專利名稱：光束斯托克斯參量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
193nm浸沒式光刻是32nm節(jié)點(diǎn)主流光刻技木。在浸沒式光刻技術(shù)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(dāng)投影物鏡的數(shù)值孔徑接近I或者更大時(shí)，照明光的偏振態(tài)對(duì)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(duì)比度。隨著浸沒式光刻機(jī)投影物鏡的數(shù)值孔徑不斷増大，采用偏振光照明結(jié)合分辨率增強(qiáng)技術(shù)成為提聞光刻分辨率、提聞光刻成像質(zhì)量的有效途徑。在偏振光照明技術(shù)中，由于偏振控制的需要，應(yīng)實(shí)時(shí)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(shù)是通過對(duì)光束斯托克斯參量測量來實(shí)現(xiàn)的，提高光束斯 托克斯參量的測量精度至關(guān)重要。在先技術(shù)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(duì)基于分立旋轉(zhuǎn)波片法的光束斯托克斯參量測量裝置進(jìn)行了優(yōu)化，采用四個(gè)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(gè)斯托克斯參量，必須至少旋轉(zhuǎn)四次波片，因此無法實(shí)現(xiàn)斯托克斯參量的實(shí)時(shí)測量。在先技術(shù)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(shù)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(shí)現(xiàn)了光束的斯托克斯參量實(shí)時(shí)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(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種光束斯托克斯參量測量裝置，以實(shí)現(xiàn)光束斯托克斯參量的實(shí)時(shí)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(duì)光束偏振態(tài)測量精度的影響。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下[0008]ー種光束斯托克斯參量測量裝置，其特點(diǎn)在于該裝置的構(gòu)成包括沿系統(tǒng)光軸依次設(shè)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(hào)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(duì)應(yīng),并根據(jù)所述待測光的偏振方向，調(diào)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(jìn)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(gè)出射子光束。所述相位延遲器陣列是由四個(gè)相同的相位延遲器在同一平面內(nèi)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(chǎn)生90°相位延遲量。所述的光電探測器陣列為多個(gè)光電探測器形成的組合體，或?yàn)楗司S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(duì)應(yīng)，是由相同的在同一平面內(nèi)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(jìn)行光束斯托克斯參量測量的方法，其特征在于當(dāng)已知待測光束的偏振方位角為P時(shí)該方法包括下列步驟①調(diào)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(diào)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(jì)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(duì)待測光束進(jìn)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(qiáng)信息為,I，/2 Α，!4， 并按下列公式計(jì)算得到第一次斯托克斯參量 :S0 ,S1 ^ S2 , S,；
權(quán)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(gòu)成包括沿系統(tǒng)光軸依次設(shè)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(hào)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(duì)應(yīng)，井根據(jù)所述待測光的偏振方向，調(diào)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(jìn)行待測光束的偏振參量測量。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)出射子光束。
3.根據(jù)權(quán)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(gè)相同的相位延遲器在同一平面內(nèi)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(chǎn)生90°相位延遲量。
4.根據(jù)權(quán)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(gè)光電探測器形成的組合體，或?yàn)楗司S面陣探測器，由相同的在同一平面內(nèi)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(duì)應(yīng)。
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(hào)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(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型可以對(duì)光束斯托克斯參量實(shí)時(shí)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(duì)光束偏振態(tài)測量精度的影響。
文檔編號(hào)G01J4/00GK202648799SQ20122024424
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者湯飛龍, 李中梁, 王向朝, 步揚(yáng), 曹紹謙 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所