納米尺度下大面積散射場(chǎng)的快速測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，包括：起偏端，用于將光束進(jìn)行調(diào)制得到一定偏振態(tài)的光束；檢偏端，用于將偏振態(tài)光束進(jìn)行解調(diào)以獲得樣品信息；還包括物鏡和第一透鏡，待測(cè)樣品位于物鏡的前焦面上，偏振態(tài)光束經(jīng)過該第一透鏡聚焦在物鏡的后焦面，待測(cè)樣品散射光被物鏡收集并成像于其后焦面，進(jìn)而成像于圖像采集裝置上；以及掃描振鏡，用于使得所述物鏡出射到樣品上的光束角度改變，獲得待測(cè)樣品不同入射角下的散射場(chǎng)分布圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品納米尺度下的快速精確的形貌測(cè)量。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的測(cè)量方法。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品多入射角下散射場(chǎng)快速采集，獲得待測(cè)樣品散射場(chǎng)在物鏡后焦面上分布。
【專利說明】納米尺度下大面積散射場(chǎng)的快速測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于H維形貌參數(shù)測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種納米尺度下的H維結(jié)構(gòu)形貌的 測(cè)量裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，傳統(tǒng)的微電子集成電路（1C)與微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧加工從微米量級(jí)突破 到納米量級(jí)。隨著加工尺寸的不斷減小，其H維形貌參數(shù)對(duì)器件最終性能的影響也越來越 顯著。該些H維形貌參數(shù)不僅包括特征線寬（即關(guān)鍵尺寸）、周期間距、高度、側(cè)壁角等輪廓 參數(shù)，而且包含線寬粗趟度（LWR)、線邊粗趟度（LER)等重要特征。H維形貌參數(shù)是1C制造 中影響器件性能的主要特征參數(shù)，因此對(duì)H維形貌參數(shù)的測(cè)量成為1C制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 目前針對(duì)1C制造中H維形貌參數(shù)的測(cè)量手段主要有：掃描電子顯微鏡（SEM)、原子力顯微 鏡（AFM)、透射電子顯微鏡（TEM)、傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡（0M)、光學(xué)散射儀等幾種。其中掃描電子 顯微鏡（SEM)和透射電子顯微鏡燈EM)為非接觸式測(cè)量，橫向與縱向分辨率都很高，但因?yàn)?其在制樣過程中需要破壞樣件，且由于測(cè)量需真空環(huán)境的限制，所W無法用于1C制造中的 在線、大批量測(cè)量；原子力顯微鏡（AFM)為表面探針式的接觸式測(cè)量，測(cè)量過程中容易損傷 樣件，同時(shí)接觸式的掃描測(cè)量速度較慢；傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡（0M)受限于光學(xué)分辨率極限只能 用于微米級(jí)別的測(cè)量，無法適用于納米結(jié)構(gòu)測(cè)量。而光學(xué)散射儀也稱為光學(xué)關(guān)鍵尺寸（0CD) 測(cè)量?jī)x，其基本原理是通過起偏器將特殊的楠圓偏振光投射到待測(cè)結(jié)構(gòu)（一般為周期性結(jié) 構(gòu)）表面，通過測(cè)量待測(cè)結(jié)構(gòu)的零級(jí)衍射光（散射光）W獲得偏振光在反射前后的偏振態(tài) 變化（包括振幅比和相位差），進(jìn)而通過求解逆散射問題來提取出待測(cè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸等 信息。與前面幾種方法相比，光學(xué)散射儀具有H個(gè)重要優(yōu)勢(shì)；采用光學(xué)測(cè)量手段是非接觸式 測(cè)量，對(duì)樣品沒有破壞；測(cè)量環(huán)境要求低、測(cè)量速度快適用于在線測(cè)量；基于模型的測(cè)量方 法，不受限于光學(xué)分辨率極限。基于上述的H大優(yōu)勢(shì)，光學(xué)散射儀目前已成為1C制造工藝 線上不可或缺的一種測(cè)量設(shè)備，可W實(shí)現(xiàn)小至22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵尺寸測(cè)量。
[0003] 如圖1所示，傳統(tǒng)的光學(xué)散射儀只能測(cè)量待測(cè)樣品的零級(jí)衍射光，而無法收集其 它級(jí)次光，待測(cè)樣品的信息收集不完整。由于其只利用了周期性結(jié)構(gòu)的零級(jí)衍射光反射信 息，根據(jù)目前的基于模型求解的測(cè)量方法，它只能測(cè)量深寬比不大的簡(jiǎn)單周期性結(jié)構(gòu)（如 一維光柵結(jié)構(gòu)和二維光柵結(jié)構(gòu)）。同時(shí)因其測(cè)量光斑的限制（目前約為50um)，僅能獲得周 期性結(jié)構(gòu)在測(cè)量光斑范圍內(nèi)的極少量統(tǒng)計(jì)參數(shù)，如平均意義下的光柵結(jié)構(gòu)特征線寬（即關(guān) 鍵尺寸）、高度、側(cè)壁角等幾何參數(shù)。該個(gè)局限性極大制約了光學(xué)散射儀的更廣泛應(yīng)用，使其 無法勝任復(fù)雜H維納米結(jié)構(gòu)的測(cè)量，如1C制造在22nm及W下技術(shù)節(jié)點(diǎn)中新引入的錯(cuò)式場(chǎng) 效應(yīng)晶體管（Fin陽T, Fin Field-Effect Transistor)和疊層高深寬比快閃（NAND Flash) 存儲(chǔ)器等復(fù)雜H維納米結(jié)構(gòu)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置與方 法，其通過設(shè)置掃描振鏡w改變光束入射角度同時(shí)設(shè)置物鏡和成像透鏡，通過獲得待測(cè)樣 品的大面積散射場(chǎng)的分布，并結(jié)合散射場(chǎng)的16個(gè)穆勒矩陣元素分布，從而即可待測(cè)樣品的 H維形貌參數(shù)。本發(fā)明可W在納米尺度下快速地獲得待測(cè)樣品的大面積散射場(chǎng)，從而可W 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜H維納米結(jié)構(gòu)的快速、精確測(cè)量。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種納米尺度下快速大面積海量 散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其包括：
[0006] 起偏端，其設(shè)置在激光光源出射光路上，用于將入射至其上的光束進(jìn)行調(diào)制，W得 到一定偏振態(tài)的光束；
[0007] 檢偏端，其用于將入射到其上的包含待測(cè)樣品信息的偏振態(tài)光束進(jìn)行解調(diào)，已獲 得樣品信息；
[0008] 其特征在于，還包括：
[0009] 設(shè)置在樣品臺(tái)前的光路上的物鏡和第一透鏡，其中樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述 物鏡的前焦面上，所述起偏端獲得的偏振態(tài)光束經(jīng)過該第一透鏡聚焦在所述物鏡的后焦 面，進(jìn)而通過所述物鏡平行入射至待測(cè)樣品上，該待測(cè)樣品的散射光被物鏡收集并成像于 其后焦面，然后通過第一透鏡W及所述檢偏端后成像于圖像采集裝置上；W及
[0010] 掃描振鏡，其設(shè)置于所述起偏端之前或之后的光路上，用于改變?nèi)肷涞剿龅谝?透鏡上的偏振態(tài)光束的入射角度，進(jìn)而改變聚焦到所述物鏡后焦面的位置，使得所述物鏡 出射到樣品上的光束角度改變，從而可W獲得待測(cè)樣品不同入射角下的散射場(chǎng)分布圖像， 通過獲取不同散射場(chǎng)下的穆勒矩陣，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品納米尺度下的快速精確的形貌測(cè) 量。
[0011] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述掃描振鏡設(shè)置于所述起偏端之后，使得入射光可垂直入 射到起偏端。
[0012] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括分光鏡，所述偏振態(tài)光束經(jīng)該分光鏡反射后入射到所 述第一透鏡。
[0013] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述收集散射光的物鏡為所述樣品臺(tái)前的光路上的物鏡，其 后焦面和第一透鏡的前焦面重合。
[0014] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括第二透鏡，其設(shè)置在第一透鏡和檢偏端之間的光路上 且第一透鏡的后焦面和第二透鏡的前焦面重合。
[0015] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括設(shè)置在樣品臺(tái)相對(duì)的另一側(cè)的另一物鏡W及位于其后 的第H透鏡，所述偏振態(tài)光束入射到樣品臺(tái)后其散射光透射過樣品后被所述另一物鏡收 集，該另一物鏡的后焦面與所述第H透鏡的焦面重合。
[0016] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括第四透鏡，其設(shè)置在第H透鏡和檢偏端之間的光路上 且第H透鏡的后焦面和第四透鏡的前焦面重合。
[0017] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述起偏端包括沿光路依次設(shè)置的起偏器、第一補(bǔ)償器和伺 服電機(jī)，其中，所述起偏器用W將入射光束變?yōu)榫€偏振光，第一補(bǔ)償器用于調(diào)制所述線偏振 光為一定偏振態(tài)的光束，所述伺服電機(jī)用W負(fù)載第一補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
[0018] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述檢偏端包括沿光路依次設(shè)置第二補(bǔ)償器、伺服電機(jī)和檢 偏器，其中，所述第二補(bǔ)償器用于將所述偏振態(tài)的光束進(jìn)行解調(diào)，所述檢偏器用于將解調(diào)后 的偏振態(tài)光束調(diào)制成線偏振光，所述第二伺服電機(jī)用W負(fù)載第二補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
[0019] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方 法，其特征在于，包括：
[0020] 將入射至其上的光束進(jìn)行調(diào)制，W得到一定偏振態(tài)的光束；
[0021] 用于將入射到其上的包含待測(cè)樣品信息的偏振態(tài)光束進(jìn)行解調(diào)；
[0022] 其特征在于，還包括：
[0023] 將偏振態(tài)光束經(jīng)過第一透鏡聚焦在一物鏡的后焦面，其中所述第一透鏡和物鏡設(shè) 置在樣品臺(tái)前的光路上，樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述物鏡的前焦面，聚焦在所述后焦面 的光通過所述物鏡平行入射至待測(cè)樣品上，該待測(cè)樣品的散射光被物鏡收集并成像于其后 焦面，然后通過第一透鏡W及所述檢偏端后成像于圖像采集裝置上；W及
[0024] 改變?nèi)肷涞剿鐾哥R上的偏振態(tài)光束的入射角度，進(jìn)而改變聚焦到所述物鏡后焦 面的位置，使得所述物鏡出射到樣品上的光束角度改變，從而可W獲得待測(cè)樣品不同入射 角下的散射場(chǎng)分布圖像，通過獲取不同散射場(chǎng)下的穆勒矩陣，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品納米尺 度下的快速精確的形貌測(cè)量。
[00巧]作為本發(fā)明的改進(jìn)，在所述第一透鏡和檢偏端之間的光路上設(shè)置一第二透鏡，該 第一透鏡的后焦面和第二透鏡的前焦面重合。
[0026] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述入射角度的改變通過設(shè)置于所述起偏端之前或之后的光 路上的掃描振鏡實(shí)現(xiàn)。
[0027] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述掃描振鏡設(shè)置于所述起偏端之后，使得入射光可垂直入 射到起偏端。
[0028] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述偏振態(tài)光束經(jīng)一分光鏡反射后入射到所述第一透鏡。
[0029] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述收集散射光的物鏡為所述樣品臺(tái)前的光路上的物鏡，其 后焦面和第一透鏡的前焦面重合。
[0030] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述偏振態(tài)光束入射到樣品臺(tái)后其散射光透射過樣品后被設(shè) 置在樣品臺(tái)相對(duì)的另一側(cè)的另一物鏡收集，該另一物鏡的后焦面與位于該另一物鏡后的第 H透鏡的焦面重合。
[0031] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，在第H透鏡和檢偏端之間的光路上還設(shè)置有第四透鏡，該第 H透鏡的后焦面和第四透鏡的焦面重合。
[0032] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述調(diào)制通過起偏端實(shí)現(xiàn)，該起偏端包括沿光路依次設(shè)置的 起偏器、第一補(bǔ)償器和伺服電機(jī)，其中，所述起偏器用W將入射光束變?yōu)榫€偏振光，第一補(bǔ) 償器用于調(diào)制所述線偏振光為一定偏振態(tài)的光束，所述伺服電機(jī)用W負(fù)載第一補(bǔ)償器勻速 旋轉(zhuǎn)。
[0033] 作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述解調(diào)通過檢偏端實(shí)現(xiàn)，該檢偏端包括沿光路依次設(shè)置第 二補(bǔ)償器、伺服電機(jī)和檢偏器，其中，所述第二補(bǔ)償器用于將所述偏振態(tài)的光束進(jìn)行解調(diào)， 所述檢偏器用于將解調(diào)后的偏振態(tài)光束調(diào)制成線偏振光，所述第二伺服電機(jī)用W負(fù)載第二 補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
[0034] 本發(fā)明提供的裝置與方法可W實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品多入射角下散射場(chǎng)快速采集；提供 的裝置與方法可W-次測(cè)量中獲得待測(cè)樣件散射場(chǎng)4X4階穆勒矩陣共16個(gè)參數(shù)，而不需 要改變測(cè)量系統(tǒng)配置；提供的裝置與方法可W獲得待測(cè)樣品散射場(chǎng)在物鏡后焦面上分布。
[0035] 本發(fā)明提供一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置被稱為散射場(chǎng)層 析廣義楠偏儀，主要包括激光光源，用w提供穩(wěn)定的相干入射光線；掃描振鏡，用w實(shí)現(xiàn)入 射光束角度的改變；擴(kuò)束器，用W將入射光束直徑擴(kuò)大到合理設(shè)計(jì)直徑；起偏器，用W將入 射光束變?yōu)榫€偏振光；第一伺服電機(jī)用W負(fù)載第一補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)置第一增量式編 碼器用W提供固定的Z向化me信號(hào)和伺服反饋；待測(cè)樣件放置于物鏡焦面上；物鏡在光束 入射時(shí)用W實(shí)現(xiàn)多入射角改變，光束出射時(shí)用W實(shí)現(xiàn)大角度散射場(chǎng)收集并將散射場(chǎng)分布成 像在其后焦面上；透鏡，在光束入射時(shí)用W將入射平行光匯聚到物鏡后焦面上，在光束出射 時(shí)用W成像中繼；分束器，用W改變?nèi)肷洹⒊錾涔馐嵌?；第二伺服電機(jī)用W負(fù)載第二補(bǔ)償 器勻速旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)置第一增量式編碼器用W提供固定的Z向化me信號(hào)和伺服反饋；檢偏器， 用W將出射光束偏振態(tài)調(diào)制成線偏振光；圖像采集器，用W采集并存儲(chǔ)待測(cè)樣器散射場(chǎng)圖 像信息；控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用W整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理，包括掃描振鏡控制器 用W控制掃描振鏡掃描角度、計(jì)算機(jī)用W完成對(duì)整體系統(tǒng)操作并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析、伺 服電機(jī)控制器用W控制兩伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)及接收兩增量式編碼器位置信號(hào)、同步裝置用W捕 捉兩增量式編碼器Z向信號(hào)并完成對(duì)圖像采集器的觸發(fā)。
[0036] 本發(fā)明中，所述掃描振鏡優(yōu)選為雙軸二維掃描振鏡；
[0037] 本發(fā)明中，所述第一、二伺服電機(jī)及其內(nèi)置增量式編碼器為軸中空式或旁軸中空 式結(jié)構(gòu)，保證光束可W從其負(fù)載的光學(xué)元件中也通過。所述第一、二增量式編碼器可W把圓 周等分為若干個(gè)等角度間距單元，將位置信號(hào)通過編碼方式進(jìn)行輸出，并且每轉(zhuǎn)一周向外 輸出一個(gè)Z向脈沖信號(hào)；
[0038] 本發(fā)明中，所述第一、二補(bǔ)償器為可W在兩個(gè)互相垂直的方向上產(chǎn)生一定相位延 遲差的光學(xué)各項(xiàng)異性器件，包括云母波片、石英波片、液晶波片、MgF,波片、菲涅爾棱鏡；
[0039] 本發(fā)明中，所述起偏器、檢偏器為可W將任意光波變換成線偏振光的偏振器件，包 括二色性線偏振器、格蘭泰勒偏振棱鏡、格蘭湯姆森偏振棱鏡；
[0040] 本發(fā)明中，所述分束器對(duì)測(cè)量光束偏振態(tài)無影響，分離光束比例為0. 5/0. 5 ;
[0041] 本發(fā)明中，所述物鏡為無限遠(yuǎn)光學(xué)設(shè)計(jì)無應(yīng)力平場(chǎng)半復(fù)消色差或無應(yīng)力平場(chǎng)復(fù)消 色差物鏡；
[0042] 本發(fā)明中，所述圖像采集器為電荷禪合器件（CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CM0巧圖像傳感器；
[0043] 本發(fā)明中，所述同步裝置主要用W確定散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀設(shè)備中圖像采集器 在采集圖像初始時(shí)刻補(bǔ)償器光軸的瞬時(shí)位置。該是由于系統(tǒng)在測(cè)量過程兩個(gè)補(bǔ)償器一直是 處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，圖像采集器采集的圖像只有與兩個(gè)補(bǔ)償器的光軸位置相對(duì)應(yīng)，才能夠計(jì)算 分析出正確的結(jié)果。兩個(gè)補(bǔ)償器由兩臺(tái)伺服電機(jī)分別負(fù)載，電機(jī)在測(cè)量過程中轉(zhuǎn)速穩(wěn)定且 不發(fā)生改變，所W只要確定圖像采集器在采集圖像的初始時(shí)刻兩補(bǔ)償器光軸的瞬時(shí)位置， 即可W確定W后任意時(shí)刻補(bǔ)償器光軸的位置。
[0044] 本發(fā)明利用上述一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置進(jìn)行具體測(cè) 量的方法，可W包括如下步驟：
[0045] 第一步，完成對(duì)散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀硬件系統(tǒng)初始設(shè)置。
[0046] 第二步，掃描振鏡轉(zhuǎn)到設(shè)定位置，并通過計(jì)算機(jī)打開同步裝置；
[0047] 第H步，圖像采集器W設(shè)定積分時(shí)間曝光，并對(duì)采集圖像轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存；
[0048] 第四步，重復(fù)第二、H步直至掃描振鏡轉(zhuǎn)完所有設(shè)定位置；
[0049] 第五步，根據(jù)圖像采集器采集圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)值，計(jì)算出具體的16個(gè)穆勒 矩陣元素，通過計(jì)算多入射角下圖像即可獲得樣品散射場(chǎng)分布信息。
[0050] 進(jìn)一步，所述第一步包括：
[0051] (1)，打開激光光源至其輸出光線穩(wěn)定；
[0052] (2)，第一旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器、第二旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器分別由第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)負(fù)載， 計(jì)算機(jī)通過伺服驅(qū)動(dòng)器控制兩伺服電機(jī)W轉(zhuǎn)速度比P:q勻速旋轉(zhuǎn)，在其運(yùn)行穩(wěn)定后伺服電 機(jī)控制器向掃描振鏡控制器發(fā)送一脈沖信號(hào)；
[0053] (3)，開打圖像采集器，設(shè)定曝光時(shí)間t，設(shè)置測(cè)量中需要采集圖像張數(shù)Q，其中Q = NXL N為一個(gè)光學(xué)周期內(nèi)采樣次數(shù)，L為重復(fù)采集周期次數(shù)，并將圖像采集器置于外觸發(fā) 模式下。
[0054] 進(jìn)一步，所述（2)步包括：
[00巧]1)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)回到各其化me位置；
[0056] 2)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)同步起動(dòng)，并讓第一、第二伺服電 機(jī)分別W P* ?、q* ?勻速旋轉(zhuǎn)，其中《為兩電機(jī)基頻；
[0057] 3)，兩伺服電機(jī)內(nèi)置增量式編碼器，伺服電機(jī)每次轉(zhuǎn)到化me位增量式編碼器都向 外發(fā)送Z向脈沖信號(hào)。
[0058] 4)，兩伺服電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，伺服電機(jī)控制器向掃描振鏡控制器發(fā)送一脈沖信 號(hào)；
[0059] 進(jìn)一步，所述第H步包括：
[0060] (4)，同步裝置打開后開始分別捕捉第一、二伺服電機(jī)的Z向脈沖信號(hào)；
[0061] 巧），同步裝置同時(shí)捕捉到第一、二伺服電機(jī)Z向脈沖信號(hào)后向圖像采集器發(fā)送觸 發(fā)脈沖信號(hào)；
[006引 做，圖像采集器接收到觸發(fā)脈沖后，W設(shè)定積分時(shí)間t開始采樣Q張圖像，并將圖 像轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。
[0063] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的W上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下有益效 果：
[0064] 第一，在光路入射時(shí)，通過掃描振鏡改變光束入射角度，從而改變光束在物鏡后焦 面位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多入射角照明；
[0065] 第二，通過大數(shù)值孔徑物鏡收集散射場(chǎng)，然后經(jīng)過成像透鏡后將物鏡的傅里葉空 間像成像在CCD上，而不獲取傳統(tǒng)的樣品實(shí)像，既克服了傳統(tǒng)光學(xué)散射儀只能獲取單一散 射場(chǎng)（即零級(jí)衍射光）信息的弱點(diǎn)；又利于表征散射場(chǎng)的分布；
[0066] 第H，采用廣義楠偏儀的測(cè)量手段，儀器獲取的是散射場(chǎng)偏振態(tài)改變信息，而不是 散射場(chǎng)絕對(duì)振幅和相位，避免引入復(fù)雜的非共光路的設(shè)計(jì)，從而使儀器在實(shí)現(xiàn)與校準(zhǔn)更加 簡(jiǎn)單；
[0067] 第四，儀器可W通過一次測(cè)量獲得待測(cè)樣品16個(gè)穆勒矩陣元素，從而獲得表征樣 品的光學(xué)特性和散射場(chǎng)的穆勒矩陣分布，進(jìn)而通過不同入射角下穆勒矩陣的分布求解出待 測(cè)樣品的H維形貌參數(shù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0068] 圖1是傳統(tǒng)光學(xué)散射儀儀器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069] 圖2是反射式散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0070] 圖3是散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀控制系統(tǒng)示意圖；
[0071] 圖4是單片機(jī)與外部硬件連接圖；
[0072] 圖5是單片機(jī)程序基本流程圖；
[0073] 圖6是透射式散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0074] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對(duì)于 該些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述 的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0075] 按照本發(fā)明的實(shí)施例1所提供的一種反射式散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀設(shè)備裝置，其 具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括激光光源1、掃描振鏡2、掃描振鏡2、起偏器4、第一增量式 編碼器5、第一伺服電機(jī)6、第一補(bǔ)償器7、樣品臺(tái)8、物鏡10、第一透鏡11、分束器12、第二 透鏡13、第二補(bǔ)償器14、第二伺服電機(jī)15、第二增量式編碼器16、檢偏器17、圖像采集器18 和控制及數(shù)據(jù)處理裝置19。
[0076] 其中，激光光源1用W提供穩(wěn)定的相干入射光線；掃描振鏡2用W實(shí)現(xiàn)入射光束角 度的改變，為二維掃描振鏡；擴(kuò)束器3用W將入射光束直徑擴(kuò)大到合理設(shè)計(jì)直徑，僅改變光 束直徑不改變光束傳播方向。擴(kuò)束器3可W變聚焦，包括滑動(dòng)透鏡式和旋轉(zhuǎn)透鏡式結(jié)構(gòu)；起 偏器4用W將入射光束變?yōu)榫€偏振光，是可W將任意光波變換成線偏振光的偏振器件，例 如可W包括二色性線偏振器、格蘭泰勒偏振棱鏡、或格蘭湯姆森偏振棱鏡等。
[0077] 第一伺服電機(jī)6用W負(fù)載第一補(bǔ)償器7勻速旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)置第一增量式編碼器5用 W提供固定的Z向化me信號(hào)和伺服反饋。所述第一伺服電機(jī)6及其內(nèi)置第一增量式編碼 器5為軸中空式或旁軸中空式結(jié)構(gòu)，保證光束可W從其負(fù)載的光學(xué)元件中也通過。所述第 一增量式編碼器5可W把圓周等分為若干個(gè)等角度間距單元，將位置信號(hào)通過編碼方式進(jìn) 行輸出，并且每轉(zhuǎn)一周向外輸出一個(gè)Z向脈沖信號(hào)。所述第一補(bǔ)償器7為可W在兩個(gè)互相 垂直的方向上產(chǎn)生一定相位延遲差的光學(xué)各項(xiàng)異性器件，例如優(yōu)選可W包括云母波片、石 英波片、液晶波片、MgFs波片、或菲涅爾棱鏡。其中擴(kuò)束器3、起偏器4、第一補(bǔ)償器7為共光 軸安裝。
[0078] 樣品臺(tái)8為旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可W 360°旋轉(zhuǎn)，樣品9放置在樣品臺(tái)8上，位于物鏡10前焦 面上；
[0079] 物鏡10,在光束入射時(shí)隨著掃描振鏡改變?nèi)肷涔馐嵌龋蒞實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品多 入射角的測(cè)量，光束出射時(shí)用W實(shí)現(xiàn)大角度散射場(chǎng)收集并將散射場(chǎng)分布成像在其后焦面 上。既可為無限遠(yuǎn)光學(xué)設(shè)計(jì)無應(yīng)力平場(chǎng)半復(fù)消色差物鏡，也可為無限遠(yuǎn)光學(xué)設(shè)計(jì)無應(yīng)力平 場(chǎng)復(fù)消色差物鏡，但應(yīng)該適用于當(dāng)前激光光源1波段。
[0080] 第一透鏡11在光束入射時(shí)用W將入射平行光匯聚到物鏡10后焦面上，在光束出 射時(shí)用W成像中繼其既可W為在寬波段內(nèi)消色差設(shè)計(jì)透鏡，也可W為針對(duì)激光光源1波段 的單波段設(shè)計(jì)。圖2中虛線部分描述是測(cè)量過程中，物鏡后焦面上光束在二維空間掃描，從 而改變對(duì)樣品不同入射角的測(cè)量。光束通過掃描振鏡2的掃描，依次W不同角度入射到透 鏡11上。當(dāng)光束垂直入射透鏡11時(shí)，光束將匯聚于物鏡10后焦面的中也點(diǎn)，經(jīng)過物鏡10 后垂直照射到待測(cè)樣品上。當(dāng)光束傾斜入射透鏡11時(shí)，物鏡10后焦面的光束匯聚點(diǎn)將偏 移中也位置，進(jìn)而光束經(jīng)過物鏡10后W-定入射角照射到待測(cè)樣品上。
[0081] 分束器12用W改變?nèi)肷?、出射光束角度，其?duì)測(cè)量光束偏振態(tài)無影響，分離光束 比例為0. 5/0. 5。
[0082] 第二透鏡13用W將物鏡后焦面上散射場(chǎng)圖像中繼。其既可W為在寬波段內(nèi)消色 差設(shè)計(jì)透鏡，也可W為針對(duì)激光光源1波段的單波段設(shè)計(jì)。
[0083] 第二伺服電機(jī)15用W負(fù)載第二補(bǔ)償器14勻速旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)置第二增量式編碼器16 用W提供固定的Z向化me信號(hào)和伺服反饋；所述第二伺服電機(jī)15及其內(nèi)置第二增量式編 碼器16為軸中空式或旁軸中空式結(jié)構(gòu)，保證光束可W從其負(fù)載的光學(xué)元件中也通過。所述 第二增量式編碼器16可W把圓周等分為若干個(gè)等角度間距單元，將位置信號(hào)通過編碼方 式進(jìn)行輸出，并且每轉(zhuǎn)一周向外輸出一個(gè)Z向脈沖信號(hào)。所述第二補(bǔ)償器14為可W在兩個(gè) 互相垂直的方向上產(chǎn)生一定相位延遲差的光學(xué)各項(xiàng)異性器件，其優(yōu)選可W為云母波片、石 英波片、液晶波片、MgF2波片、或菲涅爾棱鏡。
[0084] 檢偏器17用W將出射光束偏振態(tài)調(diào)制成線偏振光，是可W將任意光波變換成線 偏振光的偏振器件，其優(yōu)選可W為二色性線偏振器、格蘭泰勒偏振棱鏡、或格蘭湯姆森偏振 棱鏡等。
[0085] 圖像采集器18用W采集并存儲(chǔ)待測(cè)樣器散射場(chǎng)圖像信息，其優(yōu)選可W為電荷禪 合器件（CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CM0巧圖像傳感器，具有外觸發(fā)功能等。
[0086] 物鏡10、第一透鏡11、分束器12、第二補(bǔ)償器14、第二透鏡13、檢偏器17、圖像采 集器18均為共光軸布置。
[0087] 控制及數(shù)據(jù)處理裝置19用W整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理，其包括用W控制 掃描振鏡掃描角度的掃描振鏡控制器20、用W完成對(duì)整體系統(tǒng)操作并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析 的計(jì)算機(jī)21、用W控制兩伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)及接收兩增量式編碼器位置信號(hào)的伺服電機(jī)控制器 22、用W捕捉兩增量式編碼器Z向信號(hào)并完成對(duì)圖像采集器的觸發(fā)的同步裝置23。
[008引散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)示意圖如圖3所示，包括；計(jì)算機(jī)、掃 描振鏡控制器、伺服電機(jī)控制器、同步裝置、第一伺服電機(jī)及第一增量式編碼器、第二伺服 電機(jī)及第二增量式編碼器、圖像采集器。其中計(jì)算機(jī)通過USB標(biāo)準(zhǔn)接口與掃描振鏡控制器 與圖像采集器連接，通過PCI接口與伺服電機(jī)控制器與同步裝置連接。伺服電機(jī)控制器與 第一、二伺服電機(jī)及其第一、二增量式編碼器連接，接收計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)控制命令后驅(qū)動(dòng)控制第 一、二伺服電機(jī)先回到化me位后再Wp:q轉(zhuǎn)速比勻速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其接收到第一、二增量式編 碼器的反饋信號(hào)對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，保證了運(yùn)動(dòng)的精度與穩(wěn)定性。掃描振鏡控制器 與掃描振鏡相連，接收到計(jì)算機(jī)命令后，驅(qū)動(dòng)控制掃描振鏡運(yùn)動(dòng)到命令位置。同步控制裝置 與第一、二增量式編碼器及圖像采集器相連，當(dāng)其同時(shí)接收到第一、二增量式編碼器的Z向 信號(hào)后發(fā)圖像采集器發(fā)送一觸發(fā)脈沖，圖像采集器接收到脈沖后開始按照設(shè)定參數(shù)采集圖 片。
[0089] 在本實(shí)施例中將W單片機(jī)作為同步裝置的一種，進(jìn)行具體的同步功能的描述，圖4 即為單片機(jī)與外部硬件連接示意圖。第一，引出第一增量式編碼器和第二增量式編碼器的 Z向信號(hào)線與參考地線；第二，將第一增量式編碼器的Z向信號(hào)線和參考地線分別連接到單 片機(jī)的PO. 1引腳與GND引腳；第H，將第二增量式編碼器的Z向信號(hào)線和參考地線分別連 接到單片機(jī)的P0. 2引腳與GND引腳；第四，將單片機(jī)的P1. 1引腳和GND引腳分別與圖像采 集器的Trigger引腳和GND引腳連接；第五，將單片機(jī)的RXD、TXD和GND引腳通過串口轉(zhuǎn)換 芯片與計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串口連接。此外上述描述僅W-種單片機(jī)的連接方式（P0. 1、P0. 2引角 作為輸出端，P1. 1引角作為脈沖輸出端）為例，其余同類引角的連接同樣適用。
[0090] 為了測(cè)量一個(gè)樣品的散射場(chǎng)分布，比如：錯(cuò)式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET，F(xiàn)in Field-Effect Transistor)，使用本實(shí)施例中的散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀具體操作步驟如 下：
[0091] 步驟1，完成對(duì)散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀硬件系統(tǒng)初始設(shè)置。具體包括：
[0092] [1]，完成所有光學(xué)元件的安裝與調(diào)試，確認(rèn)所有硬件設(shè)備連接正常，系統(tǒng)軟件連 接成功；
[0093] 巧]，打開激光光源至其輸出光線穩(wěn)定；
[0094] 巧]，第一旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器7、第二旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器14分別由第一伺服電機(jī)6、第二伺服電機(jī) 15負(fù)載，計(jì)算機(jī)通過伺服驅(qū)動(dòng)器控制兩伺服電機(jī)W轉(zhuǎn)速度比P:q勻速旋轉(zhuǎn)，并在其運(yùn)行穩(wěn) 定后伺服電機(jī)控制器向掃描振鏡控制器發(fā)送一脈沖信號(hào)；
[0095] [4]，開打圖像采集器18,設(shè)定曝光時(shí)間t，設(shè)置測(cè)量中需要采集圖像張數(shù)Q，其中Q = NXL N為一個(gè)光學(xué)周期內(nèi)采樣次數(shù)，L為重復(fù)采集周期次數(shù)，并將圖像采集器置于外觸 發(fā)模式下。具體步驟包括：
[0096] 1)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)回到各其化me位置；
[0097] 2)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)同步起動(dòng)，并讓第一、第二伺服電 機(jī)分別W P* ?、q* ?勻速旋轉(zhuǎn)，其中《為兩電機(jī)基頻；
[009引 3)，兩伺服電機(jī)內(nèi)置增量式編碼器，伺服電機(jī)每次轉(zhuǎn)到化me位增量式編碼器都向 外發(fā)送Z向脈沖信號(hào)；
[0099] 4)，兩伺服電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，伺服電機(jī)控制器向掃描振鏡控制器發(fā)送一脈沖信 號(hào)；
[0100] 步驟2,掃描振鏡轉(zhuǎn)到設(shè)定位置，并通過計(jì)算機(jī)打開單片機(jī)。其中單片機(jī)中已載入 編寫完成的程序，其具體程序流程圖如圖5所示，共包括7步：
[0101] 第al步，運(yùn)行單片機(jī)，并使其P1. 1引角保持低電平；
[0102] 第a2步，單片機(jī)接收到計(jì)算機(jī)命令，將其內(nèi)部標(biāo)識(shí)位置1，P0. 1、P0. 2引角開始捕 捉第一、二增量式編碼器Z向信號(hào)，
[0103] 第a3步，判斷單片機(jī)P0. 1引角接收到第一增量式編碼器Z向信號(hào)，若未接收到則 繼續(xù)捕捉，若接收到則執(zhí)行第a4步；
[0104] 第a4步，判斷單片機(jī)P0. 2引角是否接收到第二增量式編碼器Z向信號(hào)，若未接收 到則返回第a3步，P0. 1引角重新捕捉第一增理式編碼器的Z向信號(hào)，若接收到則執(zhí)行第a5 步；
[0105] 第a5步，單片機(jī)P1. 1引角保持高電平，并將單片機(jī)內(nèi)部標(biāo)識(shí)位置0;
[010引第a6步，單片機(jī)P1. 1引角高電平持續(xù)保持時(shí)間T后，變?yōu)榈碗娖健的值與圖像 采集器可W認(rèn)別到的最小高電平保持時(shí)間有關(guān)，只需保證P1. 1角高電平持續(xù)時(shí)間T大于圖 像采集器最小高電平保持時(shí)間即可；上述單片機(jī)步驟中的高、低電平為TTL電平信號(hào)，在室 溫下，一般輸出高電平是3. 5V，輸出低電平是0. 2V。最小輸入高電平和低電平；輸入高電平 〉=2. 0V，輸入低電平< =0. 8V，噪聲容限是0. 4V。
[0107] 步驟3,圖像采集器接受到單片機(jī)發(fā)送的觸發(fā)脈沖，W積分時(shí)間曝光，并對(duì)采集圖 像轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存。
[010引步驟4,重復(fù)第二、H步直至掃描振鏡轉(zhuǎn)完所有設(shè)定位置。
[0109] 步驟5,根據(jù)圖像采集器采集圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)值，計(jì)算出具體的16個(gè)穆勒 矩陣元素，通過計(jì)算多入射角下圖像即可獲得樣品散射場(chǎng)分布信息。
[0110] 按照本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的一種散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀測(cè)量方法，具體實(shí)施 包括如下步驟：
[0111] 步驟1，完成對(duì)散射場(chǎng)層析廣義楠偏儀硬件系統(tǒng)初始設(shè)置。具體包括：
[0112] [1]，打開激光光源至其輸出光線穩(wěn)定；
[0113] 巧]，第一旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器、第二旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器分別由第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)負(fù)載， 計(jì)算機(jī)通過伺服驅(qū)動(dòng)器控制兩伺服電機(jī)W轉(zhuǎn)速度比p:q勻速旋轉(zhuǎn)，并在其運(yùn)行穩(wěn)定后向掃 描振鏡控制器發(fā)送一脈沖；
[0114] 巧]，開打圖像采集器，設(shè)定曝光時(shí)間t，設(shè)置測(cè)量中需要采集圖像張數(shù)Q，其中Q = NXL N為一個(gè)光學(xué)周期內(nèi)采樣次數(shù)，L為重復(fù)采集周期次數(shù)，并將圖像采集器置于外觸發(fā) 模式下。具體步驟包括：
[0115] 1)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)回到各其化me位置；
[0116] 2)，計(jì)算機(jī)通過伺服電機(jī)控制器控制兩伺服電機(jī)同步起動(dòng)，并讓第一、第二伺服電 機(jī)分別W P* ?、q* ?勻速旋轉(zhuǎn)，其中《為兩電機(jī)基頻；
[0117] 3)，兩伺服電機(jī)內(nèi)置增量式編碼器，伺服電機(jī)每次轉(zhuǎn)到化me位增量式編碼器都向 外發(fā)送Z向脈沖信號(hào)；
[0118] 4)，兩伺服電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，伺服電機(jī)控制器向掃描振鏡控制器發(fā)送一脈沖信 號(hào)；
[0119] 步驟2,掃描振鏡轉(zhuǎn)到設(shè)定位置，并通過計(jì)算機(jī)打開同步裝置；
[0120] 步驟3,圖像采集器W積分時(shí)間曝光，并對(duì)采集圖像轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存。具體包括：
[0121] [4]，同步裝置打開后開始分別捕捉第一、二伺服電機(jī)的Z向脈沖信號(hào)；
[0122] [5]，同步裝置同時(shí)捕捉到第一、二伺服電機(jī)Z向脈沖信號(hào)后向圖像采集器發(fā)送觸 發(fā)脈沖信號(hào)；
[0123] [6]，圖像采集器接收到觸發(fā)脈沖后，W設(shè)定積分時(shí)間t采集Q張圖像，并將圖像轉(zhuǎn) 換存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。
[0124] 步驟4,重復(fù)第二、H步直至掃描振鏡轉(zhuǎn)完所有設(shè)定位置。
[0125] 步驟5,根據(jù)圖像采集器采集圖像中每個(gè)像素點(diǎn)光強(qiáng)值，計(jì)算出具體的16個(gè)穆勒 矩陣元素，通過計(jì)算多入射角下圖像即可獲得樣品散射場(chǎng)分布信息。
[0126] 該步驟具體包括：
[0127] [6. 1]，建立系統(tǒng)測(cè)量模型，本實(shí)施例中系統(tǒng)模型為式（1)所示的線性方程：
[0128]
【權(quán)利要求】
1. 一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其包括： 起偏端，其設(shè)置在激光光源出射光路上，用于將入射至其上的光束進(jìn)行調(diào)制，以得到一 定偏振態(tài)的光束； 檢偏端，其用于將入射到其上的包含待測(cè)樣品信息的偏振態(tài)光束進(jìn)行解調(diào)，已獲得樣 品f目息； 其特征在于，還包括： 設(shè)置在樣品臺(tái)前的光路上的物鏡和第一透鏡，其中樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述物鏡 的前焦面上，所述起偏端獲得的偏振態(tài)光束經(jīng)過該第一透鏡聚焦在所述物鏡的后焦面，進(jìn) 而通過所述物鏡入射至待測(cè)樣品上，該待測(cè)樣品的散射光被物鏡收集并成像于其后焦面， 然后通過第一透鏡以及所述檢偏端后成像于圖像采集裝置上；以及 掃描振鏡，其設(shè)置于所述起偏端之前或之后的光路上，用于改變?nèi)肷涞剿鐾哥R上的 偏振態(tài)光束的入射角度，進(jìn)而改變聚焦到所述物鏡后焦面的位置，使得所述物鏡出射到樣 品上的光束角度改變，從而可以獲得待測(cè)樣品不同入射角下的散射場(chǎng)分布圖像，通過獲取 不同散射場(chǎng)下的穆勒矩陣，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品納米尺度下的快速精確的形貌測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其中， 所述掃描振鏡優(yōu)選設(shè)置于所述起偏端之后，使得入射光可垂直入射到起偏端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其 中，還包括分光鏡，所述偏振態(tài)光束經(jīng)該分光鏡反射后入射到所述第一透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其中，所 述收集散射光的物鏡為所述樣品臺(tái)前的光路上的物鏡，其后焦面和第一透鏡的前焦面重合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其中， 還包括第二透鏡，其設(shè)置在第一透鏡和檢偏端之間的光路上且第一透鏡的后焦面和第二透 鏡的前焦面重合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其 中，還包括設(shè)置在樣品臺(tái)相對(duì)的另一側(cè)的另一物鏡以及位于其后的第三透鏡，所述偏振態(tài) 光束入射到樣品臺(tái)后其散射光透射過樣品后被所述另一物鏡收集，該另一物鏡的后焦面與 所述第三透鏡的焦面重合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的裝置，其中， 還包括第四透鏡，其設(shè)置在第三透鏡和檢偏端之間的光路上且第三透鏡的后焦面和第四透 鏡的前焦面重合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的 裝置，其中，所述起偏端包括沿光路依次設(shè)置的起偏器、第一補(bǔ)償器和伺服電機(jī)，其中，所述 起偏器用以將入射光束變?yōu)榫€偏振光，第一補(bǔ)償器用于調(diào)制所述線偏振光為一定偏振態(tài)的 光束，所述伺服電機(jī)用以負(fù)載第一補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的 裝置，其中，所述檢偏端包括沿光路依次設(shè)置第二補(bǔ)償器、伺服電機(jī)和檢偏器，其中，所述第 二補(bǔ)償器用于將所述偏振態(tài)的光束進(jìn)行解調(diào)，所述檢偏器用于將解調(diào)后的偏振態(tài)光束調(diào)制 成線偏振光，所述第二伺服電機(jī)用以負(fù)載第二補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
10. -種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法，其特征在于，包括： 將入射至其上的光束進(jìn)行調(diào)制，以得到一定偏振態(tài)的光束； 用于將入射到其上的包含待測(cè)樣品信息的偏振態(tài)光束進(jìn)行解調(diào)； 其特征在于，還包括： 將偏振態(tài)光束經(jīng)過第一透鏡聚焦在一物鏡的后焦面，其中所述第一透鏡和物鏡設(shè)置在 樣品臺(tái)前的光路上，樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述物鏡的前焦面，聚焦在所述后焦面的光 通過所述物鏡入射至待測(cè)樣品上，該待測(cè)樣品的散射光被物鏡收集并成像于其后焦面，然 后通過第一透鏡以及所述檢偏端后成像于圖像采集裝置上；以及 改變?nèi)肷涞剿鐾哥R上的偏振態(tài)光束的入射角度，進(jìn)而改變聚焦到所述物鏡后焦面的 位置，使得所述物鏡出射到樣品上的光束角度改變，從而可以獲得待測(cè)樣品不同入射角下 的散射場(chǎng)分布圖像，通過獲取不同散射場(chǎng)下的穆勒矩陣，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品納米尺度下 的快速精確的形貌測(cè)量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法，其 中，所述入射角度的改變通過設(shè)置于所述起偏端之前或之后的光路上的掃描振鏡實(shí)現(xiàn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法， 其中，所述掃描振鏡設(shè)置于所述起偏端之后，使得入射光可垂直入射到起偏端。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量 的方法，其中，所述偏振態(tài)光束經(jīng)一分光鏡反射后入射到所述第一透鏡。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法，其 中，所述收集散射光的物鏡為所述樣品臺(tái)前的光路上的物鏡，其后焦面和第一透鏡的前焦 面重合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法，其 中，在所述第一透鏡和檢偏端之間的光路上設(shè)置一第二透鏡，該第一透鏡的后焦面和第二 透鏡的前焦面重合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量 的方法，其中，所述偏振態(tài)光束入射到樣品臺(tái)后其散射光透射過樣品后被設(shè)置在樣品臺(tái)相 對(duì)的另一側(cè)的另一物鏡收集，該另一物鏡的后焦面與位于該另一物鏡后的第三透鏡的焦面 重合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量的方法，其 中，在第三透鏡和檢偏端之間的光路上還設(shè)置有第四透鏡，該第三透鏡的后焦面和第四透 鏡的焦面重合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè)量 的方法，其中，所述調(diào)制通過起偏端實(shí)現(xiàn)，該起偏端包括沿光路依次設(shè)置的起偏器、第一補(bǔ) 償器和伺服電機(jī)，其中，所述起偏器用以將入射光束變?yōu)榫€偏振光，第一補(bǔ)償器用于調(diào)制所 述線偏振光為一定偏振態(tài)的光束，所述伺服電機(jī)用以負(fù)載第一補(bǔ)償器勻速旋轉(zhuǎn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10-18中任一項(xiàng)所述的一種納米尺度下快速大面積海量散射場(chǎng)測(cè) 量的方法，其中，所述解調(diào)通過檢偏端實(shí)現(xiàn)，該檢偏端包括沿光路依次設(shè)置第二補(bǔ)償器、伺 服電機(jī)和檢偏器，其中，所述第二補(bǔ)償器用于將所述偏振態(tài)的光束進(jìn)行解調(diào)，所述檢偏器用 于將解調(diào)后的偏振態(tài)光束調(diào)制成線偏振光，所述第二伺服電機(jī)用以負(fù)載第二補(bǔ)償器勻速旋 轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104501738SQ201410855944
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】劉世元, 杜衛(wèi)超, 張傳維, 譚寅寅 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)