[发明专利]光谱椭偏测量中厚度不均匀致退偏效应的修正方法及装置

权利要求书

1.一种光谱椭偏测量厚度不均匀源退偏效应修正建模方法，其特征在于，包括：

Step1，利用穆勒光谱椭偏仪测量待测样品，获得待测样品的反射穆勒矩阵；

Step2，根据待测样品的反射穆勒矩阵，推导不同厚度待测样品反射的平均穆勒矩阵；

Step3，基于不同厚度待测样品反射的平均穆勒矩阵，建立多层薄膜堆栈厚度不均匀光学模型，获得厚度不均匀光学模型对应的穆勒矩阵；

Step4，针对所述厚度不均匀光学模型对应的穆勒矩阵进行高斯数值积分，获得厚度不均匀光学模型穆勒矩阵数值解；

Step5，基于所述厚度不均匀光学模型穆勒矩阵数值解，利用4×4传输矩阵方法正向建模，计算厚度不均匀光学模型每个节点琼斯矩阵，进而转化为样品正向建模平均穆勒矩阵；

Step6，利用非线性回归算法对分离散射退偏效应后的测量光谱与建模光谱进行匹配，提取待测样品的光学参数和几何参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Step1中，利用穆勒光谱椭偏仪测量待测样品，获得待测样品的反射穆勒矩阵，具体包括：

通过双旋转穆勒矩阵椭偏仪测量所述待测样品，获得待测样品的反射穆勒矩阵，从而获得待测样品的退偏信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Step2中，所述根据待测样品的反射穆勒矩阵，推导不同厚度待测样品反射的平均穆勒矩阵，具体包括：

假设穆勒光谱椭偏仪的入射光是完全偏振光，在椭圆光斑下的薄膜的纵向高度起伏特征尺寸差异明显，经样品反射出不同偏振态的光束，最后穆勒光谱椭偏仪的检偏端收集得到样品的平均穆勒矩阵为：

式中，R为平均光强反射率；ψ为平均振幅比角；Δ为平均相位差角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，Step3中，基于不同厚度待测样品反射的平均穆勒矩阵，建立多层薄膜堆栈厚度不均匀光学模型，具体包括：

假设待测样品为m层薄膜堆栈结构，其每一层的厚度都有一个平均厚度和不均匀标准差σ_i，i＝1,2…m；假设其分布密度函数为w(t)，则其厚度不均匀光学模型对应的穆勒矩阵为：

式中，S为椭圆光斑区域，M(t)为理想厚度堆栈t的穆勒矩阵；为第i层薄膜厚度t_i关于第i层薄膜平均厚度分布标准差为σ_i的分布密度函数；σ_i％为第i层薄膜厚度分布标准差占第i层薄膜平均厚度的百分比。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，Step4中，所述针对所述厚度不均匀光学模型对应的穆勒矩阵进行高斯数值积分，得到的高斯型积分公式为：

式中，S为椭圆光斑区域；N₁为第一层薄膜的厚度的积分节点个数；N₂为第二层薄膜的厚度的积分节点个数；N_m为第m层薄膜的厚度的积分节点个数；当m层厚度选择相同的节点个数和分布形式时，N为简化后的积分节点个数；M(T_i)为第i个节点对应厚度向量T_i下的理想样品穆勒矩阵；w_i为第i个节点的权重；为m层薄膜平均厚度向量；σ_％为m层薄膜厚度分布的标准差百分比的向量。