薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)作(zuo)為改善器件性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)途徑，被廣泛應用(yong)于(yu)現(xian)代光(guang)(guang)學(xue)(xue)、電子、醫療、能(neng)(neng)源、建材等技術(shu)領域(yu)。受(shou)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)制備(bei)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)及(ji)生(sheng)產(chan)環(huan)境影響(xiang)，成(cheng)品(pin)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)存在厚(hou)度(du)(du)(du)(du)分(fen)布不(bu)均、表面粗糙度(du)(du)(du)(du)大等問題，導致其光(guang)(guang)學(xue)(xue)及(ji)物理性能(neng)(neng)達不(bu)到設計(ji)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)，嚴重影響(xiang)成(cheng)品(pin)的(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)及(ji)應用(yong)。隨著薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)生(sheng)產(chan)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)迅(xun)速發(fa)展，準(zhun)確測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)和科學(xue)(xue)評價薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)特性作(zuo)為研究熱點，也引起產(chan)業(ye)界的(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)(du)(du)重視。厚(hou)度(du)(du)(du)(du)作(zuo)為關鍵指標直接影響(xiang)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)工(gong)(gong)(gong)(gong)作(zuo)特性，合理監(jian)控薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)對于(yu)及(ji)時調整生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)參(can)數、降低(di)加工(gong)(gong)(gong)(gong)成(cheng)本、提(ti)高生(sheng)產(chan)效率及(ji)企業(ye)競爭力等具(ju)有(you)重要(yao)作(zuo)用(yong)和深遠意義(yi)。然而，對于(yu)市場(chang)份額占比大的(de)(de)(de)(de)微米級(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)，除要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)系(xi)(xi)統不(bu)僅具(ju)有(you)百納(na)米級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精度(du)(du)(du)(du)之外，還要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)具(ju)備(bei)體(ti)積小、穩定(ding)性好的(de)(de)(de)(de)特點，以適應工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)現(xian)場(chang)環(huan)境的(de)(de)(de)(de)在線檢測(ce)(ce)(ce)需求(qiu)(qiu)(qiu)。目前光(guang)(guang)學(xue)(xue)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)測(ce)(ce)(ce)厚(hou)方法(fa)仍無法(fa)兼顧高精度(du)(du)(du)(du)、輕(qing)小體(ti)積，以及(ji)合理的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)統成(cheng)本，而具(ju)備(bei)納(na)米級(ji)(ji)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)分(fen)辨力的(de)(de)(de)(de)商用(yong)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)測(ce)(ce)(ce)厚(hou)儀器往(wang)(wang)往(wang)(wang)價格昂貴、體(ti)積較(jiao)大，且無法(fa)響(xiang)應工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)現(xian)場(chang)的(de)(de)(de)(de)在線測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)需求(qiu)(qiu)(qiu)。基(ji)于(yu)以上分(fen)析(xi)，本課題提(ti)出基(ji)于(yu)反射光(guang)(guang)譜原(yuan)理的(de)(de)(de)(de)高精度(du)(du)(du)(du)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)解(jie)決方案，研制小型化、低(di)成(cheng)本的(de)(de)(de)(de)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)系(xi)(xi)統，并提(ti)出無需標定(ding)樣品(pin)的(de)(de)(de)(de)高效穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)計(ji)算算法(fa)。研發(fa)的(de)(de)(de)(de)系(xi)(xi)統可以實(shi)現(xian)微米級(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。白光(guang)(guang)干涉膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)技術(shu)可以實(shi)現(xian)對復雜薄(bo)(bo)(bo)(bo)膜(mo)(mo)(mo)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。膜(mo)(mo)(mo)厚(hou)儀誠(cheng)信合作(zuo)

光譜(pu)擬合(he)法(fa)易于(yu)測(ce)量(liang)(liang)具(ju)有應(ying)用領域，由于(yu)使用了迭(die)代算(suan)(suan)法(fa)，因此(ci)該方法(fa)的(de)優缺(que)點在(zai)(zai)很(hen)大程(cheng)(cheng)度(du)上(shang)取決于(yu)所選擇的(de)算(suan)(suan)法(fa)。隨著各種全局(ju)優化算(suan)(suan)法(fa)的(de)引(yin)入，遺傳算(suan)(suan)法(fa)和(he)模(mo)(mo)擬退火算(suan)(suan)法(fa)等新(xin)算(suan)(suan)法(fa)被用于(yu)薄(bo)(bo)膜(mo)參數(shu)的(de)測(ce)量(liang)(liang)。其缺(que)點是(shi)不夠(gou)實(shi)用，該方法(fa)需要(yao)(yao)一個較(jiao)好的(de)薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)光學(xue)模(mo)(mo)型(xing)(包括色散系(xi)數(shu)、吸收系(xi)數(shu)、多層(ceng)膜(mo)系(xi)統)，但是(shi)在(zai)(zai)實(shi)際(ji)測(ce)試過(guo)程(cheng)(cheng)中，薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)色散和(he)吸收的(de)公式(shi)通(tong)(tong)常(chang)(chang)不準(zhun)確，尤其是(shi)對于(yu)多層(ceng)膜(mo)體(ti)系(xi)，建立(li)光學(xue)模(mo)(mo)型(xing)非常(chang)(chang)困難，無法(fa)用公式(shi)準(zhun)確地表示(shi)出來。在(zai)(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用中只能使用簡化模(mo)(mo)型(xing)，因此(ci)，通(tong)(tong)常(chang)(chang)全光譜(pu)擬合(he)法(fa)不如極值法(fa)有效。另(ling)外該方法(fa)的(de)計算(suan)(suan)速度(du)慢(man)也不能滿足快速計算(suan)(suan)的(de)要(yao)(yao)求(qiu)。河南(nan)高采(cai)樣速率膜(mo)厚儀白光干涉膜(mo)厚測(ce)量(liang)(liang)技術可以對薄(bo)(bo)膜(mo)的(de)表面和(he)內(nei)部進行(xing)聯合(he)測(ce)量(liang)(liang)和(he)分(fen)析。

白光(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)時(shi)域解調方(fang)案需要借(jie)助機械掃(sao)描(miao)部(bu)件帶動干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)儀(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)射鏡移動，補(bu)償(chang)光(guang)程(cheng)(cheng)差(cha)(cha)，實現對信號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解調[44-45]。系(xi)統基本結構如圖2-1所示。光(guang)纖白光(guang)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)儀(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)輸(shu)出臂(bei)分(fen)別作為(wei)參考臂(bei)和測(ce)量臂(bei)，作用是(shi)將待(dai)測(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理量轉換為(wei)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)儀(yi)兩(liang)臂(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)程(cheng)(cheng)差(cha)(cha)變化。測(ce)量臂(bei)因(yin)待(dai)測(ce)物(wu)(wu)理量而(er)增加了(le)一個未知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)程(cheng)(cheng)，參考臂(bei)則通過移動反(fan)射鏡來實現對測(ce)量臂(bei)引入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)程(cheng)(cheng)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)補(bu)償(chang)。當干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)儀(yi)兩(liang)臂(bei)光(guang)程(cheng)(cheng)差(cha)(cha)ΔL=0時(shi)，即兩(liang)干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)光(guang)束為(wei)等光(guang)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候，出現干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)極大值，可以觀察到(dao)中心零(ling)級干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)條(tiao)(tiao)紋(wen)，而(er)這一現象與外(wai)界的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)(gan)(gan)(gan)擾因(yin)素無關(guan)，因(yin)而(er)可據此得到(dao)待(dai)測(ce)物(wu)(wu)理量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)值。干(gan)(gan)(gan)(gan)擾輸(shu)出信號強度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)因(yin)素包括：入(ru)射光(guang)功(gong)率、光(guang)纖的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳輸(shu)損(sun)耗、各端面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)射等。外(wai)界環境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擾動會影響輸(shu)出信號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)，但是(shi)對零(ling)級干(gan)(gan)(gan)(gan)涉(she)(she)(she)條(tiao)(tiao)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置不會產生(sheng)影響。

根(gen)據以(yi)上分(fen)(fen)(fen)析(xi)可(ke)知，白光(guang)干(gan)涉時(shi)域(yu)解調方案的(de)優點是(shi)：①能(neng)(neng)夠實現(xian)測(ce)量(liang)；②抗干(gan)擾能(neng)(neng)力強，系(xi)統的(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率與(yu)(yu)光(guang)源(yuan)輸(shu)出功率的(de)波(bo)動(dong)，光(guang)源(yuan)的(de)波(bo)長漂移(yi)以(yi)及外界環境對光(guang)纖的(de)擾動(dong)等因素(su)無關(guan)；③測(ce)量(liang)精度與(yu)(yu)零級干(gan)涉條紋的(de)確定(ding)精度以(yi)及反(fan)射(she)鏡的(de)精度有關(guan)；④結構簡單(dan)，成本較低(di)。但是(shi)，時(shi)域(yu)解調方法需要借(jie)助(zhu)掃(sao)描部(bu)件移(yi)動(dong)干(gan)涉儀(yi)一(yi)(yi)端的(de)反(fan)射(she)鏡來進行相位(wei)補償，所(suo)以(yi)掃(sao)描裝置的(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率將影(ying)響(xiang)系(xi)統的(de)精度。采用這種解調方案的(de)測(ce)量(liang)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率一(yi)(yi)般是(shi)幾個微米，達(da)到(dao)亞微米的(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率，主要受機械(xie)掃(sao)描部(bu)件的(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率和穩定(ding)性限制。文獻[46]所(suo)報道的(de)位(wei)移(yi)掃(sao)描的(de)分(fen)(fen)(fen)辨(bian)率可(ke)以(yi)達(da)到(dao)0.54μm。當所(suo)測(ce)光(guang)程差較小時(shi)，F-P腔前后表面干(gan)涉峰值相距很近(jin)，難以(yi)區(qu)分(fen)(fen)(fen)，此時(shi)時(shi)域(yu)解調方案的(de)應用受到(dao)限制。白光(guang)干(gan)涉膜厚(hou)測(ce)量(liang)技術可(ke)以(yi)應用于電子(zi)顯示器(qi)中的(de)薄膜厚(hou)度測(ce)量(liang)。

確定(ding)(ding)(ding)靶丸折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)及厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)算(suan)法(fa)，由于干(gan)涉(she)光譜信號(hao)與膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)光參(can)量直接相關(guan)，這里主要考慮光譜分(fen)析的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)根(gen)據(ju)測(ce)量膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)反射(she)或透射(she)光譜進行分(fen)析計算(suan)，可獲得(de)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)、折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)等(deng)參(can)數。根(gen)據(ju)光譜信號(hao)分(fen)析計算(suan)膜(mo)(mo)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)及厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)主要有(you)極值法(fa)和(he)包絡法(fa)、全(quan)光譜擬(ni)合(he)法(fa)。極值法(fa)測(ce)量膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)主要是(shi)根(gen)據(ju)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)反射(she)或透射(she)光譜曲線上的(de)(de)(de)波(bo)峰的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)來計算(suan)，對于弱(ruo)色(se)散(san)介質(zhi)，折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)為恒定(ding)(ding)(ding)值，根(gen)據(ju)兩個(ge)或兩個(ge)以上的(de)(de)(de)極大值點的(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)，求得(de)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)光學(xue)厚(hou)度(du)，若已知(zhi)膜(mo)(mo)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)即(ji)可求解膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)；對于強(qiang)色(se)散(san)介質(zhi)，首先利(li)用(yong)極值點求出(chu)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)的(de)(de)(de)初始值。薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)度(du)是(shi)一恒定(ding)(ding)(ding)不(bu)變(bian)值，可根(gen)據(ju)極大值點位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)光學(xue)厚(hou)度(du)關(guan)系式獲得(de)入(ru)(ru)射(she)波(bo)長(chang)和(he)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)的(de)(de)(de)對應(ying)關(guan)系，再依據(ju)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)材質(zhi)的(de)(de)(de)色(se)散(san)特(te)性，引入(ru)(ru)合(he)適的(de)(de)(de)色(se)散(san)模(mo)型(xing)(xing)，常用(yong)的(de)(de)(de)色(se)散(san)模(mo)型(xing)(xing)有(you)cauchy模(mo)型(xing)(xing)、Selimeier模(mo)型(xing)(xing)、Lorenz模(mo)型(xing)(xing)等(deng)，利(li)用(yong)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)與入(ru)(ru)射(she)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)關(guan)系式，通過(guo)二乘法(fa)擬(ni)合(he)得(de)到(dao)色(se)散(san)模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)系數，即(ji)可解得(de)任意入(ru)(ru)射(she)波(bo)長(chang)下(xia)的(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)射(she)率(lv)。白光干(gan)涉(she)膜(mo)(mo)厚(hou)測(ce)量技(ji)術的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)涵蓋(gai)了材料科學(xue)、光學(xue)制造、電子工業等(deng)多個(ge)領域。推薦膜(mo)(mo)厚(hou)儀安裝操作注意事項

白(bai)光干涉(she)膜(mo)厚測量技(ji)術的(de)研究主要集中在實驗方法的(de)優化(hua)和算法的(de)改進上。膜(mo)厚儀誠信合作(zuo)

在(zai)納(na)米(mi)量(liang)(liang)(liang)級(ji)(ji)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)各項相關參(can)數(shu)中(zhong)，薄(bo)膜(mo)(mo)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)是薄(bo)膜(mo)(mo)設計和(he)制(zhi)備過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)，是決(jue)定薄(bo)膜(mo)(mo)性質和(he)性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本參(can)量(liang)(liang)(liang)之一，它對(dui)(dui)于(yu)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)學、力學和(he)電磁性能(neng)等都有(you)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)影響[3]。但是由(you)于(yu)納(na)米(mi)量(liang)(liang)(liang)級(ji)(ji)薄(bo)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)極小(xiao)尺寸及其(qi)(qi)(qi)突出的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)效應(ying)，使得對(dui)(dui)其(qi)(qi)(qi)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)準確測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)變(bian)得困難。經過眾多(duo)科(ke)研技術人員的(de)(de)(de)(de)(de)探索(suo)和(he)研究(jiu)，新的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)理論和(he)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)技術不斷涌現，測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)方(fang)(fang)法(fa)實現了從手(shou)動到自動，有(you)損到無損測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)。由(you)于(yu)待測(ce)(ce)(ce)薄(bo)膜(mo)(mo)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)性質不同，其(qi)(qi)(qi)適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)方(fang)(fang)案也(ye)不盡相同。對(dui)(dui)于(yu)厚(hou)(hou)度(du)(du)(du)(du)在(zai)納(na)米(mi)量(liang)(liang)(liang)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)薄(bo)膜(mo)(mo)，利用(yong)光(guang)學原理的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)技術應(ying)用(yong)。相比于(yu)其(qi)(qi)(qi)他方(fang)(fang)法(fa)，光(guang)學測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)方(fang)(fang)法(fa)因為具有(you)精(jing)度(du)(du)(du)(du)高(gao)，速度(du)(du)(du)(du)快，無損測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)等優勢而成為主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)手(shou)段(duan)。其(qi)(qi)(qi)中(zhong)具有(you)代表性的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)方(fang)(fang)法(fa)有(you)橢(tuo)圓(yuan)偏振法(fa)，干涉(she)法(fa)，光(guang)譜法(fa)，棱鏡耦合法(fa)等。膜(mo)(mo)厚(hou)(hou)儀(yi)誠信合作

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