硅片反射率儀工作原理

硅片反射率儀是一種用于測(cè)量硅片表面反射特性的精密光學(xué)儀器，其工作原理基于光波與物質(zhì)相互作用的光學(xué)特性分析。該設(shè)備主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造工藝中，通過監(jiān)測(cè)硅片表面反射率變化來評(píng)估薄膜厚度、表面粗糙度及氧化層質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)。儀器工作時(shí)，首先由穩(wěn)定光源（如鹵素?zé)艋蚣す馄鳎┌l(fā)射特定波長(zhǎng)的光束，經(jīng)分光系統(tǒng)后形成單色光或?qū)捁庾V光束。入射光以特定角度（通常為垂直入射或近垂直角度）照射硅片表面后，部分光能被硅片表層材料反射，其余部分透射進(jìn)入材料內(nèi)部。反射光強(qiáng)度由高靈敏度光電探測(cè)器（如光電二極管或CCD陣列）接收，通過與入射光強(qiáng)度?畝員燃撲愕玫椒瓷瀆適怠?/p>對(duì)于單波長(zhǎng)系統(tǒng)，儀器通過旋轉(zhuǎn)濾光片或光柵選擇特定波長(zhǎng)；多波長(zhǎng)系統(tǒng)則采用分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)，可同時(shí)測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的反射光譜。硅作為高反射率材料（單晶硅在可見光區(qū)反射率約35%），其反射特性受表?嫜躉恪⒌璞∧さ冉櫓誓び跋煜災(zāi)５憊杵礱媧嬖詒∧な保肷涔庠誑掌?薄膜和薄膜-硅基體界面分別發(fā)生反射，形成干涉效應(yīng)。儀器通過分析反射光譜的極值點(diǎn)（波??波谷）位置，結(jié)合菲涅爾?匠毯捅∧じ繕婀劍??販囪莩霰∧ず穸齲ň瓤紗鎩?.1nm）。現(xiàn)代反射率儀多采用橢圓偏振測(cè)量技術(shù)，通過分析反射光的偏振態(tài)變化獲取更豐富的表面信息。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)運(yùn)用建模算法（如傳遞矩陣法）將測(cè)得的光強(qiáng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理參數(shù)，部分高端儀器還具備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，可集成在半導(dǎo)體制造設(shè)備中進(jìn)行在線檢測(cè)。儀器校準(zhǔn)需使用標(biāo)準(zhǔn)反射片，并通過消除環(huán)境雜散光、溫度漂移等因素確保測(cè)量精度。