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专利号: 201910086651X
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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碳化硅衬底在入射角度α1、α2、α3下的椭偏数据,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;入射角度α1、α2远离碳化硅衬底的布儒斯特角,入射角度α3靠近碳化硅衬底的布儒斯特角;

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:建立碳化硅衬底基底的光学模型,即空气层‑基底层,空气层的光学常数为已知条件,基底层光学常数由Cauchy色散模型替代,表示为:折射率:

消光系数:

其中折射率n(λ)由三个参数A、B、C描述,消光系数k(λ)由Ak、Bk、λb三个参数描述,其中λb的值由分析者设定;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下的仿真数据,即ψ关于λ的两条曲线,通过最优化算法Levenberg‑Marquardt调整模型参数,波长范围选择500nm‑1600nm,将两个入射角度α1和α2下的仿真数据与测量数据进行非线性拟合得到最优的模型参数,基底层Cauchy模型参数仅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的光学模型,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下仿真数据,即ψ、Δ关于λ的曲线;

进行入射角度α2下仿真数据与测量数据进行非线性拟合,波长范围选择500nm‑1600nm;

变质层Cauchy模型参数A、B、C、Ak、Bk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Ak、Bk也参与拟合,从而获取变质层光学常数;

4)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。