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      包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀及光學(xué)測量系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:6026225閱讀:224來源:國知局
      專利名稱:包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀及光學(xué)測量系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域,特別涉及一種包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀及光學(xué)測量系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      一般來說,光學(xué)測量技術(shù)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是將探測光束聚焦到樣品上。目前通常有兩種方法。一種方法是將系統(tǒng)中的最后一個聚焦透鏡與其它元件分開,通過僅僅調(diào)整這個聚焦透鏡來將探測光束聚焦到樣品上。例如,如圖1所示,通過對最后一個聚焦透鏡進行上下移動來實現(xiàn)聚焦。另一種方法是通過對整個光學(xué)測量系統(tǒng)進行調(diào)整來將探測光束聚焦到樣品上。例如,如圖2所示,通過對整個光學(xué)系統(tǒng)進行上下移動來實現(xiàn)聚焦(例如,參見美國專利 N0.5747813 和 N0.5486701)。
      隨著半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展,利用光學(xué)測量技術(shù)來精確地測量晶片上單層或多層薄膜形成的三維結(jié)構(gòu)的臨界尺度(⑶,Critical Dimension)、空間形貌及材料特性變得十分重要。當(dāng)檢測一個通常尺寸為150毫米、200毫米或300毫米的晶片時,由于在晶片上的薄膜層應(yīng)力等原因,晶片表面可能不平坦。因此,當(dāng)對整個晶片進行檢測時,為了實現(xiàn)高精確度的測量和保證半導(dǎo)體生產(chǎn)線產(chǎn)量的快速測量,對每個測量點自動聚焦是其中一項關(guān)鍵的技術(shù)。而且,本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知,將寬帶探測光束在樣品表面上聚焦成相對較小尺寸的光斑是有利的,因為小尺寸光斑可以測量微結(jié)構(gòu)圖案,且寬帶探測光束可以提高測量精確度。在這種情況下,當(dāng)采用上述第一種聚焦方法時,會存在如下問題:透鏡通常具有色差,這樣的色差會導(dǎo)致不同波長的光的聚焦位置不同,增大誤差,降低測量精確度;以及難以找到對整個寬帶波長范圍都具有良好的透射性的透鏡材料。當(dāng)采用上述第二種聚焦方法時,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明顯知道,對整個光學(xué)系統(tǒng)進行調(diào)整,由于對系統(tǒng)重量和速度的要求和限制,實現(xiàn)精確的操作是非常復(fù)雜的。
      鑒于上述原因,本領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)提出了這樣一種方法,S卩,使用曲面反射鏡來將寬帶探測光束聚焦到樣品表面上(例如,參見美國專利N0.5608526和N0.7505133B1、美國專利申請公開N0.2007/0247624A1和中國專利申請公開N0.101467306A)。這種方法具有如下好處:在整個寬帶波長范圍上,反射鏡不會產(chǎn)生色差,并且反射鏡可在較寬的波長范圍內(nèi)都具有聞反射率。
      雖然利用曲面反射鏡自身不產(chǎn)生色差并從而增加聚焦及測量精確度,但是曲面反射鏡相對于透鏡來說比較難以校準(zhǔn)光路。曲面反射鏡焦點位置和空間方向的調(diào)節(jié)受入射光制約,通常需要整個光學(xué)系統(tǒng)的同步調(diào)節(jié)實現(xiàn)出射光路方向及聚焦位置的調(diào)整和控制。例如,(I)橢圓面反射鏡:兩焦點空間位置相對固定,當(dāng)入射光路校正后,通過單獨調(diào)節(jié)橢圓面反射鏡實現(xiàn)的光路方向及聚焦位置范圍非常有限。(2)超環(huán)面反射鏡(toroidalmirror):雖然在一定入射角度范圍內(nèi)皆可實現(xiàn)空間對應(yīng)的兩個焦點,但是這兩個焦點之間的空間關(guān)系隨著入射光線與超環(huán)面反射鏡的相對關(guān)系改變,且變化關(guān)系復(fù)雜,實現(xiàn)調(diào)焦非常困難;另一個缺點是調(diào)節(jié)范圍小,會造成像差。(3)離軸拋物面反射鏡:相對入射光線方向,改變離軸拋物面反射鏡的角度會造成像差,很大程度上限制了調(diào)整范圍;雖然沿平行入射光束方向移動離軸拋物面反射鏡可實現(xiàn)聚焦位置的大范圍移動,但無法改變其焦點相對于離軸拋物面反射鏡中心的位置,這同樣限制了調(diào)整范圍。綜上所述,使用單一曲面反射鏡自身不產(chǎn)生色差,但難以通過簡單調(diào)節(jié)實現(xiàn)光路方向及聚焦位置的調(diào)整和控制。而且,光束經(jīng)過單個反射鏡反射后偏振態(tài)會發(fā)生改變。這里以一個鋁材料反射鏡為例。在圖3a中示出兩種入射角情況下S和P偏振光的反射率Rs和Rp。上面的兩條曲線是S偏振光的反射率Rs,下面的兩條曲線是P偏振光的反射率Rp。實線對應(yīng)于45度的入射角,虛線對應(yīng)于50度的入射角。由此可知,S或P偏振光的反射率不相等,而且隨著入射角的不同而改變。在圖3b中示出反射后的S與P偏振光之間的相位差,實線對應(yīng)于45度的入射角,虛線對應(yīng)于50度的入射角。由此可知,反射后的S與P偏振光之間的相位差發(fā)生變化,而且隨著入射角的不同而改變,且與波長相關(guān)。總之,當(dāng)寬帶光束經(jīng)反射鏡反射之后,由于偏振方向正交的偏振態(tài)S與P各自具有不相同的反射率和相位變化,光束的偏振狀態(tài)發(fā)生改變,導(dǎo)致難以控制光束的偏振變化(例如,參見美國專利N0.6829049B1和N0.6667805)。
      光譜儀對偏振的控制能力限定了光譜儀的應(yīng)用范圍。例如,當(dāng)今廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)線工藝控制的光學(xué)臨界尺度設(shè)備(00),Optical Critical Dimension)。00)設(shè)備通過測量偏振光在樣品表面的反射光譜及相位特征,擬合數(shù)值仿真結(jié)果,測量樣品表面周期性圖案的臨界尺度(CD)、三維形貌及多層材料的膜厚與光學(xué)常數(shù)。實現(xiàn)臨界尺度測量的光譜儀要求其聚焦系統(tǒng)必須做到在聚焦及光信號采集過程中控制光束的偏振態(tài),從而可以準(zhǔn)確地測量樣品。
      此外,對半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)測量通常有兩種方法,絕對反射率測量法和橢圓偏振測量法。如中國專利申請201110032744.8中所述,使用絕對反射率測量法測量時,需要先使用標(biāo)準(zhǔn)樣品進行測量,并記錄標(biāo)準(zhǔn)樣品的測量結(jié)果作為參考值,然后再測量待測樣品,并將待測樣品的測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品測量得到的參考值相比,從而得到待測樣品的相對真實值。由于光源本身的原因,在實際測量過程中,其光譜強度可能會發(fā)生變化(漂移)。理論上一般假定光源的光譜強度在測量標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品時是完全一樣的,但實際上,由于待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品無法在同一時刻測量,光源的光譜強度變化會影響測量結(jié)果。
      鑒于上述原因,本領(lǐng)域的技術(shù)人員提出了利用參考光束來校準(zhǔn)光源起伏。即將光源發(fā)出的光分為兩束,其中一束作為探測光記錄樣品的光學(xué)信息,另一束作為參考光,通過對參考光束的測量,可以分別記錄測量參考樣品和待測樣品時光源的光譜強度,從而校正測量過程中光源的光譜強度變化,提高測量精度。
      測量設(shè)備通常分為相對于樣品表面垂直入射的光學(xué)系統(tǒng)和相對于樣品表面傾斜入射的光學(xué)系統(tǒng)。垂直入射的光學(xué)系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)更加緊湊,通常可與其他工藝設(shè)備集成,實現(xiàn)生產(chǎn)與測量的整合及實時監(jiān)測?,F(xiàn)有技術(shù)中,利用參考光束校準(zhǔn)的垂直入射光譜儀的實現(xiàn)方法主要有以下兩種:
      (I)如圖4所示,光源101出射的發(fā)散光經(jīng)透鏡102后,平行入射至分光器103,經(jīng)過分光器103透射通過后的光作為探測光束,被分光器103反射的光作為參考光束。探測光束經(jīng)透鏡104會聚后聚焦至樣品105表面,樣品105表面的反射光經(jīng)透鏡104反射后,垂直入射分光器103,經(jīng)分光器103反射后的探測光束,經(jīng)透鏡107會聚,入射至探測器108,獲得樣品表面的反射光譜;參考光束垂直入射至平面反射鏡106,經(jīng)平面反射鏡106反射后垂直入射分光器103,經(jīng)分光器103透射后的參考光束也經(jīng)透鏡107會聚,入射至探測器108,獲得包含光源光譜特征的參考光譜(例如,參見美國專利N0.7067818B2、N0.7189973B2和N0.7271394B2、美國專利申請公開N0.2005/0002037A1)。在這種光譜儀中,可以利用控制光闌來選擇所需測量的光束。這種方法具有如下好處:可以校準(zhǔn)光源起伏,但由于采用了分光器,這種光譜儀也存在以下問題:①光通量低,整個測量個過程中,光束由光源需經(jīng)同一分光器透射和反射各一次,進入探測器。假設(shè)分光器為透射率和反射率各50%,探測光束和參考光束所能達到的最大光通量比率僅為25% ;②若同時實現(xiàn)高質(zhì)量光斑及較寬的光譜范圍,需解決色散的問題,系統(tǒng)復(fù)雜度和成本都較高。(2)在光路中插入一個平面反射鏡,使光源發(fā)出的光一部分入射到平面反射鏡上,另一部分從平面反射鏡的邊緣通過。經(jīng)平面反射鏡反射后的光束作為探測光垂直入射到樣品表面,從平面反射鏡邊緣通過的光束作為參考光束,探測光束和參考光束分別進入兩個不同的光譜計同時進行測量(例如,參見美國專利N0.5747813和N0.6374967B1)。這種方法具有如下好處:在測量過程中探測光束和參考光束同時測量,精準(zhǔn)地校正了光源的光譜和強度變化;測量中光強的損耗較小,利用率高。但由于使用了兩個不同的光譜計,其光電轉(zhuǎn)化效率不盡相同,波長分布和分辨率也不盡相同,不易校準(zhǔn)系統(tǒng),反而會降低測量精度,另一方面,這種方案的光路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,不易調(diào)節(jié),并且兩個光譜計會增大設(shè)備體積,增加設(shè)備成本。
      當(dāng)使用不包含偏振器的光譜儀測量包含周期性結(jié)構(gòu)的樣品時,如中國專利申請N0.201010270454.2中所述,由于入射光對樣品的各向異性沒有調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度的選擇性,所以入射光必須為自然光。從光源發(fā)出的自然光理論上要求經(jīng)過完全的偏振保持或不存在任何偏振敏感的部件入射在樣品表面。存在任何的部分偏振態(tài),將無法測量各向異性樣品;此時,當(dāng)各向異性樣品旋轉(zhuǎn)時,測量值變化。因此,能夠?qū)Ω飨虍愋詷悠愤M行測量的不包含偏振控制的光譜儀對所涉及的光學(xué)器件質(zhì)量和光路調(diào)整均要求很高。測量時,經(jīng)樣品反射的光為部分偏振光。在此光束入射至探測器的這個過程中,理論上要求完全的偏振保持或不存在任何偏振敏感的部件。例如,當(dāng)出現(xiàn)偏振敏感的部件時,需要增加消偏振器,這樣減低了信噪比。而且,以上問題無法通過數(shù)值方法得以校正。發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種易于調(diào)節(jié)聚焦的、無色差的、保持偏振特性的、光通效率高且易于實現(xiàn)的包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀及光學(xué)測量系統(tǒng)。
      根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供一種垂直入射寬帶光譜儀包括光源、第一反射單元、第一聚光單元、第二聚光單元、偏振器、第一曲面反射鏡、第一平面反射鏡、第二反射單元和探測單元,其中:
      所述第一反射單元用于將所述光源發(fā)射的光分為探測光束和參考光束兩部分,并將所述探測光束入射至所述第一聚光單元,將所述參考光束入射至所述第二聚光單元;
      所述第一聚光單元用于接收所述探測光束,使該光束變成平行光束后入射至所述偏振器;
      所述偏振器設(shè)置于所述第一聚光單元和所述第一曲面反射鏡之間,用于使所述平行光束通過并入射至所述第一曲面反射鏡;
      所述第一曲面反射鏡用于接收通過所述偏振器的平行光束并使該光束變成會聚光束;
      所述第一平面反射鏡用于接收所述會聚光束并將所述會聚光束反射后垂直地聚焦到樣品上;
      所述第二聚光單元用于接收所述參考光束,并將其入射至所述第二反射單元;
      所述第二反射單元用于分別或同時接收從樣品反射的依次經(jīng)過所述平面反射鏡、所述第一曲面反射鏡、所述偏振器、所述第一聚光單元的探測光束和通過所述第二聚光單元的參考光束,并將所接收到的光束入射至所述探測單元;
      所述探測單元用于探測被所述第二反射單元所反射的光束。
      根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供一種光學(xué)測量系統(tǒng)包括所述垂直入射寬帶光譜儀。
      本發(fā)明提供的包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀實現(xiàn)了分光后的光束的完整結(jié)合,在提高光通效率的同時,還能保持光束的偏振狀態(tài),而且系統(tǒng)的復(fù)雜程度比現(xiàn)有技術(shù)低。


      圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中的通過上下移動最后一個聚焦透鏡來實現(xiàn)聚焦的示意圖。
      圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)中的通過上下移動整個光學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)聚焦的示意圖。
      圖3a示出S和P偏振光經(jīng)過一個鋁材料反射鏡反射的反射率隨著入射光的角度不同而改變,其中,上面的兩條曲線對應(yīng)于S偏振光,下面的兩條曲線對應(yīng)于P偏振光。
      圖3b示出S和P偏振光經(jīng)過上述鋁材料反射鏡反射所產(chǎn)生的相位差隨著入射角的不同而改變。
      圖4是現(xiàn)有技術(shù)中通過分光器實現(xiàn)分光與合光的示意圖。
      圖5是用于說明通過移動平面反射鏡來進行對焦的示意圖。
      圖6a至6c是用于解釋保持偏振光的偏振特性的示意圖。
      圖7是用于解釋快速尋找焦點的數(shù)學(xué)方法的示意圖。
      圖8是示出洛匈棱鏡偏振器(Rochon Polarizer)的光學(xué)示意圖,在該圖中,RP代表洛匈棱鏡偏振器,A代表光闌,S代表樣品。
      圖9a和9b是本發(fā)明中通過兩個不共面平面反射鏡實現(xiàn)分光的示意圖。
      圖10是本發(fā)明中通過兩個不共面平面反射鏡實現(xiàn)合光的示意圖。
      圖1la和圖1lb是通過模擬得到的合光后的光束截面形狀和光束所成的像。
      圖12是單晶硅周期性淺溝槽的結(jié)構(gòu)圖。
      圖13是絕對反射率測量法中單晶硅周期性淺溝槽TE和TM的絕對反射率光譜圖。
      圖14a是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。
      圖14b是本發(fā)明中利用分光器和圖案識別系統(tǒng)對樣品表面和探測光束聚焦成像的光路圖。
      圖15a和圖15b是通過圖案識別系統(tǒng)觀測到的圖案。
      圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。
      圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。
      具體實施方式
      如上所述,在現(xiàn)有技術(shù)中,雖然使用曲面反射鏡自身不產(chǎn)生色差,但是難以通過簡單調(diào)節(jié)來實現(xiàn)光路方向及聚焦位置的調(diào)整和控制。鑒于這種原因,本發(fā)明提出了使用平面反射鏡調(diào)焦的方法。
      下面結(jié)合圖5對本發(fā)明的聚焦原理、圖6a至6c對保持任意偏振光的偏振特性的原理進行說明。
      如圖5所示,假設(shè):來自離軸拋物面反射鏡OAPl的會聚光束經(jīng)過平面反射鏡Ml反射后聚焦在樣品SA的位置P上,以及會聚光束中的主光沿水平方向傳播且以45度的入射角入射至平面反射鏡Ml。當(dāng)將平面反射鏡Ml沿著所述會聚光束中的主光的傳播方向移動距離h (即,平面反射鏡被移動到位置Ml’ )時,來自離軸拋物面反射鏡OAPl的會聚光束經(jīng)過平面反射鏡Ml’反射后聚焦的位置P’相對于原來的聚焦位置P在垂直方向上移動了距離h且在所述主光的傳播方向上也移動了距離h。如果需要將樣品上的焦點向上移動距離h,只須將平面反射鏡Ml相對于離軸拋物面反射鏡OAPl向遠(yuǎn)處移動距離h,同時將樣品平臺沿平面反射鏡Ml移動的方向移動相同的距離。由此可知,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以輕松地調(diào)整光束的聚焦位置,以適應(yīng)樣品的高度變化。
      而且,由于平面反射鏡自身不影響入射光的會聚狀態(tài)且不產(chǎn)生色差,所以采用反射鏡可以在保證會聚光束質(zhì)量的同時改變光束的傳播方向。此外,一方面,反射鏡通常用于折疊光路,使得整個光學(xué)系統(tǒng)更加緊湊。另一方面,平面反射鏡可實現(xiàn)寬帶光譜范圍內(nèi)的高反射率,對光強影響很低,并且與輔助的聚焦判斷方法結(jié)合,可以實現(xiàn)精確的手動或自動聚焦。因此,在本發(fā)明中通過調(diào)整平面反射鏡來進行對焦。
      下面,參照圖6a和6b解釋通過兩個平面反射鏡或者一個平面反射鏡和一個離軸拋物面反射鏡保持偏振光的偏振特性的基本原理。
      如圖6a所示,假設(shè)以Ml入射面為參考的S (或P)偏振光束以(90-Θ )度的入射角入射在第一平面反射鏡Ml上,并且被第一平面反射鏡Ml反射至第二平面反射鏡M2。當(dāng)?shù)谝黄矫娣瓷溏RMl的入射平面與第二平面反射鏡M2的入射平面相互垂直,且M2傾斜度滿足使Ml的反射光以(90-Θ)度入射角入射至M2時,經(jīng)Ml反射的以Ml入射面為參考的S (或P)偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)橐訫2入射面為參考的P(或S)偏振光。
      現(xiàn)在以光束傳播方向為+Z方向確定的右手參考系分析光束的傳播及偏振態(tài)的變化。將上述過程以數(shù)學(xué)公式表達:
      權(quán)利要求
      1.一種包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀,其特征在于,包括光源、第一反射單元、第一聚光單元、第二聚光單元、偏振器、第一曲面反射鏡、第一平面反射鏡、第二反射單元和探測單元,其中: 所述第一反射單元用于將所述光源發(fā)射的光分為探測光束和參考光束兩部分,并將所述探測光束入射至所述第一聚光單元,將所述參考光束入射至所述第二聚光單元; 所述第一聚光單元用于接收所述探測光束,使該光束變成平行光束后入射至所述偏振器; 所述偏振器設(shè)置于所述第一聚光單元和所述第一曲面反射鏡之間,用于使所述平行光束通過并入射至所述第一曲面反射鏡; 所述第一曲面反射鏡用于接收通過所述偏振器的平行光束并使該光束變成會聚光束; 所述第一平面反射鏡用于接收所述會聚光束并將所述會聚光束反射后垂直地聚焦到樣品上; 所述第二聚光單元用于接收所述參考光束,并將其入射至所述第二反射單元; 所述第二反射單元用于分別或同時接收從樣品反射的依次經(jīng)過所述平面反射鏡、所述第一曲面反射鏡、所述偏振器、所述第一聚光單元的探測光束和通過所述第二聚光單元的參考光束,并將所接收到的光束入射至所述探測單元; 所述探測單元用于探測被所述第二反射單元所反射的光束。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 光源聚光單元,所述光源聚光單元設(shè)置于所述光源與所述第一反射單元之間,用于使所述光源發(fā)出的光成為會聚光束。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述光源聚光單元包括: 至少一個透鏡和/或至少一個曲面反射鏡。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 可移動的分光器和圖案識別系統(tǒng); 所述分光器和圖案識別系統(tǒng)位于所述第一曲面反射鏡和所述第一平面反射鏡之間; 所述圖案識別系統(tǒng)包括透鏡、照明光源與CCD成像器; 所述可移動的分光器用 于將所述圖案識別系統(tǒng)提供的樣品照明光束反射至樣品表面并將樣品表面的反射光束反射至所述CCD成像器;并且 在所述垂直入射寬帶光譜儀中通過觀測所述探測單元的光強和/或通過觀測所述圖案識別系統(tǒng)中的圖像的清晰度來進行調(diào)焦。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述可移動的分光器為具有至少一個直線邊緣的平面反射鏡,該平面反射鏡可以完全處于、部分處于、或完全不處于所述探測光束的光路中。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 用于切換所述探測光束和所述參考光束的光束切換單元。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述光束切換單元為可分別或同時擋住探測光束和參考光束的擋光板。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 用于承載樣品的可調(diào)節(jié)的樣品平臺。
      9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 光闌,所述光闌置于整個光學(xué)系統(tǒng)的任意一段光路中。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 至少一個光闌,所述光闌置于由所述光源聚光單元形成的會聚光束所分出的探測光束焦點處。
      11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 至少一個光闌,所述光闌位于所述偏振器和所述樣品之間,用于避免經(jīng)過所述偏振器后產(chǎn)生的e光入射至樣品表面并且/或者其反射光反射回所述偏振器。
      12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 偏振器旋轉(zhuǎn)控制裝置,該偏振器旋轉(zhuǎn)控制裝置用于控制所述偏振器的偏振方向。
      13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于,所述垂直入射寬帶光譜儀還包括: 計算單元,該計算單元用于計算樣品材料的光學(xué)常數(shù)、薄膜厚度和/或用于分析樣品的周期性結(jié)構(gòu)的臨界尺度特性或三維形貌。
      14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一平面反射鏡和所述第一曲面反射鏡具有相同的反射材料和鍍膜結(jié)構(gòu),并且滿足如光的入射角相同或近似相同及入射平面相互垂直或近似垂直的條件。
      15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述探測光束的主光束在所述第一平面反射鏡上的入射角與在所述第一曲面反射鏡上的入射角相差不超過5度; 所述第一平面反射鏡入射光束的入射平面與所述第一曲面反射鏡入射光束的入射平面相互垂直的誤差小于5度。
      16.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一反射單元由至少兩個平面反射鏡構(gòu)成,其中,至少有一個反射鏡具有至少一直線邊緣并且該邊緣直線與光路的主光相交。
      17.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一聚光單元為離軸拋物面反射鏡或超環(huán)面反射鏡。
      18.根據(jù)權(quán)利要求 1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第二聚光單元為透鏡、透鏡組、離軸拋物面反射鏡或超環(huán)面反射鏡。
      19.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于:所述偏振器為洛匈棱鏡偏振器。
      20.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一曲面反射鏡為離軸拋物面反射鏡或超環(huán)面反射鏡。
      21.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一平面反射鏡的傾斜角度和/或空間位置是可調(diào)節(jié)的。
      22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第一平面反射鏡沿著所述會聚光束的主光的傳播方向移動。
      23.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述第二反射單元由至少兩個平面反射鏡構(gòu)成,構(gòu)成所述第二反射單元的平面反射鏡中,至少有一個反射鏡具有至少一直線邊緣并且該邊緣直線與光路的主光相交。
      24.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述探測單元是光譜計。
      25.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述光源為包含多重波長的光源。
      26.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀,其特征在于: 所述光源是氙燈、氘燈、鎢燈、齒素?zé)?、汞燈、包含氘燈和鎢燈的復(fù)合寬帶光源、包含鎢燈和鹵素?zé)舻膹?fù)合寬帶光源、包含汞燈和氙燈的復(fù)合寬帶光源或包含氘鎢鹵素的復(fù)合寬帶光源,或者,所述光源是通過消偏振器產(chǎn)生的偏振度為零的自然光點光源。
      27.一種光學(xué)測 量系統(tǒng),包括根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的垂直入射寬帶光譜儀。
      全文摘要
      本發(fā)明提供的一種包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀包括光源、第一反射單元、第一聚光單元、第二聚光單元、偏振器、第一曲面反射鏡、第一平面反射鏡、第二反射單元和探測單元。本發(fā)明還提供一種光學(xué)測量系統(tǒng)。本發(fā)明提供的包含參考光束的垂直入射寬帶偏振光譜儀實現(xiàn)了分光后的光束的完整結(jié)合,在提高光通效率的同時,還能保持光束的偏振狀態(tài),而且系統(tǒng)的復(fù)雜程度比現(xiàn)有技術(shù)低。
      文檔編號G01J3/02GK103162832SQ201110427910
      公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
      發(fā)明者李國光, 劉濤, 趙江艷, 郭青楊, 艾迪格·基尼歐, 馬鐵中, 夏洋 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所, 北京智朗芯光科技有限公司
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