干涉測量法[9-10]是基于光的干涉原理實現(xiàn)對薄膜厚度測量的光學(xué)方法 ，是一種高精度的測量技術(shù)。采用光學(xué)干涉原理的測量系統(tǒng)一般具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，使用范圍廣等優(yōu)點。對于大多數(shù)的干涉測量任務(wù)，都是通過薄膜表面和基底表面之間產(chǎn)生的干涉條紋的形狀和分布規(guī)律，來研究干涉裝置中待測物理量引入的光程差或者是位相差的變化，從而達到測量目的。光學(xué)干涉測量方法的測量精度可達到甚至優(yōu)于納米量級，而利用外差干涉進行測量，其精度甚至可以達到10-3nm量級[11]。根據(jù)所使用光源的不同，干涉測量方法又可以分為激光干涉測量和白光干涉測量兩大類。激光干涉測量的分辨率更高，但是不能實現(xiàn)對靜態(tài)信號的測量，只能測量輸出信號的變化量或者是連續(xù)信號的變化，即只能實現(xiàn)相對測量。而白光干涉是通過對干涉信號中心條紋的有效識別來實現(xiàn)對物理量的測量，是一種測量方式，在薄膜厚度的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。膜厚儀的干涉測量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測量結(jié)果。膜厚儀企業(yè)
利用包絡(luò)線法計算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度 ，但目前看來包絡(luò)法還存在很多不足，包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動，要求在測量波段內(nèi)存在多個干涉極值點，且干涉極值點足夠多，精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點建立的，在沒有正確方法建立包絡(luò)線時，通常使用拋物線插值法建立，這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對測量對象要求高，如果薄膜較薄或厚度不足情況下，會造成干涉條紋減少，干涉波峰個數(shù)較少，要利用干涉極值點建立包絡(luò)線就越困難，且利用拋物線插值法擬合也很困難，從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次，薄膜吸收的強弱也會影響該方法的準(zhǔn)確度，對于吸收較強的薄膜，隨干涉條紋減少，極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線，該方法就不再適用。因此，包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。防水膜厚儀主要功能與優(yōu)勢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；
薄膜是一種特殊的微結(jié)構(gòu)，在電子學(xué)、摩擦學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，因此薄膜的測試技術(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量的。因此，在微納測量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測試是一個非常重要且實用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接影響薄膜是否能正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測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。薄膜的厚度會影響其電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，因此準(zhǔn)確地測量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。
白光干涉頻域解調(diào)是利用頻域分析解調(diào)信號的一種方法。與時域解調(diào)裝置相比，測量裝置幾乎相同，只需將光強測量裝置更換為光譜儀或CCD。由于時域解調(diào)中接收到的信號是一定范圍內(nèi)所有波長光強疊加，因此將頻譜信號中各個波長的光強疊加起來即可得到它對應(yīng)的時域接收信號。因此，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，而且包括了時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大于光源的相干長度時，仍然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，可以將寬譜光變成窄帶光譜，從而增加光譜的相干長度。這種解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點是整個測量系統(tǒng)中沒有使用機械掃描部件，因此在測量的穩(wěn)定性和可靠性方面得到了顯著提高。常見的頻域解調(diào)方法包括峰峰值檢測法、傅里葉解調(diào)法和傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度管控。
可以使用光譜分析方法來確定靶丸折射率和厚度。極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法是通過分析膜的反射或透射光譜曲線來計算膜厚度和折射率的方法。極值法測量膜厚度是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來計算的。對于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，通過極大值點的位置可求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對于強色散介質(zhì)，首先利用極值點求出膜厚度的初始值，然后利用色散模型計算折射率與入射波長的對應(yīng)關(guān)系，通過擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解出任意入射波長下的折射率。常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等。白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇和使用至關(guān)重要。品牌膜厚儀產(chǎn)品原理
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制。膜厚儀企業(yè)
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的白光干涉測量方案，并設(shè)計制作了膜厚測量系統(tǒng)。經(jīng)實驗證明，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，研究人員成功測量了實驗用鍺膜的厚度為338.8nm，實驗誤差主要源于溫度控制誤差和光源波長漂移。該論文通過對納米級薄膜厚度測量方案的研究，實現(xiàn)了對鍺膜和金膜厚度的測量，并主要創(chuàng)新點在于提出了基于白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測量。膜厚儀企業(yè)