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1.一种干涉式椭圆仪之量测方法及光电系统,其中 包括一线偏极化单频稳频雷射、一组可调整方位 角之 波片、及一分光片,将雷射光分成信号光束 和参考光束,分别通过不同驱动频率(1,2)的声 光调变器,而产生频率偏移;其中信号光束在经过 被测试表面反射后产生P波和S波的振幅和相位改 变。被测试表面和一以测试点为圆心之高反射率 之球面反射镜组成一个可改变入射角之光学系 统,以满足椭圆仪中不同入射角的要求。反射的P1 波和S1波与参考光束的P2波和S2波在分光片重合,并 通过一极化光分光片,将P波和S波分开,然后分别由 两组光侦检器接收并产生外差干涉;再通过以 =1-2为中心频率的带通滤波器,调整 波片的方 位角,使得两外差干涉信号的振幅大小相等;然后 输入到差动放大器中相减并放大,其输出的振幅调 变信号大小和输入的两组外差干涉信号的相位差 的正弦函数成正比。藉由振幅解调装置和信号处 理装置将相位差转换成振幅大小,进而量取椭圆仪 振幅参数及相位参数(x,);调整 波片的方位角以 达到两外差干涉信号振幅大小相等的条件,并由 波片的方位角 获得干涉式椭圆仪振幅参数x;同时 利用差动放大器输出振幅调变 信号的振幅大小计算出椭圆仪相位参数,再结合 入射角和入射雷射光波长,经由信号处理可计 算出被测试材料单层及多层膜的光学特性参数(N,K ,h),光折射率N,吸收系数K和薄膜厚度h2.如申请专利 范围第1项所述之一种椭圆仪之量测方法及光电系 统,其椭圆仪参数(x,)分别为 及= ('- 0)=p'1-s'1,其中( s, r)分别 波片的方位角, s 是当测试材料在进行测试时所调整 波片的方位角 , r为以高反射率平面镜做系统校正时 波片所调整 的方位角。(p'1,s'1)则为被测试材料对P波和S 波反射时所产生的相位变化3.如申请专利范围第1 项或第2项所述之一种椭圆仪之量测方法及光电系 统,其中所使用的线偏极化稳频雷射光的入射角 可在一定范围内改变以满足本发明之多入射角度 的功能,进而达到本发明适用于多层膜光学特性的 量测功能4.如申请专利范围第1项或第2项所述之一 种椭圆仪之量测方法及光电系统,其中所使用的线 偏极化稳频雷射光可选择波长为可调之气体、固 体或半导体稳频雷射,以达到本发明系统多波长选 择之功能,并可适用于多层膜光学特性的量测功能 5.如申请专利范围第1项或第2项所述之一种椭圆仪 之量测方法及光电系统,其中P波和S波外差干涉信 号可输入到一组振幅比较装置(如除法装置)比较 两外差干涉信号振幅大小是否相等,并连结一回授 电路直接控制 波片,以控制信号即时调整 波片的 方位角,达到两外差干涉信号振幅大小相等的要求 ,同时亦能有效的纪录 波片之方位角,以提供椭圆 仪振幅参数X6.如申请专利范围第1项所述之一种椭 圆仪之量测方法及光电系统,其中产生信号光束和 参考光束频率偏移可利用声光调变器(acousto-optic modulator)、电光调变器(electro-optic modulator)或其他 相关的相位调变器(phase modulator)产生频率偏移7.如 申请专利范围第1项所述之一种椭圆仪之量测方法 及光电系统,其中所使用的线偏极化稳频雷射光源 可由一组稳频半导体雷射为光源,藉电流供应器控 制电流大小,产生雷射光频率偏移,以达外差干涉 的目的8.如申请专利范围第1项所述之一种椭圆仪 之量测方法及光电系统,其中差动放大器、振幅解 调装置和信号处理装置可解调振幅调变信号的振 幅大小,并以楔型线性双折射(linear birefringence)石 英板校正︱Iout︱=4k値计算出相位差09.如申 请专利范围第1项所述之一种椭圆仪之量测方法及 光电系统,其中被测试材料置放于一转动台上,其 测试点必须在另一高反射率球面反射镜的曲率中 心,以达到入射雷射光的入射角度改变,但雷射光 仍可沿原有行进方向返回干涉仪中,同时入射雷射 光和球面反射镜一直保持垂直入射的状态,以达到 本发明系统多角度入射的功能10.如申请专利范围 第1项或第9项所述之一种椭圆仪之量测方法及光 电系统,其中被测试物体可变更为读写头(slider)和 玻璃碟片间隙大小h的动态即时量测,两外差干涉P 波和S波的相位差与间隙大小的关系可有效即时量 测读写头和玻璃碟片的间隙11.如申请专利范围第1 项或第10项所述之一种椭圆仪之量测方法及光电 系统,其中两外差干涉信号振幅大小可由两组独立 的自动增益控制装置(AGC)来保持两外差干涉信号 振幅大小相等,并即时量测两外差干涉信号的相位 差12.如申请专利范围第1项或第10项所述之一种椭 圆仪之量测方法及光电系统,其中雷射光可利用双 频率相互垂直之线偏极化稳频雷射(例如Zeeman雷射 )所取代。系统中包括一组双频率相互垂直之线偏 极化稳频雷射、一分光片将参考光束和信号光束 分光;参考光束通过一可调整偏振方向的极化光析 光片及一组光侦检器,和一组以双频率之差频为中 心频率的带通滤波器,产生参考光外差干涉信号, 并输入到差动放大器中,信号光束在分光片之后, 以入射角入射至一组读写头和玻璃碟片间隙测 试组件中,信号光束在经过玻璃碟片-空气介面反 射,以及在空气-读写头介面反射后,造成外差干涉P 波和外差干涉S波相位差变化。两组外差干涉信号 通过两组自动增益控制装置,令两组外差干涉信号 的振幅大小相等,再输入到差动放大器中;再利用 所输出的振幅调变信号的振幅大小即时量测两外 差干涉信号的相位差和间隙变化的关系,进而量测 读写头和玻璃碟片的间距。图式简单说明: 第一图 干涉式椭圆仪光电系统架构 第二图 两相互垂直线偏极化光在极化光分析片方 向产生干涉图 第三图 磁性读写头间隙量测系统 第四图 飞行高度和相位差变化线性关系 第五图 双频率相互垂直线偏极化雷射光磁性读写 头间隙量测系统 |
