小型膜厚仪应用案例

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。白光干涉膜厚测量技术可以对薄膜的厚度和形貌进行联合测量和分析。小型膜厚仪应用案例

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。广州高精度膜厚仪白光干涉膜厚测量技术可以应用于电子工业中的薄膜电阻率测量。

白光干涉时域解调方案需要借助机械扫描部件带动干涉仪的反射镜移动，补偿光程差，实现对信号的解调[44-45]。系统基本结构如图2-1所示。光纤白光干涉仪的两输出臂分别作为参考臂和测量臂，作用是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而增加了一个未知的光程，参考臂则通过移动反射镜来实现对测量臂引入的光程差的补偿。当干涉仪两臂光程差ΔL=0时，即两干涉光束为等光程的时候，出现干涉极大值，可以观察到中心零级干涉条纹，而这一现象与外界的干扰因素无关，因而可据此得到待测物理量的值。干扰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。外界环境的扰动会影响输出信号的强度，但是对零级干涉条纹的位置不会产生影响。

对同一靶丸相同位置进行白光垂直扫描干涉，图4-3是靶丸的垂直扫描干涉示意图，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的移动，从而测量到光线穿过靶丸后反射到参考镜与到达基底直接反射回参考镜的光线之间的光程差，显然，当一束平行光穿过靶丸后，偏离靶丸中心越远的光线，测量到的有效壁厚越大，其光程差也越大，但这并不表示靶丸壳层的厚度，当垂直穿过靶丸中心的光线测得的光程差才对应靶丸的上、下壳层的厚度。白光干涉膜厚测量技术可以应用于激光加工中的薄膜吸收率测量。

薄膜作为一种特殊的微结构，近年来在电子学、摩擦学、现代光学得到了广泛的应用，薄膜的测试技术变得越来越重要。尤其是在厚度这一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微观可测量。因此，在微纳测量领域中，薄膜厚度的测试是一个非常重要而且很实用的研究方向。在工业生产中，薄膜的厚度直接关系到薄膜能否正常工作。在半导体工业中，膜厚的测量是硅单晶体表面热氧化厚度以及平整度质量控制的重要手段。薄膜的厚度影响薄膜的电磁性能、力学性能和光学性能等，所以准确地测量薄膜的厚度成为一种关键技术。该技术可以通过测量干涉曲线来计算薄膜的厚度。国产膜厚仪工厂

白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的非接触式测量。小型膜厚仪应用案例

论文所研究的锗膜厚度约300nm，导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰，此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案（如峰峰值法等）将不再适用。为此，我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案，并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明，峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案，我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm，实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。论文通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究，实现了对锗膜和金膜的厚度测量。论文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案，并将其应用于极短光程差的测量。小型膜厚仪应用案例

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