一个基于光谱反射的薄膜低成本厚度测量系统:开发和测试
Néstor Eduardo Sánchez-Arriaga1, Divya Tiwari1, Windo Hutabarat1
1Amy Johnson Building, Department of Automatic Control and Systems Engineering, University of Sheffield, Portobello St., Sheffield S1 3JD, UK.
Sensors (Basel, Switzerland)
|June 10, 2023
概括
一个新的,低成本的光谱反射系统被开发用于薄膜厚度测量. 该系统提供了提高准确性和多传感器阵列在卷对卷处理中的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 光学工程是指光学工程.
- 频谱学是一种光谱学.
背景情况:
- 卷对卷 (R2R) 处理需要具有成本效益的,可扩展的薄膜检查方法.
- 现有的薄膜分析方法往往面临成本,尺寸和反控制方面的局限性.
- 越来越需要先进的传感器来增强R2R过程控制和质量保证.
研究的目的:
- 开发和验证一种新的,低成本的光谱反射系统,用于精确的薄膜厚度测量.
- 探索缩小尺寸的光谱仪传感器的集成,以提高R2R处理.
- 为了实现薄膜沉积和检查的新控制反选项.
主要方法:
- 使用两个先进的低成本传感器开发光谱反射系统的硬件和软件开发.
- 优化参数,包括LED光强度,微处理器集成时间和传感器到样本距离.
- 应用曲线拟合和干扰间隔方法用于反射率计算和错误分析.
主要成果:
- 拟议的系统使用曲线拟合方法实现了0.022的下根平均平方误差 (RMSE) 和0.054的正常化平均平方误差 (MSE).
- 干扰间隔方法证明了与预期的建模值相比的比较误差为0.09.
- 该系统在薄膜厚度测量中被证明是有效的,在特定的错误指标中超过了HAL/DEUT光源.
结论:
- 开发的光谱系统为R2R制造中的薄膜厚度测量提供了可行的,低成本的解决方案.
- 这项技术可以扩展多传感器阵列,用于全面的薄膜分析.
- 潜在的应用包括动态或移动环境中的在线监控和质量控制.
