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原文传递单旋转补偿器型光谱椭偏仪参数校准方法和装置

专利名称：	单旋转补偿器型光谱椭偏仪参数校准方法和装置
摘要：	本发明提供一种单旋转补偿器型光谱椭偏仪参数校准方法和装置，将任意厚度的标准样件作为待测样件，使用待校准的单旋转补偿器型光谱椭偏仪进行测量，对测量获得的光强谐波信号进行傅里叶分析，采用全局拟合算法，通过拟合测量光强信号和理论光强信号的傅里叶系数，获得首个波长点系统参数的校准结果。并以上一个波长点系统参数的校准结果作为下一个波长点系统参数的校准初值，采用逐波长拟合算法，获得每一个波长点的系统参数校准值，进而获得全光谱范围的系统参数。本发明中的基于全局拟合时由于参与拟合的全光谱内有几百上千个波长，因此计算得到的单波长系统参数已经非常接近系统参数真实值。
专利类型：	发明专利
申请人：	武汉颐光科技有限公司
发明人：	李伟奇;陈军;张传维;郭春付;刘世元
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911414188.3
公开号：	CN111122460A
代理机构：	武汉蓝宝石专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	谢洋
分类号：	G01N21/27;G01N21/21;G01B11/00;G;G01;G01N;G01B;G01N21;G01B11;G01N21/27;G01N21/21;G01B11/00
申请人地址：	430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区汤逊湖北路33号华工科技园·创新基地办公研发楼18栋4层5、6、7室
主权项：	1.一种单旋转补偿器型光谱椭偏仪参数校准方法，其特征在于，包括： S1，获取标准样件的测量光强信号，对所述测量光强信号进行傅里叶分析，计算所述测量光强信号的测量傅里叶系数；其中，所述测量光强信号是使用待校准的单旋转补偿器型光谱椭偏仪以设定入射角度对标准样件进行测量得到的； S2，对所述待校准的单旋转补偿器型光谱椭偏仪系统进行建模，计算理论光强信号的理论傅里叶系数，采用全局拟合方式，通过拟合所述测量傅里叶系数和理论傅里叶系数，获取单个波长下的系统参数值； S3，将所述单个波长下的系统参数值作为初值，采用逐点拟合的方式获得仪器每一个波长点的系统参数，进而获得全光谱的系统参数。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，对所述测量光强信号进行傅里叶分析，包括：在设定的光强积分时间π/Nω内，测量第j个采集点得到的光强谐波信号Sj，表示为：在单旋转补偿器型光谱椭偏仪中，谐波信号的光强测量值I(t)只包含0倍频，2倍频和4倍频的谐波分量； I(t)＝I0[1+α2cos(2ωt-2CS)+β2sin(2ωt-2CS)+α4cos(4ωt-4CS)+β4sin(4ωt-4CS)] 其中，I(t)为谐波信号的光强测量值，I0表示光强谐波信号Sj的直流分量，t表示光谱仪开始采集后补偿器旋转的时间，N为采样点数，采样点数N大于等于5，α2n、β2n表示测量光强信号归一化的傅里叶系数；Cs为补偿器的初始方位角；ω为带动补偿器旋转的中空电机连续转动的角频率；由于单旋转补偿器型光谱椭偏仪的电机转动初始时刻，安装在所述电机上的补偿器的初始位置无法准确得知，在对所述测量光强信号进行傅里叶分析时，补偿器的初始方位角是无法得知的，因此对于探测器的测量光强信号α’2n、β’2n具有如下形式: I(t)＝I0[1+α′2(2ωt)+β′2sin(2ωt)+α′4cos(4ωt)+β′4sin(4ωt)] 对所述测量光强信号进行傅里叶分析，可以得到测量傅里叶系数和归一化的傅里叶系数存在如下关系： 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，采用全局拟合方式，通过拟合所述测量傅里叶系数和理论傅里叶系数，获取单个波长下的系统参数值，包括：采用全局拟合方式，通过拟合全光谱下每个波长的测量信号和理论信号的傅里叶系数，获得单旋转补偿器型光谱椭偏仪校准系统参数在全光谱内的系数，包括起偏器的初始方位角P，检偏器的初始方位角A，补偿器的初始方位角Cs，以及补偿器的相位延迟量δ关于波长的多项式系数P0，P1。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3中，将所述单个波长下的系统参数值作为初值，采用逐点拟合的方式获得仪器每一个波长点的系统参数，进而获得全光谱的系统参数，具体包括： S31，将薄膜厚度和入射角、检偏器方位角或起偏器的方位角设置为S2中单个波长下的系统参数值；并将第一个波长λ0和系数P0,P1代入公式，计算得到首波长的补偿器相位延迟量δ，则波长λ。的系统参数的校准初值b0(λ0)＝b(P,C,δ)或b0(λ0)＝b(A,C,δ)；将其作为下一个波长点系统参数的校准初值； S32，利用LM迭代算法对第i个波长点系统参数进行校准，获得并储存第i个波长点下的系统参数校准值b(λi)； S33，令i＝i+1，b0(λi+1)＝b(λi)，将第i个波长点的系统参数校准值b(λi)作为第i+1波长点系统参数校准初值； S34，重复S32和S33，直到校准完成全光谱范围内的系统参数。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在S34校准完成全光谱范围内的系统参数后，所述方法还包括：存储全光谱范围内的校准参数。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标准样件为光学常数稳定并且已知的任意厚度的薄膜。 7.一种单旋转补偿器型光谱椭偏仪参数校准装置，其特征在于，包括：测量模块，用于获取标准样件的测量光强信号，计算所述测量光强信号的测量傅里叶系数；其中，所述测量光强信号是使用待校准的单旋转补偿器型光谱椭偏仪以设定入射角度对标准样件进行测量得到的；全局拟合模块，用于对所述待校准的单旋转补偿器型光谱椭偏仪系统进行建模，计算理论光强信号的理论傅里叶系数，采用全局拟合方式，通过拟合所述测量傅里叶系数和理论傅里叶系数，获取单个波长下的系统参数值；逐点拟合模块，用于将所述单个波长下的系统参数值作为初值，采用逐点拟合的方式获得仪器每一个波长点的系统参数，进而获得全光谱的系统参数。 8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～6任一项所述方法的步骤。 9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1～6任一项所述方法的步骤。
所属类别：	发明专利