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激光測溫法概述

中科院半導(dǎo)體所 ? 來源:睞芯科技LightSense ? 2024-01-14 14:22 ? 次閱讀

本文從應(yīng)用、原理和主要技術(shù)三個方面簡單介紹激光測溫法。

激光測溫應(yīng)用

激光測溫是溫度量測中的一個新分支,以滿足越來越高質(zhì)量控制的要求。利用各種光學現(xiàn)象,目前有多種光學測溫方法。

激光測溫法應(yīng)用在金屬制造,半導(dǎo)體加工過程包括等離子蝕刻、光刻、薄膜生長等領(lǐng)域。

激光測溫原理

每一種激光測溫法,都是非接觸測量材料的溫度相關(guān)光學參數(shù),然后根據(jù)相關(guān)參數(shù)模型推算溫度。

材料的溫度相關(guān)參數(shù),例如,可以是折射率、尺寸、電子帶隙、激發(fā)態(tài)等等。

為了確定溫度,用一個光束(通常是激光)照射待測物,測量一個或多個參數(shù):固定波長的反射和或透射系數(shù)、反射和或透射光譜、反射光的偏振態(tài)等等。

下表對比傳統(tǒng)測溫和激光測溫的優(yōu)劣

方法

優(yōu)勢

劣勢

接觸測溫
  1. 簡單的信號生成

  2. 可以在任何表面上進行測量

  1. 一些信號受到電氣干擾的影響

  2. 難以建立可靠的熱接觸

  3. 探測器對接觸區(qū)溫度的影響

  4. 難以應(yīng)用于移動的物體

  5. 測量延遲

  6. 在腐蝕介質(zhì)中使用有限制

輻射測溫

  1. 通用方法

  2. 非接觸測量

  3. 溫度范圍廣

  4. 可記錄溫度模式

  1. 紅外探測器的敏感光譜范圍內(nèi),缺乏許多材料的發(fā)射率數(shù)據(jù)

  2. 受外部輻射影響

  3. 對表面細節(jié)敏感

  4. 不能在低溫下使用

激光測溫

  1. 高抗噪性

  2. 非接觸測量

  3. 溫度范圍寬靈敏度高

  4. 高空間分辨率

  5. 可以記錄溫度模式

  6. 某些方法的響應(yīng)時間短于1 ps

  1. 每個方法的應(yīng)用范圍很窄

  2. 對表面特性敏感

  3. 某些方法中復(fù)雜的光學方案

  4. 大多數(shù)方法都需要對每種新材料進行校準

激光測溫主要技術(shù)

  1. 干涉測溫

  2. 橢圓偏振測量測溫

  3. 光熱輻射測溫

  4. 熱反射測溫

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上圖是基于光學干涉非接觸式測溫(OICT)的實時溫度測量系統(tǒng)原理圖


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原文標題:激光測溫法概述

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