【摘 要】
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纳米薄膜兼具传统复合材料和现代纳米材料二者的优点,在集成电路、光伏电池、液晶面板等产业得到了广泛的应用。膜厚参数测量的准确性对保障产品的性能具有十分重要的意义。椭偏仪测量微纳薄膜厚度,具有快速、无损、高精度的优点,目前已得到了广泛的使用。膜厚作为一种长度几何量,为实现测量结果的量值溯源,本文研究椭偏测量原理,得出膜厚量值与激光波长之间的数学模型,基于此模型设计并研制了激光椭偏测量装置,实现了椭偏法
【基金项目】
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国家质量基础的共性技术研究与应用项目“微纳薄膜材料结构的光散射计量标准技术研究”（编号:2017YFF0204705）；
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纳米薄膜兼具传统复合材料和现代纳米材料二者的优点,在集成电路、光伏电池、液晶面板等产业得到了广泛的应用。膜厚参数测量的准确性对保障产品的性能具有十分重要的意义。椭偏仪测量微纳薄膜厚度,具有快速、无损、高精度的优点,目前已得到了广泛的使用。膜厚作为一种长度几何量,为实现测量结果的量值溯源,本文研究椭偏测量原理,得出膜厚量值与激光波长之间的数学模型,基于此模型设计并研制了激光椭偏测量装置,实现了椭偏法膜厚测量量值溯源至激光波长长度计量基准。本文的主要研究工作包括:1、研究了椭偏测量中偏振光的多光束反射与折射模型,推导得出微纳薄膜厚度与激光波长之间的直接函数关系。2、对椭偏系统的光学测量、旋转控制以及安装调节模块进行了详细的选型与设计,研制了激光椭偏测量装置,实现椭偏测量微纳薄膜厚度溯源至激光波长长度计量基准。3、对椭偏测量中的关键参数:测量入射角、椭偏参数和进行了仿真分析,针对测量入射角,提出了一种椭偏测量初始90°方位角校准方法,有效提升了装置的测量准确度。4、分析了椭偏测量装置的误差源,对测量过程中的激光波长、膜厚折射率、偏振片转角等参数进行了校准,完成了激光椭偏测量装置的测量不确定度评估。激光椭偏测量装置对108.40nm硅上二氧化硅标准膜厚片进行多次重复测量,测量误差小于0.3nm,测量不确定度为0.36nm,结果表明装置具有较好的测量准确性和重复性。
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