[发明专利]一种用于测量偏振器的偏振度和角度偏差的方法

说明书

本申请提供了一种用于测量偏振器的偏振度和角度偏差的方法，该方法以直通光路为基础，在根据采集到的光强计算得到傅里叶系数a2、b2、a4、b4之后，通过执行迭代计算过程，可以使用一次测量直接得到偏振器的偏振度、起偏器与验偏器之间的角度偏差、光强测量设备的偏振性能；同时，由于本申请在不增加额外测量的情况下可以直接计算出光强测量设备的偏振性能，因此可以排除采用传统椭偏仪校正方案时所引入的样品信息。

技术领域

本申请涉及光学量测领域，尤其涉及一种基于用于测量偏振器的偏振度和角度偏差的方法。

背景技术

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。

在偏振光学测量方法中，产生和检验光的偏振性质的光学元器件就是偏振器，通常将用于产生偏振光的偏振器称为起偏器，将用于检验偏振光的偏振器称为验偏器。如果使用一个波段的光作为光源，记录光强的设备一般是光谱仪。

偏振器或偏振片是实现将光变成单一方向偏振光的光学器件。比如在椭偏仪设备中，使用偏振片可以将光源产生的自然光转变为线偏振光。理想情况下，只有在偏振器的透射方向的偏振光才可以通过，定义该方向的透射率为T_Pt，垂直于投射方向的偏振光完全消失，定义该方向的透射率为T_Pe。但实际上由于偏振器的不完美，还是会有残存的垂直于投射方向的偏振光，即存在非零的消光比∈_p＝T_Pe/T_Pt。为了精确计算，需要知道使用的偏振器在测量波段的消光比。现有技术中通常定义偏振器的偏振度p＝(1-∈_p)/(1+∈_p)。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于用于测量偏振器的偏振度和角度偏差的方法。

根据本申请的一个方面，提供一种用于测量偏振器的偏振度和角度偏差的方法，其中，该方法包括：

使用直通光路进行测量，采集测量到的光强，其中，所述直通光路包括光源、起偏器、验偏器及光强测量设备，所述光源发出的光经所述起偏器转变为偏振光，该偏振光经所述验偏器照射至所述光强测量设备；

根据所述光强计算得到傅里叶系数a2、b2、a4、b4，初始化m_D12、m_D13、P，之后重复执行如下计算操作直至结果收敛：基于以下公式(1)和(2)计算p和a，基于P以及以下公式(3)和(4)计算m_D12和m_D13，之后基于公式(1)和(2)计算P；

其中，m_D12和m_D13为所述光强测量设备对偏振的响应，P为所述起偏器和所述验偏器之间的角度偏差(本文中有时也称为P0)，p为偏振器的偏振度，p²+a²＝1。

可选地，所述初始化m_D12、m_D13、P，包括：将m_D12、m_D13、P分别初始化为0、0、1。

可选地，所述使用直通光路进行测量，采集测量到的光强，包括：使用直通光路进行测量，在测量过程中控制电机逐次转角度，使用所述光强测量设备记录每一个角度时的光强。

可选地，所述使用直通光路进行测量，采集测量到的光强，包括：使用直通光路进行测量，在测量过程中控制电机连续不停的转动，使用所述光强测量设备持续采集光强。

可选地，所述光强测量设备为光谱仪或光电探测器。