[发明专利]椭偏仪测量超薄膜层的精度提升方法和装置

摘要

一种提升椭偏仪测量超薄膜层精度的装置，包括直角三棱镜、平凸球面透镜、超薄膜层和玻璃基底。通过在椭偏仪中引入Otto结构激发表面等离子体共振，利用微米尺度光束测试分析椭偏参数随入射波长、入射角度、空气隙厚度的变化曲线，拟合椭偏参数曲线获得超薄膜层的厚度和光学常数。表面等离子体共振对膜层光学常数非常敏感，椭偏技术可以同时获得Ψ和Δ，两者相结合因此可以提升椭偏测试精度。

主权项

1.一种利用提升椭偏仪测量超薄膜层精度的装置获得超薄膜层厚度和光学常数的测量方法，所述的提升椭偏仪测量超薄膜层精度的装置，包括直角三棱镜(2)、平凸球面透镜(3)、超薄膜层(4)和玻璃基底(5)，所述的直角三棱镜(2)的斜边通过折射率匹配液与平凸球面透镜(3)的平面连接，该平凸球面透镜(3)的凸面的顶点与位于玻璃基底(5)上的超薄膜层(4)点接触，所述椭偏仪入射臂(1)的光束垂直射入所述直角三棱镜(2)的一直角边，并经该直角三棱镜(2)的另一直角边垂直射出到椭偏仪出射臂；其特征在于该方法包括下列步骤：1)转动椭偏仪的入射臂和出射臂至测试角度为45度，调整Otto结构使入射到直角三棱镜(2)直角面后的反射光线与入射光线重合；2)沿水平方向移动Otto结构，使平凸球面透镜(3)的凸面与超薄膜层(4)的接触点相对探测光斑偏离1.0mm，设置椭偏仪入射角度测试范围为40度到42度，每隔0.1度测量一次，入射波长测试范围为600nm‑1300nm，测试获得此空气隙厚度对应不同波长、不同入射角度的振幅比Ψ和位相差Δ值；3)沿水平方向移动Otto结构，使平凸球面透镜(3)的凸面与超薄膜层(4)接触点相对探测光斑偏离1.2mm、1.4mm、1.6mm，与步骤2)相同分别获得不同波长、不同入射角度的Ψ和Δ值；4)拟合步骤2)、3)中振幅比Ψ和位相差Δ值与空气隙厚度、入射波长、入射角度的对应关系曲线，获得超薄膜层的厚度和光学常数。