極值法求解過(guò)程計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快，同時(shí)能確定薄膜的多個(gè)光學(xué)常數(shù)并解決多值性問(wèn)題，測(cè)試范圍廣，但沒(méi)有考慮薄膜均勻性和基底色散的因素，因此精度不夠高。此外，由于受曲線擬合精度的限制，該方法對(duì)膜厚的測(cè)量范圍有要求，通常用于測(cè)量薄膜厚度大于200納米且小于10微米的情況，以確保光譜信號(hào)中的干涉波峰數(shù)適當(dāng)。全光譜擬合法是基于客觀條件或基本常識(shí)來(lái)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，再通過(guò)麥克斯韋方程組的推導(dǎo)得到結(jié)果。該方法能判斷預(yù)設(shè)的初始值是否為要測(cè)量的薄膜參數(shù)，建立評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)計(jì)算透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差。只有當(dāng)計(jì)算出的透過(guò)率/反射率與實(shí)際值之間的偏差很小時(shí)，我們才能認(rèn)為預(yù)設(shè)的初始值就是要測(cè)量的薄膜參數(shù)。精度高的白光干涉膜厚儀通常采用Michelson干涉儀的結(jié)構(gòu)。光干涉膜厚儀
。白光干涉膜厚儀基于薄膜對(duì)白光的反射和透射產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距來(lái)計(jì)算出薄膜的厚度。這種儀器在光學(xué)薄膜、半導(dǎo)體、涂層和其他薄膜材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。白光干涉膜厚儀的原理是基于薄膜對(duì)白光的干涉現(xiàn)象。當(dāng)白光照射到薄膜表面時(shí)，部分光線會(huì)被薄膜反射，而另一部分光線會(huì)穿透薄膜并在薄膜內(nèi)部發(fā)生多次反射和折射。這些反射和折射的光線會(huì)與原始入射光線產(chǎn)生干涉，形成干涉條紋。通過(guò)測(cè)量干涉條紋的位置和間距，可以推導(dǎo)出薄膜的厚度信息。白光干涉膜厚儀在光學(xué)薄膜領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光學(xué)薄膜是一種具有特殊光學(xué)性質(zhì)的薄膜材料，廣泛應(yīng)用于激光器、光學(xué)鏡片、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件中。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜厚度的精確測(cè)量，保證光學(xué)薄膜元件的光學(xué)性能。此外，白光干涉膜厚儀還可以用于半導(dǎo)體行業(yè)中薄膜材料的生產(chǎn)和質(zhì)量控制，確保半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定和可靠性。白光干涉膜厚儀還可以應(yīng)用于涂層材料的生產(chǎn)和研發(fā)過(guò)程中。涂層材料是一種在材料表面形成一層薄膜的工藝，用于增強(qiáng)材料的表面性能。通過(guò)白光干涉膜厚儀可以對(duì)涂層材料的厚度進(jìn)行精確測(cè)量，保證涂層的均勻性和穩(wěn)定性，提高涂層材料的質(zhì)量和性能。納米級(jí)膜厚儀原理通過(guò)測(cè)量反射光的干涉來(lái)計(jì)算膜層厚度，利用膜層與底材的反射率和相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
對(duì)同一靶丸的相同位置進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)，如圖4-3所示。通過(guò)控制光學(xué)輪廓儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)干涉物鏡在垂直方向上移動(dòng)，測(cè)量光線穿過(guò)靶丸后反射到參考鏡與到達(dá)基底后直接反射回參考鏡的光線之間的光程差。顯然，越偏離靶丸中心的光線測(cè)得的有效壁厚越大，其光程差也越大，但這并不表示靶丸殼層的厚度。只有當(dāng)垂直穿過(guò)靶丸中心的光線測(cè)得的光程差才對(duì)應(yīng)于靶丸的上、下殼層的厚度。因此，在進(jìn)行白光垂直掃描干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要選擇穿過(guò)靶丸中心的光線位置進(jìn)行測(cè)量，這樣才能準(zhǔn)確地測(cè)量靶丸殼層的厚度。此外，通過(guò)控制干涉物鏡在垂直方向上移動(dòng)，可以測(cè)量出不同位置的厚度值，從而得到靶丸殼層厚度的空間分布情況。
光纖白光干涉測(cè)量使用的是寬譜光源 。光源的輸出光功率和中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性是光源選取時(shí)需要重點(diǎn)考慮的參數(shù)。論文所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)干涉峰值的中心波長(zhǎng)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以光源中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對(duì)于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長(zhǎng)為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到600mA。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的在線檢測(cè)和控制。
白光干涉時(shí)域解調(diào)方案需要借助機(jī)械掃描部件帶動(dòng)干涉儀的反射鏡移動(dòng) ，補(bǔ)償光程差，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的解調(diào)[44-45]。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。光纖白光干涉儀的兩輸出臂分別作為參考臂和測(cè)量臂，作用是將待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)換為干涉儀兩臂的光程差變化。測(cè)量臂因待測(cè)物理量而增加了一個(gè)未知的光程，參考臂則通過(guò)移動(dòng)反射鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量臂引入的光程差的補(bǔ)償。當(dāng)干涉儀兩臂光程差ΔL=0時(shí)，即兩干涉光束為等光程的時(shí)候，出現(xiàn)干涉極大值，可以觀察到中心零級(jí)干涉條紋，而這一現(xiàn)象與外界的干擾因素?zé)o關(guān)，因而可據(jù)此得到待測(cè)物理量的值。干擾輸出信號(hào)強(qiáng)度的因素包括：入射光功率、光纖的傳輸損耗、各端面的反射等。外界環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響輸出信號(hào)的強(qiáng)度，但是對(duì)零級(jí)干涉條紋的位置不會(huì)產(chǎn)生影響。隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，白光干涉膜厚儀的性能和功能將不斷提升和擴(kuò)展。國(guó)內(nèi)膜厚儀安裝操作注意事項(xiàng)
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(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。光干涉膜厚儀
本文主要以半導(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)明顯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。光干涉膜厚儀