白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋，隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對(duì)比度下降。測(cè)量精度高，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量,采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍大，具有快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處?？梢哉f(shuō)，白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉圖像的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料的薄膜的聯(lián)合測(cè)量和分析。吉安膜厚儀招商加盟
白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描，干涉條紋掃過(guò)被測(cè)面，通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲得表面形貌信息。測(cè)量原理圖如圖1-5所示。而對(duì)于薄膜的測(cè)量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過(guò)一次測(cè)量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會(huì)使提取出來(lái)的白光干涉信號(hào)出現(xiàn)雙峰形式，變得更復(fù)雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過(guò)程，因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)而且易受外界干擾?；趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙峰干涉信號(hào)的自動(dòng)分離，實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測(cè)量。天門(mén)膜厚儀技術(shù)指導(dǎo)白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的在線檢測(cè)和自動(dòng)控制。
白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問(wèn)題，具有動(dòng)態(tài)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)了以下校正流程圖，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。
基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案，利用共振曲線的三個(gè)特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，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，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。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)中的薄膜參數(shù)測(cè)量。
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來(lái)，人們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)上展開(kāi)了討論和研究。結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器，應(yīng)用于光學(xué)信號(hào)處理和加密領(lǐng)域。在論文中，我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案，可以用于當(dāng)光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí)的信號(hào)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測(cè)量。在頻域干涉中，當(dāng)干涉光程差超過(guò)光源相干長(zhǎng)度的時(shí)候，仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長(zhǎng)度都是無(wú)限的。當(dāng)我們使用光譜儀來(lái)接收干涉光譜時(shí)，由于光譜儀光柵的分光作用，將寬光譜的白光變成了窄帶光譜，從而使相干長(zhǎng)度發(fā)生變化。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉曲線的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的光學(xué)參數(shù)和厚度分布的聯(lián)合測(cè)量和分析。吉安膜厚儀招商加盟
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中的薄膜厚度控制。吉安膜厚儀招商加盟
確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號(hào)與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測(cè)量膜的反射或透射光譜進(jìn)行分析計(jì)算，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號(hào)分析計(jì)算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測(cè)量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來(lái)計(jì)算，對(duì)于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，根據(jù)兩個(gè)或兩個(gè)以上的極大值點(diǎn)的位置，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對(duì)于強(qiáng)色散介質(zhì)，首先利用極值點(diǎn)求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據(jù)極大值點(diǎn)位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長(zhǎng)和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適的色散模型，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等，利用折射率與入射波長(zhǎng)的關(guān)系式，通過(guò)二乘法擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解得任意入射波長(zhǎng)下的折射率。吉安膜厚儀招商加盟