多晶薄膜形貌的测量方法及测量装置的制造方法

文档序号:8410269阅读:432来源:国知局
多晶薄膜形貌的测量方法及测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体的测量领域,具体涉及薄膜形貌的测量方法。
【背景技术】
[0002] 有机半导体器件,例如有机发光二极管、有机场效应晶体管和有机太阳能电池等, 比无机半导体器件的成本低、重量轻,已经得到了越来越广泛的应用。
[0003] 有机半导体薄膜是有机分子在作用力较弱的范德瓦尔斯力下进行自组装形成的, 因此有机半导体薄膜不是单晶形态,通常是多晶或无定形的形态。由于有机半导体器件的 性能与有机半导体薄膜的形貌有直接的联系。因此在有机半导体薄膜的生长过程中,需要 快速检测有机多晶薄膜的形貌,并优化工艺参数来提高有机半导体器件的性能。
[0004] 现有技术中的一种检测方法是采用原子力显微镜(AFM)或扫描电子显微镜(SEM) 等来测量有机多晶薄膜的形貌。但是AFM和SEM价格昂贵,测量的样品区域非常小、且测量 耗时特别长。
[0005] 现有技术中的另一种方式是采用图1所示的图像传感器和偏振显微镜。光源发出 的光(图1箭头所示)依次经过构成偏振显微镜的偏振片1、聚光镜2、样品3、目镜4后在 图像传感器5上成像。此处所采用的偏振显微镜的原理是薄膜中不同取向的晶畴对某一偏 振方向的偏振光的吸收率不同,导致从样品3透射出来的光强不同。不同光强的光在图像 传感器5上成像即得到图2所示的明暗相间的斑块,从中大致能辨别晶畴的分布,却不能准 确地检测晶畴的尺寸、结晶度、和取向等形貌信息。

【发明内容】

[0006] 因此,本发明要解决的技术问题是快速检测多晶薄膜的形貌。
[0007] 本发明的一个实施例提供了一种多晶薄膜形貌的测量方法,包括下列步骤:
[0008] 1)获取所述多晶薄膜在至少三个偏振角度的偏振光照射下的至少三个透射图;
[0009] 2)计算所述透射图上的每一个像素点在所述至少三个偏振角度下的真实透过 率;
[0010] 3)根据I-A-B · cos2( θ -β )对每一个像素点在所述至少三个偏振角度下的真实 透过率进行拟合,得到每一个像素点的A、B和β的拟合值;其中,Θ是偏振光的光电场矢 量与偏振光的起始偏振方向的角度,所述偏振角度为所述偏振光的偏振方向与起始偏振方 向的角度,A为所述多晶薄膜的各向同性吸收率,B · cos2 ( θ - β )为所述多晶薄膜的各向异 性吸收率;
[0011] 4)将每一个像素点的B的拟合值根据每一个像素点在所述透射图中的位置排列 成第一阵列,以及将每一个像素点的β的拟合值根据每一个像素点在所述透射图中的位 置排列成第二阵列。
[0012] 优选的,在所述步骤4)之后还包括步骤5),将所述第一阵列生成第一灰度图,将 所述第二阵列生成第二灰度图。
[0013] 本发明的一个实施例提供了一种多晶薄膜形貌的测量装置,所述测量装置包括:
[0014] 图像获取装置,用于获取所述多晶薄膜在至少三个偏振角度的偏振光照射下的至 少三个透射图;
[0015] 透过率计算装置,用于计算所述透射图上的每一个像素点在所述至少三个偏振角 度下的真实透过率;
[0016] 拟合装置,用于根据I-A-B · cos2( θ -β )对每一个像素点在所述至少三个偏振角 度下的真实透过率进行拟合,得到每一个像素点的A、B和β的拟合值;其中,Θ是偏振光 的光电场矢量与偏振光的起始偏振方向的角度,所述偏振角度为所述偏振光的偏振方向与 起始偏振方向的角度,A为所述多晶薄膜的各向同性吸收率,B · cos2 ( θ - β )为所述多晶薄 膜的各向异性吸收率;
[0017] 数据阵列生成装置,用于将每一个像素点的B的拟合值根据每一个像素点在所述 透射图中的位置排列成第一阵列,以及将每一个像素点的β的拟合值根据每一个像素点 在所述透射图中的位置排列成第二阵列。
[0018] 优选的,所述测量装置还包括图像生成装置,用于将所述第一阵列生成第一灰度 图,且将所述第二阵列生成第二灰度图。
[0019] 本发明的一个实施例提供了一种多晶薄膜形貌的测量方法,包括下列步骤:
[0020] 1)获取所述多晶薄膜在至少三个偏振角度的偏振光照射下的至少三个反射图;
[0021] 2)计算所述反射图上的每一个像素点在所述至少三个偏振角度下的真实反射 率;
[0022] 3)根据AK+BK*C〇s 2(0-f3K)对每一个像素点在所述至少三个偏振角度下的真实 反射率进行拟合,得到每一个像素点的,、β κ的拟合值;其中,Θ是偏振光的光电场 矢量与偏振光的起始偏振方向的角度,所述偏振角度为所述偏振光的偏振方向与起始偏振 方向的角度,A k为所述多晶薄膜的各向同性反射率,B κ · cos2 ( θ - β κ)为所述多晶薄膜的各 向异性反射率;
[0023] 4)将每一个像素点的B的拟合值根据每一个像素点在所述反射图中的位置排列 成第一阵列,以及将每一个像素点的β的拟合值根据每一个像素点在所述反射图中的位 置排列成第二阵列。
[0024] 优选的,在所述步骤4)之后还包括步骤5),将所述第一阵列生成第一灰度图,将 所述第二阵列生成第二灰度图。
[0025] 本发明的一个实施例提供了一种多晶薄膜形貌的测量装置,所述测量装置包括:
[0026] 图像获取装置,用于获取所述多晶薄膜在至少三个偏振角度的偏振光照射下的至 少三个反射图;
[0027] 反射率计算装置,用于计算所述反射图上的每一个像素点在所述至少三个偏振角 度下的真实反射率;
[0028] 拟合装置,用于根据Ακ+Βκ · cos2 ( θ - β κ)对每一个像素点在所述至少三个偏振角 度下的真实反射率进行拟合,得到每一个像素点的,、β κ的拟合值;其中,Θ是偏振 光的光电场矢量与偏振光的起始偏振方向的角度,所述偏振角度为所述偏振光的偏振方向 与起始偏振方向的角度,A k为所述多晶薄膜的各向同性反射率,B κ · cos2 ( θ - β κ)为所述多 晶薄膜的各向异性反射率;
[0029] 数据阵列生成装置,用于将每一个像素点的B的拟合值根据每一个像素点在所述 反射图中的位置排列成第一阵列,以及将每一个像素点的β的拟合值根据每一个像素点 在所述反射图中的位置排列成第二阵列。
[0030] 优选的,所述测量装置还包括图像生成装置,用于将所述第一阵列生成第一灰度 图,且将所述第二阵列生成第二灰度图。
[0031] 本发明的测量方法能够直观、快速、低成本、大面积测量多晶薄膜的形貌。
【附图说明】
[0032] 以下参照附图对本发明实施例作进一步说明,其中:
[0033] 图1是现有技术中的图像传感器和偏振显微镜的光路图。
[0034] 图2是图1所示的图像传感器上的成像图。
[0035] 图3是晶畴的跃迀偶极矩矢量与光电场矢量的示意图。
[0036] 图4是多晶薄膜在不同偏振方向的偏振光照射下在图像传感器上的成像图。<
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