[发明专利]用于纳米厚度SiO2厚度的差分反射光谱测量方法

权利要求书

1.一种用于纳米级SiO2层厚度的差分反射光谱测量方法，包括以下步骤：

1)制备标准样品：制备SiO2层厚为100nm标准样品，对SiO2层表面粗糙度值进行检定；

2)确定标准样品的厚度值和光学常数：将标准样品定义为空气层-SiO2层-Si基底层结构，使用标准介电函数作为各材料的物理模型，根据椭偏仪测得的偏振参数，拟合计算出标准样品的厚度值和光学常数；

3)确定测量装置的透射率：使用步骤2)测得的标准样品的光学常数计算光学反射率，同时利用白光光源发光强度分布曲线、光谱仪感光分布曲线对测量装置的透射率进行测定，使用所测定的透射率校正测量装置获得的光谱数据；利用快门的通断，获取参考镜的反射光强，实现光源的光强漂移检测，用于光源发光强度分布曲线的数据补偿；所述测量装置包括：白光光源、分束器、第一快门、第二快门、参考镜和光谱仪，白光光源的出射光入射分束器后，由分束器产生的反射光通过第一快门后入射到样品表面；样品的反射光经过分束器后，其透射光由光谱仪进行光谱强度采集；白光光源的出射光经由分束器产生的透射光束，通过第二快门后由入射到参考镜表面；参考镜表面的反射光经由分束器反射后，由光谱仪进行光谱强度采集；通过第一快门和第二快门的分时通断，实现样品和参考镜的反射光谱的测量；

4)建立差分光谱测量的多层膜光学模型：将待测样品定义为空气层—SiO2粗糙层—SiO2层—过渡层—Si基底层的多层膜光学模型；

5)建立差分光谱测量的多层膜材料物理模型，方法如下：采用混合介质的有效介质理论建立空气层/SiO2粗糙层和SiO2层/过渡层的物理模型；利用步骤1)得到的粗糙度作为初始厚度参考值；SiO2层为单一材料构成，使用步骤2)确定的光学常数作为参考值；Si基底层为单一材料构成，使用步骤2)确定的光学常数作为参考值；

6)获取待测样品SiO2层的厚度值：使用差分光谱测量方法获得标准样品和待测样品的差分光谱曲线，利用光谱数据曲线拟合算法对多层膜中各层的厚度进行反演运算，获得SiO2层的厚度值。

2.根据权利要求1所述的差分反射光谱测量方法，其特征在于，步骤2)中，所述椭偏仪测量采用55°至65°变角度测量，所述拟合计算使用波长范围为400纳米至1微米，所述SiO2层的标准介电函数为应用于透明材料的柯西公式。

3.根据权利要求1所述的差分反射光谱测量方法，其特征在于，步骤6)中，所述的曲线拟合算法为基于Levenberg-Marquard的非线性最小二乘曲线拟合方法。