傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中的一種低精度信號解調(diào)方法，起初由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào)。該解調(diào)方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，并得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)勢是解調(diào)速度快，受干擾信號影響較小，但精度不高。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT理論，若輸入光源波長范圍為[λ1,λ2]，則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2-λ1)，因此該方法主要應(yīng)用于解調(diào)精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來是對采集到的光譜信號進(jìn)行傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號，接著進(jìn)行逆傅里葉變換、對數(shù)運(yùn)算，之后取其虛部進(jìn)行相位反包裹運(yùn)算，從而通過得到的相位來獲得干涉儀的光程差。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該方法測量精度比傅里葉變換方法更高。高精度的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。國內(nèi)膜厚儀制造廠家
白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對條紋的測量轉(zhuǎn)變成為對不同波長光譜的測量。通過分析被測物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過程，因此提高了測量效率，而且也減小了環(huán)境對它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考鏡和被測物體，反射回來后經(jīng)過分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測器，記錄頻域上的干涉信號。此光譜信號包含了被測表面的信息，如果此時被測物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結(jié)合起來，形成了一種精度高而且速度快的測量方法。高精度膜厚儀定做價格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。
光具有傳播的特性，不同波列在相遇的區(qū)域，振動將相互疊加，是各列光波獨(dú)自在該點(diǎn)所引起的振動矢量和。兩束光要發(fā)生干涉，應(yīng)必須滿足三個相干條件，即：頻率一致、振動方向一致、相位差恒定。發(fā)生干涉的兩束光在一些地方振動加強(qiáng)，而在另一些地方振動減弱，產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測量都是完全建立在這種光波典型特性上的。下圖分別表示干涉相長和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長度在幾微米到幾十微米內(nèi)，通常都很短，更為重要的是，白光光源產(chǎn)生的干涉條紋具有一個典型的特征：即條紋有一個固定不變的位置，該固定位置對應(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，并通過探測該光強(qiáng)最大值，可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測量。此外，白光光源具有系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好且動態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，白光垂直掃描干涉、白光反射光譜等基于白光干涉的光學(xué)測量技術(shù)在薄膜三維形貌測量、薄膜厚度精密測量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
自上世紀(jì)60年代起，利用X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于西方先進(jìn)國家的工業(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量技術(shù)相繼問世。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，并發(fā)展出依據(jù)用戶需求個性化定制產(chǎn)品的能力。其中，對于市場份額占比較大的微米級薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量準(zhǔn)確度及分辨力以外，還要求測量系統(tǒng)在存在不規(guī)則環(huán)境干擾的工業(yè)現(xiàn)場下，具備較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。白光干涉膜厚儀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、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。
本文主要研究了如何采用白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法來實(shí)現(xiàn)納米級薄膜厚度的準(zhǔn)確測量，研究對象為半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料。由于不同材料薄膜的特性差異，所適用的測量方法也會有所不同。對于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，采用白光干涉的測量方法；而對于厚度更薄的金膜，由于其折射率為復(fù)數(shù)，且具有表面等離子體效應(yīng)，所以采用基于表面等離子體共振的測量方法會更合適。為了進(jìn)一步提高測量精度，本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)手段來檢測P光與S光之間的相位差，以提高厚度測量的精度。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。光干涉膜厚儀主要功能與優(yōu)勢
白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)和選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。國內(nèi)膜厚儀制造廠家
晶圓對于半導(dǎo)體器件至關(guān)重要，膜厚是影響晶圓物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一。通常對膜厚的測量有橢圓偏振法、探針法、光學(xué)法等，橢偏法設(shè)備昂貴，探針法又會損傷晶圓表面。利用光學(xué)原理進(jìn)行精密測試，一直是計量和測試技術(shù)領(lǐng)域中的主要方法之一，在光學(xué)測量領(lǐng)域，基于干涉原理的測量系統(tǒng)已成為物理量檢測中十分精確的系統(tǒng)之一。光的干涉計量與測試本質(zhì)是以光波的波長作為單位來進(jìn)行計量的，現(xiàn)代的干涉測試與計量技術(shù)已能達(dá)到一個波長的幾百分之一的測量精度，干涉測量的更大特點(diǎn)是它具有更高的靈敏度（或分辨率）和精度，。而且絕大部分干涉測試都是非接觸的，不會對被測件帶來表面損傷和附加誤差；測量對象較廣，并不局限于金屬或非金屬；可以檢測多參數(shù)，如：長度、寬度、直徑、表面粗糙度、面積、角度等。國內(nèi)膜厚儀制造廠家