小型膜厚儀常用解決方案

本文溫所研究的鍺膜厚度約300nm，導致其白光干涉輸出光譜只有一個干涉峰，此時常規(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移動的白光干涉測量方案，并設計搭建了膜厚測量系統(tǒng)。溫度測量實驗結果表明，峰值波長與溫度變化之間具有良好的線性關系。利用該測量方案，我們測得實驗用鍺膜的厚度為338.8nm，實驗誤差主要來自于溫度控制誤差和光源波長漂移。通過對納米級薄膜厚度的測量方案研究，實現(xiàn)了對鍺膜和金膜的厚度測量。本文主要的創(chuàng)新點是提出了白光干涉單峰值波長移動的解調(diào)方案，并將其應用于極短光程差的測量。操作之前需要專業(yè)技能和經(jīng)驗的培訓和實踐。小型膜厚儀常用解決方案

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測量的一個重要方向，此項技術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，就能夠得到相應的長度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術，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。此項技術能夠測量距離、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中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測量的速度結合起來，形成了一種精度高而且速度快的測量方法。國內(nèi)膜厚儀量大從優(yōu)Michelson干涉儀的光路長度是影響儀器精度的重要因素。

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測量方法各有優(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。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎上，分析得到了常用的基于兩個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量的結論。在此基礎上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術。

微納制造技術的發(fā)展推動著檢測技術進入微納領域，微結構和薄膜結構作為微納器件的重要部分，在半導體、航天航空、醫(yī)學、現(xiàn)代制造等領域得到了廣泛應用。由于微小和精細的特征，傳統(tǒng)的檢測方法無法滿足要求。白光干涉法被廣泛應用于微納檢測領域，具有非接觸、無損傷、高精度等特點。另外，光譜測量具有高效率和測量速度快的優(yōu)點。因此，這篇文章提出了一種白光干涉光譜測量方法，并構建了相應的測量系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的白光掃描干涉方法，這種方法具有更強的環(huán)境噪聲抵御能力，并且測量速度更快。Michelson干涉儀的光路長度決定了儀器的精度。

在納米級薄膜的各項相關參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設計和制備過程中重要的參量之一，具有決定薄膜性質(zhì)和性能的基本作用。然而，由于其極小尺寸及突出的表面效應，使得對納米級薄膜的厚度準確測量變得困難。經(jīng)過眾多科研技術人員的探索和研究，新的薄膜厚度測量理論和測量技術不斷涌現(xiàn)，測量方法從手動到自動、有損到無損不斷得到實現(xiàn)。對于不同性質(zhì)薄膜，其適用的厚度測量方案也不相同。針對納米級薄膜，應用光學原理的測量技術。相比其他方法，光學測量方法具有精度高、速度快、無損測量等優(yōu)勢，成為主要檢測手段。其中代表性的測量方法有橢圓偏振法、干涉法、光譜法、棱鏡耦合法等。白光干涉膜厚儀是一種可用于測量透明和平行表面薄膜厚度的儀器。微米級膜厚儀常見問題

當光路長度增加，儀器的分辨率越高，也越容易受到靜態(tài)振動等干擾因素的影響，需采取一些減小噪聲的措施。小型膜厚儀常用解決方案

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不相同，因而多種測量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將各測量特點總結所示，按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結果更加可靠。基于白光干涉原理的光學薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎上，分析得到了常用的基于兩個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量的結論。在此基礎上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術。小型膜厚儀常用解決方案