薄膜是指分子、原子或者是離子在基底表面沉積形成的一種特殊的二維材料。近幾十年來(lái)，隨著材料科學(xué)和鍍膜工藝的不斷發(fā)展，厚度在納米量級(jí)（幾納米到幾百納米范圍內(nèi)）薄膜的研究和應(yīng)用迅速增加。與體材料相比，因?yàn)榧{米薄膜的尺寸很小，使得表面積與體積的比值增加，表面效應(yīng)所表現(xiàn)出的性質(zhì)非常突出，因而在光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)上有許多獨(dú)特的表現(xiàn)。納米薄膜應(yīng)用于傳統(tǒng)光學(xué)領(lǐng)域，在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，尤其是在光通訊、光學(xué)測(cè)量，傳感，微電子器件，生物與醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更為廣闊。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于半導(dǎo)體制造中的薄膜厚度控制。防水膜厚儀生產(chǎn)商
基于表面等離子體共振傳感的測(cè)量方案，利用共振曲線的三個(gè)特征參量—共振角、半高寬和反射率小值，通過(guò)反演計(jì)算得到待測(cè)金屬薄膜的厚度。該測(cè)量方案可同時(shí)得到金屬薄膜的介電常數(shù)和厚度，操作方法簡(jiǎn)單。我們利用Kretschmann型結(jié)構(gòu)的表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)得金膜在入射光波長(zhǎng)分別為632.8nm和652.1nm時(shí)的共振曲線，由此得到金膜的厚度為55.2nm。由于該方案是一種強(qiáng)度測(cè)量方案，測(cè)量精度受環(huán)境影響較大，且測(cè)量結(jié)果存在多值性的問(wèn)題，所以我們進(jìn)一步對(duì)偏振外差干涉的改進(jìn)方案進(jìn)行了理論分析，根據(jù)P光和S光之間相位差的變化實(shí)現(xiàn)厚度測(cè)量。國(guó)產(chǎn)膜厚儀詳情白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于納米制造中的薄膜厚度測(cè)量。
利用包絡(luò)線法計(jì)算薄膜的光學(xué)常數(shù)和厚度，但目前看來(lái)包絡(luò)法還存在很多不足，包絡(luò)線法需要產(chǎn)生干涉波動(dòng)，要求在測(cè)量波段內(nèi)存在多個(gè)干涉極值點(diǎn)，且干涉極值點(diǎn)足夠多，精度才高。理想的包絡(luò)線是根據(jù)聯(lián)合透射曲線的切點(diǎn)建立的，在沒(méi)有正確方法建立包絡(luò)線時(shí)，通常使用拋物線插值法建立，這樣造成的誤差較大。包絡(luò)法對(duì)測(cè)量對(duì)象要求高，如果薄膜較薄或厚度不足情況下，會(huì)造成干涉條紋減少，干涉波峰個(gè)數(shù)較少，要利用干涉極值點(diǎn)建立包絡(luò)線就越困難，且利用拋物線插值法擬合也很困難，從而降低該方法的準(zhǔn)確度。其次，薄膜吸收的強(qiáng)弱也會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確度，對(duì)于吸收較強(qiáng)的薄膜，隨干涉條紋減少，極大值與極小值包絡(luò)線逐漸匯聚成一條曲線，該方法就不再適用。因此，包絡(luò)法適用于膜層較厚且弱吸收的樣品。
在納米量級(jí)薄膜的各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)中，薄膜材料的厚度是薄膜設(shè)計(jì)和制備過(guò)程中的重要參數(shù)，是決定薄膜性質(zhì)和性能的基本參量之一，它對(duì)于薄膜的光學(xué)、力學(xué)和電磁性能等都有重要的影響[3]。但是由于納米量級(jí)薄膜的極小尺寸及其突出的表面效應(yīng)，使得對(duì)其厚度的準(zhǔn)確測(cè)量變得困難。經(jīng)過(guò)眾多科研技術(shù)人員的探索和研究，新的薄膜厚度測(cè)量理論和測(cè)量技術(shù)不斷涌現(xiàn)，測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了從手動(dòng)到自動(dòng)，有損到無(wú)損測(cè)量。由于待測(cè)薄膜材料的性質(zhì)不同，其適用的厚度測(cè)量方案也不盡相同。對(duì)于厚度在納米量級(jí)的薄膜，利用光學(xué)原理的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用。相比于其他方法，光學(xué)測(cè)量方法因?yàn)榫哂芯雀?，速度快，無(wú)損測(cè)量等優(yōu)勢(shì)而成為主要的檢測(cè)手段。其中具有代表性的測(cè)量方法有橢圓偏振法，干涉法，光譜法，棱鏡耦合法等。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。
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。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)不同材料的薄膜的測(cè)量和分析。有哪些膜厚儀制作廠家
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。防水膜厚儀生產(chǎn)商
常用白光垂直掃描干涉系統(tǒng)的原理示意圖，入射的白光光束通過(guò)半反半透鏡進(jìn)入到顯微干涉物鏡后，被分光鏡分成兩部分，一個(gè)部分入射到固定的參考鏡，一部分入射到樣品表面，當(dāng)參考鏡表面和樣品表面的反射光通過(guò)分光鏡后，再次匯聚發(fā)生干涉，干涉光通過(guò)透鏡后，利用電荷耦合器(CCD)可探測(cè)整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)雙白光光束的干涉圖像。利用Z向精密位移臺(tái)帶動(dòng)干涉鏡頭或樣品臺(tái)Z向掃描，可獲得一系列的干涉圖像。根據(jù)干涉圖像序列中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光強(qiáng)隨光程差變化曲線，可得該點(diǎn)的Z向相對(duì)位移；然后，由CCD圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)最大值對(duì)應(yīng)的Z向位置獲得被測(cè)樣品表面的三維形貌。防水膜厚儀生產(chǎn)商