微米级膜厚仪检测

本文温所研究的锗膜厚度约300nm，导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰，此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案（如峰峰值法等）将不再适用。为此，我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案，并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明，峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案，我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm，实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究，实现了对锗膜和金膜的厚度测量。本文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案，并将其应用于极短光程差的测量。膜厚仪依赖于膜层和底部材料的反射率和相位差来实现这一目的。微米级膜厚仪检测

白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向。此项技术通过使用光谱仪将对条纹的测量转变为对不同波长光谱的测量，分析被测物体的光谱特性，得到相应的长度信息和形貌信息。与白光扫描干涉术相比，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，并减小了环境对其影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度等。白光干涉光谱分析基于频域干涉的理论，采用白光作为宽波段光源，经过分光棱镜折射为两束光。这两束光分别经由参考面和被测物体入射，反射后再次汇聚合成，并由色散元件分光至探测器，记录频域干涉信号。这个光谱信号包含了被测表面信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在光谱信号当中。白光干涉光谱分析将白光干涉和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高且速度快的测量方法。原装膜厚仪零售价格白光干涉膜厚仪需要校准，标准样品的选择和使用至关重要。

在对目前常用的白光干涉测量方案进行比较研究后发现，当两个干涉光束的光程差非常小导致干涉光谱只有一个峰时，基于相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。因此，我们提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案，适用于极小光程差。这种方案利用干涉光谱的峰值波长会随光程差变化而周期性地出现红移和蓝移，当光程差在较小范围内变化时，峰值波长的移动与光程差成正比。我们在光纤白光干涉温度传感系统上验证了这一测量方案，并成功测量出光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验表明，锗膜厚度为一定值，与台阶仪测量结果存在差异是由于薄膜表面本身并不光滑，台阶仪的测量结果只能作为参考值。误差主要来自光源的波长漂移和温度误差。

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。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。精度高的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

白光光谱法克服了干涉级次的模糊识别问题，具有测量范围大，连续测量时波动范围小的特点，但在实际测量中，由于测量误差、仪器误差、拟合误差等因素，干涉级次的测量精度仍其受影响，会出现干扰级次的误判和干扰级次的跳变现象。导致公式计算得到的干扰级次m值与实际谱峰干涉级次m'(整数)之间有误差。为得到准确的干涉级次，本文依据干涉级次的连续特性设计了校正流程图，获得了靶丸壳层光学厚度的精确值。导入白光干涉光谱测量曲线。该仪器的使用需要一定的专业技能和经验，操作前需要进行充分的培训和实践。膜厚仪量大从优

光路长度越长，仪器分辨率越高，但也越容易受到干扰因素的影响，需要采取降噪措施。微米级膜厚仪检测

白光扫描干涉法采用白光为光源，压电陶瓷驱动参考镜进行扫描，干涉条纹扫过被测面，通过感知相干峰位置来获得表面形貌信息。对于薄膜的测量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通过一次测量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，会使提取出来的白光干涉信号出现双峰形式，变得更复杂。另外，由于白光扫描法需要扫描过程，因此测量时间较长而且易受外界干扰。基于图像分割技术的薄膜结构测试方法，实现了对双峰干涉信号的自动分离，实现了薄膜厚度的测量。微米级膜厚仪检测