[发明专利]一种微纳深沟槽结构在线测量方法及装置

权利要求书

1.一种微纳深沟槽结构在线测量方法，其步骤包括：

第1步将线偏振红外光束投射到包含微纳深沟槽结构的待测物品表面，红外光束的波长为2～20um；

第2步入射光束经微纳深沟槽结构各表面反射后，采用红外探测器接收各反射信号，得到包含沟槽几何信息的干涉信号；

第3步对第2步得到的干涉信号进行傅立叶变换，得到基于波数的红外反射光谱；

第4步对第3步得到的红外反射光谱进行低通滤波，滤除待测物品背部杂散光光谱，得到反映沟槽结构特点的测量反射光谱；

第5步根据待测深沟槽结构特点，建立其等效多层薄膜堆栈光学模型，利用式(I)计算得到的各波长下的等效多层薄膜堆栈的反射系数r，利用反射系数r得到该沟槽结构的理论反射光谱；

r=M21M11---(I)]]>

其中，M11M12M21M22=D0-1[Πl=1NDlPlDl-1]Ds---(II)]]>

其中式(II)中，M₁₁、M₁₂、M₂₁、M₂₂为多层光学传播矩阵各项中间变量，D₀是环境的光学特征矩阵，D_s是基底的光学特征矩阵，P_l是第l层相位变化角的矩阵函数，D_l是等效多层薄膜堆栈第l层的折射率和折射角的矩阵函数，其中，D_l按照式(III)或(IV)计算：

对于TE偏振方向：

Dl=11nTE2cosθl-nTE2cosθl---(III)]]>

对于TM偏振方向：

Dl=cosθlcosθlnTM2-nTM2---(IV)]]>

其中，θ_l为第l层折射角，n_TE2和n_TM2为各等效层TE偏振和TM偏振方向的等效折射率，其计算式分别为式(V)和式(VI)：

nTE2={nTE02+13[πf(1-f)pλ]2(ng2-nm2)2}1/2---(V)]]>

nTM2={nTM02+13[πf(1-f)pλ]2(1ng2-1nm2)2nTM06nTE02}1/2---(VI)]]>

其中，n_TE0和n_TM0分别是TE和TM偏振方向的零阶等效折射率，即在散射测量法中零级衍射；λ是探测光束波长，p是沟槽阵列周期长度，f是各层占空比，n_g和n_m分别是沟槽材料和其中填充材料折射率；

第6步利用第5步得到的理论反射光谱拟合第4步得到的测量反射光谱，提取得到微纳深沟槽结构的几何形貌参数。