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(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度的準(zhǔn)確測量,，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量方法會(huì)更合適。為了進(jìn)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,?？偟膩碚f，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)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(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個(gè)干涉峰,，此時(shí)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(dòng)的白光干涉測量方案,，并設(shè)計(jì)搭建了膜厚測量系統(tǒng),。溫度測量實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm,，實(shí)驗(yàn)誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。通過對(duì)納米級(jí)薄膜厚度的測量方案研究,，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍺膜和金膜的厚度測量,。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了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量,。薄膜干涉膜厚儀行情白光干涉膜厚測量技術(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)行測量,。

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。測量精度高,，可以實(shí)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(qiáng),，動(dòng)態(tài)范圍大，具有快速檢測和結(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,。

光譜擬合法易于應(yīng)用于測量,，但由于使用了迭代算法，因此其優(yōu)缺點(diǎn)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(gè)較好的薄膜光學(xué)模型(包括色散系數(shù),、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng)),，但實(shí)際測試過程中薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確,，特別是對(duì)于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難,，無法用公式準(zhǔn)確地表示出來,。因此，通常使用簡化模型,，全光譜擬合法在實(shí)際應(yīng)用中不如極值法有效,。此外，該方法的計(jì)算速度慢,，不能滿足快速計(jì)算的要求,。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 。

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(jìn)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(dāng)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(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺(tái)Z向掃描，獲得一系列干涉圖像,。根據(jù)干涉圖像序列中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線,，可得該點(diǎn)的Z向相對(duì)位移；然后,，通過CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對(duì)應(yīng)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(diǎn),，廣泛應(yīng)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(duì)實(shí)驗(yàn)方法和算法進(jìn)行改進(jìn)。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(duì)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(diǎn)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(duì)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(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)果更加可靠,。基于白光干涉原理的光學(xué)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(xì)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(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)的白光干涉測量解調(diào)技術(shù),。防水膜厚儀常見問題