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并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?？偟膩?lái)說(shuō)，白光干涉膜厚儀是一種在薄膜厚度測(cè)量領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的儀器。高速膜厚儀供應(yīng)

薄膜干涉原理根據(jù)薄膜干涉原理…，當(dāng)波長(zhǎng)為^的單色光以人射角f從折射率為n．的介質(zhì)入射到折射率為n：、厚度為e的介質(zhì)膜面(見(jiàn)圖1)時(shí)，干涉明、暗紋條件為：

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=kλ，k=1,2,3,4,5...(1)

2e(n₂²一n₁²sin2i)1/2＋δ’=（2k＋1）λ/2，k=0，1,2,3,4...（2）

E式中k為干涉條紋級(jí)次；δ’為半波損失．

普通物理教材中討論薄膜干涉問(wèn)題時(shí)，均近似地認(rèn)為，δ’是指入射光波在光疏介質(zhì)中前進(jìn)，遇到光密介質(zhì)i的界面時(shí)，在不超過(guò)臨界角的條件下，不論人射角的大小如何，在反射過(guò)程中都將產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)的損失(嚴(yán)格地說(shuō)， 只在掠射和正射情況下反射光的振動(dòng)方向與入射光的振動(dòng)方向才幾乎相反)，故δ’是否存在決定于n1,n2,n3大小的比較。當(dāng)膜厚e一定，而入射角j可變時(shí)，干涉條紋級(jí)次^隨f而變，即同樣的人射角‘對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋)，叫等傾干涉，如以不同的入射角入射到平板介質(zhì)上．當(dāng)入射角￡一定，而膜厚?？勺儠r(shí)，干涉條紋級(jí)次隨。而變，即同樣的膜厚e對(duì)應(yīng)同一級(jí)明紋(或暗紋)。叫等厚干涉，如劈尖干涉和牛頓環(huán)． 防水膜厚儀市場(chǎng)價(jià)格可配合不同的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，如建立數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

白光干涉光譜分析是目前白光干涉測(cè)量的一個(gè)重要方向，此項(xiàng)技術(shù)主要是利用光譜儀將對(duì)條紋的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為對(duì)不同波長(zhǎng)光譜的測(cè)量。通過(guò)分析被測(cè)物體的光譜特性，就能夠得到相應(yīng)的長(zhǎng)度信息和形貌信息。相比于白光掃描干涉術(shù)，它不需要大量的掃描過(guò)程，因此提高了測(cè)量效率，而且也減小了環(huán)境對(duì)它的影響。此項(xiàng)技術(shù)能夠測(cè)量距離、位移、塊狀材料的群折射率以及多層薄膜厚度。白干干涉光譜法是基于頻域干涉的理論，采用白光作為寬波段光源，經(jīng)過(guò)分光棱鏡，被分成兩束光，這兩束光分別入射到參考鏡和被測(cè)物體，反射回來(lái)后經(jīng)過(guò)分光棱鏡合成后，由色散元件分光至探測(cè)器，記錄頻域上的干涉信號(hào)。此光譜信號(hào)包含了被測(cè)表面的信息，如果此時(shí)被測(cè)物體是薄膜，則薄膜的厚度也包含在這光譜信號(hào)當(dāng)中。這樣就把白光干涉的精度和光譜測(cè)量的速度結(jié)合起來(lái)，形成了一種精度高而且速度快的測(cè)量方法。

基于白光干涉法的晶圓膜厚測(cè)量裝置，其特征在于：該裝置包括白光光源、顯微鏡、分束鏡、干涉物鏡、光纖傳輸單元、準(zhǔn)直器、光譜儀、USB傳輸線(xiàn)、計(jì)算機(jī)；光譜儀主要包括六部分，分別是：光纖入口、準(zhǔn)直鏡、光柵、聚焦鏡、區(qū)域檢測(cè)器、帶OFLV濾波器的探測(cè)器；

光源發(fā)出的白光經(jīng)準(zhǔn)直鏡擴(kuò)束準(zhǔn)直后成平行光，經(jīng)分束鏡射入Michelson干涉物鏡，準(zhǔn)直透鏡將白光縮束準(zhǔn)直后垂直照射到待測(cè)晶圓上，反射光之間相互發(fā)生干涉，經(jīng)準(zhǔn)直鏡后干涉光強(qiáng)進(jìn)入光纖耦合單元，完成干涉部分；

光纖傳輸?shù)母缮嫘盘?hào)進(jìn)入光譜儀，計(jì)算機(jī)定時(shí)從光譜儀中采集光譜信號(hào)，獲取諸如光強(qiáng)、反射率等信息，計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行信號(hào)處理，濾除高頻噪聲信息，然后對(duì)光譜信息進(jìn)行歸一化處理，利用峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，計(jì)算晶圓膜厚。 操作之前需要專(zhuān)業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)的培訓(xùn)和實(shí)踐。

折射率分別為1．45和1．62的2塊玻璃板，使其一端相接觸，形成67的尖劈．將波長(zhǎng)為550nm的單色光垂直投射在劈上，并在上方觀(guān)察劈的干涉條紋，試求條紋間距。

我們可以分2種可能的情況來(lái)討論：

一般玻璃的厚度可估計(jì)為1mm的量級(jí)，這個(gè)量級(jí)相對(duì)于光的波長(zhǎng)550nm而言，應(yīng)該算是膜厚e遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)^的厚玻璃了，所以光線(xiàn)通過(guò)上玻璃板時(shí)應(yīng)該無(wú)干涉現(xiàn)象，同理光線(xiàn)通過(guò)下玻璃板時(shí)也無(wú)干涉現(xiàn)象．空氣膜厚度因劈角很小而很薄，與波長(zhǎng)可比擬，所以光線(xiàn)通過(guò)空氣膜應(yīng)該有干涉現(xiàn)象，在空氣膜的下表面處有一半波損失，故光程差應(yīng)該為2n₂e+λ/2．

(2)假設(shè)玻璃板厚度的量級(jí)與可見(jiàn)光波長(zhǎng)量級(jí)可比擬，當(dāng)單色光垂直投射在劈尖上時(shí)，上玻璃板能滿(mǎn)足形成薄膜干涉的條件，其光程差為2n2e+λ/2，下玻璃板也能滿(mǎn)足形成薄膜于涉的條件，光程差為2n₁h+λ／2，但由于玻璃板膜厚均勻，h不變，人射角i=儼也不變，故玻璃板形成的薄膜干涉為等傾又等厚干涉條紋，要么玻璃板全亮，要么全暗，它不會(huì)影響空氣劈尖干涉條紋的位置和條紋間距?？諝馀飧缮婀獬滩钊詾?n2e+λ/2，但玻璃板會(huì)影響劈尖干涉條紋的亮度對(duì)比度． 總的來(lái)說(shuō)，白光干涉膜厚儀是一種應(yīng)用很廣的測(cè)量薄膜厚度的儀器。國(guó)內(nèi)膜厚儀成本價(jià)

白光干涉膜厚儀需要進(jìn)行校準(zhǔn)和選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。高速膜厚儀供應(yīng)

光譜法是一種以光的干涉效應(yīng)為基礎(chǔ)的薄膜厚度測(cè)量方法，分為反射法和透射法兩種類(lèi)型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射會(huì)引起多光束干涉效應(yīng)，不同特性的薄膜材料的反射率和透過(guò)率曲線(xiàn)是不同的，并且在全光譜范圍內(nèi)與厚度一一對(duì)應(yīng)。因此，可以根據(jù)這種光譜特性來(lái)確定薄膜的厚度和光學(xué)參數(shù)。光譜法的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)，并能有效地排除解的多值性，測(cè)量范圍廣，是一種無(wú)損測(cè)量技術(shù)。其缺點(diǎn)是對(duì)樣品薄膜表面條件的依賴(lài)性強(qiáng)，測(cè)量穩(wěn)定性較差，因此測(cè)量精度不高，對(duì)于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，這種方法主要用于有機(jī)薄膜的厚度測(cè)量。高速膜厚儀供應(yīng)