通過(guò)白光干涉理論分析，詳細(xì)介紹了白光垂直掃描干涉技術(shù)和白光反射光譜技術(shù)的基本原理，并完成了應(yīng)用于測(cè)量靶丸殼層折射率和厚度分布實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和搭建。該實(shí)驗(yàn)裝置由白光反射光譜探測(cè)模塊、靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊、三維運(yùn)動(dòng)模塊和氣浮隔震平臺(tái)等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)靶丸的負(fù)壓吸附、靶丸位置的精密調(diào)整以及360°范圍的旋轉(zhuǎn)和特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測(cè)量?；诎坠獯怪睊呙韪缮婧桶坠夥瓷涔庾V的基本原理，提出了一種聯(lián)合使用的靶丸殼層折射率測(cè)量方法。該方法利用白光反射光譜測(cè)量靶丸殼層光學(xué)厚度，利用白光垂直掃描干涉技術(shù)測(cè)量光線通過(guò)靶丸殼層后的光程增量，從而可以計(jì)算得到靶丸的折射率和厚度數(shù)據(jù)。白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)，并選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品。蘇州膜厚儀品牌企業(yè)
光具有相互疊加的特性，發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動(dòng)加強(qiáng)，而在另一些地方振動(dòng)減弱，并產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。干涉測(cè)量需要滿足三個(gè)相干條件：頻率一致、振動(dòng)方向一致、相位差穩(wěn)定一致。與激光光源相比，白光光源的相干長(zhǎng)度較短，通常在幾微米到幾十微米內(nèi)。白光干涉的條紋有一個(gè)固定的位置，對(duì)應(yīng)于光程差為零的平衡位置，并在該位置白光輸出光強(qiáng)度具有最大值。通過(guò)探測(cè)光強(qiáng)最大值，可以實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)量。白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用于薄膜三維形貌測(cè)量和薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域。蘇州膜厚儀品牌企業(yè)可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
自上世紀(jì)60年代起，利用X及β射線、近紅外光源開(kāi)發(fā)的在線薄膜測(cè)厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進(jìn)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)線中。到20世紀(jì)70年代后，為滿足日益增長(zhǎng)的質(zhì)檢需求，電渦流、電磁電容、超聲波、晶體振蕩等多種膜厚測(cè)量技術(shù)相繼問(wèn)世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術(shù)取得巨大突破，以橢圓偏振法和光度法為展示的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)以高精度、低成本、輕便環(huán)保、高速穩(wěn)固為研發(fā)方向不斷迭代更新，迅速占領(lǐng)日用電器及工業(yè)生產(chǎn)市場(chǎng)，并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力。其中，對(duì)于市場(chǎng)份額占比較大的微米級(jí)薄膜，除要求測(cè)量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測(cè)量準(zhǔn)確度及分辨力以外，還要求測(cè)量系統(tǒng)在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)下，具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
本文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測(cè)量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn)，選擇采用白光干涉的測(cè)量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù)，且能激發(fā)明顯的表面等離子體效應(yīng)，因而可借助基于表面等離子體共振的測(cè)量方法；為了進(jìn)一步改善測(cè)量的精度，論文還研究了外差干涉測(cè)量法，通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測(cè)P光與S光之間的相位差提升厚度測(cè)量的精度。精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。
干涉法和分光光度法都是基于相干光形成等厚干涉條紋的原理來(lái)確定薄膜厚度和折射率。不同于薄膜自發(fā)產(chǎn)生的等傾干涉，干涉法是通過(guò)設(shè)置參考光路來(lái)形成參考平面和測(cè)量平面間干涉條紋，因此其相位信息包含兩個(gè)部分，分別是由掃描高度引起的附加相位和由薄膜內(nèi)部多次反射引起的膜厚相位。干涉法的測(cè)量光路使用面陣CCD接收參考平面和測(cè)量平面間相干波面的干涉光強(qiáng)分布。與以上三種點(diǎn)測(cè)量方式不同，干涉法能夠一次性生成薄膜待測(cè)區(qū)域的表面形貌信息，但因存在大量軸向掃描和數(shù)據(jù)解算，完成單次測(cè)量的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。白光干涉膜厚儀是一種可用于測(cè)量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。高精度膜厚儀應(yīng)用
工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度。蘇州膜厚儀品牌企業(yè)
干涉法測(cè)量可表述為：白光干涉光譜法主要利用光的干涉原理和光譜分光原理，利用光在不同波長(zhǎng)處的干涉光強(qiáng)進(jìn)行求解。光源出射的光經(jīng)分光棱鏡分成兩束，其中一束入射到參考鏡，另一束入射到測(cè)量樣品表面，兩束光均發(fā)生反射并入射到分光棱鏡，此時(shí)這兩束光會(huì)發(fā)生干涉。干涉光經(jīng)光譜儀采集得到白光光譜干涉信號(hào)，經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果變化，之后讀出厚度值或變化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圓膜厚測(cè)量裝置，對(duì)于晶圓膜厚測(cè)量具有重要意義，設(shè)備價(jià)格、空間大小、操作難易程度都是其影響因素。蘇州膜厚儀品牌企業(yè)