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论文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特点，选择采用白光干涉的测量方法；而厚度更薄的金膜的折射率为复数，且能激发的表面等离子体效应，因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法；为了进一步改善测量的精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段，检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉图像的分析实现对不同材料的薄膜的测量和分析。门头沟区膜厚仪工厂

开展白光干涉理论分析，在此基础详细介绍了白光垂直扫描干涉技术和白光反射光谱技术的基本原理，完成了应用于靶丸壳层折射率和厚度分布测量实验装置的设计及搭建。该实验装置主要由白光反射光谱探测模块、靶丸吸附转位模块、三维运动模块、气浮隔震平台等几部分组成，可实现靶丸的负压吸附、靶丸位置的精密调整以及靶丸360°范围的旋转及特定角度下靶丸壳层白光反射光谱的测量。基于白光垂直扫描干涉和白光反射光谱的基本原理,建立了二者联用的靶丸壳层折射率测量方法，该方法利用白光反射光谱测量靶丸壳层光学厚度，利用白光垂直扫描干涉技术测量光线通过靶丸壳层后的光程增量，二者联立即可求得靶丸折射率和厚度数据。浦东新区膜厚仪推荐厂家白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜内部结构的测量。

干涉法作为面扫描方式可以一次性对薄膜局域内的厚度进行解算，适用于对面型整体形貌特征要求较高的测量对象。干涉法算法在于相位信息的提取，借助多种复合算法通常可以达到纳米级的测量准确度。然而主动干涉法对条纹稳定性不佳，光学元件表面的不清洁、光照度不均匀、光源不稳定、外界气流震动干扰等因素均可能影响干涉图的完整性[39]，使干涉图样中包含噪声和部分区域的阴影，给后期处理带来困难。除此之外，干涉法系统精度的来源——精密移动及定位部件也增加了系统的成本，高精度的干涉仪往往较为昂贵。

白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空间位置的变化，从而得到被测物体的信息。它是在单色光相移干涉术的基础上发展而来的。单色光相移干涉术利用光路使参考光和被测表面的反射光发生干涉，再使用相移的方法调制相位，利用干涉场中光强的变化计算出其每个数据点的初始相位，但是这样得到的相位是位于（-π，+π]间，所以得到的是不连续的相位。因此，需要进行相位展开使其变为连续相位。再利用高度与相位的信息求出被测物体的表面形貌。单色光相移法具有测量速度快、测量分辨力高、对背景光强不敏感等优点。但是，由于单色光干涉无法确定干涉条纹的零级位置。因此，在相位解包裹中无法得到相位差的周期数，所以只能假定相位差不超过一个周期，相当于测试表面的相邻高度不能超过四分之一波长[27]。这就限制了其测量的范围，使它只能测试连续结构或者光滑表面结构。白光干涉膜厚测量技术的精度可以达到纳米级别。

目前，应用的显微干涉方式主要有Mirau显微干涉和Michelson显微干涉两张方式。如图2-5(a)所示Mirau型显微干涉结构，在该结构中物镜和被测样品之间有两块平板，一个是涂覆有高反射膜的平板作为参考镜，另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜，由于参考镜位于物镜和被测样品之间，从而使物镜外壳更加紧凑，工作距离相对而言短一些，其倍率一般为10-50倍，Mirau显微干涉物镜参考端使用与测量端相同显微物镜，因此没有额外的光程差。白光干涉膜厚测量技术可以对薄膜的表面和内部进行联合测量和分析。上海膜厚仪量大从优

白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子显示器中的薄膜厚度测量。门头沟区膜厚仪工厂

白光干涉频域解调顾名思义是在频域分析解调信号，测量装置与时域解调装置几乎相同，只需把光强测量装置换为光谱仪或者是CCD，接收到的信号是光强随着光波长的分布。由于时域解调中接收到的信号是一定范围内所有波长的光强叠加，因此将频谱信号中各个波长的光强叠加，即可得到与它对应的时域接收信号。由此可见，频域的白光干涉条纹不仅包含了时域白光干涉条纹的所有信息，还包含了时域干涉条纹中没有的波长信息。在频域干涉中，当两束相干光的光程差远大于光源的相干长度时，仍可以在光谱仪上观察到频域干涉条纹。这是由于光谱仪内部的光栅具有分光作用，能够将宽谱光变成窄带光谱，从而增加了光谱的相干长度。这一解调技术的优点就是在整个测量系统中没有使用机械扫描部件，从而在测量的稳定性和可靠性上得到很大的提高。常见的频域解调方法有峰峰值检测法、傅里叶解调法以及傅里叶变换白光干涉解调法等。门头沟区膜厚仪工厂