本文主要以半導體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實現納米級薄膜厚度準確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復數，且能激發明顯的表面等離子體效應，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。白光干涉膜厚儀是一種可用于測量薄膜厚度的儀器，適用于透明薄膜和平行表面薄膜的測量。小型膜厚儀設備生產

通過白光干涉理論分析，詳細介紹了白光垂直掃描干涉技術和白光反射光譜技術的基本原理，并完成了應用于測量靶丸殼層折射率和厚度分布實驗裝置的設計和搭建。該實驗裝置由白光反射光譜探測模塊、靶丸吸附轉位模塊、三維運動模塊和氣浮隔震平臺等組成，能夠實現對靶丸的負壓吸附、靶丸位置的精密調整以及360°范圍的旋轉和特定角度下靶丸殼層白光反射光譜的測量。基于白光垂直掃描干涉和白光反射光譜的基本原理，提出了一種聯合使用的靶丸殼層折射率測量方法。該方法利用白光反射光譜測量靶丸殼層光學厚度，利用白光垂直掃描干涉技術測量光線通過靶丸殼層后的光程增量，從而可以計算得到靶丸的折射率和厚度數據。國產膜厚儀制作廠家隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，其性能和功能會得到提高和擴展。

自上世紀60年代開始，西方的工業生產線廣泛應用基于X及β射線、近紅外光源開發的在線薄膜測厚系統。隨著質檢需求的不斷增長，20世紀70年代后，電渦流、超聲波、電磁電容、晶體振蕩等多種膜厚測量技術相繼問世。90年代中期，隨著離子輔助、離子束濺射、磁控濺射、凝膠溶膠等新型薄膜制備技術的出現，光學檢測技術也不斷更新迭代，以橢圓偏振法和光度法為主導的高精度、低成本、輕便、高速穩固的光學檢測技術迅速占領日用電器和工業生產市場，并發展出了個性化定制產品的能力。對于市場占比較大的微米級薄膜，除了要求測量系統具有百納米級的測量準確度和分辨率之外，還需要在存在不規則環境干擾的工業現場下具備較高的穩定性和抗干擾能力。

基于白光干涉法的晶圓膜厚測量裝置，其特征在于：該裝置包括白光光源、顯微鏡、分束鏡、干涉物鏡、光纖傳輸單元、準直器、光譜儀、USB傳輸線、計算機；光譜儀主要包括六部分，分別是：光纖入口、準直鏡、光柵、聚焦鏡、區域檢測器、帶OFLV濾波器的探測器；

光源發出的白光經準直鏡擴束準直后成平行光，經分束鏡射入Michelson干涉物鏡，準直透鏡將白光縮束準直后垂直照射到待測晶圓上，反射光之間相互發生干涉，經準直鏡后干涉光強進入光纖耦合單元，完成干涉部分；

光纖傳輸的干涉信號進入光譜儀，計算機定時從光譜儀中采集光譜信號，獲取諸如光強、反射率等信息，計算機對這些信息進行信號處理，濾除高頻噪聲信息，然后對光譜信息進行歸一化處理，利用峰值對應的波長值，計算晶圓膜厚。 總的來說，白光干涉膜厚儀是一種在薄膜厚度測量領域廣泛應用的儀器。

由于不同性質和形態的薄膜對系統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，橢圓偏振法結果更加可靠。基于白光干涉原理的光學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技術處理白光干涉的圖樣，得到待測薄膜厚度。本章在詳細研究白光干涉測量技術的常用解調方案、解調原理及其局限性的基礎上，分析得到了常用的基于兩個相鄰干涉峰的白光干涉解調方案不適用于極短光程差測量的結論。在此基礎上，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技術。白光干涉膜厚儀的應用非常廣，特別是在半導體、光學、電子和化學等領域。白光干涉膜厚儀信賴推薦

可以配合不同的軟件進行分析和數據處理，例如建立數據庫、統計數據等。小型膜厚儀設備生產

Michelson干涉物鏡，準直透鏡將白光縮束準直后垂直照射到待測晶圓上，反射光之間相互發生干涉，經準直鏡后干涉光強進入光纖耦合單元，完成干涉部分。光纖傳輸的干涉信號進入光譜儀，計算機定時從光譜儀中采集光譜信號，獲取諸如光強、反射率等信息，計算機對這些信息進行信號處理，濾除高頻噪聲信息，然后對光譜信息進行歸一化處理，利用峰值對應的波長值，計算晶圓膜厚。光源采用氙燈光源，選擇氙燈作為光源具有以下優點：氙燈均為連續光譜，且光譜分布幾乎與燈輸入功率變化無關，在壽命期內光譜能量分布也幾乎不變；氙燈的光、電參數一致性好，工作狀態受外界條件變化的影響小；氙燈具有較高的電光轉換效率，可以輸出高能量的平行光等。小型膜厚儀設備生產