[发明专利]一种非晶态光学薄膜微区应力的测量方法

权利要求书

1.一种非晶态光学薄膜微区应力的测量方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1：建立薄膜材料应力双折射x-y-z坐标系物理模型，其中，x-y平面为薄膜表面，z轴垂直于薄膜表面，沿x轴的n_x、沿y轴的n_y、沿z轴的n_z分别表示三个方向的折射率，沿x轴的σ_x、沿y轴的σ_y、沿z轴的σ_z分别表示三个方向的主轴应力；

步骤S2：首先利用椭圆偏振仪测量薄膜的反射椭圆偏振参数Ψ(λ)和Δ(λ)，设定测量波长范围为λmin-λmax，测量步长为Δλ，λmin和λmax的取值在薄膜材料的透明区域内，入射角度为θ；

步骤S3：对薄膜材料建立单轴折射率方程，建立光在平面单轴晶体内部传输的物理模型和数学计算模型，令n_x＝n_y＝n；

步骤S4：薄膜-基底的反射椭圆偏振参数由薄膜和基底的折射率、薄膜的厚度d_f、入射角度θ共同确定，使用非线性优化算法，对测量的反射椭偏参数进行反演计算，当测量数据与理论计算的数据基本一致时，可认为反演计算成功；因此提前设定薄膜反演计算的评价函数如下：

MSE={12N-MΣi=1N[(Ψimod-ΨiexpδΨ,iexp)2+(Δimod-ΔiexpδΔ,iexp)2]}12---(1)]]>

其中，MSE是测量值与理论模型计算值的均方差，N为测量波长的数目，M为变量个数，ψ_i^exp和Δ_i^exp分别为i个波长的测量值，ψ_i^mod和Δ_i^mod分别为i个波长的计算值，δ_ψ,i^exp和δ_Δ,i^mod分别为i个波长的测量误差；从公式(1)中可以看出，MSE被测量误差加权，所以噪音大的数据被忽略掉，MSE越小表示拟合得越好；

通过上述反演计算可以得到薄膜材料的x-y方向折射率n与z方向折射率n_z的折射率差Δn，同时得到薄膜的物理厚度d_f；

步骤S5：得到薄膜z方向与x-y平面的率差Δn后，利用公式(2)就可以得到薄膜材料的微区应力σ；

σ=n-nzB=ΔnB---(2)]]>

其中，σ为薄膜材料微区应力，B为薄膜的应力光学系数。