白光掃描干涉法采用白光為光源,，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描,，干涉條紋掃過(guò)被測(cè)面,，通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲得表面形貌信息。測(cè)量原理圖如圖1-5所示,。而對(duì)于薄膜的測(cè)量,，上下表面形貌、粗糙度,、厚度等信息能通過(guò)一次測(cè)量得到,，但是由于薄膜上下表面的反射，會(huì)使提取出來(lái)的白光干涉信號(hào)出現(xiàn)雙峰形式,，變得更復(fù)雜,。另外，由于白光掃描法需要掃描過(guò)程,，因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)而且易受外界干擾,。基于圖像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法,，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙峰干涉信號(hào)的自動(dòng)分離,，實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測(cè)量。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉曲線的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的厚度和形貌的聯(lián)合測(cè)量和分析,。國(guó)產(chǎn)膜厚儀廠家
論文主要以半導(dǎo)體鍺和貴金屬金兩種材料為對(duì)象,，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實(shí)現(xiàn)納米級(jí)薄膜厚度準(zhǔn)確測(cè)量的可行性,。由于不同材料薄膜的特性不同,，所適用的測(cè)量方法也不同。半導(dǎo)體鍺膜具有折射率高,，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點(diǎn),，選擇采用白光干涉的測(cè)量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復(fù)數(shù),，且能激發(fā)的表面等離子體效應(yīng),，因而可借助基于表面等離子體共振的測(cè)量方法；為了進(jìn)一步改善測(cè)量的精度,，論文還研究了外差干涉測(cè)量法,，通過(guò)引入高精度的相位解調(diào)手段，檢測(cè)P光與S光之間的相位差提升厚度測(cè)量的精度。國(guó)產(chǎn)膜厚儀銷售價(jià)格白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化需要對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和算法進(jìn)行改進(jìn),。
微納制造技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著檢測(cè)技術(shù)向微納領(lǐng)域進(jìn)軍,，微結(jié)構(gòu)和薄膜結(jié)構(gòu)作為微納器件中的重要組成部分，在半導(dǎo)體,、醫(yī)學(xué),、航天航空、現(xiàn)代制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,，由于其微小和精細(xì)的特征,，傳統(tǒng)檢測(cè)方法不能滿足要求。白光干涉法具有非接觸,、無(wú)損傷,、高精度等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在微納檢測(cè)領(lǐng)域,，另外光譜測(cè)量具有高效率,、測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)。因此,，本文提出了白光干涉光譜測(cè)量方法并搭建了測(cè)量系統(tǒng),。和傳統(tǒng)白光掃描干涉方法相比，其特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的環(huán)境噪聲抵御能力,，并且測(cè)量速度較快,。
薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代光學(xué),、電子,、醫(yī)療、能源,、建材等技術(shù)領(lǐng)域,。受薄膜制備工藝及生產(chǎn)環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均,、表面粗糙度大等問(wèn)題,，導(dǎo)致其光學(xué)及物理性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)重影響成品的性能及應(yīng)用,。隨著薄膜生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展,，準(zhǔn)確測(cè)量和科學(xué)評(píng)價(jià)薄膜特性作為研究熱點(diǎn)，也引起產(chǎn)業(yè)界的高度重視,。厚度作為關(guān)鍵指標(biāo)直接影響薄膜工作特性,，合理監(jiān)控薄膜厚度對(duì)于及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)、降低加工成本,、提高生產(chǎn)效率及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等具有重要作用和深遠(yuǎn)意義,。然而,，對(duì)于市場(chǎng)份額占比大的微米級(jí)工業(yè)薄膜，除要求測(cè)量系統(tǒng)不僅具有百納米級(jí)的測(cè)量精度之外,，還要求具備體積小,、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的在線檢測(cè)需求,。目前光學(xué)薄膜測(cè)厚方法仍無(wú)法兼顧高精度,、輕小體積，以及合理的系統(tǒng)成本,，而具備納米級(jí)測(cè)量分辨力的商用薄膜測(cè)厚儀器往往價(jià)格昂貴,、體積較大，且無(wú)法響應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的在線測(cè)量需求,。基于以上分析,，本課題提出基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測(cè)量解決方案,，研制小型化、低成本的薄膜厚度測(cè)量系統(tǒng),，并提出無(wú)需標(biāo)定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計(jì)算算法,。研發(fā)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)工業(yè)薄膜的厚度測(cè)量。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉圖像的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料的薄膜的聯(lián)合測(cè)量和分析,。
薄膜作為一種特殊的微結(jié)構(gòu),，近年來(lái)在電子學(xué)、摩擦學(xué),、現(xiàn)代光學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用,，薄膜的測(cè)試技術(shù)變得越來(lái)越重要。尤其是在厚度這一特定方向上,，尺寸很小,，基本上都是微觀可測(cè)量。因此,，在微納測(cè)量領(lǐng)域中,，薄膜厚度的測(cè)試是一個(gè)非常重要而且很實(shí)用的研究方向。在工業(yè)生產(chǎn)中,，薄膜的厚度直接關(guān)系到薄膜能否正常工作,。在半導(dǎo)體工業(yè)中，膜厚的測(cè)量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質(zhì)量控制的重要手段,。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能,、力學(xué)性能和光學(xué)性能等，所以準(zhǔn)確地測(cè)量薄膜的厚度成為一種關(guān)鍵技術(shù),。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的厚度,、反射率,、折射率等光學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。膜厚儀信賴推薦
白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于不同材料的薄膜的研究和制造中,。國(guó)產(chǎn)膜厚儀廠家
傅里葉變換是白光頻域解調(diào)方法中一種低精度的信號(hào)解調(diào)方法,。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調(diào),。因此,，該解調(diào)方案的原理是通過(guò)傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，進(jìn)而得到待測(cè)物理量的信息,。傅里葉變換解調(diào)方案的優(yōu)點(diǎn)是解調(diào)速度較快,，受干擾信號(hào)的影響較小。但是其測(cè)量精度較低,。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理FFT（快速傅里葉變換）理論,，若輸入光源波長(zhǎng)范圍為[]λ1,λ2，則所測(cè)光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1),，所以此方法主要應(yīng)用于對(duì)解調(diào)精度要求不高的場(chǎng)合,。傅里葉變換白光干涉法是對(duì)傅里葉變換法的改進(jìn)。該方法總結(jié)起來(lái)就是對(duì)采集到的光譜信號(hào)做傅里葉變換,，然后濾波,、提取主頻信號(hào)后進(jìn)行逆傅里葉變換，然后做對(duì)數(shù)運(yùn)算,，并取其虛部做相位反包裹運(yùn)算,，由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明其測(cè)量精度比傅里葉變換高,。國(guó)產(chǎn)膜厚儀廠家