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白光掃描干涉法采用白光為光源，壓電陶瓷驅動參考鏡進行掃描，干涉條紋掃過被測面，通過感知相干峰位置來獲得表面形貌信息。測量原理圖如圖1-5所示。而對于薄膜的測量，上下表面形貌、粗糙度、厚度等信息能通過一次測量得到，但是由于薄膜上下表面的反射，會使提取出來的白光干涉信號出現(xiàn)雙峰形式，變得更復雜。另外，由于白光掃描法需要掃描過程，因此測量時間較長而且易受外界干擾?；趫D像分割技術的薄膜結構測試方法，實現(xiàn)了對雙峰干涉信號的自動分離，實現(xiàn)了薄膜厚度的測量。白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉曲線的分析實現(xiàn)對薄膜的厚度和形貌的聯(lián)合測量和分析。國產膜厚儀廠家
論文主要以半導體鍺和貴金屬金兩種材料為對象，研究了白光干涉法、表面等離子體共振法和外差干涉法實現(xiàn)納米級薄膜厚度準確測量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所適用的測量方法也不同。半導體鍺膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特點，選擇采用白光干涉的測量方法；而厚度更薄的金膜的折射率為復數(shù)，且能激發(fā)的表面等離子體效應，因而可借助基于表面等離子體共振的測量方法；為了進一步改善測量的精度，論文還研究了外差干涉測量法，通過引入高精度的相位解調手段，檢測P光與S光之間的相位差提升厚度測量的精度。國產膜厚儀銷售價格白光干涉膜厚測量技術的優(yōu)化需要對實驗方法和算法進行改進。
微納制造技術的發(fā)展推動著檢測技術向微納領域進軍，微結構和薄膜結構作為微納器件中的重要組成部分，在半導體、醫(yī)學、航天航空、現(xiàn)代制造等領域得到了廣泛的應用，由于其微小和精細的特征，傳統(tǒng)檢測方法不能滿足要求。白光干涉法具有非接觸、無損傷、高精度等特點，被廣泛應用在微納檢測領域，另外光譜測量具有高效率、測量速度快的優(yōu)點。因此，本文提出了白光干涉光譜測量方法并搭建了測量系統(tǒng)。和傳統(tǒng)白光掃描干涉方法相比，其特點是具有較強的環(huán)境噪聲抵御能力，并且測量速度較快。
薄膜作為改善器件性能的重要途徑，被廣泛應用于現(xiàn)代光學、電子、醫(yī)療、能源、建材等技術領域。受薄膜制備工藝及生產環(huán)境影響，成品薄膜存在厚度分布不均、表面粗糙度大等問題，導致其光學及物理性能達不到設計要求，嚴重影響成品的性能及應用。隨著薄膜生產技術的迅速發(fā)展，準確測量和科學評價薄膜特性作為研究熱點，也引起產業(yè)界的高度重視。厚度作為關鍵指標直接影響薄膜工作特性，合理監(jiān)控薄膜厚度對于及時調整生產工藝參數(shù)、降低加工成本、提高生產效率及企業(yè)競爭力等具有重要作用和深遠意義。然而，對于市場份額占比大的微米級工業(yè)薄膜，除要求測量系統(tǒng)不僅具有百納米級的測量精度之外，還要求具備體積小、穩(wěn)定性好的特點，以適應工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的在線檢測需求。目前光學薄膜測厚方法仍無法兼顧高精度、輕小體積，以及合理的系統(tǒng)成本，而具備納米級測量分辨力的商用薄膜測厚儀器往往價格昂貴、體積較大，且無法響應工業(yè)生產現(xiàn)場的在線測量需求。基于以上分析，本課題提出基于反射光譜原理的高精度工業(yè)薄膜厚度測量解決方案，研制小型化、低成本的薄膜厚度測量系統(tǒng)，并提出無需標定樣品的高效穩(wěn)定的膜厚計算算法。研發(fā)的系統(tǒng)可以實現(xiàn)微米級工業(yè)薄膜的厚度測量。白光干涉膜厚測量技術可以通過對干涉圖像的分析實現(xiàn)對不同材料的薄膜的聯(lián)合測量和分析。
薄膜作為一種特殊的微結構，近年來在電子學、摩擦學、現(xiàn)代光學得到了廣泛的應用，薄膜的測試技術變得越來越重要。尤其是在厚度這一特定方向上，尺寸很小，基本上都是微觀可測量。因此，在微納測量領域中，薄膜厚度的測試是一個非常重要而且很實用的研究方向。在工業(yè)生產中，薄膜的厚度直接關系到薄膜能否正常工作。在半導體工業(yè)中，膜厚的測量是硅單晶體表面熱氧化厚度以及平整度質量控制的重要手段。薄膜的厚度影響薄膜的電磁性能、力學性能和光學性能等，所以準確地測量薄膜的厚度成為一種關鍵技術。白光干涉膜厚測量技術可以對薄膜的厚度、反射率、折射率等光學參數(shù)進行測量。膜厚儀信賴推薦
白光干涉膜厚測量技術可以應用于不同材料的薄膜的研究和制造中。國產膜厚儀廠家
傅里葉變換是白光頻域解調方法中一種低精度的信號解調方法。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纖法布里-珀羅傳感器的解調。因此，該解調方案的原理是通過傅里葉變換得到頻域的峰值頻率從而獲得光程差，進而得到待測物理量的信息。傅里葉變換解調方案的優(yōu)點是解調速度較快，受干擾信號的影響較小。但是其測量精度較低。根據(jù)數(shù)字信號處理FFT（快速傅里葉變換）理論，若輸入光源波長范圍為[]λ1,λ2，則所測光程差的理論小分辨率為λ1λ2/(λ2?λ1)，所以此方法主要應用于對解調精度要求不高的場合。傅里葉變換白光干涉法是對傅里葉變換法的改進。該方法總結起來就是對采集到的光譜信號做傅里葉變換，然后濾波、提取主頻信號后進行逆傅里葉變換，然后做對數(shù)運算，并取其虛部做相位反包裹運算，由獲得的相位得到干涉儀的光程差。該方法經過實驗證明其測量精度比傅里葉變換高。國產膜厚儀廠家
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