該文主要研究了以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測量的可行性，主要涉及三種方法，分別是白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。對(duì)于折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的半導(dǎo)體鍺膜，選擇采用白光干涉的測量方法；而對(duì)于厚度更薄的金膜，其折射率為復(fù)數(shù)，且能夠激發(fā)表面等離子體效應(yīng)，因此采用基于表面等離子體共振的測量方法。為了進(jìn)一步提高測量精度，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)手段并檢測P光和S光之間的相位差來提高厚度測量的精度?？偟膩碚f，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測量薄膜厚度的儀器。薄膜厚度檢測 膜厚儀
膜厚儀是一種可以用于精確測量光學(xué)薄膜厚度的儀器，是光學(xué)薄膜制備和表征中不可或缺的工具。在光學(xué)薄膜領(lǐng)域，薄膜的厚度直接影響到薄膜的光學(xué)性能和應(yīng)用效果。因此，準(zhǔn)確測量薄膜厚度對(duì)于研究和生產(chǎn)具有重要意義。膜厚儀測量光學(xué)薄膜的具體方法通常包括以下幾個(gè)步驟：樣品準(zhǔn)備：首先需要準(zhǔn)備待測薄膜樣品，通常是將薄膜沉積在基片上，確保樣品表面平整干凈，無雜質(zhì)和損傷。儀器校準(zhǔn)：在進(jìn)行測量之前，需要對(duì)膜厚儀進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。校準(zhǔn)過程通常包括使用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比對(duì)，調(diào)整儀器參數(shù)。測量操作：將樣品放置在膜厚儀的測量臺(tái)上，調(diào)節(jié)儀器參數(shù)，如波長、入射角等，然后啟動(dòng)測量程序。膜厚儀會(huì)通過光學(xué)干涉原理測量樣品表面反射的光線，從而得到薄膜的厚度信息。數(shù)據(jù)分析：膜厚儀通常會(huì)輸出一系列的數(shù)據(jù)，包括薄膜的厚度、折射率等信息。對(duì)于這些數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。膜厚儀測量光學(xué)薄膜的具體方法需要注意的一些關(guān)鍵點(diǎn)包括：樣品表面的處理對(duì)測量結(jié)果有重要影響，因此在進(jìn)行測量之前需要確保樣品表面的平整和清潔國內(nèi)膜厚儀品牌企業(yè)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不斷提高和拓展。
針對(duì)微米級(jí)工業(yè)薄膜厚度測量，開發(fā)了一種基于寬光譜干涉的反射式法測量方法，并研制了適用于工業(yè)應(yīng)用的小型薄膜厚度測量系統(tǒng)，考慮了成本、穩(wěn)定性、體積等因素要求。該系統(tǒng)結(jié)合了薄膜干涉和光譜共聚焦原理，采用波長分辨下的薄膜反射干涉光譜模型，利用經(jīng)典模態(tài)分解和非均勻傅里葉變換的思想，提出了一種基于相位功率譜分析的膜厚解算算法。該算法能夠有效利用全光譜數(shù)據(jù)準(zhǔn)確提取相位變化，抗干擾能力強(qiáng)，能夠排除環(huán)境噪聲等假頻干擾。經(jīng)過對(duì)PVC標(biāo)準(zhǔn)厚度片、PCB板芯片膜層及鍺基SiO2膜層的測量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該測厚系統(tǒng)具有1~75微米厚度的測量量程和微米級(jí)的測量不確定度，而且無需對(duì)焦，可以在10ms內(nèi)完成單次測量，滿足工業(yè)級(jí)測量需要的高效便捷的應(yīng)用要求。
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(duì)位移的精密測量；通過確定最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置可獲得被測樣品表面的三維高度。工作原理是基于膜層與底材反射率及相位差，通過測量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度。
極值法求解過程計(jì)算簡單，快速，同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問題，測試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，以至于精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對(duì)膜厚的測量范圍有要求，通常用這種方法測量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm，以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)恰當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實(shí)際的透過率和反射率（通過光學(xué)系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立評(píng)價(jià)函數(shù)，當(dāng)計(jì)算的透過率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時(shí)，我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。白光干涉膜厚測量技術(shù)可以應(yīng)用于電子工業(yè)中的薄膜電阻率測量。國內(nèi)膜厚儀品牌企業(yè)
白光干涉膜厚測量技術(shù)可以對(duì)不同材料的薄膜進(jìn)行聯(lián)合測量和分析。薄膜厚度檢測 膜厚儀
為了分析白光反射光譜的測量范圍，進(jìn)行了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于殼層厚度為30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集，干涉級(jí)次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各干涉譜峰波長的測量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外寬譜光源和光譜探測器。對(duì)于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對(duì)較少，容易實(shí)現(xiàn)殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號(hào)之間的光程差差異非常小，以至于光譜信號(hào)中只有一個(gè)干涉波峰，難以使用峰值探測的白光反射光譜方法測量其厚度。為了實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。薄膜厚度檢測 膜厚儀