[发明专利]采用等效物理结构模型测量SiO

说明书

本发明为一种采用等效物理结构模型测量SiO₂薄膜厚度的方法，其特征在于：所述测量SiO₂薄膜厚度的方法是基于椭偏法采用微纳米薄膜厚度标准样片结合等效物理结构模型进行测量SiO₂薄膜的厚度，所述的等效物理结构模型是根据SiO₂薄膜的实际多层膜物理结构模型建立的简化等效物理结构模型，实际多层膜物理结构模型顺序包括表面粗糙层、SiO₂薄膜层、中间混合层及Si基底层，其中所述的中间混合层为Si基底层与SiO₂薄膜层之间反应产生的Si_xO_y产物膜层。本发明可保证不同厂家、型号的椭偏仪建立薄膜物理结构模型的统一性与结果的一致性，为建立和完善微纳米薄膜量值溯源体系奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种薄膜厚度测量的等效模型替代法，特别是公开一种采用等效物理结构模型测量SiO₂薄膜厚度的方法，根据微纳米薄膜厚度标准样片的计量、溯源性需求，简化建模步骤，实现不同厂家、品牌的椭偏仪在同种材料膜系结构的物理结构模型的标准化，用于校准椭偏类光学薄膜测量仪器。

背景技术

随着科学技术的不断创新，半导体工业、精密工程工业、纳系统技术（NEMS）和纳米材料科学迅速发展，致使对微纳结构高精度、准确地定量化测量的需求越来越迫切。纳米薄膜厚度这一特征参数在半导体加工、机械制造等先进产业逐渐受到重视，并且微型器件特征尺寸日益缩减，薄膜厚度尺寸越来越小，实现对薄膜厚度度参数的精确测量日益迫切。同时，薄膜技术和微型器件在航空、航天、医疗、半导体等产业中广泛应用，推动着薄膜测试技术对薄膜厚度的量值评价方法与结果的统一化发展，因此，研究微纳米薄膜的评价方法，建立微纳米薄膜厚度溯源体系已成为完善我国长度计量体系的首要任务。

为满足现阶段高精密行业发展的测试需求，保证测量仪器的可靠性，保证测量结果的一致性，微纳米薄膜标准样片作为实物标准，被广泛的应用于薄膜测量仪器的校准工作中。实际应用中，不同加工方式、不同测量原理等都会影响薄膜厚度评价结果的准确性。所以，为了提高薄膜厚度量值传递的一致性与可靠性，在微纳米薄膜标准样片的评价模型等方面建立统一的等效模型是实现微纳米薄膜厚度准确量值溯源的基础，也是促进微纳米薄膜相关产业持续健康发展的重要支撑。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，设计一种采用等效物理结构模型测量SiO₂薄膜厚度的方法，采用的是一种理想化SiO₂薄膜（即以Si硅片为基底，生长有SiO₂的薄膜的微纳米薄膜）物理结构模型，根据椭偏法测量原理，对其结构模型进行等效替代，不仅简化了物理结构模型建模步骤，而且为建立微纳米薄膜测量溯源体系提供统一的结构模型，可保证不同厂家、型号的椭偏仪建立薄膜物理结构模型的统一性与结果的一致性，为建立和完善微纳米薄膜量值溯源体系奠定基础。

本发明是这样实现的：一种采用等效物理结构模型测量SiO₂薄膜厚度的方法，其特征在于：所述测量SiO₂薄膜厚度的方法是基于椭偏法采用微纳米薄膜厚度标准样片结合等效物理结构模型进行测量SiO₂薄膜的厚度，所述的等效物理结构模型是根据SiO₂薄膜的实际多层膜物理结构模型建立的简化等效物理结构模型，实际多层膜物理结构模型顺序包括表面粗糙层、SiO₂薄膜层、中间混合层及Si基底层，其中所述的中间混合层为Si基底层与SiO₂薄膜层之间反应产生的Si_xO_y产物膜层，测量方法包括下述步骤：

（1）将被测薄膜的实际物理结构特征简化为等效物理结构模型，

（2）根据被测薄膜的材料结构特征及光学特性建立光学色散模型，

（3）采用数值迭代反演求解椭偏参数，

（4）椭偏参数评价验证，