一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统技术方案

本申请提供了一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，该系统中在起偏器之后设置有分光器，该分光器能够将起偏器出射的线偏振光分成不同方向的测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器，所述测量光沿着入射光束的方向经过待检测样品反射最终由第一探测器捕获，处理器可对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，由于参考光与测量光来自于同一方向的线偏振光，因此能够使用参考光来有效地实时校正光源强度波动，提高系统测量稳定性，从而实现了具备超高稳定度的椭偏测量系统。的椭偏测量系统。的椭偏测量系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统


[0001]本申请涉及光学量测领域，尤其涉及一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统。

技术介绍

[0002]半导体超大规模集成电路制造工艺涉及到不同种类的薄膜沉积、刻蚀等，都需要高精度、高稳定性地测量厚度、光学常数、关键尺寸等多种信息。一般常采用非接触、效率高的偏振光学手段。精确、稳定的测量系统可以保证大规模生产的良品率。
[0003]现有技术集成电路产业的光学量测领域，经常使用可分辨偏振光的椭偏仪进行晶圆微结构的尺度测量和标定。而在椭偏测量系统中，探测器或光谱仪收集到的信号会受到光源稳定性的影响，因此光源的稳定性会直接影响整机系统的稳定性。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，该椭偏测量系统能够通过使用精确控制的同步参考光来实时校正光源的稳定性，因此具备超高稳定度。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，其中，该椭偏测量系统包括：光源、起偏器、分光器、第一聚焦透镜系统、第二聚焦透镜系统、验偏器、第一探测器、第二探测器、处理器以及控制器；其中，所述光源发出的光经所述起偏器转换为线偏振光，线偏振光经分光器分成测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器；所述测量光经过所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，所述待检测样品发射的光经过所述第二聚焦透镜系统后进入所述验偏器，所述验偏器出射的光照射到所述第一探测器；所述处理器用于对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，所述控制器用于在测量过程中控制马达旋转。
[0006]可选地，该椭偏测量系统还包括第一延迟波片；所述测量光依次经过所述第一延迟波片、所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，或者，所述待检测样品发射的光依次经过所述第二聚焦透镜系统、所述第一延迟波片后进入所述验偏器。
[0007]可选地，该椭偏测量系统还包括第二延迟波片和第三延迟波片，所述测量光依次经过所述第二延迟波片、所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，所述待检测样品发射的光依次经过所述第二聚焦透镜系统、所述第三延迟波片后进入所述验偏器。
[0008]可选地，所述处理器中包括用于第一探测器的第一模拟数字转换器以及用于第二探测器的第二模拟数字转换器，所述第一模拟数字转换器和所述第二模拟数字转换器相互独立且共用一个时钟源。
[0009]可选地，所述分光器的分光面与所述起偏器的出光偏振方向平行。
[0010]可选地，所述分光器的分光面与所述起偏器的出光偏振方向垂直。
[0011]与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请的椭偏测量系统中，在起偏器之后设置有分光器，该分光器能够将起偏器出射的线偏振光分成不同方向的测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器，所述测量光沿着入射光束的方向经过待检测样品反射
最终由第一探测器捕获，处理器可对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，由于参考光与测量光来自于同一方向的线偏振光，因此能够使用参考光来有效地实时校正光源强度波动，提高系统测量稳定性，从而实现了具备超高稳定度的椭偏测量系统。
附图说明
[0012]图1示出了本申请一个示例的椭偏测量系统的结构图；
[0013]图2示出了本申请一个示例的入射光偏振态示意图；
[0014]图3示出了本申请一个示例的电机不动时测量光强与参考光强的同步性示意图；
[0015]图4示出了将图3进行参考光校正后的结果示意图。
[0016]附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
[0017]下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。
[0018]这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
[0019]应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
[0020]这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
[0021]下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
[0022]本申请提出了一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，其中，该椭偏测量系统包括：光源、起偏器、分光器、第一聚焦透镜系统、第二聚焦透镜系统、验偏器、第一探测器、第二探测器、处理器以及控制器；其中，所述光源发出的光经所述起偏器转换为线偏振光，线偏振光经分光器分成测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器；所述测量光经过所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，所述待检测样品发射的光经过所述第二聚焦透镜系统后进入所述验偏器，所述验偏器出射的光照射到所述第一探测器；所述处理器用于对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，所述控制器用于在测量过程中控制马达旋转。
[0023]其中，所述光源用于发出光。在一些实施例中，所述光源可以是宽波段多波长光
源，从UV(Ultraviolet Rays，紫外光线)光到IR(Infrared Radiation，红外线)波段。在一些实施例中，所述光源可以是单波长光源，即构成单波长椭偏(Single Wavelength Ellipsometry，SWE)系统。
[0024]其中，所述起偏器和所述验偏器，用于限定光的偏振方向为某一个确定的线偏振方向；所述起偏器用于从光中获得偏振光，所述验偏器(又称“检偏器”)用于鉴别光的偏振状态。其中，所述分光器用于将光束分成两束不同方向的光，其中一束光(也即测量光)用于与待检测样品的测量，另一束光(也即参考光)用于对光源的校正。其中，所述第一聚焦透镜系统以及所述第二聚焦透镜系统用于使入射到其中的光束光斑缩小，并使出射平行光，如所述第一聚焦透镜系统的作用在于使入射到待检测样品的光束光斑缩小，并使出射平行光。其中，所述第一探测器用于接收测量待检测样品的光，所述第二探测器用于接收分光器出射的参考光。其中，所述处理器用于对所述第一探测器和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统，其中，该椭偏测量系统包括：光源、起偏器、分光器、第一聚焦透镜系统、第二聚焦透镜系统、验偏器、第一探测器、第二探测器、处理器以及控制器；其中，所述光源发出的光经所述起偏器转换为线偏振光，线偏振光经分光器分成测量光和参考光，所述参考光照射到所述第二探测器；所述测量光经过所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，所述待检测样品发射的光经过所述第二聚焦透镜系统后进入所述验偏器，所述验偏器出射的光照射到所述第一探测器；所述处理器用于对所述第一探测器和所述第二探测器同步测量的光强进行收集和处理，所述控制器用于在测量过程中控制马达旋转。2.根据权利要求1所述的椭偏测量系统，其中，该椭偏测量系统还包括第一延迟波片；所述测量光依次经过所述第一延迟波片、所述第一聚焦透镜系统后照射在待检测样品，或者，所述待检测样品发射的光依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛晓海，黄建华，尚振华，姚岭，邱青菊，吴博文，吕彤欣，
申请(专利权)人：睿励科学仪器上海有限公司，
类型：发明
国别省市：