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椭偏成像技术(三)- 光谱椭偏成像的发展

发布时间:2023-08-01 16:32:02 浏览量:1271 作者:Alex

摘要

光谱椭偏技术出现后,拓宽光谱范围成为重要的研究方向。2009 年日本东京大学 Sato 等提出了一种新型的光谱椭偏成像技术。

正文


椭偏成像技术(三)- 光谱椭偏成像的发展


之前光谱椭偏成像使用单色仪实现光谱测量,但单色仪光谱带宽较窄,阻挡大部分来自光源的能量,使入射光强度变弱,测量结果不理想。而新型技术利用宽带光源和白光干涉技术,在入射臂采用扫描干涉仪,通过扫描参考镜获得傅里叶光谱实现光谱测量,光源的光谱分布是中心波长为610nm和半峰全宽为170 nm。该技术极大地拓宽了光谱带宽,增大了光强,测量结果更加准确。


椭偏仪大多采用透镜将宽带光束聚集在样品表面,然而透射式光学系统设计无法满足宽光谱的测量要求,在深紫外情况下会产生明显的色差问题。直到 2013 年,电子科技大学物理电子学院和中科院微电子所改变聚焦成像系统,研制了基于全反射聚焦光学系统的深紫外(DUV)宽带光谱椭偏仪。该椭偏仪采用基于离轴抛物面镜和平面反射镜的全反射式光学系统实现宽光谱(200-1000 nm)测量,离轴抛物面镜用于产生或聚焦准直 光束,平面反射镜用于改变光束方向并补偿由离轴抛物面镜反射引起的偏振态变化,解决了色差问题。2016 年,合肥工业大学和中国科学院微电子所在深紫外宽带光谱仪的基础上增加快速旋转补偿器式的椭偏结构,该结构实现了宽光谱成像,将光谱范围拓宽到深紫外波段,横向分辨率约为8. 77μm×4. 92μm,并减小了系统误差。


其测量结构如下图所示。


全反射式椭偏成像系统结构示意图


在拓宽光谱范围的同时,提高测量速度和准确性也成为成像椭偏仪的重要研究方向。2010年,清华大学吴学健等发明了一种基于磁光效应的成像椭偏仪,应用于对样品表面纳米尺度薄膜厚度分布的观测。它通过磁光调制技术来调整接收光的偏振方向;采用面阵探测器获取样品表面的椭偏图像;采取用磁光调制器取代传统步进电机转动起偏器、补偿器或检偏器光轴的方法来实现椭偏仪的测量,采用磁光调制器改变接收光的偏振方向,可以得到更高的偏振方向控制精度和重复精度,而且磁光调制器的调制速度更快。该技术给成像椭偏仪发展提供了新的方向,极大地提高了测量速度。


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