專(zhuān)利名稱(chēng)：ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于ArF準(zhǔn)分子激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
光波是一種橫波，其光波矢量的振動(dòng)方向垂直于光的傳播方向。根據(jù)光波矢量振動(dòng)方向的變化情況，可以將光分成自然光和偏振光，偏振光又可以進(jìn)一步分為平面偏振光 (線偏光)、圓偏振光、橢圓偏振光、部分偏振光。對(duì)于線偏振光，根據(jù)光波矢量振動(dòng)方向，又可以分為P偏振和S偏振，其中光波電矢量平行于入射平面的為P偏振，光波電矢量垂直于入射平面的為S?；谑芗ぐl(fā)射機(jī)理，絕大部分的激光都是偏振光，偏振是激光的重要特性。 與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)特定的偏振光輸出，激光器腔內(nèi)需要使用偏振光學(xué)元件。激光器腔內(nèi)的偏振光學(xué)元件對(duì)于激光輸出的功率和偏振度都有重要影響。在ArF準(zhǔn)分子激光器中，為了實(shí)現(xiàn)極窄的波長(zhǎng)輸出，需要采用線寬壓窄光學(xué)模塊，該光學(xué)模塊包含了多個(gè)用于光學(xué)擴(kuò)束的色散棱鏡。線寬壓窄光學(xué)模塊不僅直接決定了 ArF準(zhǔn)分子激光器的輸出線寬，而且對(duì)于 ArF準(zhǔn)分子激光器的輸出功率和偏振度都有十分重要的影響。因此，精確表征ArF準(zhǔn)分子激光器光學(xué)薄膜元件的偏振特性，對(duì)于其光學(xué)薄膜元件的加工、制備、以及整個(gè)ArF準(zhǔn)分子激光器的研究都具有重要意義。為了確定光學(xué)薄膜元件的偏振特性，需要包含有偏振光學(xué)元件的偏振光測(cè)量裝置。偏振光學(xué)元件包括一個(gè)起偏光學(xué)元件和一個(gè)檢偏光學(xué)元件，起偏器和檢偏器的基本原理和功能都是相同的，即讓一個(gè)電矢量振動(dòng)方向的光通過(guò)器件，而抑制電矢量振動(dòng)方向與之垂直的光。在深紫外波段，常采用的偏振光學(xué)元件的基本類(lèi)型包括格蘭-泰勒棱鏡和 Rochon 梭鏡。目前國(guó)際上已經(jīng)建立的光學(xué)薄膜元件偏振特性的測(cè)量裝置主要包括帶有偏振光學(xué)測(cè)量附件的分光光譜儀和橢偏儀。但是針對(duì)ArF激光光學(xué)薄膜元件偏振特性測(cè)量，上述兩類(lèi)測(cè)量裝置都有不足之處。分光光譜儀的種類(lèi)很多，可以分為單光路和雙光路兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其中單光路結(jié)構(gòu)只包含樣品光路，而雙光路則同時(shí)包含樣品光路和參考光路。除此之外，還有采用雙探測(cè)器的單光路結(jié)構(gòu)分光光譜儀。現(xiàn)有帶偏振光學(xué)測(cè)量附件的雙光路結(jié)構(gòu)分光光譜儀。此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置的主要工作機(jī)理是在非偏振特性測(cè)量功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)在光學(xué)薄膜元件測(cè)量光路中插入偏振光學(xué)元件，控制光學(xué)元件表面入射光的偏振態(tài)，進(jìn)而獲得光學(xué)薄膜元件的偏振特性。此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置主要是針對(duì)寬光譜范圍非偏振態(tài)特性測(cè)量應(yīng)用，因此，在非偏振特性測(cè)量時(shí)具有較高的精度。但是偏振測(cè)量特性并不是其關(guān)注的主要目標(biāo)，其偏振特性測(cè)量?jī)H僅采用了一個(gè)起偏光學(xué)元件，在探測(cè)器前面并沒(méi)有采用檢偏光學(xué)元件，不能精確評(píng)價(jià)由于光學(xué)薄膜元件退偏效應(yīng)導(dǎo)致的影響，因此，其偏振特性的測(cè)量精度比較有限，且由于工作波長(zhǎng)范圍很寬，其偏振特性測(cè)量波長(zhǎng)范圍往往不能覆蓋到ArF激光的193nm波長(zhǎng)。此外，此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置在測(cè)量反射時(shí)，需要采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的反射測(cè)量附件，才能滿(mǎn)足不同入射角時(shí)的反射特性。此類(lèi)帶偏振附件分光光譜儀包括了目前所有主要商用分光光譜儀產(chǎn)品，如美國(guó)PE公司的系列分光光譜儀產(chǎn)品。現(xiàn)有帶偏振光學(xué)測(cè)量附件的雙探測(cè)器單光路結(jié)構(gòu)分光光譜儀。此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置的主要工作機(jī)理也是在非偏振特性測(cè)量功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)在光學(xué)薄膜元件測(cè)量光路中插入偏振光學(xué)元件，控制光學(xué)元件表面入射光的偏振態(tài)，進(jìn)而獲得光學(xué)薄膜元件的偏振特性。與現(xiàn)有帶偏振光學(xué)測(cè)量附件的雙光路結(jié)構(gòu)分光光譜儀相比，其采用了雙探測(cè)器單光路結(jié)構(gòu)，即在光學(xué)薄膜元件前面利用一個(gè)斬波器，將入射光切換成兩束光，一束光反射進(jìn)入?yún)⒖继綔y(cè)器，另一束光入射到光學(xué)元件樣品表面。與現(xiàn)有帶偏振光學(xué)測(cè)量附件的雙光路結(jié)構(gòu)分光光譜儀相似，此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置的偏振特性測(cè)量也僅僅采用了一個(gè)起偏光學(xué)元件，在信號(hào)光探測(cè)器的前面并沒(méi)有采用檢偏光學(xué)元件，同樣不能精確評(píng)價(jià)由于光學(xué)薄膜元件退偏效應(yīng)導(dǎo)致的影響，其偏振特性的測(cè)量精度也是比較有限。但是其偏振特性測(cè)量波長(zhǎng)范圍能夠覆蓋ArF激光的193nm波長(zhǎng)，也可以測(cè)量不同角度入射時(shí)的反射特性?，F(xiàn)有光譜型橢偏光譜儀。此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置的主體包括一個(gè)起偏器、一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器。其主要工作機(jī)理是固定起偏器(和檢偏器)在一個(gè)合適的角度，通過(guò)測(cè)量并比較檢偏器(或起偏器)在不同角度時(shí)的探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)光強(qiáng)，進(jìn)而獲得兩個(gè)橢偏測(cè)量參量Ψ和△。為了能夠表征光學(xué)樣品的退偏效應(yīng)，可以在上述裝置的基礎(chǔ)上，在光路中增加一個(gè)可調(diào)或旋轉(zhuǎn)的補(bǔ)償器。從上述表述可以看到，此類(lèi)偏振特性測(cè)量裝置的主要目的是測(cè)量橢偏參量Ψ、Δ以及偏振度。雖然可以測(cè)量偏振光的強(qiáng)度，但實(shí)際上主要是測(cè)量偏振光的相對(duì)強(qiáng)度，并且是針對(duì)樣品反射特性的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于測(cè)量各種不同形狀光學(xué)薄膜元件在不同入射角時(shí)的偏振反射率、偏振透射率、反射退偏度和透射退偏度，從而最大限度滿(mǎn)足各種ArF激光光學(xué)薄膜元件偏振性能評(píng)價(jià)需要的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置包括ArF準(zhǔn)分子激光器、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置、可變光闌、起偏器、分束器、樣品臺(tái)、 193nm參比光偏振探測(cè)裝置、193nm透射光偏振測(cè)量裝置、193nm反射光偏振探測(cè)裝置；ArF 準(zhǔn)分子激光器發(fā)出的光束經(jīng)ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射到可變光闌，再由可變光闌調(diào)節(jié)光斑大小，然后由起偏器轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆夂笕肷涞椒质鳎?93nm參比光偏振探測(cè)裝置位于分束器的反射光路上，樣品臺(tái)位于分束器的透射光路上；193nm透射光偏振測(cè)量裝置固定安裝在第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂上，193nm反射光偏振探測(cè)裝置固定安裝在第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂上；樣品臺(tái)、第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂和第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂位于同一平面內(nèi)并具有同一旋轉(zhuǎn)中心，且該旋轉(zhuǎn)中心位于主光軸上。所述193nm參比光偏振探測(cè)裝置、193nm反射光偏振探測(cè)裝置、193nm透射光偏振測(cè)量裝置各包含一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器，檢偏器和探測(cè)器準(zhǔn)直放置。所述起偏器采用Rochon棱鏡偏振片。所述檢偏器采用Rochon棱鏡偏振片，探測(cè)器采用光電倍增管。
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所述ArF激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡和可變光闌安裝在第一矩形真空腔體底板上；起偏器和分束器安裝在第二矩形真空腔體底板上；193nm參比光偏振探測(cè)裝置安裝在第三矩形真空腔體底板上；193nm透射光偏振測(cè)量裝置、樣品臺(tái)、193nm反射光偏振探測(cè)裝置安裝在第四矩形真空腔體內(nèi)部；第一矩形真空腔體沿主光軸方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口 ；第二矩形真空腔體沿主光軸方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口，在分束器反射光路方向有一個(gè)開(kāi)口 ；第三矩形真空腔體在分束器反射光路方向有一個(gè)開(kāi)口 ；第四矩形真空腔體在主光軸方向有一個(gè)前開(kāi)口 ；各矩形真空腔體之間采用圓形管路連接；第一矩形真空腔體的前開(kāi)口用窗片密封， 并且該開(kāi)口的邊上安裝通入N2氣的連接管路；所述第四矩形真空腔體上部的密封板上有一個(gè)開(kāi)口，利用一個(gè)帶有密封膠圈的蓋子進(jìn)行密封。本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置可以分別實(shí)現(xiàn)ArF激光光學(xué)薄膜元件不同入射角度的偏振反射率和偏振透射率等兩種測(cè)試功能，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜元件反射退偏度和透射退偏度的測(cè)量。
本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種使用上述ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置測(cè)量光學(xué)薄膜元件偏振性能的方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的使用上述ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置測(cè)量光學(xué)薄膜元件偏振性能的方法包括如下步驟a、變角度偏振反射率測(cè)量根據(jù)光學(xué)薄膜元件的大小，設(shè)定可變光闌大??；將起偏器、193nm參比光偏振探測(cè)裝置的檢偏器、193nm透射光偏振探測(cè)裝置的檢偏器設(shè)定為同一偏振態(tài)；在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)之前，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值；然后將光學(xué)薄膜元件置于樣品臺(tái)上，調(diào)整樣品臺(tái)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，設(shè)定193nm反射光偏振探測(cè)裝置的檢偏器偏振態(tài)，使其與起偏器相同；轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂使193nm反射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大；分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm反射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm反射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，得到相應(yīng)入射角度下光學(xué)薄膜元件的偏振反射率；b、變角度偏振透射率測(cè)量根據(jù)光學(xué)薄膜元件的大小，設(shè)定可變光闌大??；將起偏器、193nm參比光偏振探測(cè)裝置的檢偏器、193nm透射光偏振探測(cè)裝置的檢偏器設(shè)定為同一偏振態(tài)；在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)之前，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值；然后將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)，調(diào)整樣品臺(tái)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件入射角度；轉(zhuǎn)動(dòng)第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂使193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大；測(cè)量記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm 透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，得到相應(yīng)入射角度下，光學(xué)薄膜元件的偏振透射率；C、變角度反射退偏度測(cè)量設(shè)定起偏器的偏振態(tài)為P偏振，在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)之前，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為P偏振態(tài)參考百線值；然后將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，分別記錄 193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光 偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為S偏振態(tài)參考百線值；將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)，調(diào)整樣品臺(tái)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm反射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂使193nm反射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射率Rp ；然后，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm反射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射率Rs，利用Rp和Rs計(jì)算通過(guò)光學(xué)薄膜元件后ArF激光的偏振度，得到光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射退偏度和光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射退偏度；d、變角度透射退偏度測(cè)量設(shè)定起偏器的偏振態(tài)為P偏振，在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)之前，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為P偏振態(tài)參考百線值；然后將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，分別記錄 193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為S偏振態(tài)參考百線值；將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)，調(diào)整樣品臺(tái)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，轉(zhuǎn)動(dòng)第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂使193nm透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)透射率Tp ；將193nm參比光偏振探測(cè)裝置和193nm透射射光偏振探測(cè)裝置中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)透射率Ts，利用Tp和Ts計(jì)算通過(guò)光學(xué)薄膜元件后ArF激光的偏振度，得到光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)透射退偏度和光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)透射退偏度。本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置采用了參比光、反射光、透射光等三套偏振光探測(cè)裝置，反射和透射偏振光探測(cè)裝置分別安裝在兩個(gè)可在0-180度范圍內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)臂上，并采用了一套可在0-360度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)，從而可以分別實(shí)現(xiàn)ArF激光光學(xué)薄膜元件不同入射角度的偏振反射率、偏振透射率、反射退偏度和透射退偏度四種測(cè)試功能于同一個(gè)測(cè)量裝置。本發(fā)明與目前國(guó)際上已有的偏振測(cè)量裝置相比，突出特點(diǎn)是四種測(cè)試功能于一體，并且可以同時(shí)測(cè)量不同形狀的光學(xué)薄膜元件在不同入射角時(shí)的偏振反射率和透射率，以及測(cè)量評(píng)價(jià)光學(xué)薄膜元件的反射退偏度和透射退偏度，從而最大限度滿(mǎn)足各種ArF激光光學(xué)薄膜元件偏振性能評(píng)價(jià)的需要。本發(fā)明適合ArF激光波長(zhǎng)應(yīng)用，是多功能變角度通用綜合偏振測(cè)量裝置，其有益效果如下1.可專(zhuān)門(mén)針對(duì)ArF激光波長(zhǎng)的光學(xué)薄膜元件進(jìn)行偏振特性測(cè)試，結(jié)構(gòu)緊湊。
2.集多種功能于一體，可以實(shí)現(xiàn)不同形狀的光學(xué)薄膜元件的不同角度的偏振反射率、偏振透射率、偏振反射退偏度、及偏振透射退偏度測(cè)量。3.可以測(cè)量不同類(lèi)型的光學(xué)薄膜元件，包括反射膜片、透射膜片、棱鏡等。4.對(duì)所有四種測(cè)量功能和不同類(lèi)型光學(xué)元件，都可以實(shí)現(xiàn)大角度范圍內(nèi)的變角度測(cè)試，從而滿(mǎn)足更多的實(shí)際應(yīng)用需求。5.偏振特性測(cè)量不僅采用了一個(gè)起偏光學(xué)元件，在探測(cè)器前面還采用了檢偏光學(xué)元件，能精確評(píng)價(jià)由于光學(xué)薄膜元件退偏效應(yīng)導(dǎo)致的影響，測(cè)量精度較高。6.光路結(jié)構(gòu)密封在真空腔體管路中，避免了由于光學(xué)元件吸附灰塵等造成的測(cè)量精度降低，并且增加了整個(gè)裝置的使用壽命。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置的光路圖。圖2為本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為對(duì)棱鏡進(jìn)行綜合偏振測(cè)量時(shí)的光路圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置包括沿主光軸順序放置的ArF準(zhǔn)分子激光器23、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置5、可變光闌6、起偏器7、分束器8、樣品臺(tái)22，193nm參比光偏振探測(cè)裝置9，193nm透射光偏振測(cè)量裝置11，193nm反射光偏振探測(cè)裝置12 ；193nm參比光偏振探測(cè)裝置9位于分束器8的反射光路上，樣品臺(tái)22 位于分束器8的透射光路上；193nm透射光偏振測(cè)量裝置11固定安裝在第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂 24上，193nm反射光偏振探測(cè)裝置固定安裝在第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂25上；樣品臺(tái)22、第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂24和第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂25位于同一平面內(nèi)并具有同一旋轉(zhuǎn)中心，且該旋轉(zhuǎn)中心位于主光軸上。本發(fā)明的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置還包括真空腔體管路，真空腔體管路由四個(gè)大小不同的矩形真空腔體和連接這些矩形真空腔體之間的圓形管路組成，矩形真空腔體均為徑向垂直水平面固定放置在一個(gè)金屬柜上方。第一矩形真空腔體1沿水平入射光路方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口 ；第二矩形真空腔體2除了沿水平入射光路方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口，在垂直入射光路方向也有一個(gè)開(kāi)口 ；第三矩形真空腔體3只在沿垂直入射光路方向有一個(gè)前開(kāi)口 ；第四矩形真空腔體4只在沿水平入射光路方向有一個(gè)前開(kāi)口。第一矩形真空腔體1的前開(kāi)口用熔石英或CaF2窗片密封，并且該開(kāi)口的邊上安裝通入 N2氣的連接管路，在后開(kāi)口通過(guò)一段矩形真空管路與第二矩形真空腔體2的前開(kāi)口相連； 第二矩形真空腔體2垂直入射光路方向的開(kāi)口通過(guò)一段矩形真空管路與第三矩形真空腔體3的開(kāi)口相連；第二矩形真空腔體2的后開(kāi)口通過(guò)一段矩形真空管路與第四矩形真空腔體4的開(kāi)口相連。第一矩形真空腔體1底板上安裝了一組ArF激光擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡5和一個(gè)可變光闌6。第二矩形真空腔體2底板上安裝了一個(gè)起偏器7，在起偏器7后面是一個(gè)分束器 8。
第三矩形真空腔體3底板上安裝193nm參比光偏振探測(cè)裝置9，193nm參比光偏振探測(cè)裝置9包括一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器。第四矩形空腔體4軸向上部的密封板上有一個(gè)大小適度的開(kāi)口，利用一個(gè)帶有密封膠圈的蓋子進(jìn)行密封。第四矩形真空腔體4內(nèi)部包括193nm透射光偏振測(cè)量裝置11、 樣品臺(tái)22、193nm反射光偏振探測(cè)裝置12。樣品臺(tái)22形狀為圓形，圓心位于入射光線上。 樣品臺(tái)22的大小可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量光學(xué)薄膜元件樣品21的大小選擇合適尺寸，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)可使樣品臺(tái)22圍繞圓心在水平方向0-360度范圍內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。193nm反射光偏振探測(cè)裝置12位于樣品臺(tái)22入射光一側(cè)，包含一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器，安裝在第一旋轉(zhuǎn)支撐臂24上，可以繞樣品臺(tái)22的圓心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度范圍為入射光與樣品臺(tái)22中心連線士90度。193nm透射光偏振測(cè)量裝置11位于樣品臺(tái)22出射光一側(cè)，包含一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器，安裝在第二旋轉(zhuǎn)支撐臂25上，可以繞樣品臺(tái)22的圓心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度范圍為入射光與樣品臺(tái)中心連線士90度。193nm反射光偏振探測(cè)裝置12和193nm透射光偏振測(cè)量裝置11都采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行定位轉(zhuǎn)動(dòng)。所述193nm參比光偏振探測(cè)裝置9、193nm反射光偏振探測(cè)裝置12和193nm透射光偏振探測(cè)裝置11均包含一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器；檢偏器采用Rochon棱鏡偏振片，探測(cè)器采用高靈敏的光電倍增管，檢偏器和探測(cè)器準(zhǔn)直放置。所述樣品臺(tái)22可以利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)使樣品臺(tái)22圍繞圓心在水平方向0-360度范圍內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)樣品臺(tái)22、第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂24、第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂25旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電機(jī)， 193nm參比光偏振探測(cè)裝置9、193nm透射光偏振測(cè)量裝置11、193nm反射光偏振探測(cè)裝置12的數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)計(jì)算及測(cè)量過(guò)程監(jiān)控，均由數(shù)據(jù)獲取與控制系統(tǒng)利用可編程軟件 Labview 實(shí)現(xiàn)。所述樣品數(shù)據(jù)獲取和控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)，步進(jìn)電機(jī)控制卡、驅(qū)動(dòng)器等組成，利用可編程軟件Labview實(shí)現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)采集和過(guò)程監(jiān)控等功能。Rochin偏振棱鏡的工作原理在ArF激光波長(zhǎng)，Rochin偏振棱鏡是偏振分光元件的主要選擇。Rochin偏振棱鏡是由兩塊光軸相互正交的棱鏡膠合組成，其中第一塊的光軸與入射方向相同。通過(guò)入射光中不同偏振態(tài)在膠合界面的不同折射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)透過(guò)光的偏振態(tài)的選擇。在ArF激光波長(zhǎng)， 可以選擇石英晶體或MgF2晶體作為棱鏡的材料選擇。本發(fā)明的光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置的主體及其工作模式光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置的主體包括一個(gè)起偏裝置、三套193nm波長(zhǎng)偏振光探測(cè)裝置和一個(gè)樣品臺(tái)。其中有兩套193nm波長(zhǎng)偏振光探測(cè)裝置分別安裝在兩個(gè)0-180 度范圍內(nèi)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的方位角旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，一套0-360度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的方位角旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)。
該裝置可以實(shí)現(xiàn)四種測(cè)量功能
變角度偏振反射率測(cè)量功能根據(jù)光學(xué)薄膜元件的大小，設(shè)定第一矩形真空腔體1中的可變光闌6大?。辉O(shè)定起偏器7選擇偏振態(tài)，并據(jù)此分別設(shè)定第三矩形真空腔體3中193nm參比光偏振探測(cè)裝置9的檢偏器狀態(tài)，以及第四矩形真空腔體4中193nm透射光偏振探測(cè)裝置11的檢偏器狀態(tài)；在光學(xué)薄膜元件21沒(méi)有放入樣品臺(tái)22之前，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值；然后將光學(xué)薄膜元件21放入樣品臺(tái)22，調(diào)整樣品臺(tái)22，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件21表面入射角度，設(shè)定193nm反射光偏振探測(cè)裝置的檢偏器狀態(tài)，并轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂24使193nm反射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大； 分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和193nm反射光偏振探測(cè)裝置12探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm反射光偏振探測(cè)裝置12探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，由此可以確定相應(yīng)入射角度下，ArF激光光學(xué)薄膜元件的偏振反射率。

變角度偏振透射率測(cè)量功能根據(jù)光學(xué)薄膜元件21的大小，設(shè)定第一矩形真空腔體1中的可變光闌6大??；設(shè)定起偏器7選擇偏振態(tài)，并據(jù)此分別設(shè)定第三矩形真空腔體 3中193nm參比光偏振探測(cè)裝置9的檢偏器狀態(tài)，以及第四矩形真空腔體4中193nm透射光偏振探測(cè)裝置11的檢偏器狀態(tài)；在光學(xué)薄膜元件21沒(méi)有放入樣品臺(tái)22之前，分別記錄 193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值。然后將光學(xué)薄膜元件21放入樣品臺(tái)22，調(diào)整樣品臺(tái)22，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件21表面入射角度，并轉(zhuǎn)動(dòng)第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂25使193nm 透射光偏振探測(cè)裝置探測(cè)器的讀數(shù)最大；測(cè)量記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置11 探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，由此可以確定相應(yīng)入射角度下，ArF激光光學(xué)薄膜元件的偏振透射率。變角度反射退偏度測(cè)量功能設(shè)定起偏器7的偏振態(tài)為P偏振，在光學(xué)薄膜元件 21沒(méi)有放入樣品臺(tái)22之前，分別將193nm參比光偏振探測(cè)裝置9和透射光偏振探測(cè)裝置 11中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和 193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為P偏振態(tài)參考百線值；然后將193nm參比光偏振探測(cè)裝置9和透射光偏振探測(cè)裝置11中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置11探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置9探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為S偏振態(tài)參考百線值。將光學(xué)薄膜元件 21放入樣品臺(tái)22，調(diào)整樣品臺(tái)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件21表面入射角度，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置9和193nm反射光偏振探測(cè)裝置12中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂24使193nm反射光偏振探測(cè)裝置12探測(cè)器的讀數(shù)最大，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射率Rp ；然后，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置9和193nm反射光偏振探測(cè)裝置12中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射率Rs，利用Rp和 Rs計(jì)算通過(guò)光學(xué)薄膜元件后ArF激光的偏振度，得到光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射退偏度和光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射退偏度。上述所有測(cè)量功能都包含入射角度掃描功能，即無(wú)論是反射測(cè)量還是透射測(cè)量， 入射角度都可以在5-85°之間進(jìn)行變化。探測(cè)器的選擇
作為ArF激光探測(cè)器，可以選用光電二極管或光電倍增管。光電二極管可以適用于較強(qiáng)的光信號(hào)，但是其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性相對(duì)較低，相比較而言，光電倍增管適用較弱的光強(qiáng)，但是其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都比較高，適用于要求較高精度的應(yīng)用，因此，本發(fā)明選用光電倍增管作為探測(cè)器。實(shí)施例

本發(fā)明的光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置光路原理圖如圖2所示。參閱圖1，為本發(fā)明的光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，裝置主要包括 ArF準(zhǔn)分子激光器23、真空腔體管路、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置5、193nm偏振光起偏器 7、偏振光探測(cè)裝置及數(shù)據(jù)獲取與控制系統(tǒng)。其中ArF準(zhǔn)分子激光器23、第一矩形真空腔體 1、第二矩形真空腔體2、第三矩形真空腔體3、第四矩形真空腔體4、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置5、光闌6、193nm偏振光起偏器7、分束器8、193nm參比光偏振探測(cè)裝置9、旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)22、193nm透射光偏振探測(cè)裝置ll、193nm反射光偏振探測(cè)裝置12。下面介紹各部件功能與相關(guān)參數(shù)。ArF準(zhǔn)分子激光器23，用于光譜測(cè)試的光源，宜選用低功率，高能量穩(wěn)定性的產(chǎn)品，在此我們選用相干公司的Indy Star 500-193nm。其輸出光斑大小為6mmX3mm，相應(yīng)的發(fā)散角為2mradxlmrado第一矩形真空腔體1中包含ArF激光準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置5和可變光闌6。ArF激光準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置5包含一片球面鏡和一片柱面鏡，用于將ArF激光垂直方向的發(fā)散角(2mrad) 壓縮到與水平方向的發(fā)散角(Imrad) —樣，使ArF激光的光斑由矩形(6mmX3mm)變成正方形(3mmX3mm)，整個(gè)準(zhǔn)直擴(kuò)束裝置的前后工作面距離約為600mm。第二矩形真空腔體2中包含ArF激光偏振光起偏器和分束器。偏振光起偏器7是一個(gè)Rochin偏振棱鏡，其消光比大于105，通過(guò)第二矩形真空腔體2外面的控制手柄選擇設(shè)定輸出光偏振態(tài)為S態(tài)或P態(tài)。分束器8用于將經(jīng)過(guò)起偏器7后的激光分成兩束，其中90 度反射的激光束(參比光)進(jìn)入第三矩形真空腔體3，直通激光束(信號(hào)光)進(jìn)入第四矩形真空腔體4。分束器8的偏振反射率和偏振透射率均經(jīng)過(guò)精確標(biāo)定。第三矩形真空腔體3中包含193nm參比光偏振測(cè)量裝置。該裝置包含一個(gè)偏振光檢偏器和一個(gè)光電倍增管，其中偏振光檢偏器放置在光電倍增管的前端。偏振光檢偏器也是一個(gè)Rochin偏振棱鏡，其消光比大于105，在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)第三矩形真空腔體3外面的控制手柄設(shè)定偏振光檢偏器的輸出態(tài)，選擇與偏振光起偏器相同的偏振態(tài)。第四矩形真空腔體4中包含193nm透射光偏振測(cè)量裝置11、193nm反射光偏振測(cè)量裝置12、以及旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)22。旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)22為圓形平臺(tái)，其大小為直徑15cm，在圓形平臺(tái)的中心下面的有一個(gè)轉(zhuǎn)軸支撐，轉(zhuǎn)軸的軸心位于第四矩形真空腔體4中央，入射光經(jīng)過(guò)圓形平臺(tái)的中心。圓形平臺(tái)是一個(gè)精密的轉(zhuǎn)角定位臺(tái)，整個(gè)圓形平臺(tái)可以通過(guò)程序設(shè)置、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞軸心在0-360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，精度為0. 1度。193nm透射光偏振測(cè)量裝置包含一個(gè)偏振光檢偏器和一個(gè)光電倍增管，其中偏振光檢偏器放置在光電倍增管的前端。偏振光檢偏器也是一個(gè)Rochin偏振棱鏡，其消光比大于105，在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)控制手柄設(shè)定偏振光檢偏器的輸出態(tài)。整個(gè)193nm透射光偏振測(cè)量裝置11固定安裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)支撐臂25上，第二旋轉(zhuǎn)支撐臂25的一端由一個(gè)位于入射光與旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)中心連線后方的轉(zhuǎn)軸固定在腔體的底板上，整個(gè)193nm透射光偏振測(cè)量裝置11可以隨第二旋轉(zhuǎn)支撐臂25繞轉(zhuǎn)軸、以入射光與旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)22中心連線為中心士90度旋轉(zhuǎn)，精度0. 1度。193nm 反射光偏振測(cè)量裝置12包含一個(gè)偏振光檢偏器和一個(gè)光電倍增管，其中偏振光檢偏器放置在光電倍增管的前端。偏振光檢偏器也是一個(gè)Rochin偏振棱鏡，其消光比大于105，在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)控制手柄設(shè)定偏振光檢偏器的輸出態(tài)。整個(gè)193nm反射光偏振測(cè)量裝置12 固定安裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)支撐臂24上，第一旋轉(zhuǎn)支撐臂24的一端由一個(gè)位于入射光與旋轉(zhuǎn)樣品臺(tái)22中心連線前方的轉(zhuǎn)軸固定在腔體的底板上，整個(gè)193nm反射光偏振測(cè)量裝置12可以隨第一旋轉(zhuǎn)支撐臂24繞轉(zhuǎn)軸、以入射光線為中心士90度旋轉(zhuǎn)，精度0. 1度。 第四矩形真空腔體4最上面的密封板上面有一個(gè)圓形的開(kāi)孔，利用一個(gè)圓形蓋板密封。通過(guò)開(kāi)啟該蓋板，將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)22或從樣品臺(tái)22上取出。在測(cè)量時(shí)，先在不放入光學(xué)薄膜元件的情況下，由193nm透射光偏振測(cè)量裝置11和193nm參比光偏振測(cè)量裝置 9測(cè)量參考百線值；之后，將光學(xué)薄膜元件21放入樣品臺(tái)22，通過(guò)程序控制轉(zhuǎn)角定位臺(tái)，調(diào)整到所需的入射角，然后分別轉(zhuǎn)動(dòng)193nm透射光偏振測(cè)量裝置11和193nm反射光偏振測(cè)量裝置12，測(cè)量光學(xué)薄膜元件的透射光強(qiáng)度和反射光強(qiáng)度上述所有偏振探測(cè)裝置中的檢偏器的偏振透過(guò)率均經(jīng)過(guò)精密標(biāo)定，而光電倍增管均采用在紫外波段具有較高靈敏度的R6872型的光電倍增管。為了降低偏振相應(yīng)的相關(guān)度，選擇端窗型結(jié)構(gòu)。上述所有的矩形真空腔體均采用內(nèi)表面鍍黑處理的Al材。通過(guò)在第一矩形真空腔體1的前端開(kāi)始通入N2氣，充滿(mǎn)整個(gè)腔體管路，并在第三、第四矩形真空腔體3、4上各開(kāi)一個(gè)出氣孔，排出N2氣。在正式測(cè)量之前，整個(gè)腔體中通N2氣30分鐘以上。
控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)針對(duì)ArF激光光學(xué)薄膜元件的光譜偏振度和退偏度測(cè)量裝置的特點(diǎn)和功能要求，研制一套基于Iabview編程方法的系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)獲取的計(jì)算機(jī)軟件控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔，功能清晰，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程中所需的光學(xué)薄膜元件定位、探測(cè)器定位、探測(cè)器數(shù)據(jù)記錄、及測(cè)量數(shù)據(jù)輸出顯示等功能。整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)現(xiàn)。整個(gè)測(cè)量裝置中包含樣品平臺(tái)、透射光偏振測(cè)量裝置、反射光偏振測(cè)量裝置等三個(gè)裝置的電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位。采用M420型驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)和 DMC1000型PCI總線運(yùn)動(dòng)控制卡，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述三個(gè)裝置的運(yùn)動(dòng)定位。本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，任何在本發(fā)明權(quán)利要求1技術(shù)方案基礎(chǔ)上作出的技術(shù)特征之間結(jié)構(gòu)的變形形式，如采用不同具體方式與結(jié)構(gòu)的ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置、以及通過(guò)增加光路轉(zhuǎn)向元件(如反射鏡或棱鏡等)改變光路方向和裝置整體結(jié)構(gòu)與布局等，都在本發(fā)明意圖保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置，其特征在于包括ArF準(zhǔn)分子激光器03)、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置(5)、可變光闌(6)、起偏器(7)、分束器(8)、樣品臺(tái) Q2)、193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)、193nm透射光偏振測(cè)量裝置(11)、193nm反射光偏振探測(cè)裝置(1 ；ArF準(zhǔn)分子激光器發(fā)出的光束經(jīng)ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置(5)擴(kuò)束準(zhǔn)直后照射到可變光闌(6)，再由可變光闌(6)調(diào)節(jié)光斑大小，然后由起偏器(7)轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆夂笕肷涞椒质?8) ；193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)位于分束器(8)的反射光路上，樣品臺(tái)0 位于分束器(8)的透射光路上；193nm透射光偏振測(cè)量裝置(11)固定安裝在第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂04)上，193nm反射光偏振探測(cè)裝置(1 固定安裝在第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂05)上；樣品臺(tái)(22)、第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂04)和第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂05)位于同一平面內(nèi)并具有同一旋轉(zhuǎn)中心，且該旋轉(zhuǎn)中心位于主光軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置，其特征在于所述 193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)、193nm反射光偏振探測(cè)裝置(1 、193nm透射光偏振測(cè)量裝置(11)各包含一個(gè)檢偏器和一個(gè)探測(cè)器，檢偏器和探測(cè)器準(zhǔn)直放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置，其特征在于所述起偏器(7)采用Rochon棱鏡偏振片；所述檢偏器采用Rochon棱鏡偏振片，探測(cè)器采用光電倍增管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置，其特征在于所述 ArF激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置( 和可變光闌(6)安裝在第一矩形真空腔體(1)底板上；起偏器 (7)和分束器(8)安裝在第二矩形真空腔體(2)底板上；193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)安裝在第三矩形真空腔體⑶底板上；193nm透射光偏振測(cè)量裝置(11)、樣品臺(tái)02)、193nm 反射光偏振探測(cè)裝置(12)安裝在第四矩形真空腔體(4)內(nèi)部；第一矩形真空腔體(1)沿主光軸方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口 ；第二矩形真空腔體(2)沿主光軸方向前后相對(duì)開(kāi)有兩個(gè)開(kāi)口，在分束器(8)反射光路方向有一個(gè)開(kāi)口 ；第三矩形真空腔體(3)在分束器(8)反射光路方向有一個(gè)開(kāi)口 ；第四矩形真空腔體(4)在主光軸方向有一個(gè)前開(kāi)口 ；各矩形真空腔體之間采用圓形管路連接；第一矩形真空腔體(1)的前開(kāi)口用窗片密封，并且該開(kāi)口的邊上安裝通入N2氣的連接管路；所述第四矩形真空腔體(4)上部的密封板上有一個(gè)開(kāi)口，利用一個(gè)帶有密封膠圈的蓋子進(jìn)行密封。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置測(cè)量光學(xué)薄膜元件偏振性能的方法a、變角度偏振反射率測(cè)量根據(jù)光學(xué)薄膜元件的大小，設(shè)定可變光闌(6)大小； 將起偏器(7)、193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)的檢偏器、193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11) 的檢偏器設(shè)定為同一偏振態(tài)；在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)0 之前，分別記錄 193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值；然后將光學(xué)薄膜元件置于樣品臺(tái)02)上，調(diào)整樣品臺(tái)(22)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，設(shè)定193nm反射光偏振探測(cè)裝置(1 的檢偏器偏振態(tài)，使其與起偏器(7)相同；轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂 (24)使193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)探測(cè)器的讀數(shù)最大；分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，得到相應(yīng)入射角度下光學(xué)薄膜元件的偏振反射率；b、變角度偏振透射率測(cè)量根據(jù)光學(xué)薄膜元件的大小，設(shè)定可變光闌(6)大??； 將起偏器(7)、193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)的檢偏器、193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11) 的檢偏器設(shè)定為同一偏振態(tài)；在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)0 之前，分別記錄 193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為參考百線值；然后將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái) (22)，調(diào)整樣品臺(tái)(22)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件入射角度；轉(zhuǎn)動(dòng)第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂 (25)使193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)最大；測(cè)量記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)， 得到的數(shù)值再除以前面得到的參考百線值，得到相應(yīng)入射角度下，光學(xué)薄膜元件的偏振透射率；c、變角度反射退偏度測(cè)量設(shè)定起偏器(7)的偏振態(tài)為P偏振，在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)0 之前，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置 (11)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為P 偏振態(tài)參考百線值；然后將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置 (11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11) 探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為S偏振態(tài)參考百線值；將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)(22)，調(diào)整樣品臺(tái)(22)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，轉(zhuǎn)動(dòng)第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂04)使193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)探測(cè)器的讀數(shù)最大，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射率Rp ；然后， 將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm反射光偏振探測(cè)裝置(12)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射率Rs，利用Rp和Rs計(jì)算通過(guò)光學(xué)薄膜元件后ArF激光的偏振度，得到光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)反射退偏度和光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)反射退偏度；d、變角度透射退偏度測(cè)量設(shè)定起偏器(7)的偏振態(tài)為P偏振，在光學(xué)薄膜元件沒(méi)有放入樣品臺(tái)0 之前，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置 (11)探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為P 偏振態(tài)參考百線值；然后將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置 (11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，分別記錄193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)和193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)，并用193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11) 探測(cè)器的讀數(shù)除以193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)探測(cè)器的讀數(shù)，得到的數(shù)值作為S偏振態(tài)參考百線值；將光學(xué)薄膜元件放入樣品臺(tái)(22)，調(diào)整樣品臺(tái)(22)，設(shè)定所需的光學(xué)薄膜元件表面入射角度，將193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射射光偏振探測(cè)裝置(11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為P偏振，轉(zhuǎn)動(dòng)第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂05)使193nm透射光偏振探測(cè)裝置(11)探測(cè)器的讀數(shù)最大，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)透射率Tp;將 193nm參比光偏振探測(cè)裝置(9)和193nm透射射光偏振探測(cè)裝置(11)中的檢偏器同時(shí)設(shè)置為S偏振，測(cè)得光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)透射率Ts，利用Tp和Ts計(jì)算通過(guò)光學(xué)薄膜元件后ArF激光的偏振度，得到光學(xué)薄膜元件的P偏振態(tài)透射退偏度和光學(xué)薄膜元件的S偏振態(tài)透射退偏度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種ArF激光光學(xué)薄膜元件綜合偏振測(cè)量裝置，該裝置的ArF準(zhǔn)分子激光器、ArF準(zhǔn)分子激光擴(kuò)束準(zhǔn)直裝置、可變光闌、起偏器、分束器、樣品臺(tái)沿主光軸順序放置；參比光偏振探測(cè)裝置位于分束器的反射光路上，樣品臺(tái)位于分束器的透射光路上；透射光偏振測(cè)量裝置固定安裝在第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂上，反射光偏振探測(cè)裝置固定安裝在第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂上；樣品臺(tái)、第一可旋轉(zhuǎn)支撐臂和第二可旋轉(zhuǎn)支撐臂位于同一平面內(nèi)并具有同一旋轉(zhuǎn)中心，且該旋轉(zhuǎn)中心位于主光軸上。本發(fā)明可以同時(shí)測(cè)量不同形狀的光學(xué)薄膜元件在不同入射角時(shí)的偏振反射率、透射率、反射退偏度和透射退偏度，從而最大限度滿(mǎn)足各種ArF激光光學(xué)薄膜元件偏振性能評(píng)價(jià)的需要。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102435418SQ20111027281
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者鄧文淵, 金春水, 靳京城 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所