專利名稱：光束斯托克斯參量測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光束斯托克斯參量的測量，特別是ー種光束斯托克斯參量測量裝置。
背景技術：
193nm浸沒式光刻是32nm節(jié)點主流光刻技木。在浸沒式光刻技術中，采用某種液體填充在物鏡最后一片鏡片和硅片上的光刻膠之間，使得投影物鏡和數(shù)據(jù)孔徑得到了顯著的提高，當投影物鏡的數(shù)值孔徑接近I或者更大時，照明光的偏振態(tài)對光刻成像的影響已無法忽略。采用合適的偏振光照明能在大數(shù)值孔徑光刻系統(tǒng)中有效地提高成像對比度。隨著浸沒式光刻機投影物鏡的數(shù)值孔徑不斷増大，采用偏振光照明結合分辨率增強技術成為提聞光刻分辨率、提聞光刻成像質量的有效途徑。在偏振光照明技術中，由于偏振控制的需要，應實時檢測照明光的偏振信息。目前，最常用的光束偏振態(tài)檢測技術是通過對光束斯托克斯參量測量來實現(xiàn)的，提高光束斯 托克斯參量的測量精度至關重要。在先技術1(參見 D. Sabatke, M. R. Descour, E. I. Dereniak, W. C. Sweatt, S.A. Kemme, and G. S. Pmpps, “Optimization of retar dance for a complete btokespolarimeter, ”0pt. Lett. 25(11)，802 - 804(2000))對基于分立旋轉波片法的光束斯托克斯參量測量裝置進行了優(yōu)化，采用四個優(yōu)化的波片快軸角度，從而提高了檢測系統(tǒng)的信噪比。該方法為了測量獲得光束的全部四個斯托克斯參量，必須至少旋轉四次波片，因此無法實現(xiàn)斯托克斯參量的實時測量。在先技術2 (參見 T. Hamamoto, H. Toyota, and H. Kikuta, ^Microretarder arrayior imaging poiarimetry in the visible wavelength region,，' in Lithographicand Micromachining Techniques for Optical Component Fabrication, E. -B. Kley and
H.P. Herzig, eds.，Proc. SPIE 4440，293-300(2001).)提出了基于相位延遲陣列的光束斯托克斯參量測量裝置。其中相位延遲陣列中各相位延遲器的快軸方向采用了在先技術I中所優(yōu)化的快軸角度，提高了檢測系統(tǒng)的信噪比。由于采用了相位延遲器陣列，該裝置實現(xiàn)了光束的斯托克斯參量實時測量。同吋，由于該裝置所需的相位延遲器陣列為亞波長光柵，采用電子束刻蝕；由于刻蝕エ藝的原因，雖相位延遲器的快軸方向能精確刻蝕，但相位延遲卻無法得到精確控制，從而該器件存在相位延遲誤差，給斯托克斯參量測量系統(tǒng)帶來一定誤差。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術的不足，提供ー種光束斯托克斯參量測量裝置，以實現(xiàn)光束斯托克斯參量的實時測量，減小光束斯托克斯參量測量裝置中相位延遲器件的相位延遲量誤差、快軸方向誤差和檢偏器的透光軸方向誤差、消光比誤差對光束偏振態(tài)測量精度的影響。本發(fā)明的技術解決方案如下[0008]ー種光束斯托克斯參量測量裝置，其特點在于該裝置的構成包括沿系統(tǒng)光軸依次設置的分光棱鏡組、相位延遲器陣列、檢偏器和光電探測器陣列，所述的光電探測器陣列的輸出端接信號處理系統(tǒng)，所述的光電探測器陣列各単元與所述的相位延遲器陣列各単元
對應,并根據(jù)所述待測光的偏振方向，調整所述的檢偏器的透光軸方向與所述待測光束的偏振方向平行及垂直后，分別再進行待測光束的偏振參量測量。所述的分光棱鏡組為分光比已知的分光棱鏡的組合，將一束入射光形成多個出射子光束。所述相位延遲器陣列是由四個相同的相位延遲器在同一平面內按四象限排列組成，分別為第一相位延遲器、第二相位延遲器、第三相位延遲器、第四相位延遲器；所述的第一相位延遲器、第二相位延遲器、第三相位延遲器、第四相位延遲器的快軸方向與所述的檢偏器的透光軸方向夾角Θ i(i = 1，2，3，4)分別為-45°、0°、30°和60°，所述相位延遲 器產生90°相位延遲量。所述的光電探測器陣列為多個光電探測器形成的組合體，或為ニ維面陣探測器，所述的光電探測器陣列各単元與所述的相位延遲器陣列各単元一一對應，是由相同的在同一平面內按四象限排列的第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器組成。利用所述的光束斯托克斯參量測量裝置進行光束斯托克斯參量測量的方法，其特征在于當已知待測光束的偏振方位角為P時該方法包括下列步驟①調整所述的檢偏器的透光軸方向與所述的待測光束的偏振方向垂直，調整所述的相位延遲器陣列使其第一相位延遲器、第二相位延遲器、第三相位延遲器、第四相位延遲器的快軸方向與所述的檢偏器的透光軸方向夾角Θ Ji = 1，2，3，4)分別為-45°、0°、30°和60°，并按下述公式計算系統(tǒng)矩陣A的逆矩陣A—1的值
\ 12 14 へ1A"X = η °23
3Ι 32
fl4l fl4Z 43 a44其中矩陣各元素分別為an = I
fln = cos (2, - 90*) cos2 (2 + 2p - 90*)+sin (2fJ - 90*) sin( 2 十 2f> - 90*} eos(2i, + 2, - 90*)
al3 = cos (2<p - 90' I si n{ 2iZ +2<p-9(F)cos(2/4 + 2f> - 90') + sin ( - 90 sin2 (2tf# + 2f) - 9(Y)
% = sin(2p—9CT)cos(2", + 2f - W ) - cos (^ 90* )sin(24 + 2f> - 90*)i = 1,2,3,4;②利用光束斯托克斯參量測量裝置對待測光束進行測量，所述的第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器分別得到待測光束的光強信息為,I，/2 Α，!4， 并按下列公式計算得到第一次斯托克斯參量 :S0 ,S1 ^ S2 , S,；
權利要求1.ー種光束斯托克斯參量測量裝置，其特征在于該裝置的構成包括沿系統(tǒng)光軸依次設置的分光棱鏡組(2)、相位延遲器陣列(3)、檢偏器(4)和光電探測器陣列(5)，所述的光電探測器陣列(5)的輸出端接信號處理系統(tǒng)(6)，所述的光電探測器陣列(5)各単元與所述的相位延遲器陣列(3)各単元一一對應，井根據(jù)所述待測光的偏振方向，調整所述的檢偏器(4)的透光軸方向與所述待測光束的偏振方向平行及垂直后，分別再進行待測光束的偏振參量測量。
2.根據(jù)權利要求I所述的光束斯托克斯參量測量裝置，其特征在于所述的分光棱鏡組(2)為分光比已知的分光棱鏡的組合,將一束入射光形成多個出射子光束。
3.根據(jù)權利要求I所述的光束斯托克斯參量測量裝置，其特征在于所述相位延遲器陣列(3)是由四個相同的相位延遲器在同一平面內按四象限排列組成，分別為第一相位延遲器(301)、第二相位延遲器(302)、第三相位延遲器(303)、第四相位延遲器(304);所述 的第一相位延遲器(301)、第二相位延遲器(302)、第三相位延遲器(303)、第四相位延遲器(304)的快軸方向與所述的檢偏器(4)的透光軸方向夾角0i(i = 1,2, 3,4)分別為-45°、0°、30°和60°，所述相位延遲器產生90°相位延遲量。
4.根據(jù)權利要求I所述的光束斯托克斯參量測量裝置，其特征在于所述的光電探測器陣列(5)為多個光電探測器形成的組合體，或為ニ維面陣探測器，由相同的在同一平面內按四象限排列的第一光電探測器(501)、第二光電探測器(502)、第三光電探測器(503)、第四光電探測器(504)組成，并與所述的相位延遲器陣列(3)的第一相位延遲器(301)、第二相位延遲器(302)、第三相位延遲器(303)、第四相位延遲器(304)—一對應。
專利摘要一種光束斯托克斯參量測量裝置，該偏振測量裝置由分光棱鏡組、相位延遲器陣列、檢偏器、光電探測器陣列以及信號處理系統(tǒng)組成，光電探測器陣列各單元與相位延遲器陣列各單元一一對應。本實用新型可以對光束斯托克斯參量實時測量，減小了相位延遲器件的相位延遲量誤差、快軸方向誤差和檢偏器的透光軸方向誤差、消光比誤差對光束偏振態(tài)測量精度的影響。
文檔編號G01J4/00GK202648799SQ20122024424
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者湯飛龍, 李中梁, 王向朝, 步揚, 曹紹謙 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所