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CN121476055A - 采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质 - Google Patents

采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质

Info

Publication number
CN121476055A
CN121476055A CN202511510933.XA CN202511510933A CN121476055A CN 121476055 A CN121476055 A CN 121476055A CN 202511510933 A CN202511510933 A CN 202511510933A CN 121476055 A CN121476055 A CN 121476055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
determining
error
matrix
objective function
relation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202511510933.XA
Other languages
English (en)
Inventor
马砚忠
陈超
王南朔
何泊衢
陈鲁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Zhongke Feice Technology Co Ltd
Publication of CN121476055A publication Critical patent/CN121476055A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

本申请公开了一种采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质,属于光学测量技术领域。所述方法包括:确定目标设备的系统模型;基于所述系统模型确定系统误差模型;基于所述系统误差模型确定第一目标函数,所述第一目标函数用于对所述目标设备的系统参数进行调整;基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数,所述第二目标函数用于对所述目标设备的目标部件的参数再次进行调整;按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点。本申请通过第一目标函数和第二目标函数确定目标设备的采样点,能够实现非均匀采样,从而减小测量误差,提高测量精度。

Description

采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域,具体涉及一种采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质。
背景技术
薄膜厚度、光学参数以及纳米结构的光学关键尺寸是半导体制造加工工艺中的重要参数,椭偏技术作为一种无损快速的光学测量方法,在这些参数的测量中承担着不可替代的作用。根据测量配置的不同,椭偏技术的实现原理存在差异,其中,穆勒矩阵椭偏测量技术因其可以获取的丰富测量信息,获得了广泛的应用。穆勒矩阵椭偏仪的采样模式一般分为两种:离散采样与连续采样。相较于离散采样的方式,由于连续采样的控制模式更为简单,采样的效率更高,因此在主流的量测设备中均使用连续采样的模式。目前的连续采样都为均匀采样,但是均匀采样可能给会造成采样过程遗失重要信息,降低测量精度。
发明内容
本申请提供了一种采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质,能够实现非均匀采样,从而减小测量误差,提高测量精度。所述技术方案如下:
一方面,提供了一种采样点的确定方法,所述方法包括:
确定目标设备的系统模型,所述系统模型用于指示样品矩阵、所述目标设备的参考仪器矩阵和测量光强之间的关系;
基于所述系统模型确定系统误差模型,所述系统误差模型用于指示测量误差、所述样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差、光强误差之间的关系,所述测量误差用于指示测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,所述仪器误差用于指示所述实际仪器矩阵与所述参考仪器矩阵之间的偏差,所述光强误差用于指示实际光强与所述测量光强之间的误差;
基于所述系统误差模型确定第一目标函数,所述第一目标函数用于对所述目标设备的系统参数进行调整;
基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数,所述第二目标函数用于对所述目标设备的目标部件的参数再次进行调整;
按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点。
可选地,所述目标设备包括椭偏仪。
可选地,所述基于所述系统误差模型确定第一目标函数包括:
对所述系统误差模型取范数,并基于范数的性质和所述样品矩阵得到第一关系式;
基于所述实际仪器矩阵确定条件数,并根据所述条件数和所述第一关系式得到第二关系式;
对第二关系式进行预设处理得到第三关系式,并根据所述第三关系式确定所述第一目标函数。
可选地,所述根据所述第三关系式确定所述第一目标函数包括:
将使所述第三关系式最小的条件数确定为所述第一目标函数。
可选地,所述目标部件包括第一补偿器和第二补偿器,所述基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数包括:
基于所述参考仪器矩阵、所述第一补偿器对应的第一角度误差和所述第二补偿器对应的第二角度误差确定仪器矩阵元素对应的元素误差函数;
根据所述元素误差函数和所述系统误差模型,确定第四关系式;
求解所述第四关系式的平方的期望,得到第五关系式;
基于所述第五关系式确定所述第二目标函数。
可选地,所述根据所述元素误差函数和所述系统误差模型,确定第四关系式包括:
对所述系统误差模型进行元素级展开;
将所述元素误差函数代入进行元素级展开之后的系统误差模型,得到所述第四关系式。
可选地,所述基于所述第五关系式确定所述第二目标函数包括:
将使所述第五关系式最小的函数确定为所述第二目标函数。
可选地,所述将使所述第五关系式最小的函数确定为所述第二目标函数之后,所述方法还包括:
根据所述第二目标函数确定所述第一补偿器对应的第一角度参数,以及所述第二补偿器对应的第二角度参数。
可选地,所述按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点包括:
按照所述第一目标函数,确定所述目标设备的系统参数,所述系统参数包括所述第一补偿器对应的初始角度参数和所述第二补偿器对应的初始角度参数;
将所述第一补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为所述第一角度参数,以及所述第二补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为所述第二角度参数;
根据所述系统参数、所述第一角度参数和所述第二角度参数确定所述目标设备的采样点。
另一方面,提供了一种测量方法,所述方法包括:
控制目标设备按照多个采样点对待测物的待测区域进行采样,得到采样信息;其中,多个所述采样点中每个采样点基于上述所述的采样点的确定方法确定;
基于所述采样信息确定所述待测物的待测区域对应的测量信息。
另一方面,提供了一种测量系统,所述测量系统包括控制器和目标设备;
所述控制器用于:
确定所述目标设备的系统模型,所述系统模型用于指示样品矩阵、所述目标设备的参考仪器矩阵和测量光强之间的关系;
基于所述系统模型确定系统误差模型,所述系统误差模型用于指示测量误差、所述样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差、光强误差之间的关系,所述测量误差用于指示测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,所述仪器误差用于指示所述实际仪器矩阵与所述参考仪器矩阵之间的偏差,所述光强误差用于指示实际光强与所述测量光强之间的误差;
基于所述系统误差模型确定第一目标函数,所述第一目标函数用于对所述目标设备的系统参数进行调整;
基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数,所述第二目标函数用于对所述目标设备的目标部件的参数再次进行调整;
按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点;
所述目标设备用于按照所述采样点对待测物进行采样。
可选地,所述目标设备包括椭偏仪。
另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的采样点的确定方法或测量方法的步骤。
另一方面,提供了一种包含指令的计算机程序产品,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行上述所述的采样点的确定方法或测量方法的步骤。
本申请提供的技术方案至少可以带来以下有益效果:
本申请通过确定目标设备的系统模型,然后确定系统误差模型,并基于系统误差模型确定第一目标函数,以根据第一目标函数对目标设备的系统参数进行调整,能够对目标设备的各个参数进行优化,保证所有的系统参数处于较优,即误差较小的配置,之后再确定出第二目标函数,并在第一目标函数对目标设备的系统参数进行调整的基础上,通过对目标设备中的目标部件再次进行调整,以确定出目标部件的参数,能够在进一步减小确定出的采样点的误差的同时,由于确定出的采样点的间隔可能不同,实现非均匀采样,从而减小测量误差,提高测量精度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种测量系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种采样点的确定方法的流程图;
图3为本申请实施例提供的一种测量方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。
在对本申请实施例提供的采样点的确定方法进行说明之前,先对本申请实施例可能涉及到的术语和实施环境进行介绍;
椭偏仪:用于测量的是光与材料相互作用后偏振态的改变。通常,通过发射一种已知的偏振光(通常是椭圆偏振光)到待测物表面,然后分析反射光或透射光的偏振态变化;椭偏仪的输出通常是两个参数:Psi(ψ)和Delta(Δ),这两个参数与样品的光学常数和厚度直接相关。
穆勒矩阵椭偏仪:相比于传统椭偏仪,穆勒矩阵椭偏仪不仅能测量Psi和Delta,还能测量待测物引起的所有偏振效应,包括各向异性和退偏效应。其的核心输出是一个4x4的矩阵,即穆勒矩阵(Mueller Matrix),这个矩阵完整地描述了待测物如何改变入射光的偏振态,能够完全表征样品对所有可能偏振光的响应能力。而且,为了解出穆勒矩阵中的这16个未知数,穆勒矩阵椭偏仪必须通过多次测量来构建一个方程组,这个为求解一个穆勒矩阵而进行的一系列多次测量的集合,就称为一次“采样”或“一次测量循环”。
样品矩阵:待测物(待测样品)的穆勒矩阵,完整地描述了待测物如何改变入射光的偏振态,能够完全表征样品对所有可能偏振光的响应能力,即,样品矩阵描述的是待测物的光学特性。
仪器矩阵:描述的是仪器(如穆勒矩阵椭偏仪)本身的光学特性,其能够对穆勒矩阵椭偏仪中所有光学元件(偏振状态发生器PSG和偏振状态分析器PSA)的偏振特性的进行一个总体数学描述。
斯托克斯向量:斯托克斯向量是一个由四个参数(通常记为S0,S1,S2,S3)组成的列向量,用于完全描述一束光的偏振状态;其中,S0表示总光强,S1表示光的水平/垂直线偏振的偏好,S2表示光的±45°线偏光的分量,S3表示光的右旋/左旋圆偏振分量。
范数:是一个将向量(或矩阵)映射到一个非负实数的函数,它严格地满足正定性、齐次性和三角不等式三条法则。常见的向量范数家族为LP范数家族,其图像化理解可以为所有“长度”为1的向量构成的图形(称为“单位球”)在不同范数下形态不同,其中,L2范数对应的形态为一个圆形(2D)或球体(3D);L1范数对应的形态为一个菱形(2D)或八面体(3D);L范数对应的形态为一个方形(2D)或立方体(3D)。
条件数:衡量函数输出的相对变化相对于其输入的相对变化的敏感度,其定义为,其中,表示矩阵A的某种范数(如可以为A的L2范数);条件数永远是 一个大于等于1的实数,条件数越接近1,表示矩阵越“良态”,问题越稳定,输入的小误差只 会导致输出的小误差;条件数越大,矩阵越“病态”,问题越不稳定。输入的小误差会被剧烈 放大,导致输出的结果完全不可信。
请参考图1,图1是本申请实施例提供的一种测量系统的结构示意图,该测量系统包括控制器101和目标设备102。控制器101可以与目标设备102进行通信连接。该通信连接可以为有线连接或者无线连接,本申请实施例对此不做限定。
其中,控制器101用于:确定目标设备的系统模型,然后,基于系统模型确定系统误差模型,之后,基于系统误差模型确定第一目标函数,第一目标函数用于对目标设备的系统参数进行调整,然后,基于参考仪器矩阵、系统误差模型确定第二目标函数,第二目标函数用于对目标设备的目标部件的参数再次进行调整,最后,按照第一目标函数和第二目标函数确定目标设备102的采样点。
控制器101可以为独立式控制器,也可以是集成式控制器,如NI(NationalInstruments)的PXI/PCIe多功能数据采集卡,还可以是以FPGA或者微处理器为核心的嵌入式控制器,或者为软件定义的虚拟控制器,如使用计算机语言编写的控制程序等。
目标设备102用于按照控制器101确定出的采样点对待测物进行采样。目标设备101可以为椭偏仪,如穆勒矩阵椭偏仪。
本领域技术人员应能理解上述控制器101和目标设备102仅为举例,其他现有的或今后可能出现的控制器和目标设备如可适用于本申请实施例,也应包含在本申请实施例保护范围以内,并在此以引用方式包含于此。
接下来,对本申请实施例提供的采样点的确定方法进行详细地解释说明。
图2是本申请实施例提供的一种采样点的确定方法的流程图,该方法可以应用于测量系统中的控制器。请参考图2,该方法包括如下步骤:
步骤201:确定目标设备的系统模型。
在一些实施例中,该系统模型用于指示样品矩阵、目标设备的参考仪器矩阵和测量光强之间的关系。
为了在后续过程中对目标设备进行仪器校准和误差补偿,从而确定出目标设备的采样点,需要确定目标设备的系统模型,以将目标设备的参考仪器矩阵中的参数(如光源、偏振器、探测器等的属性)和样品矩阵(如待测物的折射率、薄膜厚度等属性)与测量光强联系起来,以进行后续步骤。
在一些实施例中,目标设备包括椭偏仪,示例地,目标设备可以为穆勒矩阵椭偏仪,那么,样品矩阵可以为待测物的穆勒矩阵。
另外,在一些实施例中,在目标设备为穆勒矩阵椭偏仪的情况下,由于穆勒矩阵椭偏仪在时域上不断变化的变量为其入射臂和反射臂上两个补偿器的方位角,且入射臂和反射臂的仪器矩阵中包含补偿器的参数,因此,确定穆勒矩阵椭偏仪在时域上的采样点,需要入射臂和反射臂的仪器矩阵。
在一些实施例中,在确定目标设备的系统模型之前,可以先确定出参考系统模型,示例地,参考系统模型可以为如下公式(1)所示;
(1)
其中,I表示测量光强,如由穆勒矩阵椭偏仪中的探测器捕获到的光强,形式为标 量或者向量;表示向量[1,0,0,0],其为选择斯托克斯向量的第一分量的投影向量;表示反射臂的仪器矩阵;表示待测物的穆勒矩阵,其为待确定的未知矩阵;表 示入射臂的仪器矩阵;表示入射光的斯托克斯向量;表示反射臂的等效向量,其包含 反射臂光学元件的影响;表示入射臂的等效向量,其包含入射臂光学元件和入射光的 斯托克斯向量的影响。
需要说明的是,上述公式(1)中的可以由技术人员进行预设, 还可以是控制器根据穆勒矩阵椭偏仪中的部件位置和入射光来进行确定。上述是以表 示向量[1,0,0,0]来进行说明的,或者,在应用中还可以为其他向量。本申请实施例对 上述内容均不做限定。
需要说明的是,上述是以目标设备为穆勒矩阵椭偏仪来进行说明的。或者,在应用中,目标设备还可以为其他设备。本申请实施例对此不做限定。
继续上文描述,为了确定出目标设备的系统模型,以确定样品矩阵。还需要对参考系统模型进行化简。
作为一种示例,可以先基于广义逆的性质,在公式(1)两端乘以相同的数,对如公式(1)所示的参考系统模型进行化简,化简结果如下公式(2)所示;
(2)
之后,再使用Kronecker积和向量化,来对公式(2)进行化简,以得到如下公式(3)所示的系统模型;
(3)
其中,表示参考仪器矩阵的广义逆。
需要说明的是,上述确定目标设备的系统模型的过程以及系统模型仅为示例说明,在应用中,还可以根据目标设备的具体类型来确定系统模型、本申请实施例对此不做限定。
步骤202:基于该系统模型确定系统误差模型。
在一些实施例中,该系统误差模型用于指示测量误差、样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差、光强误差之间的关系,该测量误差用于指示测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,该仪器误差用于指示实际仪器矩阵与参考仪器矩阵之间的偏差,该光强误差用于指示实际光强与测量光强之间的误差。
由于理想系统中的参考仪器矩阵与实际系统中的参考仪器矩阵可能会存在差异,且测量光强之间也可能存在误差,相应的,样品矩阵也可能存在误差,所以,需要基于系统模型来确定测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,也就是说,需要基于系统模型来确定系统误差模型。
作为一种示例,根据上述公式(3)以及考虑到存在误差的情况,能够得到如下公式(4);
(4)
其中,表示测量误差,表示实际仪器矩阵的广义逆,表示光强误差;
此外,根据上述公式(3)还以得到如下公式(5);
(5)
由于实际仪器矩阵和参考仪器矩阵之间存在误差,那么,实际仪器矩阵和参考仪器矩阵之间的关系可以用如下公式(6)来表示;
(6)
其中,表示实际仪器矩阵,D表示参考仪器矩阵,表示仪器误差;
然后,将上述公式(5)和上述公式(6)代入上述公式(4)中可得到如下公式(7);
(7)
之后,对上述公式(7)进行化简,能够得到如下公式(8)所示的系统误差模型;
(8)
从上述公式(8)中可看出,该系统误差模型能够指示测量误差、样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差以及光强误差之间的关系。
需要说明的是上述的系统误差模型及其确定过程仅为示例说明,或者,在应用中还可以根据其他方式来确定出系统误差模型。本申请实施例对此不做限定。
步骤203:基于该系统误差模型确定第一目标函数,第一目标函数用于对目标设备的系统参数进行调整。
为了提高确定出的目标设备的采样点的准确性,需要对目标设备中的系统参数进行调整,以调整各个部件的姿态,确保能够采样出重要信息,提高后续的测量精度。
在一些实施例中,可以按照如下步骤(1)-(3)来确定第一目标函数;
(1)对该系统误差模型取范数,并基于范数的性质和样品矩阵得到第一关系式。
作为一种示例,该范数的性质可以为如下公式(9)所示;
(9)
按照如上公式(9)对系统模型误差取范数可得如下公式(10);
(10)
之后,在上述公式(10)两边除以样品矩阵的范数,即,,可以得到如下公式 (11)表示的第一关系式;
(11)
需要说明的是,上述第一关系式及其确定过程仅为示例说明,或者,在应用中,还可以根据其他方式来确定第一关系式。本申请实施例对此不做限定。
(2)基于该实际仪器矩阵确定条件数,并根据该条件数和第一关系式得到第二关系式。
作为一种示例,根据实际仪器矩阵确定出的条件数可以为如下公式(12)所示;
(12)
其中,表示条件数。
需要说明的是,上述的条件数仅为示例说明,或者,在应用中,条件数还可以为其他条件数。本申请实施例对此不做限定。
继续上述示例,根据上述公式(12)可得如下公式(13);
(13)
将上述公式(13)代入公式(11),可得到如下公式(14)表示的第二关系式;
(14)
(3)对第二关系式进行预设处理得到第三关系式,并根据第三关系式确定第一目标函数。
在一些实施例中,可以对第二关系式进行归一化处理来得到第三关系式。
作为一种示例,对上述公式(14)进行归一化处理之后,可以得到如下公式(15)表示的第三关系式;
(15)
需要说明的是,上述是以对第二关系式进行归一化处理来得到第三关系关系式来进行说明的,或者,在应用中,还可以通过其他方式来得到第三关系式。本申请实施例对此不做限定。
在一些实施例中,可以将使第三关系式最小的条件数确定为第一目标函数。
作为一种示例,假设第三关系式为如公式(15)所示,从公式(15)中可可看出,为了 确保测量误差最小,也即是说,使精度最高,而样品矩阵、参考仪器矩阵、仪器误差、测 量光强和光强误差都是常数,所以,需要确保条件数最小,也就是说,条件数越小, 第三关系式也越小。那么,可以将使第三关系式最小的条件数确定为第一目标函数,第一目 标函数可以由如下公式(16)表示;
(16)
需要说明的是,上述是以第一目标函数为使第三关系式最小的条件数来进行说明的,或者,在应用中,第一目标函数还可以其他函数。本申请实施例对此不做限定。
步骤204:基于参考仪器矩阵、该系统误差模型确定第二目标函数,第二目标函数用于对目标设备的目标部件的参数再次进行调整。
为了进一步提高确定出的目标设备的采样点的准确性,目标部件在基于第一目标函数调整之后,需要基于确定出的第二目标函数再次进行调整,以调整目标设备的姿态,确保能够采样出重要信息,在进一步提高后续的测量精度的同时,实现非均匀采样。
在一些实施例中,目标部件包括第一补偿器和第二补偿器;可以按照如下步骤(1)-(4)来确定第二目标函数;
(1)基于参考仪器矩阵、第一补偿器对应的第一角度误差和第二补偿器对应的第二角度误差确定仪器矩阵元素对应的元素误差函数。
由于采样点与目标设备中的第一补偿器和第二补偿器的方位角有关,而与其他角度无关,也就是说,仪器误差由第一补偿器的方位角误差和第二补偿器的方位角误差引起,那么,可以基于参考仪器矩阵、第一补偿器对应的第一角度误差和第二补偿器对应的第二角度误差确定元素误差函数。
作为一种示例,可以对仪器误差求偏导,得到如下公式(17)所示的元素误差函数;
(17)
其中,表示第一补偿器对应的方位角,表示第一角度误差,表示第二补 偿器对应的方位角,表示第二角度误差,表示第一补偿器对应的方位角的 变化对仪器误差的灵敏度系数,表示第二补偿器对应的方位角的变化对仪器误 差的灵敏度系数。
需要说明的是,上述是以对仪器误差求偏导来得到元素误差函数进行说明的,或者,在应用中,还可以通过其他方式来确定元素误差函数。本申请实施例对此不做限定。
(2)根据该元素误差函数和该系统误差模型,确定第四关系式。
在一些实施例中,可以按照如下步骤a-b来确定第四关系式;
a.对该系统误差模型进行元素级展开。
其中,元素级展开也叫逐元素操作,指的是对矩阵中的每一个独立的元素,都分别应用同一个运算或函数,而不改变原始数据的结构和形状。
作为一种示例,对公式(8)所示的系统误差模型进行元素级展开之后,可以得到如下公式(18)所示的表达式;
(18)
b.将该元素误差函数代入进行元素级展开之后的系统误差模型,得到第四关系式。
作为一种示例,将如公式(17)所示的元素误差函数代入如公式(18)所示的表达式中,可以得到如下公式(19)所示的第四关系式;
(19)
需要说明的是,上述确定第四关系式的步骤仅为示例说明,在应用中还可以通过其他方式来确定第四关系式。本申请实施例对此不做限定。
(3)求解第四关系式的平方的期望,得到第五关系式。
作为一种示例,由于第一补偿器和第二补偿器的方位角在时域上相互独立,因此, 可以认为,那么根据如上公式(19)确定出的第五关系式如下公式(20)所示;
(20)
其中,,是角度误差的方差。
需要说明的是,上述是以求解第四关系式的平方的期望得到第五关系式来进行说明的,或者,在应用中,还可以通过其他方式来确定第五关系式。本申请实施例对此不做限定。
(4)基于第五关系式确定第二目标函数。
在一些实施例中,可以将使第五关系式最小的函数确定为第二目标函数。
作为一种示例,假设第五关系式为如公式(20)所示,从公式(20)中看出,角度误差 的方差、穆勒矩阵中的矩阵元素均为常数,所以,为了确保测量误差最小,也即是说,使 精度最高,那么,需要确保公式(20)中其余部分函数最小,由此,确定出的第二目标函数可 以为下公式(21)所示;
(21)
在一些实施例中,为了在后续对第一补偿器和第二补偿器再次进行调整,以提高准确性,将使第五关系式最小的函数确定为第二目标函数之后,还可以根据第二目标函数确定第一补偿器对应的第一角度参数,以及第二补偿器对应的第二角度参数。
基于上文描述可知,上述公式(21)中的表示第一补偿器对应的方位角的变化对 仪器误差的灵敏度系数,表示第二补偿器对应的方位角的变化对仪器误差的灵敏度系 数。由此,根据第二目标函数能够确定出第一补偿器对应的第一角度参数以及第二补偿器 对应的第二角度参数。
步骤205:按照第一目标函数和第二目标函数确定目标设备的采样点。
在一些实施例中,可以按照如下步骤(1)-(3)来确定目标设备的采样点;
(1)按照第一目标函数,确定目标设备的系统参数,该系统参数包括第一补偿器对应的初始角度参数和第二补偿器对应的初始角度参数。
基于上文描述可知,第一目标函数可以为将使第三关系式最小的条件数,且该条件数中包括实际仪器矩阵。那么,可以根据最小的条件数确定出实际仪器矩阵,而仪器矩阵能够对目标设备中的所有光学元件进行描述,由此,可以根据确定出的该实际仪器矩阵来确定目标设备的系统参数,如可以确定出如偏振片方位角、双补偿器转速比、单光学周期采样点数等参数。
此外,基于上文描述可知,为了保证采样的精确性,需要对第一补偿器和第二补偿器进行两次调整。所以,在第一次调整时,还需要根据确定出的该实际仪器矩阵确定出第一补偿器对应的初始角度参数和第二补偿器对应的初始角度参数。
(2)将第一补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为第一角度参数,以及第二补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为第二角度参数。
基于上文描述可知,第一补偿器和第二补偿器对应的初始角度参数为首次调整确定的参数,而根据第二目标函数还可以确定对第一补偿器和第二补偿器再次进行调整时对应的第一角度参数和第二角度参数。因此,可以将第一补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为第一角度参数,以及第二补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为第二角度参数,从而对第一补偿器和第二补偿器的方位角进行两次调整,以提高确定出的采样点的精度。
(3)根据该系统参数、第一角度参数和第二角度参数确定目标设备的采样点。
在一些实施例中,系统参数为目标设备中各个部件对应的姿态参数或者其他参数,由此,可以根据该系统参数对目标设备中的各个部件进行姿态调整或者参数调整;而且,为了提高确定出的采样点的准确性,还需要对目标部件的系统参数再次进行调整。
另外,在一些实施例中,目标设备为第一补偿器和第二补偿器,且可以根据第二目标函数确定出第一补偿器对应的第一角度参数和第二补偿器对应的第二角度参数。那么,将目标设备中第一补偿器的方位角调整为第一角度参数且将第二补偿器的方位角调整为第二角度之后,表示当前可以进行采样,由此,可以确定出目标设备当前的采样点。
本申请实施例通过确定目标设备的系统模型,然后确定系统误差模型,并基于系统误差模型确定第一目标函数,以根据第一目标函数对目标设备的系统参数进行调整,能够对目标设备的各个参数进行优化,保证所有的系统参数处于较优,即误差较小的配置,之后再确定出第二目标函数,并在第一目标函数对目标设备的系统参数进行调整的基础上,通过对目标设备中的目标部件再次进行调整,以确定出目标部件的参数,能够在进一步减小确定出的采样点的误差的同时,由于确定出的采样点的间隔可能不同,实现非均匀采样,从而减小测量误差,提高测量精度。
图3是本申请实施例提供的一种采样点的确定方法的流程图,该方法可以应用于测量系统。请参考图3,该方法包括如下步骤:
步骤301:控制目标设备按照多个采样点对待测物的待测区域进行采样,得到采样信息。
在一些实施例中,该多个采样点中的每个采样点基于上述实施例的采样点的确定方法确定。
需要说明的是,确定该多个采样点的过程已在上文详细描述,此处不再赘述。请参考上文相关内容。
步骤302:基于该采样信息确定待测物的待测区域对应的测量信息。
可以理解地,步骤302可以基于现有的、或未来出来的测量算法来基于采样信息确定待测物对应的测量信息。
本申请实施例通过控制目标设备基于上述实施例确定出的采样点对待测物的表面进行采样,得到采样信息,以基于采样信息确定待测区域对应的测量信息,能够在提高测量的准确性的同时,由于该多个采样点的间隔可能不同,实现非均匀采样。
本领域技术人员可以理解,上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现,也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等,通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如,将程序存储在设备的存储器中,当通过处理器执行存储器中程序,即可实现上述全部或部分功能。另外,当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时,该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中,通过下载或复制保存到本地设备的存储器中,或对本地设备的系统进行版本更新,当通过处理器执行存储器中的程序时,即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (13)

1.一种采样点的确定方法,其特征在于,所述方法包括:
确定目标设备的系统模型,所述系统模型用于指示样品矩阵、所述目标设备的参考仪器矩阵和测量光强之间的关系;
基于所述系统模型确定系统误差模型,所述系统误差模型用于指示测量误差、所述样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差、光强误差之间的关系,所述测量误差用于指示测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,所述仪器误差用于指示所述实际仪器矩阵与所述参考仪器矩阵之间的偏差,所述光强误差用于指示实际光强与所述测量光强之间的误差;
基于所述系统误差模型确定第一目标函数,所述第一目标函数用于对所述目标设备的系统参数进行调整;
基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数,所述第二目标函数用于对所述目标设备的目标部件的参数再次进行调整;
按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标设备包括椭偏仪。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述基于所述系统误差模型确定第一目标函数包括:
对所述系统误差模型取范数,并基于范数的性质和所述样品矩阵得到第一关系式;
基于所述实际仪器矩阵确定条件数,并根据所述条件数和所述第一关系式得到第二关系式;
对第二关系式进行预设处理得到第三关系式,并根据所述第三关系式确定所述第一目标函数。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述第三关系式确定所述第一目标函数包括:
将使所述第三关系式最小的条件数确定为所述第一目标函数。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述目标部件包括第一补偿器和第二补偿器,所述基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数包括:
基于所述参考仪器矩阵、所述第一补偿器对应的第一角度误差和所述第二补偿器对应的第二角度误差确定仪器矩阵元素对应的元素误差函数;
根据所述元素误差函数和所述系统误差模型,确定第四关系式;
求解所述第四关系式的平方的期望,得到第五关系式;
基于所述第五关系式确定所述第二目标函数。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述元素误差函数和所述系统误差模型,确定第四关系式包括:
对所述系统误差模型进行元素级展开;
将所述元素误差函数代入进行元素级展开之后的系统误差模型,得到所述第四关系式。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述基于所述第五关系式确定所述第二目标函数包括:
将使所述第五关系式最小的函数确定为所述第二目标函数。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述将使所述第五关系式最小的函数确定为所述第二目标函数之后,所述方法还包括:
根据所述第二目标函数确定所述第一补偿器对应的第一角度参数,以及所述第二补偿器对应的第二角度参数。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点包括:
按照所述第一目标函数,确定所述目标设备的系统参数,所述系统参数包括所述第一补偿器对应的初始角度参数和所述第二补偿器对应的初始角度参数;
将所述第一补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为所述第一角度参数,以及所述第二补偿器对应的角度参数由初始角度参数调整为所述第二角度参数;
根据所述系统参数、所述第一角度参数和所述第二角度参数确定所述目标设备的采样点。
10.一种测量方法,其特征在于,所述方法包括:
控制目标设备按照多个采样点对待测物的待测区域进行采样,得到采样信息;其中,多个所述采样点中每个采样点基于如权利要求1至9任一项所述的采样点的确定方法确定;
基于所述采样信息确定所述待测物的待测区域对应的测量信息。
11.一种测量系统,其特征在于,所述测量系统包括控制器和目标设备;
所述控制器用于:
确定所述目标设备的系统模型,所述系统模型用于指示样品矩阵、所述目标设备的参考仪器矩阵和测量光强之间的关系;
基于所述系统模型确定系统误差模型,所述系统误差模型用于指示测量误差、所述样品矩阵、实际仪器矩阵、仪器误差、光强误差之间的关系,所述测量误差用于指示测量得到的样品矩阵与实际的样品矩阵之间的偏差,所述仪器误差用于指示所述实际仪器矩阵与所述参考仪器矩阵之间的偏差,所述光强误差用于指示实际光强与所述测量光强之间的误差;
基于所述系统误差模型确定第一目标函数,所述第一目标函数用于对所述目标设备的系统参数进行调整;
基于所述参考仪器矩阵、所述系统误差模型确定第二目标函数,所述第二目标函数用于对所述目标设备的目标部件的参数再次进行调整;
按照所述第一目标函数和所述第二目标函数确定所述目标设备的采样点;
所述目标设备用于按照所述采样点对待测物进行采样。
12.如权利要求11所述的系统,其特征在于,所述目标设备包括椭偏仪。
13.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述介质上存储有计算机程序,所述计算机程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。
CN202511510933.XA 2025-10-21 采样点的确定方法、测量方法、测量系统及存储介质 Pending CN121476055A (zh)

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