[發明專利]一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法

有效

• 申請號: 202110552737.4
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113466141B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 瞿敏妮;程秀蘭;烏李瑛;權雪玲
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將目標氧化物介質薄膜沉積到金屬襯底上；

S2：測量薄膜從紫外到近紅外光譜區間內的橢圓偏振光譜，形成實測光譜；

S3：建立“金屬襯底-目標氧化物”結構模型；

S4：調節S3中結構模型中的模型參數，即可得到結構模型的光譜和實測光譜之間的吻合度，即R²；

S5：S4測量所得的R²：如果R²≥0.9，則金屬襯底氧化變性情況可以用S3建立的結構模型描述，即金屬襯底未發生氧化變性，可得到基于該R²的一組各層薄膜厚度及光學常數值，測量結束，不進行后續步驟；如果R²0.9，則金屬襯底氧化變性情況不可以用S3建立的結構模型描述，即目標氧化物介質薄膜和金屬襯底間可能存在中間層，則模型擬合繼續；

S6：建立“金屬襯底-金屬氧化界面-目標氧化物”結構模型；

S7：調節S6中結構模型中的模型參數，即可得到該結構模型的光譜和實測光譜之間的吻合度，即R’²；

S8：S7所得的R’²：如果R’²≥0.9，則金屬襯底氧化變性情況可以用S6建立的結構模型描述，即金屬襯底表面發生氧化變性，可得到基于該R’²的一組各層薄膜厚度及光學常數值，測量結束，不進行后續步驟；如果R’²0.9，則金屬襯底氧化變性情況不可以用S6建立的結構模型描述，則模型擬合繼續；

S9：調節S6結構模型中的“金屬氧化物界面”的類別，并重復S7-S9；若S7-S9的循環次數超過10次，則退出循環；

步驟S1中所述目標氧化物介質薄膜材料選自氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化鈦中的一種；步驟S1中所述金屬襯底選自銅、銀、鈦、鉻、金、鉑中的一種。

2.根據權利要求1所述一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，步驟S1中所述薄膜沉積工藝選自原子層沉積、等離子體增強化學氣相沉積、電感耦合等離子體化學氣相沉積、磁控濺射中的一種。

3.根據權利要求1所述一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，步驟S2中所述橢圓偏振光譜為不同波長下的Ψ和Δ，二者為與菲涅爾反射系數R_p和R_s有關，具體如下：

R_p/R_s＝tan(Ψ)e^iΔ，

其中R_p為p光的反射系數，R_s為s光的反射系數，tan(Ψ)為p光與s光反射后振幅的比值，Δ為p光與s光相位差的變化。

4.根據權利要求1所述一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，步驟S3中所述目標氧化物由Cauchy，Sellmeier，Lorentz，Tauc-Lorentz，Gauss中的一種或多種色散模型描述。

5.根據權利要求1所述一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，步驟S4中，所述結構模型的光譜為不同波長下的Ψ和Δ，二者為與菲涅爾反射系數R_p和R_s有關，具體如下：

R_p/R_s＝tan(Ψ)e^iΔ，

其中R_p為p光的反射系數，R_s為s光的反射系數，tan(Ψ)為p光與s光反射后振幅的比值，Δ為p光與s光相位差的變化。

6.根據權利要求1所述一種用橢圓偏振光譜儀無損檢測金屬襯底氧化變性的方法，其特征在于，步驟S4中R²的數值范圍為0-1，R²＝1代表擬合結果與測試結果完全吻合；步驟S7中R’²的數值范圍為0-1，R’²＝1代表擬合結果與測試結果完全吻合。