CN104792424A - 光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法 - Google Patents
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Abstract
光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法涉及光学测量技术领域，该方法可以有效判断参考光和测试光是否等光程，价格相对便宜。在第一个偏振分光棱镜后，增加一个偏振分光棱镜、两个偏振片、两个耦合镜头和两根光纤，将参考光和测试光的光程情况反映到干涉图上，从干涉图的对比度这一直观的物理量来判断参考光和测试光的光程差，采用的是光学方法而非机械方法进行等光程位置的调整，可定量给出参考光和测试光的光程情况，具有高精度、高效率、操作简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及一种光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法。
背景技术
极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography,EUVL)是下一代光刻技术的最佳候选技术，适应于22nm及以下节点数代超大规模集成电路的制造，采用13.5nm的曝光波长将掩膜上的电路图形成像到晶圆上。由于EUV波段的特点，EUVL投影曝光物镜***必须采用全反射式光学***。为使掩膜上的图形能近于完美地成像在晶圆上，要求投影曝光物镜***具有衍射极限的分辨率，由Marachel判据可知，此时投影曝光物镜***的波像差约为1.0nm RMS。传统商用菲佐干涉仪或泰曼-格林干涉仪由于受参考元件的限制，其检测精度约为λ/20PV(λ＝632.8nm)，不能满足极紫外光刻投影物镜***波像差检测精度的要求。
点衍射干涉仪采用衍射产生的近于理想的球面波作为参考光，避免了采用参考元件的作法，可以实现极高精度的波像差检测。光纤点衍射干涉仪通过单模光纤衍射产生的球面波作为参考光，比起微孔式的点衍射干涉仪在调整方面要简单的多。但是，在光纤点衍射干涉仪中采用的是短相干长度的激光器，为提高测量精度，避免环境的应先，要求参考光路和测试光路是等光程的，这就给实际光路调节带来了很大的一个难题。
在光纤点衍射干涉仪中，将参考光和测试光耦合入同一根光纤中，由于两束光在光纤中严格共光路，因此，它们的干涉场为零条纹。通过零条纹来判断参考光和测试光是否等光程是个相当困难的事情，有时甚至误判。
在等光程位置调整中，可以采用LenScan进行严格的光路追迹，从而精确调整参考光和测试光的光程，实现等光程位置的调整。然而，LenScan是用来测量透镜间距用的，价格昂贵，且LenScan体积较大，直接用于光纤点衍射干涉仪等光程位置调整中存在诸多不方便之处。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法，该方法可以定量、快速、高效地判断参考光和测试光是否等光程，操作方便，价格便宜。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：短相干长度的激光器发出的激光经过中性密度滤光片和1/2波片后，经第一偏振分光棱镜分出两路光：第一路光经过第一1/4波片、第一角锥棱镜和第一平面反射镜后，原路返回第一偏振分光棱镜；第二路光经过第二1/4波片、第二角锥棱镜和第二平面反射镜后，原路返回第一偏振分光棱镜，通过调整，使两路光的光程差小于2厘米；
步骤二：原路返回第一偏振分光棱镜的两路光中，第一路光经过第二偏振分光棱镜和第一偏振片后，通过第一耦合透镜耦合入第一光纤；第二路光经过第二偏振分光棱镜和第二偏振片后，通过第二耦合透镜耦合进入第二光纤中，第一光纤和第二光纤分别衍射产生的第一球面波和第二球面波，两个球面波发生干涉叠加，直接用CCD记录干涉条纹；
步骤三：调节1/2波片，使第二偏振分光棱镜分出的两路光的光强基本一致；旋转第一偏振片和第二偏振片，使进入第一光纤和第二光纤的两束光波的偏振态基本一致；从而提高干涉条纹的对比度
步骤四：调节第一角锥棱镜，使两路光的光程差小于光源的相干长度，进一步调整角锥棱镜，获得对比度最高的干涉条纹，此时两路光的光程相等；
步骤五：将第二偏振分光棱镜、第二偏振片、第二耦合透镜和第二光纤去掉，使原路返回第一偏振分光棱镜的两路光经过第一偏振片和第一耦合透镜耦合后进入第一光纤中；从激光器出射到CCD上每一点，两路光的光程差相等，CCD上记录了零条纹干涉图，从而完成光纤点衍射干涉仪等光程位置的调整。
本发明的有益效果是：在第一个偏振分光棱镜后，增加一个偏振分光棱镜、两个偏振片、两个耦合镜头和两根光纤，将参考光和测试光的光程情况 反映到干涉图上，从干涉图的对比度这一直观的物理量来判断参考光和测试光的光程差，采用的是光学方法而非机械方法进行等光程位置的调整，可定量给出参考光和测试光的的光程情况，具有高精度、高效率、操作简单等优点。
附图说明
图1本发明光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法装置示意图。
图2本发明光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法调整后的装置示意图。
图中：1、激光器，2、中性密度滤光片，3、1/2波片，4、第一偏振分光棱镜，5、第一1/4波片，6、第一角锥棱镜，7、第一平面反射镜，8、第二1/4波片，9、第二平面反射镜，10、第二角锥棱镜，11、PZT，12、第二偏振分光棱镜，13、第二偏振片，14、第二耦合透镜，15、第二光纤，16、第一偏振片，17第一耦合透镜，18、第一光纤，19、第一光纤衍射球面波，20、第二光纤衍射球面波，21、CCD探测器，22、计算机和23、一根光纤衍射球面波。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法，该方法包括如下部件：激光器1、中性密度滤光片2、1/2波片3、第一偏振分光棱镜4、第一1/4波片5、第一角锥棱镜6、第一平面反射镜7、第二1/4波片8、第二平面反射镜9、第二角锥棱镜10、压电陶瓷11、第二偏振分光棱镜12、第二偏振片13、第二耦合透镜14、第二光纤15、第一偏振片16、第一耦合透镜17、第一光纤18、第一光纤衍射球面波19、第二光纤衍射球面波20、CCD探测器21、计算机22。包括以下步骤：
步骤一：短相干长度的激光器1发出的激光经过中性密度滤光片2和1/2波片3后，经第一偏振分光棱镜4分出两路光：p-偏振光和s-偏振光；s-偏振向左传播，经过第一1/4波片5后成为圆偏振光，经由第一角锥棱镜6和第一平面反射镜7后原路返回，经过第一1/4波片5后成为p-偏振光后返 回第一偏振分光棱镜4；p-偏振光经过第二1/4波片8后成为圆偏振光，经由第二角锥棱镜10和第二平面反射镜9后原路返回，经过第二1/4波片8后成为s-偏振光后返回第一偏振分光棱镜4，通过调整，使两路光的光程差小于2厘米；
步骤二：原路返回的第二偏振分光棱镜12成为p-偏振光后继续向水平方向传播，通过第一偏振片16和第一耦合透镜17耦合入第一光纤18；原路返回第二偏振分光棱镜12成为s-偏振光后反射向下，通过第二偏振片13后，通过耦合透镜14耦合进入第二光纤15中，第一光纤18和第二光纤15衍射产生的第一光纤衍射球面波19和第二光纤衍射球面波20发生干涉叠加，不采用成像物镜，直接用CCD21记录干涉条纹；其中第一光纤18和第二光纤15的长度相等，并且其末端平行的靠在一起，第一光纤18和第二光纤20的纤芯间距为125μm；
步骤三：调节1/2波片，使第二偏振分光棱镜12分出的两路光的光强基本一致；旋转第一偏振片16和第二偏振片13，使进入第一光纤18和第二光纤15的两束光波的偏振态基本一致，从而提高干涉条纹对比度；
步骤四：当两路光的光程差在光源的相干长度内时，出现较稳定的干涉条纹，通过PZT 11调节角锥棱镜6，以改变两路光的光程，当干涉条纹的对比度达到最大且条纹稳定时，此时，两路光的光程相等；
步骤五：如图2所示，将第二偏振分光棱镜12、第二偏振片13、第二耦合透镜14和第二光纤15去掉，使原路返回第一偏振分光棱镜4的两路光经过第一偏振片16和第一耦合透镜17耦合后进入第一光纤18中；从激光器1出射到CCD 21上每一点，两路光的光程差相等，CCD 21上记录了一根光纤衍射球面波23零条纹干涉图，从而完成光纤点衍射干涉仪等光程位置的调整。
Claims (2)
1.光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：短相干长度的激光器发出的激光经过中性密度滤光片和1/2波片后，经第一偏振分光棱镜分出两路光：第一路光经过第一1/4波片、第一角锥棱镜和第一平面反射镜后，原路返回第一偏振分光棱镜；第二路光经过第二1/4波片、第二角锥棱镜和第二平面反射镜后，原路返回第一偏振分光棱镜，通过调整，使两路光的光程差小于2厘米；
步骤二：原路返回第一偏振分光棱镜的两路光中，第一路光经过第二偏振分光棱镜和第一偏振片后，通过第一耦合透镜耦合入第一光纤；第二路光经过第二偏振分光棱镜和第二偏振片后，通过第二耦合透镜耦合进入第二光纤中，第一光纤和第二光纤衍射分别产生的第一球面波和第二球面波，两个球面波发生干涉叠加，直接用CCD记录干涉条纹；
步骤三：调节1/2波片，使第二偏振分光棱镜分出的两路光的光强基本一致；旋转第一偏振片和第二偏振片，使进入第一光纤和第二光纤的两束光波的偏振态基本一致，从而提高干涉条纹的对比度；
步骤四：调节第一角锥棱镜，使两路光的光程差小于光源的相干长度，进一步调整第一角锥棱镜，获得对比度最高的干涉条纹，此时两路光的光程相等；
步骤五：将第二偏振分光棱镜、第二偏振片、第二耦合透镜和第二光纤去掉，使原路返回第一偏振分光棱镜的两路光经过第一偏振片和第一耦合透镜耦合后进入第一光纤中；从激光器出射到CCD上每一点，两路光的光程差相等，CCD上记录了零条纹干涉图，从而完成光纤点衍射干涉仪等光程位置的调整。
2.根据权利要求1所述的光纤点衍射干涉仪等光程位置调整方法，其特征在于，所述第一光纤和第二光纤的长度相等，并且其末端平行的靠在一起，第一光纤和第二光纤的纤芯间距为125μm。
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