[發明專利]一種使用實時系統控制橢偏儀的控制方法及實時系統

有效

• 申請號: 201210552910.1
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103869830B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 王勇
• 申請（專利權）人: 睿勵科學儀器（上海）有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G01B11/06;G01N21/21
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及光學測量領域的控制，特別是用于光譜型橢偏儀測量的控制。

背景技術

光譜型橢偏儀是一種用于探測薄膜厚度、光學常數以及材料微結構的光學測量設備。由于與樣品非接觸，對樣品沒有破壞且不需要真空，使得橢偏儀成為一種極具吸引力的測量設備。

橢偏儀涉及光源、起偏角度可變的起偏器、驗偏角度可變的驗偏器和探測器這幾個主要部件。其中，起偏器、驗偏器和探測器需要被控制以實現在特定起偏角度、驗偏角度和特定探測時間的光學測量。通常，橢偏儀的供應商一般只提供非實時系統的控制支持。由于使用非實時系統，橢偏儀就不能實時響應橢偏儀的使用端的測量命令，也不能實時地控制各部件協同工作，降低了橢偏儀的控制精度。由于非實時系統除了控制橢偏儀工作，同時也會做一些其它工作，這樣就會頻繁的切換CPU時間從而降低橢偏儀的測量效率。因此橢偏儀的實際測量控制都是采用非實時系統來實現，測量的實時性、測量的效率都不是很高。

此外，橢偏儀除了作為一個單獨的測量設備使用外，也可作為其他大型光學測量設備的一個子系統來使用。但是，現有的測量控制方法都是橢偏儀的使用端直接控制橢偏儀各部件實現所有測量功能，測量控制和橢偏儀的使用端有非常高的耦合度，想將橢偏儀作為一個子系統集成進其它大型光學測量設備將是一個復雜的移植過程。而目前橢偏儀已經不單單是用于科學研究領域，而是廣泛的應用于多種行業的光學測量設備中。

因此，目前的測量控制方法顯然不滿足產業化要求的實時控制，測量效率及子系統化的要求。

發明內容

為了解決測量的實時性和效率低的技術問題，本發明的發明構思是：第一，使用實時系統來控制橢偏儀各部件協同工作實現測量功能。第二，為了實現子系統化，實時系統封裝了橢偏儀所能提供的測量功能并向外提供指示接口，這樣橢偏儀的使用端只需要調用這些指示接口即可，無需了解橢偏儀的測量控制實現細節。此外，為了提高測量的效率，將橢偏儀的測量數據在實時系統上進行處理，從而不占用橢偏儀的使用端的CPU時間。

根據本發明的一個方面，提供了一種使用實時系統控制橢偏儀的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

i.接收來自外部的指示；

ii.根據該指示，使用運動控制模塊，通過運動控制卡，控制橢偏儀的起偏器和/或驗偏器；

iii.根據該指示，使用探測控制模塊，控制橢偏儀的探測器；

其中，所述運動控制模塊和所述探測控制模塊并行地實時運作。

根據本發明的另一個方面，還提供了一種用于控制橢偏儀的實時系統，包括：

-指示接口，用于連接到橢偏儀的使用端，用于接收來自外部的指示；

-運動控制模塊，用于連接到橢偏儀的運動控制卡，并用于通過運動控制卡，控制橢偏儀的起偏器和/或驗偏器；

-探測控制模塊，用于連接到橢偏儀的探測器，用于控制該探測器；

其中，所述運動控制模塊和所述探測控制模塊并行地實時運作。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明使用實時系統控制橢偏儀各部件，確保測量控制實時性和測量控制的精度。并且，由于是在實時系統中，能夠實時地響應外部發送來的指示。

根據一個優選的實施方式，向橢偏儀的使用端提供指示接口，允許橢偏儀的使用端通過該接口使實時系統與橢偏儀交互，從而橢偏儀的測量實現細節對橢偏儀的使用端是透明的。特別地，向橢偏儀的使用端提供的指示接口包括以下任一項：

a、初始化橢偏儀的接口

b、關閉橢偏儀的接口

c、控制起偏器、驗偏器轉動到某一角度位置的接口

d、獲取起偏器、驗偏器的當前角度位置的接口

e、無起偏器和驗偏器的單次測量的接口

f、有起偏器和驗偏器的單次測量的接口

g、無起偏器和驗偏器的平均測量的接口

h、有起偏器和驗偏器的平均測量的接口

i、同步測量的接口。

該優選的實施方式的好處在于，使橢偏儀子系統化，向上屏蔽了橢偏儀的控制細節，大大提高橢偏儀的可移植性，并且提供了各種通用功能，具有很強的適用性。

根據一個優選的實施方式，所述步驟ii中，根據測量指示來控制起偏器和/或驗偏器運動；

所述步驟iii中，根據該測量指示來控制探測器探測來自樣品的測量信號，并獲取測量信號；

該方法還包括如下步驟：

iv.在獲取到該測量信號后，使用處理模塊來進行數據處理，其中，所述處理模塊實現在該實時系統中。