[發(fā)明專利]一種擬合測量薄膜厚度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010645136.3
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111895923B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李相相;魏慎金;李晶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海辰慧源科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京品智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32310
• 代理人: 張明昌

本發(fā)明提出的是一種擬合測量薄膜厚度的方法，該方法包括采用了橢圓偏振測量技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，通過薄膜的橢圓偏振光參數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來擬合測量薄膜的厚度；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。所述擬合測量薄膜厚度的方法適用于對Al₂O₃薄膜的厚度進行擬合測量。本發(fā)明的優(yōu)點：1）能夠更加快速、準確地得到結(jié)果；2）所需測量參數(shù)數(shù)量更少，即更加容易測量；3）無需進行反復(fù)的數(shù)學(xué)迭代，因而結(jié)果更加穩(wěn)定；4）本發(fā)明十分適用于大規(guī)模光學(xué)檢測領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種擬合測量薄膜厚度的方法，具體涉及一種通過橢圓偏振測量以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合得出薄膜材料的厚度的方法，屬于橢圓偏振測量以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橢圓偏振光譜儀是一種傳統(tǒng)的非接觸式光學(xué)測量設(shè)備，橢圓偏振光譜儀在接近偽布魯斯特角和非破壞性深度剖析能力時具有高表面靈敏度，已被證明是一種非常可靠的測量工具，結(jié)合特定的物理模型和恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)解譜分析，橢圓偏振光譜儀可用于準確測定給定樣品的光學(xué)性質(zhì)；同時，已經(jīng)表明測量數(shù)據(jù)的擬合中所采用的諧振子近似方法對于模擬給定襯底的介電函數(shù)光譜非常有效，結(jié)果不僅可確定和分析包括樣品表面和表面下層的幾何結(jié)構(gòu)，而且還可以確定介電函數(shù)光譜的摻雜濃度依賴性；其主要原理是橢偏技術(shù)通過分析反射后偏振光的相位以及振幅的改變，可以對厚度比波長更小的薄膜的性質(zhì)進行分析，一般被測試薄膜的厚度在十幾納米到幾百納米之間，當(dāng)然也可以測量單原子層薄膜樣品，以及體樣品的表面信息；對于測試接受的信息，橢偏主要分析的是材料對不同波長的復(fù)折射率或者介電函數(shù)張量，以此為基礎(chǔ)，從而推算得出其他的基本物理性質(zhì)參數(shù)；這些物理性質(zhì)參數(shù)往往與材料的形態(tài)、結(jié)晶狀態(tài)、化學(xué)組分成分等性質(zhì)有著密切的關(guān)聯(lián)，在這些性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，又可以通過擬合的方法對膜層的厚度進行擬合，通過對不同材料選用不同的物理模型，從而將實驗測得的數(shù)據(jù)擬合出模型的參數(shù)，從而得到樣品厚度的擬合值；一般來說測量厚度可以精確到納米級別。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在各種科學(xué)問題中的應(yīng)用迅速增加，特別是與傳統(tǒng)物理科學(xué)領(lǐng)域相結(jié)合的趨勢愈發(fā)明顯；它們的普及和實用性源于它們在數(shù)學(xué)上模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，因此能夠執(zhí)行通常被歸類為智能行為的任務(wù)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)用于許多不同的問題，包括分類和模式識別；上述幾個情形均應(yīng)用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論以及“訓(xùn)練”和使用它們所涉及的各種技術(shù)；在以前許多研究中，學(xué)者們報道了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的許多應(yīng)用，大多是以對模擬實驗數(shù)據(jù)進行曲線擬合，從而避免了對冗長的非線性最小二乘擬合程序的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種擬合測量薄膜厚度的方法，其目的旨在能夠快速準確的得到薄膜的厚度結(jié)果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種擬合測量薄膜厚度的方法，該方法包括采用了橢圓偏振測量技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，通過薄膜的橢圓偏振光參數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來擬合測量薄膜的厚度；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1）能夠更加快速、準確地得到結(jié)果；

2）所需測量參數(shù)數(shù)量更少，即更加容易測量；

3）無需進行反復(fù)的數(shù)學(xué)迭代，因而結(jié)果更加穩(wěn)定；

4）本發(fā)明十分適用于大規(guī)模光學(xué)檢測領(lǐng)域。

附圖說明

附圖1是使用的LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的映射流程示意圖。

附圖2是LSTM層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

一種擬合測量薄膜厚度的方法，該方法包括采用了橢圓偏振測量技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，通過薄膜的橢圓偏振光參數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來擬合測量薄膜的厚度；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為LSTM（Long Short-Term Memory networks,長短期記憶網(wǎng)絡(luò)）循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

所述通過薄膜的橢圓偏振光參數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來測量薄膜的厚度，具體包括如下步驟：