本文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，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)確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。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量方法；為了進(jìn)一步改善測量的精度，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，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度?？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、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。小型膜厚儀推薦廠家
在初始相位為零的情況下，當(dāng)被測光與參考光之間的光程差為零時(shí)，光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。為探測兩個(gè)光束之間的零光程差位置，需要精密Z軸向運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭作垂直掃描運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)載物臺(tái)，垂直掃描過程中，用探測器記錄下干涉光強(qiáng)，可得白光干涉信號(hào)強(qiáng)度與Z向掃描位置（兩光束光程差）之間的變化曲線。干涉圖像序列中某波長處的白光信號(hào)強(qiáng)度隨光程差變化示意圖，曲線中光強(qiáng)極大值位置即為零光程差位置，通過零過程差位置的精密定位，即可實(shí)現(xiàn)樣品表面相對位移的精密測量；通過確定最大值對應(yīng)的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。本地膜厚儀定做價(jià)格可配合不同的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
自上世紀(jì)60年代開始，西方的工業(yè)生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用基于X及β射線、近紅外光源開發(fā)的在線薄膜測厚系統(tǒng)。隨著質(zhì)檢需求的不斷增長，20世紀(jì)70年代后，電渦流、超聲波、電磁電容、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)的出現(xiàn)，光學(xué)檢測技術(shù)也不斷更新迭代，以橢圓偏振法和光度法為主導(dǎo)的高精度、低成本、輕便、高速穩(wěn)固的光學(xué)檢測技術(shù)迅速占領(lǐng)日用電器和工業(yè)生產(chǎn)市場，并發(fā)展出了個(gè)性化定制產(chǎn)品的能力。對于市場占比較大的微米級(jí)薄膜，除了要求測量系統(tǒng)具有百納米級(jí)的測量準(zhǔn)確度和分辨率之外，還需要在存在不規(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。
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級(jí)次不確定的問題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長度的薄膜厚度測量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了垂直型白光掃描系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中測試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。當(dāng)光路長度增加，儀器的分辨率越高，也越容易受到靜態(tài)振動(dòng)等干擾因素的影響，需采取一些減小噪聲的措施。
白光干涉時(shí)域解調(diào)方案通過機(jī)械掃描部件驅(qū)動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng)，補(bǔ)償光程差，實(shí)現(xiàn)對信號(hào)的解調(diào)。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩個(gè)輸出臂分別作為參考臂和測量臂，用于將待測的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測量臂因待測物理量的變化而增加未知光程差，參考臂則通過移動(dòng)反射鏡來補(bǔ)償測量臂所引入的光程差。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí)，即兩個(gè)干涉光束的光程相等時(shí)，將出現(xiàn)干涉極大值，觀察到中心零級(jí)干涉條紋，這種現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān)，因此可以利用它來獲取待測物理量的值。會(huì)影響輸出信號(hào)強(qiáng)度的因素包括：入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。雖然外界環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度，但對于零級(jí)干涉條紋的位置并不會(huì)造成影響。
通過測量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)測量。高精度膜厚儀制作廠家
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將得到進(jìn)一步提高。小型膜厚儀推薦廠家
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu)，近年來在電子學(xué)、力學(xué)、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用，薄膜的測試技術(shù)變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測量。因此，在微納測量領(lǐng)域中，薄膜厚度的測試是一個(gè)非常重要而且很實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中，薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，所以準(zhǔn)確地測量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。小型膜厚儀推薦廠家