测量薄膜厚度的方法 膜厚仪

白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向，此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。通过分析被测物体的光谱特性，就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，而且也减小了环境对它的影响。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。白干干涉光谱法是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，被分成两束光，这两束光分别入射到参考面和被测物体，反射回来后经过分光棱镜合成后，由色散元件分光至探测器，记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高、速度快的测量方法。光路长度越长，分辨率越高，但同时也更容易受到静态振动等干扰因素的影响。测量薄膜厚度的方法 膜厚仪

光学测厚方法集光学、机械、电子、计算机图像处理技术为一体，以其光波长为测量基准，从原理上保证了纳米级的测量精度。同时，光学测厚作为非接触式的测量方法，被广泛应用于精密元件表面形貌及厚度的无损测量。其中，薄膜厚度光学测量方法按光吸收、透反射、偏振和干涉等光学原理可分为椭圆偏振法、分光光度法、干涉法等多种测量方法。不同的测量方法，其适用范围各有侧重，褒贬不一。因此结合多种测量方法的多通道式复合测量法也有研究，如椭圆偏振法和光度法结合的光谱椭偏法，彩色共焦光谱干涉和白光显微干涉的结合法等。纳米级膜厚仪供应链精度高的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

干涉测量法是基于光的干涉原理实现对薄膜厚度测量的光学方法，是一种高精度的测量技术。采用光学干涉原理的测量系统一般具有结构简单，成本低廉，稳定性好，抗干扰能力强，使用范围广等优点。对于大多数的干涉测量任务，都是通过薄膜表面和基底表面之间产生的干涉条纹的形状和分布规律，来研究干涉装置中待测物理量引入的光程差或者是位相差的变化，从而达到测量目的。光学干涉测量方法的测量精度可达到甚至优于纳米量级，而利用外差干涉进行测量，其精度甚至可以达到10-3nm量级。根据所使用光源的不同，干涉测量方法又可以分为激光干涉测量和白光干涉测量两大类。激光干涉测量的分辨率更高，但是不能实现对静态信号的测量，只能测量输出信号的变化量或者是连续信号的变化，即只能实现相对测量。而白光干涉是通过对干涉信号中心条纹的有效识别来实现对物理量的测量，是一种测量方式，在薄膜厚度的测量中得到了广泛的应用。

白光扫描干涉法利用白光作为光源，通过压电陶瓷驱动参考镜进行扫描，将干涉条纹扫过被测面，并通过感知相干峰位置来获取表面形貌信息。测量原理如图1-5所示。然而，在对薄膜进行测量时，其上下表面的反射会导致提取出的白光干涉信号呈现双峰形式，变得更为复杂。此外，由于白光扫描干涉法需要进行扫描过程，因此测量时间较长，且易受外界干扰。基于图像分割技术的薄膜结构测试方法能够自动分离双峰干涉信号，从而实现对薄膜厚度的测量。它可测量大气压下1纳米到1毫米范围内的薄膜厚度。

折射率分别为1．45和1．62的2块玻璃板，使其一端相接触，形成67的尖劈．将波长为550nm的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹，试求条纹间距。

我们可以分2种可能的情况来讨论：

一般玻璃的厚度可估计为1mm的量级，这个量级相对于光的波长550nm而言，应该算是膜厚e远远大于波长^的厚玻璃了，所以光线通过上玻璃板时应该无干涉现象，同理光线通过下玻璃板时也无干涉现象．空气膜厚度因劈角很小而很薄，与波长可比拟，所以光线通过空气膜应该有干涉现象，在空气膜的下表面处有一半波损失，故光程差应该为2n₂e+λ/2．

(2)假设玻璃板厚度的量级与可见光波长量级可比拟，当单色光垂直投射在劈尖上时，上玻璃板能满足形成薄膜干涉的条件，其光程差为2n2e+λ/2，下玻璃板也能满足形成薄膜于涉的条件，光程差为2n₁h+λ／2，但由于玻璃板膜厚均匀，h不变，人射角i=俨也不变，故玻璃板形成的薄膜干涉为等倾又等厚干涉条纹，要么玻璃板全亮，要么全暗，它不会影响空气劈尖干涉条纹的位置和条纹间距。空气劈尖干涉光程差仍为2n2e+λ/2，但玻璃板会影响劈尖干涉条纹的亮度对比度． 增加光路长度可以提高仪器分辨率，但同时也会更容易受到振动等干扰，需要采取降噪措施。白光干涉膜厚仪生产商

操作需要一定的专业基础和经验，需要进行充分的培训和实践。测量薄膜厚度的方法 膜厚仪

对同一靶丸的相同位置进行白光垂直扫描干涉实验，如图4-3所示。通过控制光学轮廓仪的运动机构带动干涉物镜在垂直方向上移动，测量光线穿过靶丸后反射到参考镜与到达基底后直接反射回参考镜的光线之间的光程差。显然，越偏离靶丸中心的光线测得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但这并不表示靶丸壳层的厚度。只有当垂直穿过靶丸中心的光线测得的光程差才对应于靶丸的上、下壳层的厚度。因此，在进行白光垂直扫描干涉实验时，需要选择穿过靶丸中心的光线位置进行测量，这样才能准确地测量靶丸壳层的厚度。此外，通过控制干涉物镜在垂直方向上移动，可以测量出不同位置的厚度值，从而得到靶丸壳层厚度的空间分布情况。测量薄膜厚度的方法 膜厚仪