CN218765928U - 针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，包括：沿激光光路传播方向依次设置的对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计；其中，对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计通过密封箱体密封在氮气环境中；对准镜和光学镜片安装在旋转台上，对准镜与光学镜片以固定角度设置；深紫外激光器的出射光经光学镜片透射，透射光入射到偏振检测镜上，能量计用于检测偏振检测镜反射光的能量；以激光入射至光学镜片的法线为旋转轴旋转光学镜片，当能量计检测到的能量最小时，为光学镜片的最小退偏角度位置。本实用新型的测定装置，组件简单，价格低廉、质量轻、体积小，可重复使用，并能对不同的光学镜片进行测定，提高了装置的使用效率。

Description

针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置

技术领域

本实用新型属于光学器件技术领域，尤其涉及一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置。

背景技术

目前集成电路光刻工艺使用的准分子光刻光源输出波长为193nm和248nm深紫外激光，激光脉冲能量达到10mJ以上，重复频率达到4000-6000Hz。深紫外激光的波长短，单光子能量大，且脉冲宽度短，对其中的光学镜片损伤较大，影响光学系统中光学镜片的寿命。光学镜片因此一般使用深紫外级氟化钙材料制成，但是由于氟化钙晶体的双折射、两面不平行等因素，193nm、248nm等深紫外激光经过这些光学镜片后会出现退偏问题。激光光源的偏振度降低会影响光刻机投影和曝光系统的性能，因此需要通过一定的措施减轻光学镜片引起的退偏问题。

光学镜片引起的退偏与光束的单脉冲能量、平均功率、峰值功率、光束入射角度、光学镜片安装角度均有关，其中单脉冲能量、平均功率、峰值功率、光束入射角度均无法改变，而光学镜片的安装角度可以改变，且对退偏程度影响较大，因此需要对光学镜片最小退偏的角度进行测定，以方便后续正确安装。

实用新型内容

为解决背景技术中提及的技术问题，本实用新型提供一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，以解决现有技术中光学镜片最小退偏角度难以检测的问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，包括：沿激光光路传播方向依次设置的对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计；

其中，所述对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计通过密封箱体密封在氮气环境中；

所述对准镜和光学镜片安装在旋转台上，并且所述对准镜与所述光学镜片以固定角度设置；

深紫外激光器的出射光经光学镜片透射，透射光入射到所述偏振检测镜上，所述能量计用于检测所述偏振检测镜反射光的能量；

以激光入射至所述光学镜片的法线为旋转轴旋转所述光学镜片，当所述能量计检测到的能量最小时，为所述光学镜片的最小退偏角度位置。

进一步地，所述装置还包括小孔光阑，所述小孔光阑设置在所述密封箱体的外部，所述激光器发射的激光通过所述小孔光阑后入射到所述对准镜，用于调整所述对准镜的位置。

进一步地，所述装置还包括光阱，所述光阱分别设置在所述光学镜片反射光的光路上和所述偏振检测镜的折射光光路上。

进一步地，所述密封箱体为铝制箱体，所述密封箱体包括用于通入氮气的氮气入口和用于排放氮气的氮气出口。

进一步地，所述深紫外激光器为193nm或248nm波长的准分子激光器，所述激光器发射的激光具有水平的偏振方向。

进一步地，所述旋转台上设置有电动驱动组件，所述电动驱动组件设置在所述密封箱体的外部，通过所述电动驱动组件驱动所述旋转台，来调节所述光学镜片的角度。

进一步地，所述装置还包括光路管，所述光路管设置在所述激光器与密封箱体之间，用于封闭所述激光器与密封箱体之间的光路。

进一步地，所述偏振检测镜由氟化钙材料制成。

进一步地，所述密封箱体的氮气入口以10L/min通入氮气。

进一步地，所述对准镜与所述光学镜片以45度角设置。

本实用新型提供的一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，利用偏振镜片在布儒斯特角下对S光和P光的反射特性，对经过光学镜片的激光的退偏程度进行检测，从而实现对针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度的测定，该装置结构简单，体积小，质量轻，不损伤镜片，同时装置可以重复使用，成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置的结构示意图；

图2为本实用新型的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置的光路示意图；

图3为本实用新型实施例的使用针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置进行测量的方法流程图；

图中标记说明：

1、激光器；10、密封箱体；2、对准镜；3、旋转台；31、光学镜片；4、偏振检测镜；5、能量计；6、小孔光阑；71、72、光阱。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例中，由于193nm、248nm波长对光学镜片的损伤能力很强，传统的检偏器无法难覆盖到193nm、248nm波段，因此使用一片氟化钙平板作为检偏元件，在布儒斯特角入射状态下测量反射光能量来确定出射光偏振度最高的自转角度，通过测量检偏元件反射光的能量，确定光学镜片最小退偏时的角度位置。

实施例一：

图1示意性示出了一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置的结构示意图。如图1所示，包括：激光器1、沿激光光路传播方向依次设置的对准镜2、光学镜片31、偏振检测镜4和能量计5。

其中，对准镜2、光学镜片31、偏振检测镜4和能量计5通过密封箱体10密封在氮气环境中，对准镜2和光学镜片31安装在旋转台3上，并且对准镜2与光学镜片31呈所需的固定预设角度设置，如可以是30°，45°，60°等。

本实施例中，如图2所示，激光器1发射的激光入射至密封箱体10中的对准镜2上，由于对准镜2与光学镜片31呈45°固定设置，因此激光通过对准镜2后，以45°的角度入射到光学镜片31上，光学镜片31将激光分成两束，折射光以一定的角度入射到偏振检测镜4上，偏振检测镜4的出射光中，P光完全透射，S光完全反射，能量计5接收偏振检测镜4的反射光并计算该反射光的能量。

在此光路中，通过旋转台3转动光学镜片31，具体为以激光入射至光学镜片31的法线为旋转轴旋转光学镜片31，判断能量计5检测到的光能量的大小，当接收到的能量为最小值时，此时即为光学镜片31引起最小退偏的角度。

本实施例中，偏振检测镜4由氟化钙材料制成，但其他能够实现偏振检测镜的功能的镜片同样可以用于本实施例。

实施例二：

在实施例一的基础上，各组件的选型以及各组件的位置排布做具体说明。

如图2所示，为了使得对准镜2与激光器1之间的光路更加精确，在激光器1与对准镜2之间通过小孔光阑6来进行精确对准。小孔光阑6的作用是遮挡激光器1的部分光束，获得一个细光束，这样对准镜2反射回来的光斑比较小，可以更加精确地进行对准。

在进行测定时，首先对装置的各个零件的位置进行调整，通过小孔光阑6，将对准镜2与激光器1精确对准，由于对准镜2和光学镜片31的位置固定，因此能够保证激光束以所需的预设角度入射到光学镜片31。

另外，本实施例的光路中，光学镜片31产生的反射光和偏振检测镜4产生的折射光在检测过程中属于无用的光束，为了避免上述两束光的随意反射折射引起测量误差，将上述两束光的光路上分别设置光阱71和72来将光吸收掉。

进一步地，本实施例的密封箱体10为铝制箱体，该密封箱体10上设置有用于通入氮气的氮气入口101和用于排放氮气的氮气出口102。本实施例中，整个测量环境处于氮气环境中，因此，为了避免手动调整的麻烦，旋转台3上设置有电动驱动组件，该电动驱动组件设置在密封箱体10的外部，通过电动驱动组件驱动该旋转台3，来调节光学镜片31的角度。

另外，本测定装置的激光器为193nm或248nm波长的准分子激光器，出射激光具有水平的偏振方向，偏振度为97％以上。

进一步的实施例中，为了保证光路的准确性，在激光器1和密封箱体10之间设置光路管，激光发射的光通过光路管进入到密封箱体中，在一个实施例中，可以使用波纹管将激光器1与密封箱体10之间的光路封闭。

实施例三

本实施例中，如图3所示，提供一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定方法，本方法使用上述的测定装置，该方法具体包括：

S1、激光器1发射的激光入射到对准镜2后，根据能量计5的检测数据，调整偏振检测镜4相对于激光光束的角度；

S2、当能量计检测到的数据为最小值时，固定偏振检测镜4与能量计5的位置；

S3、关闭激光器1，将所述光学镜片31安装到旋转台3上，向密封箱体10中通入氮气；

S4、开启激光器1，激光器1发射的激光入射到对准镜2；

S5、旋转旋转台3，光学镜片31以激光入射的法线为旋转轴旋转，当能量计5检测到的数据为当前检测数据中的最小值时，此时光学镜片31即处于最小退偏的角度位置。

在进一步的实施例中，在调整偏振检测镜相对于激光光束的角度之前，还包括：

在激光器1与密封箱体10之间放置小孔光阑6，调整小孔光阑6的位置，使小孔光阑6处于激光器发射的激光的光斑中心位置；

调整对准镜2的位置，使对准镜2的反射光反射回小孔光阑6；

取下小孔光阑6；

激光器1的发射激光通过小孔光阑6后，形成一束细光束，使用细光束来对准对准镜2，能够提高对准精度。

进一步地，在调整好对准镜2取下小孔光阑6后，使用光路管如波纹管将激光器1与密封箱体10之间的光路封闭，然后把进行下一步的调整。

本实施例中，密封箱体10中通入氮气，具体根据箱体的大小进行速度和时间得确定，在一个实施例中，通过密封箱体的氮气入口以10L/min通入氮气，时间约为10分钟。

在上述实施例中，小孔光阑6的具体尺寸可以根据激光器的光束来确定，在此不做限定。另外，偏振检测镜的S光的偏振度不需要准确测量，只需要通过对比能量计接收的S光的能量，得到能量最小值时装置的位置即可。

本实用新型实施例提供的一种光学镜片针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置及方法，能够直观地对光学镜片的自转角度进行测定，该装置组件简单，价格低廉、质量轻、体积小，而且能够重复使用，对不同的光学镜片进行测定，提高了装置的使用效率。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，包括：沿激光光路传播方向依次设置的对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计；

其中，所述对准镜、光学镜片、偏振检测镜和能量计通过密封箱体密封在氮气环境中；

所述对准镜和光学镜片安装在旋转台上，并且所述对准镜与所述光学镜片以固定角度设置；

深紫外激光器的出射光经光学镜片透射，透射光入射到所述偏振检测镜上，所述能量计用于检测所述偏振检测镜反射光的能量；

以激光入射至所述光学镜片的法线为旋转轴旋转所述光学镜片，当所述能量计检测到的能量最小时，为所述光学镜片的最小退偏角度位置。

2.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述装置还包括小孔光阑，所述小孔光阑设置在所述密封箱体的外部，所述激光器发射的激光通过所述小孔光阑后入射到所述对准镜，用于调整所述对准镜的位置。

3.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述装置还包括光阱，所述光阱分别设置在所述光学镜片反射光的光路上和所述偏振检测镜的折射光光路上。

4.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述密封箱体为铝制箱体，所述密封箱体包括用于通入氮气的氮气入口和用于排放氮气的氮气出口。

5.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述深紫外激光器为193nm或248nm波长的准分子激光器，所述激光器发射的激光具有水平的偏振方向。

6.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述旋转台上设置有电动驱动组件，所述电动驱动组件设置在所述密封箱体的外部，通过所述电动驱动组件驱动所述旋转台，来调节所述光学镜片的角度。

7.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述装置还包括光路管，所述光路管设置在所述激光器与密封箱体之间，用于封闭所述激光器与密封箱体之间的光路。

8.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述偏振检测镜由氟化钙材料制成。

9.根据权利要求4所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述密封箱体的氮气入口以10L/min通入氮气。

10.根据权利要求1所述的针对深紫外激光的光学镜片最小退偏角度测定装置，其特征在于，所述对准镜与所述光学镜片以45度角设置。

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