光譜法是一種以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜厚度測量方法，分為反射法和透射法兩種類型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會引起多光束干涉效應(yīng)，不同特性的薄膜材料的反射率和透過率曲線是不同的，并且在全光譜范圍內(nèi)與厚度一一對應(yīng)。因此，可以根據(jù)這種光譜特性來確定薄膜的厚度和光學(xué)參數(shù)。光譜法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測量多個(gè)參數(shù)，并能有效地排除解的多值性，測量范圍廣，是一種無損測量技術(shù)。其缺點(diǎn)是對樣品薄膜表面條件的依賴性強(qiáng)，測量穩(wěn)定性較差，因此測量精度不高，對于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，這種方法主要用于有機(jī)薄膜的厚度測量。白光干涉膜厚儀可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。白光干涉膜厚儀使用方法
為了分析白光反射光譜的測量范圍，進(jìn)行了不同壁厚的靶丸殼層白光反射光譜測量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對于殼層厚度為30μm的靶丸，其白光反射光譜各譜峰非常密集，干涉級次數(shù)值大；此外，由于靶丸殼層的吸收，壁厚較大的靶丸信號強(qiáng)度相對較弱。隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步增加，其白光反射光譜各譜峰將更加密集，難以實(shí)現(xiàn)對各干涉譜峰波長的測量。為實(shí)現(xiàn)較大厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，需采用紅外寬譜光源和光譜探測器。對于殼層厚度為μm的靶丸，測量的波峰相對較少，容易實(shí)現(xiàn)殼層白光反射光譜譜峰波長的準(zhǔn)確測量；隨著靶丸殼層厚度的進(jìn)一步減小，兩干涉信號之間的光程差差異非常小，以至于光譜信號中只有一個(gè)干涉波峰，難以使用峰值探測的白光反射光譜方法測量其厚度。為了實(shí)現(xiàn)較小厚度靶丸殼層厚度的白光反射光譜測量，可采用紫外寬譜光源和光譜探測器提升其探測厚度下限。原裝膜厚儀生產(chǎn)商總的來說，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用廣、具有高精度和可靠性的薄膜厚度測量儀器。
白光干涉的相干原理早在1975年就已經(jīng)被提出，隨后于1976年在光纖通信領(lǐng)域中獲得了實(shí)現(xiàn)。1983年，BrianCulshaw的研究小組報(bào)道了白光干涉技術(shù)在光纖傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨后在1984年，報(bào)道了基于白光干涉原理的完整的位移傳感系統(tǒng)。該研究成果證明了白光干涉技術(shù)可以被用于測量能夠轉(zhuǎn)換成位移的物理參量。此后的幾年間，白光干涉應(yīng)用于溫度、壓力等的研究相繼被報(bào)道。自上世紀(jì)九十年代以來，白光干涉技術(shù)快速發(fā)展，提供了實(shí)現(xiàn)測量的更多的解決方案。近幾年以來，由于傳感器設(shè)計(jì)與研制的進(jìn)步，信號處理新方案的提出，以及傳感器的多路復(fù)用等技術(shù)的發(fā)展，使得白光干涉測量技術(shù)的發(fā)展更加迅速。
極值法求解過程計(jì)算簡單，快速，同時(shí)確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)及解決多值性問題，測試范圍廣，但沒有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，以至于精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對膜厚的測量范圍有要求，通常用這種方法測量的薄膜厚度應(yīng)大于200nm且小于10μm，以確保光譜信號中的干涉波峰數(shù)恰當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識來設(shè)置每個(gè)擬合參數(shù)上限、下限，并為該區(qū)域的薄膜生成一組或多組光學(xué)參數(shù)及厚度的初始值，引入適合的色散模型，再根據(jù)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)。這樣求得的值自然和實(shí)際的透過率和反射率（通過光學(xué)系統(tǒng)直接測量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立評價(jià)函數(shù)，當(dāng)計(jì)算的透過率/反射率與實(shí)際值之間的偏差小時(shí)，我們就可以認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測量的薄膜參數(shù)。通過測量反射光的干涉來計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來實(shí)現(xiàn)測量。
由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對系統(tǒng)的測量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。按照薄膜厚度的增加，適用的測量方式分別為橢圓偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。對于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對于小于200nm的薄膜，由于透過率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(xué)薄膜厚度測量方案目前主要集中于測量透明或者半透明薄膜，通過使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測量技術(shù)的常用解調(diào)方案、解調(diào)原理及其局限性的基礎(chǔ)上，分析得到了常用的基于兩個(gè)相鄰干涉峰的白光干涉解調(diào)方案不適用于極短光程差測量的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于干涉光譜單峰值波長移動的白光干涉測量解調(diào)技術(shù)。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、光學(xué)、電子、化學(xué)等領(lǐng)域，為研究和開發(fā)提供了有力的手段。膜厚儀常用解決方案
光路長度越長，儀器分辨率越高，但也越容易受到干擾因素的影響，需要采取降噪措施。白光干涉膜厚儀使用方法
白光干涉頻域解調(diào)是利用頻域分析解調(diào)信號的一種方法。與時(shí)域解調(diào)裝置相比，測量裝置幾乎相同，只需將光強(qiáng)測量裝置更換為光譜儀或CCD。由于時(shí)域解調(diào)中接收到的信號是一定范圍內(nèi)所有波長光強(qiáng)疊加，因此將頻譜信號中各個(gè)波長的光強(qiáng)疊加起來即可得到它對應(yīng)的時(shí)域接收信號。因此，頻域的白光干涉條紋不僅包含了時(shí)域白光干涉條紋的所有信息，而且包括了時(shí)域干涉條紋中沒有的波長信息。在頻域干涉中，當(dāng)兩束相干光的光程差遠(yuǎn)大于光源的相干長度時(shí)，仍然可以在光譜儀上觀察到頻域干涉條紋。這是由于光譜儀內(nèi)部的光柵具有分光作用，可以將寬譜光變成窄帶光譜，從而增加光譜的相干長度。這種解調(diào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)測量系統(tǒng)中沒有使用機(jī)械掃描部件，因此在測量的穩(wěn)定性和可靠性方面得到了顯著提高。常見的頻域解調(diào)方法包括峰峰值檢測法、傅里葉解調(diào)法和傅里葉變換白光干涉解調(diào)法等。白光干涉膜厚儀使用方法