本文主要以半导体锗和贵金属金两种材料为对象，研究了白光干涉法、表面等离子体共振法和外差干涉法实现纳米级薄膜厚度准确测量的可行性。由于不同材料薄膜的特性不同，所适用的测量方法也不同。半导体锗膜具有折射率高，在通信波段（1550nm附近）不透明的特点，选择采用白光干涉的测量方法；而厚度更薄的金膜的折射率为复数，且能激发明显的表面等离子体效应，因而可借助基于表面等离子体共振的测量方法；为了进一步改善测量的精度，论文还研究了外差干涉测量法，通过引入高精度的相位解调手段，检测P光与S光之间的相位差提升厚度测量的精度。工作原理是基于膜层与底材反射率及相位差，通过测量反射光的干涉来计算膜层厚度。测量膜厚仪常用解决方案
目前，常用的显微干涉方式主要有Mirau和Michelson两种方式。Mirau型显微干涉结构中，物镜和被测样品之间有两块平板，一块涂覆高反射膜的平板作为参考镜，另一块涂覆半透半反射膜的平板作为分光棱镜。由于参考镜位于物镜和被测样品之间，物镜外壳更加紧凑，工作距离相对较短，倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜，因此不存在额外的光程差，因此是常用的显微干涉测量方法之一。Mirau显微干涉结构中，参考镜位于物镜和被测样品之间，且物镜外壳更加紧凑，工作距离相对较短，倍率一般为10-50倍。Mirau显微干涉物镜的参考端使用与测量端相同的显微物镜，因此不存在额外的光程差，同时该结构具有高分辨率和高灵敏度等特点，适用于微小样品的测量。因此，在生物医学、半导体工业等领域得到广泛应用。薄膜干涉膜厚仪操作需要一定的专业技能和经验，需要进行充分的培训和实践。
常用白光垂直扫描干涉系统的原理：入射的白光光束通过半反半透镜进入到显微干涉物镜后，被分光镜分成两部分，一个部分入射到固定的参考镜，一部分入射到样品表面，当参考镜表面和样品表面的反射光通过分光镜后，再次汇聚产生干涉条纹，干涉光通过透镜后，利用电荷耦合器(CCD)可探测整个视场内双白光光束的干涉图像。利用Z向精密位移台带动干涉镜头或样品台Z向扫描，可获得一系列的干涉图像。根据干涉图像序列中对应点的光强随光程差变化曲线，可得该点的Z向相对位移；然后，由CCD图像中每个像素点光强最大值对应的Z向位置获得被测样品表面的三维形貌。
傅里叶变换是白光频域解调方法中一种低精度的信号解调方法 。早是由G.F.Fernando和T.Liu等人提出，用于低精度光纤法布里-珀罗传感器的解调。因此，该解调方案的原理是通过傅里叶变换得到频域的峰值频率从而获得光程差，进而得到待测物理量的信息。傅里叶变换解调方案的优点是解调速度较快，受干扰信号的影响较小。但是其测量精度较低。根据数字信号处理FFT（快速傅里叶变换）理论，若输入光源波长范围为[]λ1,λ2，则所测光程差的理论小分辨率为λ1λ2/(λ2−λ1)，所以此方法主要应用于对解调精度要求不高的场合。傅里叶变换白光干涉法是对傅里叶变换法的改进。该方法总结起来就是对采集到的光谱信号做傅里叶变换，然后滤波、提取主频信号后进行逆傅里叶变换，然后做对数运算，并取其虚部做相位反包裹运算，由获得的相位得到干涉仪的光程差。该方法经过实验证明其测量精度比傅里叶变换高。随着技术的进步和应用领域的拓展，白光干涉膜厚仪的性能和功能将不断提升和扩展。
光谱法是一种以光的干涉效应为基础的薄膜厚度测量方法，分为反射法和透射法两种类型。入射光在薄膜-基底-薄膜界面上的反射和透射会引起多光束干涉效应，不同特性的薄膜材料的反射率和透过率曲线是不同的，并且在全光谱范围内与厚度一一对应。因此，可以根据这种光谱特性来确定薄膜的厚度和光学参数。光谱法的优点是可以同时测量多个参数，并能有效地排除解的多值性，测量范围广，是一种无损测量技术。其缺点是对样品薄膜表面条件的依赖性强，测量稳定性较差，因此测量精度不高，对于不同材料的薄膜需要使用不同波段的光源等。目前，这种方法主要用于有机薄膜的厚度测量。操作需要一定的专业基础和经验，需要进行充分的培训和实践。国内膜厚仪供应链
可测量大气压下薄膜厚度在1纳米到1毫米之间。测量膜厚仪常用解决方案
基于白光干涉光谱单峰值波长移动的锗膜厚度测量方案研究 ：在对比研究目前常用的白光干涉测量方案的基础上，我们发现当两干涉光束的光程差非常小导致其干涉光谱只有一个干涉峰时，常用的基于两相邻干涉峰间距的解调方案不再适用。为此，我们提出了适用于极小光程差的基于干涉光谱单峰值波长移动的测量方案。干涉光谱的峰值波长会随着光程差的增大出现周期性的红移和蓝移，当光程差在较小范围内变化时，峰值波长的移动与光程差成正比。根据这一原理，搭建了光纤白光干涉温度传感系统对这一测量解调方案进行验证，得到了光纤端面半导体锗薄膜的厚度。实验结果显示锗膜的厚度为，与台阶仪测量结果存在，这是因为薄膜表面本身并不光滑，台阶仪的测量结果只能作为参考值。锗膜厚度测量误差主要来自光源的波长漂移和温度控制误差。测量膜厚仪常用解决方案
