專(zhuān)利名稱(chēng)：光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜儀信號(hào)調(diào)制技術(shù)和誤差修正技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光彈調(diào)制器位相延 遲在線修正方法。 '
背景技術(shù)：
橢圓偏振光測(cè)量技術(shù)和反射差分測(cè)量技術(shù)在半導(dǎo)體加工和薄膜分析方面，特別是膜厚測(cè) 量、多層結(jié)構(gòu)分析、折射率與介電常數(shù)檢測(cè)和薄膜生產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)、半導(dǎo)體工藝在線檢測(cè)等環(huán) 節(jié)，扮演著重要的角色。人們通常通過(guò)分析測(cè)試樣品在不同光學(xué)波段的光學(xué)反應(yīng)，即光譜信 號(hào)，來(lái)判斷和確定樣品的屬性。因此，橢偏光譜術(shù)和反射差分光譜術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它們經(jīng)過(guò)一 次測(cè)量(即多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)同時(shí)測(cè)量)或者一系列測(cè)量(即每次測(cè)量一個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)， 通過(guò)掃描方式完成光譜測(cè)量)，獲得光譜信息。
為有效地將較小的測(cè)試信號(hào)從大噪聲中提取出來(lái)，提高測(cè)量精度，采用光彈調(diào)制器的位 相調(diào)制技術(shù)被應(yīng)用在信號(hào)的調(diào)制中，然而光彈晶體產(chǎn)生的位相延遲的幅值隨光學(xué)波長(zhǎng)發(fā)生變 化，即在相同的條件下，不同的光學(xué),波長(zhǎng)穿過(guò)光彈晶體時(shí)形成的位相延遲的大小不相同。若 多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，需要知道每個(gè)波長(zhǎng)下光彈晶體作用的位相延遲值。
目前的方法有兩種， 一是位相延遲值固定為某個(gè)值，對(duì)于不同的波長(zhǎng)，通過(guò)改變光彈調(diào) 制器的工作參數(shù)(控制電壓)來(lái)保證位相延遲的不變，這種方法需要提前標(biāo)定每個(gè)波長(zhǎng)下光 彈調(diào)制器的工作參數(shù)，而且使用時(shí)一次只能測(cè)量一個(gè)波長(zhǎng)，通過(guò)掃描波長(zhǎng)獲得光譜信息，因 此不能滿(mǎn)足快速測(cè)量的要求，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)并行測(cè)量；另外一種則根據(jù)位相延遲與波長(zhǎng) 的關(guān)系對(duì)進(jìn)行軟件修正，稱(chēng)為波長(zhǎng)修正法，即光彈調(diào)制器固定工作參數(shù)，在假定光彈晶體雙 折射率不變的條件下，利用波長(zhǎng)長(zhǎng)度與位相延遲成反比的關(guān)系，在軟件中計(jì)算出每個(gè)波長(zhǎng)對(duì)
應(yīng)的位相延遲值，從而達(dá)到對(duì)信號(hào)的修正。但該方法僅適用于可見(jiàn)光和近紅外光區(qū)域的位相 延遲修正，在紫外區(qū)域，修正誤差較大，不能達(dá)到測(cè)量精度的要求，因而制約了上述技術(shù)在 該區(qū)域以及包含紫外區(qū)域的全光譜范圍的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的.目的在于提供一種在線修正光彈調(diào)制器位相延遲的 方法，用于解決多波長(zhǎng)并行測(cè)量時(shí)，因光彈調(diào)制器位相延遲隨波長(zhǎng)的變化，而產(chǎn)生的計(jì)算誤 差。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法由電壓修正法和基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法兩種修正 措施組成。其中，電壓修正法包括下列步驟
1. 根據(jù)參考波長(zhǎng)A。，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器 實(shí)際的控制電壓V。；
2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)入u査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓v1;3.根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)A ,在控制電壓V。下的位相延遲A1:
光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法，還可以是基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法-
1. 根據(jù)參考波長(zhǎng)"，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器 實(shí)際的控制電壓V。，查詢(xún)光學(xué)手冊(cè)，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系數(shù)C。；
2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)、，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓V,，査詢(xún)光學(xué)手冊(cè)，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系 數(shù)d;
3. 根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)A ,在控制電壓V。下的位相延遲A1: 本發(fā)明具備以下技術(shù)效果
本發(fā)明考慮了影響光彈調(diào)制器位相延遲的多種因素，如晶體雙折射率和壓光系數(shù)，使得 新的修正法在包含紫外區(qū)域的全光譜范圍內(nèi)具有比現(xiàn)有方法更好的修正效果。
本發(fā)明包含兩種修正策略，可以適用于不同情況下修正的需求。


圖l: 電壓修正法。
圖2:基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法。
具體實(shí)施例方式
本技術(shù)與波長(zhǎng)修正法類(lèi)似，均通過(guò)軟件補(bǔ)償方式對(duì)位相延遲進(jìn)行修正，但與波長(zhǎng)修正法 不同的是，本技術(shù)考慮了光彈晶體的雙折射率以及壓光系數(shù)隨波長(zhǎng)變化的因素，在此基礎(chǔ)上 提出兩種修正方法電壓修正法和基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法。電壓修正法是考察同一個(gè)光 波波長(zhǎng)在光彈調(diào)制器不同控制電壓下，位相延遲與電壓的關(guān)系，進(jìn)而根據(jù)這一關(guān)系對(duì)不同波 長(zhǎng)的位相延遲進(jìn)行修正；基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法則通過(guò)建立位相延遲與光波波長(zhǎng)、光彈 晶體的雙折射率和壓光系數(shù)之間的關(guān)系，來(lái)解決對(duì)不同波長(zhǎng)位相延遲值得修正。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
一、電壓修正法
圖1是電壓修正法的流程圖。假設(shè)光彈調(diào)制器工作在某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作參數(shù)上，即滿(mǎn)足參 考波長(zhǎng)入。通過(guò)光彈調(diào)制器時(shí)產(chǎn)生相位延返A(chǔ)。(也稱(chēng)為參考相位)，此時(shí)，光彈調(diào)制器的控制 電壓為V。。若保持控制電壓不變，則測(cè)量波長(zhǎng)A ,通過(guò)光彈調(diào)制器時(shí)產(chǎn)生的位相延遲不再為A。， 應(yīng)是修正后的相位A,。其具體修正方法為
1. 根據(jù)參考波長(zhǎng)入。，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器 實(shí)際的控制電壓V。；
2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)A,，査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓v1;
3. 根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)入，在控制電壓V。下的位相延遲Al:一、基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法
圖2是基于壓光系數(shù)的波長(zhǎng)修正法的流程圖。假設(shè)光彈調(diào)制器工作在某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工作參 數(shù)上，即滿(mǎn)足參考波長(zhǎng)入。通過(guò)光彈調(diào)制器時(shí)產(chǎn)生相位延遲A。(稱(chēng)為參考相位，如圖左下方示)， 此時(shí)，光彈調(diào)制器的控制電壓為V。。若保持控制電壓不變，則測(cè)量波長(zhǎng)入，通過(guò)光彈調(diào)制器時(shí) 產(chǎn)生的位相延遲不再為A。，應(yīng)是修正后的相位A,。其具體修正方法為
1. 根據(jù)參考波長(zhǎng)入。，査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器 實(shí)際的控制電壓V。，査詢(xún)光學(xué)手冊(cè)，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系數(shù)C。；
2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)、，査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓Vi，查詢(xún)光學(xué)手冊(cè)，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系 數(shù)C,;
3. 根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)入，在控制電壓V。下的位相延遲Al:
權(quán)利要求
1、一種光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法，其特征在于，包括下列步驟1.根據(jù)參考波長(zhǎng)λ0，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A0的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器實(shí)際的控制電壓V0；2.根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)λ1，查詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A0的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓V1；3.根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)λ1在控制電壓V0下的位相延遲A1
2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)A lt査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓義； '
3. 根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)入，在控制電壓V。下的位相延遲AI:2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法，其特征在于，包括下列步 驟1. 根據(jù)參考波長(zhǎng)A。，査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參考相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得光彈調(diào)制器 實(shí)際的控制電壓V。，査詢(xún)光學(xué)手冊(cè)，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系數(shù)C。；2. 根據(jù)需要測(cè)量的波長(zhǎng)A "査詢(xún)光彈調(diào)制器針對(duì)參，相位A。的出廠標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲得該情 況下光彈調(diào)制器應(yīng)當(dāng)采用的控制電壓V,，査詢(xún)光學(xué)手冊(cè)獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系數(shù)C1;3. 根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)A i在控制電壓V。下的位相延遲A1:<formula>see original document page 2</formula>
全文摘要
本發(fā)明屬于光譜儀信號(hào)調(diào)制技術(shù)和誤差修正技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光彈調(diào)制器位相延遲在線修正方法。為提供一種在線修正光彈調(diào)制器位相延遲的方法，用于解決多波長(zhǎng)并行測(cè)量時(shí)，因光彈調(diào)制器位相延遲隨波長(zhǎng)的變化而產(chǎn)生的計(jì)算誤差，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是根據(jù)參考波長(zhǎng)λ₀、λ₁，獲得光彈調(diào)制器實(shí)際的控制電壓V₀、V₁，根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)λ₁在控制電壓V₀下的位相延遲A₁A₁=(V₀/V₁)A₁或者，根據(jù)參考波長(zhǎng)λ₀、λ₁，獲得光彈晶體在該波長(zhǎng)下的壓光系數(shù)C₀、C₁，根據(jù)下式求解測(cè)量波長(zhǎng)λ₁在控制電壓V₀下的位相延遲A₁A₁=(λ₀C₁/λ₁C₀)A₀本發(fā)明主要用于光譜儀信號(hào)調(diào)制技術(shù)和誤差修正。
文檔編號(hào)G02F1/01GK101201467SQ20071005990
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者孫立東, 李艷寧, 比德·切彭菲爾德, 胡小唐, 胡春光 申請(qǐng)人:天津大學(xué)