[發明專利]一種旋轉偏振器件光譜橢偏儀的數據分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110602165.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113281268B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 谷洪剛;劉世元;王敬軍;江浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G06F17/14
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 李君;李歡

1.一種旋轉偏振器件光譜橢偏儀的數據分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將各理論參數以及待測樣件的預估膜厚輸入至旋轉偏振器件光譜橢偏儀的系統模型中，獲取包含理論傅里葉系數的系統方程；

(2)采用旋轉偏振器件光譜橢偏儀測量待測樣件，獲取包含測量傅里葉系數的系統方程；

(3)將所述包含測量傅里葉系數的系統方程和包含理論傅里葉系數的系統方程均采用Hadamard分析方法，獲取全光譜范圍內的測量傅里葉系數和理論傅里葉系數；

(4)采用非線性迭代擬合方法對全光譜范圍內的測量傅里葉系數和理論傅里葉系數進行擬合，獲取待測樣件的光學信息；

其中，Hadamard分析方法中，光強諧波信號中每個波長下一個光學周期內的采集點個數大于等于未知的傅里葉系數個數；

獲取全光譜范圍內的傅里葉系數的方法，包括如下步驟：

(3.1)將包含傅里葉系數的系統方程按波長劃分，獲取不同波長下的光強諧波信號；

(3.2)將當前波長下的所述光強諧波信號的單個光學周期劃分為若干采集點；

(3.3)對若干個采集點對應的光強諧波信號依次進行積分，獲取單個光學周期內若干個采集點的光強積分表達式；

其中，所述采集點的個數大于等于包含傅里葉系數的系統方程中未知的傅里葉系數個數；

(3.4)更新波長，轉至步驟(3.2)，直至獲取全光譜范圍內的光強積分表達式；

(3.5)對所述全光譜范圍內的光強積分表達式采用解方程或最小二乘法，求解全光譜范圍內的傅里葉系數；所述待測樣件的光學信息包括待測樣件的膜厚、光學常數以及橢偏參數；其中，橢偏參數包括振幅比角ψ、相位差角Δ以及穆勒矩陣元素。

2.根據權利要求1所述的數據分析方法，其特征在于，所述步驟(1)具體包括以下步驟：

(1.1)建立旋轉偏振器件光譜橢偏儀的系統模型；

(1.2)將各理論參數以及待測樣件的預估厚度輸入至所述旋轉偏振器件光譜橢偏儀的系統模型中，獲取包含待測樣件橢偏參數的系統方程；

(1.3)對所述包含待測樣件橢偏參數的系統方程進行傅里葉分析，獲取包含理論傅里葉系數的系統方程。

3.根據權利要求1所述的數據分析方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括以下步驟：

采用旋轉偏振器件光譜橢偏儀測量待測樣件，獲取光強諧波信號；

對所述光強諧波信號進行傅里葉分析，獲取包含測量傅里葉系數的系統方程。

4.根據權利要求1至3任一所述的數據分析方法，其特征在于，采用非線性迭代擬合方法對全光譜范圍內的測量傅里葉系數和理論傅里葉系數進行擬合的指標為擬合誤差函數，擬合誤差函數為：

其中，U表示光強諧波信號的最大階數，Q為測量波長個數，P為待提取參數個數，α_l,2i和β_l,2i為理論傅里葉系數，α′_l,2i和β′_l,2i為測量傅里葉系數，δα′和δβ′分別表示測量傅里葉系數的測量誤差；l為波長編號。