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，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更可靠?；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涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測(cè)量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。測(cè)量膜厚儀工廠
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，但也有許多相似之處?？梢哉f，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對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。蘇州膜厚儀精度這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下，1 nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度。
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^時(shí)，由于由同一波列分解出來的2列波的光程差已超過相干民度．因而不能相遇，故不能發(fā)生干涉…，沒有明紋或暗紋出現(xiàn)．(2)膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長^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)生相長干涉…，故觀察到的要么全是明紋，要么全是暗紋．
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu)，近年來在電子學(xué)、力學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用，薄膜的測(cè)試技術(shù)變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測(cè)量。因此，在微納測(cè)量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測(cè)試是一個(gè)非常重要而且很實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測(cè)量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，所以準(zhǔn)確地測(cè)量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)和選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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)所有波長的光強(qiáng)疊加，因此將頻譜信號(hào)中各個(gè)波長的光強(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，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)域干涉條紋中沒有的波長信息。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度。這一解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件，從而在測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調(diào)方法有峰峰值檢測(cè)法、傅里葉解調(diào)法以及傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。它可測(cè)量大氣壓下1納米到1毫米范圍內(nèi)的薄膜厚度。原裝膜厚儀常用知識(shí)
膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。測(cè)量膜厚儀工廠
本文研究的鍺膜厚度約為300nm，導(dǎo)致白光干涉輸出的光譜只有一個(gè)干涉峰，無法采用常規(guī)的基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案，如峰峰值法等。為此，研究人員提出了一種基于單峰值波長移動(dòng)的白光干涉測(cè)量方案，并設(shè)計(jì)制作了膜厚測(cè)量系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，峰值波長和溫度變化之間存在很好的線性關(guān)系。利用該方案，研究人員成功測(cè)量了實(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm，實(shí)驗(yàn)誤差主要源于溫度控制誤差和光源波長漂移。該論文通過對(duì)納米級(jí)薄膜厚度測(cè)量方案的研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍺膜和金膜厚度的測(cè)量，并主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于提出了基于白光干涉單峰值波長移動(dòng)的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測(cè)量。測(cè)量膜厚儀工廠