【技术实现步骤摘要】
一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置及测量方法
[0001]本专利技术涉及椭偏光学测量系统，特别是公开一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置及测量方法。
技术介绍
[0002]随着新型薄膜材料的不断涌现，纳米薄膜技术得到了广泛的应用，纳米薄膜结构尺寸加工精度极大影响着半导体等器件的性能指标，因此对纳米薄膜材料厚度进行快速、低成本、非破坏性的精确测量对于纳米科技的发展具有十分重要的意义。
[0003]椭圆偏振测量技术是一种利用偏振光来表征薄膜厚度及光学常数的光学计量技术，具有测量速度快、精度高而且能够实现非接触无损测量，近年来在纳米测量领域得到了广泛的应用并逐渐成为未来发展的主流趋势。
[0004]对于纳米薄膜采用不同类型的仪器进行膜厚测量，椭偏仪系统具有更高的精度，拥有重要的发展前景。但其测量时薄膜厚度与光学常数有关，进而椭偏测量系统无法实现膜厚量值的直接溯源性。目前常用纳米薄膜标准样片对椭偏仪进行校准，国内几乎全面进口标准样片对椭偏仪进行计量校准，不仅花费大量资金、周期长、效率低，而且无法从根本上解决仪器
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：包括激光光源、滤光轮、光隔离器、反射镜组、起偏调制模块、样品台、检测调制模块和信号采集处理模块，所述起偏调制模块包括第一光阑、起偏器、匀速旋转的第一相位补偿器和第二光阑；所述检偏调制模块包括第三光阑、匀速旋转的第二相位补偿器、检偏器、第四光阑和硅探测器；所述第一相位补偿器、第二相位补偿器和硅探测器分别与所述信号采集处理模块相连；所述信号采集处理模块包括相互连接的信号采集单元和PC上位机；所述激光光源发出平行光激光光束，所述激光光束依次经所述滤光轮、光隔离器和反射镜组后以入射角θ入射至起偏调制模块，然后依次通过所述第一光阑、起偏器、第一相位补偿器和第二光阑后形成调制偏振光并入射至待测样品，所述偏振光经待测样品反射后依次通过所述第三光阑、第二相位补偿器、检偏器和第四光阑进行偏振光解调，最后被所述硅探测器接收；所述信号采集单元设置在所述硅探测器后、并将所述硅探测器接收到的光强信号转换为数字信号，发送至PC上位机进行数据处理得到待测薄膜厚度。2.根据权利要求1所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述信号采集处理模块将收到的光强信号转换为数字信号后，所述PC上位机进行数据处理获得单波长下待测样品的椭偏参数振幅比角ψ和相位差角Δ，进而得到待测薄膜厚度d，厚度d的表达式为：其中，X是关于椭偏参数振幅比角ψ和相位差角Δ的函数；λ为激光光源的入射光波长；为待测样品的折射率；θ1是入射光从空气介质入射至待测样品上的折射角。3.根据权利要求1或2所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述激光光源的入射光波长为632.8nm的固定波长。4.根据权利要求1所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述起偏调制模块与检测调制模块以样品台的中心线为轴线左右对称设置，所述第一相位补偿器与所述第二相位补偿器分别通过电机驱动以固定的转速比5:1进行连续同步旋转。5.根据权利要求1所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述第一相位补偿器和第二相位补偿器为复合型消色差相位延迟器波片。6.根据权利要求1所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述第一光阑、第二光阑、第三光阑和第四光阑分别固定在光路中轴线上。7.根据权利要求1所述的一种基于激光椭偏系统的薄膜厚度测量装置，其特征在于：所述激光光源为氦氖激光器发出的激光光源。8.一种如权利要求1<...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷李华，曹程明，沈瑶琼，管钰晴，邹文哲，傅云霞，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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