微米级膜厚仪使用误区

白光干涉频域解调是利用频域分析解调信号的一种方法。与时域解调装置相比，测量装置几乎相同，只需将光强测量装置更换为光谱仪或CCD。由于时域解调中接收到的信号是一定范围内所有波长光强叠加，因此将频谱信号中各个波长的光强叠加起来即可得到它对应的时域接收信号。因此，频域的白光干涉条纹不仅包含了时域白光干涉条纹的所有信息，而且包括了时域干涉条纹中没有的波长信息。在频域干涉中，当两束相干光的光程差远大于光源的相干长度时，仍然可以在光谱仪上观察到频域干涉条纹。这是由于光谱仪内部的光栅具有分光作用，可以将宽谱光变成窄带光谱，从而增加光谱的相干长度。这种解调技术的优点是整个测量系统中没有使用机械扫描部件，因此在测量的稳定性和可靠性方面得到了显著提高。常见的频域解调方法包括峰峰值检测法、傅里叶解调法和傅里叶变换白光干涉解调法等。白光干涉膜厚测量技术可以应用于光学通信中的薄膜透过率测量。微米级膜厚仪使用误区

白光干涉的相干原理早在1975年就被提出，并在1976年实现了在光纤通信领域中的应用。1983年，Brian Culshaw的研究小组报道了白光干涉技术在光纤传感领域中的应用。随后在1984年，报道了基于白光干涉原理的完整的位移传感系统。这项研究成果证明了白光干涉技术可以用于测量能够转换成位移的物理参量。此后的几年中，白光干涉技术应用于温度、压力等的研究也相继被报道。自上世纪90年代以来，白光干涉技术得到了快速发展，提供了更多实现测量的解决方案。近年来，由于传感器设计和研制的进步，信号处理的新方案提出，以及传感器的多路复用等技术的发展，使白光干涉测量技术的发展更加迅速。膜厚仪的原理工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差，通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。

由于不同性质和形态的薄膜对测量量程和精度的需求不相同，因此多种测量方法各有优缺点，难以笼统评估。测量特点总结如表1-1所示，针对薄膜厚度不同，适用的测量方法分别为椭圆偏振法、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为适用；而对于小于200nm的薄膜，椭圆偏振法结果更可靠，因为透过率曲线缺少峰谷值。光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或半透明薄膜。通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，可以得到待测薄膜厚度。本章详细研究了白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性，并得出了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，提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。

极值法求解过程计算简单，速度快，同时能确定薄膜的多个光学常数并解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，因此精度不够高。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，通常用于测量薄膜厚度大于200纳米且小于10微米的情况，以确保光谱信号中的干涉波峰数适当。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，再通过麦克斯韦方程组的推导得到结果。该方法能判断预设的初始值是否为要测量的薄膜参数，建立评价函数来计算透过率/反射率与实际值之间的偏差。只有当计算出的透过率/反射率与实际值之间的偏差很小时，我们才能认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。总的来说，白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。

在初始相位为零的情况下，当被测光与参考光之间的光程差为零时，光强度将达到最大值。为了探测两个光束之间的零光程差位置，需要使用精密Z向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动，或移动载物台。在垂直扫描过程中，可以用探测器记录下干涉光强，得到白光干涉信号强度与Z向扫描位置（两光束光程差）之间的变化曲线。通过干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化的示意图，可以找到光强极大值位置，即为零光程差位置。通过精确确定零光程差位置，可以实现样品表面相对位移的精密测量。同时，通过确定最大值对应的Z向位置，也可以获得被测样品表面的三维高度。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉曲线的分析实现对薄膜的光学参数测量。微米级膜厚仪使用误区

随着技术的不断进步和应用领域的扩展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和拓展。微米级膜厚仪使用误区

基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置，其特征在于：该装置包括白光光源、显微镜、分束镜、干涉物镜、光纤传输单元、准直器、光谱仪、USB传输线、计算机；光谱仪主要包括六部分，分别是：光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器；

光源发出的白光经准直镜扩束准直后成平行光，经分束镜射入Michelson干涉物镜，准直透镜将白光缩束准直后垂直照射到待测晶圆上，反射光之间相互发生干涉，经准直镜后干涉光强进入光纤耦合单元，完成干涉部分；

光纤传输的干涉信号进入光谱仪，计算机定时从光谱仪中采集光谱信号，获取诸如光强、反射率等信息，计算机对这些信息进行信号处理，滤除高频噪声信息，然后对光谱信息进行归一化处理，利用峰值对应的波长值，计算晶圆膜厚。 微米级膜厚仪使用误区