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光谱型椭偏仪的校准(二)-椭偏仪的基本原理

发布时间:2023-06-28 17:04:15 浏览量:1544 作者:Alex

摘要

对光谱型椭偏仪校准结果受测量模型影响大的问题进行研究,提出一种不受测量模型影响的校准方法,即通过校准椭偏角实现光谱型椭偏仪的校准。

正文


光谱型椭偏仪的校准(二)-椭偏仪的基本原理


针对光谱型椭偏仪校准结果受测量模型影响大的问题进行研究,提出一种不受测量模型影响的校准方法,即 通过校准椭偏角实现光谱型椭偏仪的校准。依据椭偏仪测量原理,通过仿真分析确定实现较大范围内椭偏角校准所需标准样片的薄膜厚度量值,并采用半导体热氧化工艺制备出性能稳定的膜厚标准样片。


椭偏仪是利用椭圆偏振术对透明薄膜进行无损测量的一种仪器,它是利用偏振光在薄膜上下表面的反射,通过菲涅耳公式得到光学参数和偏振态之间的关系来确定光学薄膜折射率和厚度。因其准确度高且为非破坏性测量,是测量光学薄膜折射率和厚度zui常用的一种测量仪器。


椭圆偏振术的数学模型为



式中:


— 偏振角;

Δ— 两个偏振分量的相位差经薄膜后所发生的变化;

 d — 薄膜厚度;

 n0— 空气折射率;

 n1— 薄膜折射率;

 n2— 衬底折射率;

 入射角度;

 — 入射光波长。


和Δ分别反映了偏振光经过薄膜反射前后强度和相位的变化,统称为椭偏角。目前,基于椭偏角的椭偏仪校准方法主要采用的是空气测量法。


空气测量法验证椭偏角准确度的过程是调整光谱型椭偏仪入射角,使入射光直接入射到其接收器。由于偏振光直接经过空气进入接收器,可以认为偏振光状态并未发生改变,因此上式右侧的结果为 1,通过对其求解得到 =45°,Δ= 0。


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