一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构制造技术

本发明专利技术属于光谱椭偏结构技术领域，具体涉及一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，包括近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块、样品台、检偏模块、轨道，所述近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块、样品台和检偏模块均设置在轨道上，所述轨道为环形轨道，所述近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块的光路方向上均设置有样品台，所述检偏模块设置在样品台的光路方向上。本发明专利技术针对不同的波段设置了不同的起偏检偏模块，可实现单次测量一个谱段，增大调制效率。并且本发明专利技术为检偏模块增加了轨道设计，使得本结构可以自动测量针对不同波段入射角透射或反射模式。透射或反射模式。透射或反射模式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构


[0001]本专利技术属于光谱椭偏结构
，具体涉及一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构。

技术介绍

[0002]椭偏架构旨在实现半导体、电介质、聚合物、金属以及透明基底上多层膜的膜厚、光学参数的精确、快速测量。不仅能测量单层膜的厚度和光学常数，而且能测量多层膜的各层厚度和光学常数、表面和界面的粗糙度以及材料的微结构，具有测量精度高、非破坏性测量、非苛刻性测量、能实现实时监控等优点，从而在提升武器装备的光电探测的精度、设备的隐蔽性以及抗腐蚀等方面发挥重要的作用。
[0003]随着应用与需求的扩大，椭圆偏振技术及相应的仪器迅速成为全球科技工作者的研究热点。
[0004]日本大塚电子公司提出的FE
‑
5000S具有测量时间短膜厚精度高等优点但其可测的光谱范围较短，为300
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800nm之间，美国Angstrom Advanced公司所提出的PHE
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102在测量光谱范围上进行改进，可以测量250nm
‑
1700nm，但随之光谱范围的扩宽，其测量速率减慢。北京量拓科技公司所提出的ES01在原有测量时间方面进行改进，但其测试速率及光谱范围仍不够理想。

技术实现思路

[0005]针对现有的椭偏仪测量无法覆盖紫外到中红外如此宽谱段，消色差补偿器在如此宽谱段范围无法实现有效消色差，及双旋转补偿器机械旋转有运动部件、调制频率低等问题，本专利技术提供了一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，采用双光路测量方式实现超宽光谱范围，在193nm
‑
2100nm波段采用基于旋转补偿器和阵列光谱探测器的多通道并行偏振光谱测量技术，在2100nm
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3200nm采用基于多方位补偿器和傅里叶红外光谱分光模式的时频互换偏振光谱测量技术。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，包括近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块、样品台、检偏模块、轨道，所述近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块、样品台和检偏模块均设置在轨道上，所述轨道为环形轨道，所述近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块的光路方向上均设置有样品台，所述检偏模块设置在样品台的光路方向上。
[0008]所述近红外到中波红外波段起偏模块包括近红外到中红外波段测量中光源、傅里叶红外干涉具、第一起偏器、第一电机、第一光阑，所述近红外到中红外波段测量中光源的光路方向上设置有傅里叶红外干涉具，所述傅里叶红外干涉具的光路方向上设置有第一起偏器，所述第一起偏器的光路方向上设置有第一光阑，所述第一起偏器固定连接在第一电机的输出轴上，所述样品台设置在第一光阑的光路方向上。
[0009]所述深紫外到近红外波段起偏模块包括深紫外到近红外波段测量中光源系统、准直系统、第二起偏器、第二电机、第二光阑，所述深紫外到近红外波段测量中光源系统的光路方向上设置有准直系统，所述准直系统的光路方向上设置有第二起偏器，第二起偏器的光路方向上设置有第二光阑，所述第二起偏器固定连接在第二电机的输出轴上，所述样品台设置在第二光阑的光路方向上。
[0010]所述检偏模块包括近红外到中波红外波段检偏系统和深紫外到近红外波段检偏系统，所述近红外到中波红外波段检偏系统和深紫外到近红外波段检偏系统并列设置，所述近红外到中波红外波段检偏系统和深紫外到近红外波段检偏系统分别设置在样品台的光路方向上。
[0011]所述红外到中波红外波段检偏系统包括近红外到中红外波段探测器、近红外到中红外波段检偏器、近红外到中红外波段补偿器、第三电机、第三光阑，所述近红外到中红外波段探测器设置在近红外到中红外波段检偏器的光路方向上，所述近红外到中红外波段检偏器设置在近红外到中红外波段补偿器的光路方向上，所述近红外到中红外波段补偿器设置在第三光阑的光路方向上，所述近红外到中红外波段补偿器固定连接在第三电机的输出轴上，所述第三光阑设置在样品台的光路方向上。
[0012]所述深紫外到近红外波段检偏系统包括光栅光谱测量模块、深紫外到近红外波段检偏器、深紫外到近红外波段补偿器、第四电机、第四光阑，所述光栅光谱测量模块设置在深紫外到近红外波段检偏器的光路方向上，所述深紫外到近红外波段检偏器设置在深紫外到近红外波段补偿器的光路方向上，所述深紫外到近红外波段补偿器设置在第四光阑的光路方向上，所述深紫外到近红外波段补偿器固定连接在第四电机的输出轴上，所述第四光阑设置在样品台的光路方向上。
[0013]所述光栅光谱测量模块包括反射镜、光路准直系统、第一光谱仪、第二光谱仪。所述反射镜的光路方向上分别设置有光路准直系统和第二光谱仪，所述光路准直系统的光路方向上设置有第一光谱仪。
[0014]所述近红外到中红外波段检偏器采用中红外波片，所述近红外到中红外波段补偿器采用中红外四分之一波片。
[0015]所述深紫外到近红外波段检偏器采用洛匈棱镜，所述深紫外到近红外波段补偿器采用菲涅尔棱镜做相位延迟器，所述第一光谱仪的可测范围为1000nm
‑
2100nm，所述第二光谱仪的可测范围为193nm
‑
1000nm。
[0016]所述近红外到中波红外波段起偏模块、深紫外到近红外波段起偏模块、样品台和检偏模块均与上位机电性连接。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
[0018]本专利技术针对不同的波段设置了不同的起偏检偏模块，采用基于多方位补偿器和傅里叶红外光谱分光模式的时频互换偏振光谱测量技术及基于旋转补偿器和阵列光谱探测器的多通道并行偏振光谱测量技术，不同于广义椭偏仪中采用单色仪测量，本专利技术可实现单次测量一个谱段，增大调制效率。并且本专利技术为检偏模块增加了轨道设计，使得本结构可以自动测量针对不同波段入射角透射或反射模式。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引申获得其它的实施附图。
[0020]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0021]图1为本专利技术近红外到中红外波段透射测量的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术近红外到中红外波段反射测量的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术深紫外到近红外波段193nm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，其特征在于：包括近红外到中波红外波段起偏模块(1)、深紫外到近红外波段起偏模块(2)、样品台(3)、检偏模块(4)、轨道(5)，所述近红外到中波红外波段起偏模块(1)、深紫外到近红外波段起偏模块(2)、样品台(3)和检偏模块(4)均设置在轨道(5)上，所述轨道(5)为环形轨道，所述近红外到中波红外波段起偏模块(1)、深紫外到近红外波段起偏模块(2)的光路方向上均设置有样品台(3)，所述检偏模块(4)设置在样品台(3)的光路方向上。2.根据权利要求1所述的一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，其特征在于：所述近红外到中波红外波段起偏模块(1)包括近红外到中红外波段测量中光源(1
‑
1)、傅里叶红外干涉具(1
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2)、第一起偏器(1
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3)、第一电机(1
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4)、第一光阑(1
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5)，所述近红外到中红外波段测量中光源(1
‑
1)的光路方向上设置有傅里叶红外干涉具(1
‑
2)，所述傅里叶红外干涉具(1
‑
2)的光路方向上设置有第一起偏器(1
‑
3)，所述第一起偏器(1
‑
3)的光路方向上设置有第一光阑(1
‑
5)，所述第一起偏器(1
‑
3)固定连接在第一电机(1
‑
4)的输出轴上，所述样品台(3)设置在第一光阑(1
‑
5)的光路方向上。3.根据权利要求1所述的一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，其特征在于：所述深紫外到近红外波段起偏模块(2)包括深紫外到近红外波段测量中光源系统(2
‑
1)、准直系统(2
‑
2)、第二起偏器(2
‑
3)、第二电机(2
‑
4)、第二光阑(2
‑
5)，所述深紫外到近红外波段测量中光源系统(2
‑
1)的光路方向上设置有准直系统(2
‑
2)，所述准直系统(2
‑
2)的光路方向上设置有第二起偏器(2
‑
3)，第二起偏器(2
‑
3)的光路方向上设置有第二光阑(2
‑
5)，所述第二起偏器(2
‑
3)固定连接在第二电机(2
‑
4)的输出轴上，所述样品台(3)设置在第二光阑(2
‑
5)的光路方向上。4.根据权利要求1所述的一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，其特征在于：所述检偏模块(4)包括近红外到中波红外波段检偏系统(4
‑
1)和深紫外到近红外波段检偏系统(4
‑
2)，所述近红外到中波红外波段检偏系统(4
‑
1)和深紫外到近红外波段检偏系统(4
‑
2)并列设置，所述近红外到中波红外波段检偏系统(4
‑
1)和深紫外到近红外波段检偏系统(4
‑
2)分别设置在样品台(3)的光路方向上。5.根据权利要求4所述的一种基于傅里叶光谱和光栅光谱的超宽波段光谱椭偏结构，其特征在于：所述红外到中波红外波段检偏系统(4
‑
1)包括近红外到中红外波段探测器(4
‑1‑
1)、近红外到中红外波段检偏器(4
‑1‑
2)、近红外到中红外波段补偿器(4
‑1‑
3)、第三电机(4
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4)、第三光阑(4
‑1‑
5)，所述近红外到中红外波段探测器(4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，刘燕霖，薛鹏，孟永宏，王志斌，李孟委，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：