Abstract
本文主要的目的是要尋求一種新的方法來測量薄膜厚度。我們使用極化光作為人射光照射在薄膜邊緣上, 再量測散射光強度, 經由不同的極化組合可解析出歸一化的穆勒(Mueller) 矩陳。輔以a-step量測薄膜厚度及使用橢圓儀測量薄膜的折射率與薄膜厚度, 歸納出薄膜光學厚度與歸一化無素S 及S 有某種特殊的關係, 進而由歸一化遠素的測量找出薄膜厚度來。首先我們利用離子束濺鍍法(Ion Beam Sputtering), 在矽(S ) 晶片上蒸鍍一個階梯狀(Step)的二氧化矽(S O )薄膜, 再利用不同極化狀態的雷射光照射在薄膜邊緣, 解析散射光極化狀態及強度, 經由不同的極化組合我們可解出歸一化穆勒矩陳, 我們發現本實驗量測得的穆勒矩陳元素具有相當的對稱性, S 與S 相等而S 與S 相差一個負號, 另外除了S . S 及S 外其他元素皆為零, 符合理論的推導, 足以證明本實驗具有相當的可靠性。另外我們發現穆勒矩陳元素S 與S 如果在反射角附近進行量測, 其所得的數值對薄膜厚度具有非常高的靈敏度, 若將其數值和光學厚度作一比較后, 若能建立一個完整的資料庫, 以后便可利用此資料和等測物的量測數據做比對, 就可以很容易求得待測物的厚度。加上本實驗所使用的儀器完全采用自動化控制系統; 從數據采樣, 儲存, 歸一化Mueller 矩陳元素的換算, 或是與資料庫中的資料作比對, 全部采用微電腦做快速的操作; 因此只要待測物放置於旋轉臺上, 可以立刻知道表面薄膜厚度。就實用價值而言, 本實驗不失為一套相當精確而且方便的薄膜厚度測量工具。