高精度寬光譜穆勒矩陣橢偏儀研制與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著納米制造技術(shù)的發(fā)展，集成電路制造、平板顯示、光伏太陽能電池等新型行業(yè)逐步成為國家重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)。在納米制造過程中對材料光學(xué)常數(shù)、納米薄膜厚度和納米結(jié)構(gòu)三維形貌參數(shù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確和非破壞性的測量對提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品性能具有十分重要的意義。掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和透射電子顯微鏡由于測量速度慢、操作復(fù)雜、具有破壞性等缺點(diǎn)，難以達(dá)到納米制造過程中的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的要求。而橢偏儀由于其快速、低成本、非破壞性的優(yōu)點(diǎn)，在微納測量和工藝監(jiān)測領(lǐng)域

2、獲得了廣泛的應(yīng)用。
　　與傳統(tǒng)橢偏儀只能測量獲得樣品的兩個(gè)橢偏參數(shù)(振幅比和相位差)相比，穆勒矩陣橢偏儀可以在一次測量中獲得樣品全部的穆勒矩陣參數(shù)，因而可以獲得樣品更加豐富的測量信息。在各種穆勒矩陣橢偏儀實(shí)現(xiàn)形式中，雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器型穆勒矩陣橢偏儀由于其適應(yīng)波段寬，測量速度快，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本學(xué)位論文圍繞高精度寬光譜雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器穆勒橢偏儀設(shè)備研制和應(yīng)用研究這一主題，主要研究工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　首先，

3、系統(tǒng)地分析了雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器穆勒矩陣橢偏儀測量過程中誤差的來源、分類和傳播，建立了雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器穆勒矩陣橢偏儀誤差傳遞模型，評估了系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差對穆勒矩陣橢偏儀測量精度的影響，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了誤差傳遞模型的有效性。
　　分別提出了迭代求解與直接求解相結(jié)合的雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器穆勒矩陣橢偏儀系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定方法和系統(tǒng)模型誤差修正方法。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所標(biāo)定雙旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器穆勒矩陣橢偏儀系統(tǒng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的系統(tǒng)模型誤差修正方法很

4、好的修正了有限帶寬情況下補(bǔ)償器的色散引入的退偏效應(yīng)，進(jìn)而修正了該退偏效應(yīng)導(dǎo)致的穆勒矩陣測量誤差。
　　完成了國內(nèi)首臺高精度寬光譜穆勒矩陣橢偏儀的設(shè)備研制，對所研制設(shè)備進(jìn)行性能評估，并由中國計(jì)量科學(xué)研究院對所研制設(shè)備的測量準(zhǔn)確度和重復(fù)性測量精度進(jìn)行測試。
　　利用研制儀器開展了一系列應(yīng)用研究，充分利用其測量光譜范圍寬和測量所得穆勒矩陣包含樣品信息多的特點(diǎn)，對各向同性薄膜、各向異性薄膜、曲面薄膜和納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量表征，展示了所研