畢業(yè)論文——對于單一傳輸測量薄膜光學(xué)常數(shù)的測定方法關(guān)鍵綜述

1、對于單一傳輸測量薄膜光學(xué)常數(shù)的測定方法：關(guān)鍵綜述摘要：光傳輸測量通常用于常規(guī)薄膜光學(xué)常數(shù)的測定。本文提出了一種對評估這些傳輸數(shù)據(jù)的不同方法概述，因此對于復(fù)雜的折射率值有三組不同區(qū)分使用的方法：（1）至少使用兩種不同的光測量；（2）用色散關(guān)系或者一般的物理去約束近似的依賴于波長的折射率的行為；和（3）一個“虛擬”的測量作為第二個變量。該方法從組（2）和（3）（只需要一個單一的傳輸測量）被作為是更詳細(xì)的處理和內(nèi)容的準(zhǔn)確性評價(jià)。1簡介對依賴于

2、波長的精確值的知識的固體薄膜的復(fù)折射率非常重要的，無論是從基礎(chǔ)技術(shù)的觀點(diǎn)還是它產(chǎn)生的光能隙的基本信息（半導(dǎo)體和絕緣體），缺陷水平，聲子與等離子體頻率等。此外，折射率指數(shù)對于光學(xué)組件的設(shè)計(jì)與模型是必要的，例如干涉濾光片的光學(xué)涂層。對于各向同性的模型，均勻平面平行薄膜也可以采用，在實(shí)部和虛折射率的零件可以用每個波長來完全確定該膜的光學(xué)特性（在大多數(shù)情況下，膜厚可以在同一時(shí)間被確定）。因此，兩個獨(dú)立的測量是必要的，在為了每個波長以求解未知數(shù)N

3、（λ）和k（λ）。如果不能滿足上述要求（對于不均勻膜[13]或粗糙膜[45]），盡管稍微更復(fù)雜，但大多數(shù)情況下，它仍然可能在模擬“非理想的”薄膜的光學(xué)特性。許多方法已經(jīng)設(shè)計(jì)出用于判定薄膜的折射率。最重要的方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)將被討論，以下三種不同的方法將被區(qū)分使用：（1）至少有兩個不同的光學(xué)測量；（2）用色散關(guān)系或者一般的物理去約束近似的依賴波長折射率的行為；（3）一個“虛擬”的測量作為第二個變量。在方法中將給予特別注意，僅使用一個單一的透

4、射光譜（基團(tuán)（2）和（3）），因?yàn)檫@些要求最少的實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)誤差在結(jié)果上的依賴性將不會明確地在這里討論；此已經(jīng)詳細(xì)在其他研究中[68]完成。能的，如果薄膜是不完全均勻(組成或厚度)的，這是不可避免的，這進(jìn)一步降低了該方法的總體精度。（3）沒有簡單的方法來測量垂直入射反射。對于通常的方法(如上所述)，入射角度為7[14]。為了實(shí)現(xiàn)最大的精確度，在隨后的計(jì)算中，這個角度應(yīng)該考慮，它也使得測量產(chǎn)生敏感的極化效應(yīng)。（4）從（R，T）測定的（N

5、，K）是基于一種數(shù)值反轉(zhuǎn)。許多論文已經(jīng)發(fā)表了不同的反演方法[10]和該技術(shù)對精度的限制[1517]，但它往往通常仍保持錯誤源和多種解決方案的可能性。備注：如果薄膜的光傳輸由于過度吸收而極低，那么反射測量可能是唯一的選擇。在這種情況下，該組合使用兩個反射測量，也可以使用不同的入射角或不同的偏振角或者兩者一起使用。許多其他的方法中，使用兩種不同的測量，已經(jīng)出版。我們只總結(jié)了幾個這些的例子：（1）對兩個不同的膜傳輸測量薄膜厚度[18]：很明顯

6、，這種方法要求折射率相對于膜的厚度是獨(dú)立的。此外，它不能被用作常規(guī)分析方法：最常見的，薄膜的厚度必須在兩種不同的厚度值之間進(jìn)行分析。一個相關(guān)的方法是基于測量在金屬基板上沉積薄膜的部分[19]，再次在薄膜沉積需要額外的研究。（2）橢偏儀：這是一個非常強(qiáng)大的技術(shù)（特別是橢圓偏振光譜法）用于測定薄膜與基體的光學(xué)常數(shù)[20]。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它在微電子工業(yè)中被廣泛使用[21]，特別是對于半導(dǎo)體晶圓單層厚的氧化物層的分析。該技術(shù)實(shí)力雄厚，其極端表面

7、的敏感性，同時(shí)也是它的弱點(diǎn)：在薄膜非常薄的層會產(chǎn)生污染，從而將產(chǎn)生不同的光學(xué)常數(shù)。近年，橢偏測量也已在執(zhí)行傳輸模式[22]，而不是通常的反射模式。仔細(xì)建模研究層系統(tǒng)橢偏儀測量的分析肯定可以給良好的效果，在本文的其余部分，我們會限制自己分光光度法技術(shù)。2.2色散關(guān)系的擬合這是廣泛使用的一種方法，假設(shè)一個特定的，更多或更少的波長相關(guān)復(fù)折射率的經(jīng)驗(yàn)色散方程。該方法是用于薄膜的一些使用光學(xué)設(shè)計(jì)和分析的商業(yè)軟件（膜系[23]和薄膜向?qū)24]）。