用于多源激发拉曼光谱法的设备和方法与流程

本文所述的主题的实施方案整体涉及对样本的非破坏性测量，并且更具体地涉及使用光学计量来表征样本。

背景技术：

1、半导体和其他类似工业通常使用光学计量装备来在处理期间提供对衬底的非接触式评估。借助光学计量，用例如单个波长或多个波长下的光照射待测样本。在与样本相互作用之后，检测并分析所得光以确定该样本的期望特性。

2、可用于表征材料的组成和相以及半导体器件结构中的应力的一种光学计量是拉曼光谱法。拉曼仪器依赖于光源(诸如激光器)的使用，该光源聚焦到样本上以产生拉曼散射响应，该拉曼散射响应被收集并且继而通过光谱仪来测量。拉曼光谱法涉及激发光与物质中的键的振动态的相互作用以产生拉曼散射响应。自发荧光是材料特异性的，因此，为了对不同的材料产生准确的测量结果，有时使用不同的激发频率。使用多个激发频率的常规拉曼仪器通常需要在利用不同激发频率的测量之间重新配置，例如，以切换用于从输入到光谱仪的光谱中滤除不同激发源的滤波器，从而导致低吞吐量。可以改进使用拉曼光谱技术的光学计量设备。

技术实现思路

1、公开了一种执行多波长偏振共焦拉曼光谱法的光学计量设备。该光学计量设备使用第一光源来产生具有第一波长的第一光束，并且使用第二光源来产生具有第二波长的第二光束。二向色分束器部分地反射该第一光束并透射该第二光束以将沿着入射在样本上的同一光轴的光束组合。该二向色分束器将响应于该第一光束和该第二光束而从样本发射的拉曼响应一起引导向至少一个光谱仪，并引导该第一光束远离该至少一个光谱仪。斩波器可用于隔离由该至少一个光谱仪接收并进行光谱测量的、对该第一光束和该第二光束的拉曼响应。

2、在一个具体实施中，一种用于拉曼光谱法的光学计量设备可包括：第一光源，该第一光源产生具有第一波长的第一光束；和第二光源，该第二光源产生具有第二波长的第二光束。第一二向色分束器部分地反射该第一波长并透射该第二波长，使得该第一光束和该第二光束沿着入射在样本上的同一光轴传播。该第一二向色分束器接收响应于该第一光束而从该样本发射的第一拉曼响应、响应于该第二光束而从该样本发射的第二拉曼响应、从该样本反射的该第一光束以及从该样本反射的该第二光束。该第一二向色分束器朝向至少一个光谱仪引导从该样本反射的该第二光束，该第一二向色分束器同时引导该第一拉曼响应和该第二拉曼响应且不带有从该样本反射的该第一光束。至少一个光谱仪从该第一二向色分束器接收从该样本发射的该第一拉曼响应和该第二拉曼响应。

3、在一个具体实施中，一种拉曼光谱的方法包括利用第一光源产生具有第一波长的第一光束以及利用第二光源产生具有第二波长的第二光束。该方法还可包括利用第一二向色分束器部分地反射该第一波长并透射该第二波长以沿着入射在样本上的同一光轴传播该第一光束和该第二光束。该方法还可包括利用该第一二向色分束器接收响应于该第一光束而从该样本发射的第一拉曼响应、响应于该第二光束而从该样本发射的第二拉曼响应、从该样本反射的该第一光束以及从该样本反射的该第二光束。该方法还可包括利用该第一二向色分束器将该第一拉曼响应和该第二拉曼响应一起且不带有从该样本反射的该第一光束引导向至少一个光谱仪。该方法还可包括利用至少一个光谱仪从该第一二向色分束器接收从该样本发射的该第一拉曼响应和该第二拉曼响应。

4、在一个具体实施中，一种用于拉曼光谱法的光学计量设备可以包括用于产生具有第一波长的第一光束的装置和用于产生具有第二波长的第二光束的装置。该光学计量设备还可包括用于下述操作的装置：部分地反射该第一波长并透射该第二波长以沿着入射在样本上的同一光轴传播该第一光束和该第二光束，并且接收响应于该第一光束而从该样本发射的第一拉曼响应、响应于该第二光束而从该样本发射的第二拉曼响应、从该样本反射的该第一光束以及从该样本反射的该第二光束，并且同时引导该第一拉曼响应和该第二拉曼响应且不带有从该样本反射的该第一光束以用于光谱测量。该光学计量设备还可包括用于对来自该第一二向色分束器的从该样本发射的该第一拉曼响应和该第二拉曼响应进行光谱测量的装置。

技术特征：

1.一种用于拉曼光谱法的光学计量设备，包括：

2.根据权利要求1所述的光学计量设备，其中所述第一二向色分束器将从所述样本反射的所述第二光束与所述第一拉曼响应和所述第二拉曼响应一起引导向所述至少一个光谱仪，所述光学计量设备还包括：

3.根据权利要求2所述的光学计量设备，其中所述至少一个光谱仪包括：

4.根据权利要求3所述的光学计量设备，其中所述第一光谱仪包括第一光栅，所述第一光栅具有被配置用于响应于所述第一光束而从所述样本发射的所述第一拉曼响应的波长的色散，并且所述第二光谱仪包括第二光栅，所述第二光栅具有被配置用于响应于所述第二光束而从所述样本发射的所述第二拉曼响应的波长的色散。

5.根据权利要求3所述的光学计量设备，其中所述第一光束的所述第一波长为紫外线，并且所述第二光束的所述第二波长为红外线。

6.根据权利要求1所述的光学计量设备，还包括：

7.根据权利要求1所述的光学计量设备，还包括斩波器，所述斩波器选择透射所述第一光束同时阻挡所述第二光束，并且选择透射所述第二光束同时阻挡所述第一光束的透射。

8.根据权利要求7所述的光学计量设备，其中所述斩波器连续切换以选择透射所述第一光束或所述第二光束中的一个光束，其中所述斩波器在所述第一光束被透射时阻挡所述第二光束的透射，并且在所述第二光束被透射时阻挡所述第一光束的透射，并且其中所述至少一个光谱仪包括：

9.一种拉曼光谱的方法，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中从所述样本反射的所述第二光束与所述第一拉曼响应和所述第二拉曼响应一起由所述第一二向色分束器引导向所述至少一个光谱仪，所述方法还包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个光谱仪包括第一光谱仪和第二光谱仪，所述方法还包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一光谱仪包括第一光栅，所述第一光栅具有被配置用于响应于所述第一光束而从所述样本发射的所述第一拉曼响应的波长的色散，并且所述第二光谱仪包括第二光栅，所述第二光栅具有被配置用于响应于所述第二光束而从所述样本发射的所述第二拉曼响应的波长的色散。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一光束的所述第一波长为紫外线，并且所述第二光束的所述第二波长为红外线。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

15.根据权利要求9所述的方法，还包括利用斩波器选择透射所述第一光束同时阻挡所述第二光束，并且选择透射所述第二光束同时阻挡所述第一光束的透射。

16.根据权利要求15所述的方法，其中利用所述斩波器选择透射所述第一光束或所述第二光束中的一个光束包括连续切换以在所述第一光束被透射时阻挡所述第二光束的透射并且在所述第二光束被透射时阻挡所述第一光束的透射，其中所述至少一个光谱仪包括第一光谱仪和第二光谱仪，所述方法包括：

17.一种用于拉曼光谱法的光学计量设备，包括：

18.根据权利要求17所述的光学计量设备，其中从所述样本反射的所述第二光束与所述第一拉曼响应和所述第二拉曼响应一起由所述第一二向色分束器引导向所述至少一个光谱仪，所述光学计量设备还包括：

19.根据权利要求17所述的光学计量设备，还包括用于选择透射所述第一光束同时阻挡所述第二光束、并且选择透射所述第二光束同时阻挡所述第一光束的透射的装置。

20.根据权利要求19所述的光学计量设备，其中用于光谱测量的所述装置包括第一光谱仪和第二光谱仪，所述光学计量设备还包括：

技术总结
公开了一种执行多波长偏振共焦拉曼光谱法的光学计量设备。该光学计量设备使用第一光源来产生具有第一波长的第一光束，并且使用第二光源来产生具有第二波长的第二光束。二向色分束器部分地反射第一光束并透射第二光束以将沿着入射在样本上的同一光轴的光束组合。该二向色分束器将响应于该第一光束和该第二光束而从样本发射的拉曼响应一起引导向至少一个光谱仪，并引导该第一光束远离该至少一个光谱仪。斩波器可用于隔离由该至少一个光谱仪接收并进行光谱测量的、对该第一光束和该第二光束的拉曼响应。

技术研发人员：G·A·安东内利
受保护的技术使用者：昂图创新有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15