光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法。
【背景技術(shù)】
[0002]極紫外光刻(ExtremeUltrav1let Lithography, EUVL)是下一代光刻技術(shù)的最佳候選技術(shù)，適應(yīng)于22nm及以下節(jié)點(diǎn)數(shù)代超大規(guī)模集成電路的制造，采用13.5nm的曝光波長將掩膜上的電路圖形成像到晶圓上。由于EUV波段的特點(diǎn)，EUVL投影曝光物鏡系統(tǒng)必須采用全反射式光學(xué)系統(tǒng)。為使掩膜上的圖形能近于完美地成像在晶圓上，要求投影曝光物鏡系統(tǒng)具有衍射極限的分辨率，由Marachel判據(jù)可知，此時(shí)投影曝光物鏡系統(tǒng)的波像差約為1.0nm RMS0傳統(tǒng)商用菲佐干涉儀或泰曼_格林干涉儀由于受參考元件的限制，其檢測(cè)精度約為λ/20Ρν(λ = 632.8nm)，不能滿足極紫外光刻投影物鏡系統(tǒng)波像差檢測(cè)精度的要求。
[0003]點(diǎn)衍射干涉儀采用衍射產(chǎn)生的近于理想的球面波作為參考光，避免了采用參考元件的作法，可以實(shí)現(xiàn)極高精度的波像差檢測(cè)。光纖點(diǎn)衍射干涉儀通過單模光纖衍射產(chǎn)生的球面波作為參考光，比起微孔式的點(diǎn)衍射干涉儀在調(diào)整方面要簡(jiǎn)單的多。但是，在光纖點(diǎn)衍射干涉儀中采用的是短相干長度的激光器，為提高測(cè)量精度，避免環(huán)境的應(yīng)先，要求參考光路和測(cè)試光路是等光程的，這就給實(shí)際光路調(diào)節(jié)帶來了很大的一個(gè)難題。
[0004]在光纖點(diǎn)衍射干涉儀中，將參考光和測(cè)試光親合入同一根光纖中，由于兩束光在光纖中嚴(yán)格共光路，因此，它們的干涉場(chǎng)為零條紋。通過零條紋來判斷參考光和測(cè)試光是否等光程是個(gè)相當(dāng)困難的事情，有時(shí)甚至誤判。
[0005]在等光程位置調(diào)整中，可以采用LenScan進(jìn)行嚴(yán)格的光路追跡，從而精確調(diào)整參考光和測(cè)試光的光程，實(shí)現(xiàn)等光程位置的調(diào)整。然而，LenScan是用來測(cè)量透鏡間距用的，價(jià)格昂貴，且LenScan體積較大，直接用于光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整中存在諸多不方便之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法，該方法可以定量、快速、高效地判斷參考光和測(cè)試光是否等光程，操作方便，價(jià)格便宜。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法，該方法包括如下步驟:
[0009]步驟一:短相干長度的激光器發(fā)出的激光經(jīng)過中性密度濾光片和1/2波片后，經(jīng)第一偏振分光棱鏡分出兩路光:第一路光經(jīng)過第一 1/4波片、第一角錐棱鏡和第一平面反射鏡后，原路返回第一偏振分光棱鏡；第二路光經(jīng)過第二 1/4波片、第二角錐棱鏡和第二平面反射鏡后，原路返回第一偏振分光棱鏡，通過調(diào)整，使兩路光的光程差小于2厘米；
[0010]步驟二:原路返回第一偏振分光棱鏡的兩路光中，第一路光經(jīng)過第二偏振分光棱鏡和第一偏振片后，通過第一親合透鏡親合入第一光纖；第二路光經(jīng)過第二偏振分光棱鏡和第二偏振片后，通過第二耦合透鏡耦合進(jìn)入第二光纖中，第一光纖和第二光纖分別衍射產(chǎn)生的第一球面波和第二球面波，兩個(gè)球面波發(fā)生干涉疊加，直接用CCD記錄干涉條紋；
[0011]步驟三:調(diào)節(jié)1/2波片，使第二偏振分光棱鏡分出的兩路光的光強(qiáng)基本一致；旋轉(zhuǎn)第一偏振片和第二偏振片，使進(jìn)入第一光纖和第二光纖的兩束光波的偏振態(tài)基本一致；從而提高干涉條紋的對(duì)比度
[0012]步驟四:調(diào)節(jié)第一角錐棱鏡，使兩路光的光程差小于光源的相干長度，進(jìn)一步調(diào)整角錐棱鏡，獲得對(duì)比度最高的干涉條紋，此時(shí)兩路光的光程相等；
[0013]步驟五:將第二偏振分光棱鏡、第二偏振片、第二親合透鏡和第二光纖去掉，使原路返回第一偏振分光棱鏡的兩路光經(jīng)過第一偏振片和第一親合透鏡親合后進(jìn)入第一光纖中；從激光器出射到CCD上每一點(diǎn)，兩路光的光程差相等，CCD上記錄了零條紋干涉圖，從而完成光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置的調(diào)整。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:在第一個(gè)偏振分光棱鏡后，增加一個(gè)偏振分光棱鏡、兩個(gè)偏振片、兩個(gè)耦合鏡頭和兩根光纖，將參考光和測(cè)試光的光程情況反映到干涉圖上，從干涉圖的對(duì)比度這一直觀的物理量來判斷參考光和測(cè)試光的光程差，采用的是光學(xué)方法而非機(jī)械方法進(jìn)行等光程位置的調(diào)整，可定量給出參考光和測(cè)試光的的光程情況，具有高精度、高效率、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法裝置示意圖。
[0016]圖2本發(fā)明光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法調(diào)整后的裝置示意圖。
[0017]圖中:1、激光器，2、中性密度濾光片，3、1/2波片，4、第一偏振分光棱鏡，5、第一1/4波片，6、第一角錐棱鏡，7、第一平面反射鏡，8、第二 1/4波片，9、第二平面反射鏡，10、第二角錐棱鏡，11、PZT, 12、第二偏振分光棱鏡，13、第二偏振片，14、第二耦合透鏡，15、第二光纖，16、第一偏振片，17第一親合透鏡，18、第一光纖，19、第一光纖衍射球面波，20、第二光纖衍射球面波，21、CXD探測(cè)器，22、計(jì)算機(jī)和23、一根光纖衍射球面波。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]如圖1所示，光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法，該方法包括如下部件:激光器1、中性密度濾光片2、1/2波片3、第一偏振分光棱鏡4、第一 1/4波片5、第一角錐棱鏡6、第一平面反射鏡7、第二 1/4波片8、第二平面反射鏡9、第二角錐棱鏡10、壓電陶瓷11、第二偏振分光棱鏡12、第二偏振片13、第二親合透鏡14、第二光纖15、第一偏振片16、第一 I禹合透鏡17、第一光纖18、第一光纖衍射球面波19、第二光纖衍射球面波20、CXD探測(cè)器21、計(jì)算機(jī)22。包括以下步驟:
[0020]步驟一:短相干長度的激光器I發(fā)出的激光經(jīng)過中性密度濾光片2和1/2波片3后，經(jīng)第一偏振分光棱鏡4分出兩路光:p_偏振光和S-偏振光；s_偏振向左傳播，經(jīng)過第一1/4波片5后成為圓偏振光，經(jīng)由第一角錐棱鏡6和第一平面反射鏡7后原路返回，經(jīng)過第一 1/4波片5后成為p-偏振光后返回第一偏振分光棱鏡4 ；p-偏振光經(jīng)過第二 I/4波片8后成為圓偏振光，經(jīng)由第二角錐棱鏡10和第二平面反射鏡9后原路返回，經(jīng)過第二 1/4波片8后成為S-偏振光后返回第一偏振分光棱鏡4，通過調(diào)整，使兩路光的光程差小于2厘米;
[0021]步驟二:原路返回的第二偏振分光棱鏡12成為P-偏振光后繼續(xù)向水平方向傳播，通過第一偏振片16和第一親合透鏡17親合入第一光纖18 ;原路返回第二偏振分光棱鏡12成為S-偏振光后反射向下，通過第二偏振片13后，通過耦合透鏡14耦合進(jìn)入第二光纖15中，第一光纖18和第二光纖15衍射產(chǎn)生的第一光纖衍射球面波19和第二光纖衍射球面波20發(fā)生干涉疊加，不采用成像物鏡，直接用(XD21記錄干涉條紋；其中第一光纖18和第二光纖15的長度相等，并且其末端平行的靠在一起，第一光纖18和第二光纖20的纖芯間距為 125 μπι ;
[0022]步驟三:調(diào)節(jié)1/2波片，使第二偏振分光棱鏡12分出的兩路光的光強(qiáng)基本一致；旋轉(zhuǎn)第一偏振片16和第二偏振片13，使進(jìn)入第一光纖18和第二光纖15的兩束光波的偏振態(tài)基本一致，從而提高干涉條紋對(duì)比度；
[0023]步驟四:當(dāng)兩路光的光程差在光源的相干長度內(nèi)時(shí)，出現(xiàn)較穩(wěn)定的干涉條紋，通過PZT 11調(diào)節(jié)角錐棱鏡6，以改變兩路光的光程，當(dāng)干涉條紋的對(duì)比度達(dá)到最大且條紋穩(wěn)定時(shí)，此時(shí)，兩路光的光程相等；
[0024]步驟五:如圖2所示，將第二偏振分光棱鏡12、第二偏振片13、第二耦合透鏡14和第二光纖15去掉，使原路返回第一偏振分光棱鏡4的兩路光經(jīng)過第一偏振片16和第一親合透鏡17親合后進(jìn)入第一光纖18中；從激光器I出射到(XD 21上每一點(diǎn)，兩路光的光程差相等，CCD 21上記錄了一根光纖衍射球面波23零條紋干涉圖，從而完成光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置的調(diào)整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一:短相干長度的激光器發(fā)出的激光經(jīng)過中性密度濾光片和1/2波片后，經(jīng)第一偏振分光棱鏡分出兩路光:第一路光經(jīng)過第一 1/4波片、第一角錐棱鏡和第一平面反射鏡后，原路返回第一偏振分光棱鏡；第二路光經(jīng)過第二 1/4波片、第二角錐棱鏡和第二平面反射鏡后，原路返回第一偏振分光棱鏡，通過調(diào)整，使兩路光的光程差小于2厘米； 步驟二:原路返回第一偏振分光棱鏡的兩路光中，第一路光經(jīng)過第二偏振分光棱鏡和第一偏振片后，通過第一耦合透鏡耦合入第一光纖；第二路光經(jīng)過第二偏振分光棱鏡和第二偏振片后，通過第二耦合透鏡耦合進(jìn)入第二光纖中，第一光纖和第二光纖衍射分別產(chǎn)生的第一球面波和第二球面波，兩個(gè)球面波發(fā)生干涉疊加，直接用CCD記錄干涉條紋； 步驟三:調(diào)節(jié)1/2波片，使第二偏振分光棱鏡分出的兩路光的光強(qiáng)基本一致；旋轉(zhuǎn)第一偏振片和第二偏振片，使進(jìn)入第一光纖和第二光纖的兩束光波的偏振態(tài)基本一致，從而提高干涉條紋的對(duì)比度； 步驟四:調(diào)節(jié)第一角錐棱鏡，使兩路光的光程差小于光源的相干長度，進(jìn)一步調(diào)整第一角錐棱鏡，獲得對(duì)比度最高的干涉條紋，此時(shí)兩路光的光程相等； 步驟五:將第二偏振分光棱鏡、第二偏振片、第二耦合透鏡和第二光纖去掉，使原路返回第一偏振分光棱鏡的兩路光經(jīng)過第一偏振片和第一耦合透鏡耦合后進(jìn)入第一光纖中；從激光器出射到CCD上每一點(diǎn)，兩路光的光程差相等，CCD上記錄了零條紋干涉圖，從而完成光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置的調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法，其特征在于，所述第一光纖和第二光纖的長度相等，并且其末端平行的靠在一起，第一光纖和第二光纖的纖芯間距為125 μ m。
【專利摘要】光纖點(diǎn)衍射干涉儀等光程位置調(diào)整方法涉及光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，該方法可以有效判斷參考光和測(cè)試光是否等光程，價(jià)格相對(duì)便宜。在第一個(gè)偏振分光棱鏡后，增加一個(gè)偏振分光棱鏡、兩個(gè)偏振片、兩個(gè)耦合鏡頭和兩根光纖，將參考光和測(cè)試光的光程情況反映到干涉圖上，從干涉圖的對(duì)比度這一直觀的物理量來判斷參考光和測(cè)試光的光程差，采用的是光學(xué)方法而非機(jī)械方法進(jìn)行等光程位置的調(diào)整，可定量給出參考光和測(cè)試光的光程情況，具有高精度、高效率、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01J9-02
【公開號(hào)】CN104792424
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510147806
【發(fā)明人】金春水, 盧增雄, 馬冬梅, 張海濤, 于杰
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日