[发明专利]一种抛光碳化硅衬底变质层厚度和光学常数椭偏检测方法

摘要

本发明提供了一种抛光碳化硅衬底变质层厚度和光学常数椭偏检测方法，主要是提供后续椭偏数据的分析方法，包括碳化硅衬底椭偏测量、碳化硅衬底基底折射率分析、碳化硅衬底变质层光学常数分析、碳化硅衬底变质层厚度分析。其中碳化硅衬底椭偏测量部分包括测量角度的选择。碳化硅衬底基底折射率分析部分包括分析波长的选择，色散模型及参数的选择。碳化硅衬底变质层光学常数分析部分包括变质层分析过程、色散模型参数的选择。碳化硅衬底变质层厚度分析部分包括厚度分析过程。本发明不仅可以实现抛光碳化硅衬底变质层厚度的测量，同时可以获取变质层以及基底层的光学常数。该方法不仅适用抛光碳化硅衬底，也适用其他抛光衬底片表面变质层的检测。

主权项

1.一种抛光碳化硅衬底变质层厚度和光学常数椭偏检测方法，其特征在于包括如下步骤：1)抛光后的碳化硅衬底椭偏数据获取：由宽光谱椭偏仪在反射模式下测量获得，所述椭偏数据描述的是输出光波与输入光波的振幅之比ψ和相位差Δ与波长λ的关系。2)抛光后的碳化硅衬底基底折射率n(λ)、消光系数k(λ)求解：由Cauchy色散模型描述：其中折射率n(λ)由三个参数A、B、C描述，消光系数k(λ)由A_k、B_k、λ_b三个参数描述，其中λ_b的值由分析者设定；建立碳化硅基底模型，即空气层‑基底层，基底层光学常数由Cauchy色散模型替代，通过膜系传递矩阵建立光与样品的相互作用关系，从而生成入射角度α₁和α₂(远离布儒斯特角，基底层光学常数对椭偏数据ψ影响显著)下仿真数据，即ψ关于λ的两条曲线，通过仿真数据与测量数据进行非线性拟合，基底层Cauchy模型参数A、B、C参与非线性拟合，消光系数k(λ)设为0，从而获取基底层的折射率。3)抛光后的碳化硅衬底变质层光学常数分析：建立抛光碳化硅衬底模型，其几何结构由空气层、变质层以及基底层构成，空气层光学常数已知，变质层和基底层都由Cauchy模型替代，基底层Cauchy模型模型参数A、B、C由步骤2)确定；通过透射电镜实验获取衬底变质层的平均厚度，该厚度作为变质层厚度的参考值；通过膜系传递矩阵建立光与样品的相互作用关系，从而生成入射角度α₃(靠近布儒斯特角，变质层厚度对椭偏数据Δ影响显著)下仿真数据，即ψ、Δ关于λ的曲线；仿真数据与测量数据进行非线性拟合，变质层Cauchy模型参数A、B、C、A_k、B_k参与非线性拟合，若仿真曲线可以较好的匹配测量曲线，即可获取变质层的光学常数；若仿真曲线不能匹配测量曲线，说明基底层存在吸收，重新进行非线性拟合，将基底层Cauchy模型参数A_k、B_k也参与拟合，从而获取变质层光学常数。第四步，抛光后的碳化硅衬底变质层厚度分析：不改变步骤3)建立的光学模型，由步骤3)分析结果固定变质层Cauchy模型参数以及基底层的Cauchy模型参数，变质层厚度参与拟合；对入射角度α₃下的每个位置的椭偏数据进行非线性拟合，提取每个位置变质层的厚度值，从而获取碳化硅衬底表面变质层厚度的分布情况。