該文主要研究了以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性，主要涉及三種方法，分別是白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，選擇采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，其折射率為復(fù)數(shù)，且能夠激發(fā)表面等離子體效應(yīng)，因此采用基于表面等離子體共振的測量方法。為了進(jìn)一步提高測量精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調(diào)手段并檢測P光和S光之間的相位差來提高厚度測量的精度。該儀器的使用需要一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)，操作前需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。薄膜干涉膜厚儀推薦
白光掃描干涉法可以避免色光相移干涉法測量的局限性。該方法利用白光作為光源，由于白光是一種寬光譜的光源，相干長度相對較短，因此發(fā)生干涉的位置范圍很小。在白光干涉時，存在一個確定的零位置，當(dāng)測量光和參考光的光程相等時，所有波長的光均會發(fā)生相長干涉，此時可以觀察到一個明亮的零級條紋，同時干涉信號也達(dá)到最大值。通過分析這個干涉信號，可以得到被測物體的幾何形貌。白光掃描干涉術(shù)是通過測量干涉條紋來完成的，而干涉條紋的清晰度直接影響測試精度。因此，為了提高精度，需要更為復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，這使得條紋的測量變得費(fèi)力費(fèi)時。品牌膜厚儀出廠價操作需要一定的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)，需要進(jìn)行充分的培訓(xùn)和實(shí)踐。
自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來，人們開始在理論和實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行探討和研究。結(jié)果表明，動態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器，可應(yīng)用于光學(xué)信號處理和加密領(lǐng)域。本文提出的基于白光干涉光譜單峰值波長移動的解調(diào)方案，可應(yīng)用于當(dāng)兩光程差非常小導(dǎo)致干涉光譜只有一個干涉峰的信號解調(diào)，實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測量。在頻域干涉中，當(dāng)干涉光程差超過光源相干長度時，仍然可以觀察到干涉條紋。這種現(xiàn)象是因?yàn)榘坠夤庠吹墓庾V可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長度都是無限的。當(dāng)使用光譜儀接收干涉光譜時，由于光譜儀光柵的分光作用，寬光譜的白光變成了窄帶光譜，導(dǎo)致相干長度發(fā)生變化。
在納米量級薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計和制備過程中的重要參數(shù)，是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一，它對于薄膜的力學(xué)、光學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng)，使得對其厚度的準(zhǔn)確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測量方法實(shí)現(xiàn)了從手動到自動，有損到無損測量。由于待測薄膜材料的性質(zhì)不同，其適用的厚度測量方案也不盡相同。對于厚度在納米量級的薄膜，利用光學(xué)原理的測量技術(shù)應(yīng)用。相比于其他方法，光學(xué)測量方法因?yàn)榫哂芯雀撸俣瓤?，無損測量等優(yōu)勢而成為主要的檢測手段。其中具有代表性的測量方法有干涉法，光譜法，橢圓偏振法，棱鏡耦合法等。它可以用不同的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，比如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。
白光光譜法具有測量范圍大、連續(xù)測量時波動范圍小的優(yōu)點(diǎn)，可以解決干涉級次模糊識別的問題。但在實(shí)際測量中，由于誤差、儀器誤差和擬合誤差等因素的影響，干涉級次的測量精度仍然受到限制，會出現(xiàn)干擾級次的誤判和干擾級次的跳變現(xiàn)象。這可能導(dǎo)致計算得出的干擾級次m值與實(shí)際譜峰干涉級次m'（整數(shù)）之間存在誤差。因此，本文設(shè)計了以下校正流程圖，基于干涉級次的連續(xù)特性得到了靶丸殼層光學(xué)厚度的準(zhǔn)確值。同時，給出了白光干涉光譜測量曲線。白光干涉膜厚儀是一種用來測量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。常用膜厚儀
總之，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測量薄膜厚度的儀器。薄膜干涉膜厚儀推薦
極值法求解過程計算簡單，快速，同時確定薄膜的多個光學(xué)常數(shù)及解決多值性問題，測試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，以至于精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對膜厚的測量范圍有要求，通常用這種方法測量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm，以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)恰當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設(shè)置每個擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實(shí)際的透過率和反射率（通過光學(xué)系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立評價函數(shù)，當(dāng)計算的透過率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時，我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。薄膜干涉膜厚儀推薦