一種納米薄膜的測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種納米薄膜的測(cè)量方法及裝置，其中，納米薄膜的測(cè)量方法包括獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值。獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)。預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)。根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值。將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。采用透射率或反射率輔助橢偏法進(jìn)行分析，引入贗光學(xué)常數(shù)，采用擬合算法和迭代算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，精確測(cè)量薄膜樣品光學(xué)常數(shù)及厚度。
【專利說(shuō)明】一種納米薄膜的測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種納米薄膜的測(cè)量方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于納米薄膜具有獨(dú)特的光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、電磁學(xué)等特性，在現(xiàn)代光電子工業(yè)領(lǐng)域中占有及其重要的地位。納米光學(xué)薄膜的廣泛應(yīng)用也導(dǎo)致了對(duì)其光學(xué)性質(zhì)和制備工藝的要求越來(lái)越高，這點(diǎn)通常直接反應(yīng)在對(duì)其厚度和光學(xué)特性的精確控制上。因此，精確測(cè)定薄膜的厚度和光學(xué)常數(shù)對(duì)于納米薄膜的性質(zhì)研究以及高質(zhì)量薄膜的制備具有非常重要的意義。
[0003]橢偏儀由于其無(wú)損非接觸、高靈敏度、高精度、可用于超薄膜及其制備過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，具有其他測(cè)厚儀器所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，成為目前精確測(cè)量納米薄膜厚度和光學(xué)常數(shù)的最主要手段之一。然而，傳統(tǒng)的橢偏方法測(cè)量厚度還具有明顯缺陷:橢偏法所基于的橢偏方程是一組超越方程，無(wú)法得到解析解，必須首先建立物理模型再通過(guò)反演的方法確定模型的正確參數(shù)。當(dāng)薄膜光學(xué)常數(shù)已知時(shí)，用該方法可以很容易得到薄膜厚度。然而大部分情況下，薄膜的光學(xué)常數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確給出，這是由于納米薄膜的光學(xué)常數(shù)不再像塊材一樣是一個(gè)定值，而是會(huì)隨著薄膜厚度的改變而改變。這樣，在擬合過(guò)程中由于未知量的增加和限制條件的不足，對(duì)于無(wú)吸收薄膜(消光系數(shù)為零)常常會(huì)出現(xiàn)周期解的情況；而對(duì)于吸收薄膜，消光系數(shù)的引入使該方法完全失效。薄膜厚度和光學(xué)常數(shù)的不唯一性大大限制了橢偏儀的應(yīng)用。
[0004]光譜型橢偏儀(能同時(shí)測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)下的橢偏參數(shù)，理論上可以得到每個(gè)波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的光學(xué)常數(shù))的誕生可以在一定程度上解決上述部分問(wèn)題，借助光學(xué)常數(shù)隨波長(zhǎng)的色散關(guān)系對(duì)橢偏方程中的未知量進(jìn)行限制，通過(guò)全譜擬合得到準(zhǔn)確的薄膜厚度的幾率大大提高。然而，不同性質(zhì)的樣品所適用的色散方程不同，有些樣品可能在不同的波段適用不同的色散方程或者完全不存在適合的色散方程，這些都給實(shí)際分析帶來(lái)了很大的困難。由于色散方程的經(jīng)驗(yàn)性，應(yīng)用于不同樣品的色散方程的準(zhǔn)確性也面臨疑問(wèn)，特別是對(duì)于厚度在IOnm以下的超薄金屬膜，沒(méi)有完全合適的色散關(guān)系可供選擇導(dǎo)致光譜橢偏儀在這一領(lǐng)域基本失去作用。色散方程的選擇成為限制光譜型橢偏儀應(yīng)用于納米薄膜厚度及光學(xué)常數(shù)測(cè)量的關(guān)鍵因素。約束方程的不足以及色散方程選擇的復(fù)雜性使橢偏測(cè)量的推廣應(yīng)用受到了很大的阻礙，也使得對(duì)于納米薄膜厚度和光學(xué)常數(shù)的測(cè)量成為薄膜科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)對(duì)此問(wèn)題的解決將對(duì)拓展橢偏測(cè)量的應(yīng)用范圍以及推動(dòng)薄膜科學(xué)的發(fā)展起到非常大的促進(jìn)作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種納米薄膜的測(cè)量方法及裝置，提高納米薄膜的測(cè)
量精度。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:[0007]—種納米薄膜的測(cè)量方法，包括:
[0008]獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值；
[0009]獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)；
[0010]預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)；
[0011]根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值；
[0012]將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。
[0013]一種納米薄膜的測(cè)量裝置，包括:
[0014]透射率測(cè)量值/反射率測(cè)量值獲取單元，用于獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值；
[0015]橢偏參數(shù)獲取單元，用于獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)；
[0016]贗光學(xué)常數(shù)獲取單元，用于預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)；
[0017]透射率計(jì)算值/反射率計(jì)算值獲取單元，用于根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值；
[0018]誤差比較單元，用于將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。
[0019]由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，采用透射率或反射率輔助橢偏法進(jìn)行分析，引入贗光學(xué)常數(shù)，采用擬合算法和迭代算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，精確測(cè)量薄膜樣品光學(xué)常數(shù)及厚度，不僅簡(jiǎn)單方便，大大簡(jiǎn)化了以往超薄吸收膜厚度測(cè)量的復(fù)雜性，測(cè)量結(jié)果精確可靠，不受預(yù)估厚度值的影響，不受樣品性質(zhì)的影響，與傳統(tǒng)橢偏方法相比測(cè)量結(jié)果不受人為選擇模型等主觀因素的影響。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的納米薄膜的測(cè)量方法流程示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的納米薄膜的測(cè)量方法測(cè)量透明襯底上納米薄膜的光路不意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的納米薄膜的測(cè)量方法測(cè)量不透明襯底上納米薄膜的光路不意圖。
[0024]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的納米薄膜的測(cè)量裝置構(gòu)成示意圖。
[0025]圖5本發(fā)明實(shí)施例提供的納米薄膜的測(cè)量方法應(yīng)用示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種納米薄膜的測(cè)量方法，包括:
[0028]步驟11、獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值。
[0029]步驟12、獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)。
[0030]步驟13、預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)。
[0031]步驟14、根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值。
[0032]步驟15、將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例納米薄膜的測(cè)量方法，采用透射率或反射率輔助橢偏法進(jìn)行分析，引入贗光學(xué)常數(shù)，采用擬合算法和迭代算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，精確測(cè)量薄膜樣品光學(xué)常數(shù)及厚度，不僅簡(jiǎn)單方便，大大簡(jiǎn)化了以往超薄吸收膜厚度測(cè)量的復(fù)雜性，測(cè)量結(jié)果精確可靠，不受預(yù)估厚度值的影響，不受樣品性質(zhì)的影響，與傳統(tǒng)橢偏方法相比測(cè)量結(jié)果不受人為選擇模型等主觀因素的影響。
[0034]具體而言，步驟11獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值的方式，可以包括:
[0035](I)對(duì)透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)的透射率基線；
[0036]在所述透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)所述透明襯底上所述納米薄膜的透射率測(cè)量值Traip，所述角為光源發(fā)出光線與透明襯底的法線之間的夾角。
[0037]其中，透明襯底選取消光系數(shù)為O的襯底材料，如石英玻璃，Al2O3等。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，測(cè)量透射率時(shí)，通常測(cè)量一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的透射率譜(圖譜的橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)\，縱坐標(biāo)為透射率)。比如測(cè)200nm波長(zhǎng)?IOOOnm波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的透射率，測(cè)量間隔是每隔Inm測(cè)一個(gè)值，則共測(cè)量了 800個(gè)點(diǎn)。
[0039]而且，光源可以是激光或者全譜光源等任何光源，光源的選擇取決于操作者需要測(cè)量的波長(zhǎng)范圍。
[0040]示例性的，如圖2所示，在透明襯底上沒(méi)有設(shè)置單層所述納米薄膜時(shí)，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)的透射率基線，也就是通過(guò)積分球可以采集該角度入射下的透射光譜作為基準(zhǔn)，從而，在所述透明襯底上設(shè)置單層所述納米薄膜后，得到所述納米薄膜的透射
率測(cè)量值Texp。
[0041]通過(guò)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解積分球測(cè)量透射率的原理，在此不再贅述。[0042]以及，(2)對(duì)不透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角至10°角中任意角度入射時(shí)的反射率基線；
[0043]在不透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源在與反射率基線測(cè)量時(shí)一致角度入射時(shí)所述不透明襯底上所述納米薄膜的反射率測(cè)量值Rraip，所述角為光源發(fā)出光線與不透明襯底的法線之間的夾角；
[0044]其中，不透明襯底選取消光系數(shù)不為O的襯底材料，如硅片以及金、銀、銅等各種金屬材料。
[0045]可見(jiàn)，未放納米薄膜時(shí)測(cè)量反射率基線和測(cè)量與放置納米薄膜測(cè)量反射率測(cè)量值Rexp需要選擇相同的入射角度。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例納米薄膜的測(cè)量方法，可以選用5°角入射測(cè)量反射率基線和所述納米薄膜的反射率測(cè)量值irp。
[0047]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，測(cè)量反射率的時(shí)候，通常測(cè)量一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的反射率譜(圖譜的橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ，縱坐標(biāo)為透射率)或，比如測(cè)200nm波長(zhǎng)?IOOOnm波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的反射率，測(cè)量間隔是每隔Inm測(cè)一個(gè)值，則總共測(cè)量了 800個(gè)點(diǎn)。
[0048]示例性的，如圖3所示，在不透明襯底上沒(méi)有設(shè)置單層所述納米薄膜時(shí)，光源與探測(cè)器置于水平對(duì)準(zhǔn)位置，從光源出發(fā)經(jīng)M3到M2到Ml到探測(cè)器，此過(guò)程不經(jīng)過(guò)納米薄膜，測(cè)基線。M3、M2、Ml為平面鏡。
[0049]在不透明襯底上設(shè)置單層所述納米薄膜后，反轉(zhuǎn)M3，即旋轉(zhuǎn)M3到虛線所示位置，M2向下滑移到M2’虛線位置，光路如雙箭頭線所示，從光源出發(fā)經(jīng)M3到納米薄膜，再到M2’后，最后再到Ml到達(dá)探測(cè)器。
[0050]通過(guò)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解積分球測(cè)量反射率的原理，在此不再贅述。
[0051]或者，預(yù)先測(cè)量得到納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值，此時(shí)，步驟11獲得預(yù)先測(cè)量得到納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值即可。
[0052]而且，這里可以理解的是，上述測(cè)量場(chǎng)景下，納米薄膜的透射率測(cè)量值、反射率測(cè)量值是透明襯底上納米薄膜的透射率測(cè)量值、不透明襯底上納米薄膜的反射率測(cè)量值。因此，后續(xù)步驟中，納米薄膜的透射率計(jì)算值、反射率計(jì)算值也要考慮是透明襯底上納米薄膜的透射率計(jì)算值、不透明襯底上納米薄膜的反射率計(jì)算值。
[0053]具體而言，步驟12獲得所述納米薄膜的橢偏(橢圓偏振，簡(jiǎn)稱橢偏)參數(shù)的方式，可以包括:
[0054]使用橢偏儀對(duì)所述透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)；
[0055]使用橢偏儀對(duì)所述不透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)；
[0056]其中，所述角為光源發(fā)出光線與襯底的法線之間的夾角。
[0057]可見(jiàn)，對(duì)納米薄膜進(jìn)行變角度橢偏測(cè)量，采集納米薄膜橢偏參數(shù)。橢偏儀可以采用J.A.Woollam公司M-2000型橢偏儀，但不受此限制。橢偏參數(shù)即為橢偏儀測(cè)量輸出的橢偏參數(shù)V和Λ。Λ是橢圓偏振光的P波與s波間的相位差經(jīng)薄膜系統(tǒng)反射后發(fā)生的變化，而Ψ是橢圓偏振光相對(duì)振幅的衰減。[0058]如圖2所示，在透明襯底上設(shè)置單層所述納米薄膜(即薄膜樣品)。起偏器、補(bǔ)償器、檢偏器，探測(cè)器均屬于橢偏儀的器件。
[0059]如圖3所示，在不透明襯底上設(shè)置單層所述納米薄膜(即薄膜樣品)。起偏器、補(bǔ)償器、檢偏器，探測(cè)器均屬于橢偏儀的器件。
[0060]或者，預(yù)先對(duì)薄膜進(jìn)行變角度橢偏測(cè)量，采集納米薄膜橢偏參數(shù)，此時(shí)，步驟12獲得納米薄膜的橢偏參數(shù)即可。
[0061]具體而言，步驟13中預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值預(yù)估計(jì)厚度，并在后續(xù)透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較后，調(diào)整估計(jì)厚度。
[0062]具體而言，步驟13中根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)，可以包括:
[0063]將所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度代入橢偏方程，得到納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)。
[0064]簡(jiǎn)單說(shuō)明:光學(xué)常數(shù)可表示為復(fù)折射率0=n+ik, η為實(shí)部，代表折射率冰為虛部，
代表消光系數(shù)；i為虛數(shù)單位。則贗光學(xué)常數(shù)也可以相應(yīng)表示復(fù)折射率0=n+ik。
[0065]橢偏方程具體過(guò)程如下:
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，包括: 獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值； 獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)； 預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)； 根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值； 將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值，包括: 對(duì)透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)的透射率基線； 在所述透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)所述透明襯底上所述納米薄膜的透射率測(cè)量值Iχρ，所述角度為光源發(fā)出光線與不透明襯底的法線之間的夾角； 或者，對(duì)不透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角至10°角中任意角度入射時(shí)的反射率基線； 在不透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源在與反射率基線測(cè)量時(shí)一致角度入射時(shí)所述不透明襯底上所述納米薄膜的反射率測(cè)量值Rraip，所述角度為光源發(fā)出光線與不透明襯底的法線之間的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)，包括: 對(duì)于所述透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)； 對(duì)于所述不透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)； 所述橢偏參數(shù)包括Ψ和Λ，Δ為橢圓偏振光的P波與s波間的相位差經(jīng)薄膜反射后發(fā)生的變化，Ψ為橢圓偏振光相對(duì)振幅的衰減，所述角為光源發(fā)出光線與襯底的法線之間的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)，包括: 將所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度代入橢偏方程，得到納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)，贗光學(xué)常數(shù)表示為復(fù)折射率6=n+ik，η為實(shí)部，代表折射率；k為虛部，代表消光系數(shù)；i為虛數(shù)單位。； 橢偏方程為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值，包括: 對(duì)于所述透明襯底上所述納米薄膜，光源由空氣0°角入射，透明襯底的折射率為n3，贗光學(xué)常數(shù)為薄膜的復(fù)折射率6 = "2+//:2，則厚度為d以及波長(zhǎng)為λ時(shí)，所述納米薄膜的反射率R和透射率T分別為:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的納米薄膜的測(cè)量方法，其特征在于，將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)，包括: 通過(guò)以下均方差函數(shù)評(píng)價(jià)誤差值:
7.—種納米薄膜的測(cè)量裝置，其特征在于，包括: 透射率測(cè)量值/反射率測(cè)量值獲取單元，用于獲得納米薄膜的透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值； 橢偏參數(shù)獲取單元，用于獲得所述納米薄膜的橢偏參數(shù)； 贗光學(xué)常數(shù)獲取單元，用于預(yù)估計(jì)所述納米薄膜的厚度，根據(jù)所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度得到所述納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)； 透射率計(jì)算值/反射率計(jì)算值獲取單元，用于根據(jù)所述預(yù)估計(jì)厚度以及所述贗光學(xué)常數(shù)得到所述納米薄膜的透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值； 誤差比較單元，用于將透射率測(cè)量值或反射率測(cè)量值分別與透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值進(jìn)行誤差比較，將誤差值最小時(shí)對(duì)應(yīng)的預(yù)估計(jì)厚度以及贗光學(xué)常數(shù)作為所述納米薄膜的厚度以及光學(xué)常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米薄膜的測(cè)量裝置，其特征在于，所述透射率測(cè)量值/反射率測(cè)量值獲取單元，具體用于: 對(duì)透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)的透射率基線； 在所述透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源0°角入射時(shí)所述透明襯底上所述納米薄膜的透射率測(cè)量值T-，所述角度為光源發(fā)出光線與不透明襯底的法線之間的夾角； 或者，對(duì)不透明襯底，使用積分球測(cè)量光源0°角至10°角中任意角度入射時(shí)的反射率基線； 在不透明襯底上設(shè)置所述納米薄膜，使用積分球測(cè)量光源在與反射率基線測(cè)量時(shí)一致角度入射時(shí)所述不透明襯底上所述納米薄膜的反射率測(cè)量值Rraip，所述角度為光源發(fā)出光線與不透明襯底的法線之間的夾角； 所述橢偏參數(shù)獲取單元，具體用于: 對(duì)于所述透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)； 對(duì)于所述不透明襯底上所述納米薄膜，分別測(cè)量光源60°角至80°角中任意角度入射時(shí)的橢偏參數(shù)； 所述橢偏參數(shù)包括Ψ和Λ，Δ為橢圓偏振光的P波與s波間的相位差經(jīng)薄膜反射后發(fā)生的變化，Ψ為橢圓偏振光相對(duì)振幅的衰減，所述角為光源發(fā)出光線與襯底的法線之間的夾角； 所述贗光學(xué)常數(shù)獲取單元，具體用于: 將所述橢偏參數(shù)以及所述預(yù)估計(jì)厚度代入橢偏方程，得到納米薄膜的贗光學(xué)常數(shù)，贗光學(xué)常數(shù)表不為復(fù)折射率6=n+ik，η為實(shí)部，代表折射率；k為虛部，代表消光系數(shù)；i為虛數(shù)單位。； 橢偏方程為:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米薄膜的測(cè)量裝置，其特征在于，所述透射率計(jì)算值或反射率計(jì)算值獲取單元，具體用于: 對(duì)于所述透明襯底上所述納米薄膜，光源由空氣0°角入射，透明襯底折射率為n3，贗光學(xué)常數(shù)為薄膜的復(fù)折射率6 = ?2+/夂，則厚度為d以及波長(zhǎng)為λ時(shí)，所述納米薄膜的反射率R和透射率T分別為:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米薄膜的測(cè)量裝置，其特征在于，所述誤差比較單元，具體用于通過(guò)以下均方差函數(shù)評(píng)價(jià)誤差值:
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK103743349SQ201310743478
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】張?jiān)雒? 宮俊波, 代如成, 王中平, 丁澤軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)