中华人民共和国国家标准
GB/T31225-2014
Test method for the thickness of silicon oxide on Si substrate by ellipsometer
中国国家标准化管理委员会 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布
前言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草.本标准由中国科学院提出. 本标准由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279）归口本标准起草单位：上海交通大学、纳米技术及应用国家工程研究中心.本标准主要起草人：金承钰、李威、梁齐、路庆华、何丹农、张冰.
引言
现有椭圆偏振术测量薄膜样品厚度的普适、通用仪器多为变角度变波长的光谱型椭圆偏振仪，相对果；此外，由于可潮源标准物质为硅表面二氧化硅薄层的原因，本标准规定了使用连续变波长、变角度的 于定波长定角度的消光法椭偏测量，可以获得更多的椭偏信息用于模型拟合，以获取精准的薄膜厚度结光谱型椭圆偏振仪测量硅表面二氧化硅薄层厚度的方法.
椭圆偏振仪测量硅表面上二氧化硅 薄层厚度的方法
1范围
本标准给出了使用连续变波长、变角度的光谱型椭圆偏振仅测量硅表面上二氧化硅薄层厚度的方法.
本标准适用于测试硅基底上厚度均匀、各向同性、10nm~1000nm厚的二氧化硅薄层厚度，其他对测试波长处不透光的基底上单层介电薄膜样品厚度测量可以参考此方法.
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括的修改单）适用于本文件.
JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件.
3.1
椭圆偏振术ellipsometer
利用偏振光束在界面和薄膜上反射或透射时出现的偏报态的变化，研究两媒质间界面或薄膜中发生的现象及其特性的一种光学方法.
3.2
菲湿耳反射定律fresnel lawofreflection
当自然光入射到分界面时，可分解为相互垂直的两个大小相等的平面偏振光，以表示垂直人射面，p表示平行入射面，且：分量和p分量的振动是相互独立的.
3.3
线偏振光linearly polarized light
光矢量只沿某一方向振动，即光在传播过程中电矢量的振动只限于某一确定平面内，又称平面偏振光.
3.4
椭圆偏振光elliptical polarized light
两列频率相同、振动方向互相垂直且沿同一方向传播的线偏振光的合成，其电矢量的端点在波面内描绘的轨迹为一椭圆.
4工作原理
椭圆偏振术可用薄膜的椭圆函数表示薄膜反射形成椭偏偏振光的特性，可表示为式（1）和式（2）：
（1)
（2）
式中：
E.p偏振的电场强度分量；
E，偏振的电场强度分量：
R.p偏振分量的总反射系数；
R偏振分量的总反射系数；
椭圆函数：
由于反射、与入射平面平行和相垂直的电矢量振动的振幅的微分变化：
j 虚数单位；
rp偏报分量的费涅耳反射系数：
r 偏振分量的费湿耳反射系数：
由于椭圆函数是环境折射率、薄膜膜层折射率、薄膜厚度、衬底折射率、人射光波长、人射角的函数，可表示为式（3）：
（3）
式中：
椭圆函数；--由于反射、与入射平面平行和相垂直的电矢量振动的振幅的微分变化； 由于反射、与入射平面平行和相垂直的电矢量振动的相位的微分变化；j 虚数单位：环境折射率；薄膜膜层折射率；d 人射角； 薄膜厚度：n 衬底折射率：人射光波长.
度和薄膜膜层折射率的函数. 一般情况下，在人射光波长、入射角、环境折射率、衬底折射率确定的条件下，椭圆函数只是薄膜厚
5环境条件
5.1环境温度
环境温度应在20℃士5C范围内.
5.2相对湿度
相对湿度应不大于60%.
5.3光源、电源和其他环境要求
无直射强光源、清洁无尘、无振动、无腐蚀性气体：有良好的独立地线，供电电压、颜率及电源稳定性
