基于穆勒椭偏的纳米薄膜厚度测量与溯源

基于双旋转补偿器穆勒矩阵椭偏仪系统的薄膜厚度测量方法,通过膜厚比对分析对椭偏仪进行能力认证,实现纳米薄膜的高精度测量研究。设计了一套复合型膜厚标准样片,采用多种仪器测量其膜厚并对测量结果进行有效比对,给出相应的不确定度评定方法,研究了纳米薄膜厚度的量值溯源传递方式。首先用穆勒矩阵椭偏系统测量标定值为(100.4±0.4)nm的SiO_(2)/Si纳米薄膜标准样片,得到了膜厚测量结果为100.85 nm,相对误差仅为0.45%,说明了系统具有高精度的薄膜厚度测量能力;然后利用该系统测量标称值为50 nm的SiO_(2)/Si复合型膜厚标准样片,得到6次连续重复性测量的膜厚平均值为55.80 nm,标准偏差为0.005 nm,扩展不确定度为0.84 nm,包含因子为2,验证了复合型膜厚样片的准确性。最后,进行计量型原子力显微镜和椭偏仪膜厚测量对比实验,得到复合型膜厚样片的测量结果具有良好的一致性,开辟了一种以复合型膜厚标准样片为标准物质的纳米膜厚量值溯源传递新途径。