CN216351324U - 一种深紫外偏振棱镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深紫外偏振棱镜，包括两个直角棱镜，两个所述棱镜分别为四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体，两个所述直角棱镜具有相同切割角，两个所述棱镜晶体光轴方向平行，同时，两个晶轴方向与棱镜的入射面和出射面平行，两个所述棱镜通过空气隙、光胶或者胶水配合在一起，所述振棱镜用于深紫外波段到180nm，尤其是可以用于ArF光刻使用的193.368nm波长下，同时也可以用于可见光和近红外波段。通过四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体这两种材料设计新型的深紫外偏振棱镜，满足深紫外波段尤其是光刻波段193nm的使用，同时该棱镜还兼具可以在紫外、可见光和近红外使用，可以双通道使用，大视场角，具有较高透过率的技术特点，还具有高性价比的经济特点。

Description

一种深紫外偏振棱镜

技术领域

本实用新型涉及偏振棱镜技术领域，具体为一种深紫外偏振棱镜。

背景技术

偏振棱镜已经广泛使用在偏振光学相关的科研以及工业领域，在深紫外尤其是于ArF光刻使用的193.368nm下的深紫外偏振棱镜，由于材料的限制，常用的材料有氟化镁晶体、石英晶体、alpha BBO晶体等少数晶体材料，氟化镁晶体以及石英晶体在193nm下的双折射率差非常小，约为0.013，一般不用于深紫外偏振棱镜的制作，Alpha BBO在深紫外波段的透射截止波长为189nm，如专利“深紫外、可见、近红外偏振器(200510018753.6)”使用的就是材料就是alpha BBO晶体，覆盖波长为190-3300nm，在193nm下的双折射率差为 0.21，但由于接近截止波长，棱镜的整体透过率在193nm波长下较低，专利“一种真空紫外偏振棱镜(201811546276.4)”，提到了一种新型的基于CLBO 晶体的偏振棱镜，由于该材料在180-200nm都具有良好的透过率和较高的双折射率差0.05@193nm，该专利使用CLBO制作了空气隙的格兰棱镜，在深紫外具有良好的应用前景。

四硼酸锂Li2B4O7晶体在160-3300nm都有良好的透过率，比CLBO拓宽了深紫外波段范围，双折射率差为0.07@193nm，同样优于CLBO，因此相比CLBO 可以选作更优质的深紫外的偏振棱镜的材料。

偏振棱镜按照工作原理不同，可以分为多个种类，如洛匈棱镜和格兰棱镜等，他们一般采用相同的材料，专利“一种玻璃与冰洲石组合的类洛匈棱镜(201710280284.8)”使用了两种不同的材料制作类洛匈偏振棱镜，和传统的棱镜相比，除了可以节省一半的冰洲石，还可以作双向使用，为弥补现有技术的不足，故而提出一种深紫外偏振棱镜以解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种深紫外偏振棱镜，该深紫外偏振棱镜通过四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体这两种材料设计新型的深紫外偏振棱镜，满足深紫外波段尤其是光刻波段193nm的使用，同时该棱镜还兼具可以在紫外、可见光和近红外使用，可以双通道使用，大视场角，具有较高透过率的技术特点，还具有高性价比的经济特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种深紫外偏振棱镜，包括两个直角棱镜，两个所述棱镜分别为四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2 晶体，两个所述直角棱镜具有相同切割角，两个所述棱镜晶体光轴方向平行，同时，两个晶轴方向与棱镜的入射面和出射面平行，两个所述棱镜通过空气隙、光胶或者胶水配合在一起。

进一步，所述振棱镜用于深紫外波段到180nm，还用于ArF光刻使用的 193.368nm波长下，同时也用于可见光和近红外波段。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

该深紫外偏振棱镜，通过四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体这两种材料设计新型的深紫外偏振棱镜，满足深紫外波段尤其是光刻波段193nm的使用，同时该棱镜还兼具可以在紫外、可见光和近红外使用，可以双通道使用，大视场角，具有较高透过率的技术特点，还具有高性价比的经济特点。

附图说明

图1是本实用新型中的深紫外偏振棱镜，两个光轴平行于纸面，波长取193.368nm，入射光从左边入射进入棱镜，从右边分成两束出射的示意图；

图2是本实用新型中的深紫外偏振棱镜，两个光轴平行于纸面，波长取193.368nm，入射光从右边入射进入棱镜，从左边分成两束出射的示意图；

图3是本实用新型中的深紫外偏振棱镜，两个光轴垂直于纸面，波长取 600nm，入射光从左边入射进入棱镜，从右边分成两束出射的示意图；

图4是本实用新型中的深紫外偏振棱镜，两个光轴垂直于纸面，波长取 600nm，入射光从右边入射进入棱镜，从左边分成两束出射的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实施例中的一种深紫外偏振棱镜，结构上，左边是四硼酸锂晶体，右边是石英晶体，两个直角棱镜的结构相同，两个棱镜的光轴都是平行的，平行于纸面，且与入射面平行。

棱镜中间是空气隙的结构，两个棱镜的斜面相互平行，取入射波长是 193.368nm，为光刻使用的深紫外波长，则四硼酸锂的寻常光的折射率是 1.7526，非常光的折射率是1.6796，石英晶体的寻常光的折射率是1.6583，非常光的折射率是1.6717，设计出的棱镜的顶角是36度，入射光从左边垂直入射到棱镜上，出射的寻常光的偏振方向在入射面内，和入射光成0.29度向上出射，出射的非常光的偏振方向垂直纸面，和入射光成3.47度向上出射，出射的两个线偏光的夹角为3.18度，入射光的全视场角大于10度，且在10 度的视场角范围内，出射光束分离角的大小也大于3度。

此外，将棱镜反向使用时，如图2所示，入射光从右边垂直入射到棱镜上，出射的寻常光的偏振方向在入射面内，和入射光成0.30度向上出射，出射的非常光的偏振方向垂直纸面，和入射光成3.56度向上出射，出射的两个线偏光的夹角为3.26度，入射光的全视场角大于6度，且在6度的视场角范围内，出射光束分离角的大小也大于2度。

请参阅图3，其为本实用新型的第二实施例，结构上，左边是四硼酸锂晶体，右边是石英晶体，两个直角棱镜的结构相同，两个棱镜的光轴都是平行的，垂直于纸面，且与入射面平行。

棱镜中间是空气隙的结构，两个棱镜的斜面相互平行，取入射波长是 600nm，则四硼酸锂的寻常光的折射率是1.6103，非常光的折射率是1.5533，石英晶体的寻常光的折射率是1.5438，非常光的折射率是1.5529，设计出的棱镜的顶角是36度，入射光从左边垂直入射到棱镜上，出射的寻常光的偏振方向在入射面内，和入射光成0.01度向上出射，出射的非常光的偏振方向垂直纸面，和入射光成2.46度向上出射，出射的两个线偏光的夹角为2.45度，入射光的全视场角大于10度，且在10度的视场角范围内，出射光束分离角的大小也大于2度。

此外，将棱镜反向使用时，如图4所示，入射光从右边垂直入射到棱镜上，出射的寻常光的偏振方向在入射面内，和入射光成0.01度向上出射，出射的非常光的偏振方向垂直纸面，和入射光成2.50度向上出射，出射的两个线偏光的夹角为2.24度，入射光的全视场角大于6度，且在6度的视场角范围内，出射光束分离角的大小也大于2度。

四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体的透光谱都涵盖0.16-2um范围，即深紫外、紫外、可见以及红外波段，尤其在深紫外波段都有良好的透过率，本申请的深紫外偏振棱镜，其透过率在深紫外波段，尤其是193nm下仍然有 80％的透过率，在可见光和红外有90％的透过率，同时还可做到双通道使用，也就是正入射和反入射都可以作为偏振棱镜使用，并且，全视场角可以做到大于10度，因此具有可以大视场角使用的特点，此外，从性价比角度上讲，有一半的材料是使用石英晶体，石英晶体的价格比四硼酸锂便宜，易加工且加工工艺成熟，通过两种材料的组合，有效降低了制造成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种深紫外偏振棱镜，其特征在于，包括两个直角棱镜，两个所述棱镜分别为四硼酸锂Li2B4O7晶体和石英SiO2晶体，两个所述直角棱镜具有相同切割角，两个所述棱镜晶体光轴方向平行，同时，两个晶轴方向与棱镜的入射面和出射面平行，两个所述棱镜通过空气隙、光胶或者胶水配合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种深紫外偏振棱镜，其特征在于：所述振棱镜用于深紫外波段到180nm，还用于ArF光刻使用的193.368nm波长下，同时也用于可见光和近红外波段。

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