薄膜作為重要元件，通常使用金屬、合金、化合物、聚合物等作為其主要基材，品類(lèi)涵蓋光學(xué)膜、電隔膜、阻隔膜、保護膜、裝飾膜等多種功能性薄膜，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。常用薄膜的厚度范圍從納米級到微米級不等。納米和亞微米級薄膜主要是基于干涉效應調制的光學(xué)薄膜，包括各種增透增反膜、偏振膜、干涉濾光片和分光膜等。部分薄膜經(jīng)特殊工藝處理后還具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等特性，對通訊、顯示、存儲等領(lǐng)域內光學(xué)儀器的質(zhì)量起決定性作用[1-3]，如平面顯示器使用的ITO鍍膜，太陽(yáng)能電池表面的SiO2減反射膜等。微米級以上的薄膜以工農業(yè)薄膜為主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、適用范圍廣等特點(diǎn)。例如6微米厚度以下的電容器膜，20微米厚度以下的大部分包裝印刷用薄膜，25~38微米厚的建筑玻璃貼膜及汽車(chē)貼膜，以及厚度為25~65微米的防偽標牌及拉線(xiàn)膠帶等。微米級薄膜利用其良好的延展、密封、絕緣特性，遍及食品包裝、表面保護、磁帶基材、感光儲能等應用市場(chǎng)，加工速度快，市場(chǎng)占比高。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測量。湖南智能膜厚儀
目前，應用的顯微干涉方式主要有Mirau顯微干涉和Michelson顯微干涉兩張方式。如圖2-5(a)所示Mirau型顯微干涉結構，在該結構中物鏡和被測樣品之間有兩塊平板，一個(gè)是涂覆有高反射膜的平板作為參考鏡，另一塊涂覆半透半反射膜的平板作為分光棱鏡，由于參考鏡位于物鏡和被測樣品之間，從而使物鏡外殼更加緊湊，工作距離相對而言短一些，其倍率一般為10-50倍，Mirau顯微干涉物鏡參考端使用與測量端相同顯微物鏡，因此沒(méi)有額外的光程差。工廠(chǎng)膜厚儀常用解決方案白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對薄膜的各項光學(xué)參數進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。
光譜擬合法易于測量具有應用領(lǐng)域，由于使用了迭代算法，因此該方法的優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著(zhù)各種全局優(yōu)化算法的引入，遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數的測量。其缺點(diǎn)是不夠實(shí)用，該方法需要一個(gè)較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數、吸收系數、多層膜系統)，但是在實(shí)際測試過(guò)程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不準確，尤其是對于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無(wú)法用公式準確地表示出來(lái)。在實(shí)際應用中只能使用簡(jiǎn)化模型，因此，通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計算速度慢也不能滿(mǎn)足快速計算的要求。
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)可以通過(guò)對干涉圖像的分析實(shí)現對薄膜的表面和內部結構的聯(lián)合測量和分析。
與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長(cháng)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次不確定的問(wèn)題。本文以白光干涉原理為理論基礎對單層透明薄膜厚度測量尤其對厚度小于光源相干長(cháng)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)、分別詳細闡述了白光干涉原理和薄膜測厚原理。接著(zhù)在金相顯微鏡的基礎上構建了型垂直白光掃描系統作為實(shí)驗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)行了標定。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)現對薄膜的形貌測量。嘉定區品牌膜厚儀
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。湖南智能膜厚儀
采用峰峰值法處理光譜數據時(shí)，被測光程差的分辨率取決于光譜儀或CCD的分辨率。我們只需獲得相鄰的兩干涉峰值處的波長(cháng)信息即可得出光程差，不必關(guān)心此波長(cháng)處的光強大小，從而降低數據處理的難度。也可以利用多組相鄰的干涉光譜極值對應的波長(cháng)來(lái)分別求出光程差，然后再求平均值作為測量光程差，這樣可以提高該方法的測量精度。但是，峰峰值法存在著(zhù)一些缺點(diǎn)：當使用寬帶光源作為輸入光源時(shí)，接收光譜中不可避免地疊加有與光源同分布的背景光，從而引起峰值處波長(cháng)的改變，引入測量誤差。同時(shí)，當兩干涉信號之間的光程差很小，導致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰的時(shí)候，此法便不再適用。湖南智能膜厚儀