白光掃描干涉法能免除色光相移干涉術(shù)測(cè)量的局限性。白光掃描干涉法采用白光作為光源，白光作為一種寬光譜的光源，相干長(zhǎng)度較短，因此發(fā)生干涉的位置只能在很小的空間范圍內(nèi)。而且在白光干涉時(shí)，有一個(gè)確切的零點(diǎn)位置。當(dāng)測(cè)量光和參考光的光程相等時(shí)，所有波段的光都會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉，這時(shí)就能觀(guān)測(cè)到有一個(gè)很明亮的零級(jí)條紋，同時(shí)干涉信號(hào)也出現(xiàn)最大值，通過(guò)分析這個(gè)干涉信號(hào)，就能得到表面上對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的相對(duì)高度，從而得到被測(cè)物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過(guò)測(cè)量干涉條紋來(lái)完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測(cè)試精度。因此，為了提高精度，就需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，這使得條紋的測(cè)量變成一項(xiàng)費(fèi)力又費(fèi)時(shí)的工作?？偟膩?lái)說(shuō)，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。膜厚儀原理
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)劣，難以一概而論。，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為分光光度法、橢圓偏振法、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(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。非接觸式膜厚儀廣泛應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、光學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域，為研究和開(kāi)發(fā)提供了有力的手段。
光具有相互疊加的特性，發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng)，而在另一些地方振動(dòng)減弱，并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測(cè)量需要滿(mǎn)足三個(gè)相干條件：頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比，白光光源的相干長(zhǎng)度較短，通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個(gè)固定的位置，對(duì)應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值。通過(guò)探測(cè)光強(qiáng)最大值，可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測(cè)量和薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域。
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)果更可靠。基于白光干涉原理的光學(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(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。操作需要一定的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。
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。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度。高速膜厚儀定做價(jià)格
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的厚度、反射率、折射率等光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。膜厚儀原理
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來(lái)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量，研究對(duì)象為半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測(cè)量方法也會(huì)有所不同。對(duì)于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，采用白光干涉的測(cè)量方法；而對(duì)于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復(fù)數(shù)，且具有表面等離子體效應(yīng)，所以采用基于表面等離子體共振的測(cè)量方法會(huì)更合適。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，本文還研究了外差干涉測(cè)量法，通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段來(lái)檢測(cè)P光與S光之間的相位差，以提高厚度測(cè)量的精度。膜厚儀原理