[发明专利]一种使用实时系统控制椭偏仪的控制方法及实时系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量领域的控制，特别是用于光谱型椭偏仪测量的控制。

背景技术

光谱型椭偏仪是一种用于探测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量设备。由于与样品非接触，对样品没有破坏且不需要真空，使得椭偏仪成为一种极具吸引力的测量设备。

椭偏仪涉及光源、起偏角度可变的起偏器、验偏角度可变的验偏器和探测器这几个主要部件。其中，起偏器、验偏器和探测器需要被控制以实现在特定起偏角度、验偏角度和特定探测时间的光学测量。通常，椭偏仪的供应商一般只提供非实时系统的控制支持。由于使用非实时系统，椭偏仪就不能实时响应椭偏仪的使用端的测量命令，也不能实时地控制各部件协同工作，降低了椭偏仪的控制精度。由于非实时系统除了控制椭偏仪工作，同时也会做一些其它工作，这样就会频繁的切换CPU时间从而降低椭偏仪的测量效率。因此椭偏仪的实际测量控制都是采用非实时系统来实现，测量的实时性、测量的效率都不是很高。

此外，椭偏仪除了作为一个单独的测量设备使用外，也可作为其他大型光学测量设备的一个子系统来使用。但是，现有的测量控制方法都是椭偏仪的使用端直接控制椭偏仪各部件实现所有测量功能，测量控制和椭偏仪的使用端有非常高的耦合度，想将椭偏仪作为一个子系统集成进其它大型光学测量设备将是一个复杂的移植过程。而目前椭偏仪已经不单单是用于科学研究领域，而是广泛的应用于多种行业的光学测量设备中。

因此，目前的测量控制方法显然不满足产业化要求的实时控制，测量效率及子系统化的要求。

发明内容

为了解决测量的实时性和效率低的技术问题，本发明的发明构思是：第一，使用实时系统来控制椭偏仪各部件协同工作实现测量功能。第二，为了实现子系统化，实时系统封装了椭偏仪所能提供的测量功能并向外提供指示接口，这样椭偏仪的使用端只需要调用这些指示接口即可，无需了解椭偏仪的测量控制实现细节。此外，为了提高测量的效率，将椭偏仪的测量数据在实时系统上进行处理，从而不占用椭偏仪的使用端的CPU时间。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用实时系统控制椭偏仪的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

i.接收来自外部的指示；

ii.根据该指示，使用运动控制模块，通过运动控制卡，控制椭偏仪的起偏器和/或验偏器；

iii.根据该指示，使用探测控制模块，控制椭偏仪的探测器；

其中，所述运动控制模块和所述探测控制模块并行地实时运作。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于控制椭偏仪的实时系统，包括：

-指示接口，用于连接到椭偏仪的使用端，用于接收来自外部的指示；

-运动控制模块，用于连接到椭偏仪的运动控制卡，并用于通过运动控制卡，控制椭偏仪的起偏器和/或验偏器；

-探测控制模块，用于连接到椭偏仪的探测器，用于控制该探测器；

其中，所述运动控制模块和所述探测控制模块并行地实时运作。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明使用实时系统控制椭偏仪各部件，确保测量控制实时性和测量控制的精度。并且，由于是在实时系统中，能够实时地响应外部发送来的指示。

根据一个优选的实施方式，向椭偏仪的使用端提供指示接口，允许椭偏仪的使用端通过该接口使实时系统与椭偏仪交互，从而椭偏仪的测量实现细节对椭偏仪的使用端是透明的。特别地，向椭偏仪的使用端提供的指示接口包括以下任一项：

a、初始化椭偏仪的接口

b、关闭椭偏仪的接口

c、控制起偏器、验偏器转动到某一角度位置的接口

d、获取起偏器、验偏器的当前角度位置的接口

e、无起偏器和验偏器的单次测量的接口

f、有起偏器和验偏器的单次测量的接口

g、无起偏器和验偏器的平均测量的接口

h、有起偏器和验偏器的平均测量的接口

i、同步测量的接口。

该优选的实施方式的好处在于，使椭偏仪子系统化，向上屏蔽了椭偏仪的控制细节，大大提高椭偏仪的可移植性，并且提供了各种通用功能，具有很强的适用性。

根据一个优选的实施方式，所述步骤ii中，根据测量指示来控制起偏器和/或验偏器运动；

所述步骤iii中，根据该测量指示来控制探测器探测来自样品的测量信号，并获取测量信号；

该方法还包括如下步骤：

iv.在获取到该测量信号后，使用处理模块来进行数据处理，其中，所述处理模块实现在该实时系统中。