[实用新型]光束斯托克斯参量测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及光束斯托克斯参量的测量，特别是一种光束斯托克斯参量测量装置。

背景技术

193nm浸没式光刻是32nm节点主流光刻技术。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1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增大，采用偏振光照明结合分辨率增强技术成为提高光刻分辨率、提高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参量测量来实现的，提高光束斯托克斯参量的测量精度至关重要。

在先技术1(参见D.Sabatke,M.R.Descour,E.I.Dereniak,W.C.Sweatt,S.A.Kemme,and G.S.Phipps,“Optimization of retardance for a complete Stokes polarimeter,”Opt.Lett.25(11),802–804(2000))对基于分立旋转波片法的光束斯托克斯参量测量装置进行了优化，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参量，必须至少旋转四次波片，因此无法实现斯托克斯参量的实时测量。

在先技术2（参见T.Hamamoto,H.Toyota,and H.Kikuta,“Microretarder array for imaging polarimetry in the visible wavelength region,”in Lithographic and 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参量测量装置。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1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参量实时测量。同时，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；由于刻蚀工艺的原因，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，给斯托克斯参量测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，提供一种光束斯托克斯参量测量装置，以实现光束斯托克斯参量的实时测量，减小光束斯托克斯参量测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：

一种光束斯托克斯参量测量装置，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单元与所述的相位延迟器阵列各单元一一对应，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参量测量。

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测器形成的组合体，或为二维面阵探测器，所述的光电探测器阵列各单元与所述的相位延迟器阵列各单元一一对应，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参量测量装置进行光束斯托克斯参量测量的方法，其特征在于：当已知待测光束的偏振方位角为时，该方法包括下列步骤：