A. 거친 표면에서의 막 두께 측정은 전형적으로 광산란 때문에 어렵습니다. 사실, 표면 거칠기와 두께 불균일은 분광 반사율 기반 시스템의 두께 측정 능력을 저하시킬 수 있는 두 가지 주요 요인입니다. 그러나, 이러한 특성은 금속 위의 코팅과 같은 많은 실제 사례에 공통적으로 존재합니다.MProve MSP는 이러한 한계를 극복하고 가장 어려운 응용까지도 측정할 수 있는 해결책을 제공합니다.
표면 거칠기와 두께 불균일 모두 측정 면적에 의존한다는 것이 해결의 관건입니다. 측정 스폿 크기를 줄임으로써 유효 거칠기와 두께 불균일을 줄일 수 있습니다(이 스폿 내에서 관찰됨). 

B. 표면 거칠기

표면 거칠기는 빛의 산란을 증가시킵니다. 이는 거울 반사율의 감소와 간섭의 열화를 초래합니다. 빛의 산란은 더 짧은 파장에서 더 두드러집니다. 이러한 이유로 표면 거칠기에 적용하기 위해서는 긴 가시광선 및 근적외선(NIR) 파장 범위(700-1700nm)가 더 적합합니다. 표면 거칠기가 반사 스펙트럼에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과(Fig.1), RMS > 100nm일 때 간섭 패턴이 크게 저하됨을 알 수 있습니다. 그리고 이러한 조건에서 두께를 측정하는 것은 어렵습니다.
거친 표면은 미시적 수준에서 피크와 매끄러운 영역을 나타냅니다(그림 2). 20um 규모에서 상당한 거칠기가 있는 것은 분명하지만 5um 미만의 규모에서 매끄러운 영역이 있습니다. 따라서 거칠기 효과를 줄이기 위해 충분히 작은 측정 지점을 선택할 수 있어야 합니다. 실제로 Fig.3, 4의 결과는 2um 측정 지점 표면 거칠기 효과를 실질적으로 제거할 수 있으며 코팅 두께를 신뢰성 있게 측정할 수 있음을 보여줍니다. 거칠기 위상은 또한 코팅 두께의 미세한 수준에서의 변화로 이어집니다. - 측정 지점 크기가 작다고 해서 이를 줄이는 것도 가능합니다. 가능한 가장 작은 측정 지점 크기가 항상 최상의 결과를 제공하는 것은 아닙니다. 지점 크기는 특정 용도에 따라 최적화되어야 합니다.

C. 두께 불균일

(측정 스폿 내에서) 코팅 두께 불균일은 다층 필름 스택과 유사한 반사율 스펙트럼을 야기합니다. 두께 변화가 충분히 크다면, 광 위상(및 간섭)이 스크램블되어 두께 측정이 불가능합니다. 두 개의 영역(S1, S2)을 서로 다른 두께(T1, T2)로 덮는 스폿 크기의 예가 그림 5에 나타나 있습니다.
S1 영역의 반사광이 S2 광검출기에 도달하면 반사광이 결합되어 강도(벡터/복소수의 반사광)로 변환됩니다. 이 과정을 컨볼루션(convolution)이라고 합니다. 광학 위상이 손실되지 않고 신호 진폭으로 변환됩니다. 데이터 분석 중에 신호가 분해되고(FFT를 사용하여) 두께가 추출됩니다. 측정 중의 반사율 변환은 그림 6에 나와 있습니다. 광학 위상은 결코 평균화되지 않으며, 광빔에 다른 위상을 가진 여러 영역이 있을 경우 독립적으로 컨볼루션 및 디컨볼루션됩니다.
따라서 측정 지점 내에서 두께가 무작위로(또는 연속적으로) 변화하는 경우 디콘볼루션 후 두께의 콘티늄이 생성되므로 코팅 두께를 결정하는 것이 불가능합니다.
측정 스폿 크기를 줄임으로써 두께 편차를 줄이고 두께 측정을 가능하게 합니다.

Copyright © SEKOA