姜春光，谌雅琴，刘　涛，熊　伟，李国光，纪　峰

( 1. 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥 230009；

2. 中国科学院微电子研究所 微电子器件与集成技术重点实验室，北京 100029 )



全反射式宽光谱成像椭偏仪

姜春光1,2，谌雅琴2，刘涛2，熊伟2，李国光2，纪峰1

( 1. 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，合肥 230009；

2. 中国科学院微电子研究所 微电子器件与集成技术重点实验室，北京 100029 )

摘要：本论文采用全反射式光学聚焦结构，通过独特的偏振控制技术，实现宽光谱、无色差成像椭偏仪的研制。在系统校准过程中采用多样品校准方法，利用校准得到的系统参数对待测样品进行成像椭偏分析，确定样品椭偏角ψ和σ及薄膜厚度的空间分布。为测试自制成像椭偏仪的准确性，本文对3 nm～300 nm的SiO2/Si样品在200 nm～1 000 nm内多波长下进行成像椭偏测量。实验结果表明，SiO2薄膜厚度最大相对测量误差小于6%。

关键词：成像椭偏仪；薄膜；椭偏测量

0　引言

光谱椭偏仪具有低成本、高效率、无损伤、非接触等优点，已成为半导体工业检测薄膜材料特征和厚度的重要仪器，为新材料和新工艺的快速研发发挥着日益关键的作用[1]。成像椭偏仪是在光学成像系统和传统椭偏仪共同基础上发展而来的以CCD或CMOS阵列为探测器实现高横向分辨率的椭偏测量系统[2]，其特点在于具有与光学成像系统相同的成像分辨率，能同时对样品表面光学成像的每个像元进行椭偏测量，进而获得薄膜材料物理参数及其空间分布[3]。目前，已研发的成像椭偏仪聚焦成像系统都采用透射式光学系统设计[4]，在窄光谱范围内由色差引起的误差可忽略，但在包含深紫外的宽光谱情况下会出现明显的问题。……