[发明专利]一种大面积高分辨率宽视场在线测量装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种面向纳米结构薄膜大面积、高分辨率、宽视场在线测量装置及测量方法。光源发出的光经过波长选择器变为单波长光束转化为椭圆偏振光束投射到待测纳米结构薄膜上。该薄膜反射光束经过成像单元和偏振态分析单元，进入面阵探测器，得到待测纳米结构薄膜的成像光谱椭偏测量数据。该数据和理论值匹配，提取得到对应像素点处待测纳米结构薄膜的参数值，所提取的参数值构成待测纳米结构薄膜的三维显微形貌。相应地，本发明还公开了一种测量方法。本发明可解决现有装置仪器焦深值很小、装置难以同时实现宽视场清晰成像与高横向分辨率测量问题，真正实现纳米结构薄膜的大面积高分辨率精确测量。

主权项

1.一种纳米结构薄膜在线测量装置，其特征在于，包括起偏臂(8)和检偏臂(24)其中：所述起偏臂(8)和检偏臂(24)分别与待测薄膜平面法线成相同的倾角θ；所述起偏臂(8)与入射光同轴，用于将外部光源入射光进行准直，获得平行光束，同时对入射光进行偏振态调制，获得椭圆偏振光；所述检偏臂(24)设在待测薄膜反射光路上，其由中继成像单元(14)、垂直成像单元(18)和偏振态分析单元(22)依次摆放组成；其中：所述中继成像单元(14)由前透镜(12)和后透镜(13)依据光轴重合、焦距共轭摆放组成；其前焦点与待测薄膜中心重合；所述垂直成像单元(18)由高数值孔径物镜(16)和镜筒透镜(17)共光轴共轭摆放；镜筒透镜(17)的后焦面，设有面阵探测器(23)的感光芯片，用于实现清晰成像；所述中继成像单元(14)后焦距与垂直成像单元(18)的前焦距共轭，且两者之间的光轴夹角θ′满足公式其中θ为外部光源相对于待测薄膜的入射角，f₁和f₂分别对应前透镜(12)的后焦面焦距和后透镜(13)的前焦面焦距；垂直成像单元(18)与偏振态分析单元(22)采用共光轴摆放；从而实现仪器的清晰成像和测量；所述偏振态分析单元(22)用于对垂直成像单元(18)出射的光束进行偏振态分析，从而测得待测样品的椭偏参数。