膜厚仪的用途和特点

由于不同性质和形态的薄膜对系统的测量量程和精度的需求不尽相同，因而多种测量方法各有优缺，难以一概而论。按照薄膜厚度的增加，适用的测量方式分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的较薄薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较适合。而对于小于200nm的薄膜，由于透过率曲线缺少峰谷值，椭圆偏振法结果更加可靠。基于白光干涉原理的光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或者半透明薄膜，通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，得到待测薄膜厚度。本章在详细研究白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性的基础上，分析得到了常用的基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，我们提出了基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。白光干涉膜厚仪需要进行校准和选择合适的标准样品，以保证测量结果的准确性。膜厚仪的用途和特点

利用包络线法计算薄膜的光学常数和厚度，但还存在很多不足，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。光干涉膜厚仪推荐广泛应用于电子、半导体、光学、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。

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。

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)^1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4，...（2）

当膜的厚度e与波长A不可比拟时，有下列情况出现：(1)膜厚e远远大于波长^时，由于由同一波列分解出来的2列波的光程差已超过相干民度．因而不能相遇，故不能发生干涉…，没有明纹或暗纹出现．(2)膜厚e远远小于波长^时，相干条件(1)，(2)式中e一0，2相干光束之间的光程差已主要受半波损失d7的影响，而膜厚e和入射角i实际上对光程差已没有贡献．若半波损失∥存在，就发生相消干涉，反之，就发生相长干涉…，故观察到的要么全是明纹，要么全是暗纹． 高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

在初始相位为零的情况下，当被测光与参考光之间的光程差为零时，光强度将达到最大值。为探测两个光束之间的零光程差位置，需要精密Z轴向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动或移动载物台，垂直扫描过程中，用探测器记录下干涉光强，可得白光干涉信号强度与Z向扫描位置（两光束光程差）之间的变化曲线。干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化示意图，曲线中光强极大值位置即为零光程差位置，通过零过程差位置的精密定位，即可实现样品表面相对位移的精密测量；通过确定最大值对应的Z向位置可获得被测样品表面的三维高度。白光干涉膜厚仪的应用非常广，特别是在半导体、光学、电子和化学等领域。膜厚仪的用途和特点

可配合不同的软件进行数据处理和分析，如建立数据库、统计数据等。膜厚仪的用途和特点

。白光干涉膜厚仪基于薄膜对白光的反射和透射产生干涉现象，通过测量干涉条纹的位置和间距来计算出薄膜的厚度。这种仪器在光学薄膜、半导体、涂层和其他薄膜材料的生产和研发过程中具有重要的应用价值。白光干涉膜厚仪的原理是基于薄膜对白光的干涉现象。当白光照射到薄膜表面时，部分光线会被薄膜反射，而另一部分光线会穿透薄膜并在薄膜内部发生多次反射和折射。这些反射和折射的光线会与原始入射光线产生干涉，形成干涉条纹。通过测量干涉条纹的位置和间距，可以推导出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚仪在光学薄膜领域具有广泛的应用。光学薄膜是一种具有特殊光学性质的薄膜材料，广泛应用于激光器、光学镜片、光学滤波器等光学元件中。通过白光干涉膜厚仪可以实现对光学薄膜厚度的精确测量，保证光学薄膜元件的光学性能。此外，白光干涉膜厚仪还可以用于半导体行业中薄膜材料的生产和质量控制，确保半导体器件的性能稳定和可靠性。白光干涉膜厚仪还可以应用于涂层材料的生产和研发过程中。涂层材料是一种在材料表面形成一层薄膜的工艺，用于增强材料的表面性能。通过白光干涉膜厚仪可以对涂层材料的厚度进行精确测量，保证涂层的均匀性和稳定性，提高涂层材料的质量和性能。膜厚仪的用途和特点