一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，其有以下部分組成：光纖，XY位移臺(tái)，準(zhǔn)直鏡頭，雙層密度盤，五棱鏡，光電探測器，聚焦物鏡，微孔反射鏡。在進(jìn)行光學(xué)檢測時(shí)，光纖衍射球面波經(jīng)準(zhǔn)直、聚焦再經(jīng)微孔衍射為較大NA的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波，可以作為光纖點(diǎn)衍射干涉儀的測試以及參考球面波，它可以在保留光纖優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，使光纖點(diǎn)衍射干涉儀的檢測范圍得到提升。本發(fā)明構(gòu)造的光纖點(diǎn)衍射干涉儀可以用在極紫外光刻光學(xué)檢測中。
【專利說明】一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于光學(xué)精密檢測領(lǐng)域，特別涉及一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源。

【背景技術(shù)】
[0002]極紫外光刻技術(shù)被認(rèn)為是最具潛力的下一代光刻技術(shù)，它是使用13.5nm的極紫外光將掩膜上的圖形投影成像在涂敷有光刻膠的硅片上。為了實(shí)現(xiàn)投影光學(xué)系統(tǒng)衍射極限的分辨率，根據(jù)Marachel判據(jù)，要求系統(tǒng)波像差小于λ/14，即InmRMS。以六面反射鏡組成的投影光學(xué)系統(tǒng)為例，每一個(gè)光學(xué)元件引起的波像差分配到上的這對于檢測光學(xué)元件面形以及波像差的干涉儀精度提出了很高的要求。點(diǎn)衍射干涉儀使用小孔衍射產(chǎn)生的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波作為參考球面波，避免了傳統(tǒng)干涉儀對參考元件面形精度的依賴，可以滿足極紫外光刻對光學(xué)檢測精度的要求。
[0003]1972年Raymond N.Smartt和J.Strong首先提出的點(diǎn)衍射干涉儀的思想，其采用微孔衍射產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)球面波作為參考球面波，大大提高了干涉檢測的精度，但是由于早期微孔點(diǎn)衍射干涉儀存在的難以加入移相裝置以及難以實(shí)現(xiàn)微孔精密對準(zhǔn)的缺點(diǎn)，大大限制了其發(fā)展。隨著光纖制造技術(shù)的發(fā)展以及成熟，人們已經(jīng)能夠?qū)⒐饫w的纖芯做的很細(xì)，具備了用光纖實(shí)現(xiàn)點(diǎn)衍射的條件。光纖的加入增加了光路的靈活性，更加容易實(shí)現(xiàn)光束控制，但由于光纖線芯不可能做的如微孔直徑那么小，始終在微米量級，這就限制了光纖衍射球面波的NA，進(jìn)而限制了光學(xué)元件面形或是光學(xué)系統(tǒng)波像差的檢測范圍，這限制了其在大NA光學(xué)系統(tǒng)比如極紫外光刻投影光學(xué)系統(tǒng)中的使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖點(diǎn)衍射干涉儀的檢測范圍過小的技術(shù)問題，提供一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，在光路方向上依次包括:光纖，XY位移臺(tái)，準(zhǔn)直鏡頭，雙層密度盤，五棱鏡，光電探測器，聚焦物鏡以及微孔反射鏡;
[0007]所述微孔反射鏡上微孔的對準(zhǔn)由XY位移臺(tái)；
[0008]在所述雙層密度盤上:第一層密度盤設(shè)有1/4波片以及光柵刻線方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向分別成0°和90°的兩塊光柵；第二層密度盤設(shè)有兩個(gè)偏振片，透振方向分別與1/4波片快軸方向成45°，并且兩個(gè)偏振片的透振方向垂直；
[0009]光纖發(fā)出的衍射球面波可經(jīng)準(zhǔn)直鏡頭準(zhǔn)直為平行光束，在經(jīng)過聚焦物鏡聚焦到微孔反射鏡的微孔上，衍射出較大NA的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波。
[0010]在上述技術(shù)方案中，其與光纖末端的接口為標(biāo)準(zhǔn)FC-PC接口。
[0011]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0012]本發(fā)明的能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，整個(gè)波面參考源有效將微孔點(diǎn)衍射優(yōu)點(diǎn)加入到光纖點(diǎn)衍射干涉儀中。
[0013]本發(fā)明的能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，整個(gè)波面參考源與光纖末端的接口為標(biāo)準(zhǔn)接口，整個(gè)裝置具有可移植性。
[0014]本發(fā)明的能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，在波面參考源中加入偏振檢測系統(tǒng)，與光纖上的偏振控制器組成偏振控制系統(tǒng)，可以有效提高干涉條紋對比度，并且偏振檢測系統(tǒng)在檢測完后可以移出光路，即不對光路產(chǎn)生額外誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]圖1為光纖點(diǎn)衍射干涉儀波面參考源原理圖。
[0017]圖2為雙層密度盤上波片安裝示意圖。
[0018]圖3為微孔反射鏡不意圖。
[0019]圖中的附圖標(biāo)記表示為:
[0020]1.光纖；2.XY位移臺(tái)；3.準(zhǔn)直鏡頭；4.雙層密度盤；5.五棱鏡；6.光電探測器；
7.聚焦物鏡；8.微孔反射鏡；9.通孔+通孔；10.通孔+通孔；11.1/4波片+偏振片；12.光柵+通孔；13.光柵+通孔；14.1/4波片+偏振片；16.矩形窗口； 17.微孔。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明的發(fā)明思想為:本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是將光纖衍射的較小NA球面波經(jīng)過準(zhǔn)直、聚焦再衍射成較大NA的標(biāo)準(zhǔn)球面波，并且在其中加入了對光束偏振態(tài)進(jìn)行檢測的裝置，以配合對光束偏振態(tài)進(jìn)行控制，提高干涉條紋的對比度。
[0022]一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，首先將光纖衍射球面波經(jīng)準(zhǔn)直鏡頭準(zhǔn)直為平行光束，在經(jīng)過高質(zhì)量聚焦物鏡聚焦到微孔反射鏡的微孔上，衍射出NA較高的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波。
[0023]在上述波面參考源的準(zhǔn)直鏡頭和聚焦物鏡之間加入了光束偏振檢測系統(tǒng)，由雙層密度盤上的波片組合、五棱鏡、光電探測器組成。
[0024]上述波面參考源的微孔反射鏡上微孔的對準(zhǔn)由XY位移臺(tái)、雙層密度盤上的光柵以及精密三維調(diào)整臺(tái)構(gòu)成。
[0025]此波面參考源與光纖的接口為標(biāo)準(zhǔn)FC-PC接口，其最終效果在于產(chǎn)生比光纖衍射NA更大的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波。
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的光纖點(diǎn)衍射干涉儀波面參考源包括:光纖1，ΧΥ位移臺(tái)2，準(zhǔn)直鏡頭3，雙層密度盤4，五棱鏡5，光電探測器6，聚焦物鏡7以及微孔反射鏡8。在偏振控制以及微孔對準(zhǔn)階段完成后，將雙層密度盤4恢復(fù)為通孔狀態(tài)，五棱鏡5移出光路，光纖衍射球面波經(jīng)準(zhǔn)直、聚焦再衍射為較大NA的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波，在構(gòu)造出兩個(gè)同樣的波面參考源后，就可以分別作為光纖點(diǎn)衍射干涉儀的參考以及測試波面參考源，用于高精度光學(xué)檢測。下面分別介紹具體的偏振控制以及微孔對準(zhǔn)過程。
[0028]如圖2所示雙層密度盤4的波片安裝示意圖，第一層密度盤安裝的是1/4波片以及光柵刻線方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向分別成0°和90°的兩塊光柵，第二層密度盤安裝兩個(gè)偏振片，透振方向分別與1/4波片快軸方向成45°，并且兩個(gè)偏振片的透振方向垂直，通過兩層波片的組合實(shí)現(xiàn)圓偏振光和線偏振光的檢測。具體到圖2的組合方式:通孔+通孔9和通孔+通孔10分別表示第一、二層密度盤上均為通孔；1/4波片+偏振片11表示第一層密度盤安裝的是1/4波片，此波片快軸方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向重合，第二層密度盤安裝透振方向與1/4波片快軸方向成45°的偏振片，且透振方向在1/4波片快軸方向右邊；光柵+通孔12表示第一層密度盤安裝的光柵刻線方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向成90°，第二層密度盤為通孔；光柵+通孔13表示第一層密度盤安裝的光柵刻線方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向成0°，第二層密度盤為通孔；1/4波片+偏振片14的第一層波片安裝和1/4波片+偏振片11相同，第二層偏振片透振方向與1/4波片快軸方向也成45°，但透振方向在1/4波片快軸方向左邊。在偏振控制階段，使用五棱鏡5下的單軸位移臺(tái)將其移入光路，這樣光束在經(jīng)過五棱鏡5后偏折90°到光電探測器上，將雙層密度盤4的轉(zhuǎn)孔轉(zhuǎn)到檢測偏振態(tài)的狀態(tài)，以檢測圓偏振態(tài)為例，波片的狀態(tài)為1/4波片+偏振片11，偏振片的透振方向與1/4波片快軸方向成45°，調(diào)整偏振控制器當(dāng)光電探測器6出現(xiàn)消光時(shí)，光束的偏振態(tài)為圓偏振態(tài)。
[0029]如圖3所不的微孔反射鏡8不意圖，在微孔17的四周分別有四個(gè)矩形窗口 16，四個(gè)矩形窗口的中心組成正方形。在偏振控制階段完成后，將五棱鏡5移出光路，準(zhǔn)直光束經(jīng)過聚焦物鏡7聚焦到微孔反射鏡8上，將雙層密度盤4轉(zhuǎn)孔轉(zhuǎn)到準(zhǔn)直光束通過光柵和通孔，光柵周期的選擇需要使準(zhǔn)直光束經(jīng)過光柵后O級衍射光聚焦后位于微孔，±1級衍射光束經(jīng)過聚焦物鏡7后位于矩形窗口位置。用顯微鏡觀察微孔后的光強(qiáng)，移動(dòng)微孔反射鏡8下面的精密三維調(diào)整臺(tái)，當(dāng)微孔反射鏡8上的矩形窗口有光束時(shí)，微調(diào)三維調(diào)整臺(tái)，直到中間微孔處有光束通過，調(diào)整離焦量，用CCD觀察直到光強(qiáng)最強(qiáng)，此時(shí)微孔對準(zhǔn)完成。
[0030]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠提高光纖點(diǎn)衍射干涉儀檢測范圍的波面參考源，其特征在于， 在光路方向上依次包括:光纖(1)，XY位移臺(tái)(2)，準(zhǔn)直鏡頭(3)，雙層密度盤(4)，五棱鏡(5)，光電探測器(6)，聚焦物鏡(7)以及微孔反射鏡⑶； 所述微孔反射鏡⑶上微孔的對準(zhǔn)由XY位移臺(tái)⑵； 在所述雙層密度盤(4)上:第一層密度盤設(shè)有1/4波片以及光柵刻線方向和轉(zhuǎn)輪半徑方向分別成0°和90°的兩塊光柵；第二層密度盤設(shè)有兩個(gè)偏振片，透振方向分別與1/4波片快軸方向成45°，并且兩個(gè)偏振片的透振方向垂直； 光纖(I)發(fā)出的衍射球面波可經(jīng)準(zhǔn)直鏡頭(3)準(zhǔn)直為平行光束，在經(jīng)過聚焦物鏡(7)聚焦到微孔反射鏡(8)的微孔上，衍射出較大NA的近似標(biāo)準(zhǔn)球面波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波面參考源，其特征在于，其與光纖末端的接口為標(biāo)準(zhǔn)FC-PC接口。
【文檔編號(hào)】G01B9/02GK104515466SQ201410787550
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】金春水, 代曉珂, 于杰 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所