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實現(xiàn)納米級薄膜厚度的準確測量，研究對象為半導體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測量方法也會有所不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導體鍺膜，采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復數(shù)，且具有表面等離子體效應，所以采用基于表面等離子體共振的測量方法會更合適。為了進一步提高測量精度，本文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段來檢測P光與S光之間的相位差，以提高厚度測量的精度。總的來說，白光干涉膜厚儀是一種應用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。防水膜厚儀常見問題
本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm，導致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰，此時常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案（如峰峰值法等）將不再適用。為此，我們提出了一種基于單峰值波長移動的白光干涉測量方案，并設(shè)計搭建了膜厚測量系統(tǒng)。溫度測量實驗結(jié)果表明，峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關(guān)系。利用該測量方案，我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm，實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究，實現(xiàn)了對鍺膜和金膜的厚度測量。本文主要的創(chuàng)新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應用于極短光程差的測量。薄膜干涉膜厚儀行情白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數(shù)進行測量。
白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級干涉條紋，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比度下降。測量精度高，可以實現(xiàn)測量,采用白光干涉原理的測量系統(tǒng)的抗干擾能力強，動態(tài)范圍大，具有快速檢測和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。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。可以說，白光干涉實際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長對應的干涉光強變化曲線。
光譜擬合法易于應用于測量，但由于使用了迭代算法，因此其優(yōu)缺點在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著遺傳算法、模擬退火算法等全局優(yōu)化算法的引入，被用于測量薄膜參數(shù)。該方法需要一個較好的薄膜光學模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng))，但實際測試過程中薄膜的色散和吸收的公式通常不準確，特別是對于多層膜體系，建立光學模型非常困難，無法用公式準確地表示出來。因此，通常使用簡化模型，全光譜擬合法在實際應用中不如極值法有效。此外，該方法的計算速度慢，不能滿足快速計算的要求。可以配合不同的軟件進行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等 。
常用的白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理是：入射的白光光束通過半反半透鏡進入到顯微干涉物鏡，被分光鏡分成兩部分，一部分入射到固定的參考鏡，另一部分入射到樣品表面，當參考鏡表面和樣品表面的反射光再次匯聚后，發(fā)生干涉，干涉光通過透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)探測雙白光光束的干涉圖像。通過Z向精密位移臺帶動干涉鏡頭或樣品臺Z向掃描，獲得一系列干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對應點的光強隨光程差變化曲線，可得該點的Z向相對位移；然后，通過CCD圖像中每個像素點光強最大值對應的Z向位置，可測量被測樣品表面的三維形貌。該系統(tǒng)具有高分辨率和高靈敏度等特點，廣泛應用于微觀表面形貌測量和薄膜厚度測量等領(lǐng)域。白光干涉膜厚測量技術(shù)的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。薄膜干涉膜厚儀行情
高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。防水膜厚儀常見問題
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不相同，因而多種測量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將各測量特點總結(jié)所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠。基于白光干涉原理的光學薄膜厚度測量方案目前主要集中于測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，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術(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的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。防水膜厚儀常見問題