垂直入射寬帶偏振光譜儀和光學測量系統的製作方法
2023-09-17 09:57:20
專利名稱：垂直入射寬帶偏振光譜儀和光學測量系統的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種包含至少一個偏振器的垂直入射寬帶偏振光譜儀，更具體地涉及利用至少一個平面反射元件改變會聚光束傳播方向，實現探測光束垂直入射並會聚於樣品表面的垂直入射寬帶偏振光譜儀。另外，本發明還涉及包括這種垂直入射寬帶偏振光譜儀的光學測量系統。
背景技術：
一般來說，光學測量技術中的一個關鍵環節是將探測光束聚焦到樣品上。目前通常有兩種方法。一種方法是將系統中的最後一個聚焦透鏡與其它元件分開，通過僅僅調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，通過對最後一個聚焦透鏡進行上下移動來實現聚焦。另一種方法是通過對整個光學測量系統進行調整來將探測光束聚焦到樣品上。例如，如圖加和213所示，通過對整個光學系統進行上下移動來實現聚焦(例如，參見美國專利No. 5747813和No. 5486701)。隨著半導體行業的快速發展，利用光學測量技術來精確地測量晶片上單層或多層薄膜形成的三維結構的臨界尺度(⑶，CriticalDimension)、空間形貌及材料特性變得十分重要。當檢測一個通常尺寸為150毫米、200毫米或300毫米的晶片時，由於在晶片上的薄膜層應力等原因，晶片表面可能不平坦。因此，當對整個晶片進行檢測時，為了實現高精確度的測量和保證半導體生產線產量的快速測量，對每個測量點自動聚焦是其中一項關鍵的技術。而且，本領域的技術人員公知，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構圖案，且寬帶探測光束可以提高測量精確度。在這種情況下，當採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範圍都具有良好的透射性的透鏡材料。當採用上述第二種聚焦方法時，不僅可能存在透鏡像差問題，而且本領域的技術人員可以明顯知道，對整個光學系統進行調整的操作是非常複雜的，難以實現精確的測量。鑑於上述原因，本領域的技術人員已經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No. 5608526和No. 7505133BU 美國專利申請公開No. 2007/0M7624A1和中國專利申請公開No. 101467306A)。這種方法具有如下好處在整個寬帶波長範圍上，反射鏡不會產生色差，並且反射鏡可在較寬的波長範圍內都具有高反射率。雖然利用曲面反射鏡自身不產生色差並從而增加聚焦及測量精確度，但是曲面反射鏡相對於透鏡來說比較難以校準光路。曲面反射鏡焦點位置和空間方向的調節受入射光制約，通常需要整個光學系統的同步調節實現出射光路方向及聚焦位置的調整和控制。例如，(1)橢圓面反射鏡兩焦點空間位置相對固定，當入射光路校正後，通過單獨調節橢圓面反射鏡實現的光路方向及聚焦位置範圍非常有限。(2)超環面反射鏡(toroidal mirror)雖然在一定入射角度範圍內皆可實現空間對應的兩個焦點，但是這兩個焦點之間的空間關係隨著入射光線與超環面反射鏡的相對關係改變，且變化關係複雜，實現調焦非常困難；另一個缺點是調節範圍小，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整範圍；雖然沿平行入射光束方向移動離軸拋物面反射鏡可實現聚焦位置的大範圍移動，但無法改變其焦點相對於離軸拋物面反射鏡中心的位置，這同樣限制了調整範圍。綜上所述，使用單一曲面反射鏡自身不產生色差，但難以通過簡單調節實現光路方向及聚焦位置的調整和控制。而且，光束經過單個反射鏡反射後偏振態會發生改變。這裡以一個鋁材料反射鏡為例。在圖8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。實線對應於45度的入射角，虛線對應於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 9中示出反射後的S與P偏振光之間的相位差，實線對應於45度的入射角，虛線對應於50 度的入射角。由此可知，反射後的S與P偏振光之間的相位差發生變化，而且隨著入射角的不同而改變，且與波長相關。總之，當寬帶光束經反射鏡反射之後，由於偏振方向正交的偏振態S與P各自具有不相同的反射率和相位變化，光束的偏振狀態發生改變，導致難以控制光束的偏振變化(例如，參見美國專利No. 6829049B1和No. 6667805)。此外，光譜儀對偏振的控制能力限定了光譜儀的應用範圍。例如，當今廣泛應用於集成電路生產線工藝控制的光學臨界尺度設備(0CD，0ptical Critical Dimension)。OCD 設備通過測量偏振光在樣品表面的反射光譜及相位特徵，擬合數值仿真結果，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常數。實現臨界尺度測量的光譜儀要求其聚焦系統必須做到在聚焦及光信號採集過程中控制光束的偏振態，從而可以準確地測量樣品。另外，當使用不包含偏振器的光譜儀測量包含周期性結構的樣品時，如中國專利申請No. 201010270454. 2中所述，由於入射光對樣品的各向異性沒有調整旋轉角度的選擇性，所以入射光必須為自然光。從光源發出的自然光理論上要求經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，將無法測量各向異性樣品；此時，當各向異性樣品旋轉時，測量值變化。因此，能夠對各向異性樣品進行測量的不包含偏振控制的光譜儀對所涉及的光學器件質量和光路調整均要求很高。測量時，經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，當出現偏振敏感的部件時，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值方法得以校正。
發明內容
鑑於上述情形，本發明的發明人提出了一種易於調節聚焦的、可實現無色差的、可保持偏振特性的、且結構簡單的垂直入射寬帶偏振光譜儀。該垂直入射寬帶偏振光譜儀包含至少一個偏振器，從而能夠高精確度地測量各向異性或非均勻性樣品，如包含周期性結構的薄膜的三維形貌和材料光學常數。本發明提供一種垂直入射寬帶偏振光譜儀，該垂直入射寬帶偏振光譜儀包括光源、分光元件、聚光單元、偏振器、第一曲面反射元件、第一平面反射元件和探測單元，其中 所述分光元件設置於所述光源和所述聚光單元之間的光路中，用於使來自光源的光束在入射至所述聚光單元之前部分地通過，以及接收從樣品上反射的、且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器和所述聚光單元的光束並將該光束反射至所述探測單元；所述聚光單元用於接收通過所述分光元件的光束並使該光束變成平行光束；所述偏振器設置於所述聚光單元和所述第一曲面反射元件之間，用於使所述平行光束通過併入射至所述第一曲面反射元件；所述第一曲面反射元件用於接收通過所述偏振器的平行光束並使該光束變成會聚光束；所述第一平面反射元件用於接收所述會聚光束並將所述會聚光束反射後垂直地聚焦到樣品上；以及所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器和所述聚光單元並被所述分光元件反射的光束。所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件可以具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。所述分光元件可以為分光薄片、分光稜鏡、點格分光鏡、薄膜分光鏡。所述聚光單元可以為至少一個透鏡或至少一個曲面反射鏡。所述分光元件還可以為邊緣處於光路中的第二反射元件。所述聚光單元還可以為至少一個透鏡。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括設置在所述探測單元和所述第二反射元件之間的光路中的第三反射元件，其中所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器、所述至少一個透鏡、所述第二反射元件和所述第三反射元件的光束，所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件，所述第二反射元件和所述第三反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。所述聚光單元可以為第二曲面反射元件。所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件；所述第二反射元件和所述第二曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括設置在所述探測單元和所述第二曲面反射元件之間的光路中的第三反射元件，其中所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器、所述第二曲面反射元件和第三反射元件的光束，並且所述第三反射元件和所述第二曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。所述第二反射元件可以為具有至少一直線邊緣並且該邊緣直線與光路的主光相交的反射元件。所述第一曲面反射元件可以為離軸拋物面反射元件或超環面反射元件。在本發明中，所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括可移動的分光器和圖案識別系統。所述圖案識別系統包括透鏡、照明光源與CCD成像器。所述可移動的分光器用於將所述圖案識別系統提供的樣品照明光束反射至樣品表面並將樣品表面的反射光束反射至所述CCD成像器。由此可知，除通過觀測探測單元中光強的變化判斷及實現探測光對樣品的聚焦方法外，本發明還可以具有另一種聚焦判斷方法，即，通過觀測所述圖案識別系統中的成像清晰度來進行調焦。並存兩種聚焦系統提高了設備聚焦的精確度。並且，可以實現樣品表面探測光束光斑與樣品表面圖案對準的功能。而且，在調焦過程中，所述可移動的分光器不需要隨所述第一平面反射元件的位置變化做出調整。當所述可移動的分光器不位於光路中時，由於不對光路產生任何影響，可進行光譜測量。此外，所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括至少一個光闌，位於所述偏振器和所述樣品之間，用於避免經過所述偏振器後產生的e光入射至樣品表面並且/或者其反射光反射回所述偏振器。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括偏振器旋轉控制裝置， 該偏振器旋轉控制裝置，用於控制所述偏振器的偏振方向。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括計算單元，該計算單元用於計算樣品材料的光學常數、薄膜厚度和/或用於分析樣品的周期性結構的臨界尺度特性或三維形貌。此外，所述第一平面反射元件的傾斜角度和/或空間位置是可調節的。例如，所述第一平面反射元件可以沿著所述會聚光束的主光的傳播方向移動。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括用於承載樣品的可調節的樣品平臺。所述分光元件可以是分光稜鏡、 分光板、點格分光鏡(Polka-dot Beamsplitter)或薄膜分光鏡(PellicleBeamsplitter)。 例如，所述分光元件可以是大恆光電GCC-401、大恆光電GCC-411、Edmund點格分光鏡、 Newport點格分光鏡、或者Edmund薄膜分光鏡。所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還可以包括光闌，所述光闌可以置於整個光學系統的任意一段光路中。在本發明中，所述光源可以為包含多重波長的光源。具體地說，所述光源的光譜可以在真空紫外至近紅外光範圍內，即，在190nm至IlOOnm波長範圍內。光源可以是氙燈、 氘燈、鎢燈、滷素燈、汞燈、包含氘燈和鎢燈的複合寬帶光源、包含鎢燈和滷素燈的複合寬帶光源、包含汞燈和氙燈的複合寬帶光源、或者包含氘鎢商素的複合寬帶光源，通常此類光源的出射光束為自然光。此類光源的例子包括Oceanoptics公司產品HPX-2000、HL-2000和 DH2000,以及Hamamtsu公司產品L110;34、L8706、L9841和Ll(^90。光源也可為利用消偏振器將部分偏振光或偏振光轉化後形成的自然光。例如，消偏振器可以是Lyot消偏振器(美國專利 No. 6667805)。在本發明中，所述探測單元可以是光譜計，具體地說，可以是電荷耦合器件(CCD) 或光電二極體陣列(PDA)光譜計，例如，OceanOptics QE65000光譜計或B&W Teck Cypher H光譜計。本發明中，所述偏振器可以是薄膜偏振器、格蘭湯普森稜鏡偏振器、洛匈稜鏡偏振器、格蘭泰勒稜鏡偏振器、格蘭雷射偏振器。尤其，所述偏振器優選為洛匈稜鏡偏振器，並且，其材料優選為氟化鎂(MgF2)。本發明還提供一種包括上述垂直入射寬帶偏振光譜儀的光學測量系統。結合附圖考慮下面對本發明的優選實施例的描述，本發明的上述和其它目的、特徵和優點將變得更加清楚。
在附圖中，所有的視圖並不一定是按比例繪製的，相同的附圖標記在幾個視圖中始終描述基本類似的元件。具有不同字母後綴的相同附圖標記表示基本類似的元件的不同實例。圖1是示出現有技術中的通過上下移動最後一個聚焦透鏡來實現聚焦的示意圖。圖加和圖2b是示出現有技術中的通過上下移動整個光學系統來實現聚焦的示意圖。圖3是用於說明通過移動平面反射鏡來進行對焦的示意圖。圖4是示出洛匈稜鏡偏振器(Rochon Polarizer)的光學示意圖，在該圖中，RP代表洛匈稜鏡偏振器，D代表光闌，S代表樣品。圖fe是示出根據本發明第一實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。圖恥示出用於根據本發明第一實施例中的點格分光鏡的平面示意圖。圖6是示出根據本發明第二實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。圖7是示出根據本發明第三實施例的垂直入射寬帶偏振光譜儀的示意圖。圖8示出S和P偏振光經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於S偏振光，下面的兩條曲線對應於P偏振光。圖9示出S和P偏振光經過上述鋁材料反射鏡反射所產生的相位差隨著入射角的不同而改變。圖IOa至IOc是用於解釋保持偏振光的偏振特性的示意圖。圖11是單晶矽周期性淺溝槽的結構圖。圖12是用於解釋快速尋找焦點的數學方法的示意圖。圖13是絕對反射率測量法中單晶矽周期性淺溝槽TE和TM的絕對反射率光譜圖。圖14是橢圓偏振測量法中TE和TM的TM/TE反射率振幅比值和TM與TE之間的相位差的光譜圖。
具體實施例方式本文所採用的措辭或術語僅用於描述的目的，而不用於限制性的目的。除非另有說明，本文所用的術語與本領域的通用術語含義一致。 首先，對本文所用的術語進行如下的說明。本文所用的「聚焦系統」是用於將光束聚焦在樣品表面上的系統。該系統可以是由多個或單個子系統構成的總系統，也可以是集成為一體的單個系統。本文所用的「反射鏡」是利用反射面反射光束的光學元件。根據反射鏡的形狀，反射鏡通常可以包括平面反射鏡和曲面反射鏡，曲面反射鏡又包括球面反射鏡和非球面反射鏡。根據反射的程度，反射鏡可以包括全反射式反射鏡和半透射半反射式反射鏡(又簡稱為「半透射式反射鏡」)，其中，半透射半反射式反射鏡又稱為分光鏡。非球面反射鏡又包括拋物面反射鏡、橢球面反射鏡、非二次面反射鏡等等。本文所用的「平面反射鏡」是不破壞光束單心性的反射鏡。本文所用的「拋物面反射鏡」是將平行光軸的光束會聚於拋物面的焦點的反射鏡。本文所用的「離軸拋物面反射鏡」是通過從旋轉對稱的拋物面反射鏡中截取不包含對稱軸的一個部分而獲得的鏡面，該離軸拋物面反射鏡自身不產生色差和球面像差。本文所用的「入射平面」是由入射光和入射點處的表面法線所組成的平面。(對焦原理)如上所述，在現有技術中，雖然使用曲面反射鏡自身不產生色差，但是難以通過簡單調節來實現光路方向及聚焦位置的調整和控制。鑑於這種原因，本發明的發明人提出了使用平面反射鏡調焦的方法。
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如圖3所示，假設來自離軸拋物面反射鏡OAP的會聚光束經過平面反射鏡M反射後聚焦在樣品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。當將平面反射鏡M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M』)時，來自離軸拋物面反射鏡OAP的會聚光束經過平面反射鏡M，反射後聚焦的位置P』相對於原來的聚焦位置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M相對於離軸拋物面反射鏡OAP向遠處移動距離h，同時將樣品平臺沿平面反射鏡M移動的方向移動相同的距離。由此可知，本領域的技術人員可以輕鬆地調整光束的聚焦位置，以適應樣品的高度變化。而且，由於平面反射鏡自身不影響入射光的會聚狀態且不產生色差，所以採用反射鏡可以在保證會聚光束質量的同時改變光束的傳播方向。此外，一方面，反射鏡通常用於摺疊光路，使得整個光學系統更加緊湊。另一方面，平面反射鏡可實現寬帶光譜範圍內的高反射率，對光強影響很低，並且與輔助的聚焦判斷方法結合，可以實現精確的手動或自動聚焦。因此，在本發明中通過調整平面反射鏡來進行對焦。(保持任意偏振光的偏振特性的原理)下面，參照圖IOa和IOb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IOa所示，假設以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，並且被第一平面反射鏡Ml反射至第二平面反射鏡Μ2。當第一平面反射鏡Ml的入射平面與第二平面反射鏡Μ2的入射平面相互垂直，且Μ2傾斜度滿足使Ml的反射光以(90-θ )度入射角入射至Μ2時，經Ml反射的以Ml入射面為參考的 S (或P)偏振光轉變為以Μ2入射面為參考的P (或幻偏振光。現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的變化。將上述過程以數學公式表達
權利要求
1.一種垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，該垂直入射寬帶偏振光譜儀包括光源、 分光元件、聚光單元、偏振器、第一曲面反射元件、第一平面反射元件和探測單元，其中所述分光元件設置於所述光源和所述聚光單元之間的光路中，用於使來自光源的光束在入射至所述聚光單元之前部分地通過，以及接收從樣品上反射的、且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器和所述聚光單元的光束並將該光束反射至所述探測單元；所述聚光單元用於接收通過所述分光元件的光束並使該光束變成平行光束；所述偏振器設置於所述聚光單元和所述第一曲面反射元件之間，用於使所述平行光束通過併入射至所述第一曲面反射元件；所述第一曲面反射元件用於接收通過所述偏振器的平行光束並使該光束變成會聚光束；所述第一平面反射元件用於接收所述會聚光束並將所述會聚光束反射後垂直地聚焦到樣品上；以及所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器和所述聚光單元並被所述分光元件反射的光束。
2.根據權利要求1所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。
3.根據權利要求1所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述分光元件為分光薄片、分光稜鏡、點格分光鏡、薄膜分光鏡。
4.根據權利要求3所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述聚光單元為至少一個透鏡或至少一個曲面反射鏡。
5.根據權利要求1所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述分光元件為邊緣處於光路中的第二反射元件。
6.根據權利要求5所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述聚光單元為至少一個透鏡。
7.根據權利要求6所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括設置在所述探測單元和所述第二反射元件之間的光路中的第三反射元件，其中所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器、所述至少一個透鏡、所述第二反射元件和所述第三反射元件的光束；所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件；並且所述第二反射元件和所述第三反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。
8.根據權利要求5所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述聚光單元為第二曲面反射元件。
9.根據權利要求8所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述第一平面反射元件和所述第一曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件；並且所述第二反射元件和所述第二曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。
10.根據權利要求9所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括設置在所述探測單元和所述第二曲面反射元件之間的光路中的第三反射元件，其中所述探測單元用於探測從樣品上反射的且依次經過所述第一平面反射元件、所述第一曲面反射元件、所述偏振器、所述第二曲面反射元件和第三反射元件的光束；並且所述第三反射元件和所述第二曲面反射元件具有相同的反射材料和鍍膜結構並滿足光束的入射角相同和入射平面相互垂直的條件。
11.根據權利要求5-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述第二反射元件為具有至少一直線邊緣並且該邊緣直線與光路的主光相交的反射元件。
12.根據權利要求1-7中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於，所述第一曲面反射元件為離軸拋物面反射元件或超環面反射元件。
13.根據權利要求8-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述第一曲面反射元件和第二曲面反射元件為離軸拋物面反射元件或超環面反射元件。
14.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述第一平面反射元件的傾斜角度和/或空間位置是可調節的。
15.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述第一平面反射元件可以沿著所述會聚光束的主光的傳播方向移動。
16.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括用於承載樣品的可調節的樣品平臺。
17.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括可移動的分光器和圖案識別系統，其中所述圖案識別系統包括透鏡、照明光源與CCD成像器；所述可移動的分光器用於將所述圖案識別系統提供的樣品照明光束反射至樣品表面並將樣品表面的反射光束反射至所述CCD成像器；並且在所述垂直入射寬帶偏振光譜儀中可以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中的圖像的清晰度來進行調焦。
18.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括至少一個光闌，位於所述偏振器和所述樣品之間，用於避免經過所述偏振器後產生的e光入射至樣品表面並且/或者其反射光反射回所述偏振ο
19.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括光闌，所述光闌可以置於整個光學系統的任意一段光路中。
20.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述光源為包含多重波長的光源。
21.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述光源是氙燈、氘燈、鎢燈、商素燈、汞燈、包含氘燈和鎢燈的複合寬帶光源、包含鎢燈和滷素燈的複合寬帶光源、包含汞燈和氙燈的複合寬帶光源或包含氘鎢滷素的複合寬帶光源，或者，所述光源是通過消偏振器產生的偏振度為零的自然光點光源。
22.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述偏振器為洛匈稜鏡偏振器。
23.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括偏振器旋轉控制裝置，該偏振器旋轉控制裝置用於控制所述偏振器的偏振方向。
24.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述探測單元是光譜計。
25.根據權利要求1-10中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀，其特徵在於， 所述垂直入射寬帶偏振光譜儀還包括計算單元，該計算單元用於計算樣品材料的光學常數、薄膜厚度和/或用於分析樣品的周期性結構的臨界尺度特性或三維形貌。
26.一種光學測量系統，包括根據權利要求1至25中的任意一項所述的垂直入射寬帶偏振光譜儀。
全文摘要
本發明提供一種易於調節聚焦的、可實現無色差的、可保持偏振特性的、且結構簡單的垂直入射寬帶偏振光譜儀。該垂直入射寬帶偏振光譜儀利用至少一個平面反射元件改變會聚光束傳播方向，實現探測光束垂直入射並會聚於樣品表面的垂直入射寬帶偏振光譜儀。而且，該垂直入射寬帶偏振光譜儀包含至少一個偏振器，從而能夠測量各向異性或非均勻性樣品，如包含周期性結構的薄膜的三維形貌和材料光學常數。
文檔編號G01J3/02GK102269623SQ20111003274
公開日2011年12月7日 申請日期2011年1月30日 優先權日2010年6月2日
發明者嚴曉浪, 劉濤, 李國光, 艾迪格·基尼歐, 馬鐵中 申請人:北京智朗芯光科技有限公司