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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种用于测量薄膜和硅基底厚度的复合光谱测量方法及系统，该方法设置测量光路和参考光路双光路，使待测样品放在测量光路末端，使参考样品放在参考光路末端，使白光光源输出非偏振平行白光光束，经分束器分为两束，一束进入测量光路，另一束进入参考光路；分别入射在待测样品及参考样品上；收集待测样品及参考样品两者对白光光束的反射光，得到差分反射光谱信号；利用光谱数据曲线拟合算法获得待测样品的各层膜厚度值；使用二向色镜将可见光与近红外光耦合于同一系统，采集待测样品在近红外光波段下的反射光谱，采用傅里叶算法计算待测样品复合光学厚度；由各层膜厚度值和复合光学厚度求得硅基底厚度。本发明测量速度快，稳定性高。

主权项：1.一种用于测量薄膜和硅基底厚度的复合光谱测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，待测样品为包含N层薄膜及硅基底的多层介质材料；设；zi为第i层介质厚度，ni为第i层介质折射率，i为介质层编号，其中薄膜介质层编号为1～N，硅基底的介质层编号为N+1；其中ni为已知参数；配置反射率已知的标准样品、参考样品；步骤2，设置复合光谱测量结构，复合光谱测量结构设置可见光谱差分反射测量模块和近红外反射光谱测量模块；可见光谱差分反射测量模块用于测量多层材料中各层薄膜厚度；近红外反射光谱测量模块用于测量多层材料的复合光学厚度；可见光谱差分反射测量模块设置测量光路和参考光路双光路，在测量光路中设置用于耦合可见光测量光束和近红外测量光束的二向色镜；可见光谱差分反射测量模块，其设置第一分束器，其输出非偏振平行可见光测量光束，经第一分束器分为两束，一束进入测量光路，另一束进入参考光路；在测量光路末端放置标准样品，在参考光路末端放置参考样品；可见光谱差分反射测量模块输出可见光测量光束，分别经过测量光路及参考光路对应入射至标准样品及参考样品，可见光谱差分反射测量模块分别采集来自标准样品和参考样品的可见光差分反射光谱数据，对测量光路和参考光路两光路的通光系数比进行标定；设t为测量光路、参考光路两者光路通光系数比；将测量光路末端的标准样品更换为待测样品，可见光谱差分反射测量模块输出可见光测量光束，并分别采集来自待测样品和参考样品的可见光差分反射光谱数据；测量光路中设有二向色镜；使用二向色镜将可见光与近红外光耦合于测量光路；近红外反射光谱测量模块输出近红外测量光束，近红外测量光束通过二向色镜进入测量光路，入射至待测样品；近红外反射光谱测量模块经由二向色镜采集待测样品的近红外反射光谱数据；步骤3，建立待测样品的包含N层薄膜的分层介质堆叠模型，每层介质模型用关于介质厚度与对应介质折射率乘积的特性矩阵表示；由测量光路和参考光路两光路的通光系数比来校正待测样品的可见光差分反射光谱数据；由待测样品的可见光差分反射光谱数据，获得待测样品的可见光差分反射光谱曲线；利用可见光差分反射光谱曲线拟合算法对各层薄膜的厚度进行拟合运算，获得待测样品的各层薄膜厚度值z1～zN；步骤4，由近红外反射光谱测量模块采集的待测样品的近红外反射光谱数据，采用傅里叶算法得到步骤5，设：则硅基底厚度zN+1由下式求得： 其中，z1～zN由步骤3得到；a由步骤4得到。

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百度查询： 天津大学 用于测量薄膜和硅基底厚度的复合光谱测量方法及系统