納米級膜厚儀常見問題

在初始相位為零的情況下 ，當被測光與參考光之間的光程差為零時，光強度將達到最大值。為探測兩個光束之間的零光程差位置，需要精密Z向運動臺帶動干涉鏡頭作垂直掃描運動或移動載物臺，垂直掃描過程中，用探測器記錄下干涉光強，可得白光干涉信號強度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長處的白光信號強度隨光程差變化示意圖，曲線中光強極大值位置即為零光程差位置，通過零過程差位置的精密定位，即可實現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量；通過確定最大值對應的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。白光干涉膜厚測量技術可以實現(xiàn)對薄膜的非接觸式測量；納米級膜厚儀常見問題

白光干涉頻域解調顧名思義是在頻域分析解調信號 ，測量裝置與時域解調裝置幾乎相同，只需把光強測量裝置換為光譜儀或者是CCD ，接收到的信號是光強隨著光波長的分布。由于時域解調中接收到的信號是一定范圍內所有波長的光強疊加，因此將頻譜信號中各個波長的光強疊加，即可得到與它對應的時域接收信號。由此可見，頻域的白光干涉條紋不僅包含了時域白光干涉條紋的所有信息，還包含了時域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中，當兩束相干光的光程差遠大于光源的相干長度時，仍可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內部的光柵具有分光作用，能夠將寬譜光變成窄帶光譜，從而增加了光譜的相干長度。這一解調技術的優(yōu)點就是在整個測量系統(tǒng)中沒有使用機械掃描部件，從而在測量的穩(wěn)定性和可靠性上得到很大的提高。常見的頻域解調方法有峰峰值檢測法、傅里葉解調法以及傅里葉變換白光干涉解調法等。小型膜厚儀零售價格白光干涉膜厚測量技術的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。

針對微米級工業(yè)薄膜厚度測量 ，研究了基于寬光譜干涉的反射式法測量方法。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，研制了滿足工業(yè)應用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)。根據(jù)波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，結合經(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)準確提取相位變化，對由環(huán)境噪聲帶來的假頻干擾，具有很好的抗干擾性。通過對PVC標準厚度片，PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實驗對系統(tǒng)性能進行了驗證，結果表明測厚系統(tǒng)具有1~75μm厚度的測量量程，μm.的測量不確定度。由于無需對焦，可在10ms內完成單次測量，滿足工業(yè)級測量高效便捷的應用要求。

基于表面等離子體共振傳感的測量方案 ，利用共振曲線的三個特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，通過反演計算得到待測金屬薄膜的厚度。該測量方案可同時得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡單。我們利用Kretschmann型結構的表面等離子體共振實驗系統(tǒng)，測得金膜在入射光波長分別為632.8nm和652.1nm時的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強度測量方案，測量精度受環(huán)境影響較大，且測量結果存在多值性的問題，所以我們進一步對偏振外差干涉的改進方案進行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實現(xiàn)厚度測量。高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結構。

論文主要以半導體鍺和貴金屬金兩種材料為對象 ，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實現(xiàn)納米級薄膜厚度準確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復數(shù)，且能激發(fā)的表面等離子體效應，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。操作需要一定的專業(yè)基礎和經(jīng)驗，需要進行充分的培訓和實踐。光干涉膜厚儀品牌企業(yè)

白光干涉膜厚測量技術可以實現(xiàn)對薄膜的快速測量和分析。納米級膜厚儀常見問題

干涉法作為面掃描方式可以一次性對薄膜局域內的厚度進行解算 ，適用于對面型整體形貌特征要求較高的測量對象。干涉法算法在于相位信息的提取，借助多種復合算法通?？梢赃_到納米級的測量準確度。然而主動干涉法對條紋穩(wěn)定性不佳，光學元件表面的不清潔、光照度不均勻、光源不穩(wěn)定、外界氣流震動干擾等因素均可能影響干涉圖的完整性[39]，使干涉圖樣中包含噪聲和部分區(qū)域的陰影，給后期處理帶來困難。除此之外，干涉法系統(tǒng)精度的來源——精密移動及定位部件也增加了系統(tǒng)的成本，高精度的干涉儀往往較為昂貴。納米級膜厚儀常見問題