[發明專利]一種基于橢偏儀的待測樣件參數測量方法

有效

• 申請號: 202011233872.4
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112345463B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張傳維;顏凡;李偉奇;陳軍;郭春付
• 申請（專利權）人: 武漢頤光科技有限公司
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01B11/06
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 高蘭

本發明提供一種基于橢偏儀的待測樣件參數測量方法，首先基于橢偏儀測量系統中的隨機噪聲滿足高斯分布的特性，建立t分布模型；然后采集經待測樣件反射的有限次光學周期光束，獲得樣件的光強諧波信號；再通過建立的t分布模型，消除光強諧波信號中含有的隨機噪聲，估算出樣件反射的光強真值，進一步計算得到對應的傅里葉系數真值；最后依據特定物理模型等計算公式，求得到樣件的厚度和光學常數等參數。本發明基于光強隨機噪聲滿足高斯分布，通過統計學中的t分布理論，對采集到的光強進行數據處理，估算出光強真值，并進而估算出待測樣件的參數，在不降低檢測效率的同時，提高了橢偏儀檢測系統的重復性精度。

技術領域

本發明儀器測量技術領域，更具體地，涉及一種基于橢偏儀的待測樣件參數測量方法。

背景技術

橢偏儀是一種用于探測薄膜厚度、光學常數以及材料微結構的光學測量儀器。由于測量精度高，適用于超薄膜，與樣品非接觸，對樣品沒有破壞且不需要真空環境，使得橢偏儀成為一種極具吸引力的測量儀器。近年來，隨著計算機的發展和應用使橢偏數據的擬合分析變得容易，促使橢偏儀在更多的領域得到應用。硬件的自動化和軟件的成熟大大提高了運算的速度，成熟的軟件提供了解決問題的新方法。因此，橢偏儀現在已被廣泛應用于材料、物理、化學、生物、醫藥等領域的研究、開發和制造過程中。

在使用橢偏儀進行納米薄膜樣品測量時，由于暗電流、電機旋轉和光源等因素，使得測量得到的光強諧波信號除了樣本的真實反射光強信號外，還或多或少夾雜著隨機噪聲信號。

現有技術中，為消除隨機誤差對測量精度的影響，通過多次重復測量取光強平均值來消除隨機誤差，但此種方式會大大降低測量效率，這在實際工業測量中是不能接受的。因此，有必要在小樣本的情況下估算出樣本的反射光強信號真實值。然而在小樣本的情況下，數據隨機性較強，其方差與總體樣本方差存在差異。若通過簡單的算術平均，此時求得的小樣本均值與總體樣本均值可能存在較大差異。

發明內容

本發明實施例提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種基于橢偏儀的待測樣件參數測量方法。

本發明實施例提供一種基于橢偏儀的待測樣件參數測量方法，包括：

步驟1，基于橢偏儀測量系統的光強隨機噪聲滿足高斯分布的特性，采用統計學和概率論中的t分布理論建立橢偏儀測量系統隨機噪聲的t分布模型；

步驟2，通過橢偏儀采集經待測樣件反射的有限次光學周期光束，獲得待測樣件的有限次光強諧波信號；

步驟3，根據所述待測樣件的有限次光強諧波信號和橢偏儀測量系統隨機噪聲的t分布模型，估算出待測樣件的光強真值；

步驟4，根據所述待測樣件的光強真值，求解出待測樣件參數。

在上述技術方案的基礎上，本發明實施例還可以作出如下改進。

進一步的，所述t分布模型為：

其中，為抽樣樣本的均值，S為抽樣樣本的方差，n為抽樣樣本的個數，μ為待估計的整體樣本均值。

進一步的，所述步驟2包括：

通過所述橢偏儀采集經樣件反射的n次光學周期的光束，獲得樣件的n次光強諧波信號I₁,I₂,...,I_n；

所述步驟3包括：

計算n次光強諧波信號的平均值和n次光強諧波信號的方差

將光強諧波信號的平均值和光強諧波信號的方差S代入到公式(1)中，估算出待測樣件的光強真值μ。