CN113375573A - 一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法，其中校准装置包括平移装置、第一俯仰调节装置、第二俯仰调节装置和中间调节装置。平移装置包括平移平台、CCD相机和远心镜头，远心镜头可拆卸式安装于CCD相机上，CCD相机在平移平台上平移；第一俯仰调节装置包括第一俯仰偏摆调节平台和安装于第一俯仰偏摆调节平台上的自准直仪；第二俯仰调节装置包括第二俯仰偏摆调节平台和安装于第二俯仰偏摆调节平台上的稳频激光器；中间调节装置包括位置调节平台和安装于位置调节平台上的五棱镜。相比于现有技术，本发明能够实现自准直仪光轴与CCD相机运动轴成90°，稳频激光器光轴与CCD相机运动轴成180°，从而完成椭偏测量初始90°入射角的校准。

Description

一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法
技术领域
本发明涉及椭偏测量技术领域，特别是涉及一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法。
背景技术
目前，椭偏测量广泛应用于集成电路产业的微纳薄膜测量，通过椭偏测量能够获得被测样品的光学常数(膜厚、折射率等)，因此在集成电路领域发挥着重要的作用。随着半导体工艺节点的不断减小，对椭偏测量的准确性要求也越来越高。椭偏测量的入射角作为膜厚计算数学模型中的常量，其准确性直接影响最终测量结果。
当前应用于椭偏测量中入射角校准方法主要有人眼观察以及反向拟合两种方法。人眼观察方法是通过一面反射镜，将出射激光反射后，反射光光轴与入射光光轴重合，从而认定出射光与反射镜镜面成180°，此种方法对个人的调光路能力有较高要求，且由于光轴具有一定的直径，光轴重合方法具有较大误差；反向拟合方法主要是通过测量参数已知的标准膜厚片，然后反向计算此时的入射角，计算得出的入射角作为测量方位角，此种校准方法受限于被测标准样片参数的准确性，且不能量化椭偏入射角。
发明内容
本发明的目的是提供一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法，实现自准直仪光轴与CCD相机运动轴成90°，稳频激光器光轴与CCD相机运动轴成180°，从而完成椭偏测量初始90°入射角的校准。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种椭偏测量初始入射角校准装置，包括：
平移装置，所述平移装置包括平移平台、CCD相机和远心镜头，所述远心镜头可拆卸式安装于所述CCD相机上，所述CCD相机在所述平移平台上平移；
第一俯仰调节装置，所述第一俯仰调节装置包括第一俯仰偏摆调节平台和安装于所述第一俯仰偏摆调节平台上的自准直仪；
第二俯仰调节装置，所述第二俯仰调节装置包括第二俯仰偏摆调节平台和安装于所述第二俯仰偏摆调节平台上的稳频激光器；
中间调节装置，所述中间调节装置包括位置调节平台和安装于所述位置调节平台上的五棱镜，所述五棱镜能够平行于以及垂直于所述CCD相机的平移方向平移；
所述CCD相机的平移方向同时平行于所述自准直仪轴线的俯仰旋转平面和所述稳频激光器轴线的俯仰旋转平面。
优选地，还包括基座，所述平移平台、所述第一俯仰偏摆调节平台、所述第二俯仰偏摆调节平台和所述位置调节平台均安装于所述基座上。
优选地，所述第一俯仰调节装置还包括自准直仪安装座，所述自准直仪安装于所述自准直仪安装座上，所述自准直仪安装座安装于所述第一俯仰偏摆调节平台上。
优选地，所述第二俯仰调节装置还包括稳频激光器安装座，所述稳频激光器安装于所述稳频激光器安装座上，所述稳频激光器安装座安装于所述第二俯仰偏摆调节平台上。
优选地，所述位置调节平台为二维运动平台，所述位置调节平台的两个运动方向分别平行于以及垂直于所述自准直仪轴线的方向。
本发明还公开了一种椭偏测量初始入射角校准方法，使用上述的椭偏测量初始入射角校准装置，并包括如下步骤：
S1、在未安装远心镜头的状态下，使平移平台驱动CCD相机在一维方向重复运动；
S2、调整第一俯仰偏摆调节平台的俯仰角度，使CCD相机重复运动时反射光的位置不变；
S3、CCD相机装上远心镜头，移开五棱镜，稳频激光器出射一束激光，经远心镜头在CCD相机的感光面上成像激光光斑，使平移平台驱动CCD相机在一维方向上重复运动；
S4、通过调整第二俯仰偏摆调节平台的俯仰角度，使稳频激光器出射激光在CCD相机感光面成像位置不发生变化。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
通过采用本发明的校准装置和校准方法，能够克服传统椭偏测量中初始光轴角度调整的不准确难题，且在调整过程中，通过CCD相机成像计算激光光斑圆心像素坐标的偏移量，能够量化俯仰偏摆的角度，从而实现高精度的角度校准，对椭偏测量的高精度入射角要求具有重要参考意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例椭偏测量初始入射角校准装置的结构示意图；
附图标记说明：100-椭偏测量初始入射角校准装置；1-平移平台；2-CCD相机；3-远心镜头；4-第一俯仰偏摆调节平台；5-稳频激光器安装座；6-稳频激光器；7-自准直仪安装座；8-自准直仪；9-位置调节平台；10-五棱镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种椭偏测量初始入射角校准装置及方法，实现自准直仪光轴与CCD相机运动轴成90°，稳频激光器光轴与CCD相机运动轴成180°，从而完成椭偏测量初始90°入射角的校准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种椭偏测量初始入射角校准装置100，包括平移装置、第一俯仰调节装置、第二俯仰调节装置和中间调节装置。
其中，平移装置包括平移平台1、CCD相机2和远心镜头3，远心镜头3可拆卸式安装于CCD相机2上，CCD相机2在平移平台1上平移。第一俯仰调节装置包括第一俯仰偏摆调节平台4和安装于第一俯仰偏摆调节平台4上的自准直仪8，第一俯仰偏摆调节平台4能够调节自准直仪8轴线(指自准直仪8的出射光线)的俯仰角度。第二俯仰调节装置包括第二俯仰偏摆调节平台和安装于第二俯仰偏摆调节平台上的稳频激光器6，第二俯仰调节装置能够调节稳频激光器6轴线(指稳频激光器6的出射光线)的俯仰角度。中间调节装置包括位置调节平台9和安装于位置调节平台9上的五棱镜10，五棱镜10能够平行于以及垂直于CCD相机2的平移方向平移。CCD相机2的平移方向同时平行于自准直仪8轴线的俯仰旋转平面和稳频激光器6轴线的俯仰旋转平面。
进一步的，本实施例还包括基座，平移平台1、第一俯仰偏摆调节平台4、第二俯仰偏摆调节平台和位置调节平台9均安装于基座上，以保证校准过程中其相对位置不发生变化。
为了便于安装，本实施例中，第一俯仰调节装置还包括自准直仪安装座7，自准直仪8安装于自准直仪安装座7上，自准直仪安装座7安装于第一俯仰偏摆调节平台4上；第二俯仰调节装置还包括稳频激光器安装座5，稳频激光器6安装于稳频激光器安装座5上，稳频激光器安装座5安装于第二俯仰偏摆调节平台上。
本实施例中，位置调节平台9为二维运动平台，位置调节平台9的两个运动方向分别平行于以及垂直于自准直仪8轴线的方向。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可以选用三轴运动平台等其它类型的位置调节平台9，只要能够实现五棱镜10的位置调整即可。
本实施例还提供一种椭偏测量初始入射角校准方法，使用上述的椭偏测量初始入射角校准装置100，并包括如下步骤：
S1、在未安装远心镜头3的状态下，使平移平台1驱动CCD相机2在一维方向重复运动。
S2、调整第一俯仰偏摆调节平台4的俯仰角度，使CCD相机2重复运动时反射光的位置不变。从而实现自准直仪8轴线与CCD相机2平移方向的90°校准。
S3、CCD相机2装上远心镜头3，移开五棱镜10，稳频激光器6出射一束激光，经远心镜头3在CCD相机2的感光面上成像激光光斑，使平移平台1驱动CCD相机2在一维方向上重复运动。
S4、通过调整第二俯仰偏摆调节平台的俯仰角度，使稳频激光器6出射激光在CCD相机2感光面成像位置不发生变化。实现稳频激光器6轴线与CCD相机2平移方向的180°校准。
需要说明的是，步骤S2中，自准直仪出射的光束经五棱镜后传播方向发生90°变化(五棱镜能够实现入射光的90°转向)，在CCD相机的镜面上实现反射，反射的光束经五棱镜后回到自准直仪中，该回到自准直仪的光束即为步骤S2中所指的反射光。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种椭偏测量初始入射角校准装置，其特征在于，包括：
平移装置，所述平移装置包括平移平台、CCD相机和远心镜头，所述远心镜头可拆卸式安装于所述CCD相机上，所述CCD相机在所述平移平台上平移；
第一俯仰调节装置，所述第一俯仰调节装置包括第一俯仰偏摆调节平台和安装于所述第一俯仰偏摆调节平台上的自准直仪；
第二俯仰调节装置，所述第二俯仰调节装置包括第二俯仰偏摆调节平台和安装于所述第二俯仰偏摆调节平台上的稳频激光器；
中间调节装置，所述中间调节装置包括位置调节平台和安装于所述位置调节平台上的五棱镜，所述五棱镜能够平行于以及垂直于所述CCD相机的平移方向平移；
所述CCD相机的平移方向同时平行于所述自准直仪轴线的俯仰旋转平面和所述稳频激光器轴线的俯仰旋转平面。
2.根据权利要求1所述的椭偏测量初始入射角校准装置，其特征在于，还包括基座，所述平移平台、所述第一俯仰偏摆调节平台、所述第二俯仰偏摆调节平台和所述位置调节平台均安装于所述基座上。
3.根据权利要求1所述的椭偏测量初始入射角校准装置，其特征在于，所述第一俯仰调节装置还包括自准直仪安装座，所述自准直仪安装于所述自准直仪安装座上，所述自准直仪安装座安装于所述第一俯仰偏摆调节平台上。
4.根据权利要求1所述的椭偏测量初始入射角校准装置，其特征在于，所述第二俯仰调节装置还包括稳频激光器安装座，所述稳频激光器安装于所述稳频激光器安装座上，所述稳频激光器安装座安装于所述第二俯仰偏摆调节平台上。
5.根据权利要求1所述的椭偏测量初始入射角校准装置，其特征在于，所述位置调节平台为二维运动平台，所述位置调节平台的两个运动方向分别平行于以及垂直于所述自准直仪轴线的方向。
6.一种椭偏测量初始入射角校准方法，使用如权利要求1-5任意一项所述的椭偏测量初始入射角校准装置，并包括如下步骤：
S1、在未安装远心镜头的状态下，使平移平台驱动CCD相机在一维方向重复运动；
S2、调整第一俯仰偏摆调节平台的俯仰角度，使CCD相机重复运动时反射光的位置不变；
S3、CCD相机装上远心镜头，移开五棱镜，稳频激光器出射一束激光，经远心镜头在CCD相机的感光面上成像激光光斑，使平移平台驱动CCD相机在一维方向上重复运动；
S4、通过调整第二俯仰偏摆调节平台的俯仰角度，使稳频激光器出射激光在CCD相机感光面成像位置不发生变化。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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