CN106152969A - 收集镜片面型的简便检测装置及基于该装置的检测方法 - Google Patents

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徐强
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Abstract

收集镜片面型的简便检测装置及基于该装置的检测方法，涉及毛细管放电Z箍缩极紫外光源收集镜片面型的简便检测技术。为了解决现有检测装置无法检测轴长比较长的大口径收集镜片的内表面面型的问题。半导体激光器出射的激光入射至毛玻璃，由毛玻璃的小圆孔透射的光经收集镜片汇聚至CCD传感器；计算机用于测量CCD传感器接收到的光斑和记录光斑信息。调整第一五维调整台使半导体激光器出射激光的光轴与毛玻璃上小圆孔的轴线重合；调节收集镜片支撑件，使收集镜片的轴线与所述光轴重合；调节第二五维调整台及可升降套筒使CCD传感器接收到光束；根据计算机得到光斑信息，判断收集镜片是否符合要求。本发明适用于检测收集镜片的内表面面型。

Description

收集镜片面型的简便检测装置及基于该装置的检测方法
技术领域
本发明涉及毛细管放电Z箍缩极紫外光源收集镜片面型的简便检测技术。
背景技术
毛细管放电Z箍缩极紫外光源(DPP技术)，是在陶瓷毛细管两端施以一个大电流，快脉冲进行放电，此时在毛细管内充填的工作介质气体，开始沿管壁产生气体电离，形成等离子体壳，随之在内部强大电磁场产生的劳伦兹力作用下，等离子体壳向轴心运动，这一过程称之为Z箍缩，在箍缩同时，会产生欧姆加热，产生高温等离子体，再与管内气体作用，产生更高价气体的离子，如Xe气介质产生十价的Xe离子Xe10+，该离子退激时，会产生13.5nm的极紫外光辐射，将在空间分布的13.5nm极紫外光用收集镜收集，并在焦点处聚焦产生高功率的13.5nm辐射光，这种收集系统为了有效收集极紫外光，将口径由大到小的若干簿壳结构的镜片组合集成wolter I型收集系统，每片收集镜片的内表面通常是由双曲面加椭球面双非球面面型的精加工的光学表面。
双非球面面形是确保极紫外13.5nm光在收集镜片光学表面经两次掠入射反射，在焦点处聚焦。一般十片口径依次由大到小的反射镜片反射的极紫外光，要求聚焦到同一焦点处，在焦点处形成高功率的极紫外光，以用于后续的光刻照明光源。
加工后面形是否能严格按设计的面型，是确保收集镜功效的最重要的指标之一，检查每片收集镜片面型是确保加工质量的最为重要的一步。
通常这一检查工作是需要特殊的仪器完成，如接触式轮廓仪来完成，但是对内表面的轴长比较长的大口径收集镜片，目前的接触式轮廓仪、常用的干涉仪尚无法完成对收集镜面型的检测。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有检测装置无法检测轴长比较长的大口径收集镜片的内表面面型的问题，从而提供收集镜片面型的简便检测装置及基于该装置的检测方法。
收集镜片面型的简便检测装置，包括半导体激光器、毛玻璃、CCD传感器、第一五维调整台、第二五维调整台、收集镜片支撑件和计算机；
毛玻璃上贴有黑色纸片，黑色纸片上开有小圆孔；
半导体激光器出射的激光入射至毛玻璃，由毛玻璃的小圆孔透射的光经收集镜片汇聚至CCD传感器；
收集镜片支撑件将收集镜片固定在光路中，半导体激光器和毛玻璃固定在第一五维调整台上，CCD传感器通过其下方的可升降套筒固定在第二五维调整台上，计算机与CCD传感器的输出端相连，计算机用于测量CCD传感器接收到的光斑和记录光斑信息。
基于收集镜片面型的简便检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：
开启半导体激光器；
调整第一五维调整台使半导体激光器出射激光的光轴与毛玻璃上小圆孔的轴线重合；
调节收集镜片支撑件，使收集镜片的轴线与所述光轴重合；
调节第二五维调整台及可升降套筒使CCD传感器接收到光束；
根据计算机得到光斑信息，判断在设计的焦点处是否得到汇聚的光斑，焦点处的光斑大小和形状否与设计的一致，焦点处光斑的光强分布是否均匀，如果判断结果均为是，则该收集镜片符合要求，否则不符合要求。
本发明依据的原理是，第一，双非球面面型结构的收集镜片，面型是否完全达到设计要求，最关键的是：一束光照射到收集镜片上，在焦点处是否可以得到聚焦的光斑，光斑大小形状是否与设计的完全一致，如果在设计的焦点处，光强均匀分布，光斑大小、形状完全达到设计要求，证明收集镜片面型加工完全符合要求，第二、原则上是应该用极紫外光照射，观察聚焦情况，但通常这样是做不到的。由于收集镜内表面是反射镜，对不同波长入射的光其成像规律都是一致的。所以可以用可见光光源来代替极紫外光源进行收集镜面型检测。
本发明的装置简单，检测方法易于实现，步骤简单，对收集镜的尺寸没有限制，可以用于检测轴长比较长的大口径收集镜片的内表面面型。
本发明适用于检测收集镜片的内表面面型。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的收集镜片面型的简便检测装置的结构示意图；
图2是具体实施方式一中的面光源的结构示意图；
图3是具体实施方式四中的收集镜片支撑件的结构示意图；
图4是具体实施方式四中的基座的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2具体说明本实施方式，本实施方式所述的收集镜片面型的简便检测装置，包括半导体激光器1、毛玻璃2、CCD传感器3、第一五维调整台4、第二五维调整台5、收集镜片支撑件6和计算机；
毛玻璃2上贴有黑色纸片，黑色纸片上开有小圆孔；
半导体激光器1出射的激光入射至毛玻璃2，由毛玻璃2的小圆孔透射的光经收集镜片7汇聚至CCD传感器3；
收集镜片支撑件6将收集镜片7固定在光路中，半导体激光器1和毛玻璃2固定在第一五维调整台4上，CCD传感器3固定在第二五维调整台5上，计算机与CCD传感器3的输出端相连，计算机用于测量CCD传感器3接收到的光斑和记录光斑信息。
所述检测装置由面光源部份、收集镜支撑部份、探测与记录部份组成。
面光源是将半导体激光器发射的激光，透过一毛玻璃，毛玻璃的入射面是光面，出射面为毛面，这束光将变换成可在2π空间内均匀发射的光，如图2所示。
在毛玻璃远离半导体激光器的一侧贴一个开有一个小孔的黑色纸片，小孔的大小与毛细管的口径一样，这样从小孔出射的光，便模拟了从毛细管出口处出射的光，黑色纸片遮挡住从毛玻璃透射的光，确保仅从小孔处出射的光可以照射到收集镜片上。同时用第一五维调整台4，调整半导体激光器1与小圆孔，严格同光轴。即从小圆孔透射的光一定是在以半导体激光器1出射激光的光轴为中心的空间均匀分布的，光束照射到收集镜片上，收集镜片上各处光强均匀，操作时，不断调第一五维调整台4，观察在收集镜片各处光强分布，实际上也是在观察其后的CCD传感器(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)上的光斑光强是否均匀，直到调均匀为止。
调节收集镜片支撑件6，使收集镜片7的横截面与光轴垂直，收集镜片7的轴心与光轴重合；确保入射光能以掠入射角入射到收集镜片上，操作时是调整收集镜片方位，观察后面的CCD传感器测得的的光斑图像，以调到最佳为止。
探测与记录部份由第二五维调整台5、CCD传感器及计算机构成，通过调整第二五维调整台5及CCD传感器3的可升降套筒3-1调整CCD传感器3的位置，CCD传感器的有效像素为130万，像元尺寸为5.2μm，计算机用于测量CCD传感器3接收到的光斑和记录光斑信息，便于以后分析使用。
所述的收集镜片面型的简便检测装置放置在光学平台8上。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的收集镜片面型的简便检测装置作进一步说明，本实施方式中，小圆孔为Φ3mm的圆孔。
毛细管管径通常为是Φ3mm，所以小孔也取Φ3mm的圆孔。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的收集镜片面型的简便检测装置作进一步说明，本实施方式中，半导体激光器1输出可见光。
半导体激光器1输出可见光，便于光路的调试，可见光适合选用红光。
具体实施方式四：结合图3和图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或二所述的收集镜片面型的简便检测装置作进一步说明，本实施方式中，收集镜片支撑件6包括轮缘6-1、多根辐条6-2、多个支撑杆6-3、多个压板6-4和基座6-5；
一个支撑杆6-3与一个压板6-4相配合；轮缘6-1为圆环，圆环的环形内设有多根辐条6-2；辐条6-2上开有N个凹槽6-2-1，多根辐条6-2的凹槽组成N组与所述圆环同心的圆形，N为正整数；
圆环上均匀固定多个支撑杆6-3，支撑杆6-3上可拆卸地固定与其相配合的压板6-4，压板6-4将卡合在凹槽中的收集镜片7压紧；
基座6-5为L架，L架底板的上表面是与轮缘6-1的外表面相配合的弧面，轮缘6-1固定在基座6-5上。
具体实施方式五：基于具体实施方式二所述的收集镜片面型的简便检测装置的检测方法，该方法包括以下步骤：
开启半导体激光器1；
调整第一五维调整台4使半导体激光器1出射激光的光轴与毛玻璃2上小圆孔的轴线重合；
调节收集镜片支撑件6，使收集镜片7的轴线与所述光轴重合；
调节第二五维调整台5及可升降套筒3-1使CCD传感器3接收到光束；
根据计算机得到光斑信息，判断在设计的焦点处是否得到汇聚的光斑，焦点处的光斑大小和形状否与设计的一致，焦点处光斑的光强分布是否均匀，如果判断结果均为是，则该收集镜片7符合要求，否则不符合要求。
对已加工出的一层Φ275mm收集镜片进行了成像检测，获得焦点IF点处光源像斑直径为16.5mm，在设计中，焦点处光源像斑直径应为≤17mm，光斑形状符合要求，强度分布均匀，检测结果表明，收集镜加工面型符合设计要求，证明加工是合格的，同时，还通过离焦后像斑分布情况进行检测，收集镜片的加工也都符合设计要求，从而证明本实施方式提出的检测方法，是一种简便、但检测结果可用的新的检测方法。

Claims (5)

1.收集镜片面型的简便检测装置，其特征在于，包括半导体激光器(1)、毛玻璃(2)、CCD传感器(3)、第一五维调整台(4)、第二五维调整台(5)、收集镜片支撑件(6)和计算机；
毛玻璃(2)上贴有黑色纸片，黑色纸片上开有小圆孔；
半导体激光器(1)出射的激光入射至毛玻璃(2)，由毛玻璃(2)的小圆孔透射的光经收集镜片(7)汇聚至CCD传感器(3)；
收集镜片支撑件(6)将收集镜片(7)固定在光路中，半导体激光器(1)和毛玻璃(2)固定在第一五维调整台(4)上，CCD传感器(3)固定在第二五维调整台(5)上，计算机与CCD传感器(3)的输出端相连，计算机用于测量CCD传感器(3)接收到的光斑和记录光斑信息。
2.根据权利要求1所述的收集镜片面型的简便检测装置，其特征在于，小圆孔为Φ3mm的圆孔。
3.根据权利要求1或2所述的收集镜片面型的简便检测装置，其特征在于，半导体激光器(1)输出可见光。
4.根据权利要求1或2所述的收集镜片面型的简便检测装置，其特征在于，收集镜片支撑件(6)包括轮缘(6-1)、多根辐条(6-2)、多个支撑杆(6-3)、多个压板(6-4)和基座(6-5)；
一个支撑杆(6-3)与一个压板(6-4)相配合；轮缘(6-1)为圆环，圆环的环形内设有多根辐条(6-2)；辐条(6-2)上开有N个凹槽(6-2-1)，多根辐条(6-2)的凹槽组成N组与所述圆环同心的圆形，N为正整数；
圆环上均匀固定多个支撑杆(6-3)，支撑杆(6-3)上可拆卸地固定与其相配合的压板(6-4)，压板(6-4)将卡合在凹槽中的收集镜片(7)压紧；
基座(6-5)为L架，L架底板的上表面是与轮缘(6-1)的外表面相配合的弧面，轮缘(6-1)固定在基座(6-5)上。
5.基于权利要求1或2所述的收集镜片面型的简便检测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
开启半导体激光器(1)；
调整第一五维调整台(4)使半导体激光器(1)出射激光的光轴与毛玻璃(2)上小圆孔的轴线重合；
调节收集镜片支撑件(6)，使收集镜片(7)的轴线与所述光轴重合；
调节第二五维调整台(5)及可升降套筒(3-1)使CCD传感器(3)接收到光束；
根据计算机得到光斑信息，判断在设计的焦点处是否得到汇聚的光斑，焦点处的光斑大小和形状否与设计的一致，焦点处光斑的光强分布是否均匀，如果判断结果均为是，则该收集镜片(7)符合要求，否则不符合要求。
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