[发明专利]大测试角度ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置

说明书

技术领域

本发明属于深紫外波段偏振光学薄膜元件光谱检测技术领域，特别涉及一种用于大测试角度(5^o-85^o)下ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置。

技术背景

近年来，193nm ArF准分子激光器作为深紫外光刻机的光源取得了广泛应用。随着光刻技术的发展，193nm光刻机所采用的激光器的功率日益提高，由此对ArF准分子激光器的波长精度、输出效率提出了更高的要求。为了实现高质量的ArF偏振激光输出，激光器腔内需要使用偏振光学元件。激光器腔内的偏振光学元件对于激光输出的功率和偏振度都有重要影响。偏振光学薄膜元件光谱性能的准确表征，对于其光学薄膜元件的膜系设计、工艺优化、加工制备、以及整个ArF准分子激光器的研究都具有重要意义。

目前国际上已经建立的光学薄膜元件偏振特性的测量装置主要是带有偏振光学测量附件的分光光谱仪，现有带偏振光学测量附件的双光路结构分光光谱仪，如美国PE公司的系列分光光谱仪产品, 但是针对ArF激光光学薄膜元件偏振特性测量，上述测量装置有明显的不足之处，分光光谱仪测量装置其偏振特性的测量精度比较有限，且由于工作波长范围很宽，其偏振特性测量波长范围往往不能覆盖到ArF激光的193nm波长。

此类偏振特性测量装置在测量反射光谱时，需要采用专门设计的反射测量附件，受其设计限制测试入射角可调节范围十分有限（<70^o）,不能够满足评价更大入射角时的光学元件的光谱特性，且当进行大入射角度(>15 ^o)光谱测试时，由于光斑扩束现象会导致测试误差明显增大，得到的反射率或透过率光谱测试结果会偏低，无法完成对样品的偏振光谱特性的准确评定。

发明内容

根据ArF激光偏振光学薄膜元件光谱特性精确表征实际需要，并考虑到国际上已经建立的针对ArF激光波长的光学薄膜元件的偏振测量装置的不足，本发明公开了一种用于超大测试角度下(5^o-85^o) ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置。

本发明的技术方案是：

大测试角度ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置，从左到右依次设置ArF激光光源、ArF激光扩束准直镜、可变光阑、起偏器、分束器，分束器将光分为两路光，反射光方向为参比光路，参比光路方向从下至上设置参比光检偏器和参比光探测器，透射光方向为测试光路，测试光路方向从左至右依次设置旋转样品台、测试光检偏器和测试光探测器，在测试光检偏器和测试光探测器之间设置聚焦透镜组，聚焦透镜组由凸凹透镜组组合而成，所述激光扩束准直镜和可变光阑设置在第一真空腔体中，起偏器设置在第二真空腔体中，分束器、参比光检偏器、参比光探测器、旋转样品台、测试光检偏器和测试光探测器设置在第三真空腔体中。

本发明的有益效果是：本发明的装置通过嵌入式聚焦透镜组抑制由于光斑扩束导致的丢光现象，对所有偏振光谱(偏振反射率、偏振透射率)、偏振退偏度测量功能都可以实现超大角度范围内5^o~85^o的变角度测试，从而满足更多的实际应用需求；该装置适用于多种非常规类型的光学薄膜元件的偏振光谱测量，包括平面样品、偰角样品、棱镜样品等。

附图说明

图1：大测试角度ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置的结构示意图。

图2：大测试角度ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置中聚焦透镜组的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为大测试角度ArF激光偏振光学薄膜元件光谱测试装置，该结构设置在真空腔体管路中，真空腔体管路由四个大小不同的矩形真空腔体和连接这些矩形真空腔体之间的圆形管路组成，矩形真空腔体均为径向垂直水平面固定放置在一个金属柜上方。

第一真空腔体1沿水平入射光路方向前后相对开有两个通光口；第二真空腔体2除了沿水平入射光路方向前后相对设有两个通光口，在垂直入射光路方向也设有开口，用于偏振光谱测试时起偏器6在测试光路中的嵌入；第三真空腔体3在沿水平入射光路方向设有前通光口，第三真空腔体3的腔体尾部安装N₂气排气管路，第三真空腔体3轴向上部的密封板上设有开口，利用带有密封胶圈的盖子进行密封，用于取放样品。