由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線(xiàn)缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干...

干涉法測(cè)量可表述為：白光干涉光譜法主要利用光的干涉原理和光譜分光原理，利用光在不同波長(zhǎng)處的干涉光強(qiáng)進(jìn)行求解。光源出射的光經(jīng)分光棱鏡分成兩束，其中一束入射到參考鏡，另一束入射到測(cè)量樣品表面，兩束光均發(fā)生反射并入射到分光棱鏡，此時(shí)這兩束光會(huì)發(fā)生干涉。干涉光經(jīng)光譜儀采集得到白光光譜干涉信號(hào)，經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果變化，之后讀出厚度值或變化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圓膜厚測(cè)量裝置，對(duì)于晶圓膜厚測(cè)量具有重要意義，設(shè)備價(jià)格、空間大小、操作難易程度都是其影響因素。標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用對(duì)于保持儀器準(zhǔn)確度至關(guān)重要。白光干涉膜厚儀排名用峰峰值法處理光譜數(shù)據(jù)時(shí)，被測(cè)光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的...

對(duì)同一靶丸相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉，建立靶丸的垂直掃描干涉裝置，通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上的移動(dòng)，從而測(cè)量到光線(xiàn)穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底直接反射回參考鏡的光線(xiàn)之間的光程差，顯然，當(dāng)一束平行光穿過(guò)靶丸后，偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線(xiàn)，測(cè)量到的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度，存在誤差，穿過(guò)靶丸中心的光線(xiàn)測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上、下殼層的厚度?？梢耘浜喜煌能浖M(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等；本地膜厚儀定做價(jià)格白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向 ，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)...

在對(duì)目前常用的白光干涉測(cè)量方案進(jìn)行比較研究后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個(gè)峰時(shí)，基于相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。因此，我們提出了一種基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的測(cè)量方案，適用于極小光程差。這種方案利用干涉光譜的峰值波長(zhǎng)會(huì)隨光程差變化而周期性地出現(xiàn)紅移和藍(lán)移，當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時(shí)，峰值波長(zhǎng)的移動(dòng)與光程差成正比。我們?cè)诠饫w白光干涉溫度傳感系統(tǒng)上驗(yàn)證了這一測(cè)量方案，并成功測(cè)量出光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實(shí)驗(yàn)表明，鍺膜厚度為一定值，與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在差異是由于薄膜表面本身并不光滑，臺(tái)階儀的測(cè)量結(jié)果只能作為參考值。誤差主要來(lái)自光源的波長(zhǎng)漂移和溫度誤差?？傊?，白光干...

常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理：入射的白光光束通過(guò)半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個(gè)部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過(guò)分光鏡后，再次匯聚產(chǎn)生干涉條紋，干涉光通過(guò)透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測(cè)整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺(tái)Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線(xiàn)，可得該點(diǎn)的Z向相對(duì)位移；然后，由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置獲得被測(cè)樣品表面的三維形貌。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的大范圍測(cè)量和分析。高速膜厚儀推薦自上世紀(jì)...

2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1) 2e(n22一n12sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2） 當(dāng)膜的厚度e與波長(zhǎng)A不可比擬時(shí)，有下列情況出現(xiàn)：(1)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^時(shí)，由于由同一波列分解出來(lái)的2列波的光程差已超過(guò)相干民度．因而不能相遇，故不能發(fā)生干涉…，沒(méi)有明紋或暗紋出現(xiàn)．(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)^時(shí)，相干條件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之間的光程差已主要受半波損失d7的影響，而膜厚e和入射角i實(shí)際上對(duì)光程差已沒(méi)有貢獻(xiàn)．若半波損失∥存在，就發(fā)生相消干涉，反之，就發(fā)生相長(zhǎng)...

晶圓對(duì)于半導(dǎo)體器件至關(guān)重要，膜厚是影響晶圓物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一。通常對(duì)膜厚的測(cè)量有橢圓偏振法、探針?lè)?、光學(xué)法等，橢偏法設(shè)備昂貴，探針?lè)ㄓ謺?huì)損傷晶圓表面。利用光學(xué)原理進(jìn)行精密測(cè)試，一直是計(jì)量和測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的主要方法之一，在光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，基于干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)已成為物理量檢測(cè)中十分精確的系統(tǒng)之一。光的干涉計(jì)量與測(cè)試本質(zhì)是以光波的波長(zhǎng)作為單位來(lái)進(jìn)行計(jì)量的，現(xiàn)代的干涉測(cè)試與計(jì)量技術(shù)已能達(dá)到一個(gè)波長(zhǎng)的幾百分之一的測(cè)量精度，干涉測(cè)量的更大特點(diǎn)是它具有更高的靈敏度（或分辨率）和精度，。而且絕大部分干涉測(cè)試都是非接觸的，不會(huì)對(duì)被測(cè)件帶來(lái)表面損傷和附加誤差；測(cè)量對(duì)象較廣，并不局限于金屬或非金屬；可以檢測(cè)多參...

針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量 ，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)量方法。根據(jù)薄膜干涉及光譜共聚焦原理 ，綜合考慮成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求，研制了滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)波長(zhǎng)分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結(jié)合經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法，能有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，對(duì)由環(huán)境噪聲帶來(lái)的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測(cè)量量程，μm.的測(cè)量不確定度。由于無(wú)需對(duì)焦，可在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量，滿(mǎn)足工...

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向。此項(xiàng)技術(shù)通過(guò)使用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量，分析被測(cè)物體的光譜特性，得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。與白光掃描干涉術(shù)相比，它不需要大量的掃描過(guò)程，因此提高了測(cè)量效率，并減小了環(huán)境對(duì)其影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度等。白光干涉光譜分析基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過(guò)分光棱鏡折射為兩束光。這兩束光分別經(jīng)由參考面和被測(cè)物體入射，反射后再次匯聚合成，并由色散元件分光至探測(cè)器，記錄頻域干涉信號(hào)。這個(gè)光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在光譜信號(hào)當(dāng)中。...

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將上述各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200 nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線(xiàn)缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析...

白光干涉測(cè)量技術(shù)，也稱(chēng)為光學(xué)低相干干涉測(cè)量技術(shù)，使用的是低相干的寬譜光源，如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。與所有光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉也是通過(guò)觀察干涉圖案變化來(lái)分析干涉光程差變化，并通過(guò)各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是，由于白光光源的相干長(zhǎng)度很?。ㄒ话銥閹孜⒚椎綆资⒚字g），所有波長(zhǎng)的零級(jí)干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對(duì)應(yīng)。因此，中心零級(jí)干涉條紋的存在為測(cè)量提供了一個(gè)可靠的位置參考，只需一個(gè)干涉儀即可進(jìn)行待測(cè)物理量的測(cè)量，克服了傳統(tǒng)干涉儀不能進(jìn)行測(cè)量的缺點(diǎn)。同時(shí)，相對(duì)于其他測(cè)量技術(shù)，白光干涉測(cè)量方法還具有環(huán)境不敏感、抗干擾能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大...

通過(guò)白光干涉理論分析，詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，并完成了應(yīng)用于測(cè)量靶丸殼層折射率和厚度分布實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置由白光反射光譜探測(cè)模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊和氣浮隔震平臺(tái)等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及360°范圍的旋轉(zhuǎn)和特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測(cè)量?；诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理，提出了一種聯(lián)合使用的靶丸殼層折射率測(cè)量方法。該方法利用白光反射光譜測(cè)量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測(cè)量光線(xiàn)通過(guò)靶丸殼層后的光程增量，從而可以計(jì)算得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。光路長(zhǎng)度越長(zhǎng)，儀器分辨率越高，...

白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問(wèn)題，具有測(cè)量范圍大，連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn)，但在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素，干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍其受影響，會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計(jì)算得到的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級(jí)次，本文依據(jù)干涉級(jí)次的連續(xù)特性設(shè)計(jì)了校正流程圖，獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測(cè)量曲線(xiàn)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度管控。塑料薄膜膜厚儀干涉法作為面掃描方式可以一次性對(duì)薄膜局域內(nèi)的厚度進(jìn)行解算 ，適用于對(duì)面型整體形貌特征要求較高的測(cè)量對(duì)象。干涉法算法在于...

針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測(cè)量，開(kāi)發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測(cè)量方法，并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理，采用波長(zhǎng)分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，抗干擾能力強(qiáng)，能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過(guò)對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測(cè)量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該測(cè)厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測(cè)量量程和微米級(jí)的測(cè)量不確定度，而且無(wú)需對(duì)焦，可以在10ms內(nèi)完成單次測(cè)量，滿(mǎn)足工...

干涉測(cè)量法[9-10]是基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度測(cè)量的光學(xué)方法 ，是一種高精度的測(cè)量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)的干涉測(cè)量任務(wù)，都是通過(guò)薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來(lái)研究干涉裝置中待測(cè)物理量引入的光程差或者是位相差的變化，從而達(dá)到測(cè)量目的。光學(xué)干涉測(cè)量方法的測(cè)量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級(jí)，而利用外差干涉進(jìn)行測(cè)量，其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級(jí)[11]。根據(jù)所使用光源的不同，干涉測(cè)量方法又可以分為激光干涉測(cè)量和白光干涉測(cè)量?jī)纱箢?lèi)。激光干涉測(cè)量的分辨率更高，但是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)信號(hào)...

傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中的一種低精度信號(hào)解調(diào)方法，起初由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。該解調(diào)方案的原理是通過(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，并得到待測(cè)物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)勢(shì)是解調(diào)速度快，受干擾信號(hào)影響較小，但精度不高。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT理論，若輸入光源波長(zhǎng)范圍為[λ1,λ2]，則所測(cè)光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2-λ1)，因此該方法主要應(yīng)用于解調(diào)精度要求不高的場(chǎng)合。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來(lái)是對(duì)采集到的光譜信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號(hào)，接著進(jìn)行逆傅...

基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案，利用共振曲線(xiàn)的三個(gè)特征參量半高寬、—共振角和反射率小值，通過(guò)反演計(jì)算得到待測(cè)金屬薄膜的厚度。該測(cè)量方案可同時(shí)得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡(jiǎn)單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)得金膜在入射光波長(zhǎng)分別為632.8nm和652.1nm時(shí)的共振曲線(xiàn)，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強(qiáng)度測(cè)量方案，測(cè)量精度受環(huán)境影響較大，且測(cè)量結(jié)果存在多值性的問(wèn)題，所以我們進(jìn)一步對(duì)偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量?？梢耘浜喜煌能浖M(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等...

干涉法與分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉條紋的原理來(lái)確定薄膜厚度和折射率 ，然而與薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉不同，干涉法是通過(guò)設(shè)置參考光路，形成與測(cè)量光路間的干涉條紋，因此其相位信息包含兩個(gè)部分，分別是由參考平面和測(cè)量平面間掃描高度引起的附加相位和由透明薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法測(cè)量光路使用面陣CCD接收參考平面和測(cè)量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布，不同于以上三種點(diǎn)測(cè)量方式，可一次性生成薄膜待測(cè)區(qū)域的表面形貌信息，但同時(shí)由于存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算，完成單次測(cè)量的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制。高精度膜厚儀制造廠(chǎng)家常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的...

白光干涉頻域解調(diào)顧名思義是在頻域分析解調(diào)信號(hào)，測(cè)量裝置與時(shí)域解調(diào)裝置幾乎相同，只需把光強(qiáng)測(cè)量裝置換為CCD或者是光譜儀，接收到的信號(hào)是光強(qiáng)隨著光波長(zhǎng)的分布。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號(hào)是一定范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加，因此將頻譜信號(hào)中各個(gè)波長(zhǎng)的光強(qiáng)疊加，即可得到與它對(duì)應(yīng)的時(shí)域接收信號(hào)。由此可見(jiàn)，頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息，還包含了時(shí)域干涉條紋中沒(méi)有的波長(zhǎng)信息。在頻域干涉中，當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長(zhǎng)度時(shí)，仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用，能夠?qū)捵V光變成窄帶光譜，從而增加了光譜的相干長(zhǎng)度。這一解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)測(cè)...

薄膜在現(xiàn)代光學(xué)、電子、醫(yī)療、能源和建材等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，可以提高器件性能。但是由于薄膜制備工藝和生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，成品薄膜存在厚度分布不均和表面粗糙度大等問(wèn)題，導(dǎo)致其光學(xué)和物理性能無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響其性能和應(yīng)用。因此，需要開(kāi)發(fā)出精度高、體積小、穩(wěn)定性好的測(cè)量系統(tǒng)以滿(mǎn)足微米級(jí)工業(yè)薄膜的在線(xiàn)檢測(cè)需求。當(dāng)前的光學(xué)薄膜測(cè)厚方法無(wú)法同時(shí)兼顧高精度、輕小體積和合理的成本，而具有納米級(jí)測(cè)量分辨率的商用薄膜測(cè)厚儀器價(jià)格昂貴、體積大，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線(xiàn)測(cè)量需求。因此，提出了一種基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測(cè)量解決方案，研發(fā)了小型化、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng)，并提出了一種無(wú)需標(biāo)定...

在納米量級(jí)薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中 ，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計(jì)和制備過(guò)程中的重要參數(shù)，是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一，它對(duì)于薄膜的光學(xué)、力學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級(jí)薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng)，使得對(duì)其厚度的準(zhǔn)確測(cè)量變得困難。經(jīng)過(guò)眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測(cè)量理論和測(cè)量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了從手動(dòng)到自動(dòng)，有損到無(wú)損測(cè)量。由于待測(cè)薄膜材料的性質(zhì)不同，其適用的厚度測(cè)量方案也不盡相同。對(duì)于厚度在納米量級(jí)的薄膜，利用光學(xué)原理的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用。相比于其他方法，光學(xué)測(cè)量方法因?yàn)榫哂芯雀?，速度快，無(wú)損測(cè)量等優(yōu)勢(shì)而成為主要的檢測(cè)手段。其中具有代表性的測(cè)量方法...

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量。通過(guò)分析被測(cè)物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過(guò)程，因此提高了測(cè)量效率，而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過(guò)分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考面和被測(cè)物體，反射回來(lái)后經(jīng)過(guò)分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測(cè)器，記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄...

光纖白光干涉測(cè)量使用的是寬譜光源。在選擇光源時(shí)，需要重點(diǎn)考慮光源的輸出光功率和中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性。由于本文所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)測(cè)量干涉峰值的中心波長(zhǎng)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此光源中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們選擇使用由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對(duì)于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長(zhǎng)為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)可調(diào)。驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到600mA。白光干涉膜厚儀的應(yīng)用非常廣，特別是在半導(dǎo)體、光學(xué)、電子和化學(xué)等領(lǐng)域。膜厚儀產(chǎn)品使用誤區(qū)由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多...

對(duì)同一靶丸相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉，建立靶丸的垂直掃描干涉裝置，通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上的移動(dòng)，從而測(cè)量到光線(xiàn)穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底直接反射回參考鏡的光線(xiàn)之間的光程差，顯然，當(dāng)一束平行光穿過(guò)靶丸后，偏離靶丸中心越遠(yuǎn)的光線(xiàn)，測(cè)量到的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度，存在誤差，穿過(guò)靶丸中心的光線(xiàn)測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)靶丸的上、下殼層的厚度。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的在線(xiàn)檢測(cè)和控制；國(guó)內(nèi)膜厚儀行業(yè)應(yīng)用光譜法是一種以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜厚度測(cè)量方法，分為反射法和透射法兩種類(lèi)型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會(huì)引起多...

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線(xiàn)缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩...

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將上述各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200 nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線(xiàn)缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析...

干涉測(cè)量法[9-10]是基于光的干涉原理實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度測(cè)量的光學(xué)方法 ，是一種高精度的測(cè)量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)的干涉測(cè)量任務(wù)，都是通過(guò)薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來(lái)研究干涉裝置中待測(cè)物理量引入的光程差或者是位相差的變化，從而達(dá)到測(cè)量目的。光學(xué)干涉測(cè)量方法的測(cè)量精度可達(dá)到甚至優(yōu)于納米量級(jí)，而利用外差干涉進(jìn)行測(cè)量，其精度甚至可以達(dá)到10-3nm量級(jí)[11]。根據(jù)所使用光源的不同，干涉測(cè)量方法又可以分為激光干涉測(cè)量和白光干涉測(cè)量?jī)纱箢?lèi)。激光干涉測(cè)量的分辨率更高，但是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)信號(hào)...

光纖白光干涉此次實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)干涉峰值的中心波長(zhǎng)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以光源中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對(duì)于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長(zhǎng)為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到600mA。測(cè)量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性是光源選取時(shí)需要重點(diǎn)考慮的參數(shù)?？蓽y(cè)量大氣壓下薄膜厚度在1納米到1毫米之間。國(guó)內(nèi)膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問(wèn)題，具有測(cè)量范圍大，連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的...

靶丸殼層折射率 、厚度及其分布參數(shù)是激光慣性約束聚變（ICF）物理實(shí)驗(yàn)中非常關(guān)鍵的參數(shù)，精密測(cè)量靶丸殼層折射率、厚度及其分布對(duì)ICF精密物理實(shí)驗(yàn)研究具有非常重要的意義。由于靶丸尺寸微?。▉喓撩琢考?jí)）、結(jié)構(gòu)特殊（球形結(jié)構(gòu)）、測(cè)量精度要求高，如何實(shí)現(xiàn)靶丸殼層折射率及其厚度分布的精密測(cè)量是靶參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究中重要的研究?jī)?nèi)容。本論文針對(duì)靶丸殼層折射率及厚度分布的精密測(cè)量需求，開(kāi)展了基于白光干涉技術(shù)的靶丸殼層折射率及厚度分布測(cè)量技術(shù)研究。高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。防水膜厚儀廠(chǎng)家現(xiàn)貨通過(guò)白光干涉理論分析，詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，并完成...

利用包絡(luò)線(xiàn)法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度 ，但目前看來(lái)包絡(luò)法還存在很多不足，包絡(luò)線(xiàn)法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng)，要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn)，且干涉極值點(diǎn)足夠多，精度才高。理想的包絡(luò)線(xiàn)是根據(jù)聯(lián)合透射曲線(xiàn)的切點(diǎn)建立的，在沒(méi)有正確方法建立包絡(luò)線(xiàn)時(shí)，通常使用拋物線(xiàn)插值法建立，這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高，如果薄膜較薄或厚度不足情況下，會(huì)造成干涉條紋減少，干涉波峰個(gè)數(shù)較少，要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線(xiàn)就越困難，且利用拋物線(xiàn)插值法擬合也很困難，從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次，薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度，對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜，隨干涉條紋減少，極大值與極小值包絡(luò)線(xiàn)逐漸匯聚成一條曲線(xiàn)，該方法就不再適...