光干涉膜厚仪测量方法

白光干涉膜厚仪基于薄膜对白光的反射和透射产生干涉现象，通过测量干涉条纹的位置和间距来计算出薄膜的厚度。这种仪器在光学薄膜、半导体、涂层和其他薄膜材料的生产和研发过程中具有重要的应用价值。当白光照射到薄膜表面时，部分光线会被薄膜反射，而另一部分光线会穿透薄膜并在薄膜内部发生多次反射和折射。这些反射和折射的光线会与原始入射光线产生干涉，形成干涉条纹。通过测量干涉条纹的位置和间距，可以推导出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚仪在光学薄膜领域具有广泛的应用。光学薄膜是一种具有特殊光学性质的薄膜材料，广泛应用于激光器、光学镜片、光学滤波器等光学元件中。通过白光干涉膜厚仪可以实现对光学薄膜厚度的精确测量，保证光学薄膜元件的光学性能。此外，白光干涉膜厚仪还可以用于半导体行业中薄膜材料的生产和质量控制，确保半导体器件的性能稳定和可靠性。白光干涉膜厚仪还可以应用于涂层材料的生产和研发过程中。涂层材料是一种在材料表面形成一层薄膜的工艺，用于增强材料的表面性能。通过白光干涉膜厚仪可以对涂层材料的厚度进行精确测量，保证涂层的均匀性和稳定性，提高涂层材料的质量和性能。这种膜厚仪可以测量大气压下，1nm到1mm范围内的薄膜厚度。光干涉膜厚仪测量方法

干涉法测量可表述为：白光干涉光谱法主要利用光的干涉原理和光谱分光原理，利用光在不同波长处的干涉光强进行求解。光源出射的光经分光棱镜分成两束，其中一束入射到参考镜，另一束入射到测量样品表面，两束光均发生反射并入射到分光棱镜，此时这两束光会发生干涉。干涉光经光谱仪采集得到白光光谱干涉信号，经由计算机处理数据、显示结果变化，之后读出厚度值或变化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置，对于晶圆膜厚测量具有重要意义，设备价格、空间大小、操作难易程度都是其影响因素。纳米级膜厚仪能测什么高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

与激光光源相比以白光的宽光谱光源由于具有短相干长度的特点使得两光束只有在光程差极小的情况下才能发生干涉因此不会产生干扰条纹。同时由于白光干涉产生的干涉条纹具有明显的零光程差位置避免了干涉级次不确定的问题。本文以白光干涉原理为理论基础对单层透明薄膜厚度测量尤其对厚度小于光源相干长度的薄膜厚度测量进行了研究。首先从白光干涉测量薄膜厚度的原理出发、分别详细阐述了白光干涉原理和薄膜测厚原理。接着在金相显微镜的基础上构建了垂直型白光扫描系统作为实验中测试薄膜厚度的仪器并利用白光干涉原理对的位移量进行了标定。

傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此，该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差，进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快，受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT（快速傅里叶变换）理论，若输入光源波长范围为λ1,λ2，则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1)，所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换，然后滤波、提取主频信号后进行逆傅里叶变换，然后做对数运算，并取其虚部做相位反包裹运算，由获得的相位得到干涉仪的光程差。该方法经过实验证明其测量精度比傅里叶变换高。操作之前需要专 业技能和经验的培训和实践。

光谱拟合法易于测量具有应用领域，由于使用了迭代算法，因此该方法的优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型（包括色散系数、吸收系数、多层膜系统），但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式会有出入，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。白光干涉膜厚仪是一种可用于测量薄膜厚度的仪器，适用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。原装膜厚仪厂家现货

随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展 。光干涉膜厚仪测量方法

为了分析白光反射光谱的测量范围，进行了不同壁厚的靶丸壳层白光反射光谱测量实验。实验结果显示，对于壳层厚度为30μm的靶丸，其白光反射光谱各谱峰非常密集，干涉级次数值大；此外，由于靶丸壳层的吸收，壁厚较大的靶丸信号强度相对较弱。随着靶丸壳层厚度的进一步增加，其白光反射光谱各谱峰将更加密集，难以实现对各干涉谱峰波长的测量。为实现较大厚度靶丸壳层厚度的白光反射光谱测量，需采用红外宽谱光源和光谱探测器。对于壳层厚度为μm的靶丸，测量的波峰相对较少，容易实现壳层白光反射光谱谱峰波长的准确测量；随着靶丸壳层厚度的进一步减小，两干涉信号之间的光程差差异非常小，以至于光谱信号中只有一个干涉波峰，难以使用峰值探测的白光反射光谱方法测量其厚度。为了实现较小厚度靶丸壳层厚度的白光反射光谱测量，可采用紫外宽谱光源和光谱探测器提升其探测厚度下限。光干涉膜厚仪测量方法