[发明专利]一种偏振反射测量系统及结构参数测量方法

说明书

本发明属于半导体测试测量领域，并具体公开了一种偏振反射测量系统及结构参数测量方法，其包括从上至下同轴设置的光谱仪探测器、聚焦透镜、第一分光镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜和样品台，第一分光镜一侧设有照明光源、管镜和CCD相机，照明光源的照明光经过第一分光镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜、待测样品，然后原路返回，经管镜汇聚到CCD相机中成像；第二分光镜一侧设置有测量光源和准直透镜，测量光源的测量光经过准直透镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜、待测样品上，然后原路返回至第二分光镜，并由聚焦透镜导入光谱仪探测器中。本发明加入成像光路并调整偏振片位置，可精确表征测量区域，同时提高测量精度。

技术领域

本发明属于半导体测试测量领域，更具体地，涉及一种偏振反射测量系统及结构参数测量方法。

背景技术

目前，对于微机电系统(MEMS)，在设计技术、封装检测技术、装备技术等方面还存在很多不足，如传感器可靠性较低，传感器封装、检测尚未形成系列、标准和统一接口等。这些问题也限制着MEMS领域的制造能力以及服务高新技术产业的能力，限制了仪器仪表工业、航空航天等高精密测量领域的发展。

目前很少提及成像反射偏振仪的类似设计，此外很多反射偏振仪因为需要在整个测量光路系统中形成偏振光并且检测偏振光，因此其设计时需要两块偏振片，并且很多都需要用到旋转器件，这样不仅会造成仪器成本的增加，并且会增大仪器系统测量误差，降低仪器的测量精度。

目前常见的偏振反射仪设计，其并未将成像功能结合起来，这样意味着并不能针对待测样机的某一测量区域进行检测，只能选取相同点重复侧脸或者测量多个点选取平均值。这样在检测非均匀待测样机是往往会造成很大的误差，也无法完成具体到待测样件某一特定点的测量。此外，目前在测量一些周期性结构时，一般会选用严格耦合波分析法(RCWA)，该方法在测量亚波长结构时测量精度高并且测量时间短，但是在测量微米复杂形貌结构时，严格耦合波分析法因为Fourier级数的提高，其测量优势便会慢慢消失。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种偏振反射测量系统及结构参数测量方法，其目的在于，在系统其中加入成像光路对待测样品进行成像观察，可以精确表征测量区域，同时将偏振片从两片降低为一片，并改变偏振片放置位置，节约了成本同时降低了光学系统模型的校准误差，提高了系统测量精度。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提出了一种偏振反射测量系统，包括从上至下依次同轴设置的光谱仪探测器、聚焦透镜、第一分光镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜和样品台，其中：

所述第一分光镜一侧设置有照明光源、管镜和CCD相机，所述照明光源发出的照明光依次经过第一分光镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜后，聚焦在放置于样品台的待测样品上，然后原路返回至第一分光镜，最后经管镜汇聚到CCD相机中成像；

所述第二分光镜一侧设置有测量光源和准直透镜，所述测量光源发出的测量光依次经过准直透镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜后，聚焦在待测样品上，然后原路返回至第二分光镜，并由聚焦透镜导入到光谱仪探测器中。

作为进一步优选的，所述样品台上开设有通孔，且样品台下设置有吸附腔，该吸附腔通过所述通孔对待测样品进行吸附固定。

作为进一步优选的，所述样品台安装在Z轴位移台上，该Z轴位移台用于对待测样品位置进行微调。

作为进一步优选的，还包括外壳和机架，所述光谱仪探测器、聚焦透镜、第一分光镜、第二分光镜、偏振片、反射式物镜均安装在所述外壳中；所述机架一端固定在外壳上，另一端用于放置所述Z轴位移台。

作为进一步优选的，所述光谱仪探测器与所述测量光源通过一分二光纤连接。

作为进一步优选的，所述偏振片上连接有步进电机，用以调整该偏振片的角度。