高精度膜厚仪技术指导

干涉法作为面扫描方式可以一次性对薄膜局域内的厚度进行解算 ，适用于对面型整体形貌特征要求较高的测量对象。干涉法算法在于相位信息的提取，借助多种复合算法通常可以达到纳米级的测量准确度。然而主动干涉法对条纹稳定性不佳，光学元件表面的不清洁、光照度不均匀、光源不稳定、外界气流震动干扰等因素均可能影响干涉图的完整性[39]，使干涉图样中包含噪声和部分区域的阴影，给后期处理带来困难。除此之外，干涉法系统精度的来源——精密移动及定位部件也增加了系统的成本，高精度的干涉仪往往较为昂贵。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提高和扩展。高精度膜厚仪技术指导

在初始相位为零的情况下，当被测光与参考光之间的光程差为零时，光强度将达到最大值。为了探测两个光束之间的零光程差位置，需要使用精密Z向运动台带动干涉镜头作垂直扫描运动，或移动载物台。在垂直扫描过程中，可以用探测器记录下干涉光强，得到白光干涉信号强度与Z向扫描位置（两光束光程差）之间的变化曲线。通过干涉图像序列中某波长处的白光信号强度随光程差变化的示意图，可以找到光强极大值位置，即为零光程差位置。通过精确确定零光程差位置，可以实现样品表面相对位移的精密测量。同时，通过确定最大值对应的Z向位置，也可以获得被测样品表面的三维高度。纳米级膜厚仪厂家现货标准样品的选择和使用对于保持仪器准确度至关重要。

白光干涉的分析方法利用白光干涉感知空间位置的变化，从而得到被测物体的信息。它是在单色光相移干涉术的基础上发展而来的。单色光相移干涉术利用光路使参考光和被测表面的反射光发生干涉，再使用相移的方法调制相位，利用干涉场中光强的变化计算出其每个数据点的初始相位，但是这样得到的相位是位于（-π，+π]间，所以得到的是不连续的相位。因此，需要进行相位展开使其变为连续相位。再利用高度与相位的信息求出被测物体的表面形貌。单色光相移法具有测量速度快、测量分辨力高、对背景光强不敏感等优点。但是，由于单色光干涉无法确定干涉条纹的零级位置。因此，在相位解包裹中无法得到相位差的周期数，所以只能假定相位差不超过一个周期，相当于测试表面的相邻高度不能超过四分之一波长。这就限制了其测量的范围，使它只能测试连续结构或者光滑表面结构。

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。白光干涉膜厚测量技术的优化需要对实验方法和算法进行改进。

白光扫描干涉法能免除色光相移干涉术测量的局限性。白光扫描干涉法采用白光作为光源，白光作为一种宽光谱的光源，相干长度较短，因此发生干涉的位置只能在很小的空间范围内。而且在白光干涉时，有一个确切的零点位置。当测量光和参考光的光程相等时，所有波段的光都会发生相长干涉，这时就能观测到有一个很明亮的零级条纹，同时干涉信号也出现最大值，通过分析这个干涉信号，就能得到表面上对应数据点的相对高度，从而得到被测物体的几何形貌。白光扫描干涉术是通过测量干涉条纹来完成的，而干涉条纹的清晰度直接影响测试精度。因此，为了提高精度，就需要更为复杂的光学系统，这使得条纹的测量变成一项费力又费时的工作。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；薄膜膜厚仪性价比高

该仪器的工作原理是通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度，基于反射率和相位差。高精度膜厚仪技术指导

薄膜作为重要元件 ，通常使用金属、合金、化合物、聚合物等作为其主要基材，品类涵盖光学膜、电隔膜、阻隔膜、保护膜、装饰膜等多种功能性薄膜，广泛应用于现代光学、电子、医疗、能源、建材等技术领域。常用薄膜的厚度范围从纳米级到微米级不等。纳米和亚微米级薄膜主要是基于干涉效应调制的光学薄膜，包括各种增透增反膜、偏振膜、干涉滤光片和分光膜等。部分薄膜经特殊工艺处理后还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特性，对通讯、显示、存储等领域内光学仪器的质量起决定性作用[1-3]，如平面显示器使用的ITO镀膜，太阳能电池表面的SiO2减反射膜等。微米级以上的薄膜以工农业薄膜为主，多使用聚酯材料，具有易改性、可回收、适用范围广等特点。例如6微米厚度以下的电容器膜，20微米厚度以下的大部分包装印刷用薄膜，25~38微米厚的建筑玻璃贴膜及汽车贴膜，以及厚度为25~65微米的防伪标牌及拉线胶带等。微米级薄膜利用其良好的延展、密封、绝缘特性，遍及食品包装、表面保护、磁带基材、感光储能等应用市场，加工速度快，市场占比高。高精度膜厚仪技术指导