光譜法是以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的一種薄膜厚度測(cè)量方法 ，分為反射法和透射法兩類[12]。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會(huì)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(guò)率曲線是不同的，并且在全光譜范圍內(nèi)與厚度之間是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，根據(jù)這一光譜特性可以得到薄膜的厚度以及光學(xué)參數(shù)。光譜法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)且可以有效的排除解的多值性，測(cè)量范圍廣，是一種無(wú)損測(cè)量技術(shù)；缺點(diǎn)是對(duì)樣品薄膜表面條件的依賴性強(qiáng)，測(cè)量穩(wěn)定性較差，因而測(cè)量精度不高；對(duì)于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，這種方法主要應(yīng)用于有機(jī)薄膜的厚度測(cè)量。總的來(lái)說(shuō)，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。蘇州膜厚儀應(yīng)用

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。高精度膜厚儀行業(yè)應(yīng)用白光干涉膜厚儀需要校準(zhǔn)。

與激光光源相比以白光的寬光譜光源由于具有短相干長(zhǎng)度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉因此不會(huì)產(chǎn)生干擾條紋。同時(shí)由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置避免了干涉級(jí)次不確定的問(wèn)題。本文以白光干涉原理為理論基礎(chǔ)對(duì)單層透明薄膜厚度測(cè)量尤其對(duì)厚度小于光源相干長(zhǎng)度的薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行了研究。首先從白光干涉測(cè)量薄膜厚度的原理出發(fā)、分別詳細(xì)闡述了白光干涉原理和薄膜測(cè)厚原理。接著在金相顯微鏡的基礎(chǔ)上構(gòu)建了垂直型白光掃描系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)中測(cè)試薄膜厚度的儀器并利用白光干涉原理對(duì)的位移量進(jìn)行了標(biāo)定。

由于不同性質(zhì)和形態(tài)的薄膜對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量量程和精度的需求不盡相同，因而多種測(cè)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(cè)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(duì)于小于1μm的較薄薄膜，白光干涉輪廓儀的測(cè)量精度較低，分光光度法和橢圓偏振法較適合。而對(duì)于小于200nm的薄膜，由于透過(guò)率曲線缺少峰谷值，橢圓偏振法結(jié)果更可靠。基于白光干涉原理的光學(xué)薄膜厚度測(cè)量方案目前主要集中于測(cè)量透明或者半透明薄膜，通過(guò)使用不同的解調(diào)技術(shù)處理白光干涉的圖樣，得到待測(cè)薄膜厚度。本章在詳細(xì)研究白光干涉測(cè)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(cè)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(zhǎng)移動(dòng)的白光干涉測(cè)量解調(diào)技術(shù)。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以應(yīng)用于光學(xué)元件制造中的薄膜厚度控制；

白光干涉測(cè)量技術(shù)，也被稱為光學(xué)低相干干涉測(cè)量技術(shù) ，使用的是低相干的寬譜光源，例如超輻射發(fā)光二極管、發(fā)光二極管等。同所有的光學(xué)干涉原理一樣，白光干涉同樣是通過(guò)觀察干涉圖樣的變化來(lái)分析干涉光程差的變化，進(jìn)而通過(guò)各種解調(diào)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物理量的測(cè)量。采用寬譜光源的優(yōu)點(diǎn)是由于白光光源的相干長(zhǎng)度很小（一般為幾微米到幾十微米之間），所有波長(zhǎng)的零級(jí)干涉條紋重合于主極大值，即中心條紋，與零光程差的位置對(duì)應(yīng)。中心零級(jí)干涉條紋的存在使測(cè)量有了一個(gè)可靠的位置的參考值，從而只用一個(gè)干涉儀即可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物理量的測(cè)量，克服了傳統(tǒng)干涉儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)量的缺點(diǎn)。同時(shí)，相比于其他測(cè)量技術(shù),白光干涉測(cè)量方法還具有對(duì)環(huán)境不敏感、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，經(jīng)過(guò)幾十年的研究與發(fā)展，白光干涉技術(shù)在膜厚、壓力、溫度、應(yīng)變、位移等等測(cè)量領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。膜厚儀的干涉測(cè)量能力較高，可以提供精確和可信的膜層厚度測(cè)量結(jié)果。國(guó)產(chǎn)膜厚儀供應(yīng)

白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測(cè)量和分析 。蘇州膜厚儀應(yīng)用

光譜擬合法易于測(cè)量具有應(yīng)用領(lǐng)域 ，由于使用了迭代算法，因此該方法的優(yōu)缺點(diǎn)在很大程度上取決于所選擇的算法。隨著各種全局優(yōu)化算法的引入，遺傳算法和模擬退火算法等新算法被用于薄膜參數(shù)的測(cè)量。其缺點(diǎn)是不夠?qū)嵱茫摲椒ㄐ枰粋€(gè)較好的薄膜的光學(xué)模型(包括色散系數(shù)、吸收系數(shù)、多層膜系統(tǒng))，但是在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不準(zhǔn)確，尤其是對(duì)于多層膜體系，建立光學(xué)模型非常困難，無(wú)法用公式準(zhǔn)確地表示出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中只能使用簡(jiǎn)化模型，因此，通常全光譜擬合法不如極值法有效。另外該方法的計(jì)算速度慢也不能滿足快速計(jì)算的要求。蘇州膜厚儀應(yīng)用