光干涉膜厚仪测量方法

薄膜作为一种特殊的微结构 ，近年来在电子学 、摩擦学、现代光学得到了广泛的应用，薄膜的测试技术变得越来越重要。尤其是在厚度这一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微观可测量。因此，在微纳测量领域中，薄膜厚度的测试是一个非常重要而且很实用的研究方向。在工业生产中，薄膜的厚度直接关系到薄膜能否正常工作。在半导体工业中，膜厚的测量是硅单晶体表面热氧化厚度以及平整度质量控制的重要手段。薄膜的厚度影响薄膜的电磁性能、力学性能和光学性能等，所以准确地测量薄膜的厚度成为一种关键技术。白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的非接触式测量；光干涉膜厚仪测量方法

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源 。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。论文所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等特点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内是可调的，驱动电流可以达到600mA。高精度膜厚仪答疑解惑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。

白光干涉在零光程差处，出现零级干涉条纹（在零级处，各波长光的干涉亮条纹都重合，因而零级条纹呈白色），随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线各自形成的干涉条纹之间互有偏移，叠加的整体效果使条纹对比度下降。测量精度高，可以实现测量,采用白光干涉原理的测量系统的抗干扰能力强，动态范围大，具有快速检测和结构紧凑等优点。普通的激光干涉与白光干涉之间虽然有差别，但也有很多的共同之处。可以说，白光干涉实际上就是将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。

在纳米级薄膜的各项相关参数中，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中重要的参量之一，具有决定薄膜性质和性能的基本作用。然而，由于其极小尺寸及突出的表面效应，使得对纳米级薄膜的厚度准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法从手动到自动、有损到无损不断得到实现。对于不同性质薄膜，其适用的厚度测量方案也不相同。针对纳米级薄膜，应用光学原理的测量技术。相比其他方法，光学测量方法具有精度高、速度快、无损测量等优势，成为主要检测手段。其中代表性的测量方法有椭圆偏振法、干涉法、光谱法、棱镜耦合法等。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得到进一步提高。

针对微米级工业薄膜厚度测量，开发了一种基于宽光谱干涉的反射式法测量方法，并研制了适用于工业应用的小型薄膜厚度测量系统，考虑了成本、稳定性、体积等因素要求。该系统结合了薄膜干涉和光谱共聚焦原理，采用波长分辨下的薄膜反射干涉光谱模型，利用经典模态分解和非均匀傅里叶变换的思想，提出了一种基于相位功率谱分析的膜厚解算算法。该算法能够有效利用全光谱数据准确提取相位变化，抗干扰能力强，能够排除环境噪声等假频干扰。经过对PVC标准厚度片、PCB板芯片膜层及锗基SiO2膜层的测量实验验证，结果表明该测厚系统具有1~75微米厚度的测量量程和微米级的测量不确定度，而且无需对焦，可以在10ms内完成单次测量，满足工业级测量需要的高效便捷的应用要求。广泛应用于电子、半导体、光学、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。高精度膜厚仪供应商

白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子工业中的薄膜电阻率测量；光干涉膜厚仪测量方法

自上世纪60年代起，利用X及β射线、近红外光源开发的在线薄膜测厚系统广泛应用于西方先进国家的工业生产线中。到20世纪70年代后，为满足日益增长的质检需求，电涡流、电磁电容、超声波、晶体振荡等多种膜厚测量技术相继问世。90年代中期，随着离子辅助、离子束溅射、磁控溅射、凝胶溶胶等新型薄膜制备技术取得巨大突破，以椭圆偏振法和光度法为展示的光学检测技术以高精度、低成本、轻便环保、高速稳固为研发方向不断迭代更新，迅速占领日用电器及工业生产市场，并发展出依据用户需求个性化定制产品的能力。其中，对于市场份额占比较大的微米级薄膜，除要求测量系统不仅具有百纳米级的测量准确度及分辨力以外，还要求测量系统在存在不规则环境干扰的工业现场下，具备较高的稳定性和抗干扰能力。光干涉膜厚仪测量方法