確定靶丸折射率及厚度的算法，由于干涉光譜信號(hào)與膜的光參量直接相關(guān)，這里主要考慮光譜分析的方法根據(jù)測(cè)量膜的反射或透射光譜進(jìn)行分析計(jì)算，可獲得膜的厚度、折射率等參數(shù)。根據(jù)光譜信號(hào)分析計(jì)算膜折射率及厚度的方法主要有極值法和包絡(luò)法、全光譜擬合法。極值法測(cè)量膜厚度主要是根據(jù)薄膜反射或透射光譜曲線上的波峰的位置來(lái)計(jì)算，對(duì)于弱色散介質(zhì)，折射率為恒定值，根據(jù)兩個(gè)或兩個(gè)以上的極大值點(diǎn)的位置，求得膜的光學(xué)厚度，若已知膜折射率即可求解膜的厚度；對(duì)于強(qiáng)色散介質(zhì)，首先利用極值點(diǎn)求出膜厚度的初始值。薄膜厚度是一恒定不變值，可根據(jù)極大值點(diǎn)位置的光學(xué)厚度關(guān)系式獲得入射波長(zhǎng)和折射率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再依據(jù)薄膜材質(zhì)的色散特性，引入合適的色散模型，常用的色散模型有cauchy模型、Selimeier模型、Lorenz模型等，利用折射率與入射波長(zhǎng)的關(guān)系式，通過(guò)二乘法擬合得到色散模型的系數(shù)，即可解得任意入射波長(zhǎng)下的折射率。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的非接觸式測(cè)量。新鄉(xiāng)非接觸式膜厚儀

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。將上述各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)如表1-1所示，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)果更加可靠?；诎坠飧缮嬖淼墓鈱W(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)。天門膜厚儀制造廠家白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉曲線的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的厚度測(cè)量。

自1986年E.Wolf證明了相關(guān)誘導(dǎo)光譜的變化以來(lái)，人們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)上展開(kāi)了討論和研究。結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)的光譜位移可以產(chǎn)生新的濾波器，應(yīng)用于光學(xué)信號(hào)處理和加密領(lǐng)域。在論文中，我們提出的基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的解調(diào)方案，可以用于當(dāng)光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí)的信號(hào)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)納米薄膜厚度測(cè)量。在頻域干涉中，當(dāng)干涉光程差超過(guò)光源相干長(zhǎng)度的時(shí)候，仍然可以觀察到干涉條紋。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是白光光源的光譜可以看成是許多單色光的疊加，每一列單色光的相干長(zhǎng)度都是無(wú)限的。當(dāng)我們使用光譜儀來(lái)接收干涉光譜時(shí)，由于光譜儀光柵的分光作用，將寬光譜的白光變成了窄帶光譜，從而使相干長(zhǎng)度發(fā)生變化。

    在白光反射光譜探測(cè)模塊中，入射光經(jīng)過(guò)分光鏡1分光后，一部分光通過(guò)物鏡聚焦到靶丸表面，靶丸殼層上、下表面的反射光經(jīng)過(guò)物鏡、分光鏡1、聚焦透鏡、分光鏡2后，一部分光聚焦到光纖端面并到達(dá)光譜儀探測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)靶丸殼層白光干涉光譜的測(cè)量，一部分光到達(dá)CCD探測(cè)器，可獲得靶丸表面的光學(xué)圖像。靶丸吸附轉(zhuǎn)位模塊和三維運(yùn)動(dòng)模塊分別用于靶丸的吸附定位以及靶丸特定角度轉(zhuǎn)位以及靶丸位置的輔助調(diào)整，測(cè)量過(guò)程中，將靶丸放置于軸系吸嘴前端，通過(guò)微型真空泵負(fù)壓吸附于吸嘴上；然后，移動(dòng)位移平臺(tái)，將靶丸移動(dòng)至CCD視場(chǎng)中心，通過(guò)Z向位移臺(tái)，使靶丸表面成像清晰；利用光譜儀探測(cè)靶丸殼層的白光反射光譜；靶丸在軸系的帶動(dòng)下，平穩(wěn)轉(zhuǎn)位到特定角度，由于軸系的回轉(zhuǎn)誤差，轉(zhuǎn)位后靶丸可能偏移CCD視場(chǎng)中心，此時(shí)可通過(guò)調(diào)整軸系前端的調(diào)心結(jié)構(gòu)，使靶丸定點(diǎn)位于視場(chǎng)中心并采集其白光反射光譜；重復(fù)以上步驟，可實(shí)現(xiàn)靶丸特定位置或圓周輪廓白光反射光譜數(shù)據(jù)的測(cè)量。為減少外界干擾和震動(dòng)而引起的測(cè)量誤差，該裝置放置于氣浮平臺(tái)上，通過(guò)高性能的隔振效果可保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。 白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以對(duì)薄膜的表面和內(nèi)部進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量和分析。

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)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。白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉圖像的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的缺陷檢測(cè)和分析。長(zhǎng)沙膜厚儀產(chǎn)品基本性能要求

白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)對(duì)干涉圖像的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)量。新鄉(xiāng)非接觸式膜厚儀

白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)參考鏡進(jìn)行掃描，干涉條紋掃過(guò)被測(cè)面，通過(guò)感知相干峰位置來(lái)獲得表面形貌信息。測(cè)量原理圖如圖1-5所示。而對(duì)于薄膜的測(cè)量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過(guò)一次測(cè)量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會(huì)使提取出來(lái)的白光干涉信號(hào)出現(xiàn)雙峰形式，變得更復(fù)雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過(guò)程，因此測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)而且易受外界干擾?；趫D像分割技術(shù)的薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙峰干涉信號(hào)的自動(dòng)分離，實(shí)現(xiàn)了薄膜厚度的測(cè)量。新鄉(xiāng)非接觸式膜厚儀