
使用 Matlab 將光譜干擾轉(zhuǎn)換為厚度熱圖。根據(jù)光譜數(shù)據(jù)計(jì)算出的平均厚度為 18.4、20.05、21.7 和 23.9 um。標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為 0.12、0.076、0.34 和 0.183 um。當(dāng)測(cè)量薄膜時(shí),它們沒有被拉伸。這可以解釋為什么測(cè)量值略高于標(biāo)稱值。此外,還發(fā)現(xiàn)了缺陷。在影片 1 中,我們發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)薄樹林,可能是由局部壓力造成的。
高光譜成像將顯著提高當(dāng)前基于光譜的薄膜效率和涂層質(zhì)量控制系統(tǒng)。由于高光譜相機(jī)每秒可以采集多達(dá)數(shù)千張線圖像,因此可以對(duì)薄膜進(jìn)行 100% 在線檢測(cè),以提高質(zhì)量的一致性并減少浪費(fèi)。
與當(dāng)前基于點(diǎn)光譜儀的 XY 掃描解決方案相比,它們還將實(shí)現(xiàn)速度顯著提高的桌面檢測(cè)系統(tǒng)。高光譜相機(jī)還消除了 X 射線傳感器的有害輻射風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)橹恍枰獰o害的光學(xué)光。
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