[发明专利]提高光束偏振度测量精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光束偏振度的检测，特别是一种提高光束偏振度测量精度的方法。

背景技术

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k1的缩小为动力的。最近几年，浸没式光刻技术取得了快速发展。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，使得投影物镜的数值孔径得到显著提高。当光刻机投影物镜的数值孔径接近0.8或者更大时，照明光的偏振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，偏振照明要求具有不同的线偏振方向的偏振光，如x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，光刻机的照明系统中存在诸多因素会影响光的偏振态。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。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信息，并反馈控制照明系统中的旋转波片，保证具有高偏振度的线偏振光输出。此外，还需要进行偏振照明检测以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法的偏振参数检测装置。图2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2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。该平行光束作为待测光束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，可以得到待测光束的斯托克斯参数和偏振度。但该装置所需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。该方法是在用相位延迟器件和检偏器构成偏振检测装置之前测量各器件的偏振特性，包括相位延迟器件相位延迟量的面内分布、快轴方向和检偏器的透光轴方向、消光比分布等。但该方法不能测量构成偏振检测装置后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。因此，当偏振检测装置中存在相位延迟器件快轴定位误差、检偏器透光轴定位误差时，仍将影响偏振度的测量结果。

发明内容

为减小器件制造过程中产生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、消光比误差，以及构成偏振检测装置时相位延迟器件的快轴方向定位误差和检偏器的透光轴方向定位误差对偏振度测量的影响，本发明提出一种提高光束偏振度测量精度的方法。该方法通过调整检偏器透光轴的方向，可以有效减小相位延迟器件和检偏器的上述误差对偏振度测量结果的影响。

本发明的技术解决方案如下：

一种提高光束偏振度测量精度的方法，使用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，所述的相位延迟器件在驱动器的驱动下可绕装置系统光轴旋转，待测光束平行于系统光轴入射至所述的相位延迟器件和检偏器，并由所述的光电探测器探测，该光电探测器输出的电信号送入所述的信号处理系统进行数据处理，其特点在于，根据所述的待测光束的偏振方向，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平行或垂直后，再进行待测光束的偏振度的测量。

当概知待测光束的偏振方向时，其具体测量步骤如下：

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平行或垂直；

②利用所述的偏振检测装置对待测光束进行测量并经数据处理后，最终得到所述的待测光束的斯托克斯参数和偏振度。

当未知待测光束的偏振方向时，其具体测量步骤如下：

①利用所述的偏振检测装置按现有的方法测量并经数据处理后获得待测光束的第一次斯托克斯参数和待测光束的偏振方向；

②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平行或垂直；