薄膜干涉膜厚仪产品原理

在纳米量级薄膜的各项相关参数中 ，薄膜材料的厚度是薄膜设计和制备过程中的重要参数，是决定薄膜性质和性能的基本参量之一，它对于薄膜的光学、力学和电磁性能等都有重要的影响[3]。但是由于纳米量级薄膜的极小尺寸及其突出的表面效应，使得对其厚度的准确测量变得困难。经过众多科研技术人员的探索和研究，新的薄膜厚度测量理论和测量技术不断涌现，测量方法实现了从手动到自动，有损到无损测量。由于待测薄膜材料的性质不同，其适用的厚度测量方案也不尽相同。对于厚度在纳米量级的薄膜，利用光学原理的测量技术应用。相比于其他方法，光学测量方法因为具有精度高，速度快，无损测量等优势而成为主要的检测手段。其中具有代表性的测量方法有椭圆偏振法，干涉法，光谱法，棱镜耦合法等。膜厚仪的干涉测量能力较高，可以提供精确和可信的膜层厚度测量结果。薄膜干涉膜厚仪产品原理

论文所研究的锗膜厚度约300nm ，导致其白光干涉输出光谱只有一个干涉峰，此时常规基于相邻干涉峰间距解调的方案（如峰峰值法等）将不再适用。为此，我们提出了一种基于单峰值波长移动的白光干涉测量方案，并设计搭建了膜厚测量系统。温度测量实验结果表明，峰值波长与温度变化之间具有良好的线性关系。利用该测量方案，我们测得实验用锗膜的厚度为338.8nm，实验误差主要来自于温度控制误差和光源波长漂移。论文通过对纳米级薄膜厚度的测量方案研究，实现了对锗膜和金膜的厚度测量。论文主要的创新点是提出了白光干涉单峰值波长移动的解调方案，并将其应用于极短光程差的测量。本地膜厚仪推荐厂家精度高的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。

干涉法与分光光度法都是利用相干光形成等厚干涉条纹的原理来确定薄膜厚度和折射率 ，然而与薄膜自发产生的等倾干涉不同，干涉法是通过设置参考光路，形成与测量光路间的干涉条纹，因此其相位信息包含两个部分，分别是由参考平面和测量平面间扫描高度引起的附加相位和由透明薄膜内部多次反射引起的膜厚相位。干涉法测量光路使用面阵CCD接收参考平面和测量平面间相干波面的干涉光强分布，不同于以上三种点测量方式，可一次性生成薄膜待测区域的表面形貌信息，但同时由于存在大量轴向扫描和数据解算，完成单次测量的时间相对较长。

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。

白光干涉时域解调方案需要借助机械扫描部件带动干涉仪的反射镜移动 ，补偿光程差，实现对信号的解调[44-45]。系统基本结构如图2-1所示。光纤白光干涉仪的两输出臂分别作为参考臂和测量臂，作用是将待测的物理量转换为干涉仪两臂的光程差变化。测量臂因待测物理量而增加了一个未知的光程，参考臂则通过移动反射镜来实现对测量臂引入的光程差的补偿。当干涉仪两臂光程差ΔL=0时，即两干涉光束为等光程的时候，出现干涉极大值，可以观察到中心零级干涉条纹，而这一现象与外界的干扰因素无关，因而可据此得到待测物理量的值。干扰输出信号强度的因素包括：入射光功率、光纤的传输损耗、各端面的反射等。外界环境的扰动会影响输出信号的强度，但是对零级干涉条纹的位置不会产生影响。膜厚仪依赖于膜层和底部材料的反射率和相位差来实现这一目的。本地膜厚仪推荐厂家

白光干涉膜厚测量技术可以实现对薄膜的快速测量和分析 。薄膜干涉膜厚仪产品原理

白光干涉在零光程差处 ，出现零级干涉条纹，随着光程差的增加，光源谱宽范围内的每条谱线各自形成的干涉条纹之间互有偏移，叠加的整体效果使条纹对比度下降。测量精度高，可以实现测量,采用白光干涉原理的测量系统的抗干扰能力强，动态范围大，具有快速检测和结构紧凑等优点。普通的激光干涉与白光干涉之间虽然有差别，但也有很多的共同之处。可以说，白光干涉实际上就是将白光看作一系列理想的单色光在时域上的相干叠加，在频域上观察到的就是不同波长对应的干涉光强变化曲线。薄膜干涉膜厚仪产品原理