薄膜干涉膜厚仪原理

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。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薄膜的形貌变化的测量和分析。薄膜干涉膜厚仪原理

白光干涉光谱分析是目前白光干涉测量的一个重要方向，此项技术主要是利用光谱仪将对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。通过分析被测物体的光谱特性，就能够得到相应的长度信息和形貌信息。相比于白光扫描干涉术，它不需要大量的扫描过程，因此提高了测量效率，而且也减小了环境对它的影响。此项技术能够测量距离、位移、块状材料的群折射率以及多层薄膜厚度。白干干涉光谱法是基于频域干涉的理论，采用白光作为宽波段光源，经过分光棱镜，被分成两束光，这两束光分别入射到参考镜和被测物体，反射回来后经过分光棱镜合成后，由色散元件分光至探测器，记录频域上的干涉信号。此光谱信号包含了被测表面的信息，如果此时被测物体是薄膜，则薄膜的厚度也包含在这光谱信号当中。这样就把白光干涉的精度和光谱测量的速度结合起来，形成了一种精度高而且速度快的测量方法。薄膜膜厚仪的用途和特点白光干涉膜厚测量技术可以应用于半导体制造中的薄膜厚度控制。

利用包络线法计算薄膜的光学常数和厚度，但目前看来包络法还存在很多不足，包络线法需要产生干涉波动，要求在测量波段内存在多个干涉极值点，且干涉极值点足够多，精度才高。理想的包络线是根据联合透射曲线的切点建立的，在没有正确方法建立包络线时，通常使用抛物线插值法建立，这样造成的误差较大。包络法对测量对象要求高，如果薄膜较薄或厚度不足情况下，会造成干涉条纹减少，干涉波峰个数较少，要利用干涉极值点建立包络线就越困难，且利用抛物线插值法拟合也很困难，从而降低该方法的准确度。其次，薄膜吸收的强弱也会影响该方法的准确度，对于吸收较强的薄膜，随干涉条纹减少，极大值与极小值包络线逐渐汇聚成一条曲线，该方法就不再适用。因此，包络法适用于膜层较厚且弱吸收的样品。

确定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光谱信号与膜的光参量直接相关，这里主要考虑光谱分析的方法根据测量膜的反射或透射光谱进行分析计算，可获得膜的厚度、折射率等参数。根据光谱信号分析计算膜折射率及厚度的方法主要有极值法和包络法、全光谱拟合法。极值法测量膜厚度主要是根据薄膜反射或透射光谱曲线上的波峰的位置来计算，对于弱色散介质，折射率为恒定值，根据两个或两个以上的极大值点的位置，求得膜的光学厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；对于强色散介质，首先利用极值点求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不变值，可根据极大值点位置的光学厚度关系式获得入射波长和折射率的对应关系，再依据薄膜材质的色散特性，引入合适的色散模型，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等，利用折射率与入射波长的关系式，通过二乘法拟合得到色散模型的系数，即可解得任意入射波长下的折射率。白光干涉膜厚测量技术可以通过对干涉曲线的分析实现对薄膜的厚度分布的测量和分析。

白光干涉的相干原理早在1975年就已经被提出，随后于1976年在光纤通信领域中获得了实现。1983年，BrianCulshaw的研究小组报道了白光干涉技术在光纤传感领域中的应用。随后在1984年，报道了基于白光干涉原理的完整的位移传感系统。该研究成果证明了白光干涉技术可以被用于测量能够转换成位移的物理参量。此后的几年间，白光干涉应用于温度、压力等的研究相继被报道。自上世纪九十年代以来，白光干涉技术快速发展，提供了实现测量的更多的解决方案。近几年以来，由于传感器设计与研制的进步，信号处理新方案的提出，以及传感器的多路复用[39]等技术的发展，使得白光干涉测量技术的发展更加迅***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联合测量和分析。薄膜干涉膜厚仪使用误区

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薄膜的形貌测量。薄膜干涉膜厚仪原理

在纳米量级薄膜的各项相关参数中，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中的重要参数，是决定薄膜性质和性能的基本参量之一，它对于薄膜的光学、力学和电磁性能等都有重要的影响[3]。但是由于纳米量级薄膜的极小尺寸及其突出的表面效应，使得对其厚度的准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法实现了从手动到自动，有损到无损测量。由于待测薄膜材料的性质不同，其适用的厚度测量方案也不尽相同。对于厚度在纳米量级的薄膜，利用光学原理的测量技术应用。相比于其他方法，光学测量方法因为具有精度高，速度快，无损测量等优势而成为主要的检测手段。其中具有代表性的测量方法有椭圆偏振法，干涉法，光谱法，棱镜耦合法等。薄膜干涉膜厚仪原理