专利名称：光束斯托克斯参量测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光束斯托克斯參量的測量，特别是ー种光束斯托克斯參量測量装置。
背景技术：
193nm浸没式光刻是32nm节点主流光刻技木。在浸没式光刻技术中，采用某种液体填充在物镜最后一片镜片和硅片上的光刻胶之间，使得投影物镜和数据孔径得到了显著的提高，当投影物镜的数值孔径接近I或者更大时，照明光的偏振态对光刻成像的影响已无法忽略。采用合适的偏振光照明能在大数值孔径光刻系统中有效地提高成像对比度。随着浸没式光刻机投影物镜的数值孔径不断増大，采用偏振光照明结合分辨率增强技术成为提闻光刻分辨率、提闻光刻成像质量的有效途径。在偏振光照明技术中，由于偏振控制的需要，应实时检测照明光的偏振信息。目前，最常用的光束偏振态检测技术是通过对光束斯托克斯參量測量来实现的，提高光束斯 托克斯參量的測量精度至关重要。在先技术1(參见 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))对基于分立旋转波片法的光束斯托克斯參量測量装置进行了优化，采用四个优化的波片快轴角度，从而提高了检测系统的信噪比。该方法为了测量获得光束的全部四个斯托克斯參量，必须至少旋转四次波片，因此无法实现斯托克斯參量的实时测量。在先技术2 (參见 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).)提出了基于相位延迟阵列的光束斯托克斯參量测量装置。其中相位延迟阵列中各相位延迟器的快轴方向采用了在先技术I中所优化的快轴角度，提高了检测系统的信噪比。由于采用了相位延迟器阵列，该装置实现了光束的斯托克斯參量实时测量。同吋，由于该装置所需的相位延迟器阵列为亚波长光栅，采用电子束刻蚀；由于刻蚀エ艺的原因，虽相位延迟器的快轴方向能精确刻蚀，但相位延迟却无法得到精确控制，从而该器件存在相位延迟误差，给斯托克斯參量測量系统带来一定误差。
发明内容本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供ー种光束斯托克斯參量測量装置，以实现光束斯托克斯參量的实时测量，减小光束斯托克斯參量測量装置中相位延迟器件的相位延迟量误差、快轴方向误差和检偏器的透光轴方向误差、消光比误差对光束偏振态测量精度的影响。本发明的技术解决方案如下[0008]ー种光束斯托克斯參量測量装置，其特点在于该装置的构成包括沿系统光轴依次设置的分光棱镜组、相位延迟器阵列、检偏器和光电探测器阵列，所述的光电探测器阵列的输出端接信号处理系统，所述的光电探测器阵列各単元与所述的相位延迟器阵列各単元
对应,并根据所述待测光的偏振方向，调整所述的检偏器的透光轴方向与所述待测光束的偏振方向平行及垂直后，分别再进行待测光束的偏振參量测量。所述的分光棱镜组为分光比已知的分光棱镜的组合，将一束入射光形成多个出射子光束。所述相位延迟器阵列是由四个相同的相位延迟器在同一平面内按四象限排列组成，分别为第一相位延迟器、第二相位延迟器、第三相位延迟器、第四相位延迟器；所述的第一相位延迟器、第二相位延迟器、第三相位延迟器、第四相位延迟器的快轴方向与所述的检偏器的透光轴方向夹角Θ i(i = 1，2，3，4)分别为-45°、0°、30°和60°，所述相位延迟 器产生90°相位延迟量。所述的光电探测器阵列为多个光电探測器形成的组合体，或为ニ维面阵探测器，所述的光电探测器阵列各単元与所述的相位延迟器阵列各単元一一对应，是由相同的在同一平面内按四象限排列的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器组成。利用所述的光束斯托克斯參量測量装置进行光束斯托克斯參量测量的方法，其特征在于当已知待测光束的偏振方位角为P时该方法包括下列步骤①调整所述的检偏器的透光轴方向与所述的待测光束的偏振方向垂直，调整所述的相位延迟器阵列使其第一相位延迟器、第二相位延迟器、第三相位延迟器、第四相位延迟器的快轴方向与所述的检偏器的透光轴方向夹角Θ Ji = 1，2，3，4)分别为-45°、0°、30°和60°，并按下述公式计算系统矩阵A的逆矩阵A—1的值
\ 12 14 へ1A"X = η °23
3Ι 32
fl4l fl4Z 43 a44其中矩阵各元素分别为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装置对待测光束进行测量，所述的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器分别得到待测光束的光强信息为,I，/2 Α，!4， 并按下列公式计算得到第一次斯托克斯參量 :S0 ,S1 ^ S2 , S,；
权利要求1.ー种光束斯托克斯參量測量装置，其特征在于该装置的构成包括沿系统光轴依次设置的分光棱镜组(2)、相位延迟器阵列(3)、检偏器(4)和光电探测器阵列(5)，所述的光电探测器阵列(5)的输出端接信号处理系统(6)，所述的光电探测器阵列(5)各単元与所述的相位延迟器阵列(3)各単元一一对应，井根据所述待测光的偏振方向，调整所述的检偏器(4)的透光轴方向与所述待测光束的偏振方向平行及垂直后，分别再进行待测光束的偏振參量测量。
2.根据权利要求I所述的光束斯托克斯參量測量装置，其特征在于所述的分光棱镜组(2)为分光比已知的分光棱镜的组合,将一束入射光形成多个出射子光束。
3.根据权利要求I所述的光束斯托克斯參量測量装置，其特征在于所述相位延迟器阵列(3)是由四个相同的相位延迟器在同一平面内按四象限排列组成，分别为第一相位延迟器(301)、第二相位延迟器(302)、第三相位延迟器(303)、第四相位延迟器(304);所述 的第一相位延迟器(301)、第二相位延迟器(302)、第三相位延迟器(303)、第四相位延迟器(304)的快轴方向与所述的检偏器(4)的透光轴方向夹角0i(i = 1,2, 3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，所述相位延迟器产生90°相位延迟量。
4.根据权利要求I所述的光束斯托克斯參量測量装置，其特征在于所述的光电探测器阵列(5)为多个光电探测器形成的组合体，或为ニ维面阵探测器，由相同的在同一平面内按四象限排列的第一光电探测器(501)、第二光电探测器(502)、第三光电探测器(503)、第四光电探测器(504)组成，并与所述的相位延迟器阵列(3)的第一相位延迟器(301)、第二相位延迟器(302)、第三相位延迟器(303)、第四相位延迟器(304)—一对应。
专利摘要一种光束斯托克斯参量测量装置，该偏振测量装置由分光棱镜组、相位延迟器阵列、检偏器、光电探测器阵列以及信号处理系统组成，光电探测器阵列各单元与相位延迟器阵列各单元一一对应。本实用新型可以对光束斯托克斯参量实时测量，减小了相位延迟器件的相位延迟量误差、快轴方向误差和检偏器的透光轴方向误差、消光比误差对光束偏振态测量精度的影响。
文档编号G01J4/00GK202648799SQ20122024424
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者汤飞龙, 李中梁, 王向朝, 步扬, 曹绍谦 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所