光干涉膜厚仪测量方法

光学测厚方法结合了光学、机械、电子和计算机图像处理技术，以光波长为测量基准，从原理上保证了纳米级的测量精度。由于光学测厚是非接触式的测量方法，因此被用于精密元件表面形貌及厚度的无损测量。针对薄膜厚度的光学测量方法，可以按照光吸收、透反射、偏振和干涉等不同光学原理分为分光光度法、椭圆偏振法、干涉法等多种测量方法。不同的测量方法各有优缺点和适用范围。因此，有一些研究采用了多通道式复合测量法，结合多种测量方法，例如椭圆偏振法和光度法结合的光谱椭偏法，彩色共焦光谱干涉和白光显微干涉的结合法等。总的来说，白光干涉膜厚仪是一种应用很广的测量薄膜厚度的仪器。光干涉膜厚仪测量方法

莫侯伊膜厚仪在半导体行业中具有重要的应用价值膜厚仪的测量原理主要基于光学干涉原理。当光波穿过薄膜时，会发生干涉现象，根据干涉条纹的变化可以推导出薄膜的厚度。利用这一原理，通过测量干涉条纹的间距或相位差来计算薄膜的厚度。膜厚仪通常包括光源、光路系统、检测器和数据处理系统等部件，能够实现对薄膜厚度的高精度测量。在半导体行业中，薄膜的具体测量方法主要包括椭偏仪法、X射线衍射法和原子力显微镜法等。椭偏仪法是一种常用的薄膜测量方法，它利用薄膜对椭偏光的旋转角度来计算薄膜的厚度。X射线衍射法则是通过测量衍射光的角度和强度来确定薄膜的厚度和结晶结构。原子力显微镜法则是通过探针与薄膜表面的相互作用来获取表面形貌和厚度信息。这些方法各有特点，可以根据具体的测量要求选择合适的方法进行薄膜厚度测量。薄膜的厚度对于半导体器件的性能和稳定性具有重要影响，因此膜厚仪的测量原理和具体测量方法在半导体行业中具有重要意义。随着半导体工艺的不断发展，对薄膜厚度的要求也越来越高，膜厚仪的研究和应用将继续成为半导体行业中的热点领域。膜厚仪的原理广泛应用于电子、半导体、光学、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。

光纤白光干涉测量使用的是宽谱光源。在选择光源时，需要重点考虑光源的输出光功率和中心波长的稳定性。由于本文所设计的解调系统是通过测量干涉峰值的中心波长移动来实现的，因此光源中心波长的稳定性对实验结果会产生很大的影响。实验中我们选择使用由INPHENIX公司生产的SLED光源，相对于一般的宽带光源具有输出功率高、覆盖光谱范围宽等优点。该光源采用+5V的直流供电，标定中心波长为1550nm，且其输出功率在一定范围内可调。驱动电流可以达到600mA。

白光扫描干涉法利用白光作为光源，通过压电陶瓷驱动参考镜进行扫描，将干涉条纹扫过被测面，并通过感知相干峰位置来获取表面形貌信息。测量原理如图1-5所示。然而，在对薄膜进行测量时，其上下表面的反射会导致提取出的白光干涉信号呈现双峰形式，变得更为复杂。此外，由于白光扫描干涉法需要进行扫描过程，因此测量时间较长，且易受外界干扰。基于图像分割技术的薄膜结构测试方法能够自动分离双峰干涉信号，从而实现对薄膜厚度的测量。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，其性能和功能会得到提高和扩展。

本文温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。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。本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。白光干涉膜厚仪需要校准。光干涉膜厚仪测量方法

随着技术的不断进步和应用领域的扩展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将得到进一步提高。光干涉膜厚仪测量方法

光谱拟合法易于应用于测量，但由于使用了迭代算法，因此其优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着遗传算法、模拟退火算法等全局优化算法的引入，被用于测量薄膜参数。该方法需要一个较好的薄膜光学模型(包括色散系数、吸收系数、多层膜系统)，但实际测试过程中薄膜的色散和吸收的公式通常不准确，特别是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。因此，通常使用简化模型，全光谱拟合法在实际应用中不如极值法有效。此外，该方法的计算速度慢，不能满足快速计算的要求。光干涉膜厚仪测量方法