国产膜厚仪产品基本性能要求

微纳制造技术的发展推动着检测技术向微纳领域进军，微结构和薄膜结构作为微纳器件中的重要组成部分，在半导体、医学、航天航空、现代制造等领域得到了广泛的应用，由于其微小和精细的特征，传统检测方法不能满足要求。白光干涉法具有非接触、无损伤、高精度等特点，被广泛应用在微纳检测领域，另外光谱测量具有高效率、测量速度快的优点。因此，本文提出了白光干涉光谱测量方法并搭建了测量系统。和传统白光扫描干涉方法相比，其特点是具有较强的环境噪声抵御能力，并且测量速度较快。白光干涉膜厚测量技术可以应用于光学薄膜设计中的薄膜参数测量。国产膜厚仪产品基本性能要求

在激光惯性约束核聚变实验中，靶丸的物性参数和几何参数是靶丸制备工艺改进和仿真模拟核聚变实验过程的基础，因此如何对靶丸多个参数进行同步、高精度、无损的综合检测是激光惯性约束核聚变实验中的关键问题。以上各种薄膜厚度及折射率的测量方法各有利弊，但针对本文实验，仍然无法满足激光核聚变技术对靶丸参数测量的高要求，靶丸参数测量存在以下问题：不能对靶丸进行破坏性切割测量，否则，被破坏后的靶丸无法用于于下一步工艺处理或者打靶实验；需要同时测得靶丸的多个参数，不同参数的单独测量，无法提供靶丸制备和核聚变反应过程中发生的结构变化现象和规律，并且效率低下、没有统一的测量标准。靶丸属于自支撑球形薄膜结构，曲面应力大、难展平的特点导致靶丸与基底不能完全贴合，在微区内可看作类薄膜结构浦东新区原装膜厚仪白光干涉膜厚测量技术可以应用于太阳能电池中的薄膜光学参数测量。

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。将上述各测量特点总结如表1-1所示，按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。

采用峰峰值法处理光谱数据时，被测光程差的分辨率取决于光谱仪或CCD的分辨率。我们只需获得相邻的两干涉峰值处的波长信息即可得出光程差，不必关心此波长处的光强大小，从而降低数据处理的难度。也可以利用多组相邻的干涉光谱极值对应的波长来分别求出光程差，然后再求平均值作为测量光程差，这样可以提高该方法的测量精度。但是，峰峰值法存在着一些缺点：当使用宽带光源作为输入光源时，接收光谱中不可避免地叠加有与光源同分布的背景光，从而引起峰值处波长的改变，引入测量误差。同时，当两干涉信号之间的光程差很小，导致其干涉光谱只有一个干涉峰的时候，此法便不再适用。白光干涉膜厚测量技术的精度可以达到纳米级别。

干涉法与分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉条纹的原理来确定薄膜厚度和折射率，然而与薄膜自发产生的等倾干涉不同，干涉法是通过设置参考光路，形成与测量光路间的干涉条纹，因此其相位信息包含两个部分，分别是由参考平面和测量平面间扫描高度引起的附加相位和由透明薄膜内部多次反射引起的膜厚相位。干涉法测量光路使用面阵CCD接收参考平面和测量平面间相干波面的干涉光强分布，不同于以上三种点测量方式，可一次性生成薄膜待测区域的表面形貌信息，但同时由于存在大量轴向扫描和数据解算，完成单次测量的时间相对较长。白光干涉膜厚测量技术可以应用于不同材料的薄膜的研究和制造中。浦东新区原装膜厚仪

白光干涉膜厚测量技术可以在不同环境下进行测量。国产膜厚仪产品基本性能要求

极值法求解过程计算简单，速度快，同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，以至于精度不够高。此外，由于受曲线拟合精度的限制，该方法对膜厚的测量范围有要求，通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm，以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限，并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值，引入适合的色散模型，再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率（通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立评价函数，当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时，我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。国产膜厚仪产品基本性能要求

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