薄膜干涉膜厚仪位移计

膜厚仪是一种用于测量薄膜厚度的仪器，它的测量原理主要是通过光学或物理方法来实现的。在导电薄膜中，膜厚仪具有广泛的应用，可以用于实时监测薄膜的厚度变化，从而保证薄膜的质量和性能。膜厚仪的测量原理主要有两种：一种是光学方法，通过测量薄膜对光的反射、透射或干涉来确定薄膜的厚度；另一种是物理方法，通过测量薄膜对射线或粒子的散射或吸收来确定薄膜的厚度。这两种方法都有各自的优缺点，可以根据具体的应用场景来选择合适的测量原理。在导电薄膜中，膜厚仪可以用于实时监测薄膜的厚度变化。导电薄膜通常用于各种电子器件中，如晶体管、太阳能电池等。薄膜的厚度对器件的性能有着重要的影响，因此需要对薄膜的厚度进行精确的控制和监测。膜厚仪可以实时测量薄膜的厚度变化，及时发现问题并进行调整，从而保证薄膜的质量和性能。此外，膜厚仪还可以用于薄膜的质量检测和分析。通过对薄膜的厚度进行测量，可以了解薄膜的均匀性、表面平整度等质量指标，为薄膜的生产和加工提供重要的参考数据。膜厚仪还可以用于研究薄膜的光学、电学等性能，为薄膜材料的研发和应用提供支持该技术可以通过测量干涉曲线来计算薄膜的厚度。薄膜干涉膜厚仪位移计

光谱拟合法易于测量具有应用领域，由于使用了迭代算法，因此该方法的优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型（包括色散系数、吸收系数、多层膜系统），但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式会有出入，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。膜厚仪标价白光干涉膜厚测量技术可以应用于太阳能电池中的薄膜光学参数测量。

白光干涉时域解调方案通过机械扫描部件驱动干涉仪的反射镜移动，补偿光程差，实现对信号的解调。该系统的基本结构如图2-1所示。光纤白光干涉仪的两个输出臂分别作为参考臂和测量臂，用于将待测的物理量转换为干涉仪两臂的光程差变化。测量臂因待测物理量的变化而增加未知光程差，参考臂则通过移动反射镜来补偿测量臂所引入的光程差。当干涉仪两臂光程差ΔL=0时，即两个干涉光束的光程相等时，将出现干涉极大值，观察到中心零级干涉条纹，这种现象与外界的干扰因素无关，因此可以利用它来获取待测物理量的值。会影响输出信号强度的因素包括：入射光功率、光纤的传输损耗、各端面的反射等。虽然外界环境的扰动会影响输出信号的强度，但对于零级干涉条纹的位置并不会造成影响。

傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此，该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差，进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快，受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT（快速傅里叶变换）理论，若输入光源波长范围为λ1,λ2，则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1)，所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换，然后滤波、提取主频信号后进行逆傅里叶变换，然后做对数运算，并取其虚部做相位反包裹运算，由获得的相位得到干涉仪的光程差。该方法经过实验证明其测量精度比傅里叶变换高。工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差，通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。

基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置，其特征在于：该装置包括白光光源、显微镜、分束镜、干涉物镜、光纤传输单元、准直器、光谱仪、USB传输线、计算机；光谱仪主要包括六部分，分别是：光纤入口、准直镜、光栅、聚焦镜、区域检测器、带OFLV滤波器的探测器；

光源发出的白光经准直镜扩束准直后成平行光，经分束镜射入Michelson干涉物镜，准直透镜将白光缩束准直后垂直照射到待测晶圆上，反射光之间相互发生干涉，经准直镜后干涉光强进入光纤耦合单元，完成干涉部分；

光纤传输的干涉信号进入光谱仪，计算机定时从光谱仪中采集光谱信号，获取诸如光强、反射率等信息，计算机对这些信息进行信号处理，滤除高频噪声信息，然后对光谱信息进行归一化处理，利用峰值对应的波长值，计算晶圆膜厚。 白光干涉膜厚测量技术可以应用于纳米制造中的薄膜厚度测量。薄膜干涉膜厚仪位移计

可以配合不同的软件进行分析和数据处理，例如建立数据库、统计数据等。薄膜干涉膜厚仪位移计

根据以上分析，白光干涉时域解调方案的优点如下：①能够实现测量；②抗干扰能力强，系统的分辨率与光源输出功率的波动、光源波长的漂移以及外界环境对光纤的扰动等因素无关；③测量精度与零级干涉条纹的确定精度以及反射镜的精度有关；④结构简单，成本较低。但是，时域解调方法需要借助扫描部件移动干涉仪一端的反射镜来进行相位补偿，因此扫描装置的分辨率会影响系统的精度。采用这种解调方案的测量分辨率一般在几个微米，要达到亚微米的分辨率则主要受机械扫描部件的分辨率和稳定性所限制。文献[46]报道的位移扫描的分辨率可以达到0.54微米。然而，当所测光程差较小时，F-P腔前后表面干涉峰值相距很近，难以区分，此时时域解调方案的应用受到了限制。薄膜干涉膜厚仪位移计