本文關(guān)鍵詞：深紫外寬光譜成像橢偏儀的研制

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【摘要】：成像橢偏測(cè)量是具有高橫向分辨率的橢偏測(cè)量技術(shù)。它能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)樣品表面光學(xué)成像的每個(gè)像元進(jìn)行橢偏測(cè)量,進(jìn)而獲得材料物理參數(shù)(例如,膜厚、折射率、消光系數(shù)、表面微粗糙度、合成材料中的組分比例等)及其空間分布,是一種測(cè)量速度快,且無(wú)損傷測(cè)量技術(shù)。正是這種測(cè)量的快速精確性,使得成像橢偏儀在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用,尤其是在薄膜測(cè)量中扮演著舉足輕重的作用。有別于傳統(tǒng)的透射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì),本論文采用全反射式光學(xué)聚焦結(jié)構(gòu),通過(guò)獨(dú)特的偏振控制技術(shù),來(lái)實(shí)現(xiàn)寬光譜、無(wú)色差成像橢偏儀的測(cè)量研究。特別地,光路設(shè)計(jì)采用兩對(duì)離軸拋面鏡和平面反射鏡的特定組合有效消除了全反射式聚焦結(jié)構(gòu)帶來(lái)的偏振態(tài)的變化。為了簡(jiǎn)化常用校準(zhǔn)法的復(fù)雜過(guò)程,本論文采用了一種利用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)實(shí)現(xiàn)成像橢偏儀校準(zhǔn)的方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),該校準(zhǔn)方法是通過(guò)測(cè)量多個(gè)已知薄膜厚度和光學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)樣品隨補(bǔ)償器角度變化的波長(zhǎng)光強(qiáng)分布圖像,借助區(qū)域平均、傅里葉分析和最小二乘擬合得到整個(gè)成像橢偏系統(tǒng)的校準(zhǔn)參數(shù),包括起偏器／檢偏器方位角、波片相位延遲、補(bǔ)償器初始方位角等。在系統(tǒng)校準(zhǔn)之后,本論文利用校準(zhǔn)之后的系統(tǒng)參數(shù)對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行了成像橢偏分析,確定出樣品的橢偏角Ψ和△,并給出相應(yīng)的薄膜厚度分布。通過(guò)對(duì)2-300nm的SiO2/Si薄膜樣品在200-1000nm內(nèi)多波長(zhǎng)下的成像橢偏測(cè)量,驗(yàn)證了自制成像橢偏儀測(cè)量的準(zhǔn)確性,Si02薄膜厚度的最大測(cè)量相對(duì)誤差小于6%。最后,本論文提出了一種可以有效提高成像分辨率的技術(shù)—超分辨率技術(shù),它能將多幅含有不同細(xì)節(jié)的低分辨率圖像,融合重建出高分辨率的圖像。本論文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比,說(shuō)明了超分辨率技術(shù)在成像橢偏儀中的實(shí)用和高效性,并對(duì)該技術(shù)在成像橢偏儀中的應(yīng)用進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：成像橢偏 薄膜 校準(zhǔn) 橢偏測(cè)量 超分辨率
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH744
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第1章 緒論16-22
• 1.1 概述16-19
• 1.1.1 研究背景與意義16-18
• 1.1.2 成像橢圓偏振術(shù)18-19
• 1.2 成像橢偏技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展19-21
• 1.2.1 橢偏技術(shù)的發(fā)展歷史19-20
• 1.2.2 成像橢偏技術(shù)的現(xiàn)狀20-21
• 1.3 本論文主要工作21-22
• 第2章 成像橢偏裝置的理論22-36
• 2.1 測(cè)量的基本理論22-28
• 2.1.1 橢圓偏振22-23
• 2.1.2 菲涅耳方程23-24
• 2.1.3 薄膜中的光學(xué)反射模型24-27
• 2.1.4 橢偏測(cè)量術(shù)27-28
• 2.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論28-34
• 2.2.1 史托克斯參數(shù)與瓊斯矢量28-29
• 2.2.2 瓊斯矩陣和穆勒矩陣29-31
• 2.2.3 偏振光學(xué)系統(tǒng)31-32
• 2.2.4 儀器設(shè)計(jì)思想32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 成像橢偏儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置36-46
• 3.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)36-41
• 3.1.1 光源37
• 3.1.2 濾光片37-38
• 3.1.3 偏振器件38-39
• 3.1.4 離軸拋物面鏡39
• 3.1.5 CCD探測(cè)器39-41
• 3.2 系統(tǒng)的性能指標(biāo)41-45
• 3.2.1 系統(tǒng)的橫向分辨率41-43
• 3.2.2 系統(tǒng)的畸變43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第4章 多樣品校準(zhǔn)方法46-51
• 4.1 傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)介46
• 4.2 成像橢偏的多樣品校準(zhǔn)方法46-49
• 4.2.1 多樣品校準(zhǔn)法原理46-48
• 4.2.2 多樣品校準(zhǔn)法分析步驟48-49
• 4.2.3 多樣品校準(zhǔn)法的評(píng)價(jià)函數(shù)49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第5章 成像橢偏系統(tǒng)的校準(zhǔn)與測(cè)量51-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法51-53
• 5.2 成像橢偏系統(tǒng)的校準(zhǔn)53-56
• 5.3 成像橢偏儀樣品的測(cè)量56-61
• 5.4 探測(cè)光束光強(qiáng)分布的影響61-62
• 5.5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)62-64
• 5.5.1 樣品的定位聚焦63-64
• 5.5.2 圖像的采集設(shè)置/圖像分析區(qū)域的選擇64
• 5.5.3 數(shù)據(jù)的處理和分析64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 第6章 超分辨率技術(shù)在成像橢偏系統(tǒng)中的研究66-73
• 6.1 超分率的概念66-67
• 6.2 超分辨率技術(shù)的分類(lèi)67-69
• 6.2.1 基于插值的方法67
• 6.2.2 基于重建的方法67-68
• 6.2.3 基于學(xué)習(xí)的方法68
• 6.2.4 重建圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)68-69
• 6.3 超分辨率重構(gòu)算法的實(shí)現(xiàn)69-71
• 6.3.1 多幀圖像超分辨重建算法69-70
• 6.3.2 基于重構(gòu)的超分辨算法的測(cè)試應(yīng)用70-71
• 6.4 本章小結(jié)與展望71-73
• 第7章 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79

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本文編號(hào)：723696