[发明专利]一种基于同步参考光校正的椭偏测量系统

说明书

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。

技术领域

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。

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、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。

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

图1示出了本申请一个示例的椭偏测量系统的结构图；

图2示出了本申请一个示例的入射光偏振态示意图；

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；