光的干涉测量薄膜厚度共35页文档
光学干涉式薄膜测厚仪校准实验报告
光学干涉式薄膜测厚仪校准实验报告《光学干涉式薄膜测厚仪校准规范》实验报告一.实验目的光学干涉式薄膜测厚仪在薄膜厚度测量上具有非接触、多材料、安全性高等优点，在薄膜材料制造及应用等领域中具有广泛的应用。
规范制定小组在参考相关生产厂家的技术说明的基础上，为了确认本规范的计量性能指标和校准方法是否合理，针对校准规范上确定的计量特性及校准项目，对哈尔滨工程大学的自研仪器，白光干涉式薄膜厚度测量仪进行实验。
以下实验是在实验室环境和仪器状况都符合要求的基础上进行的。
二.实验地点与环境情况地点：哈尔滨工程大学理学楼光学实验室；温度：20±2℃；湿度：55%RH。
三.实验用标准器四.实验方法与数据记录1.厚度测量重复性校准方法及实验记录（1）校准方法在仪器的有效测量范围内，选取一个厚度标准片，其厚度值大约分布在仪器量程的二分之一处，重复测量厚度标准片10次，记录仪器输出结果d i，按公式（1）计算该组实验标准偏差s：s=√1n−1∑(d i−d)2ni=1（1）式中：d i--第i次测量的仪器示值，μm；d--10次测量的算术平均值，μm；n--测量次数，n=10。
根据公式（2）计算仪器厚度相对测量重复性s rel：s rel=sd̅×100%（2）光源光谱范围以及探头工作波长的选择应与实际测量应用时相一致。
（2）实验数据记录与处理根据上述的厚度测量重复性校准方法，对标称值为31.46μm厚度标准片的厚度重复10次的测量结果如表1所示。
通过表1的结果可以看出，标称值为31.46μm的厚度标准片测量相对重复性为0.11%。
满足校准规范征求意见稿中相关参数要求。
2.厚度测量示值稳定性校准方法及实验记录（1）校准方法选取1块厚度标准片，其厚度值大约分布在仪器量程的二分之一处，对其厚度进行测量，在1h内，每隔15min测量1组并记录仪器读数，每组测量5次，取其平均值作为该组测量结果，共测量5组，5组结果中最大最小差值除以厚度标准片的实际厚度值的百分数作为仪器的相对示值稳定性。
实验2.12利用白光干涉测定薄膜厚度测量
随着信息产业的发展，光学薄膜的需求不断增大，对器件特性的要求也越来越高。物 理厚度是薄膜最基本的参数之一，它会影响整个器件的最终性能，因此快速而精确地测量薄 膜厚度具有重要的意义。台阶仪是常用的厚度测试方法，然而它需要在样品上制作台阶，并 且测试中机械探针与样品接触，会对一些软膜的表面造成损伤，因而非破坏的光学手段是更 为理想的方法。
其中 a exp （- 4id / ）
此公式是在待测薄膜层的吸收较小的情况下推出的。r (n n0 ) /(n n0 ) ,如果精确计
算 ，n 应用 来代替。在吸收很小的情况下，其对计算结果的影响很小，并最后能得到方
程(2)，由于薄膜在吸收很小的区域，n、k 的变化不是很大，所以方程的极大和极小值出现 在
1、如图 3 所示，将 Y 型光纤一端标有光源的光纤与光纤光源连接。将标有光谱仪的一 端与光纤光谱仪连接。将探测端与薄膜测厚支架连接，并固定稳定。
图 3 实验原理图
2、软件安装后，按
可以开始测量。
3、保存参考光谱：取一块待测，未镀膜的光学基底，放置于光纤探测端下方，调整适
当的探测高度约 10mm，CCD 积分时间
如图 1 所示，在折射率为 n1 的基板上镀有复数折射率为 厚度为 d 的一层薄膜，放在
折射率为 n0 的空间。假定薄膜的复数折射率 n1 ik ，当一束光以幅度 A 从 n0 空间 垂直入射( 0 )到膜表面时(为便于分析，图中入射光有一定角度，实际测量中此角度一
般很小，对测量的影响可以忽略不 计)，由于多次反射，在膜上表面有一系列的反射光，它 们的幅 度分别为 A 、A 、A3⋯⋯
长的变化曲线就能够测量出来，这样可以根据每一波长计算出 k。 注意事项
测量薄膜厚度的方法
测量薄膜厚度的方法测量薄膜厚度是一种关键的工作，它在许多领域中都有重要的应用，如光学、纳米技术、材料科学等。
本文将介绍几种常用的测量薄膜厚度的方法。
一、椭圆偏振法椭圆偏振法是一种非常常用的测量薄膜厚度的方法。
它基于光在薄膜上的反射和透射过程中发生的相位差和振幅变化。
通过测量光的偏振状态的变化，可以得到薄膜的厚度信息。
二、X射线衍射法X射线衍射法是一种利用X射线与物质相互作用的原理来测量薄膜厚度的方法。
X射线入射到薄膜表面后，会发生衍射现象，通过测量衍射角度和强度，可以计算出薄膜的厚度。
三、扫描电子显微镜法扫描电子显微镜法是一种直接观察薄膜表面形貌的方法，通过扫描电子显微镜可以得到高分辨率的薄膜表面图像。
通过测量薄膜表面的形貌变化，可以推断出薄膜的厚度。
四、原子力显微镜法原子力显微镜法是一种利用原子力显微镜测量薄膜厚度的方法。
原子力显微镜通过探针扫描样品表面，并测量探针与样品之间的相互作用力，从而得到薄膜的厚度信息。
五、干涉法干涉法是一种利用光的干涉现象来测量薄膜厚度的方法。
通过将光束分为两束，其中一束通过薄膜，另一束直接通过空气，然后再将两束光进行干涉，通过测量干涉条纹的间距和强度变化，可以计算出薄膜的厚度。
六、拉曼光谱法拉曼光谱法是一种利用拉曼散射现象来测量薄膜厚度的方法。
薄膜中的分子会吸收光并重新散射，通过测量散射光的频率和强度变化，可以得到薄膜的厚度信息。
总结：测量薄膜厚度的方法有很多种，每种方法都有其适用的范围和优势。
选择合适的测量方法需要考虑到薄膜的材料特性、厚度范围、精度要求等因素。
在实际应用中，我们可以根据具体情况选择合适的方法进行测量，以确保薄膜厚度的准确性和可靠性。
用光的干涉法测量薄膜厚度
实验 用光的干涉法测量薄膜厚度在半导体平面工艺中，SiO 2薄膜的质量好坏对器件的成品率和性能影响很大，因此对SiO 2薄膜必须作必要的检查，厚度测量是SiO 2膜质量检查的重要内容之一。
SiO 2膜厚的测量有多种方法：如椭圆偏振仪测量，比色法估计等。
干涉法测SiO 2膜厚是生产中较普遍采用的测量方法，其优点是设备简单，操作方便，无需复杂的计算。
本实验目的是了解干涉显微镜的结构，熟悉测量膜厚的基本原理；掌握用干涉条纹法和弯曲度法测量不同样片膜厚的方法，并测出所给样品的膜厚。
一、实验原理干涉条纹的测量原理是：当用单色光垂直照射氧化层表面时，由于SiO 2是透明介质，所以入射光将分别在SiO 2表面和SiO 2-Si 界面处反射，如图28.1所示。
根据光的干涉原理，当两道相干光的光程差△为半波长的偶数倍，即当λλK K ==Δ22(K=0，1，2，3…)时，两道光的相位相同，互相加强，因而出现亮条纹。
当两道光的光距差△为半波长的奇数倍，即当2)12(λ+=ΔK 时，两道光的相位相反，因而互相减弱，出现暗条纹。
由于整个SiO 2台阶的厚度是连续变化的，因此，在SiO 2台阶上将出现明暗相间的干涉条纹。
图28.1 氧化层厚度测量原理示意图在图28.1中，光束S 2在SiO 2台阶上的反射光束用(1)表示，在SiO 2-Si 界面的反射光束用(2)表示。
根据光程的概念和小入射角的条件，光束(2)在SiO 2内走过的光程应近似为2nX 2，这里n 为SiO 2的折射率，X 2为入射照射处SiO 2厚度。
由图可见，光束(1)和光束(2)的光程差为2nX 2。
假如光束(1)和光束(2)产生的干涉条纹为亮条纹，则下列关系式成立λ2222k nX ==Δ ∴ nk X 222λ=又若光束S 2在SiO 2台阶表面的反射光束和在SiO 2界面处的反射光束产生一个与上述亮纹相邻的亮条纹。
则同样应有下式成立λ)1(2233+==ΔK nX ∴ nk X 2)1(23λ+=由此可知，两个相邻亮条纹之间的SiO 2层的厚度差为 nn k n k X X 222)1(2223λλλ=−+=− 同样，两个相邻暗条纹之间的SiO 2层的厚度差应为n2λ。
光的干涉测量薄膜厚度
第3页，本讲稿共33页
M 2 的像 M' 2
反射镜 M 1
单 色 光 源
G1
当 M 1 垂直于 M 2
时，可形成等倾 干涉条纹.
d
M1 M2
反
射
镜
G2
M2
光程差 Δ2d
第4页，本讲稿共33页
M' 2
反射镜 M 1
单 色 光 源
G1
当 M 1不垂直于M 2
时，可形成劈尖
型等厚干涉条纹.
反
射
镜
G2
M2
❖ 当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直),将观 察到环形的等倾干涉条纹.一般情况下,M1和M2形成一空 气劈尖,因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条 纹).
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❖ (1)怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率 怎么 用迈克尔逊干涉仪测量一个玻璃薄片的厚度
❖ 判断吞吐环:光程差增大,意味着环心干涉将由低级次变为 高级次.由上面的同心环级次排布可知,原来的低级次环必 定外移,意味着中心是吐环.反之吞环.
❖ (3)迈克尔逊干涉仪实验能否用点光源 为什么 ❖ 不能.理论上是用平行光,如果用点光源当然也必然会有干
涉现象,但是不利于观察.当然如果点光源也能和太阳一样 就没问题,一是要光够强,二是距离够远,达到干涉位置的时 候能近似平行光.但是现实中是不可能有这种光源的,所以 不可以用电光源来代替.
, 干涉条纹变密；距
离变小时，圆形干涉
条纹一个个向中心缩
进, 干涉条纹变稀 .
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等倾干涉条纹
M1
M1与M2'重 合
M2'
M2'
第4讲 薄膜干涉1- 厚度均匀薄膜的干涉
膜的上表面的两束相干光在：
n1
n1>n>n2 n1<n<n2
没有在附加光程差λ/2
n1
n n2
n1<n>n2 n1>n<n2
有附加光程差λ/2
n 薄膜 n2
膜的下表面的两束相干光是否 有半个波的附加光程差与上表 面的情形正好相反。
第4讲 薄膜干涉1—厚度均匀薄膜干涉 波动光学
四、薄膜的颜色 增透膜 高反射膜 薄膜的颜色 ：
油膜或肥皂膜的厚度很薄，光线的入射可以视为 i ≈ 0
2e n 2 n12 sin 2 i 2ne+ k
2
膜 Soap bubble
air
e
air
第4讲 薄膜干涉1—厚度均匀薄膜干涉
波动光学
例题：一油轮漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在 海水(n2=1.30)表面形成一层薄薄的油污。(1)如果太阳正位
n3 1.50
第4讲 薄膜干涉1—厚度均匀薄膜干涉 波动光学
解: 1 n1 n2 n3
2n2e
n1 1
2n2e (2k 1) / 2, k 0,1, 2
550 10 9
emin 4n2 4 1.38 99 .6nm
(2). 此膜对反射光相干加强的条件：
第4讲 薄膜干涉1—厚度均匀薄膜干涉
波动光学
二、条纹特点： 等倾干涉
3,2 2e n 2 n12 sin 2 i
k 相干加强
(2k 1)
相干相消
2
n1 n
45
光线2、3在P点的光程差决定于光线的倾角---入射角 i
试验三干涉显微镜测量薄膜厚度
实验三干涉显微镜测量薄膜厚度一、实验目的1.掌握干涉显微镜的工作原理及使用方法;2.用干涉显微镜测量薄膜厚度。
二、实验说明2.1实验原理把显微镜和光波干涉仪结合起来设计而成的显微镜为干涉显微镜。
干涉显微镜的类型很多，常用的干涉显微镜是以迈克耳逊干涉仪为原型，其原理却都是以劈尖干涉为基础的，下图1为劈尖干涉的示意图：若在两块平面玻璃间垫一细丝，即形成一个空气劈尖（为便于说明问题图中夸大了细丝的直径）。
当一束单色光射入时，则在空气劈尖（n=1）上下两表面所引起的反射光线将相互干涉。
若这两束光的光程差恰为半波长的奇数倍时，则发生相消干涉而呈现暗色条纹；若光程差为半波长的偶数倍时，发生加强干涉而得到明亮条纹。
一定的明暗条纹对应一定的厚度，所以这些干涉条纹也叫等厚条纹。
条纹间的距离1,随劈尖的夹角6而变化，6越小，l 越大。
图1劈尖干涉的示意图图2表面沟槽及干涉条纹的形状图3薄膜与其干涉条纹的形状在迈克耳逊干涉仪中，只要某一光程差发生变化，就要引起干涉场中条纹移动，光程差每改变半个波长（、；），则干涉条纹移动一个条纹间距。
故待测样品表面若存在局部不平，结果会导致干涉条纹发生弯曲，条纹弯曲的程度是样品表面微观凹凸不平程度的反映，只要测出条纹的弯曲量就可以求出样品表面的凹凸量。
根据这一原理，可借助该仪器来测量镀膜膜层的厚度.设M「M2是两个不严格垂直的理想平面，则得到等厚干涉直线条纹。
若表面M2上有沟槽，干涉条纹将发生弯曲或断折，如图2所示。
沟槽的深度h由式（4—1）决定。
h = •—（4—1）2 e式中，H 为干涉条纹曲折量，e 为条纹的间距。
若用白光照明，e 是指两根接近黑色的 干涉条纹中心间的距离。
这时入取540nm （绿光人=0.53|J m=53004）。
若被测件的部分表面 镀有厚度为h 的薄膜，则只要测量出干涉条纹间距e 和因镀膜而引起的干涉条纹位移量H, 就可算出该薄膜的厚度。
如图3所示。
2.26 JA 型干涉显微镜的光学系统及构造2.27 1 6JA 型干涉显微镜的光学系统本实验用的是6JA 型干涉显微镜，其光 学系统如图1所示，属于双光束干涉系统。
用迈克尔逊干涉仪测量单层薄膜的厚度和折射率
用迈克尔逊干涉仪测量单层薄膜的厚度和折射率实验的改进于海峰 蒋晓冬 韩厚年（淮阴工学院 淮安 223003）摘要：迈克尔逊干涉实验是大学物理实验中的一个重要实验，本文对迈克尔逊干涉仪测定薄膜的厚度和折射率实验的传统方法进行了改进，我们对原测量仪器稍做调整,提高了条纹视见度,减少了测量误差，提高了测量精度。
关键词：迈克尔逊干涉仪；光程；薄膜厚度；折射率；等厚干涉;白光干涉引言目前测量薄膜厚度和折射率的方法有多种，例如椭偏法、准波导法等等[1][2]。
其中在实验室中最常用、最简单方便的方法是利用迈克尔逊干涉方法来进行测量。
迈克尔逊干涉仪是一种典型的分振幅双光束干涉装置,可用于观察光的干涉现象，测定单色光的波长，测定光源的相干长度。
附加适当装置后，可以扩大实验范围，其中，用来测量薄膜的厚度和折射率就是其扩展实验之一。
问题提出用迈克尔逊干涉仪测薄膜的厚度和折射率, 是利用在光程差约等于零时观测白光的彩色等厚干涉条纹。
其做法是先调出白光条纹，然后将薄膜放在分光板2G 与反射镜2M 之间(薄膜与光线垂直),或薄膜贴在2M 镜上，再调出零光程差的彩色干涉条纹,反射镜移动距离d与薄透明体厚度l 、透明体折射率n 、空气折射率0n 有关系式：0()d l n n =-但是，利用上述测量单层薄膜的折射率和厚度[3][4] 的过程中存在着诸多的缺陷，首先要看到较好的等厚干涉条纹，要求单层薄膜本身较平整，以往简单的插入薄膜并不能保证薄膜的平整性，而把薄膜贴在2M 镜上，膜与镜之间也容易产生气泡，影响测量的精确性。
再者要求白光等厚干涉条纹的可观测性较强，便于测量。
本实验介绍了用迈克尔逊干涉仪方便，简单、清晰的观测等厚干涉条纹，进而用来测量单层薄膜厚度和折射率的方法。
实验原理用迈克尔逊干涉仪测单层薄膜的厚度和折射率的实验装置如图1所示。
其中反射镜M、2M和半反射镜1G、补偿板2G构成干涉仪的主1体,S为光源，A为一透光性较差的透明膜片，其所产生漫反射可以降低光源在的镜面中的反射，相对增大干涉条纹的亮度，从而增强可观测性。
反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度
反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度
反射干涉光谱法（Reflectance Interference Spectroscopy）是一种常用的方法，用于测量固体薄膜的光学常数（折射率和消光系数）以及厚度。
该方法基于薄膜表面反射的干涉现象，通过测量反射光的强度和波长来推断薄膜的光学特性。
下面是使用反射干涉光谱法测量固体薄膜的光学常数和厚度的一般步骤：
1. 准备样品：制备具有所需薄膜的样品，并确保样品表面光洁、无杂质。
2. 设定测量系统：搭建适当的测量系统，通常包括光源、光谱仪和探测器。
光源可以是白光或单色光源，而光谱仪用于分析反射光的波长。
探测器用于测量反射光的强度。
3. 调整测量角度：通过调整入射光的角度，使得反射光在薄膜表面发生干涉。
一般情况下，采用垂直入射或斜入射的角度。
4. 进行测量：记录反射光谱，即测量不同波长下的反射光强度。
可以通过旋转样品或改变入射角度来扫描不同的波长。
5. 数据分析：根据测量得到的反射光谱，使用合适的模型或算法来拟合数据并提取薄膜的光学常数和厚度。
常用的模型包括逆向薄膜设计、多层堆积模型等。
6. 结果解释：根据数据分析的结果，获得薄膜的折射率、消光系数和厚度等光学参数。
这些参数可以提供关于薄膜材料的光学性质和厚度信息。
需要注意的是，反射干涉光谱法在实际应用中可能还受到其他因素的影响，如表面粗糙度、样品的吸收等。
因此，在进行测量和数据分析时，需要综合考虑这些因素，并选择合适的模型和方法来准确地测量光学常数和厚度。
专业的光学仪器和专家的指导可以在实际操作中提供更准确和可靠的结果。
利用牛顿环法进行薄膜厚度测量的实验步骤
利用牛顿环法进行薄膜厚度测量的实验步骤摘要：本实验旨在通过利用牛顿环法，测量一块薄膜的厚度。
实验中，利用薄膜与平台之间的干涉现象，通过观察干涉图案的变化来推断薄膜的厚度。
本文将详细介绍利用牛顿环法测量薄膜厚度的实验步骤及注意事项。
1. 实验材料和仪器- 一块带有薄膜的透明玻璃片- 光源（例如白光LED灯）- 平台（例如平坦的黑色支撑物）- 毛刷或者吹气筒（用于清洁玻璃片表面）2. 实验准备- 清洁玻璃片表面，确保玻璃片无灰尘、指纹等杂质。
- 将玻璃片放置在平台上，调整平台的高度，使得玻璃片与平台之间保持恒定的距离。
3. 实验操作步骤（步骤一：创建初始起始点）- 打开光源，确保光线均匀照射在玻璃片上。
- 调整观察位置，使得视线与玻璃片表面垂直，并处于较佳的观察角度。
- 观察玻璃片上的干涉图案，找到一个清晰且亮度适中的牛顿环。
（步骤二：调整环的样貌）- 用毛刷或吹气筒轻轻清理玻璃片表面，以去除可能影响干涉图案的污垢。
- 调整平台的高度，使得观察到的牛顿环形状发生变化，例如由圆形变为椭圆形或相反。
- 根据牛顿环的变化情况，调整平台的高度，直到出现一个最接近完全平的牛顿环。
（步骤三：测量厚度）- 利用显微镜或其他合适的仪器，测量平台的高度差Δh，记录下来。
- 根据下式计算薄膜的厚度t：t = λ(n-0.5) / [2N(λ-Δh)]其中，λ是光的波长（单位为nm），n是光在玻璃中的折射率，Δh是平台高度差，N是牛顿环次序。
（步骤四：重复测量）- 为了提高测量的精度，可重复进行多次测量并取平均值。
4. 注意事项- 在操作过程中避免触碰玻璃片表面，以免留下指纹或者损坏薄膜。
- 确保光源的稳定性和均匀性，避免光线强度变化对实验结果的干扰。
- 在调整平台高度时，应注意平台的稳定性，确保调整的准确性和稳定性。
- 在观察牛顿环时，应尽量减少周围环境的干扰，例如避免有振动的源或强光干扰。
总结：通过本实验中使用的牛顿环法，可以较为准确地测量薄膜的厚度。
利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理
利用干涉仪观测薄膜厚度的实验技巧和误差处理引言：干涉仪是一种重要的实验装置，广泛应用于物理、化学和材料科学领域。
利用干涉仪观测薄膜厚度是一项常见的实验任务，该实验可以帮助我们研究材料的性质及其应用。
然而，在进行这项实验时，我们需要掌握一些实验技巧并进行误差处理，以确保实验结果的准确性和可靠性。
一、实验技巧1. 精准调节干涉仪：在进行薄膜厚度观测实验前，首先需要准确地调节干涉仪。
保证光源的稳定性，调节光路，使干涉图案达到最佳清晰度。
通过调节平台和镜片，使得主光束和参比光束之间的光程差达到相应的位置，从而获得明亮的干涉条纹。
2. 选择适当的薄膜和波长：在实验中，选择适当的薄膜和波长对薄膜厚度的观测非常关键。
根据实验需求，选择相应材料的薄膜，确保其透光性和稳定性。
同时，根据波长的选择，可以获得不同的干涉图案，从而提高观测的精度。
3. 采用对比法：为了准确测量薄膜的厚度，可以采用对比法。
通过在干涉仪中引入参比物，如空气，再与薄膜进行对比观测，可以获得更精确的结果。
二、误差处理1. 环境因素的影响：在实验中，环境因素对薄膜厚度观测的影响是不可忽视的。
例如，温度的变化会导致材料膨胀或收缩，从而影响薄膜的厚度。
因此，在实验过程中，应尽量控制环境的稳定性，并进行相应的修正计算，以减小环境因素的误差。
2. 灵敏度的限制：干涉仪的灵敏度是一个重要的误差来源。
在实验中，当干涉条纹较为稀疏时，对于薄膜厚度的测量会增加一定的难度。
为了提高灵敏度，可以增加光源的亮度、增加观测时间或使用更高分辨率的干涉仪。
同时，还可以利用图像处理技术进行干涉条纹的增强，减小灵敏度误差。
3. 技术误差的影响：在实验中，由于设备和人为因素的限制，难免会产生一些技术误差。
例如，位移测量误差和刻度误差等。
为了减小技术误差的影响，可以使用更精密的测量工具，对干涉仪进行定期校准，培训实验人员掌握正确的操作方法。
结论：利用干涉仪观测薄膜厚度是一项重要且常见的实验任务，通过精准调节干涉仪、选择适当的薄膜和波长以及采用对比法，可以获得准确的结果。
用光的干涉法测量薄膜厚度
实验 用光的干涉法测量薄膜厚度在半导体平面工艺中，SiO 2薄膜的质量好坏对器件的成品率和性能影响很大，因此对SiO 2薄膜必须作必要的检查，厚度测量是SiO 2膜质量检查的重要内容之一。
SiO 2膜厚的测量有多种方法：如椭圆偏振仪测量，比色法估计等。
干涉法测SiO 2膜厚是生产中较普遍采用的测量方法，其优点是设备简单，操作方便，无需复杂的计算。
本实验目的是了解干涉显微镜的结构，熟悉测量膜厚的基本原理；掌握用干涉条纹法和弯曲度法测量不同样片膜厚的方法，并测出所给样品的膜厚。
一、实验原理干涉条纹的测量原理是：当用单色光垂直照射氧化层表面时，由于SiO 2是透明介质，所以入射光将分别在SiO 2表面和SiO 2-Si 界面处反射，如图28.1所示。
根据光的干涉原理，当两道相干光的光程差△为半波长的偶数倍，即当λλK K ==Δ22(K=0，1，2，3…)时，两道光的相位相同，互相加强，因而出现亮条纹。
当两道光的光距差△为半波长的奇数倍，即当2)12(λ+=ΔK 时，两道光的相位相反，因而互相减弱，出现暗条纹。
由于整个SiO 2台阶的厚度是连续变化的，因此，在SiO 2台阶上将出现明暗相间的干涉条纹。
图28.1 氧化层厚度测量原理示意图在图28.1中，光束S 2在SiO 2台阶上的反射光束用(1)表示，在SiO 2-Si 界面的反射光束用(2)表示。
根据光程的概念和小入射角的条件，光束(2)在SiO 2内走过的光程应近似为2nX 2，这里n 为SiO 2的折射率，X 2为入射照射处SiO 2厚度。
由图可见，光束(1)和光束(2)的光程差为2nX 2。
假如光束(1)和光束(2)产生的干涉条纹为亮条纹，则下列关系式成立λ2222k nX ==Δ ∴ nk X 222λ=又若光束S 2在SiO 2台阶表面的反射光束和在SiO 2界面处的反射光束产生一个与上述亮纹相邻的亮条纹。
则同样应有下式成立λ)1(2233+==ΔK nX ∴ nk X 2)1(23λ+=由此可知，两个相邻亮条纹之间的SiO 2层的厚度差为 nn k n k X X 222)1(2223λλλ=−+=− 同样，两个相邻暗条纹之间的SiO 2层的厚度差应为n2λ。
白光干涉仪测金属膜厚的方法
白光干涉仪测金属膜厚的方法以白光干涉仪测金属膜厚的方法为标题，我们将介绍使用白光干涉仪测量金属膜厚的原理和步骤。
一、原理介绍白光干涉仪是一种利用光的干涉现象来测量物体薄膜厚度的仪器。
在白光照射下，光波在薄膜上发生反射和透射，形成多次反射和透射的光束，这些光束之间会发生干涉现象。
通过测量干涉条纹的间距，可以计算出薄膜的厚度。
二、测量步骤1. 准备工作：首先，需要准备一台白光干涉仪和待测金属膜样品。
确保白光干涉仪处于正常工作状态。
2. 样品安装：将待测金属膜样品安装在白光干涉仪的样品台上。
要确保样品表面平整，无明显的污渍或划痕。
将样品固定好，使其保持稳定。
3. 调整干涉仪：打开白光干涉仪的电源，调整仪器使其正常工作。
根据仪器的使用说明进行调整，包括调整光源亮度、调整干涉仪的光路等。
4. 获取干涉图像：通过调整干涉仪的参数，如倾斜角度、补偿镜的位置等，使干涉图像清晰可见。
干涉图像是一系列亮暗相间的条纹。
5. 测量薄膜厚度：通过测量干涉条纹的间距来计算金属膜的厚度。
可以使用标尺或显微镜等工具来测量相邻两条干涉条纹的间距。
然后，根据干涉仪的参数和光的波长等信息，使用相应的计算公式来计算薄膜的厚度。
6. 记录和分析结果：将测量到的干涉条纹间距和薄膜厚度记录下来，并进行分析。
可以比较不同位置或不同样品的测量结果，评估测量的准确性和重复性。
三、注意事项1. 在进行测量之前，要确保白光干涉仪和样品台等设备干净，并避免污染样品表面。
2. 在测量过程中，要注意光线的安全，避免直接观察强光源，以免对眼睛造成伤害。
3. 在进行测量之前，要对白光干涉仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
4. 在测量过程中，要保持样品和仪器的稳定，避免因为移动或振动等因素导致测量结果的误差。
通过以上步骤，我们可以使用白光干涉仪来测量金属膜的厚度。
白光干涉仪具有测量精度高、非接触式测量等优点，被广泛应用于材料科学、光学等领域。
对于金属膜厚度的测量，白光干涉仪是一种简便、快速且准确的方法。
薄膜厚度测量技术
台阶仪测量精度较高、量程大、测量结果稳定可靠、重复性好，
此外它还可以作为其它形貌测量技术的比对。但是也有其难以
克服的缺点：1、由于测头与测件相接触造成的测头变形和磨损， 使仪器在使用一段时间后测量精度下降； 2、测头为了保证耐磨 性和刚性而不能做得非常细小尖锐，如果测头头部曲率半径大 于被测表面上微观凹坑的半径必然造成该处测量数据的偏差； 3、
为使测头不至于很快磨损，测头的硬度一般都很高，因此不适
于精密零件及软质表面的测量。
4n1
为了能够利用上述关系实现对于薄膜厚度的测量，需要设计出强振荡关系的具体 测量方法。 （1）利用单色光入射，但通过改变入射角度（及反射角度）的方法来满足干涉条 件的方法被称为变角度干涉法（VAMFO），其测量装置原理图如图。 （2）使用非单色光入射薄膜表面，在固定光的入射角度的情况下，用光谱仪分析 光的干涉波长，这一方法被称为等角反射干涉法（CARIS）。
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台阶仪
其测量原理是：当触针沿被测表面轻轻滑过时，由于表面有 微小的峰谷使触针在滑行的同时，还沿峰谷作上下运动。触针的 运动情况就反映了表面轮廓的情况。传感器输出的电信号经测量 电桥后，输出与触针偏离平衡位置的位移成正比的调幅信号。经 放大与相敏整流后，可将位移信号从调幅信号中解调出来，得到 放大了的与触针位移成正比的缓慢变化信号。再经噪音滤波器、 波度滤波器进一步滤去调制频率与外界干扰信号以及波度等因素 对粗糙度测量的影响。
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二、薄膜厚度的机械测量方法
1、表面粗糙度仪法
用直径很小的触针滑过被测薄膜的表面，同时记录下触针在垂直方向的移动 情况并画出薄膜表面轮廓的方法被称为粗糙度仪法。这种方法不仅可以被用来测 量表面粗糙度，也可以被用来测量薄膜台阶的高度。 优点：简单，测量直观； 缺点：（1）容易划伤较软的薄膜并引起测量误差； （2）对于表面粗糙的薄膜，并测量误差较大。
分光干涉膜厚测量原理
分光干涉膜厚测量原理分光干涉膜厚测量原理呀，这可是个很有趣的事儿呢。
咱们先来说说干涉这个概念。
想象一下，你在一个平静的湖面上丢两颗小石子，水面就会泛起一圈圈的涟漪，这些涟漪相遇的时候就会产生叠加的效果，有的地方变得更高，有的地方变得更低，这就有点像光的干涉啦。
光也是一种波，当两束光相遇的时候，它们也会叠加起来，有的地方变亮，有的地方变暗。
那这和膜厚测量有啥关系呢？当一束光照射到有薄膜的物体表面的时候，这束光就会分成两部分。
一部分光在薄膜的上表面就反射回来，另一部分光呢，会穿透薄膜，在薄膜的下表面反射回来。
这两束反射回来的光就会发生干涉。
如果薄膜的厚度不一样，那两束反射光走的路程就不一样，这个路程差就会让它们干涉的结果也不一样。
就好像两个人赛跑，一个人跑的路程长一点，一个人跑的路程短一点，到达终点的时间就不同。
光也是这样，路程差会让它们在相遇的时候，是正好同相叠加变亮，还是反相叠加变暗。
咱们通过观察干涉条纹的样子，就可以知道这个薄膜的厚度啦。
比如说，如果干涉条纹是很均匀的间隔，那就说明薄膜的厚度变化是很规律的。
如果条纹很乱，那薄膜的厚度可能就不均匀。
而且，我们还能根据条纹的间距和一些计算方法，算出薄膜到底有多厚呢。
这就像是在解一个神秘的谜题一样。
我们看到光的干涉条纹这个“线索”，然后用我们聪明的小脑袋瓜，根据那些物理原理，算出薄膜的厚度这个“答案”。
这过程就像是一场有趣的寻宝游戏，光的干涉条纹就是宝藏的地图，而膜厚就是我们要找的宝藏。
不过呢，这当中也有不少小麻烦。
比如说周围的环境光线可能会干扰我们观察干涉条纹，就像有人在你玩游戏的时候捣乱一样。
还有，测量的仪器得很精确才行，要是仪器不准，那算出来的膜厚可就错得离谱啦，就像你拿一把不准的尺子去量东西一样。
但是呢，尽管有这些小麻烦，分光干涉膜厚测量原理还是很神奇的。
它就像一个小小的魔法，让我们能够透过光的干涉这个奇妙的现象，看到那些我们肉眼看不到的薄膜厚度，真的是很厉害呢。
光的干涉测量薄膜厚度共35页文档
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非