偏振检测装置中器件误差的测量方法制造方法及图纸

一种偏振检测装置中器件误差的测量方法，所述的偏振检测装置包括沿装置系统光轴依次设置的相位延迟器件、检偏器和光电探测器，该光电探测器的输出接信号处理系统，其特点在于，斯托克斯参数已知的线偏振光入射至所述的偏振检测装置，设定第一次测量的初始状态并进行测量；设定第二次测量的初始状态并进行测量，第二次测量的初始状态是在第一次测量的初始状态的基础上，分别旋转相位延迟器件和检偏器一定的角度，满足检偏器的旋转角度为相位延迟器件旋转角度的２倍，且旋转方向相同，对测量进行数据处理获得器件的误差。本发明专利技术在无需拆卸偏振检测装置器件的情况下，可快速测量相位延迟器件和检偏器的各类误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及偏振检测装置，特别是一种。
技术介绍
半导体制造技术的进步总是以曝光波长的减小、投影物镜数值孔径的增大以及光 刻工艺因子kl的减小为动力的。最近几年，浸没式光刻技术得到了快速发展。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，使投影物镜的 数值孔径显著提高。当投影物镜的数值孔径接近0. 8或者更大时，照明光的偏振态对光刻 成像的影响已不可忽视。采用合适的偏振光照明是一种在大数值孔径情况下提高成像对比 度的有力方法。对于不同照明方式，偏振照明要求形成不同的线偏振方向，如χ方向偏振 光、y方向偏振光、径向偏振光、切向偏振光等。当使用偏振光照明时，投影曝光装置的照明系统存在诸多因素影响光的偏振态。 最主要的是光学材料的本征双折射和应力双折射使光的偏振度降低。此外，光学薄膜的偏 振特性，光在界面的反射和折射也会影响光的偏振态。因此，在偏振光照明系统中，由于偏 振控制的需要，应实时检测照明光的偏振态，并反馈控制照明系统中的旋转波片，保证高偏 振度的线偏振光输出。此外，还需要进行偏振照明检测用于光刻机的装校和维护。在先技 术1(日本专利特開2005-005521)提出了一种利用旋转相位延迟器的偏振参数检测装置。 图7为在先技术1提出的投影曝光装置中照明光瞳偏振参数检测装置的示意图。由图7可 知，该偏振参数检测装置包括针孔掩模10、变换透镜组20、相位延迟器件2及其驱动器6、检 偏器3、光电探测器4和信号处理系统5。照明光束通过针孔掩模10上的针孔101后，经变 换透镜组20成为平行光束。该平行光束作为入射光束1，依次通过相位延迟器件2和检偏 器3后由光电探测器4探测。所述的针孔掩模10置于投影曝光装置的掩模面或附近，或者与掩模面共轭的平 面或附近(或硅片面或附近，或者与硅片面共轭的平面或附近)。利用在先技术1中的装置进行测量时，相位延迟器件2绕装置的系统光轴旋转，利 用在先技术1和在先技术2(日本专利特開2006-179660)中的数据处理方法对光电探测 器输出的电信号进行处理，可以得到入射光束的斯托克斯参数，进而得到偏振态分布。但该 装置的相位延迟器件和检偏器均工作在深紫外波段，在此波段难以按照设计指标制造理想 的器件，因此会产生斯托克斯参数和偏振度测量误差。为此，在先技术2提出了不受相位延迟器件和检偏器相关误差的影响、高精度的 测量偏振态分布的方法。该方法是在用波片和检偏器构成偏振检测装置之前测量各器件 的偏振特性，包括波片相位延迟量的面内分布、快轴方向和检偏器的透光轴方向、消光比分 布。但是该方法仍不能测量安装在偏振检测装置的相位延迟器件的快轴方向和检偏器透光 轴的方向的定位误差，无法消除构成偏振检测装置的器件的角度定位误差对偏振测量的影 响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于补充上述现有技术的不足，提供一种偏振检测装置中器件误差 的测量方法，更确切地说，是一种偏振检测装置中相位延迟器件和检偏器各类误差的测量 方法。通过测量可以获得制造过程中和构成偏振检测装置时出现的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。本专利技术的技术解决方案如下一种，所述的偏振检测装置的构成包括沿装 置系统光轴依次设置的相位延迟器件、检偏器和光电探测器，该光电探测器的输出接信号 处理系统，其特征在于所述的入射光束的斯托克斯参数是已知的；第一次测量时的初始状态是所述的相位延迟器件的快轴角度为θ i、所述的检偏 器的透光轴角度为CI1,并进行第一次测量；第二次测量时的初始状态是在第一次测量初始状态的基础上，再沿同一方向旋转 所述的相位延迟器件和所述的检偏器的角度，使相位延迟器件的快轴角度为θ ，检偏 器的透射轴角度为α ，进行第二次测量；所述的信号处理系统对测量数据进行处理，经计算后得到器件误差。所述的的具体测量步骤如下①设置第一次测量的初始状态设系统光轴为迪卡儿坐标的ζ轴，ζ轴的正向为光 束前进方向，与ζ轴垂直的平面为xy平面，在xy平面内先选定任一 χ轴方向，并定义χ轴正 方向与入射的线偏振光的偏振方向之间的角度为偏振方位角…χ轴正方向与相位延迟器件 快轴之间的角度为快轴角度θ，χ轴正方向与检偏器透光轴之间的角度为透光轴角度α， 以所述的相位延迟器件和检偏器的设计参数为基准，调整所述的相位延迟器件的快轴角度 为θ i、所述的检偏器的透光轴角度为CI1,并设定此状态为第一次测量的初始状态；②第一次测量利用驱动器驱动所述的相位延迟器件旋转，所述的光电探测器探 测光信号并输出电信号，所述的电信号经所述的信号处理系统数据处理后，得到入射光束 的斯托克斯参数(Sel0，Sell, sel2, sel3)，禾Ij用下列公式计算出相应的偏振度Vel和偏振方位角炉el,偏振度Vel为Vel= is2^ + sf+si,V ^IO偏振方位角外ι:_arctan(5el2/.yell) 2 “‘则偏振方位角误差却1=外if =Ja1-Z^1=*偏振度误差为ΔV1 = Vel-V = IIi1,其中 Δ θ工为所述的相位延迟器件的快轴角度误差，Δ α工为检偏器的透射轴角度误差，V为入射 光束的偏振度4为入射光束的偏振方位角；③设置第二次测量的初始状态先恢复所述的相位延迟器件和检偏器至第一次 测量时的初始状态，再沿同一方向将所述的相位延迟器件旋转β角，将所述的检偏器旋转52β角，其中β < 5° ；④第二次测量所述的驱动器驱动所述的相位延迟器件旋转，所述的光电探测器 探测光信号并输出电信号，所述的电信号经所述的信号处理系统对所述的电信号进行数 据处理，数据处理时仍以第一次测量时的快轴角度Q1和透光轴角度α工为初始角度，显 然，第二测量时，所述的快轴角度的误差为Δ θ2= Δ θ 1+β，所述的透射轴角度的误差 为Δ α 2 = Δ α 1+2 β，而相位延迟量误差Δ δ和消光系数ρ保持不变，数据处理后得到 入射光束的斯托克斯参数，计算出相应的偏振度和偏振方位角外2，则偏振方位角误差 J炉识=Jct2-2J込=《，偏振度误差为AV2 = Ve2-V = m2 ；⑤获取理论数据透光轴角度误差与快轴角度误差满足Δ α -2 Δ θ = q，通过仿 真得到斯托克斯参数已知的线偏振光的偏振度误差随快轴角度误差△ θ和相位延迟 量误差Δ δ变化的理论数据，得到一个理论曲面AV = f(A θ，Δ δ)；⑥确定误差在所述的理论曲面中，偏振度误差AV = Hi1K对应的坐标为(Δ θ π， Δ δ u)，偏振度误差AV = Ki2对应的坐标为(Δ θ2 , Δ δ2 )，其中i = 1,2,3,……，根据 两次测量时快轴角度误差Δ θ2 = Δ θ1+β的关系，在坐标(Δ θπ，Δ 和(Δ θ2 , Δ δ 2i)中找到满足 Δ θ 2c = Δ θ 、且 Δ δ 2c = Δ δ lc 的坐标(Δ θ lc，Δ δ lc)，则快轴 角度误差Δ θ = Δ θ工。、相位延迟量误差Δ δ = Δ δ工。，再根据Δα = 2Δ θ +q求透射轴 角度误差Δα = 2Δ θ lc+qo所述的相位延迟器件为产生90°相位延迟的四分之一波片、电光调制器或光弹调 制器。所述的驱动器驱动所述的相位延迟器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振检测装置中器件误差的测量方法，所述的偏振检测装置的构成包括沿装置系统光轴依次设置的相位延迟器件、检偏器和光电探测器，该光电探测器的输出接信号处理系统，其特征在于：所述的入射光束的斯托克斯参数是已知的；第一次测量时的初始状态为所述的相位延迟器件的快轴角度为θ↓［１］、所述的检偏器的透光轴角度为α↓［１］，进行第一次测量；第二次测量时的初始状态是在第一次测量初始状态的基础上，再沿同一方向旋转所述的相位延迟器件和所述的检偏器的角度，使相位延迟器件的快轴角度为θ↓［１］＋β，所述的透射轴角度为α↓［１］＋２β，进行第二次测量；所述的信号处理系统对测量数据进行处理，经计算后得到器件误差。

【技术特征摘要】
一种偏振检测装置中器件误差的测量方法，所述的偏振检测装置的构成包括沿装置系统光轴依次设置的相位延迟器件、检偏器和光电探测器，该光电探测器的输出接信号处理系统，其特征在于所述的入射光束的斯托克斯参数是已知的；第一次测量时的初始状态为所述的相位延迟器件的快轴角度为θ1、所述的检偏器的透光轴角度为α1，进行第一次测量；第二次测量时的初始状态是在第一次测量初始状态的基础上，再沿同一方向旋转所述的相位延迟器件和所述的检偏器的角度，使相位延迟器件的快轴角度为θ1+β，所述的透射轴角度为α1+2β，进行第二次测量；所述的信号处理系统对测量数据进行处理，经计算后得到器件误差。2.根据权利要求1所述的偏振检测装置中器件误差的测量方法，其特征在于具体测量 步骤如下①设置第一次测量的初始状态设系统光轴为迪卡儿坐标的ζ轴，ζ轴的正向为光束前 进方向，与ζ轴垂直的平面为xy平面，在xy平面内先选定任一 χ轴方向，并定义χ轴正方 向与入射的线偏振光的偏振方向之间的角度为偏振方位角…χ轴正方向与相位延迟器件快 轴之间的角度为快轴角度θ，χ轴正方向与检偏器透光轴之间的角度为透光轴角度α，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中梁，王向朝，唐锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]