[发明专利]一种光谱椭偏测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种光谱椭偏测量装置及方法。

背景技术

随着光学测量领域的不断发展，光谱椭偏技术成为精密测定薄膜样品物理常数的光学测量技术。

光谱椭偏技术是通过测量待测薄膜样品反射（或透射）光的偏振状态及其变化情况，来精确测量待测薄膜样品的物理常数。目前的光谱椭偏测量装置大都包含两个臂，其中一个臂内装有光源和偏振发生器件，用于提供满足要求的偏振测量光束；另一个臂内装有偏振检测器件和光谱探测器，用于检测待测样品反射（或透射）光的光谱偏振状态及其变化情况。

但本发明申请人在实现本申请实施例的发明技术方案过程中，发现目前基于光谱椭偏技术的测量装置至少存在如下技术问题：

目前的光谱椭偏测量装置只能测量薄膜样品表面某一小区域内的物理常数。对于大面积膜厚监测或梯度镀膜监测的应用场合，须移动测试样品或集成多套装置才能对多处位置的膜层厚度进行分布式监测。这样不仅将增加装置的体积、重量及成本，也将提高装置的集成复杂度。

发明内容

本发明实施例提供一种光谱椭偏测量装置及方法，用于解决现有技术中需要移动测试样品或者集成多套测量装置才能实现对多处位置的膜层厚度进行测量的不足，达到自动化水平高、测量效率高的技术效果。

本发明实施例提供了一种光谱椭偏测量装置，用于实现对膜层的厚度变化量的测量，其中，所述膜层在第一位置具有第一厚度变化量，在第二位置具有第二厚度变化量，所述装置包括：一光源，所述光源用于为所述膜层的所述厚度变化量的测量提供测量光束；一光谱偏振消光器，所述光谱偏振消光器用于接收所述测量光束，并依次输出含有所述第一厚度变化量的第一偏振消光光束和含有所述第二厚度变化量的第二偏振消光光束；一光谱消光探测器，所述光谱消光探测器用于依次接收所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束，并根据所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束分别实现对所述膜层的所述第一厚度变化量和所述第二厚度变化量的测量；一光学多路复用器，所述光学多路复用器用于提供所述光源与所述光谱偏振消光器之间的光学多路复用、以及所述光谱偏振消光器与所述光谱消光探测器之间的光学多路复用。

进一步的，所述光学多路复用器包括：第一复用器输入口，所述第一复用器输入口用于接收所述测量光束；第一复用器输出口，所述第一复用器输出口用于输出所述测量光束；其中，所述第一复用器输出口包括：第一分复用器输出口；第二分复用器输出口；第一复用器切换单元，所述第一复用器切换单元用于将所述测量光束切换输出至所述第一分复用器输出口或所述第二分复用器输出口。

进一步的，所述光学多路复用器还包括：第二复用器输入口，所述第二复用器输入口用于依次接收所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束；其中，所述第二复用器输入口包括：第一分复用器输入口，用于接收所述第一偏振消光光束；第二分复用器输入口，用于接收所述第二偏振消光光束；第二复用器输出口，所述第二复用器输出口用于依次输出所述第一偏振消光光束和所述第二偏振消光光束；第二复用器切换单元，所述第二复用器切换单元用于将来自所述第一分复用器输入口的所述第一偏振消光光束和来自所述第二分复用器输入口的所述第二偏振消光光束依次输出给所述光谱消光探测器。

进一步的，所述光谱偏振消光器包括：第一光谱偏振消光模组，所述第一光谱偏振消光模组用于接收所述第一分复用器输出口的所述测量光束，并将测量所述膜层的第一位置后的所述第一偏振消光光束输出给所述第一分复用器输入口；第二光谱偏振消光模组，所述第二光谱偏振消光模组用于接收所述第二分复用器输出口的所述测量光束，并将测量所述膜层的第二位置后的所述第二偏振消光光束输出给所述第二分复用器输入口。

进一步的，所述第一光谱偏振消光模组包括：第一光谱偏振消光模组输入口，所述第一光谱偏振消光模组输入口用于接收所述第一分复用器输出口的所述测量光束；第一光谱偏振消光模组输出口，所述第一光谱偏振消光模组输出口用于将测量所述膜层的第一位置后的所述第一偏振消光光束输出给所述第一分复用器输入口。

进一步的，所述第二光谱偏振消光模组包括：第二光谱偏振消光模组输入口，所述第二光谱偏振消光模组输入口用于接收所述第二分复用器输出口的所述测量光束；第二光谱偏振消光模组输出口，所述第二光谱偏振消光模组输出口用于将测量所述膜层的第二位置后的所述第二偏振消光光束输出给所述第二分复用器输入口。