高速大面积测微仪及其方法技术

本发明专利技术涉及高速大面积测微仪及其方法，更具体地说，涉及通过聚焦光束椭圆偏光部高速测量样本的属性然后通过测微部精密地测量出现了奇点（ｓｉｎｇｕｌａｒ　ｐｏｉｎｔ）的位置的高速大面积测微仪及其方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更具体地说，涉及通过聚 焦光束椭圆偏光部高速测量样本的属性然后通过测微部精密地测量出现了奇点(singularpoint)的位置的。
技术介绍
一般地，在物理、化学和材料领域的研究中，测量材料的光学属性 以及测量薄膜厚度是非常重要的。具体地说，在半导体工业中使用了多 种纳米薄膜制造工艺，并且广泛采用无损非接触实时测量设备的椭偏计 (ellipsometer)作为评价所制造的薄膜的物理属性的测量设备。目前已知作为测量材料的光学属性和薄膜的厚度的原理的多种方 法。由于随着光源、光检测器和计算机的发展椭偏计的性能得到很大改 善并且利用薄膜和表面的工艺增多，因此椭偏计也有了更多的应用。而且，扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope,此后，称为"SPM") 是能够以原子量级测量材料表面的仪器并且用于广泛的应用领域。椭偏计可以分为反射型和透射型，广泛使用的是反射型椭偏计，其 分析从样本表面反射的具有入射角的光的偏振状态。通过测量由样本反 射的光的偏振状态的变化，它可以主要用于提取样本的诸如折射率或消 光系数的光学属性，并且还可以用于提取诸如样本的界面态的属性。在利用光学系统以点状在样本表面上聚焦的情况下，不能同时测量 多个样本，因为需要一个接一个地测量样本的厚度或者属性，所以需要 花费很多时间。而且，在利用椭偏计测量样本的光学属性的情况下，因为椭偏计水 平分辨率低，所以难以测量样本的非常微小的光学属性。在这种情况下， 可以利用具有很好的垂直分辨率和水平分辨率的显微镜(例如SPM)测4量样本的微小光学属性，但是因为椭偏计和SPM被构造为独立的仪器， 所以需要花很多时间测量样本的微小光学属性。换句话说，可以利用椭偏计发现奇点，但是因为在椭偏计的测量之后利用SPM测量时难以知道奇点的确切位置，所以需要对大的面积再次进行精密测量，并且需要提供构造为独立的仪器的SPM。因此，需要花费很多时间和工作
技术实现思路
技术问题本专利技术的一个目的是提供一种，该测微 仪用于通过聚焦光束椭圆偏光部高速测量样本的属性，然后通过测微部 精密地测量出现了奇点的位置，来快速且精密地测量样本的光学奇点。本专利技术的另一个目的是为了高速测量样本的光学属性提供一种利用 凸透镜将光聚焦到样本上的仪器以及一种利用圆柱光学系统将光聚焦到 样本上的仪器。技术方案一种高速大面积测微仪，该高速大面积测微仪包括聚焦光束椭圆 偏光部，其用于通过将偏振光聚焦到样本上并检测从该样本反射的光来 高速测量所述样本的光学属性；以及测微部，其用于在原子量级下再次 测量出现了所述样本的所述光学属性的奇点的位置。所述聚焦光束椭圆偏光部包括光束分离部，其用于将光源中生成 的光分离成偏振光；聚焦部，其用于将所述光束分离部分离出的光聚焦 到所述样本上；以及光检测部，其用于检测从所述样本反射之后穿过所 述聚焦部和所述光束分离部的光。所述聚焦部包括凸透镜，其用于将所述光束分离部分离出的光聚焦 到所述样本上。所述聚焦部包括圆柱光学系统，其用于将所述光束分离部分离出的 光线性地聚焦到所述样本上。所述圆柱光学系统包括半圆柱状透镜、半圆柱状反射镜和曲面反射 镜中的至少一种。所述测微部包括扫描探针显微镜。所述扫描探针显微镜测量所述样本的纳米图案的不规则度或者所述 样本中包含的杂质的位置。一种高速大面积的微小测量方法，该高速大面积的微小测量方法包 括以下步骤高速测量步骤，通过将偏振光聚焦到样本上并检测从该样 本反射的光来高速测量所述样本的光学属性；移除步骤，移除所述光源； 以及原子量级测量步骤，利用扫描探针显微镜，在原子量级下再次测量 出现了所述样本的光学属性的奇点的位置。所述方法还包括将出现了所述奇点的位置存储在计算机中。所述原子量级测量步骤包括利用水平移动的XY平移器将悬臂移 到所述奇点的位置；以及利用所述扫描探针显微镜的XY扫描器和Z扫 描器再测量所述样本的光学属性。附图说明图1是例示了根据本专利技术的实施方式的高速大面积测微仪的结构图2是例示了根据本专利技术的实施方式的聚焦光束椭圆偏光部的结构图3是例示了根据本专利技术的实施方式的圆柱光学系统的结构图； 图4是例示了根据本专利技术的实施方式的测量样本的不规则度的方法 的图5是例示了根据本专利技术的实施方式的测量样本上杂质的位置的方 法的图6是例示了根据本专利技术的实施方式的利用高速大面积测微仪来测 量样本的光学属性的方法的流程图。 主要元件的详细描述 100:聚焦光束椭圆偏光部 110:Z平移器 120:椭偏计200:测微部 210:Z扫描器 220:悬臂 230:XY扫描器 240:XY平移器具体实施例方式这里使用的所有科技术语都具有本专利技术所属领域的普通技术人员所 共同理解的相同含义。然而，有几个术语可能未被普遍理解，这里提供这些术语的一般定 义。但目的并不是通过这些定义中的缺点限制本专利技术，而是希望提供这 些定义作为指导来帮助不熟悉这些术语的人员。此后，将参照附图来详细地描述本专利技术的优选实施方式。图1是例示了根据本专利技术的实施方式的高速大面积测微仪的结构 图。参照图1，高速大面积测微仪包括聚焦光束椭圆偏光部IOO和测微部 200。聚焦光束椭圆偏光部100包括Z平移器110和椭偏计120，而测微 部200包括Z扫描器210、悬臂220、 XY扫描器230和XY平移器240。 Z平移器IIO上下移动椭偏计120，使得从椭偏计120输出的光能够聚焦 到样本300上。Z平移器110可以制成各种形状和结构以执行上述功能，并且Z平 移器110的形状和结构不约束本专利技术。椭偏计120通过使偏振光入射到样本然后测量从样本300反射的光 来测量样本的属性。稍后将参照图2和3来描述椭偏计120。聚焦光束椭圆偏光部100快速且大范围地测量样本300的光学属性。 此时，可以使用XY平移器240。例如，聚焦光束椭圆偏光部100具有 O.lnm的垂直分辨率、lpm的水平分辨率和400mm/s的移动速度。此后，当根据测得的光学属性发现奇点时，测微部200对该奇点周 围进行更精密地测量。测微部200可以由SPM组成。在采用SPM的情况下，测微部200具有0.05nm的垂直分辨率、0.15nm的水平分辨率、大 约30,000步/秒的测量时间和5 pm x 5 iLim的测量面积。当聚焦光束椭圆偏光部100的测量完成时，关闭光源并利用XY平 移器240将悬臂220移到奇点附近。然后，Z扫描器210和/或XY扫描 器230对奇点附近进行精密地测量。因此，与仅利用SPM进行测量相比，能够更快速地对奇点附近进行 精密地测量。Z扫描器210和XY扫描器230的位置和结构不约束本专利技术。能够用于本专利技术的SPM的示例可以包括扫描隧道显微镜(STM: Scanning Tunneling Microscope)、 原子力显微镜(AFM: Atomic Force Microscope)、力调制显微镜(FMM: Force Modulation Microscope)、相位 检测显微镜(PDM: Phase Detection Microscope)、磁力显微镜(MFM: Magnetic Force Microscope )、青争电力显微f竟(EFM: Electrosta本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速大面积测微仪，所述高速大面积测微仪包括：　聚焦光束椭圆偏光部，该聚焦光束椭圆偏光部用于通过将偏振光聚焦到样本上并检测从所述样本反射的光来高速测量所述样本的光学属性；以及　测微部，所述测微部用于在原子量级下再次测量出现了所述样本的 所述光学属性的奇点的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙在，诸葛园，赵贤模，
申请(专利权)人：韩国标准科学研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]