光具有傳播的特性，不同波列在相遇的區(qū)域，振動(dòng)將相互疊加，是各列光波獨(dú)自在該點(diǎn)所引起的振動(dòng)矢量和。兩束光要發(fā)生干涉，應(yīng)必須滿(mǎn)足三個(gè)相干條件，即：頻率一致、振動(dòng)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(dòng)加強(qiáng)，而在另一些地方振動(dòng)減弱，產(chǎn)生規(guī)則的明暗交替變化。任何干涉測(cè)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(zhǎng)和干涉相消的合振幅。與激光光源相比，白光光源的相干長(zhǎng)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(gè)典型的特征：即條紋有一個(gè)固定不變的位置，該固定位置對(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，并通過(guò)探測(cè)該光強(qiáng)最大值，可實(shí)現(xiàn)樣品表面位移的精密測(cè)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(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)量技術(shù)在薄膜三維形貌測(cè)量、薄膜厚度精密測(cè)量等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用?？梢耘浜喜煌能浖M(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。高速膜厚儀性?xún)r(jià)比高
本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm，導(dǎo)致其白光干涉輸出光譜只有一個(gè)干涉峰，此時(shí)常規(guī)基于相鄰干涉峰間距解調(diào)的方案（如峰峰值法等）將不再適用。為此，我們提出了一種基于單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量方案，并設(shè)計(jì)搭建了膜厚測(cè)量系統(tǒng)。溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，峰值波長(zhǎng)與溫度變化之間具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。利用該測(cè)量方案，我們測(cè)得實(shí)驗(yàn)用鍺膜的厚度為338.8nm，實(shí)驗(yàn)誤差主要來(lái)自于溫度控制誤差和光源波長(zhǎng)漂移。通過(guò)對(duì)納米級(jí)薄膜厚度的測(cè)量方案研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍺膜和金膜的厚度測(cè)量。本文主要的創(chuàng)新點(diǎn)是提出了白光干涉單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案，并將其應(yīng)用于極短光程差的測(cè)量。國(guó)內(nèi)膜厚儀定做白光干涉膜厚儀是一種用來(lái)測(cè)量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)劣，難以一概而論。，按照薄膜厚度的增加，適用的測(cè)量方式分別為分光光度法、橢圓偏振法、共聚焦法和干涉法。對(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線(xiàn)缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠。基于白光干涉原理的光學(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測(cè)量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。
白光光譜法克服了干涉級(jí)次的模糊識(shí)別問(wèn)題，具有測(cè)量范圍大，連續(xù)測(cè)量時(shí)波動(dòng)范圍小的特點(diǎn)，但在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)量誤差、儀器誤差、擬合誤差等因素，干涉級(jí)次的測(cè)量精度仍其受影響，會(huì)出現(xiàn)干擾級(jí)次的誤判和干擾級(jí)次的跳變現(xiàn)象。導(dǎo)致公式計(jì)算得到的干擾級(jí)次m值與實(shí)際譜峰干涉級(jí)次m'(整數(shù))之間有誤差。為得到準(zhǔn)確的干涉級(jí)次，本文依據(jù)干涉級(jí)次的連續(xù)特性設(shè)計(jì)了校正流程圖，獲得了靶丸殼層光學(xué)厚度的精確值。導(dǎo)入白光干涉光譜測(cè)量曲線(xiàn)。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度支配了精度。
微納制造技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著檢測(cè)技術(shù)進(jìn)入微納領(lǐng)域，微結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)作為微納器件的重要部分，在半導(dǎo)體、航天航空、醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代制造等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于微小和精細(xì)的特征，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法無(wú)法滿(mǎn)足要求。白光干涉法被廣泛應(yīng)用于微納檢測(cè)領(lǐng)域，具有非接觸、無(wú)損傷、高精度等特點(diǎn)。另外，光譜測(cè)量具有高效率和測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)。因此，這篇文章提出了一種白光干涉光譜測(cè)量方法，并構(gòu)建了相應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的白光掃描干涉方法，這種方法具有更強(qiáng)的環(huán)境噪聲抵御能力，并且測(cè)量速度更快。Michelson干涉儀的光路長(zhǎng)度決定了儀器的精度。本地膜厚儀主要功能與優(yōu)勢(shì)
膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。高速膜厚儀性?xún)r(jià)比高
白光干涉膜厚儀基于薄膜對(duì)白光的反射和透射產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距來(lái)計(jì)算出薄膜的厚度。這種儀器在光學(xué)薄膜、半導(dǎo)體、涂層和其他薄膜材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)白光照射到薄膜表面時(shí)，部分光線(xiàn)會(huì)被薄膜反射，而另一部分光線(xiàn)會(huì)穿透薄膜并在薄膜內(nèi)部發(fā)生多次反射和折射。這些反射和折射的光線(xiàn)會(huì)與原始入射光線(xiàn)產(chǎn)生干涉，形成干涉條紋。通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距，可以推導(dǎo)出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚儀在光學(xué)薄膜領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光學(xué)薄膜是一種具有特殊光學(xué)性質(zhì)的薄膜材料，廣泛應(yīng)用于激光器、光學(xué)鏡片、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件中。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜厚度的精確測(cè)量，保證光學(xué)薄膜元件的光學(xué)性能。此外，白光干涉膜厚儀還可以用于半導(dǎo)體行業(yè)中薄膜材料的生產(chǎn)和質(zhì)量控制，確保半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定和可靠性。白光干涉膜厚儀還可以應(yīng)用于涂層材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中。涂層材料是一種在材料表面形成一層薄膜的工藝，用于增強(qiáng)材料的表面性能。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以對(duì)涂層材料的厚度進(jìn)行精確測(cè)量，保證涂層的均勻性和穩(wěn)定性，提高涂層材料的質(zhì)量和性能。高速膜厚儀性?xún)r(jià)比高