[發明專利]一種光譜橢偏測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310436198.3
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103486974A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 宗明成;黃有為;徐天偉;馬向紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及光學測量技術領域，尤其涉及一種光譜橢偏測量裝置及方法。

背景技術

隨著光學測量領域的不斷發展，光譜橢偏技術成為精密測定薄膜樣品物理常數的光學測量技術。

光譜橢偏技術是通過測量待測薄膜樣品反射（或透射）光的偏振狀態及其變化情況，來精確測量待測薄膜樣品的物理常數。目前的光譜橢偏測量裝置大都包含兩個臂，其中一個臂內裝有光源和偏振發生器件，用于提供滿足要求的偏振測量光束；另一個臂內裝有偏振檢測器件和光譜探測器，用于檢測待測樣品反射（或透射）光的光譜偏振狀態及其變化情況。

但本發明申請人在實現本申請實施例的發明技術方案過程中，發現目前基于光譜橢偏技術的測量裝置至少存在如下技術問題：

目前的光譜橢偏測量裝置只能測量薄膜樣品表面某一小區域內的物理常數。對于大面積膜厚監測或梯度鍍膜監測的應用場合，須移動測試樣品或集成多套裝置才能對多處位置的膜層厚度進行分布式監測。這樣不僅將增加裝置的體積、重量及成本，也將提高裝置的集成復雜度。

發明內容

本發明實施例提供一種光譜橢偏測量裝置及方法，用于解決現有技術中需要移動測試樣品或者集成多套測量裝置才能實現對多處位置的膜層厚度進行測量的不足，達到自動化水平高、測量效率高的技術效果。

本發明實施例提供了一種光譜橢偏測量裝置，用于實現對膜層的厚度變化量的測量，其中，所述膜層在第一位置具有第一厚度變化量，在第二位置具有第二厚度變化量，所述裝置包括：一光源，所述光源用于為所述膜層的所述厚度變化量的測量提供測量光束；一光譜偏振消光器，所述光譜偏振消光器用于接收所述測量光束，并依次輸出含有所述第一厚度變化量的第一偏振消光光束和含有所述第二厚度變化量的第二偏振消光光束；一光譜消光探測器，所述光譜消光探測器用于依次接收所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束，并根據所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束分別實現對所述膜層的所述第一厚度變化量和所述第二厚度變化量的測量；一光學多路復用器，所述光學多路復用器用于提供所述光源與所述光譜偏振消光器之間的光學多路復用、以及所述光譜偏振消光器與所述光譜消光探測器之間的光學多路復用。

進一步的，所述光學多路復用器包括：第一復用器輸入口，所述第一復用器輸入口用于接收所述測量光束；第一復用器輸出口，所述第一復用器輸出口用于輸出所述測量光束；其中，所述第一復用器輸出口包括：第一分復用器輸出口；第二分復用器輸出口；第一復用器切換單元，所述第一復用器切換單元用于將所述測量光束切換輸出至所述第一分復用器輸出口或所述第二分復用器輸出口。

進一步的，所述光學多路復用器還包括：第二復用器輸入口，所述第二復用器輸入口用于依次接收所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束；其中，所述第二復用器輸入口包括：第一分復用器輸入口，用于接收所述第一偏振消光光束；第二分復用器輸入口，用于接收所述第二偏振消光光束；第二復用器輸出口，所述第二復用器輸出口用于依次輸出所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束；第二復用器切換單元，所述第二復用器切換單元用于將來自所述第一分復用器輸入口的所述第一偏振消光光束和來自所述第二分復用器輸入口的所述第二偏振消光光束依次輸出給所述光譜消光探測器。

進一步的，所述光譜偏振消光器包括：第一光譜偏振消光模組，所述第一光譜偏振消光模組用于接收所述第一分復用器輸出口的所述測量光束，并將測量所述膜層的第一位置后的所述第一偏振消光光束輸出給所述第一分復用器輸入口；第二光譜偏振消光模組，所述第二光譜偏振消光模組用于接收所述第二分復用器輸出口的所述測量光束，并將測量所述膜層的第二位置后的所述第二偏振消光光束輸出給所述第二分復用器輸入口。

進一步的，所述第一光譜偏振消光模組包括：第一光譜偏振消光模組輸入口，所述第一光譜偏振消光模組輸入口用于接收所述第一分復用器輸出口的所述測量光束；第一光譜偏振消光模組輸出口，所述第一光譜偏振消光模組輸出口用于將測量所述膜層的第一位置后的所述第一偏振消光光束輸出給所述第一分復用器輸入口。

進一步的，所述第二光譜偏振消光模組包括：第二光譜偏振消光模組輸入口，所述第二光譜偏振消光模組輸入口用于接收所述第二分復用器輸出口的所述測量光束；第二光譜偏振消光模組輸出口，所述第二光譜偏振消光模組輸出口用于將測量所述膜層的第二位置后的所述第二偏振消光光束輸出給所述第二分復用器輸入口。