纳米级膜厚仪设备

在激光惯性约束聚变（ICF）物理实验中，靶丸壳层折射率、厚度以及其分布参数是非常关键的参数。因此，实现对靶丸壳层折射率、厚度及其分布的精密测量对精密ICF物理实验研究非常重要。由于靶丸尺寸微小、结构特殊、测量精度要求高，因此如何实现对靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术研究中的重要内容。本文针对这一需求，开展了基于白光干涉技术的靶丸壳层折射率及厚度分布测量技术研究。精确测量靶丸壳层折射率、厚度及其分布是激光惯性约束聚变中至关重要的，对于ICF物理实验的研究至关重要。由于靶丸特殊的结构和微小的尺寸，以及测量的高精度要求，如何实现靶丸壳层折射率及其厚度分布的精密测量是靶参数测量技术研究中的重要目标。本文就此需求开展了基于白光干涉技术的靶丸壳层折射率及厚度分布测量技术的研究。白光干涉膜厚仪是一种可用于测量薄膜厚度的仪器，适用于透明薄膜和平行表面薄膜的测量。纳米级膜厚仪设备

干涉法测量可表述为：白光干涉光谱法主要利用光的干涉原理和光谱分光原理，利用光在不同波长处的干涉光强进行求解。光源出射的光经分光棱镜分成两束，其中一束入射到参考镜，另一束入射到测量样品表面，两束光均发生反射并入射到分光棱镜，此时这两束光会发生干涉。干涉光经光谱仪采集得到白光光谱干涉信号，经由计算机处理数据、显示结果变化，之后读出厚度值或变化量。如何建立一套基于白光干涉法的晶圆膜厚测量装置，对于晶圆膜厚测量具有重要意义，设备价格、空间大小、操作难易程度都是其影响因素。纳米级膜厚仪推荐白光干涉膜厚仪需要校准，标准样品的选择和使用至关重要。

白光干涉测量技术，也称为光学低相干干涉测量技术，使用的是低相干的宽谱光源，如超辐射发光二极管、发光二极管等。与所有光学干涉原理一样，白光干涉也是通过观察干涉图案变化来分析干涉光程差变化，并通过各种解调方案实现对待测物理量的测量。采用宽谱光源的优点是，由于白光光源的相干长度很小（一般为几微米到几十微米之间），所有波长的零级干涉条纹重合于主极大值，即中心条纹，与零光程差的位置对应。因此，中心零级干涉条纹的存在为测量提供了一个可靠的位置参考，只需一个干涉仪即可进行待测物理量的测量，克服了传统干涉仪不能进行测量的缺点。同时，相对于其他测量技术，白光干涉测量方法还具有环境不敏感、抗干扰能力强、动态范围大、结构简单和成本低廉等优点。经过几十年的研究与发展，白光干涉技术在膜厚、压力、温度、应变、位移等领域已得到广泛应用。

对同一靶丸的相同位置进行白光垂直扫描干涉实验，如图4-3所示。通过控制光学轮廓仪的运动机构带动干涉物镜在垂直方向上移动，测量光线穿过靶丸后反射到参考镜与到达基底后直接反射回参考镜的光线之间的光程差。显然，越偏离靶丸中心的光线测得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但这并不表示靶丸壳层的厚度。只有当垂直穿过靶丸中心的光线测得的光程差才对应于靶丸的上、下壳层的厚度。因此，在进行白光垂直扫描干涉实验时，需要选择穿过靶丸中心的光线位置进行测量，这样才能准确地测量靶丸壳层的厚度。此外，通过控制干涉物镜在垂直方向上移动，可以测量出不同位置的厚度值，从而得到靶丸壳层厚度的空间分布情况。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展。

光纤白光干涉此次实验所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等特点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内是可调的，驱动电流可以达到600mA。测量使用的是宽谱光源。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。总的来说，白光干涉膜厚仪是一种应用广、具有高精度和可靠性的薄膜厚度测量仪器。纳米级膜厚仪推荐

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。纳米级膜厚仪设备

极值法求解过程计算简单，速度快，同时能确定薄膜的多个光学常数并解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，因此精度不够高。此外，由于受曲线拟合精度的限制，该方法对膜厚的测量范围有要求，通常用于测量薄膜厚度大于200纳米且小于10微米的情况，以确保光谱信号中的干涉波峰数适当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限，并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值，引入适合的色散模型，再通过麦克斯韦方程组的推导得到结果。该方法能判断预设的初始值是否为要测量的薄膜参数，建立评价函数来计算透过率/反射率与实际值之间的偏差。只有当计算出的透过率/反射率与实际值之间的偏差很小时，我们才能认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。纳米级膜厚仪设备