自动椭圆偏振测厚仪

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1、 SGC-2 型 自动椭圆偏振测厚仪 使用说明书 ( 津 天 天津市港东科技发展有限公司天津市港东科技发展有限公司 天津市港东科技发展有限公司 一、 规格与主要技术指标 1、 测量范围：1nm4000nm； 2、 测量最小值：1nm； 3、 镀膜折射率范围：1.3 2.49 4、 入射角：40 90 误差0.05； 5、 偏振器方位角范围：0180； 6、 偏振器步进角：0.0375/步； 7、 仪器测量精度：在 10nm 处误差为0.5nm； 8、 光学中心高度：75 ； 9、 允许样品尺寸直径：10120 ，厚度10 ； 10、 外形尺寸：730 x230X 290； 11、 主机重量：3

2、0kg； 二、 仪器的原理和结构 2.1 仪器的原理 使一束自然光经起偏器变成线偏振光。再经 1/4 波长片，使它变成椭圆偏振光入 射在待测的膜面上。反射时，光的偏振状态将发生变化。通过检测这种变化，便可以 推算出待测膜面的某些光学参数。 2.2 仪器的结构 本仪器分为光源、接收器、主机、电子及通讯四部分，外观参看下图。 1、 光源： 采用波长为 632.8nm 的氦氖激光光源其特点是： 光强大、 光谱纯、 波长稳定性好。 2、 接收器： 采用光电倍增管， 把光讯号变为电讯号， 经放大后输出至微机， 由微机选择出消光位置的角度值。 3、 主机部分：除以上两项外，还有起偏组件，样品台，检偏组件。

3、 4、 电子及通讯部分：采集光强及对应的角度值并传输到计算机，再接收由 计算机发出的指令逐步靠近消光点。 第 1 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 三、 仪器的安装（在安装和校正之前首先要看明白注意事项） 1、首先将仪器安放在仪器室的工作台上，用软毛刷或绸布清理仪器表面的尘 土。 2、将主机上的各条导线插到下方的电源箱上，可根据针数的不同判断插孔位 置，再将红、黑两个插头插入相应颜色的插孔内（此两个插座带有高压， 插入时必须先断电再操作，并且不要触摸金属部分） ，再将仪器用电源线 接入 220V，50Hz 交流电，最后用 USB 线连接好主机与计算机。 3、所有连线连接好之后，打开

4、主机电源开关，将仪器的配套光盘放入光驱， 计算机上会检测到 USB 设备，然后点击“下一步”使用默认设置，直到 USB 设备安装完成；之后，在“我的电脑”中双击“光盘”图标打开光 盘，双击光盘根目录下的“Setup” 安装仪器的配套软件，具体操作见第 5 页的“软件的使用方法” 。 四、仪器的校正 仪器出厂前均已调好，满足设计要求，但由于长期使用或运输中的振动可 能造成仪器上的各部分位置关系稍有变动。为保证仪器精度需重新调整，步骤 如下： 注意： 在以下所提到的光路调整中不要用眼睛直接观察激光束， 需要观察光强注意： 在以下所提到的光路调整中不要用眼睛直接观察激光束， 需要观察光强 第 2 页

5、 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 时请用白屏（或白纸等）挡住光束，观察白屏上反射光点的亮度。时请用白屏（或白纸等）挡住光束，观察白屏上反射光点的亮度。 打开主机开关，正对仪器时右手为光源侧，左手为接收侧，使光源侧的游 标零点对准大刻度盘的 90位置，当： 1 光源侧无光线射出或射出的光强太弱光源侧无光线射出或射出的光强太弱 请将光源侧的遮光套管推回并将偏振挡光罩取下， 将此侧光栏摘下， 并 将调整装置插入调整孔， 如果光束不能通过两个调整装置上的孔则需将光源 侧的挡光罩摘下，松开反射镜固定螺丝，调节反射镜的角度，直到激光束可 垂直通过两个调整装置上的孔，并且强度无明显减弱，说明光束方

6、向正确， 在此步骤中尽量只调整上侧的棱镜， 当此棱镜调节无法使光线方向正确则需 先取下此棱镜，将调整装置 2 装入棱镜下方的圆孔内，调整下侧的棱镜，使 光束穿过此装置的两个孔，调整完成后取下调整装置 2，再将上侧的棱镜装 上，并调整位置使光束通过两个调整装置上的孔，调好后可取下调整装置， 将光栏调整到适当位置后锁紧， 盖上先前取下的挡光罩， 再将偏振挡光罩扣 好，则光源侧的光路调整完成； 2 当光点偏出接收侧的光栏孔时当光点偏出接收侧的光栏孔时 需要将遮光套管推回并取下接收侧的偏振挡光罩， 将光栏座松开并调整 到光点通过光栏的中心； 3 当光点可以通过接收侧的光栏孔时当光点可以通过接收侧的光栏

7、孔时 可直接装上调整光栏，观察光束是否也能通过调整光栏，如不能则要先 摘下固定立板，观察光束能否打入接收器遮光管的中心，如不能就要调整接 收器的角度，之后再装上固定立板并调整好角度，使光束通过调整光栏； 4 将光源侧和接收侧的游标零点各对准大刻度盘的 70位置，在样品台上放 置随机携带的样品，使反射光点通过接收光栏及调整光栏，如果光点偏出接 收光栏， 则要调整样品台下方的调节手钮， 使光点射入接收光栏及调整光栏， 并锁紧样品台，取下调整光栏，装上接收侧的偏振挡光罩 ； 5 再将光源侧及接收侧的游标零点各对准大刻度盘的 90位置，进入自动椭 偏仪软件操作窗口，点击“控制”菜单下的“校正” ，打开

8、校正窗口，点击 窗口中的“放置 1/4 波片”按键，继续点击“校正 1/4 波片”仪器会自动校 正光路中元件的相对角度位置，校正后退出此窗口，此步骤完成之后对任意 样品测量时光路及样品台都无需再调整。 五、仪器使用和测量方法 第 3 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 5.1、主机部分 1、接通主机电源; 2、将主机上的各条线与下部对应的插座连接好； 3、打开主机开关，面板上的电源指示灯及开关内的指示灯同时亮起； 4、打开电脑，用 USB 线连接好主机与电脑，此时主机面板上的 USB 状态 指示灯亮起，并且电脑右下角的托盘中出现 USB 设备的图标； 5、如果仪器校正做完后没有再次移

9、动仪器则可以直接将样品放在样品台 上，放置样品时，首先拉动样品台后方的手钮使样品夹离开固定板，将 样品放入，待测表面朝向固定板，将待测点放置在横向开槽的正中及固 定块的中线上（也可直接观察光束在样品上的光点，使待测点处于光点 中心处即可） ，然后慢慢松开手钮，夹稳样品后即可进行测量，测量后扶 住样品拉开样品夹取下样品，再更换其他样品。 注意：在拉开样品夹之前请勿拖拉样品以免破坏表面的镀膜。注意：在拉开样品夹之前请勿拖拉样品以免破坏表面的镀膜。 6、 在测量样品完成后要对样品进行周期判断。 当光源波长为 6328A时， SiO2 膜的一个周期约为 283nm左右，在膜厚大于一个周期时，需采用双角

10、度测 量的方法，在单一角度的条件下无法判断周期，测量值对应的是第一周期 内的厚度值。 7、如果已知周期时，可在建表法中以第一周期内为准查找出厚度，并横向找 出对应周期以得出镀膜的真实厚度。 5.2、软件部分 1、 在正确安装了仪器的配套软件后，双击桌面上的图标打开软件； 2、 软件的界面及具体的使用方法请见第 5 页的“软件操作” ； 3、 软件操作过程中，如发生仪器运行不正常或无动作，请关闭并重新开启 本软件或重启操作系统，如果问题依然存在请卸载软件再重新安装，卸载 及安装的方法请见第 5 页的“软件操作” 。 六、注意事项： 1 不要让光源游标和接收游标同时停在 90位置，以免开机后激光束

11、长时间 直接射入接收光栏对接收装置造成损坏，在非测量情况下样品台上不要放 样品，以免反射光长时间射入接收光栏对接收装置造成损坏； 2 对于以玻璃等透射率较高的物质为衬底的样品由于上、下表面的反射，反 第 4 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 射后可能出现两个光点，在正确校正仪器后应该只有主光点能够射入接收 光栏，如果不能确定主光点也可以在调节消光时，看有明暗变化的为主光 点，副光点可以不管，并尽量使副光点不射入接收光栏，以免对测量结果 产生影响； 3 更换激光管时，可将管座全部拆下，再将后盖旋下，去掉电源接线，将激 光管从散热罩内取出，换好激光管再按原位置装回去，注意激光输出方向

12、不要装反。激光器装回原位置后，如果光束不能够射出入射一侧的光栏， 则需要按照第 5 页“仪器的校正”中各步骤重新调节各部分， ，特别注意， 激光管正负极不能接错； 4 1/4 波长片一般情况下不允许转动，以免造成测量误差； 5 仪器在使用前建议用已知片进行检查(已知膜厚和折射率的镀膜片)防止差 错； 6 仪器应放在光线较暗、湿度低、灰尘少的室内使用； 七、软件的使用方法 1、应用控制软件的安装及卸载 首先将配套的光盘放入光驱中,然后在”我的电脑”中双击光盘盘符(如”E:”),进 入“安装程序”文件夹,双击运行 Setup.exe 文件,会弹出如下欢迎窗口： 在如下窗口中点击“Browse”可以

13、更改安装目录，建议使用默认目录； 第 5 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 第 6 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 同时进行安装的准备工作.此软件的安装程序与一般的软件的安装程序类似, 用户只需设置几个基本参数就可以了。 要卸载软件(以 Windows XP 为例),依次进入“我的电脑”,“控制面板”,“添 加/删除程序”,在列表中找到“自动椭圆偏振仪”的字样, 点击“更改/删除”按钮,就可以卸载软件了。 确认是否卸载 第 7 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 卸载过程自动进行，界面如下 2、操作方法 软件安装后，单击”开始”菜单或者桌面上相应的图标都可以

14、启动软件。 (1).初始化界面。 首先显示的是初始化界面，对硬件进行必要的初始化，在此过程中，请等待。 如果出现如下画面，则说明此时主机还未正常开启或未与计算机正常连接 第 8 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 此时点击“确定”也可以进入软件，但只可以进行建表操作； (2).工作界面 初始化完成后，会进入工作界面(如下图)， 3、软件界面的具体介绍： 主窗口下方为参数设置及结果显示区， 第 9 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 在此处可对光源的波长、测量的入射角度、衬底的折射率、消光系数（即折射率的 虚部） 、环境折射率进行设置，测试完成后在消光点一栏中还会显示测量的消

15、光点结 果及误差。 “光源”框中“名称”下拉菜单中可选“氦氖激光器”和“其它光源” ，选中“氦氖 激光器”后波长栏中会自动填入 632.8nm，选中其它光源则可在“波长”项中填入 所用光源的波长； “衬底”框中“名称”下拉菜单中可选“Si 衬底”和“玻璃衬底”同时下方的“衬 底折射率”和“衬底消光系数”会自动填入相应值，选中“其它衬底”时会弹出如 下窗口， 在此窗口中可填入或删除衬底名称，填入时要在右侧“添加”框内输入相应的名称、 折射率、消光系数，点击 “添加”后，在左侧“现 有”框内的“名称”中即 可找到已存储的样品衬 底，衬底的种类最多可以 存储 20 种，点击“确定” 后窗口关闭，在衬

16、底名称 中会出现刚刚新建的衬底 的名称，选中后相应的折射率及消光系数也会出现在下方的对应框内，在设置好参数 后才可以进行测量。 下拉菜单： “ 控制”下的“测量衬底” 、 “设置” 、 “复位” 、 “开始” 、 “退出”都有对应的按键， 第 10 页 共 16 页 天津市港东科技发展有限公司 详细功能请见按键功能说明； 另外“检索到”及“校正”无快捷按键，其功能分别为： “检索到” ：弹出如右侧窗口 选中起偏器检索、检偏器检索并设置好对应下方 的角度值，点击“确定”仪器将立即转动到要求 的位置； “校正” ：弹出如右侧窗口 此处只需点击“放置 1/4 波片”点后此键变 为“检测 1/4 波片” ，再点击它，仪器运行后 右侧框内会出现起检偏的误差值，点击“确 定”软件会关闭此窗口并保存此误差值 在测量时自动消除此误差； “衬底”对应下拉菜单中的“测量衬底” 点击此键弹出如右窗口，设置好各项参 数点击“测量”会得出“衬底折射率” 、 “衬底消光系数”即