[发明专利]一种薄膜厚度和折射率的测量方法及系统

权利要求书

1.一种薄膜厚度和折射率的测量方法，其特征在于，包括：

激光光束经过色散透镜形成色散光，所述色散光入射至样品，并获取所述色散光经过所述样品表面反射后形成的光谱共焦信号；

根据所述光谱共焦信号获取所述样品的上下表面距离差，得到所述上下表面距离差与样品实际厚度以及样品折射率的第一关系式；

对所述光谱共焦信号进行数据处理得到干涉信号，根据所述干涉信号计算得到所述样品的表面光程差，得到所述表面光程差与所述样品实际厚度以及所述样品折射率的第二关系式；

联合所述第一关系式以及所述第二关系式得到所述样品实际厚度以及所述样品折射率。

2.如权利要求1所述的薄膜厚度和折射率的测量方法，其特征在于，所述激光光束经过色散透镜形成色散光之前，还包括：

所述激光光束通过第一凸透镜至入射分光棱镜的第一输入端，并从所述分光棱镜的第一输出端输出至所述色散透镜。

3.如权利要求2所述的薄膜厚度和折射率的测量方法，其特征在于，所述激光光束经过色散透镜形成色散光之前，还包括：

所述激光光束从所述分光棱镜的第二输出端输出至第二凸透镜，经过所述第二凸透镜汇聚之后，入射至参考平面。

4.如权利要求3所述的薄膜厚度和折射率的在线测量方法，其特征在于，所述获取所述色散光经过所述样品表面反射后形成的光谱共焦信号之前，包括：

经过所述样品反射，以及经过所述参考平面反射的所述激光光束通过激光光束反射式衍射光栅入射至第三凸透镜，经过所述第三凸透镜汇聚之后入射至图像采集装置。

5.如权利要求4所述的薄膜厚度和折射率的测量方法，其特征在于，所述根据所述光谱共焦信号获取所述样品的上下表面距离差，得到所述上下表面距离差与样品实际厚度以及样品折射率的第一关系式，包括：

所述根据所述光谱共焦信号获取样品前表面位置z₁以及样品后表面位置z₂，得到所述上下表面距离差Δz；

根据所述色散透镜的数值孔径NA以及所述上下表面距离差Δz，得到所述上下表面距离差Δz与所述样品实际厚度t以及所述样品后表面对应的光谱峰值所在波长的相折射率n_p的所述第一关系式：

$\mathrm{\Δ}z=z_2-z_1=t\×\frac{\sqrt{1-{\mathrm{NA}}^2}}{\sqrt{n_p^2-{\mathrm{NA}}^2}}.---\left(1\right)$