一种透射式全穆勒矩阵光谱椭偏仪及其测量方法

摘要

本发明公开了一种透射式全穆勒矩阵光谱椭偏仪及其测量方法，方法是将起偏臂产生的调制光线投射到待测样件表面，检偏臂将待测样件反射(或透射)的光线解调并接收，通过对测量光谱进行谐波分析，计算获得待测样件的全穆勒矩阵信息，并通过非线性回归，库匹配等算法拟合提取待测样件的光学常数，特征形貌尺寸等信息。椭偏仪包括起偏臂(包括光源，透镜组，起偏器和伺服电机驱动的补偿器)，待测样件和检偏臂(包括伺服电机驱动的补偿器，检偏器，透镜组和光谱仪)。本发明可实现各种信息光电子功能材料和器件，以及纳米制造中各种纳米结构的在线测量，具有非破坏性，快速和低成本的特点。

主权项

一种透射式全穆勒矩阵光谱椭偏仪的测量方法，该透射式全穆勒矩阵光谱椭偏仪包括起偏臂和检偏臂；起偏臂包括光源、第一透镜组、起偏器和第一旋转补偿器；光源、第一透镜组、起偏器和第一旋转补偿器依次位于同一光路上，且光源位于第一透镜组的焦点上；检偏臂包括检偏器、第二透镜组、光谱仪和第二旋转补偿器；第二旋转补偿器、检偏器和第二透镜组和光谱仪依次位于同一光路上，且光谱仪位于第二消色差透镜组的焦点处；第一旋转补偿器和第二旋转补偿器的相位延迟量均在60°‑140°范围内；起偏臂与所述检偏臂工作时沿样品台的轴线方向对称放置，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：第1步 将光源进行预热，以获得稳定的全光谱范围的光线；第2步 两个伺服电机驱动安装于其上的所述第一旋转补偿器以及所述第二旋转补偿器以恒定的转速比p:q同步旋转；第3步 伺服电机转动平稳后，在伺服电机转动到设定位置时，光谱仪同步开始进行光谱信号采集；第4步 对光谱仪采集的光强信号进行傅里叶分析获取频率在0倍到2*(p+q)倍范围内的傅里叶系数；第5步 通过光强信号0倍频到2*(p+q)倍频范围内的傅里叶系数，计算获得待测样件的穆勒矩阵；第6步 通过测量获得的待测样件全光谱范围内的穆勒矩阵信息，提取待测样件的光学常数，特征形貌尺寸信息。