白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描，干涉條紋掃過(guò)被測面，通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過(guò)一次測量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會(huì )使提取出來(lái)的白光干涉信號出現雙峰形式，變得更復雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過(guò)程，因此測量時(shí)間較長(cháng)而且易受外界干擾?；趫D像分割技術(shù)的薄膜結構測試方法，實(shí)現了對雙峰干涉信號的自動(dòng)分離，實(shí)現了薄膜厚度的測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過(guò)對干涉曲線(xiàn)的分析實(shí)現對薄膜的厚度和形貌的聯(lián)合測量和分析。國產(chǎn)膜厚儀廠(chǎng)家
論文主要以半導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)現納米級薄膜厚度準確測量的可行性。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數，且能激發(fā)的表面等離子體效應，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(guò)引入高精度的相位解調手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。國產(chǎn)膜厚儀銷(xiāo)售價(jià)格白光干涉膜厚測量技術(shù)的優(yōu)化需要對實(shí)驗方法和算法進(jìn)行改進(jìn)。
微納制造技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著(zhù)檢測技術(shù)向微納領(lǐng)域進(jìn)軍，微結構和薄膜結構作為微納器件中的重要組成部分，在半導體、醫學(xué)、航天航空、現代制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，由于其微小和精細的特征，傳統檢測方法不能滿(mǎn)足要求。白光干涉法具有非接觸、無(wú)損傷、高精度等特點(diǎn)，被廣泛應用在微納檢測領(lǐng)域，另外光譜測量具有高效率、測量速度快的優(yōu)點(diǎn)。因此，本文提出了白光干涉光譜測量方法并搭建了測量系統。和傳統白光掃描干涉方法相比，其特點(diǎn)是具有較強的環(huán)境噪聲抵御能力，并且測量速度較快。
薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應用于現代光學(xué)、電子、醫療、能源、建材等技術(shù)領(lǐng)域。受薄膜制備工藝及生產(chǎn)環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問(wèn)題，導致其光學(xué)及物理性能達不到設計要求，嚴重影響成品的性能及應用。隨著(zhù)薄膜生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，準確測量和科學(xué)評價(jià)薄膜特性作為研究熱點(diǎn)，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視。厚度作為關(guān)鍵指標直接影響薄膜工作特性，合理監控薄膜厚度對于及時(shí)調整生產(chǎn)工藝參數、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率及企業(yè)競爭力等具有重要作用和深遠意義。然而，對于市場(chǎng)份額占比大的微米級工業(yè)薄膜，除要求測量系統不僅具有百納米級的測量精度之外，還要求具備體積小、穩定性好的特點(diǎn)，以適應工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境的在線(xiàn)檢測需求。目前光學(xué)薄膜測厚方法仍無(wú)法兼顧高精度、輕小體積，以及合理的系統成本，而具備納米級測量分辨力的商用薄膜測厚儀器往往價(jià)格昂貴、體積較大，且無(wú)法響應工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的在線(xiàn)測量需求?；谝陨戏治?，本課題提出基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案，研制小型化、低成本的薄膜厚度測量系統，并提出無(wú)需標定樣品的高效穩定的膜厚計算算法。研發(fā)的系統可以實(shí)現微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以通過(guò)對干涉圖像的分析實(shí)現對不同材料的薄膜的聯(lián)合測量和分析。
薄膜作為一種特殊的微結構，近年來(lái)在電子學(xué)、摩擦學(xué)、現代光學(xué)得到了廣泛的應用，薄膜的測試技術(shù)變得越來(lái)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(guān)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，所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù)。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學(xué)參數進(jìn)行測量。膜厚儀信賴(lài)推薦
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應用于不同材料的薄膜的研究和制造中。國產(chǎn)膜厚儀廠(chǎng)家
傅里葉變換是白光頻域解調方法中一種低精度的信號解調方法。早是由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。因此，該解調方案的原理是通過(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，進(jìn)而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調方案的優(yōu)點(diǎn)是解調速度較快，受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據數字信號處理FFT（快速傅里葉變換）理論，若輸入光源波長(cháng)范圍為[]λ1,λ2，則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1)，所以此方法主要應用于對解調精度要求不高的場(chǎng)合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結起來(lái)就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號后進(jìn)行逆傅里葉變換，然后做對數運算，并取其虛部做相位反包裹運算，由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過(guò)實(shí)驗證明其測量精度比傅里葉變換高。國產(chǎn)膜厚儀廠(chǎng)家