[发明专利]应用于透明基底的薄膜的实时温度、光学带隙、膜厚度和表面粗糙度测量

权利要求书

1.一种用于评估应用于大体透明基底的薄膜的至少表面粗糙度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)提供大体透明的基底；

b)在基底上沉积材料薄膜；该膜的材料组分具有光学吸收（Urbach）边；该膜具有暴露的上表面，该上表面具有可测的表面粗糙度；

c)使白光与沉积在基底上的膜相互作用以产生漫散射光；

d)用与膜间隔开的探测器探测由膜发射的漫散射光；

e)在光谱仪中收集探测到的光；利用光谱仪生成光谱数据，其中探测到的光被解析成相应光强度的离散的波长组分；

f)在光谱数据中确定光学吸收（Urbach)）边；以及

g)根据吸收边确定膜的相对表面粗糙度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定表面粗糙度的步骤包括计算强度相对波长光谱下方以及所确定的吸收边上方的面积。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定表面粗糙度的步骤包括比较光谱数据中吸收边上方和下方的相对变化。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定表面粗糙度的步骤包括比较吸收边的斜率与参考吸收边的斜率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定表面粗糙度的步骤包括比较至少两个由不同组光谱数据获取的吸收边。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括用探测器扫描薄膜的暴露表面。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扫描步骤包括使薄膜和基底相对探测器整体移动，同时在薄膜和基底之间维持基本恒定的标准间隔。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述移动步骤包括使薄膜和基底相对探测器在横向和纵向上整体平移。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底包括玻璃材料组分。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积步骤包括在所述相互作用步骤之前在真空腔中将气化形式的膜材料冷凝至基底上。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相互作用步骤包括使光在薄膜的暴露表面上反射。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相互作用步骤包括使光透过薄膜和基底传播。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光谱仪包括固态光谱仪。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据所确定的光学吸收边确定膜的厚度。

15.一种用于共同确定应用于大体透明基底的薄膜的光学吸收边、表面粗糙度和厚度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)提供由不具有可测光学吸收边的材料构成的基底；该基底包括玻璃材料组分；

b)在基底上沉积半导体材料薄膜；该膜的材料组分具有光学吸收（Urbach）边；该膜具有暴露的上表面，该上表面具有可测的表面粗糙度；所述沉积步骤包括在真空腔中将气化形式的膜材料冷凝至基底上；

c)使非偏振且非相干的白光与沉积在基底上的膜相互作用以产生漫散射光；所述相互作用步骤包括使光在薄膜的暴露表面上反射和使光透过薄膜和基底传播中的至少一种；

d)用与薄膜间隔开且非接触的探测器探测由膜发射的漫散射光；

e)在光谱仪中收集探测到的光；利用光谱仪生成光谱数据，其中探测到的光被解析成相应光强度的离散的波长组分；

f)在光谱数据中确定带间光学吸收（Urbach)）边；

g)根据吸收边确定膜的相对表面粗糙度；所述确定表面粗糙度的步骤包括下列中的至少一种：计算强度相对波长光谱下方以及所确定的吸收边上方的面积，比较光谱数据中吸收边上方和下方的相对变化，以及比较吸收边的斜率与参考吸收边的斜率；以及

h)根据所确定的吸收边确定膜的厚度。

16.一种用于评估应用于大体透明基底的薄膜的相对表面粗糙度的组件，其特征在于，所述组件包括：

a)大体平坦的基底；所述基底由不具有可测光学吸收边的非半导体材料制成；该基底包括玻璃材料组分；

b)沉积在所述基底上的半导体材料薄膜；所述薄膜的材料组分具有光学吸收（Urbach）边；所述薄膜具有暴露的上表面，该上表面具有可测的表面粗糙度；

c)设置在所述薄膜的一侧的光源，该光源用于向所述薄膜发射白光并且产生从该处发射的漫散射光；

d)与所述光源位于所述薄膜的同一侧且与所述薄膜间隔开的第一探测器，该第一探测器用于探测由所述薄膜反射的漫散射光；

e)与所述光源位于所述薄膜的同一侧且与所述薄膜间隔开的第二探测器，该第二探测器用于探测由所述薄膜反射的漫散射光；

f)与所述光源位于所述薄膜的相对侧且与所述薄膜间隔开的第三探测器，该第三探测器用于探测透过所述薄膜传播的漫散射光；

g)与所述第一、第二和第三探测器有效连接的至少一个光谱仪，该光谱仪用于根据漫散射光的各个探测生成光谱数据；以及

h)传输装置，该传输装置用于使薄膜和基底相对探测器整体移动，同时在薄膜和基底之间维持基本恒定的标准间隔。