基于白光干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的鍺膜厚度測(cè)量方案研究 ：在對(duì)比研究目前常用的白光干涉測(cè)量方案的基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩干涉光束的光程差非常小導(dǎo)致其干涉光譜只有一個(gè)干涉峰時(shí)，常用的基于兩相鄰干涉峰間距的解調(diào)方案不再適用。為此，我們提出了適用于極小光程差的基于干涉光譜單峰值波長(zhǎng)移動(dòng)的測(cè)量方案。干涉光譜的峰值波長(zhǎng)會(huì)隨著光程差的增大出現(xiàn)周期性的紅移和藍(lán)移，當(dāng)光程差在較小范圍內(nèi)變化時(shí)，峰值波長(zhǎng)的移動(dòng)與光程差成正比。根據(jù)這一原理，搭建了光纖白光干涉溫度傳感系統(tǒng)對(duì)這一測(cè)量解調(diào)方案進(jìn)行驗(yàn)證，得到了光纖端面半導(dǎo)體鍺薄膜的厚度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鍺膜的厚度為，與臺(tái)階儀測(cè)量結(jié)果存在，這是因?yàn)楸∧け砻姹旧聿⒉还饣?，臺(tái)階儀的測(cè)量結(jié)果只能作為參考值。鍺膜厚度測(cè)量誤差主要來(lái)自光源的波長(zhǎng)漂移和溫度控制誤差。這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下，1nm到1mm范圍內(nèi)的薄膜厚度。納米級(jí)膜厚儀測(cè)量方法

光學(xué)測(cè)厚方法集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為一體，以其光波長(zhǎng)為測(cè)量基準(zhǔn)，從原理上保證了納米級(jí)的測(cè)量精度。同時(shí)，光學(xué)測(cè)厚作為非接觸式的測(cè)量方法，被廣泛應(yīng)用于精密元件表面形貌及厚度的無(wú)損測(cè)量。其中，薄膜厚度光學(xué)測(cè)量方法按光吸收、透反射、偏振和干涉等光學(xué)原理可分為橢圓偏振法、分光光度法、干涉法等多種測(cè)量方法。不同的測(cè)量方法，其適用范圍各有側(cè)重，褒貶不一。因此結(jié)合多種測(cè)量方法的多通道式復(fù)合測(cè)量法也有研究，如橢圓偏振法和光度法結(jié)合的光譜橢偏法，彩色共焦光譜干涉和白光顯微干涉的結(jié)合法等。納米級(jí)膜厚儀測(cè)量方法白光干涉膜厚測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜的快速測(cè)量和分析。

光纖白光干涉此次實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)干涉峰值的中心波長(zhǎng)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以光源中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。實(shí)驗(yàn)中我們所選用的光源是由INPHENIX公司生產(chǎn)的SLED光源，相對(duì)于一般的寬帶光源具有輸出功率高、覆蓋光譜范圍寬等特點(diǎn)。該光源采用+5V的直流供電，標(biāo)定中心波長(zhǎng)為1550nm，且其輸出功率在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到600mA。測(cè)量使用的是寬譜光源。光源的輸出光功率和中心波長(zhǎng)的穩(wěn)定性是光源選取時(shí)需要重點(diǎn)考慮的參數(shù)。

晶圓對(duì)于半導(dǎo)體器件至關(guān)重要，膜厚是影響晶圓物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一。通常對(duì)膜厚的測(cè)量有橢圓偏振法、探針?lè)ā⒐鈱W(xué)法等，橢偏法設(shè)備昂貴，探針?lè)ㄓ謺?huì)損傷晶圓表面。利用光學(xué)原理進(jìn)行精密測(cè)試，一直是計(jì)量和測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的主要方法之一，在光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，基于干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)已成為物理量檢測(cè)中十分精確的系統(tǒng)之一。光的干涉計(jì)量與測(cè)試本質(zhì)是以光波的波長(zhǎng)作為單位來(lái)進(jìn)行計(jì)量的，現(xiàn)代的干涉測(cè)試與計(jì)量技術(shù)已能達(dá)到一個(gè)波長(zhǎng)的幾百分之一的測(cè)量精度，干涉測(cè)量的更大特點(diǎn)是它具有更高的靈敏度（或分辨率）和精度，。而且絕大部分干涉測(cè)試都是非接觸的，不會(huì)對(duì)被測(cè)件帶來(lái)表面損傷和附加誤差；測(cè)量對(duì)象較廣，并不局限于金屬或非金屬；可以檢測(cè)多參數(shù)，如：長(zhǎng)度、寬度、直徑、表面粗糙度、面積、角度等。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。

白光干涉在零光程差處，出現(xiàn)零級(jí)干涉條紋（在零級(jí)處，各波長(zhǎng)光的干涉亮條紋都重合，因而零級(jí)條紋呈白色），隨著光程差的增加，光源譜寬范圍內(nèi)的每條譜線各自形成的干涉條紋之間互有偏移，疊加的整體效果使條紋對(duì)比度下降。測(cè)量精度高，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量,采用白光干涉原理的測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍大，具有快速檢測(cè)和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。普通的激光干涉與白光干涉之間雖然有差別，但也有很多的共同之處。可以說(shuō)，白光干涉實(shí)際上就是將白光看作一系列理想的單色光在時(shí)域上的相干疊加，在頻域上觀察到的就是不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的干涉光強(qiáng)變化曲線。可以配合不同的軟件進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，例如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等；高速膜厚儀哪個(gè)品牌好

這種膜厚儀可以測(cè)量大氣壓下 。納米級(jí)膜厚儀測(cè)量方法

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相同，因而多種測(cè)量方法各有優(yōu)缺，難以一概而論。將各測(cè)量特點(diǎn)總結(jié)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)。納米級(jí)膜厚儀測(cè)量方法