高精度膜厚仪测量方法

极值法求解过程计算简单 ，速度快，同时确定薄膜的多个光学常数及解决多值性问题，测试范围广，但没有考虑薄膜均匀性和基底色散的因素，以至于精度不够高。此外，由于受曲线拟合精度的限制，该方法对膜厚的测量范围有要求，通常用这种方法测量的薄膜厚度应大于200nm且小于10μm，以确保光谱信号中的干涉波峰数恰当。全光谱拟合法是基于客观条件或基本常识来设置每个拟合参数上限、下限，并为该区域的薄膜生成一组或多组光学参数及厚度的初始值，引入适合的色散模型，再根据麦克斯韦方程组的推导。这样求得的值自然和实际的透过率和反射率（通过光学系统直接测量的薄膜透射率或反射率）有所不同，建立评价函数，当计算的透过率/反射率与实际值之间的偏差小时，我们就可以认为预设的初始值就是要测量的薄膜参数。白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的非接触式测量。高精度膜厚仪测量方法

光谱拟合法易于应用于测量，但由于使用了迭代算法，因此其优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着遗传算法、模拟退火算法等全局优化算法的引入，被用于测量薄膜参数。该方法需要一个较好的薄膜光学模型(包括色散系数、吸收系数、多层膜系统)，但实际测试过程中薄膜的色散和吸收的公式通常不准确，特别是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。因此，通常使用简化模型，全光谱拟合法在实际应用中不如极值法有效。此外，该方法的计算速度慢，不能满足快速计算的要求。高精度膜厚仪品牌企业这种膜厚仪可以测量大气压下，1nm到1mm范围内的薄膜厚度。

折射率分别为1．45和1．62的2块玻璃板，使其一端相接触，形成67的尖劈．将波长为550nm的单色光垂直投射在劈上，并在上方观察劈的干涉条纹，试求条纹间距。

我们可以分2种可能的情况来讨论：

一般玻璃的厚度可估计为1mm的量级，这个量级相对于光的波长550nm而言，应该算是膜厚e远远大于波长^的厚玻璃了，所以光线通过上玻璃板时应该无干涉现象，同理光线通过下玻璃板时也无干涉现象．空气膜厚度因劈角很小而很薄，与波长可比拟，所以光线通过空气膜应该有干涉现象，在空气膜的下表面处有一半波损失，故光程差应该为2n₂e+λ/2．

(2)假设玻璃板厚度的量级与可见光波长量级可比拟，当单色光垂直投射在劈尖上时，上玻璃板能满足形成薄膜干涉的条件，其光程差为2n2e+λ/2，下玻璃板也能满足形成薄膜于涉的条件，光程差为2n₁h+λ／2，但由于玻璃板膜厚均匀，h不变，人射角i=俨也不变，故玻璃板形成的薄膜干涉为等倾又等厚干涉条纹，要么玻璃板全亮，要么全暗，它不会影响空气劈尖干涉条纹的位置和条纹间距。空气劈尖干涉光程差仍为2n2e+λ/2，但玻璃板会影响劈尖干涉条纹的亮度对比度．

在对目前常用的白光干涉测量方案进行比较研究后发现，当两个干涉光束的光程差非常小导致干涉光谱只有一个峰时，基于相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。因此，我们提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案，适用于极小光程差。这种方案利用干涉光谱的峰值波长会随光程差变化而周期性地出现红移和蓝移，当光程差在较小范围内变化时，峰值波长的移动与光程差成正比。我们在光纤白光干涉温度传感系统上验证了这一测量方案，并成功测量出光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验表明，锗膜厚度为一定值，与台阶仪测量结果存在差异是由于薄膜表面本身并不光滑，台阶仪的测量结果只能作为参考值。误差主要来自光源的波长漂移和温度误差。白光干涉膜厚仪需要进行校准，并选择合适的标准样品。

白光光谱法克服了干涉级次的模糊识别问题 ，具有动态测量范围大，连续测量时波动范围小的特点，但在实际测量中，由于测量误差、仪器误差、拟合误差等因素，干涉级次的测量精度仍其受影响，会出现干扰级次的误判和干扰级次的跳变现象。导致公式计算得到的干扰级次m值与实际谱峰干涉级次m'(整数)之间有误差。为得到准确的干涉级次，本文依据干涉级次的连续特性设计了以下校正流程图，获得了靶丸壳层光学厚度的精确值。导入白光干涉光谱测量曲线。这种膜厚仪可以测量大气压下 。高精度膜厚仪测量方法

白光干涉膜厚仪可以配合不同的软件进行分析和数据处理，例如建立数据库、统计数据等。高精度膜厚仪测量方法

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源 。光源的输出光功率和中心波长的稳定性是光源选取时需要重点考虑的参数。论文所设计的解调系统是通过检测干涉峰值的中心波长的移动实现的，所以光源中心波长的稳定性将对实验结果产生很大的影响。实验中我们所选用的光源是由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等特点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内是可调的，驱动电流可以达到600mA。高精度膜厚仪测量方法