CN104515466A - 一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，其有以下部分组成：光纤，XY位移台，准直镜头，双层密度盘，五棱镜，光电探测器，聚焦物镜，微孔反射镜。在进行光学检测时，光纤衍射球面波经准直、聚焦再经微孔衍射为较大NA的近似标准球面波，可以作为光纤点衍射干涉仪的测试以及参考球面波，它可以在保留光纤优点的同时，使光纤点衍射干涉仪的检测范围得到提升。本发明构造的光纤点衍射干涉仪可以用在极紫外光刻光学检测中。

Description

一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源

技术领域

本发明涉及属于光学精密检测领域，特别涉及一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源。

背景技术

极紫外光刻技术被认为是最具潜力的下一代光刻技术，它是使用13.5nm的极紫外光将掩膜上的图形投影成像在涂敷有光刻胶的硅片上。为了实现投影光学***衍射极限的分辨率，根据Marachel判据，要求***波像差小于λ/14，即1nmRMS。以六面反射镜组成的投影光学***为例，每一个光学元件引起的波像差分配到上的这对于检测光学元件面形以及波像差的干涉仪精度提出了很高的要求。点衍射干涉仪使用小孔衍射产生的近似标准球面波作为参考球面波，避免了传统干涉仪对参考元件面形精度的依赖，可以满足极紫外光刻对光学检测精度的要求。

1972年Raymond N.Smartt和J.Strong首先提出的点衍射干涉仪的思想，其采用微孔衍射产生的标准球面波作为参考球面波，大大提高了干涉检测的精度，但是由于早期微孔点衍射干涉仪存在的难以加入移相装置以及难以实现微孔精密对准的缺点，大大限制了其发展。随着光纤制造技术的发展以及成熟，人们已经能够将光纤的纤芯做的很细，具备了用光纤实现点衍射的条件。光纤的加入增加了光路的灵活性，更加容易实现光束控制，但由于光纤线芯不可能做的如微孔直径那么小，始终在微米量级，这就限制了光纤衍射球面波的NA，进而限制了光学元件面形或是光学***波像差的检测范围，这限制了其在大NA光学***比如极紫外光刻投影光学***中的使用。

发明内容

本发明要解决现有技术中光纤点衍射干涉仪的检测范围过小的技术问题，提供一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，在光路方向上依次包括：光纤，XY位移台，准直镜头，双层密度盘，五棱镜，光电探测器，聚焦物镜以及微孔反射镜；

所述微孔反射镜上微孔的对准由XY位移台；

在所述双层密度盘上：第一层密度盘设有1/4波片以及光栅刻线方向和转轮半径方向分别成0°和90°的两块光栅；第二层密度盘设有两个偏振片，透振方向分别与1/4波片快轴方向成45°，并且两个偏振片的透振方向垂直；

光纤发出的衍射球面波可经准直镜头准直为平行光束，在经过聚焦物镜聚焦到微孔反射镜的微孔上，衍射出较大NA的近似标准球面波。

在上述技术方案中，其与光纤末端的接口为标准FC-PC接口。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，整个波面参考源有效将微孔点衍射优点加入到光纤点衍射干涉仪中。

本发明的能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，整个波面参考源与光纤末端的接口为标准接口，整个装置具有可移植性。

本发明的能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，在波面参考源中加入偏振检测***，与光纤上的偏振控制器组成偏振控制***，可以有效提高干涉条纹对比度，并且偏振检测***在检测完后可以移出光路，即不对光路产生额外误差。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为光纤点衍射干涉仪波面参考源原理图。

图2为双层密度盘上波片安装示意图。

图3为微孔反射镜示意图。

图中的附图标记表示为：

1.光纤；2.XY位移台；3.准直镜头；4.双层密度盘；5.五棱镜；6.光电探测器；7.聚焦物镜；8.微孔反射镜；9.通孔+通孔；10.通孔+通孔；11.1/4波片+偏振片；12.光栅+通孔；13.光栅+通孔；14.1/4波片+偏振片；16.矩形窗口；17.微孔。

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明的技术构思是将光纤衍射的较小NA球面波经过准直、聚焦再衍射成较大NA的标准球面波，并且在其中加入了对光束偏振态进行检测的装置，以配合对光束偏振态进行控制，提高干涉条纹的对比度。

一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，首先将光纤衍射球面波经准直镜头准直为平行光束，在经过高质量聚焦物镜聚焦到微孔反射镜的微孔上，衍射出NA较高的近似标准球面波。

在上述波面参考源的准直镜头和聚焦物镜之间加入了光束偏振检测***，由双层密度盘上的波片组合、五棱镜、光电探测器组成。

上述波面参考源的微孔反射镜上微孔的对准由XY位移台、双层密度盘上的光栅以及精密三维调整台构成。

此波面参考源与光纤的接口为标准FC-PC接口，其最终效果在于产生比光纤衍射NA更大的近似标准球面波。

下面结合附图对本发明做以详细说明。

如图1所示，本发明的光纤点衍射干涉仪波面参考源包括：光纤1，XY位移台2，准直镜头3，双层密度盘4，五棱镜5，光电探测器6，聚焦物镜7以及微孔反射镜8。在偏振控制以及微孔对准阶段完成后，将双层密度盘4恢复为通孔状态，五棱镜5移出光路，光纤衍射球面波经准直、聚焦再衍射为较大NA的近似标准球面波，在构造出两个同样的波面参考源后，就可以分别作为光纤点衍射干涉仪的参考以及测试波面参考源，用于高精度光学检测。下面分别介绍具体的偏振控制以及微孔对准过程。

如图2所示双层密度盘4的波片安装示意图，第一层密度盘安装的是1/4波片以及光栅刻线方向和转轮半径方向分别成0°和90°的两块光栅，第二层密度盘安装两个偏振片，透振方向分别与1/4波片快轴方向成45°，并且两个偏振片的透振方向垂直，通过两层波片的组合实现圆偏振光和线偏振光的检测。具体到图2的组合方式：通孔+通孔9和通孔+通孔10分别表示第一、二层密度盘上均为通孔；1/4波片+偏振片11表示第一层密度盘安装的是1/4波片，此波片快轴方向和转轮半径方向重合，第二层密度盘安装透振方向与1/4波片快轴方向成45°的偏振片，且透振方向在1/4波片快轴方向右边；光栅+通孔12表示第一层密度盘安装的光栅刻线方向和转轮半径方向成90°，第二层密度盘为通孔；光栅+通孔13表示第一层密度盘安装的光栅刻线方向和转轮半径方向成0°，第二层密度盘为通孔；1/4波片+偏振片14的第一层波片安装和1/4波片+偏振片11相同，第二层偏振片透振方向与1/4波片快轴方向也成45°，但透振方向在1/4波片快轴方向左边。在偏振控制阶段，使用五棱镜5下的单轴位移台将其移入光路，这样光束在经过五棱镜5后偏折90°到光电探测器上，将双层密度盘4的转孔转到检测偏振态的状态，以检测圆偏振态为例，波片的状态为1/4波片+偏振片11，偏振片的透振方向与1/4波片快轴方向成45°，调整偏振控制器当光电探测器6出现消光时，光束的偏振态为圆偏振态。

如图3所示的微孔反射镜8示意图，在微孔17的四周分别有四个矩形窗口16，四个矩形窗口的中心组成正方形。在偏振控制阶段完成后，将五棱镜5移出光路，准直光束经过聚焦物镜7聚焦到微孔反射镜8上，将双层密度盘4转孔转到准直光束通过光栅和通孔，光栅周期的选择需要使准直光束经过光栅后0级衍射光聚焦后位于微孔，±1级衍射光束经过聚焦物镜7后位于矩形窗口位置。用显微镜观察微孔后的光强，移动微孔反射镜8下面的精密三维调整台，当微孔反射镜8上的矩形窗口有光束时，微调三维调整台，直到中间微孔处有光束通过，调整离焦量，用CCD观察直到光强最强，此时微孔对准完成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种能够提高光纤点衍射干涉仪检测范围的波面参考源，其特征在于，

在光路方向上依次包括：光纤(1)，XY位移台(2)，准直镜头(3)，双层密度盘(4)，五棱镜(5)，光电探测器(6)，聚焦物镜(7)以及微孔反射镜(8)；

所述微孔反射镜(8)上微孔的对准由XY位移台(2)；

在所述双层密度盘(4)上：第一层密度盘设有1/4波片以及光栅刻线方向和转轮半径方向分别成0°和90°的两块光栅；第二层密度盘设有两个偏振片，透振方向分别与1/4波片快轴方向成45°，并且两个偏振片的透振方向垂直；

光纤(1)发出的衍射球面波可经准直镜头(3)准直为平行光束，在经过聚焦物镜(7)聚焦到微孔反射镜(8)的微孔上，衍射出较大NA的近似标准球面波。

2.根据权利要求1所述的波面参考源，其特征在于，其与光纤末端的接口为标准FC-PC接口。