[发明专利]一种薄吸收膜的光学常数与厚度的测量装置及方法

权利要求书

1.一种薄吸收膜的光学常数与厚度的测量方法，其特征在于，该测量方法包括以下步骤：

S1，提供薄吸收膜的光学常数与厚度的测量装置，所述测量装置包括集成于一体的椭偏参数测量模块与反射率测量模块，所述椭偏参数测量模块与所述反射率测量模块相对设置，且所述椭偏参数测量模块得到的探测光束与所述反射率测量模块得到的探测光束辐照于待测样品的相同位置，从而实现了待测样品表面同一点的椭偏参数与反射率的同时、原位及在线测量；所述椭偏参数测量模块测量所述待测样品椭偏参数的过程与所述反射率测量模块测量所述待测样品反射率的过程是同步的，从而获取所述待测样品原位的、实时的椭偏参数与反射率；接着，将所述测量装置进行对准后采用所述反射率测量模块对参考样品进行测量并记录相应的反射光强曲线I_r；

S2，采用椭偏参数测量模块及反射率测量模块对待测样品进行测量以得到椭偏参数ψ_m、Δ_m及反射光强曲线I_s，并在无样品的情况下测得所述反射率测量模块的直流噪声信号I_DC，进而采用公式R＝(I_s-I_DC)/(I_r-I_DC)计算出所述待测样品的法向反射率R_m；

S3，建立所述待测样品的光学模型f(x,a)，并利用所述待测样品的先验厚度d₀确定一个厚度遍历范围[d_min,d_max]，该厚度遍历范围[d_min,d_max]包含待测样品的真实厚度d_real，并将此厚度遍历范围[d_min,d_max]离散成一系列厚度值d₁、d₂、d₃、…、d_k、…、d_n，然后逐一遍历；

S4，将待测样品的猜想光学常数n_guess、k_guess和遍历厚度d_k输入到所述光学模型f(x,a)中，计算得到理论的ψ_c、Δ_c和反射率R_c，然后结合椭偏参数ψ_m、Δ_m及法向反射率R_m进行逐波长拟合以得到遍历厚度d_k对应的均方根误差MSE_k，所有的MSE_k将构成一个集合{MSE}，该集合{MSE}中的最小值MSE_min所对应的遍历厚度值即为待测样品的测量厚度值；

S5，采用振子模型来表达步骤S4中反演拟合得到的光学常数，并重新对所测椭偏参数进行全光谱式的反演拟合，以得到更准确的光学常数。

2.如权利要求1所述的薄吸收膜的光学常数与厚度的测量方法，其特征在于：步骤S4中的反演拟合采用公式(1)进行，步骤S5中的反演拟合采用公式(2)进行，公式(1)及公式(2)分别为：

式中，n_ini和k_ini为在前一个波长点上由反演拟合得到的初始光学常数。

3.如权利要求1所述的薄吸收膜的光学常数与厚度的测量方法，其特征在于：所述椭偏参数测量模块包括第一宽光谱光源、第一准直透镜组、第一偏振片、第一1/4波片及第一中空电机，所述第一宽光谱光源、所述第一准直透镜组、所述第一偏振片及所述第一1/4波片依次间隔设置以形成入射光路，所述第一1/4波片连接于所述第一中空电机。

4.如权利要求3所述的薄吸收膜的光学常数与厚度的测量方法，其特征在于：所述椭偏参数测量模块包括第二中空电机、第二1/4波片、第二偏振片、第二消色差会聚透镜及第一光谱仪，所述第二1/4波片、所述第二偏振片、所述第二消色差会聚透镜及所述第一光谱仪依次间隔设置以形成反射光路，所述第二1/4波片连接于所述第二中空电机。