薄膜材料的厚度在纳米级薄膜的各项相关参数中，是制备和设计中一个重要的参量，也是决定薄膜性质和性能的关键参量之一。然而，由于其极小尺寸及表面效应的影响，纳米级薄膜的厚度准确测量变得困难。科研技术人员通过不断的探索研究，提出了新的薄膜厚度测量理论和技术，并将测量方法从手动到自动、有损到无损等不断改进。对于不同性质的薄膜，其适用的厚度测量方案也不相同。在纳米级薄膜中，采用光学原理的测量技术可以实现精度高、速度快、无损测量等优点，成为主要的检测手段。典型的测量方法包括椭圆偏振法、干涉法、光谱法、棱镜耦合法等。高精度的白光干涉膜厚仪通常采用Michelson干涉仪的结构。薄膜干涉膜厚仪
使用了迭代算法的光谱拟合法，其优缺点在很大程度上取决于所选择的算法。随着各种全局优化算法的引入，遗传算法和模拟退火算法等新算法被用于薄膜参数的测量。其缺点是不够实用，该方法需要一个较好的薄膜的光学模型(包括色散系数、吸收系数、多层膜系统)，但是在实际测试过程中，薄膜的色散和吸收的公式通常不准确，尤其是对于多层膜体系，建立光学模型非常困难，无法用公式准确地表示出来。在实际应用中只能使用简化模型，因此，通常全光谱拟合法不如极值法有效。另外该方法的计算速度慢也不能满足快速计算的要求。薄膜膜厚仪设备它可以用不同的软件进行数据处理和分析，比如建立数据库、统计数据等。
白光干涉时域解调方案通过机械扫描部件驱动干涉仪的反射镜移动，补偿光程差，实现对信号的解调。该系统的基本结构如图2-1所示。光纤白光干涉仪的两个输出臂分别作为参考臂和测量臂，用于将待测的物理量转换为干涉仪两臂的光程差变化。测量臂因待测物理量的变化而增加未知光程差，参考臂则通过移动反射镜来补偿测量臂所引入的光程差。当干涉仪两臂光程差ΔL=0时，即两个干涉光束的光程相等时，将出现干涉极大值，观察到中心零级干涉条纹，这种现象与外界的干扰因素无关，因此可以利用它来获取待测物理量的值。会影响输出信号强度的因素包括：入射光功率、光纤的传输损耗、各端面的反射等。虽然外界环境的扰动会影响输出信号的强度，但对于零级干涉条纹的位置并不会造成影响。
由于不同性质和形态的薄膜对测量量程和精度的需求不相同，因此多种测量方法各有优缺点，难以笼统评估。测量特点总结如表1-1所示，针对薄膜厚度不同，适用的测量方法分别为椭圆偏振法、分光光度法、共聚焦法和干涉法。对于小于1μm的薄膜，白光干涉轮廓仪的测量精度较低，分光光度法和椭圆偏振法较为适用；而对于小于200nm的薄膜，椭圆偏振法结果更可靠，因为透过率曲线缺少峰谷值。光学薄膜厚度测量方案目前主要集中于测量透明或半透明薄膜。通过使用不同的解调技术处理白光干涉的图样，可以得到待测薄膜厚度。本章详细研究了白光干涉测量技术的常用解调方案、解调原理及其局限性，并得出了基于两个相邻干涉峰的白光干涉解调方案不适用于极短光程差测量的结论。在此基础上，提出了一种基于干涉光谱单峰值波长移动的白光干涉测量解调技术。可配合不同的软件进行数据处理和分析，如建立数据库、统计数据等。
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。广泛应用于半导体、光学、电子、化学等领域，为研究和开发提供了有力的手段。薄膜膜厚仪设备
Michelson干涉仪的光路长度是影响仪器精度的重要因素。薄膜干涉膜厚仪
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。薄膜干涉膜厚仪
