[发明专利]散射计量装置及其计量方法

权利要求书

1.一种散射计量装置，其特征在于，包括：

光源系统，发出一组线形排列的平行入射光；

投射系统，将所述平行入射光的每一束光以不同的入射角入射到被测对象形成测量光斑，所述测量光斑经过被测对象反射后通过所述投射系统形成一组线形排列的平行测量光；

分光单元，将所述平行测量光沿与其线性排列方向成一夹角的方向分离波长，形成二维散射光谱，其中，所述二维散射光谱中的一维显示光谱特征，另一维显示角分辨特征；

二维阵列探测器，接收所述二维散射光谱。

2.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述光源系统包括光源和光源整形系统，所述光源产生二维面形光，所述二维面形光通过光源整形系统形成所述平行入射光。

3.根据权利要求2所述的散射计量装置，其特征在于，所述光源为宽光谱光源。

4.根据权利要求3所述的散射计量装置，其特征在于，所述光源为白光或者多个分立谱线组成的复合光源。

5.根据权利要求2所述的散射计量装置，其特征在于，所述光源整形系统包括光纤簇和光源整形器。

6.根据权利要求5所述的散射计量装置，其特征在于，所述光纤簇的入射面为二维面形，出射面为一维线形。

7.根据权利要求5所述的散射计量装置，其特征在于，所述光纤簇的入射面为三维面形，出射面为一维线形，所述光纤簇的每一束光纤的入射面与所述三维面形相切。

8.根据权利要求5所述的散射计量装置，其特征在于，所述光源整形器为凹透镜阵列或者白聚焦系统。

9.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述分光单元为光栅或者棱镜。

10.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，还包括起偏器和检偏器，所述起偏器位于所述光源系统和所述投射系统之间，将所述平行入射光转化为TE模偏振光或TM模的偏振光，所述检偏器位于所述投射系统和所述分光单元之间，用于对所述平行测量光进行检偏。

11.根据权利要求10所述的散射计量装置，其特征在于，在所述起偏器和所述投射系统之间设置有补偿器。

12.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述投射系统包括第一透镜和第二透镜，所述平行入射光通过所述第一透镜将所述平行入射光的每一束光以不同的入射角入射到被测对象，所述测量光斑经过被测对象反射后通过所述第二透镜形成所述平行测量光。

13.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述投射系统包括分光镜和透镜系统，所述平行入射光依次通过所述分光镜和透镜系统后，所述平行入射光的每一束光以不同的入射角入射到被测对象，所述测量光斑经过被测对象反射后依次通过透镜系统和分光镜后形成所述平行测量光。

14.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述二维散射光谱表征所述测量光光强或者被测对象反射率随入射角和波长变化的关系。

15.根据权利要求1所述的散射计量装置，其特征在于，所述被测对象为具有周期性结构的半导体形貌。

16.根据权利要求15所述的散射计量装置，其特征在于，所述半导体为光刻胶光栅、密集光栅、刻蚀后的沟槽或者孔阵列。

17.一种散射计量方法，其特征在于，包括：

光源系统发出一组线形排列的平行入射光；

所述平行入射光的每一束光以不同的入射角入射到被测对象形成测量光斑，所述测量光斑经过被测对象反射后通过所述投射系统形成一组线形排列的平行测量光；

将所述平行测量光沿与其线形排列方向成一夹角的方向分离波长，形成二维散射光谱，其中，所述二维散射光谱中的一维显示光谱特征，另一维显示角分辨特征；

二维阵列探测器接收所述二维散射光谱；

通过逆向求解法，根据所述二维散射光谱分析获得所述被测对象的形貌。

18.根据权利要求17所述的散射计量方法，其特征在于，所述逆向求解法为非线性回归法或者库查询法。