一种测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种测量系统，包括：光发射模块，用于产生第一泵浦光和探测光；时间差分模块，包括第一分光元件和合光元件，所述第一分光元件用于将所述第一泵浦光分成多个光束，且任意两个光束之间具有时间延迟；所述合光元件用于将具有时间延迟的多个光束合成第二泵浦光，并使所述第二泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面反射后形成信号光；探测模块，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获取所述待测物的待检测信息，从而可以消除泵浦光信号中的背景信号和低频信号，即可以提高泵浦光信号的信噪比，提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种测量系统


[0001]本技术涉及薄膜测量
，更具体地说，涉及一种测量系统。

技术介绍

[0002]随着现代科技的发展，半导体芯片的尺寸日益减小，半导体芯片的加工工艺日益更新。但是，由于半导体芯片的加工步骤较多，且任一加工步骤生产的芯片不合格都可能导致整个芯片失效，因此，现有技术中经常在关键的加工步骤之后引入检测工序，通过检测芯片的膜层厚度等信息，及时排除不合格芯片，提高芯片产品的合格率。
[0003]现有的一种测量金属薄膜厚度的方法是基于光声效应与泵浦探测技术的测量方法，其通过泵浦光诱发待测薄膜产生声波，通过声波对待测薄膜材料光学特性的改变，使得照射到待测薄膜上的探测光的反射率发生变化，进而可以根据发射率发生变化的时间以及声波在待测薄膜内的传播速度计算出待测薄膜的厚度。但是，由于泵浦光中具有噪声信号，即泵浦光的信噪比较低，因此，导致待测薄膜厚度的测量精度较低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了一种测量系统，以提高泵浦光信号的信噪比。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种测量系统，包括：
[0007]光发射模块，用于产生第一泵浦光和探测光，所述第一泵浦光和探测光均为脉冲光；
[0008]时间差分模块，包括第一分光元件和合光元件，所述第一分光元件用于将所述第一泵浦光分成多个光束，且任意两个光束之间具有时间延迟；所述合光元件用于将具有时间延迟的多个光束合成第二泵浦光，并使所述第二泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面反射后形成信号光；
[0009]探测模块，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获取所述待测物的待检测信息。
[0010]可选地，所述第一分光元件包括光纤分束器，所述光纤分束器用于将所述第一泵浦光分成分别沿多条光纤传输的多个光束，其中，任意两条光纤的长度不同，以使任意两个光束之间具有时间延迟；
[0011]所述合光元件包括光纤耦合器，所述光纤耦合器用于将沿所述多条光纤传输的多个光束进行合束，合成所述第二泵浦光。
[0012]可选地，所述多条光纤包括第一光纤和第二光纤；
[0013]所述光纤分束器用于将所述第一泵浦光分成沿所述第一光纤传输的第一光束和沿所述第二光纤传输的第二光束，所述第一光纤和所述第二光纤之间的长度差为预设值，以使所述第一光束和所述第二光束之间具有预设的时间延迟；
[0014]所述合光元件用于将所述具有预设时间延迟的第一光束和第二光束合成第二泵
浦光。
[0015]可选地，所述第一分光元件将所述第一泵浦光分成的光束个数大于或等于3。
[0016]可选地，所述第一分光元件包括多个级联的分束器；
[0017]第一级分束器用于将所述第一泵浦光分成多个光束；
[0018]下一级分束器用于将上一级分束器分出的光束分成多个光束；
[0019]所述分束器为光纤分束器或分光棱镜。
[0020]可选地，所述光发射模块包括：
[0021]激光器，用于产生激光；
[0022]第二分光元件，用于对所述激光进行分光，形成所述第一泵浦光和所述探测光；
[0023]时间延迟器，用于对所述探测光进行时间延迟，所述时间延迟器被配置为使所述探测光和泵浦光的延迟时间可调。
[0024]可选地，所述光发射模块还包括第一光调制器和与所述第一光调制器相连的第一信号控制器；和/或，所述光发射模块还包括第二光调制器和与所述第二光调制器相连的第二信号控制器；
[0025]所述第一光调制器用于对所述第一泵浦光进行振幅调制；
[0026]所述第一信号控制器用于生成第一控制信号并传输至所述第一光调制器，以通过所述第一控制信号控制所述第一光调制器的调制幅度；
[0027]所述第二光调制器用于对所述第一泵浦光进行偏振调制；
[0028]所述第二信号控制器用于生成第二控制信号并传输至所述第二光调制器，以通过所述第二控制信号控制所述第二光调制器的偏振态。
[0029]可选地，所述第二分光元件包括光纤分束器；所述第一泵浦光沿第三光纤传输，所述探测光沿第四光纤传输。
[0030]可选地，所述探测模块包括探测器和数据处理模块；
[0031]所述探测器用于探测所述探测光和泵浦光具有不同延迟时间时形成的所述信号光，并获得所述信号光的光强随时间变化的数据；
[0032]所述数据处理模块用于根据所述信号光的光强随时间变化的数据获得所述信号光的光强发生变化的时间，根据获得的所述信号光的光强发生变化的时间获得所述声波在所述待测物内传播的时间，根据所述声波在所述待测物内传播的时间以及所述声波在所述待测物中的传播速度得到所述待测物的厚度。
[0033]可选地，所述探测模块还包括位于在所述探测器和所述数据处理模块之间的锁定放大器；
[0034]所述锁定放大器用于接收所述光发射模块中的信号控制器输出的参考信号和所述探测器输出的所述信号光的光强随时间变化的数据，根据所述参考信号对所述信号光的光强随时间变化的数据进行解调，并将解调后的所述信号光的光强随时间变化的数据传输至所述数据处理模块。
[0035]与现有技术相比，本技术所提供的技术方案具有以下优点：
[0036]本技术所提供的测量系统，所述第一分光元件将所述第一泵浦光分成多个光束，且任意两个光束之间具有时间延迟；所述合光元件将具有时间延迟的多个光束合成第二泵浦光，可以消除第一泵浦光信号中的背景信号和低频信号，即可以提高泵浦光信号的
信噪比，提高测量精度。
[0037]进一步，所述第一分光元件将所述第一泵浦光分成的光束个数大于或等于3，有利于进一步减少背景信号和低频信号。
[0038]进一步，所述第一分光元件包括光纤分束器，所述光纤分束器用于将所述第一泵浦光分成分别沿多条光纤传输的多个光束，其中，任意两条光纤的长度不同，以使任意两个光束之间具有时间延迟，从而能够通过光纤实现多个光束差分，有利于提高系统的稳定性，且结构简单，光能量损耗低。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0040]图1为本技术一个实施例提供的测量系统的结构示意图；
[0041]图2为本技术一个实施例提供的时间差分模块的结构示意图；
[0042]图3为本技术另一个实施例提供的时间差分模块的结构示意图；
[0043]图4为本技术另一个实施例提供的时间差分模块的结构示意图；
[0044]图5为本技术另一个实施例提供的时间差分模块的结构示意图；
[0045]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量系统，其特征在于，包括：光发射模块，用于产生第一泵浦光和探测光，所述第一泵浦光和探测光均为脉冲光；时间差分模块，包括第一分光元件和合光元件，所述第一分光元件用于将所述第一泵浦光分成多个光束，且任意两个光束之间具有时间延迟；所述合光元件用于将具有时间延迟的多个光束合成第二泵浦光，并使所述第二泵浦光照射待测物，在所述待测物中形成声波，所述探测光到达所述待测物表面反射后形成信号光；探测模块，用于探测所述信号光，并根据所述信号光获取所述待测物的待检测信息。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分光元件包括光纤分束器，所述光纤分束器用于将所述第一泵浦光分成分别沿多条光纤传输的多个光束，其中，任意两条光纤的长度不同，以使任意两个光束之间具有时间延迟；所述合光元件包括光纤耦合器，所述光纤耦合器用于将沿所述多条光纤传输的多个光束进行合束，合成所述第二泵浦光。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述多条光纤包括第一光纤和第二光纤；所述第一分光元件用于将所述第一泵浦光分成沿所述第一光纤传输的第一光束和沿所述第二光纤传输的第二光束，所述第一光纤和所述第二光纤之间的长度差为预设值，以使所述第一光束和所述第二光束之间具有预设的时间延迟；所述合光元件用于将具有预设时间延迟的所述第一光束和所述第二光束合成第二泵浦光。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一分光元件将所述第一泵浦光分成的光束个数大于或等于3。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一分光元件包括多个级联的分束器；第一级分束器用于将所述第一泵浦光分成多个光束；下一级分束器用于将上一级分束器分出的光束分成多个光束；所述分束器为光纤分束器或分光棱镜。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光发射模块包括：激光器，用于产生激光；第二分光元件，用于对所述激光进行分光，形成所述第一泵浦光和所述探测光；...

【专利技术属性】
技术研发人员：白园园，马砚忠，陈鲁，
申请(专利权)人：深圳中科飞测科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：