FR2841648A1 - Appareil et procede de mesure de birefringence, appareil de suppression de deformation et polarimetre - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil de mesure de biréfringence destiné à calculer une information de polarisation d'une lumière émise depuis un objet (103) devant être mesurée.Il comprend une source de lumière (101), un premier élément de polarisation (102), une platine (104) portant l'objet (103), au moins une unité (105) de division de faisceau qui divise la lumière provenant de l'objet en deux faisceaux ayant la même polarisation que celle de ladite lumière, et au moins deux seconds éléments de polarisation (106, 108) destinés à extraire des faisceaux pour les appliquer à deux détecteurs (107, 109) de quantité de lumière.Domaine d'application : fabrication de circuits intégrés, etc.
Description
L'invention concerne un appareil de mesure de biréfringence destiné à
calculer une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal d'un retard d'un objet, c'està-dire d'une différence de marche optique devant être mesurée dans un objet, un appareil de suppression de déformation comportant l'appareil de mesure de biréfringence, un polarimètre ou détecteur de polarisation qui comprend l'appareil de mesure de biréfringence, et un
appareil d'exposition qui comprend le polarimètre.
Avec le besoin croissant, ces dernières années, d'appareils électroniques plus petits et plus minces, des dispositifs semiconducteurs plus fins, montés dans ces appareils électroniques, ont fait l'objet d'une demande croissante et diverses propositions ont été avancées pour augmenter la résolution de l'exposition afin de satisfaire
à cette demande.
tant donné qu'une longueur d'onde raccourcie d'une source de lumière d'exposition est un moyen efficace pour obtenir une résolution plus élevée, la source de lumière d'exposition récente est passée d'une raie g (avec une longueur d'onde d'environ 436 nm) et d'une raie i (avec une longueur d'onde d'environ 365 nm) à un laser à excimère KrF (avec une longueur d'onde d'environ 248 nm) et un laser à
excimère ArF (avec une longueur d'onde d'environ 193 nm).
Dans un futur proche, l'utilisation d'un laser à excimère F2 (avec une longueur d'onde d'environ 157 nm) semble prometteuse. Un élément optique classique est utilisable sur un système optique en descendant jusqu'à une région de longueurs d'ondes pour la raie i, mais le verre optique classique ne peut pas être utilisé pour le type de région de longueur d'onde couvrant les lasers à excimères KrF et
ArF et le laser à F2 du fait de sa faible transmittance.
Par conséquent, un système optique dans un appareil d'exposition qui utilise le laser à excimère en tant que source de lumière utilisait un élément optique formé de verre de quartz (SiO2) ou de fluorure de calcium (CaF2) ayant une plus grande transmittance pour la lumière d'une longueur d'onde raccourcie, et on considérait qu'un appareil d'exposition utilisant le laser à F2 en tant que source de lumière utilise nécessairement un élément optique
formé de fluorure de calcium.
Le monocristal de fluorure de calcium était fabriqué principalement par un procédé de descente en creuset ou un procédé Bridgman. Ce procédé consiste à remplir un creuset de matières hautement purifiées de composés chimiques, effectuer une fusion dans un dispositif de croissance et à faire descendre progressivement le creuset, cristallisant
ainsi les matières à partir du fond du creuset.
L'historique thermique dans ce processus de croissance subsiste sous la forme d'une contrainte dans le cristal de fluorure de calcium. Le fluorure de calcium présente une biréfringence à la contrainte. La contrainte résiduelle dégrade les performances optiques. Pour réduire à une valeur aussi faible que possible la grandeur de retard qui résulte du degré de contrainte ou de déformation résiduelle présent, un traitement thermique était classiquement utilisé pour réduire ou supprimer la contrainte résiduelle
de l'élément optique.
Le procédé de suppression de déformation consiste à réchauffer un élément optique dans des conditions souhaitées jusqu'à la température préétablie de la région de fluidité visqueuse o l'élément optique présente les écoulements de fluide structurellement visqueux changeant de façon visqueuse et structurelle, à maintenir la température préétablie pendant une période de temps prédéterminé pour atténuer une déformation temporaire due à une déformation permanente et à une élévation rapide de la température, puis à refroidir progressivement l'élément optique dans des conditions changeant progressivement qui permettent de maintenir la déformation atténuée jusqu'à une température ne provoquant pas de changement de structure, suivi d'un refroidissement naturel. La biréfringence est un facteur ayant une influence sur les performances de formation d'image d'un appareil d'exposition. Comme expliqué par la publication NIST de mai 2001, le fluorure de calcium, qui est utilisé pour un système optique dans un appareil d'exposition qui utilise un laser à excimère ArF, un laser à F2, etc. en tant que source de lumière d'exposition, présente une biréfringence intrinsèque résultant de sa structure cristalline, en plus d'une biréfringence de contrainte qui résulte d'une contrainte interne (ou déformation par contrainte). Par conséquent, une prise en compte attentive de la biréfringence, y compris la biréfringence intrinsèque, devient essentielle dans le développement d'un appareil d'exposition. Elle nécessite de connaître la grandeur de retard de la longueur d'onde d'exposition. De plus, une mesure de la biréfringence résiduelle de l'élément optique est essentielle à la suppression de la déformation. Un procédé classique de mesure de biréfringence comprend un procédé à analyseur rotatif, un procédé à compensation de phase qui utilise un compensateur Babinet, etc. un procédé Sénarmont qui utilise une lame quart d'onde, un procédé à modulation de phase qui utilise un modulateur photoélastique ("PEM") et un procédé hétérodyne optique qui utilise un laser de
Zeeman, etc. en tant que source de lumière.
Une demande portant sur une contrainte résiduelle réduite dans l'élément optique est devenue de plus en plus stricte pour des systèmes optiques plus précis et des dispositifs semiconducteurs plus denses récents, et les procédés classiques de mesure de biréfringence éprouvent des difficultés à mesurer la biréfringence résiduelle dans l'élément optique avec une précision satisfaisante. De plus, les procédés classiques de mesure de biréfringence ne peuvent pas mesurer aisément des caractéristiques de biréfringence dans une région ultraviolette du fluorure de calcium, etc., lors de l'utilisation de lumière ultraviolette en tant que source de lumière de mesure, du fait de l'instabilité de la source de lumière et des difficultés de fabrication d'un modulateur photoélastique et d'un déphaseur, tel qu'une lame quart d'onde pour une longueur d'onde de mesure. De plus, des activités de recherche et de développement de longue durée sont nécessaires pour établir des conditions de traitement thermique d'éléments optiques, et des traitements thermiques de longue durée sont nécessaires pour réduire la contrainte résiduelle dans l'élément optique. Ceci dégrade la productivité de l'élément optique et provoque une
augmentation du cot de production.
L'invention a donc pour objet, à titre d'exemple, de procurer un appareil de mesure de biréfringence qui peut mesurer aisément, rapidement et avec précision la caractéristique de biréfringence dans une région
ultraviolette d'un objet devant être mesuré.
Un autre objet de l'invention est de procurer un appareil de mesure de biréfringence qui peut mesurer aisément et avec précision une grandeur de retard d'un élément optique, par exemple une biréfringence intrinsèque provoquée par une structure cristalline et une
biréfringence provoquée par une contrainte résiduelle.
Un autre objet encore de l'invention est de procurer un appareil de suppression de déformation qui peut limiter la biréfringence et raccourcir aussi le temps de traitement thermique pour éliminer la biréfringence résiduelle dans un
élément optique.
Un autre objet encore de l'invention est de procurer un appareil d'exposition qui comprend un polarimètre ayant
l'appareil de mesure de biréfringence ci-dessus.
Un appareil de mesure de biréfringence selon un aspect de l'invention, destiné à calculer une information de polarisation de lumière émise depuis un objet devant être mesuré, comprend une source de lumière, un premier élément de polarisation destiné à extraire un faisceau dans une direction de polarisation spécifique à partir d'une lumière émise depuis la source de lumière, une platine à échantillon qui porte un objet devant être mesuré, au moins une unité de division de faisceau qui divise la lumière depuis l'objet en deux faisceaux ayant la même polarisation que celle de la lumière émise depuis l'objet, au moins deux seconds éléments de polarisation destinés à extraire des faisceaux dans une direction de polarisation spécifique de la lumière divisée par l'unité de division de faisceau, au moins deux détecteurs de quantité de lumière destinés à détecter une quantité de lumière de faisceaux qui sont transmis à travers le second élément de polarisation, et une partie d'exploitation destinée à opérer sur une quantité de lumière reçue par les détecteurs de quantité de
lumière.
La source de lumière peut être une source de lumière pulsée, telle qu'un laser à excimère. Le premier élément de
polarisation peut comprendre un polariseur linéaire.
L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un mécanisme de rotation destiné à faire tourner le
premier élément de polarisation autour d'un axe optique.
L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un mécanisme de rotation destiné à faire tourner l'objet sur la platine à échantillon autour d'un axe optique. L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un mécanisme de variation de position de mesure destiné à faire varier une plage de mesure de l'objet sur la platine à échantillon. L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un mécanisme destiné à introduire l'objet dans le faisceau devant être
mesuré et à en enlever l'objet.
L'unité de division de faisceau peut diviser une lumière incidente en deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente. Le second élément de polarisation est un polariseur linéaire. L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un mécanisme de rotation destiné à faire tourner le second élément de polarisation autour d'un axe optique. Le second élément de polarisation peut être dans un montage en nicols croisés avec le premier élément de polarisation. Le second élément de polarisation peut être dans un montage en nicols
parallèles avec le premier élément de polarisation.
La partie d'exploitation peut analyser les variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet sur la base d'un résultat de sortie du détecteur de quantité de lumière concernant l'angle de rotation de l'objet. La partie d'exploitation peut analyser des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet sur la base d'un résultat de sortie d'un détecteur de quantité de lumière en. ce qui concerne des angles de rotation des
premier et second éléments.
L'appareil de mesure de biréfringence peut calculer une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet sur la base de variations de polarisation de la lumière émise depuis
l'objet, qui a été analysée par la partie d'exploitation.
L'appareil de mesure de biréfringence peut calculer une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet par rétroaction des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, qui a été analysée par la partie d'exploitation,
au mécanisme de rotation.
L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre des mécanismes de rotation destinés à faire tourner les premier et second éléments de polarisation, l'appareil de mesure de biréfringence calculant une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet en renvoyant au mécanisme de rotation des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, qui a été analysé par la
partie d'exploitation.
Un appareil de suppression de déformation selon un autre aspect de l'invention, qui supprime une déformation générée pendant un processus de fabrication d'un élément optique constituant un objet, comprend une partie de traitement thermique qui soumet l'élément optique à un traitement thermique, et un appareil de mesure de biréfringence destiné à calculer une information de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, l'appareil de mesure de biréfringence comprenant une source de lumière, un premier élément de polarisation destiné à extraire un faisceau dans une direction de polarisation spécifique de la lumière provenant de la source de lumière, une platine à échantillon qui porte l'objet, au moins une unité de division de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'objet en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière, au moins deux seconds éléments de polarisation destinés à extraire des faisceaux dans une direction de polarisation spécifique de la lumière divisée par l'unité de division de faisceau, au moins deux détecteurs de quantité de lumière destinés à détecter une quantité de lumière d'un faisceau qui a été transmis à travers l'élément de polarisation, et une partie d'exploitation qui travaille sur une quantité de lumière
reçue par les détecteurs de quantité de lumière.
L'appareil de suppression de déformation peut comprendre en outre un dispositif de commande qui commande les conditions du traitement thermique pour l'élément optique afin que la grandeur de retard de l'élément optique soit dans une plage prédéterminée, en mesurant la grandeur de retard de l'élément optique pendant le traitement thermique et en appliquant une rétroaction à la partie de
traitement thermique.
Un polarimètre selon un autre aspect de l'invention, qui calcule une information de polarisation d'une lumière incidente, comprend au moins une unité à diviseur de faisceau qui divise la lumière incidente en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, au moins deux éléments de polarisation, un mécanisme de rotation destiné à commander une rotation de l'élément de polarisation, au moins deux détecteurs de quantité de lumière et une partie d'exploitation qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière. Un polarimètre selon un autre aspect de l'invention comprend un appareil qui utilise la lumière incidente, au moins une unité à diviseur de faisceau qui divise la lumière incidente en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, un faisceau étant utilisé pour l'appareil et l'autre faisceau étant utilisé pour calculer une information de polarisation de la lumière incidente, au moins deux éléments de polarisation, un mécanisme de rotation destiné à commander la rotation de l'élément de polarisation, au moins deux détecteurs de quantité de lumière et une partie d'exploitation qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière. L'information de polarisation de la lumière incidente peut être renvoyée à l'appareil. La
lumière incidente peut être une lumière pulsée.
Un appareil d'exposition selon un autre aspect de l'invention comprend une source de lumière, au moins une unité à diviseur de faisceau qui divise une lumière incidente provenant de la source de lumière en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, un faisceau étant utilisé pour une exposition et l'autre faisceau étant utilisé pour calculer une information de polarisation de la lumière incidente, au moins deux éléments de polarisation, un mécanisme de rotation destiné à commander la rotation de l'élément de polarisation, au moins deux quantités de détecteur de lumière, et une partie d'exploitation qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière. L'appareil d'exposition peut comprendre en outre un dispositif de commande destiné à commander des paramètres d'exposition sur la base de l'information de polarisation. Un appareil d'exposition peut comprendre en outre un dispositif de commande destiné à commander la source de lumière sur la base de l'information de polarisation. La source de lumière peut être une source de
lumière pulsée, telle qu'un laser à excimère.
Un appareil de mesure de biréfringence selon un autre aspect de l'invention, destiné à mesurer la biréfringence d'un objet devant être mesuré, comprend une partie à source de lumière qui émet une lumière ayant une polarisation spécifique vers l'objet, un élément de polarisation qui peut convertir en rotation et maintenir la polarisation de la lumière qui est passée à travers l'objet, une unité à diviseur de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'objet en deux ou plus de deux faisceaux devant être mesurés, tout en maintenant la polarisation de la lumière, un premier système optique qui extrait du faisceau devant être mesuré un faisceau ayant une direction de polarisation prédéterminée, en utilisant l'élément de polarisation, un détecteur de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, à partir du premier système optique, et un dispositif de commande destiné à calculer la grandeur de retard de l'objet sur la base de la quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, qui est détectée par le détecteur de quantité de lumière. - Le dispositif de commande peut calculer un azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet sur la base de la quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, qui est détectée par le détecteur de quantité de lumière. L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre un second système optique qui extrait un faisceau ayant une direction de polarisation prédéterminée après la conversion d'une phase de polarisation du faisceau devant être mesuré. Le dispositif de commande peut distinguer l'un de l'autre un axe rapide et un axe lent des axes principaux de la différence de chemin optique de l'objet. La polarisation spécifique peut
être une lumière polarisée circulairement.
La partie à source de lumière peut comprendre une source de lumière qui émet un faisceau ayant une polarisation arbitraire, un polariseur linéaire qui est orienté de façon que sa direction de polarisation soit à O' par rapport à l'axe de la ligne de base, et une lame quart d'onde qui est orientée avec un axe rapide à 450 par
rapport à l'axe de la ligne de base au polariseur linéaire.
Les sources de lumière peuvent être une source de lumière
pulsée, telle qu'un laser à excimère.
L'appareil de mesure de biréfringence peut comprendre en outre une platine qui porte l'objet et permet à l'objet de se déplacer par rapport à la lumière émise depuis la partie à source de lumière. L'élément de polarisation comporte une lame demi-onde qui peut être amenée à tourner autour d'un axe optique. L'unité à diviseur de faisceau peut comprendre trois lames parallèles. Le premier système optique peut comporter un polariseur linéaire. Le polariseur linéaire peut être orienté de façon que sa direction de polarisation soit à O' par rapport à un axe de ligne de base préétabli autour d'un axe optique sur un axe
de ligne de base.
Le premier système optique peut comprendre un premier polariseur linéaire qui est orienté avec sa direction de polarisation à O0 par-rapport à l'axe de la ligne de base, et un second polariseur qui est orienté de façon que sa direction de polarisation soit en nicols croisés avec la
direction de polarisation du premier polariseur linéaire.
Le second système optique peut extraire le faisceau ayant la direction de polarisation prédéterminée après que la phase de polarisation du faisceau devant être mesuré a été
convertie de 90 .
il Le second système lumineux peut comprendre une lame quart d'onde qui est orientée avec un axe rapide à 45 par rapport à l'axe de la ligne de base, et un polariseur linéaire qui est orienté avec sa direction de polarisation à 45 par rapport à l'axe de la ligne de base. Un appareil de mesure de biréfringence d'un autre aspect de l'invention pour mesurer la biréfringence d'une différence de chemin optique d'un objet devant être mesuré comprend une partie à source de lumière qui émet une lumière ayant une polarisation circulaire vers l'objet, un élément de polarisation qui peut convertir en rotation et maintenir la polarisation de la lumière ayant passé à travers l'objet, un système optique qui extrait de l'élément de polarisation un faisceau d'une direction de polarisation prédéterminée et convertit une phase de lumière émise depuis l'élément de polarisation, un détecteur de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière ayant passé à travers le système optique et un dispositif de commande destiné à calculer la grandeur de retard et un azimut d'un axe principal de la différence du chemin optique de l'objet sur la base de la quantité de lumière qui est détectée par le détecteur de quantité de lumière. Le dispositif de commande peut distinguer l'un de l'autre un axe rapide et un axe lent des axes principaux de
l'objet.
Un procédé de mesure selon un autre aspect de l'invention comprend les étapes qui consistent à appliquer une lumière ayant une polarisation circulaire à un objet devant être mesuré, à diviser la lumière provenant de l'objet en premier et second faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière provenant de l'objet, à détecter des variations de la quantité de lumière des premier et second faisceaux lorsque la lumière provenant de l'objet est convertie en rotation et à calculer une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet sur la base des variations de la quantité de lumière des premier et second faisceaux. L'étape de calcul peut simultanément calculer la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet. Le procédé de mesure peut comprendre en outre la conversion en rotation des premier et second faisceaux, et la détermination d'un axe rapide ou lent d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet. L'étape de calcul calcule la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de la différence de chemin optique de l'objet sur la base d'amplitudes et de phases de quantités de lumière des
premier et second faisceaux.
Un appareil de suppression de déformation comprend l'appareil de mesure de biréfringence ci-dessus, et une partie de traitement thermique pour soumettre un objet à un traitement thermique et réduire la biréfringence dans l'objet, qui a été mesurée par l'appareil de mesure de biréfringence. L'appareil de suppression de déformation peut comprendre en outre un dispositif de commande destiné à commander la partie à traitement thermique afin que la grandeur de retard de l'objet puisse être contenue dans une
plage prédéterminée.
Un polarimètre d'un autre aspect de l'invention pour mesurer la polarisation de la lumière comprend une unité à diviseur de faisceau qui divise la lumière en au moins deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière, un système optique qui extrait du faisceau un faisceau dans une direction de polarisation prédéterminée, un détecteur de quantité de lumière destiné à détecter une quantité de lumière du faisceau provenant du système optique et un dispositif de commande destiné à exploiter la polarisation de la lumière sur la base de la quantité de lumière du
faisceau détectée par le détecteur de quantité de lumière.
Un procédé de fabrication de dispositifs selon un autre aspect de l'invention comprend les étapes qui consistent à exposer une lame en utilisant l'appareil d'exposition ci-dessus et à effectuer un traitement prédéterminé pour l'objet exposé. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de dispositifs destiné à exécuter des opérations similaires à celles de l'appareil d'exposition ci-dessus et produisant des dispositifs sous forme de produits intermédiaires et finals. De tels dispositifs comprennent des puces de semiconducteurs telles que des puces à intégration poussée et à intégration très poussée, des dispositifs à couplage de charges, des dispositifs à cristaux liquides, des capteurs magnétiques,
des têtes magnétiques à films minces et analogues.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un appareil de mesure de biréfringence selon une première forme de réalisation; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un diviseur de faisceau dans la première forme de réalisation; la figure 3 est un graphique d'un exemple de signal de sortie de la première forme de réalisation; la figure 4 est une vue schématique d'un appareil de mesure de biréfringence selon une deuxième forme de réalisation; la figure 5 est une vue schématique d'un appareil de suppression de déformation selon une troisième forme de réalisation; la figure 6 est une vue schématique d'une partie de traitement thermique de la troisième forme de réalisation; la figure 7 est une vue schématique d'un polarimètre selon une quatrième forme de réalisation; la figure 8 est un graphique montrant un exemple d'un signal de sortie de la quatrième forme de réalisation; la figure 9 est un schéma fonctionnel simplifié d'un appareil de mesure de biréfringence selon une septième forme de réalisation de l'invention; la figure 10 est un graphique d'un exemple d'une courbe qui varie à la manière d'une courbe sinusodale d'une intensité lumineuse Il en fonction d'un angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 11 est un graphique d'un exemple d'une courbe qui varie à la manière d'une courbe sinusodale d'une intensité de lumière I2 en fonction d'un angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 12 est un schéma fonctionnel simplifié d'un appareil de mesure de biréfringence selon une huitième forme de réalisation de l'invention; la figure 13 est un graphique d'un exemple d'une courbe qui varie à la manière d'une courbe sinusodale d'une intensité lumineuse Il en fonction d'un angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 14 est un graphique d'un exemple d'une courbe qui varie à la manière d'une courbe sinusodale d'une intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 15 est un graphique d'un exemple d'une coupe de variation du rapport d'intensités lumineuses Il / I2 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 16 est un schéma fonctionnel simplifié d'un appareil de mesure de biréfringence selon une neuvième forme de réalisation de l'invention; la figure 17 est un graphique d'un exemple d'une courbe d'une intensité lumineuse Il en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 18 est un graphique d'un exemple d'une courbe d'une intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 19 est un schéma fonctionnel simplifié d'un appareil de mesure de biréfringence selon une dixième forme de réalisation de l'invention; la figure 20 est un graphique d'un exemple d'une courbe de variation du rapport d'intensités lumineuses Il / I3 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demionde; la figure 21 est un graphique d'un exemple d'une courbe de variation du rapport d'intensités lumineuses Il / I3 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demionde; la figure 22 est un graphique d'un exemple d'une courbe d'une intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 23 est un schéma fonctionnel simplifiéd'un appareil de mesure de biréfringence selon une onzième forme de réalisation de l'invention; la figure 24 est un graphique d'un exemple d'une courbe d'une intensité lumineuse I en fonction de l'angle de rotation d'une lame demi-onde; la figure 25 est un schéma fonctionnel simplifié d'un appareil de suppression de déformation selon un autre aspect de l'invention i la figure 26 est un schéma d'un appareil de mesure de polarisation selon un autre aspect de l'invention; la figure 27 est un organigramme pour expliquer comment fabriquer des dispositifs (tels que des puces de semiconducteurs, par exemple des circuits intégrés et des dispositifs à cristaux liquides, des dispositifs à couplage de charges et autres); et la figure 28 est un organigramme détaillé d'un traitement de tranche constituant l'étape 4 représentée sur
la figure 27.
La figure 1 est une vue schématique de la structure d'un appareil de mesure de biréfringence selon une première forme de réalisation de l'invention. On donnera une
description de cet appareil de mesure de biréfringence de
la première forme de réalisation en référence aux figures
1, 2 et 3.
La figure 1 indique un axe Z en tant que direction de déplacement d'une lumière émise depuis une source de lumière 101, un axe X en tant que direction perpendiculaire à l'axe Z sur une surface de mise en place d'un laser et un axe Y en tant que direction normale à la surface de mise en
place du laser.
Sur la figure 1, l'appareil de mesure de biréfringence de la première forme de réalisation comprend une source de lumière 101, un élément de polarisation 102, un objet devant être mesuré 103, une platine 104 à échantillon, un moyen 105 à diviseur de faisceau, des éléments de polarisation 106 et 108, des moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière, une partie 110 d'exploitation et un
dispositif 111 de commande.
La lumière émise depuis la source de lumière 101 tombe sur l'objet 103 après avoir été convertie en une lumière polarisée linéairement Lo par l'intermédiaire de l'élément de polarisation 102 qui est orienté avec sa direction de polarisation à O' par rapport à un axe de ligne de base
présent sur la surface XY.
Ici, les éléments de polarisation 102, 106 et 108 peuvent utiliser un élément optique qui sépare des composantes de lumière polarisée linéairement, orthogonales, et captent une composante de lumière polarisée linéairement, telle qu'un prisme polariseur de Glan-Thompson, un prisme polariseur de Rochon, un prisme polariseur de Sénarmont et un prisme polariseur de Wollaston, ou un diviseur de faisceau à polarisation formé d'une structure multicouche diélectrique, etc. La platine 104 à échantillon comporte un mécanisme de rotation, dont une rotation autour de l'axe optique est commandée par un moteur pas-à-pas, etc. Le moteur pas-à-pas est commandé sur la base d'un ordre du dispositif de commande 111, et un cycle de mesure de biréfringence est une rotation allant de 0 à 1800 (ou de 0 à 3600) dans l'azimut de l'axe rapide par rapport à l'axe de la ligne de base. La platine 104 à échantillon comporte un mécanisme de variation de la position de mesure, tel qu'une platine XY, qui peut commander de façon variable une position de mesure, manuellement ou automatiquement, sur une surface orthogonale à la direction de l'axe optique. En d'autres termes, la platine 104 à échantillon peut mesurer la distribution de biréfringence dans deux dimensions sur la
surface de mesure.
Le moyen 105 à diviseur de faisceau comporte une unité à diviseur de faisceau (représentée sur la figure 2) comprenant trois lames parallèles qui servent à diviser la lumière en deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente. La lumière Ls qui possède une information de biréfringence de l'objet 103 est divisée par le moyen 105 à diviseur de faisceau en faisceaux L1 et L2 tout en maintenant la polarisation de la
lumière Ls.
Le faisceau LI tombe sur le moyen 107 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 106 qui est orienté par rapport à l'élément de polarisation 102 afin que la direction de polarisation soit
dans une disposition en nicols parallèles.
Le faisceau L2 tombe sur le moyen 109 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 108 qui est orienté par rapport à l'élément de polarisation 102 de façon que la direction de polarisation
soit dans une disposition en nicols croisés.
Les détecteurs de quantité de lumière détectent ces signaux lumineux qui contiennent l'information de biréfringence de l'objet 103, à savoir une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal, et délivrent en sortie, à la partie d'exploitation 110, sur une base en temps réel, des signaux de détection correspondant aux
intensités lumineuses du signal lumineux.
La partie d'exploitation 110 et le dispositif de commande 111 renferment une unité centrale de traitement CPU et une mémoire et commandent des actions de chaque constituant dans l'appareil de mesure de biréfringence, tel que la source de lumière 101 et la platine 104 à échantillon. En exécutant un algorithme préétabli d'exploitation basé sur les signaux de détection détectés par les moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière, une différence de phase A et un azimut d'un axe rapide IP sont calculés et le résultat du calcul de la mesure de biréfringence est délivré en sortie à une unité
de sortie (non représentée).
On donnera une description du moyen à diviseur de
faisceau qui maintient la polarisation, en référence à la
figure 2.
La figure 2 est une vue pour expliquer le moyen à diviseur de faisceau qui divise la lumière incidente en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente. On désigne en 201 une lumière incidente, en 204, 205 et 206 des lames parallèles agencées de façon que la lumière puisse être incidente sous un angle de 45 , en 202 un premier faisceau qui est réfléchi deux fois sur deux lames parallèles et en 203 un second faisceau qui est transmis à travers les deux lames parallèles. On désigne en 207 et 208 de la lumière inutile dans cette forme de réalisation. La première lame parallèle 204 et la seconde lame parallèle 205 sont agencées de façon que la composante polarisée p tombant sur la première lame parallèle 204 puisse être réfléchie en tant que composante polarisée s sur la seconde lame parallèle 205. Conformément à ce montage, on obtient une composante de polarisation sur la seconde lame parallèle 205, qui a été réfléchie en tant que
composante polarisée s sur la première lame parallèle 204.
La troisième lame parallèle 206 est agencée de façon qu'une composante polarisée p, qui a été transmise à travers la première lame parallèle 204, soit transmise en tant que composante polarisée s à travers la troisième lame parallèle 206.
On donnera une description d'un principe par lequel le
moyen à diviseur de faisceau divise la lumière incidente en deux faisceaux qui ont la même polarisation que la lumière incidente. On ignore, dans un souci de simplicité, une réflexion ayant lieu sur la surface arrière de la lame parallèle. Lorsque la lumière incidente est une lumière totalement polarisée, le vecteur champ électrique est exprimé conformément à l'équation 1
E = EP +E (1)
La lumière incidente est divisée pour un calcul en la composante polarisée linéaire EP constituant la composante polarisée p à la suite d'une réflexion sur la première lame parallèle et en la composante polarisée linéaire Es constituant la composante polarisée s lors d'une réflexion sur la première lame parallèle. Lorsque la lumière incidente est une lumière partiellement polarisée ou une lumière non polarisée, elle peut être considérée comme étant une combinaison de plusieurs faisceaux totalement polarisés, et chaque lumière totalement polarisée est maintenue. Lorsque trois lames parallèles formées de la même matière sont utilisées, ces trois lames parallèles ont la même réflectance d'amplitude complexe rp et r, de la lumière polarisée p et de la lumière polarisée s. Alors, l'amplitude complexe E1, constituant une première composante polarisée du premier faisceau 202 qui a été réfléchie deux fois sur les lames parallèles, est exprimée conformément à l'équation 2: E11 = rr.E. (2) o EP est une amplitude complexe de la composante polarisée linéaire en tant que lumière polarisée p à la suite d'une réflexion sur la première lame parallèle, et Es est une amplitude complexe de la composante polarisée linéaire en tant que lumière polarisée s à la suite d'une réflexion sur
la première lame parallèle.
La seconde composante polarisée de l'amplitude complexe E12 est exprimée conformément à l'équation 3 E12 = rpr.E. (3) L'amplitude complexe E1 de la lumière réfléchie, en tant que somme des amplitudes précédentes, est exprimée conformément à l'équation (4) E1 = rrp(Ep+ Es) (4) tant donné qu'il s'agit d'une lumière constituant la lumière incidente multipliée par une constante rrp, ce premier faisceau 202 est de même polarisation que la lumière incidente. L'amplitude complexe E21 de la première lumière polarisée du second faisceau 203 qui a été transmis deux fois à travers la lame parallèle est donnée conformément à l'équation (5): E21 = t5tPEP (5) L'amplitude complexe E22 de la seconde lumière polarisée est exprimée conformément à l'équation (6) E22 = tptsE, (6) L'amplitude complexe E2 de la lumière transmise est la somme des amplitudes précédentes exprimée conformément à l'équation (7): E2 = ttp(Ep+Es)> (7) tant donné qu'il s'agit d'une lumière constituant la lumière incidente multipliée par une constante ttp, ce second faisceau 203 est de même polarisation que la lumière incidente. Bien que la lumière incidente ait un angle d'incidence de 450 par rapport à la lame parallèle, l'angle n'est pas limité à 450 lorsque les trois angles d'incidence sont égaux. On peut obtenir un effet similaire lorsqu'on utilise trois éléments de division de faisceau tels qu'un réseau et un diviseur de faisceau qui ont les mêmes caractéristiques de division, telles que les caractéristiques de réflexion et de transmission. r,, rp, tp et t5 peuvent ne pas être nécessairement de simples constantes réelles, mais peuvent être des constantes complexes qui présentent une variation
de phase lorsqu'on utilise un diviseur comportant un film.
Bien que la lumière inutile ne soit pas représentée sur la figure 1, les faisceaux 207 et 208 de la figure 2 pourraient engendrer une lumière parasite et ils sont donc
absorbés par un dispositif d'absorption de faisceaux.
Les constantes r,, rp, tp et t, peuvent être calculées
ou mesurées à l'avance pour une opération corrective.
On donnera une description d'un procédé de mesure de
biréfringence selon une première forme de réalisation de
l'invention en référence à la figure 1.
La lumière émise depuis la source de lumière 101 est convertie en une lumière polarisée linéaire par l'intermédiaire de l'élément de polarisation 102 qui est orienté avec une direction de polarisation à O' par rapport à un axe de ligne de base présent. Une matrice de Jones de l'élément de polarisation 102 est donnée par l'équation (8). Dans le cas o le faisceau L0 est une lumière émise depuis l'élément de polarisation 102, la polarisation est exprimée par l'équation (9) et la matrice de Jones
E ( (<)
Le faisceau L, est transmis à travers l'objet 103 et est converti en une lumière polarisée elliptique qui apparaît du fait d'un décalage de phase résultant d'une différence d'indice de réfraction de deux axes principaux
de l'objet 103, c'est-à-dire un axe rapide et un axe lent.
La différence de phase A et l'azimut de l'axe principal O de l'objet 103, et la matrice de Jones de l'objet 103 sont exprimés conformément à l'équation (10) (cosoe (-i sin.(#)'{exp(i A) O) f Cos(t) Sitn(? (10 (Siri(ç) Cos(,) A exp-ai 2) -sin() cos(ç)J L'objet 103 tourne autour de l'axe optique au moyen de la platine 104 d'échantillon. 0 étant l'angle de rotation, la matrice de Jones de cette conversion par rotation est exprimée conformément à l'équation (11) (cos(9) --sin<) La matrice de Jones de l'objet 103 est exprimée conformément à l'équation (12) S_!, =Re x S;< (12) La polarisation de la lumière de sortie L, à l'angle de rotation 0 de l'objet 103 est donnée par le vecteur de Jones conformément à l'équation (13) Es =S,, x En (13D) Le moyen 105 à diviseur de faisceau divise la lumière Ls, qui possède une information de biréfringence de l'objet 103, en faisceaux L, et L2 tout en maintenant la polarisation de la lumière L^. Les polarisations des faisceaux L, et L2 sont exprimées par les équations (14) et (15) en utilisant les vecteurs de Jones o r., rp, tp et t, sont une réflectance d'amplitude complexe et une transmittance d'amplitude complexe pour la lumière polarisée p et la lumière polarisée s de la lame parallèle dans le moyen 105 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour une opération corrective dans la partie d'exploitation 110 , PEs2 tsrE. (5) E 2=ttEsE (15,) Le faisceau L1 tombe sur le moyen 107 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 106 qui est orienté par rapport à l'élément de polarisation 102 afin que la direction de polarisation soit dans une disposition en nicols parallèles. Le faisceau L2 tombe sur le moyen 109 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 108 qui est orienté par rapport à l'élément de polarisation 102 de façon que la direction de polarisation soit dans une configuration en nicols croisés. Les matrices de Jones des éléments de polarisation 106 et 108 sont exprimés conformément aux équations (16 et (17) 4 = ( 0) (lO)
(O (17)
Les faisceaux L1 et L2 reçus par les moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière sont exprimés conformément aux équations (18) et (19) en utilisant les vecteurs de Jones El ^AR x Es^ (19) Les moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière détectent des signaux lumineux des faisceaux Li et L2, et délivrent en sortie à la partie d'exploitation 110, sur une base en temps réel, des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses, pour des opérations de correction. Les intensités lumineuses détectées par les moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière, après les corrections, sont exprimées conformément aux équations 20 et 21 o un suffixe * signifie une relation de conjugaison complexe I] = (<E.I,)/ltrrF|20 12 = (E; E?)/ ltPl (21) Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 107 et 109 à détecteurs de quantité de lumière varient conformément à une courbe sinusodale en fonction de l'angle de rotation 0 de l'objet 103. Le rapport d'intensités I2 / Il entre les intensités lumineuses Il et I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de l'objet 103 peut contrôler une courbe de variation représentative de l'ellipticité d'une ellipsode de biréfringence qui indique
une information de biréfringence de l'objet 103.
La figure 3 montre un exemple de signal de sortie du rapport d'intensités I2 / 1l en fonction de l'angle de rotation 0 de l'objet 103. Sur la figure 3, le rapport maximal d'intensités I2 / Il donne un angle relatif de 450 entre la direction de polarisation de l'élément de polarisation 102 et l'azimut d'un axe principal de l'objet 103, et la lumière de sortie L, de l'objet 103 procure la lumière polarisée en ellipse maximale. Le rapport d'intensités I2 / Il indique l'ellipticité de la lumière polarisée en ellipse, et la différence de phase A [degré] et l'azimut d'un axe principal D [degré] de l'objet 103 et la matrice de Jones de l'objet 103 sont exprimés conformément aux équations (22) et (23) o (I2 / I1)max et Omax sont les valeurs maximales du rapport d'intensités I2 / Il de la courbe de variation (=22arcta( ( 11,),>) 2) 0=t45--SoSy (23) La grandeur de retard [nm / cm] de l'objet 103 est exprimée conformément à l'équation (24) o X [nm] est une longueur d'onde d'une source de lumière et d [cm] est l'épaisseur de l'objet: Re=AA/360d (24) L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation convient à des mesures utilisant une lumière ultraviolette en tant que source de lumière, car un système optique de mesure n'a pas besoin d'une lame de
phase, telle qu'une lame quart d'onde.
De plus, l'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation ne comporte qu'un élément optique devant être entraîné en rotation et il procure donc des mesures de biréfringence précises, car il n'est pas nécessaire de synchroniser des périodes d'entraînement en rotation de deux éléments optiques comme dans le procédé de
mesure classique.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation utilise le moyen à diviseur de faisceau qui divise la lumière tout en conservant sa polarisation, et détecte une information de biréfringence de la. lumière recherchée à l'aide de deux éléments de réception de lumière, mesurant ainsi simultanément les quantités maximale et minimale de lumière de l'ellipse sans être affecté par les variations de quantité de lumière de la source de lumière, et donnant des mesures de
biréfringence précises.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation détecte la quantité de lumière en fonction d'une rotation de l'objet 103, et mesure la grandeur de retard et l'azimut de l'axe principal de l'objet 103 en même temps, en un temps de mesure plus court
que dans le procédé de mesure classique.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation peut supprimer l'effet d'erreurs de fabrication, etc. des éléments optiques en établissant la moyenne de plusieurs blocs de données de biréfringence exploités à un intervalle de 90 pendant que l'objet 103 tourne. L'information de la partie d'exploitation 110 est renvoyée au dispositif de commande 111 et le nombre d'échantillonnages d'une plage angulaire de rotation et les données de mesure sont commandés pour des mesures localement précises conformément à la grandeur de retard de
l'objet 103.
La figure 4 est une vue schématique d'un appareil de mesure de biréfringence selon une deuxième forme de
réalisation de l'invention. On donnera une description de
l'appareil de mesure de biréfringence de la deuxième forme de réalisation en référence à la figure 4. La présente forme de réalisation utilise une structure similaire à celle de la première forme de réalisation, sauf que la présente forme de réalisation est configurée de façon à utiliser un moyen de commande de rotation pour les éléments de polarisation 102, 106 et 108. On ne donnera pas
de description détaillée de la structure commune en
affectant aux mêmes éléments des différentes formes de réalisation des références numériques communes par les deux derniers chiffres, et on décrira principalement la partie
qui est différente de la présente forme de réalisation.
Sur la figure 4, l'appareil de mesure de biréfringence de la deuxième forme de réalisation comprend une source de lumière 401, un élément de polarisation 402, un objet devant être mesuré 403, une platine 404 à échantillon, un moyen 405 à diviseur de faisceau, des éléments de polarisation 406 et 408, des moyens 407 et 409 à détecteurs de quantité de lumière, une partie 410 d'exploitation et un
dispositif 411 de commande.
La lumière émise depuis la source de lumière 401 tombe sur l'objet 403 après avoir été convertie en une lumière polarisée linéairement Lo par l'intermédiaire de l'élément de polarisation 402 dont la rotation autour de l'axe
optique est commandée-par le dispositif de commande 411.
L'élément de polarisation 402 comporte un mécanisme de rotation dont la rotation est commandée par un moteur pasà-pas, etc. Le moteur pas-à-pas est commandé sur la base d'un ordre du dispositif de commande 411, et un cycle de mesure de biréfringence est une rotation allant de 0O à (ou de O' à 3600) dans l'azimut de l'axe rapide par
rapport à l'axe de la ligne de base.
La platine 404 à échantillon comporte un mécanisme de variation de la position de mesure, tel qu'une platine XY, qui peut commander de façon variable une position de mesure, manuellement ou automatiquement, sur une surface orthogonale à la direction de l'axe optique. En d'autres termes, la platine 404 à échantillon peut mesurer la distribution de biréfringence dans deux dimensions sur la
surface de mesure.
La lumière L, qui possède une information de biréfringence de l'objet 403 est divisée par le moyen 405 à diviseur de faisceau en faisceaux L1 et L2, tandis que la
polarisation de la lumière L, est maintenue.
Le faisceau L, tombe sur le moyen 407 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 406 dont la rotation est commandée par rapport à l'élément de polarisation 402 afin que la direction de polarisation corresponde à une configuration en nicols parallèles. Le faisceau L2 tombe sur le moyen 409 à détecteur de quantité de lumière en passant à travers l'élément de polarisation 408 dont la rotation est commandée par rapport à l'élément de polarisation 402 afin que la direction de polarisation corresponde à une configuration en nicols croisés. Les moyens 407 et 409 à détecteurs de quantité de lumière détectent ces signaux lumineux qui contiennent l'information de biréfringence de l'objet 403, c'est-à-dire une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal, et délivrent en sortie des signaux de détection correspondant aux intensités lumineuses de ces signaux lumineux à la
partie 410 d'exploitation, sur une base en temps réel.
La partie 410 d'exploitation et le dispositif de commande 411 comprennent une unité centrale de traitement et une mémoire, et commandent les actions de chaque constituant dans l'appareil de mesure de biréfringence, tel que la source de lumière 401, les éléments de polarisation 402, 406 et 408 et la platine 404 à échantillon. En exécutant un algorithme d'exploitation préétabli basé sur les signaux de détection détectés par les moyens 407 et 409 à détecteurs de quantité de lumière, une différence de phase A et un azimut d'axe rapide o sont calculés et le résultat du calcul de la mesure de biréfringence est
délivré à une unité de sortie (non représentée).
On donnera une description du procédé de mesure de
biréfringence de la deuxième forme de réalisation selon l'invention. La polarisation de la lumière émise depuis la source de lumière 401 est exprimée conformément à l'équation (25) o 8 est une différence de phase dans la composante orthogonale de la lumière de sortie E0=(e,) (25) La lumière de sortie de la source de lumière 401 est convertie en lumière polarisée linéaire en passant par l'élément de polarisation 402 dont la rotation autour de l'axe optique est commandée par le dispositif de commande 411. La matrice de Jones de l'élément de polarisation 402 commandé en rotation est exprimée conformément à l'équation (26) en utilisant les éléments de polarisation 402 et les matrices de Jones des équations (8) et (11) o 0 est l'angle de rotation de l'élément de polarisation 402 par rapport à l'axe de la ligne de base: tft.R9 xIP xR0 (2P) Le faisceau de sortie L0 de l'élément de polarisation 402 est transmis à travers l'objet 403 et converti en une lumière elliptiquement polarisée qui apparaît du fait d'un décalage de phase résultant d'une différence d'indice de réfraction selon les deux axes principaux de l'objet 403, c'est-à-dire un axe rapide et un axe lent. La polarisation du faisceau de sortie L, provenant de l'objet 403, à un angle de rotation 0 de l'élément de polarisation 402, est exprimée conformément à l'équation (27) utilisant la matrice de Jones
E S =AS X PH, " XEO (27)
Le moyen 405 à diviseur de faisceau divise la lumière L., qui contient une information de biréfringence de l'objet 403, en faisceaux L1 et L2 tout en maintenant la polarisation de la lumière L,. Les polarisations des faisceaux L1 et L2 sont exprimées par les équations (14) et (15) cidessus en utilisant les vecteurs de Jones o r3, rp, tp et t3 sont la réflectance d'amplitude complexe et la transmittance d'amplitude complexe pour la lumière polarisée p et la lumière polarisée s de la lame parallèle dans -le moyen 405 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour une opération corrective dans la partie d'exploitation 410 ESt=rsri E (14) ESo=tvfrES (15-) L'élément de polarisation 406 est commandé en rotation par le dispositif de commande 411 par rapport à l'élément de polarisation 402 afin que la direction de polarisation corresponde à des nicols parallèles. L'élément de polarisation 408 est commandé en rotation par le dispositif de commande 411 par rapport à l'élément de polarisation 402 afin que la direction de polarisation corresponde à des nicols croisés. Les polarisations des faisceaux Lk et L2 reçus par les moyens 407 et 409 à détecteurs à quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations 28 et 29 EI=RJ?,,AHXR \Es, (23.)
ERX A,. X- R" (29)
Les moyens 407 et 409 à détecteurs de quantité de lumière détectent des signaux lumineux des faisceaux L1 et L2, et délivrent en sortie des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses à la partie d'exploitation 410, sur une base en temps réel, pour des opérations correctives. On utilise le même algorithme que celui de la première forme de réalisation pour calculer la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de l'objet 403 en utilisant les signaux de détection détectés par les moyens 407 et 409 à détecteurs de quantité de
lumière, et sa description ne sera pas reprise.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation utilise un objet non rotatif 403, et il peut être appliqué à un échantillon à grande ouverture, alors qu'il est difficile à la structure de la première
forme de réalisation de manipuler un tel objet.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation convient à des mesures utilisant de la lumière ultraviolette en tant que source de lumière, car un système optique de mesure n'a pas besoin d'une lame de
phase, telle qu'une lame quart d'onde.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation utilise le moyen à diviseur de faisceau qui divise la lumière tout en conservant sa polarisation, et détecte une information de biréfringence de la lumière recherchée à l'aide de deux éléments de réception de lumière, mesurant ainsi simultanément les quantités maximale et minimale de lumière de l'ellipse sans être affectées par les variations de quantité de lumière de la source de lumière, et donnant des mesures de
biréfringence précises.
L'appareil de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation détecte la quantité de lumière en fonction des rotations des éléments de polarisation 402, 406 et 408, et mesure la grandeur de retard et l'azimut de l'axe principal de l'objet 403 en même temps, en un temps de mesure plus court que dans le procédé de mesure classique. L'appareil de mesurede biréfringence de la présente forme de réalisation peut supprimer l'effet d'erreurs de fabrication, etc. des éléments optiques en établissant la moyenne de plusieurs blocs de données de biréfringence exploités à un intervalle de 90 pendant que les éléments de polarisation 402, 406 et 408 tournent. L'information de la partie d'exploitation 410 est renvoyée au dispositif de commande 111 et le nombre d'échantillonnages d'une plage angulaire de rotation et les données de mesure sont commandés pour effectuer des mesures locales précises
portant sur la grandeur de retard de l'objet 403.
Il est possible, dans la présente forme de réalisation, de disposer un élément de polarisation (non représenté) entre la source de lumière 401 et l'élément de polarisation 402, lequel convertit la polarisation de la
lumière incidente en une lumière polarisée linéaire.
Les figures 5 et 6 sont des vues schématiques d'un appareil de suppression de déformation d'une troisième forme de réalisation de l'invention. On donnera une
description de l'appareil de suppression de déformation de
la troisième forme de réalisation en référence aux figures
5 et 6.
La présente forme de réalisation utilise une structure similaire à celle de l'appareil de mesure de biréfringence de la deuxième forme de réalisation, sauf que la présente forme de réalisation est configurée de façon à contenir un objet devant être mesuré 404 dans une partie de traitement thermique. On ne décrira pas en détail la structure commune, en affectant des références numériques correspondant par les deux derniers chiffres aux éléments communs, et on décrira principalement la partie qui est
différente de la deuxième forme de réalisation.
Sur la figure 5, l'appareil de suppression de déformation de la troisième forme de réalisation comprend une source de lumière 501, un élément de polarisation 502, un objet devant être mesuré 503, une partie de traitement thermique 504, un moyen à diviseur de faisceau 505, des éléments de polarisation 506 et 508, des moyens à détecteurs de quantité de lumière 507 et 509, une partie
d'exploitation 510 et un dispositif de commande 511.
L'appareil de suppression de déformation de la troisième forme de réalisation est configuré de façon à exécuter un traitement thermique sur l'objet 503 en plaçant l'objet 503 dans la partie 512 de traitement thermique, mesurant des variations de biréfringence de l'objet 503 au moment de l'étape de traitement thermique, et permettant au dispositif de commande 511 de commander des conditions de traitement thermique sur la base du résultat de la mesure, afin que la grandeur de retard de l'objet 503 puisse être
contenue dans la plage prédéterminée.
On donnera une description de la partie 512 de
traitement thermique en référence à la figure 6.
La partie 512 de traitement thermique comprend un récipient inoxydable 602 ayant une chambre 601 d'emmagasinage d'échantillon, plusieurs unités chauffantes 603 comportant chacune sur des parties latérales, inférieure et supérieure du récipient inoxydable 602 un élément chauffant dont la température peut être réglée
indépendamment et une paroi adiabatique 604.
La température régnant dans la chambre 601 d'emmagasinage d'échantillon peut être réglée par un régulateur de température. L'objet 503 logé dans le récipient peut être traité thermiquement de façon uniforme par chauffage des unités chauffantes 603 à réglage indépendant de température installées aux quatre côtés du récipient inoxydable 602 et par diminution du manque d'uniformité de la température dans la chambre 601
d'emmagasinage d'échantillon.
La partie de traitement thermique 512 est pourvue d'un tube 605 de guidage de lumière pour introduire une lumière L0 émise depuis la source de lumière 501 dans la chambre 601 d'emmagasinage d'échantillon, et d'un tube 606 de guidage de lumière pour faire passer la lumière de transmission L, de l'objet 503 à l'extérieur de la chambre 601 d'emmagasinage d'échantillon. Les tubes 605 et 606 de guidage de lumière sont pourvus d'obturateurs transparents 607, 608 pour protéger de l'extérieur l'atmosphère présente dans la chambre 601 d'emmagasinage d'échantillon, d'une fenêtre en quartz ou d'une fenêtre en fluorure de calcium, transparente, 609, 610, etc. L'objet 503 est poli optiquement afin d'avoir des surfaces parallèles d'incidence et d'émergence de la lumière laser, et il est maintenu sur un support 611 d'échantillon afin que le faisceau laser entre et sorte perpendiculairement aux surfaces d'incidence et d'émergence. L'appareil de suppression de déformation de la présente forme de réalisation peut mesurer les variations de la grandeur de retard de l'objet 503 au moment de l'étape de traitement thermique, sur une base en temps réel, et permet au dispositif de commande 511 de commander par rétroaction, sur la base du résultat de la mesure, les conditions de traitement thermique de l'objet 503, telles que la température, le temps de maintien, la vitesse d'élévation de la température et la vitesse de refroidissement, raccourcissant ainsi le temps de limitation de la grandeur de retard et du traitement
thermique de l'objet 503.
Il est possible d'agencer dans la présente forme de réalisation un élément de polarisation (non représenté) entre la source de lumière 501 et l'élément de polarisation 502, lequel convertit la polarisation de la lumière
incidente en une lumière polarisée linéaire.
La figure 7 est une vue schématique d'un polarimètre d'une quatrième forme de réalisation selon l'invention. On
donnera une description du polarimètre de la quatrième
forme de réalisation en référence à la figure 7.
Sur la figure 7, le polarimètre de la quatrième forme de réalisation comprend des moyens 701, 702 à diviseurs de faisceau, des éléments de polarisation 703, 705, des moyens 704, 706 à détecteurs de quantité de lumière, une partie
d'exploitation 707 et un dispositif de commande 708.
Le moyen 701 à diviseur de faisceau divise la lumière L0 émise depuis une unité à source de lumière souhaitée en faisceaux LM et Ls ayant la même polarisation que la lumière L0. Le polarimètre de la quatrième forme de réalisation utilise la lumière L, pour détecter une polarisation. La lumière LM est introduite dans une unité souhaitée. Le faisceau Ls, qui a été divisé par le moyen 701 à diviseur de faisceau, est divisé par le moyen 702 de division de faisceau en faisceaux L, et L2 ayant la même polarisation. Ces faisceaux L, et L2 tombent sur les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière en passant par les éléments de polarisation 703 et 705 dont la rotation autour de l'axe optique est commandée par le dispositif de commande 708. Les éléments de polarisation 703 et 705 sont orientés de façon à être dans une
dispositif en nicols croisés.
Les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière détectent ces signaux lumineux qui contiennent l'information de biréfringence du faisceau devant être mesuré, et délivrent en sortie des signaux de détection correspondant aux intensités lumineuses du signal lumineux
à la partie d'exploitation 707, sur une base en temps réel.
On donnera une description d'un procédé de détection
de polarisation de la quatrième forme de réalisation selon
l'invention en référence à la figure 7.
La polarisation du faisceau Ls devant être mesuré qui a une direction de parcours constituant un axe Z, est exprimée conformément à l'équation (32) en décomposant le vecteur champ électrique en deux composantes orthogonales o Ax et Ay sont des amplitudes de chaque composante, et 6 est une différence de phase entre les composantes X et Y r I ''.v 1x(i) Le moyen 702 à diviseur de faisceau divise la lumière L, en faisceaux L1 et L2 tout en maintenant la polarisation de la lumière L,. Les polarisations des faisceaux L1 et L2 sont exprimées par les équations (14) et (15) ci-dessus en utilisant les vecteurs de Jones o r,, rp, tp et t5 sont la réflectance d'amplitude complexe et la transmittance d'amplitude complexe pour la lumière polarisée p et la lumière polarisée s de la lame parallèle du moyen 702 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour une opération de correction dans la partie d'exploitation 707 ES1=rr E (14)
F E_ (15)
FS2 = tp Es Les faisceaux L1 et L2 arrivent aux moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière en passant par les éléments de polarisation 703 et 705 qui sont commandés en rotation afin de pouvoir conserver un état de nicols croisés. Ici, la direction de polarisation de l'élément de polarisation 703 est établie à 0 , alors que la direction de polarisation de l'élément de polarisation 705 est établie à 90 pour l'axe de la ligne de base de la surface
de rotation avec 0 = 00.
Les faisceaux L1 et L2 reçus par les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière sont exprimés conformément aux équations (28) et (29) ci-dessus en utilisant le vecteur de Jones Fi = RE X A, XR. x Es, (28) Eu. Ra YAI. > OR_9>' Es,- (_2 1., Les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière détectent les signaux lumineux des faisceaux Li et L2 et délivrent en sortie des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses à la partie 707 d'exploitation, sur une base en temps réel pour des opérations de correction. Les intensités lumineuses détectées par les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière, après les corrections, sont exprimées conformément aux équations (20) et (21) plus haut o un suffixe * signifie une relation de conjugués complexes -2(E1 *E1Vtç (20) Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 704 et 706 à détecteurs de quantité de lumière varient conformément à une courbe sinusodale avec l'angle de rotation 0 des éléments de polarisation 703 et 705. La partie d'exploitation 707 calcule un rapport d'intensités I2 / Il entre les intensités lumineuses Il et I2 avec l'angle de rotation 0 et le convertit en une différence de phase A en utilisant l'équation (31) afin de contrôler une courbe de variation représentative de l'information de polarisation du faisceau Ls A=2arctant Qv ) (31) La figure 8 montre un exemple de signal de sortie de la différence de phase A du faisceau Ls en fonction de l'angle de rotation 0. Une différence de phase 8 entre les composantes X et Y et un rapport d'amplitudes Ay / A>, de ces composantes peuvent être calculés en utilisant les équations (32) et (33) en plus de Amin qui donne la différence de phase minimum A et de l'angle de rotation Omin à ce moment sur la figure 8 S =AmIm (:2) 1-! tq-(ni)(3 La quantité de lumière du faisceau Ls est calculée en utilisant l'équation (34)
I = I, + {34)
* Le polarimètre de la présente forme de réalisation peut mesurer aisément des changements de la variation de quantité de lumière avec le temps du faisceau devant être mesuré, ainsi que des variations de la polarisation avec le temps du faisceau devant être mesuré. Le polarimètre de la présente forme de réalisation est utilisé pour des appareils tels que divers types d'appareils d'éclairage, des appareils d'exposition, des unités de mesure optique, des unités d'observation optique et des interféromètres, dans lesquels des changements de polarisation affectent les performances. L'appareil d'exposition d'une cinquième forme de réalisation selon l'invention a pour caractéristique de comporter le polarimètre de la quatrième forme de réalisation. Conformément à l'appareil d'exposition de cette forme de réalisation, l'appareil d'exposition peut toujours détecter la polarisation du système d'éclairage pour une commande par rétroaction afin que le système d'éclairage puisse maintenir la polarisation toujours appropriée pour l'exposition. L'exposition peut détecter la dose d'exposition précise indépendamment de variations des performances de polarisation du système d'éclairage, et procurer une commande précise par rétroaction de la dose d'exposition. Le procédé de fabrication de dispositifs selon une sixième forme de réalisation de l'invention a pour caractéristique d'utiliser l'appareil d'exposition de la cinquième forme de réalisation. Le procédé de fabrication de dispositifs de cette forme de réalisation utilise l'appareil d'exposition pour améliorer le rendement ainsi
que pour produire des dispositifs de haute qualité.
L'appareil de mesure de biréfringence de l'invention convient à des mesures utilisant une lumière ultraviolette en tant que source de lumière, car il n'a pas besoin d'un phaseur tel qu'une lame quart d'onde. L'utilisation du moyen à diviseur de faisceau qui maintient la polarisation peut faire appel à deux ou plus de deux éléments de réception de lumière pour détecter une information de biréfringence du faisceau devant être mesuré afin de
permettre des mesures de biréfringence rapides et précises.
L'appareil de suppression de déformation selon l'invention mesure des variations, avec le temps, de la grandeur de retard d'un élément optique dans l'étape de traitement thermique, commande par rétroaction les conditions de traitement thermique, et procure une commande portant sur la grandeur du retard de l'élément optique et
un temps de traitement thermique raccourci.
Le polarimètre de l'invention peut mesurer des variations, avec le temps, de la variation de quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, et des variations, avec le temps de la polarisation du faisceau. L'appareil d'exposition de l'invention réalise une commande par rétroaction afin que le système d'éclairage puisse maintenir la polarisation toujours appropriée pour l'exposition et procurer une commande par rétroaction
précise portant sur la dose d'exposition.
Le procédé de fabrication de dispositifs de l'invention peut non seulement améliorer le rendement, mais
également produire des dispositifs de haute qualité.
La figure 9 est une vue schématique d'une structure d'un appareil 1000 de mesure de biréfringence d'une septième forme de réalisation selon l'invention. La figure 9 présente un axe Z en tant que direction de parcours d'une lumière émise depuis une source de lumière 1012, un axe X en tant que direction perpendiculaire à l'axe Z sur une surface de mise en place de la source de lumière 1012, et un axe Y en tant que direction normale à la surface
d'installation de la source de lumière 1012.
L'appareil 1000 de mesure de biréfringence sert à mesurer la biréfringence dans un objet devant être mesuré ST, et comprend une partie 1010 à source de lumière, une partie 1020 de mesure, un moyen 1030 à diviseur de faisceau, des parties de détection 1040a et 1040b et un
dispositif de commande 1050.
La partie 1010 à source de lumière émet une lumière ayant une polarisation spécifique vers l'objet ST et comprend une source de lumière 1012, un élément de polarisation linéaire 1014, et une lame quart d'onde 1016
dans la présente forme de réalisation.
La source de lumière est une source de lumière qui émet un faisceau prédéterminé vers l'objet ST et comprend un laser continu dans la plage visible, tel qu'un laser à He-Ne. Bien que l'appareil 1000 de mesure de biréfringence de la présente forme de réalisation convienne à des mesures de biréfringence de l'objet ST en utilisant le laser continu dans la plage visible en tant que source de lumière 1012, la source de lumière 1012 peut utiliser n'importe quel type de source de lumière, telle qu'un laser à
impulsions à ultraviolet.
Une lumière polarisée linéairement ou elliptiquement, émise depuis la source de lumière 1012, tombe sur l'objet ST après avoir été convertie en une lumière polarisée circulairement Lo en passant par l'élément de polarisation linéaire 1014 qui est orienté avec une direction de polarisation à O' par rapport à un axe de ligne de base, par exemple une direction parallèle à la surface d'installation de la source de lumière 1012, préétablie autour de l'axe optique et sur une surface orthogonale à la direction de l'axe optique, et la lame quart d'onde 1016 qui est orientée avec un azimut d'axe rapide de 450 par rapport à l'axe de la ligne de base au côté d'émergence de
l'élément de polarisation linéaire 1014.
L'élément de polarisation linéaire 1014 peut utiliser un élément optique qui sépare des composantes de lumière polarisées orthogonales et capte une composante de lumière polarisée linéairement, telle qu'un prisme polariseur de Glan-Thompson, un prisme polariseur de Rochon, un prisme polariseur de Sénarmont et un prisme polariseur de Wollaston, ou un diviseur de faisceau de polarisation formé d'un élément multicouche diélectrique, etc. La présente forme de réalisation convertit une lumière ayant une polarisation arbitraire, émise depuis la source de lumière 1012, en une lumière polarisée circulairement en utilisant l'élément de polarisation linéaire 1014 et la lame quart d'onde 1016, grâce à quoi la direction de l'axe rapide de l'objet ST n'a pas de sens mort, peut délivrer en sortie une polarisation stable et renforcer la précision de
la mesure.
La partie de mesure 1020 comporte une platine 1022 qui porte l'objet ST et une lame demi-onde 1024 qui comporte un
mécanisme de rotation.
La platine 1022 comprend, par exemple, une platine XY qui peut commander de façon variable une position de mesure de l'objet ST, manuellement ou automatiquement, le long de directions orthogonales sur une surface orthogonale à la direction de l'axe optique. La platine 1022 fait varier une plage de mesure de l'objet ST, et permet de mesurer la biréfringence en plusieurs positions. En d'autres termes, la platine 1022 commande les positions de l'objet ST et assure la distribution de biréfringence dans deux
dimensions sur la surface de mesure.
On suppose que la lumière polarisée circulairement L0 provenant de la partie à source de lumière 1010 est transmise à travers l'objet ST. La lumière polarisée circulairement L0 est convertie en une lumière polarisée elliptiquement Ls du fait d'une différence de phase due à une différence d'indice de réfraction entre les deux axes principaux que sont les axes rapide et à retard de l'objet ST. La lumière polarisée elliptiquement Ls est incidente sous la forme d'un signal lumineux qui reflète l'information de biréfringence de la différence de phase (ou de la grandeur de retard) et de l'azimut d'un axe principal (ou azimut d'axe principal) sur la lame demi-onde 1024. La lame demi-onde 1024 comporte un mécanisme de rotation dont la rotation autour de l'axe optique est commandée par un moteur pas-à-pas (non représenté), etc. Le moteur pas-à- pas est commandé sur la base d'un ordre du dispositif de commande 1050, qui sera décrit ci-après, et un cycle de mesure de biréfringence est une rotation allant de 0O à 1800 dans l'azimut d'un axe rapide par rapport à
l'axe de la ligne de base.
La lame demi-onde 1024 sert à convertir la rotation autour de l'axe optique tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente. Dans la présente forme de réalisation, lorsque la lame demi-onde 1024 tourne de 0, l'angle de rotation de la lumière polarisée elliptiquement Ls provenant de l'objet ST est converti en 20 tandis que sa polarisation est maintenue, puis la lumière polarisée elliptiquement Ls entre dans le moyen 130 à diviseur de faisceau. En d'autres termes, de par la rotation de la lame demi-onde 1024, la lumière polarisée elliptiquement Ls, qui porte une information de biréfringence de l'objet ST, peut être convertie en un faisceau Lso qui conserve la
polarisation du faisceau Ls.
Le moyen 1030 à diviseur de faisceau correspond au moyen 105 à diviseur de faisceau représenté sur la figure 2 o la lumière incidente 201 est Lso, les faisceaux 202, 203, 207 et 208 sont Ll, L2, Ll' et L2', respectivement dans
la présente forme de réalisation.
Les détecteurs 1040a et 1040b comprennent des éléments de polarisation linéaire 1042a et 1042b, et des moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière. Les éléments de polarisation linéaire 1042a et 1042b sont agencés de façon que leurs directions de polarisation soient de O' par rapport à l'axe de la ligne de base. Les premier et second faisceaux L, et L2 sont émis en tant que signaux lumineux contenant l'information de biréfringence représentative de la grandeur de retard et de l'azimut d'un axe principal de l'objet ST pour les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière en passant par les éléments de polarisation linéaire 1042a et 1042b. Les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière détectent ces signaux lumineux et délivrent en sortie au dispositif de commande 1050 des signaux correspondant aux
intensités lumineuses des signaux lumineux.
Le dispositif de commande 1050 contient une unité centrale de traitement et une mémoire (non représentées) et commande des actions de chaque constituant dans l'appareil 1000 de mesure de biréfringence, tel que la source de lumière 1012, la platine 1022 et la lame demi-onde 1024. En exécutant un algorithme d'exploitation préétabli basé sur les signaux de détection détectés par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière, le dispositif de commande 1050 calcule une différence de phase et un azimut d'un axe lent de l'objet ST. Le dispositif de commande 1050 peut délivrer le résultat du calcul de la mesure de
biréfringence à une unité de sortie (non représentée).
On donnera une description d'un procédé de mesure de
biréfringence utilisant l'appareil 1000 de mesure de biréfringence. La partie 1010 à source de lumière convertit la lumière polarisée linéairement ou elliptiquement, émise depuis la source de lumière 1012, en une lumière polarisée linéairement et horizontalement E0 en passant par l'élément de polarisation linéaire 1014 qui est orienté avec une direction de polarisation à 0 par rapport à un axe de ligne de base. La polarisation de la lumière polarisée linéairement horizontalement E0 est exprimée en utilisant la matrice de Jones conformément à l'équation (9)
E, =01 (9)
La lumière polarisée linéairement horizontalement E0 tombe sur l'objet ST après avoir été convertie en lumière polarisée circulairement L0 par la lame quart d'onde 116 qui est orientée avec un azimut d'axe lent de 450 par rapport à l'axe de la ligne de base sur le côté de sortie de l'élément de polarisation linéaire 1014. La matrice de Jones Q de la lame quart d'onde 1016 est exprimée conformément à l'équation (35) (p() 0 jp 4 Z t ex(;f4l)'f> La matrice de Jones R,/4 qui convertit une rotation de la lame quart d'onde 1016 en une position telle que la direction de polarisation devient égale à 450 par rapport à l'axe de la ligne de base est exprimée conformément à l'équation (36): (co4 ç'r/4) --sne;) b sin(-r / 4) cosiG / 4) La lumière polarisée circulairement L, est exprimée en utilisant la matrice de Jones conformément à l'équation (37): L,; = RW; 4 x Qx R-Tr, 4x, (37) La lumière polarisée circulairement L, est transmise à travers l'objet ST et est convertie en lumière polarisée elliptiquement L, du fait d'un décalage de phase résultant d'une différence d'indice de réfraction des deux axes principaux de l'objet ST, à savoir, un axe rapide et un axe
lent.
La différence de phase A et l'azimut d'un axe principal ID de l'objet ST, et la matrice de Jones S de l'objet ST sont exprimés conformément à l'équation (10) 3 (cos(O) -sin() exp(i *A /) 2) cos(b) Six(3) (10) sin(O) cos(!) O exp(-i* A 2)3-sin(#) cos(0)) La polarisation de la lumière polarisée elliptiquement Ls est exprimée conformément à l'équation (38) en utilisant le vecteur de Jones S y est Rq LsV = X x -.,,J La lumière polarisée elliptiquement Ls ayant l'information de biréfringence de l'objet ST arrive à la lame demi-onde 1024 et est tournée tandis que sa polarisation est conservée, lorsque la lame demi-onde 1024 est tournée. La matrice de Jones H de la lame demi-onde 1024 est exprimée conformément à l'équation (39) U(e t) exp(-i*irI2)) (39) Lorsque la lame demi-onde 1024 est entraînée en rotation autour de l'axe optique par le dispositif de commande 1050, la matrice de Jones Ro de la conversion de rotation est exprimée conformément à l'équation (11) o 0 est l'angle de rotation à partir d'une origine qui est une position o l'azimut d'un axe rapide est de 0O par rapport à l'axe de la ligne de base Re = cos(t') - sin(g)' sinn(9) cos(!)j (l1) La lame demi-onde 1024 convertit en rotation la lumière polarisée elliptiquement Ls ayant l'information de biréfringence en le faisceau Lso tout en conservant la polarisation, et la polarisation du faisceau Lsq est exprimée conformément à l'équation (40) utilisant le vecteur de-Jones: L_, =Re\ I-ixRX<, XLS (40) L,-apartie 1032 à diviseur de faisceau dans le moyen 1030 à diviseur de faisceau divise la lumière Lso ayant l'information de biréfringence de l'objet ST en les premier et second faisceaux L1 et L2 tout en conservant la polarisation de la lumière LG. Les premier et second faisceaux L, et L2 sont émis vers les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1042a qui est orienté de façon que sa direction de polarisation soit à O' par rapport à la ligne de base, et par l'élément de polarisation linéaire 1042b qui est orienté de façon que sa direction de polarisation soit à 900 par rapport à l'axe de
la ligne de base.
Le vecteur de Jones AH de l'élément de polarisation linéaire 1042a et le vecteur de Jones Av de l'élément de polarisation linéaire 1042b sont exprimés conformément aux équations (16) et (17) ci-dessus
AH 1 O) (16)
Les polarisations des premier et second faisceaux L1 et L2 reçus par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (41) et (42) et utilisant les vecteurs de Jones F =,4 xi (41) E, = AxLs (42)
FZ=-XX.(42)
Les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière détectent des signaux lumineux des faisceaux L1 et L2, et délivrent en sortie, à la partie d'exploitation 1050, des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses. Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (43) et (44) o rS, rp, tp et ts sont la réflectance d'amplitude complexe et la transmittance d'amplitude complexe pour la lumière polarisée p et la lumière polarisée s de la lame parallèle du moyen 1030 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance et un suffixe * signifie une relation de conjugués complexes I, =r3'(El" El) (4) 1, tFr (1,_: EZ Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière varient à la manière d'une courbe sinusodale avec l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024. La courbe de variation sinusodale due à la biréfringence est calculée sur la base des intensités lumineuses changeantes Il et I2, et la grandeur de retard et l'azimut d'un axe rapide de l'objet ST sont calculés à partir de l'amplitude et de la
phase de la courbe de variation sinusodale.
Les figures 10 et 11 montrent des graphiques d'exemples de courbes de variation sinusodale des intensités lumineuses Il et I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024. Les figures 10 et 11donnent des intensités lumineuses Il et I2 le long de l'axe des ordonnées et l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024 le long de l'axe des abscisses. En référence aux figures 10 et 11, la différence de phase A de l'objet ST est calculée par l'équation (45) en utilisant un rapport entre les valeurs maximale et minimale Imax P- Imin de l'intensité lumineuse Il ou I2 -=90 -2taif I,;, /r4 5) L'azimut O1 d'un axe rapide est -calculé en utilisant l'équation (46) o O1 est l'angle de rotation de la lame demionde 1024 lorsque l'intensité lumineuse Il présente initialement la valeur minimale Imin ou lorsque l'intensité lumineuse I2 présente initialement la valeur maximale Imax, et 02 est l'angle de rotation de la lame demi-onde 1024 lorsque l'intensité lumineuse Il présente initialement la valeur maximale Imax ou que l'intensité lumineuse I2 présente initialement la valeur minimale Imin
0 =20,-45 = S -135 (46)
L'appareil 1000 de mesure de biréfringence utilise la lame demi-onde 1024 en tant qu'élément optique qui est entraînée en rotation, et n'a pas à synchroniser les 4 7 périodes d'entraînement en rotation de deux éléments optiques, par exemple comme dans le procédé d'hétérodynage classique, parvenant ainsi à une mesure de biréfringence précise sans effet d'erreurs de mesure, telles qu'un décalage synchrone. Le moyen 1030 à diviseur de faisceau, qui conserve la polarisation de la lumière polarisée elliptiquement contenant l'information de biréfringence de l'objet ST, et deux ou plus de deux moyens à détecteurs de quantité de lumière détectent la quantité de lumière pour
des mesures précises de biréfringence.
On donnera une description d'un appareil 1100 de
mesure de biréfringence selon une huitième forme de réalisation conforme à la présente invention. La figure 12 est un schéma fonctionnel simplifié de l'appareil 1100 de mesure de biréfringence. L'appareil 1100 à biréfringence a la même structure que l'appareil 1000 à biréfringence, sauf que l'appareil 1100 à biréfringence comporte un moyen 1130 à diviseur de faisceau qui comprend trois parties 1132, 1134 et 1136 à diviseurs de faisceau différentes du moyen
1030 à diviseur de faisceau.
Les parties 1132, 1134 et 1136 à diviseurs de faisceau comprenant chacune trois lames parallèles, servent à diviser la lumière incidente en faisceaux de réflexion et de transmission tout en conservant la polarisation de la lumière incidente. Le moyen 1130 à diviseur de faisceau a pour caractéristique de diviser la lumière Lse ayant l'information de biréfringence de l'objet ST en une première lumière (de réflexion) Là et une seconde lumière (de transmission) L2 tout en conservant et rendant égales les quantités de lumière entre la première lumière Là et la seconde lumière L2La première lumière L, est réfléchie deux fois sur les lames parallèles des parties 1132 et 1134 à diviseurs de faisceau, est transmise deux fois à travers les lames parallèles des parties 1132 et 1134 à diviseurs de faisceau et est convertie en rotation de 90 tout en conservant la polarisation de la lumière Lio, et elle arrive à la partie à détecteur 1040a. La seconde lumière L2 est réfléchie deux fois sur les lames parallèles des parties 1132 et 1136 à diviseurs de faisceau, est transmise deux fois par les lames parallèles des parties 1132 et 1136 à diviseurs de faisceau et est convertie en rotation de 90 tout en conservant la polarisation de la lumière Lb30 et elle arrive à la partie à détecteur 1040b. La partie 1134 à diviseur de faisceau utilise uniquement des faisceaux de transmission parmi les faisceaux divisés pour constituer un moyen de correction destiné à égaliser les premier et
second faisceaux L, et L2.
Les détecteurs 1040a et 1040b comprennent des éléments de polarisation linéaire 1042a et 1042b et des moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière. Les éléments de polarisation linéaire 1042a et 1042b sont agencés de façon que leurs directions de polarisation soient de O' par rapport à l'axe de la ligne de base. Les premier et second faisceaux L, et L2 sont émis en tant que signaux lumineux contenant l'information de biréfringence représentative de la grandeur de retard et de l'azimut d'un axe principal de l'objet ST pour les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière en passant par les éléments de
polarisation linéaire 1042a et 1042b.
Les polarisations des premier et second faisceaux L, et L2 reçus par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (47) et (48) utilisant les vecteurs de Jones AH =x R àux (47) A2=, xtLs (48) Les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière détectent ces signaux lumineux, et délivrent en sortie à la partie d'exploitation 1050 des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses. Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (49) et (50) o rs, rp, tp et ts sont une réflectance d'amplitude complexe et une transmittance d'amplitude complexe pour la lumière polarisée p et la lumière polarisée s de la lame parallèle dans le moyen 1130 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour une opération de correction par le dispositif de commande 1150, et un suffixe * signifie une relation de conjugués complexes =r,2t 2t 2(*El) (49) 1. tz:tzrp2 z(pEt 2) (5'0O) Les figures 13 et 14 montrent des graphiques d'exemples de courbes de variation sinusodale des intensités lumineuses Il et I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024. Les figures 13 et 14 donnent des intensités lumineuses Il et I2 le long de l'axe des ordonnées et l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024 le long de l'axe des abscisses. En référence aux figures 13 et 14, la différence de phase A de l'objet ST est calculée conformément à l'équation (45) en utilisant un rapport entre les valeurs maximale et minimale Imax ou Imin de l'intensité lumineuse Il ou I2 L'appareil 1100 de mesure de biréfringence égalise les quantités de lumière entre le premier faisceau L, et le second faisceau L2, et peut délivrer en sortie un rapport entre les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les
moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière.
La figure 15 est un graphique d'un exemple de courbe de variation du rapport entre les intensités lumineuses Il et I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demionde 1024. La figure 15 présente le rapport entre les intensités lumineuses Il et I2 le long de l'axe des ordonnées, et l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1024 le long de l'axe des abscisses. En référence à la figure 15, la différence de phase A de l'objet ST est calculée conformément à l'équation (51) utilisant les valeurs maximale et minimale du rapport entre les intensités lumineuses Il et I2, c'est-à-dire (Il / I2)max ou (Il / I2)min =90-2tan '( (I/12)) 90 2tcan- I" (51) L'azimut 4P d'un axe rapide de l'objet ST est calculé en utilisant l'équation (46) o Ol est l'angle de rotation de la lame demi-onde 1024 lorsque le rapport entre les intensités lumineuses (Il / I2) présente initialement la valeur minimale (Il / I2) min et 02 est l'angle de rotation de la lame demi-onde 1024 lorsque le rapport entre les intensités lumineuses (Il / I2) présente initialement la valeur maximale (Il / I2) max
=291-45=20î-135 (46)
L'appareil 1100 de mesure de biréfringence utilise la lame demi-onde 1024 en tant qu'élément optique qui est entraînée en rotation, et n'a pas à synchroniser des périodes d'entraînement en rotation des deux éléments optiques, par exemple comme dans le procédé d'hétérodynage classique, parvenant ainsi à une mesure de biréfringence précise sans effet d'erreurs de mesure, telles qu'un décalage synchrone. La quantité de lumière égale des premier et second faisceaux L, et L2 séparés par le moyen 1130 à diviseur de faisceau permet aux deux moyens 1044a et 1044b à détecteurs de quantité de lumière de détecter la quantité de lumière dans la même plage de quantité de lumière, procurant ainsi un rapport signal/bruit élevé dans la détection de la quantité de lumière et des mesures précises. Le temps de mesure peut être raccourci en délivrant simultanément en sortie le rapport de quantité de lumière en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame
demi-onde 1024.
On donnera une description d'un appareil 1200 de
mesure de biréfringence en référence aux figures 16 à 18, conforme à une neuvième forme de réalisation. La figure 16 est un schéma fonctionnel simplifié de l'appareil 1200 de mesure de biréfringence. La figure 16 montre un axe Z en tant que direction de déplacement d'une lumière émise depuis une source de lumière 1212, un axe X en tant que direction perpendiculaire à l'axe Z sur une surface de mise en place de la source de lumière 1212, et un axe Y en tant que direction normale à la surface d'installation de la
source de lumière 1212.
L'appareil 1200 de mesure de biréfringence sert à mesurer une grandeur de retard dans un objet devant être mesuré ST, et comprend, comme montré sur la figure 16, une partie 1210 à source de lumière, une partie 1220 de mesure, un moyen 1230 à diviseur de faisceau, des parties de
détection 1240a et 1240b et un dispositif de commande 1250.
La partie 1210 à source de lumière émet une lumière polarisée circulairement vers l'objet ST, et comprend une source de lumière 1212, un élément de polarisation linéaire
1214 et une lame quart d'onde 1216.
La source de lumière 1212 est une source de lumière qui émet un faisceau prédéterminé vers l'objet ST, et comprend, par exemple, un laser continu dans la plage visible, tel qu'un laser à He-Ne à sortie stabilisée, et un
laser pulsé à ultraviolets.
L'élément de polarisation linéaire 1214 est orienté avec une direction de polarisation de O' par rapport à l'axe de la ligne de base préétablie autour de l'axe optique et sur une surface XY orthogonale à une direction de l'axe optique. L'élément de polarisation linéaire 1214 peut utiliser un élément optique qui sépare des composantes lumineuses polarisées orthogonales et capte une composante polarisée linéairement, telle qu'un prisme polariseur de Glan-Thompson, un prisme polariseur de Rochon, un prisme polariseur de Sénarmont et un prisme polariseur de Wollaston, ou un diviseur de faisceau à polarisation formé d'une structure multicouche diélectrique, etc. La lame quart d'onde 1216 est orientée avec un azimut d'axe rapide de 450 par rapport à l'axe de la ligne de base et elle convertit la polarisation de la lumière émise depuis la source de lumière 1212 en lumière polarisée circulaire L, et l'introduit dans l'objet ST en coopération
avec l'élément de polarisation linéaire 1214.
La partie 1220 de mesure comporte une platine 1222 qui
porte l'objet ST et une lame demi-onde 1224.
La platine 1222 comprend, par exemple, une platine XY, qui peut commander de façon variable une position de mesure de l'objet ST, manuellement ou automatiquement, sur une surface orthogonale à la direction de l'axe optique. La platine 1222 commande les positions de l'objet ST et réalise une distribution de biréfringence dans deux dimensions sur la surface de mesure. La lumière polarisée circulairement Lo, qui a été transmise à travers l'objet ST, est convertie en lumière polarisée elliptiquement L,
ayant l'information de biréfringence de l'objet ST.
La lame demi-onde 1224 comporte un mécanisme de rotation, dont une rotation autour de l'axe optique est commandée par un moteur pas-à-pas (non représenté), etc. Le moteur pas-à-pas est commandé sur la base d'un ordre du dispositif de commande 1250, qui sera décrit ci-après, et un cycle de mesure de biréfringence est une rotation allant de O' à 1800 dans l'azimut d'un axe rapide par rapport à
l'axe de la ligne de base.
La lame demi-onde sert à convertir la rotation autour de l'axe optique tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente. Une commande des rotations de la lame demi-onde 1224 convertit la lumière polarisée elliptiquement Ls, qui contient une information de biréfringence de l'objet ST, en un faisceau LO qui
conserve la polarisation du faisceau Ls.
Le moyen 1230 à diviseur de faisceau est identique au
moyen 1030 à diviseur ci-dessus, et sa description
détaillée ne sera pas reprise. Le détecteur 1240a comprend un élément de polarisation linéaire 1242a et un moyen 1244a à détecteur de quantité de lumière, auxquels le premier faisceau Ll. L'élément de polarisation linéaire 1242a est orienté de façon que sa direction de polarisation soit de O' par rapport à l'axe de la ligne de base. Le premier faisceau L1 est émis en tant que signal lumineux contenant l'information de biréfringence représentative de la grandeur de retard et de l'azimut d'un axe principal de l'objet ST, vers le moyen 1244a à détecteur de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1242a. Le moyen 1244a à détecteur de quantité de lumière détecte ce signal lumineux et délivre en sortie, au dispositif de commande 1250, un signal de détection correspondant à l'intensité lumineuse
du signal lumineux.
Le détecteur 1240b comprend une lame quart d'onde 1241b, un élément de polarisation linéaire 1242b et un moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière, auxquels le second faisceau L2 arrive. La lame quart d'onde 1241b et l'élément de polarisation linéaire 1242b sont orientés de façon que leurs directions de polarisation soient à 450 par rapport à l'axe de la ligne de base. Le second faisceau L2 est émis en tant que signal lumineux contenant l'information de biréfringence représentative de la grandeur de retard et de l'azimut d'un axe principal de l'objet ST, vers le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière, en passant par la lame quart d'onde 1241b et l'élément de polarisation linéaire 1242b. Le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière détecte ce signal lumineux et délivre en sortie au dispositif de commande 1250 un signal de détection correspondant à l'intensité lumineuse
du signal lumineux.
Le dispositif de commande 1250 contient une unité centrale de traitement et une mémoire (non représentées), et commande les actions de chaque constituant de l'appareil 1200 de mesure de biréfringence, tel que la source de lumière 1212, la platine 1222 et la lame demi-onde 1224. En exécutant un algorithme d'exploitation préétabli basé sur les signaux de détection détectés par les moyens 1244a et 1244b à détecteurs de quantité de lumière, le dispositif de commande 1250 calcule une différence de phase et un azimut d'un axe rapide de l'objet ST. Le dispositif de commande 1250 peut délivrer le résultat du calcul de la mesure de
biréfringence à une unité de sortie (non représentée).
On donnera une description d'un procédé de mesure de
biréfringence utilisant l'appareil 1200 de mesure de biréfringence. La partie 1210 à source de lumière convertit la lumière polarisée linéairement ou elliptiquement, émise depuis la source de lumière 1212, en une lumière polarisée linéairement horizontalement E0 en passant par l'élément de polarisation linéaire 1214 qui est orienté avec une direction de polarisation de 0O par rapport à l'axe de la ligne de base. La polarisation de la lumière polarisée linéairement horizontalement E0 est exprimée en utilisant la matrice de Jones conformément à l'équation (25), et la polarisation de la lumière polarisée circulairement L, émise depuis la lame quart d'onde 1216 est exprimée en utilisant la matrice de Jones conformément à l'équation (52) (t' "I) (25) Lo = xR,,QxR-T AH XE, (52) La lumière polarisée circulairement L0 est transmise à travers l'objet ST et est convertie en lumière polarisée elliptiquement L, du fait d'un décalage de phase résultant d'une différence d'indice de réfraction des deux axes principaux de l'objet ST, c'est-à-dire un axe rapide et un axe lent. La différence de phase A et l'azimut d'un axe principal P de l'objet ST et la matrice de Jones S de l'objet ST sont exprimés conformément à l'équation (10) (cos(l) - sin(P) j(exP{ A 12) O) Y cos(ç$) sin(#Oj (10) S sin(0) cos(l X expQ-i* /2))kt- sin(\#) cos() La polarisation de la lumière polarisée elliptiquement L, est exprimée conformément à l'équation (38) en utilisant le vecteur de Jones S L.s = S x (3) La matrice de Jones H de la lame demi-onde 1224 est exprimée conformément à l'équation (39) - _(ep(i/9 02)( ( H (eP<if exp(-i*,zl) Lorsque la lame demi-onde 1224 est entraînée en rotation autour de l'axe optique par le dispositif de commande 1250, la matrice de Jones Re de la conversion de rotation est exprimée conformément à l'équation (11) o 0 est un angle de rotation à partir d'une origine qui est une position o l'azimut d'un axe rapide est de O' par rapport à la ligne de base: R0 (cosWR) - sin(O) (11) t siln( O) COS(O)) La lame demi-onde 1224 convertit en rotation la lumière polarisée elliptiquement Lst contenant l'information de biréfringence, en faisceau LO tout en conservant la polarisation, et la polarisation du faisceau Lso est exprimée conformément à l'équation (40) en utilisant le vecteur de Jones J r- VU'. 'P VT
- sr -J\. o, s J-, - s.
Le moyen 1230 à diviseur de faisceau divise la lumière Lo, contenant l'information de biréfringence de l'objet ST, en premier et second faisceaux L1 et L2 tout en conservant la polarisation de la lumière L^.^^ Les polarisations des premier et second faisceaux Lb et L2 sont exprimées conformément aux équations (53) et (54) en utilisant le vecteur de Jones o r,, rp, tp et t, sont la réflectance d'amplitude complexe et la transmittance d'amplitude complexe pour une lumière polarisée p et une lumière polarisée s de la lame parallèle dans le moyen 1030 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour des opérations de correction par le dispositif de commande 1250 1 5 L21$t P' 9=îp.6 (54) Le premier faisceau LI arrive au moyen 1244a à détecteur de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1242a qui est orienté avec son axe de polarisation à 0 par rapport à l'axe de la ligne de base. Le second faisceau L2 arrive au moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière en passant par la lame quart d'onde 1241b et l'élément de polarisation linéaire 1242b qui sont orientés avec leur direction de polarisation
à 45 par rapport à l'axe de la ligne de base.
Les polarisations des premier et second faisceaux Là et L2 reçus par les moyens 1244a et 1244b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (41) et (55) en utilisant les vecteurs de Jones E1 --AH LK s (431) E? R4x AH X Q X R-,-!4 > Li (55) Les moyens 1244a et 1244b à détecteurs de quantité de lumière détectent des signaux lumineux des faisceaux L1 et L2 et délivrent en sortie des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses à la partie 1250 d'exploitation. Les intensités lumineuses corrigées Il et I2 détectées par les moyens 1244a et 1244b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (20) et (21) o un suffixe * signifie une relation de conjugués complexes
I2(4| ( 21)
Les intensités lumineuses Il et I2 reçues par les moyens 1244a et 1244b à détecteurs de quantité de lumière varient conformément à une courbe sinusodale en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224. Le dispositif de commande 1250 contrôle l'intensité lumineuse Il en fonction de l'angle. de rotation 0 de la lame demi15 onde 1224 et peut calculer l'ellipticité de l'ellipsode de biréfringence représentative de l'information de biréfringence de l'objet ST. Le dispositif de commande 1250 contrôle l'intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224 et distingue l'axe rapide de l'axe lent représentant l'information de
biréfringence de l'objet ST.
Les figures 17 et 18 montrent des exemples de graphiques des intensités lumineuses Il et I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demionde 1224. Les conditions de calcul établissent la grandeur de retard Re = 3 nm /cm et l'angle de l'axe rapide Az = 30 de l'objet ST ayant une épaisseur d de 3 cm pour une longueur
d'onde de 633 nm.
Sur la figure 17, la différence de phase A [degré] de l'objet ST est calculée au moyen de l'équation (56) utilisant des valeurs maximale et minimale Iimax et Ilmim de l'intensité lumineuse Il en fonction de l'angle de rotation O (0 < 20 < 180) [degré] de la lame demi-onde 1224 A - 90 -2 tan< (5<) La grandeur de retard Re [nm / cm] de l'objet ST est exprimée conformément à l'équation (24) o X [nm] est la longueur d'onde de la source de lumière 1212 et d [cm] est l'épaisseur de l'objet ST Re= A /360d (24) Sur la figure 18, l'azimut d'un axe rapide OIf [degré] et l'azimut d'un axe lent (Is [degré] de l'objet ST sont calculés conformément aux équations (57) et (58) o 20max et 2Omin sont les angles maximal et minimal de l'intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation 0 (0 < 20 < 180) [degré] de la lame demi-onde
122 4:
Qb2O (57) L'appareil 1200 de mesure de biréfringence utilise le moyen 1230 à diviseur de faisceau qui divise la lumière tout en conservant sa polarisation et détecte une information de biréfringence de l'objet ST à l'aide de deux ou plus de deux détecteurs, mesurant ainsi simultanément la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de
l'objet ST à l'aide d'une configuration d'appareil simple.
L'appareil 1200 de mesure de biréfringence peut non seulement mesurer la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de l'objet ST, mais peut également distinguer
l'axe rapide et l'axe lent de l'azimut d'un axe principal.
L'appareil 1200 de mesure de biréfringence utilise la lame demi-onde 1224 en tant qu'élément optique qui est entraîné en rotation, et il n'a pas à synchroniser les périodes d'entraînement en rotation de deux éléments optiques, par exemple, comme dans le procédé d'hétérodynage classique, parvenant ainsi à une mesure précise de la biréfringence sans effet d'erreurs de mesure, telles qu'un
décalage synchrone.
On donnera une description d'un appareil 1300 de
mesure de biréfringence selon une dixième forme de réalisation de la présente invention, en référence aux figures 19 à 22. La figure 19 est un schéma fonctionnel simplifié de l'appareil 1300 à biréfringence. L'appareil 1300 à biréfringence a la même structure que celle de l'appareil 1200 à biréfringence, sauf que l'appareil 1300 à biréfringence comprend le moyen 1330 à diviseur de faisceau dont la structure est différente de celle du moyen 1230 à
diviseur de faisceau, et une partie à détecteur 1340c.
Comme montré sur la figure 19, l'appareil 1300 de mesure de biréfringence comprend la partie 1210 à source de lumière, la partie de mesure 1220, le moyen 1330 à diviseur de faisceau, des parties à détecteurs 1340a, 1340b et 1340c
et le dispositif de commande 1250.
Le moyen 1330 à diviseur de faisceau comprend des parties 1332 et 1334 à diviseurs de faisceaux, comportant chacune trois lames parallèles agencées de façon que des faisceaux puissent arriver sous un angle d'incidence de 450, servant à diviser la lumière incidente en deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente. Les parties 1332 et 1334 à diviseurs de faisceau divisent la lumière Lse contenant l'information de biréfringence de l'objet ST en premier, deuxième et troisième faisceaux Ll, L2 et L3 tout en maintenant la polarisation de la lumière Le. Le premier faisceau Là tombe sur la partie à détecteur 1340a, le deuxième faisceau L2 tombe sur la partie à détecteur 1340b et le troisième
faisceau L3 tombe sur la partie à détecteur 1340c.
La partie à détecteur 1340c comprend un élément de polarisation linéaire 1342c et un moyen 1344c à détecteur de quantité de lumière. L'élément de polarisation linéaire 1342c est orienté avec une direction de polarisation de 90 par rapport à l'axe de la ligne de base. Le troisième faisceau L3 est émis en tant que signal lumineux contenant l'information de biréfringence représentative de la grandeur de retard et de l'azimut d'un axe principal de l'objet ST vers le moyen 1344c à détecteur de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1342c. En exécutant un algorithme d'opération préétabli basé sur les signaux de détection détectés par les moyens 1344a, 1344b et 1344c à détecteurs de quantité de lumière, le dispositif de commande 1250 calcule une différence de phase
et un azimut d'un axe rapide.
On donnera une description d'un procédé de mesure de
biréfringence utilisant l'appareil 1300 de mesure de biréfringence, en montrant des différences par rapport au procédé de mesure de biréfringence utilisant l'appareil
1200 de mesure de biréfringence.
Les parties 1332 et 1334 à diviseurs de faisceau dans le moyen 1300A à diviseur de faisceau divisent la lumière L5,O contenant l'information de biréfringence de l'objet ST, en premier, deuxième et troisième faisceaux LI, L2 et
L3. La description des premier et deuxième faisceaux Li et
L2 ne sera pas reprise car elle est similaire à la
description concernant l'appareil 1200 de mesure de
biréfringence. Les polarisations des premier, deuxième et troisième faisceaux L1, L2 et L3 sont exprimées conformément aux équations (53), (59) et (60) o r,, rp, tp et t, sont une réflectance d'amplitude complexe et une transmittance d'amplitude complexe pour une lumière polarisée p et une lumière polarisée s de la lame parallèle dans le moyen 1330 à diviseur de faisceau, qui ont été calculées ou mesurées à l'avance pour une opération de correction dans la partie d'exploitation 1250 LIrrL (3.) L2 = ts, SL (59) r r J'.3 = r, r, i (EO) Le premier faisceau L1 arrive au moyen 1344a à détecteur de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1342a qui est orienté avec l'axe de polarisation de O' par rapport à l'axe de la ligne de base. Le troisième faisceau L3 arrive au moyen 1344c à détecteur de quantité de lumière en passant par l'élément de polarisation linéaire 1342c qui est orienté avec sa direction de polarisation à 90 par rapport à l'axe de la ligne de base. Le deuxième faisceau L2 arrive au moyen 1344b à détecteur de quantité de lumière en passant par la lame quart d'onde 1341b et l'élément de polarisation linéaire 1342b qui sont orientés avec leurs directions de
polarisation à 450 par rapport à l'axe de la ligne de base.
Les polarisations des premier et deuxième faisceaux Ll, L2 et L3 reçus par les moyens 1344a, 1344b et 1344c à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (61), (55) et (62) en utilisant les vecteurs de Jones
2 - 4,L, (61)
E2 =R< 4 *A-H xR_,4X iR,;4 xQ.<R__4 xL, (5'') ? = z2'-H'---2X (62) Les moyens 1344a, 1344b et 1344c à détecteurs de quantité de lumière détectent des signaux lumineux des faisceaux Ll, L2 et L3 et délivrent en sortie à la partie d'exploitation 1250 des signaux de détection correspondant à leurs intensités lumineuses. Les intensités lumineuses corrigées Il, I3 et I2 détectées par les moyens 1344a, 1344c et 1344b à détecteurs de quantité de lumière sont exprimées conformément aux équations (20, (63) et (64) o un suffixe signifie une relation de conjugués complexes: J1=(E].E)/I}rrI2(20) L3= (E.? ' Vrytpf2 ( 63) 3 5 2=2' |.têtpi { (64) Les intensités lumineuses Il, I2 et I3 reçues par les moyens 1344a, 1344b et 1344c à détecteurs de quantité de lumière varient conformément à une courbe sinusodale en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224. Le dispositif de commande 1250 contrôle un rapport entre les intensités lumineuses Il et I3 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224, et peut calculer l'ellipticité d'une ellipsode de biréfringence représentative de l'information de biréfringence de l'objet ST. Le dispositif de commande 1250 contrôle l'intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224 et distingue l'axe rapide de l'axe lent
représentant l'information de biréfringence de l'objet ST.
Les figures 20 et. 22. montrent des exemples de graphiques d'un rapport entre les intensités lumineuses Il et I3 et l'intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224. Les conditions de calcul établissent la grandeur de retard Re = 3 nm /cm et l'angle d'axe rapide Az = 30 de l'objet ST ayant une
épaisseur d de 3 cm pour une longueur d'onde de 633 nm.
Sur la figure 20, la différence de phase A [degré] de l'objet ST est calculée au moyen des équations (65) et (66) utilisant des valeurs maximale et minimale (Il / I3)max et (Il / I3)mim du rapport (Il / I3) entre les intensités lumineuses Il et I3 mit,)/r jr La grandeur de retard Re [nm / cm] de l'objet ST est exprimée conformément à l'équation (24) o X [nm] est la longueur d'onde de la source de lumière 1212 et d [cm] est l'épaisseur de l'objet ST n ^/-W 1se--e = 6) (2f4) La figure 21 est un graphique du rapport entre les intensités lumineuses Il / I3 en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224 (0 < 20 < 180) [degré], qui a été converti en grandeur de retard Re [nm / cm] en utilisant l'équation 38. Sur la figure 22, l'azimut d'un axe rapide OPf [degré] et l'azimut d'un axe lent OIs [degré] de l'objet ST sont calculés conformément aux équations (57) et (58) O 2Oinax et 2Omin sont les angles maximal et minimal de l'intensité lumineuse I2 en fonction de l'angle de rotation 0 (0 < 20 < 180) [degré] de la lame demi-onde 1224: Of 2 (57)
1 5 (58)
- fln"' (.E L'appareil 1300 de mesure de biréfringence utilise le moyen 1330 à diviseur de faisceau qui divise la lumière tout en conservant sa polarisation et détecte une information de biréfringence de l'objet ST à l'aide de deux ou plus de deux détecteurs, mesurant ainsi simultanément la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de
l'objet ST à l'aide d'une configuration d'appareil simple.
L'appareil 1300 de mesure de biréfringence peut non seulement mesurer la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de l'objet ST, mais il peut également distinguer l'axe rapide et l'axe lent de l'azimut d'un axe principal. L'appareil 1300 de mesure de biréfringence peut mesurer simultanément les quantités maximale et minimale de lumière Le contenant l'information de biréfringence de l'objet ST en tant que rapport entre les intensités lumineuses Il et I3, procurant ainsi des mesures précises sans effet d'une fluctuation de la quantité de lumière de la source de lumière 1212, etc. L'appareil 1300 de mesure de biréfringence utilise la lame demi-onde 1224 en tant qu'élément optique qui est entraîné en rotation, et il n'a pas à synchroniser des périodes d'entraînement en rotation de deux éléments optiques, par exemple, comme dans le procédé d'hétérodynage classique, parvenant ainsi à une mesure précise de la biréfringence sans effet d'erreurs de mesure, telles qu'un décalage synchrone. L'appareil 1300 de mesure de biréfringence peut annuler l'effet d'erreurs de fabrication, etc. des éléments optiques en établissant la moyenne de plusieurs grandeurs de retard établies à un intervalle de 900 lorsque la lame demi-onde 1224 tourne. La grandeur de retard est renvoyée au dispositif de commande 1250 et le nombre d'échantillonnages et les données de plages d'angles de rotation et de mesures sont commandées pour des mesures localement précises conformément à la
grandeur de retard de l'objet ST.
On donnera une description d'un appareil 1400 de
mesure de biréfringence selon une onzième forme de réalisation conforme à la présente invention, en référence aux figures 23 et 24. La figure 23 est un schéma
fonctionnel simplifié de l'appareil 1400 à biréfringence.
L'appareil 1400 à biréfringence a la même structure que celle de l'appareil 1200 à biréfringence, sauf que l'appareil 1400 à biréfringence ne comporte pas le moyen
1230 à diviseur de faisceau ou la partie à détecteur 1340a.
L'appareil 1400 de mesure de biréfringence comprend, comme montré sur la figure 23, la partie 1210 à source de lumière, la partie de mesure 1220, la partie à détecteur
1340b et le dispositif de commande 1250.
La lumière émise- depuis la source de lumière 1212 est convertie en lumière polarisée circulairement L0 par l'élément de polarisation linéaire 1214 et la lame quart d'onde 1216. La lumière polarisée circulairement L, est transformée en lumière polarisée elliptiquement Ls, contenant une information de biréfringence, après être entrée dans l'objet ST, puis est convertie en rotation en lumière Lso qui conserve la polarisation de la lumière polarisée elliptiquement L, par la lame demi- onde 1224 qui est entraînée en rotation. La lumière LsG arrive au moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière en passant par la lame quart d'onde 1241b et un élément de polarisation linéaire 1242b qui sont orientés avec des directions de polarisation à 450 par rapport à l'axe de la ligne de base.
On donnera une description d'un procédé de mesure de
biréfringence utilisant l'appareil 1400 de mesure de biréfringence, en montrant les différences par rapport au procédé de mesure de biréfringence utilisant l'appareil 1200 de mesure de biréfringence. La polarisation de la lumière L,( reçue par le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière est exprimée conformément à l'équation (67): E =l Rz, 4 X 'HX,_:: R-.1:4 QR X 1 IS&!4X 3 --.7) Le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière détecte un signal lumineux de la lumière Lo et délivre en sortie à la partie d'exploitation 1250 un signal de
détection correspondant à son intensité lumineuse.
L'intensité lumineuse I détectée par le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière est exprimée conformément à l'équation (68) o un suffixe * signifie une relation de conjugués complexes
I=E *E (68)
L'intensité lumineuse I reçue par le moyen 1244b à détecteur de quantité de lumière varie conformément à une courbe sinusodale en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224. Le dispositif de commande 1250 contrôle l'intensité lumineuse I en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224, et peut calculer l'ellipticité d'une ellipsode de biréfringence représentative de l'information de biréfringence de l'objet ST en même temps qu'il peut distinguer l'axe rapide de
l'axe lent dans les axes principaux.
La figure 24 montre un exemple d'un graphique de l'intensité lumineuse I en fonction de l'angle de rotation 0 de la lame demi-onde 1224. La condition de calcul établit la grandeur de retard Re = 3 nm /cm et l'angle d'axe rapide Az = 300 de l'objet ST ayant une épaisseur d de 3 cm pour
une longueur d'onde de 633 nm.
Sur la figure 24, la différence de phase A [degré], un azimut d'un axe rapide (Pf [degré] et un azimut d'un axe lent OPs [degré] de l'objet ST sont calculés au moyen des équations (69), (57) et (68), respectivement), o Imax et Imin sont les valeurs maximale et minimale de l'intensité lumineuse I en fonction de l'angle de rotation 0 [degré] (0 < 20 < 180) de la lame demi-onde 1224, et 2Omax et 2Omin sont les angles de rotation de la lame demi-onde 1224 Xf 0mit\ (57)
( =2 (5)
La grandeur de retard Re [nm / cm] de l'objet ST est exprimée conformément à l'équation (24) o 2 [nm] est la longueur d'onde de la source de lumière 1212 et d [cm] est l'épaisseur de l'objet ST Re = A2/360d (24) L'appareil 1400 de mesure de biréfringence peut non seulement mesurer la grandeur de retard et l'azimut d'un axe principal de l'objet ST, mais il peut également distinguer l'axe rapide et l'axe lent de l'azimut d'un axe principal. L'appareil 1400 de mesure de biréfringence utilise la lame demi-onde 1224 en tant qu'élément optique qui est entraîné en rotation, et il n'a pas à synchroniser les périodes d'entraînement en rotation de deux éléments optiques, par exemple, comme dans le cas du procédé d'hétérodynage classique, parvenant ainsi à une mesure précise de la biréfringence sans effet d'erreurs de mesure,
telles qu'un décalage synchrone.
On donnera une description d'un appareil 1500 de
suppression de déformation selon une douzième forme de réalisation conforme à l'invention en référence à la figure 25. La figure 25 est un schéma fonctionnel simplifié de
l'appareil 1500 de suppression de déformation.
l'appareil 1500 de suppression de déformation comprend, comme montré sur la figure 25, l'appareil 1100 de mesure de biréfringence et une partie 1510 de traitement thermique, et il supprime la grandeur de retard dans un élément optique tel que l'objet ST. L'appareil 1500 de suppression de déformation met en application, à titre d'exemple, l'appareil 1100 de mesure de biréfringence, mais il peut mettre en application d'autres types d'appareils de
mesure de biréfringence.
La partie 1510 de traitement thermique soumet à un traitement thermique l'objet ST pour supprimer la grandeur de retard dans l'objet ST. La partie de traitement thermique 1510 est située dans la partie de mesure 1020 dans l'appareil 1100 de mesure de biréfringence et comprend un récipient inoxydable 1514 ayant une chambre 1512 d'emmagasinage destinée à emmagasiner l'objet ST, plusieurs unités chauffantes 1516a à 1516d comportant chacune sur des parties latérales, inférieure et supérieure du récipient inoxydable 1514 un élément chauffant dont la température peut être réglée indépendamment, et une paroi adiabatique
1518 qui renferme les unités chauffantes 1516a à 1516d.
La température régnant dans la chambre 1512 d'emmagasinage peut être réglée par le dispositif de commande 1050. L'objet ST logé dans le récipient inoxydable 1514 peut être traité thermiquement de façon uniforme par un réglage indépendant de la température des unités chauffantes 1516a à 1516d installées autour du récipient inoxydable 1514, et par une diminution du manque d'uniformité de la température dans la chambre 1512 d'emmagasinage. Le dispositif de commande 1050 relève les variations de biréfringence de l'élément optique constituant l'objet ST dans l'étape de traitement thermique, et commande les conditions de traitement thermique, telles que la température, le temps de maintien, la vitesse d'élévation de la température et la vitesse de refroidissement afin que la grandeur de retard puisse être comprise dans la plage souhaitée. Un régulateur séparé de température peut être
prévu en plus du dispositif de commande 1050.
La partie de traitement thermique 1510 est pourvue d'un tube 1522 de guidage de lumière pour l'introduction d'une lumière polarisée circulairement L0 émise depuis la source de lumière 1010 dans la chambre 1512 d'emmagasinage, et d'un tube 1524 de guidage de lumière pour faire passer une lumière de transmission L, de l'objet ST à l'extérieur de la chambre 1512 d'emmagasinage. Les tubes 1522 et 1524 de guidage de lumière sont pourvus d'obturateurs transparents 1522a et 1524a pour protéger de l'extérieur l'atmosphère présente dans la chambre 1512 d'emmagasinage, d'une fenêtre transparente en quartz ou en fluorure de calcium 1522b, 1524b, etc. L'appareil 1500 de suppression de déformation peut mesurer des variations de la grandeur de retard dans l'étape de traitement thermique de l'élément optique constituant l'objet ST, et supprimer la grandeur de retard de l'objet ST et raccourcir le temps de traitement thermique en permettant au dispositif de commande 1050 de commander par rétroaction les conditions de traitement
thermique sur la base du résultat de la mesure.
On donnera une description d'un polarimètre 1600
constituant une treizième forme de réalisation conforme à la présente invention en référence à la figure 26. La figure 26 est un schéma fonctionnel simplifié du
polarimètre 1600.
Le polarimètre 1600 mesure la quantité de lumière et la polarisation d'une lumière devant être mesurée, telle qu'une lumière d'illumination dans un appareil d'exposition. Le polarimètre 1600 de la présente forme de réalisation utilise l'appareil 1100 de mesure de biréfringence à l'exception de la partie 1010 à source de lumière et de la platine 1022 de la partie 1020 de mesure, mais la présente invention ne se limite pas à l'application
d'autres appareils de mesure de biréfringence.
10. Le polarimètre 1600 comprend, comme montré sur la figure 26, des parties 1610 et 1620 à diviseurs de faisceau structurellement similaires à la partie 1032 à diviseur de faisceau, etc., un moyen 1130 à diviseur de faisceau, des détecteurs 1040a et 1040b, un moyen 1630 à détecteur de
quantité de lumière et un dispositif de commande 1050.
La partie 1610 à diviseur de faisceau agencée dans le chemin optique de la lumière L0 dans le polarimètre 1600 divise la lumière L, devant être mesurée en lumière L. qui conserve la polarisation de la lumière L0. La partie 1620 à diviseur de lumière divise ensuite la lumière L, en un faisceau de transmission et un faisceau de réflexion L3. Le faisceau de transmission séparé par la partie 1620 à diviseur de faisceau est divisée en faisceaux L, et L2 en passant par la lame demi-onde 1024 comportant un mécanisme
de rotation et la partie 1032 à diviseur de faisceau.
La lumière L3 tombe en tant que signal lumineux, contenant une fluctuation de quantité de la lumière L0, sur le moyen 1630 à détecteur à quantité de lumière. Le moyen 1630 à détecteur de quantité de lumière détecte ce signal lumineux et délivre en sortie au dispositif de commande 1050 un signal de détection correspondant à l'intensité lumineuse. Le dispositif de commande 1050 comprend une unité centrale de traitement et une mémoire (non représentées), et il commande les actions de la lame demi-onde 1024. Le dispositif de commande 1050 calcule la quantité de lumière et la polarisation de la lumière L0 sur la base du signal de détection détecté par les moyens 1044a, 1044b et 1630 à détecteurs de quantité de lumière. Le dispositif de commande 1050 peut délivrer à une unité de sortie (non représentée) un résultat du calcul de la quantité de
lumière et la polarisation de la lumière Lo.
Par conséquent, l'appareil d'exposition comportant le polarimètre 400, par exemple, peut détecter la dose précise d'exposition, toujours détecter la polarisation du système optique d'illumination et commander avec précision par rétroaction la dose d'exposition, quelles que soient les caractéristiques de polarisation variable du système optique d'illumination. L'utilisation de cet appareil d'exposition améliore le rendement et produit des
dispositifs de haute qualité.
On décrira maintenant, en référence aux figures 27 et 28, une forme de réalisation d'un procédé de fabrication de dispositifs utilisant l'appareil d'exposition ci-dessus. La figure 27 est un organigramme pour expliquer la fabrication de dispositifs (à savoir des puces à semiconducteurs tels que des circuits intégrés et des circuits à intégration poussée, des dispositifs à cristaux liquides, des dispositifs à couplage de charge, etc.). On donnera ici une
description de la fabrication d'une puce à semiconducteurs
à titre d'exemple. Une étape 1 (conception du circuit) consiste à concevoir un circuit d'un dispositif semiconducteur. Une étape 2 (fabrication de masque) consiste à former un masque ayant un motif du circuit conçu. Une étape 3 (préparation de tranches) consiste à fabriquer une tranche en utilisant des matières telles que du silicium. Une étape 4 (traitement de tranche), qui est appelée prétraitement, consiste à former un circuit réel sur la tranche par photolithographie en utilisant le masque et la tranche. Une étape 5 (assemblage), qui est également appelée post-traitement, consiste à former en une puce à semiconducteurs la tranche formée dans l'étape 4 et comprend une étape d'assemblage (par exemple une découpe en dés, une liaison), une étape de mise sous boîtier (scellement de la puce) et analogue. Une étape 6 (contrôle) exécute divers essais sur le dispositif semiconducteur réalisé à l'étape 5, tels qu'un essai de validité et un essai de durabilité. Ces étapes permettent de finir un dispositif semiconducteur qui est ensuite expédié (étape 7). La figure 28 est un organigramme détaillé du traitement de tranche de l'étape 4 sur la figure 27. Une étape 11 (oxydation) consiste à oxyder la surface de la tranche. Une étape 12 (CVD) consiste à former un film isolant par dépôt chimique en phase vapeur sur la surface de la tranche. Une étape 13 (formation d'électrodes) consiste à former des électrodes sur la tranche par dépôt en phase vapeur et analogue. Une étape 14 (implantation ionique) consiste à implanter des ions dans la tranche. Une étape 15 (traitement par résist) consiste à appliquer une matière photosensible sur la tranche. Une étape 16 (exposition) consiste à utiliser l'appareil d'exposition pour exposer sur la tranche un motif de circuit porté par le masque. Une étape 17 (développement) consiste à développer la tranche exposée. Une étape 18 (attaque) consiste à attaquer des parties autres qu'une image développée au moyen d'un résist. Une étape 19 (l'élimination du résist) consiste à éliminer le résist abandonné après l'attaque chimique. Ces étapes sont répétées et des motifs de circuit multicouche sont formés
sur la tranche.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrit et
représenté sans sortir du cadre des revendications. Par
conséquent, la présente invention peut procurer un appareil de mesure de biréfringence qui permet de mesurer aisément et avec précision la grandeur de retard d'un élément optique et un appareil de suppression de déformation qui peut raccourcir le temps de traitement thermique pour supprimer la biréfringence résiduelle dans l'élément, tout
en limitant la grandeur du retard.
Claims (56)
1. Appareil de mesure de biréfringence destiné à calculer une information de polarisation d'une lumière émise depuis un objet ST devant être mesuré, lequel appareil est caractérisé en ce qu'il comporte: un premier élément de polarisation (102) destiné à extraire un faisceau dans une direction spécifique de polarisation à partir d'une lumière depuis une source de lumière (101) et à diriger le faisceau sur un objet (103); au moins une unité (105) de division de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'objet en deux faisceaux (Ll, L2) ayant la même polarisation que celle de la lumière émise depuis l'objet; au moins deux seconds éléments de polarisation (106, 108) destinés à extraire des faisceaux dans une direction spécifique de polarisation de la lumière divisée par ladite unité de division de faisceau; au moins deux détecteurs (107, 109) de quantité de lumière destinés à détecter une quantité de lumière de faisceaux qui ont été transmis à travers le second élément de polarisation; et une partie d'exploitation (110) destinée à exploiter une quantité de lumière reçue par lesdits détecteurs de
quantité de lumière.
2. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière
utilise une lumière pulsée.
3. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 2, caractérisé en ce que la source de lumière
est un laser à excimère.
4. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément
de polarisation comprend un polariseur linéaire.
5. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre -74 un mécanisme de rotation destiné à faire tourner le premier
élément de polarisation autour d'un axe optique.
6. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre S un mécanisme de rotation destiné à faire tourner l'objet
autour d'un axe optique.
7. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme de variation de position de mesure destiné à
faire varier un point de mesure de l'objet.
8. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme destiné à introduire l'objet dans le faisceau
devant être mesuré et à en enlever l'objet.
9. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de division de faisceau divise une lumière incidente en au moins deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière incidente.
10. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément de
polarisation est un polariseur linéaire.
11. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme de rotation destiné à faire tourner le second
élément de polarisation autour d'un axe optique.
12. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément de polarisation est dans une disposition en nicols croisés
avec le premier élément de polarisation.
13. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément de polarisation est dans une disposition en nicols croisés
avec le premier élément de polarisation.
14. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie -75 d'exploitation analyse des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet sur la base d'un résultat de sortie du détecteur de quantité de lumière en fonction de
l'angle de rotation de l'objet.
15. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'exploitation analyse des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet sur la base d'un résultat de sortie du détecteur de quantité de lumière en fonction des angles de rotation des premier et second éléments de polarisation.
16. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il calcule une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal du retard de l'objet sur la base de variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, qui a été analysée par
ladite partie d'exploitation.
17. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il calcule une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal du retard de l'objet en renvoyant au mécanisme de rotation des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, qui a été analysée par ladite partie d'exploitation.
18. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des mécanismes de rotation destinés à faire tourner les premier et second éléments de polarisation, l'appareil calculant une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal du retard de l'objet en renvoyant au mécanisme de rotation des variations de polarisation de la lumière émise depuis l'objet, qui a été analysée par ladite partie d'exploitation.
19. Appareil de suppression de déformation qui supprime une déformation d'un élément optique générée pendant un processus de fabrication d'un élément optique, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte: une partie (504) de traitement thermique qui soumet l'élément optique à un traitement thermique; et un appareil de mesure de biréfringence destiné à calculer une information de polarisation d'une lumière émise depuis l'élément optique, l'appareil de mesure de biréfringence comportant: un premier élément de polarisation (502) destiné à extraire un faisceau dans une direction spécifique de polarisation de la lumière provenant d'une source de lumière (501) et à diriger le faisceau sur un objet (503); au moins une unité (505) de division de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'élément optique en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière; au moins deux seconds éléments de polarisation 506, 508) destinés à extraire des faisceaux dans une direction de polarisation spécifique de la lumière divisée par ladite unité de division de faisceau; au moins deux détecteurs (507, 509) de quantité de lumière destinés à détecter une quantité de lumière d'un faisceau qui a été transmis à travers l'élément de polarisation; et une partie d'exploitation (510) destinée à exploiter une quantité de lumière reçue par lesdits détecteurs de
quantité de lumière.
20. Appareil de suppression de déformation selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de commande (511) qui commande des conditions de traitement thermique pour l'élément optique afin qu'une grandeur de retard de l'élément optique soit contenue dans une plage prédéterminée, en mesurant la grandeur de retard de l'élément optique pendant le traitement thermique et en l'appliquant par rétroaction à la partie de traitement
thermique.
21. Polarimètre qui calcule une information de polarisation d'une lumière incidente, caractérisé en ce qu'il comporte: au moins une unité (701, 702) de division de faisceau qui divise la lumière incidente en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente; au moins deux éléments de polarisation (703, 705); un mécanisme de rotation destiné à commander la rotation de l'élément de polarisation; au moins deux détecteurs (704, 706) de quantité de lumière; et une partie d'exploitation (707) qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière.
22. Polarimètre, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité (701, 702) de division de faisceau qui divise le lumière incidente en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, un faisceau étant utilisé pour un appareil et l'autre faisceau étant utilisé pour calculer une information de polarisation de la lumière incidente; au moins deux éléments de polarisation (703, 705); un mécanisme de rotation destiné à commander la rotation de l'élément de polarisation; au moins deux détecteurs (704, 706) de quantité de lumière; et une partie d'exploitation (707) qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière.
23. Polarimètre selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'information de polarisation de la lumière incidente est renvoyée par rétroaction à l'appareil.
24. Polarimètre selon la revendication 21, caractérisé en ce que la lumière incidente est une lumière pulsée.
25. Appareil d'exposition, caractérisé en ce qu'il comporte: au moins une unité (105) de division de faisceau qui divise une lumière incidente provenant d'une source de lumière (101) en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, un faisceau étant utilisé pour une exposition et l'autre faisceau étant utilisé pour calculer une information de polarisation de la lumière incidente; au moins deux éléments de polarisation (106, 109); un mécanisme de rotation. destiné à commander en rotation l'élément de polarisation; au moins deux détecteurs (107, 109) de quantité de lumière; et une partie d'exploitation (110) qui exploite une quantité de lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière.
26. Appareil d'exposition selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de commande (111) destiné à commander des paramètres
d'exposition sur la base de l'information de polarisation.
27. Appareil d'exposition selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de commande (511) destiné à commander la source de lumière sur
la base de l'information de polarisation.
28. Appareil d'exposition selon la revendication 25, caractérisé en ce que la source de lumière utilise une
lumière pulsée.
29. Appareil d'exposition selon la revendication 25, caractérisé en ce que la source de lumière est un laser à excimère.
30. Procédé de fabrication de dispositif caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent: à exposer un objet en utilisant un appareil d'exposition (1100); et à exécuter un traitement prédéterminé sur l'objet exposé, l'appareil d'exposition comprenant: au moins une unité (1030) à diviseur de faisceau qui divise une lumière incidente provenant d'une source de lumière (1010) en deux faisceaux ayant la même polarisation que la lumière incidente, un faisceau étant utilisé pour une exposition et l'autre faisceau étant utilisé pour calculer une information de polarisation de la lumière incidente; au moins deux éléments de polarisation (1042a, 1042b); un mécanisme de rotation destiné à commander en rotation l'élément de polarisation; au moins deux détecteurs (.1044a, 1044b) de quantité de lumière; et une partie d'exploitation qui exploite une quantité de
lumière reçue par le détecteur de quantité de lumière.
31. Appareil de mesure de biréfringence destiné à mesurer une grandeur de retard dans un objet ST devant être mesuré, caractérisé en ce qu'il comporte: une partie (1010) à source de lumière qui émet une lumière ayant une polarisation spécifique vers l'objet; un élément de polarisation (1024) qui peut convertir en rotation et maintenir la polarisation de la lumière qui est passée à travers l'objet; une unité (1030) à diviseur de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'objet en deux ou plus de deux faisceaux devant être mesurés, tout en maintenant la polarisation de la lumière; un premier système optique (1040a) qui extrait un faisceau ayant une direction de polarisation prédéterminée à partir du faisceau devant être mesuré, en utilisant l'élément de polarisation; un détecteur (1044a) de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, provenant du premier système optique; et un dispositif de commande (1050) destiné à calculer la grandeur de retard de l'objet sur la base de la quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, qui est détectée
par le détecteur de quantité de lumière.
32. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que le dispositif de commande calcule un azimut d'un axe principal du retard de l'objet sur la base de la quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, qui est détectée par le détecteur de
quantité de lumière.
33. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un second système optique (1040b) qui extrait un faisceau ayant une direction de polarisation prédéterminée après qu'une phase de polarisation du faisceau devant être mesuré
a été convertie.
34. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que le dispositif de commande distingue l'un de l'autre un axe rapide et un axe
lent d'axes principaux du retard de l'objet.
35. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que la polarisation spécifique est celle d'une lumière polarisée circulairement.
36. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que la partie à source de lumière comprend: une source de lumière (1012) qui émet un faisceau ayant une polarisation arbitraire; un polariseur linéaire (1014) qui est orienté avec sa direction de polarisation à O' par rapport à un axe de ligne de base préétabli autour d'un axe optique sur une surface orthogonale à une direction de l'axe optique; et une lame quart d'onde (1016) qui est orientée avec un azimut d'un axe rapide à 450 par rapport à l'axe de la
ligne de base sur un côté de sortie du polariseur linéaire.
37. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de lumière
utilise une lumière pulsée.
38. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de lumière
est un laser à excimère.
39. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une platine (1022) qui porte l'objet et permet à l'objet d'être déplacé par rapport à la lumière émise depuis la
partie à source de lumière.
40. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'élément de polarisation comporte une lame demionde (24) qui peut
tourner autour d'un axe optique.
41. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que l'unité à diviseur de faisceau comprend trois lames parallèles (1132, 1334,
1336).
42. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31, caractérisé en ce que le premier système
optique comporte un polariseur linéaire.
43. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 42, caractérisé en ce que le polarisation linéaire est orientée avec une direction de polarisation à O0 par rapport à un axe de ligne de base préétabli autour d'un axe optique sur une surface orthogonale à une
direction de l'axe optique.
44. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 31; caractérisé en ce que le premier système optique comprend: un premier polariseur linéaire (102) qui est orienté avec une direction de polarisation à O' par rapport à un axe de ligne de base préétabli autour d'un axe optique sur une surface orthogonale à une direction de l'axe optique; et un second polariseur (108) qui est agencé de manière que sa direction de polarisation soit dans une disposition en nicols croisés avec la direction de polarisation du
premier polariseur linéaire.
45. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 33, caractérisé en ce que le second système optique extrait le faisceau ayant la direction de polarisation prédéterminée après que la phase de polarisation du faisceau devant être mesuré a été convertie
de 900.
46. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 33, caractérisé en ce que le second système optique comprend: une lame quart d'onde qui est orientée avec un azimut d'un axe rapide de 450 par rapport à un axe de ligne de base préétabli autour d'un axe optique sur une surface orthogonale à une direction de l'axe optique; et un polariseur linéaire qui est orienté avec une direction de polarisation de 45 par rapport à l'axe de la
ligne de base.
47. Appareil de mesure de biréfringence destiné à mesurer une grandeur de retard (Re) dans un objet ST devant être mesuré, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte: une partie (1210) à source de lumière qui émet une lumière ayant une lumière polarisée circulairement vers l'objet; un élément de polarisation (1214) qui peut être converti en rotation et qui maintient la polarisation de la lumière qui est passée à travers l'objet; un système optique qui extrait un faisceau d'une direction de polarisation prédéterminée provenant de l'élément de polarisation et convertit une phase de lumière qui en est émise; un détecteur (1244) de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière qui est passée à travers le système optique; et un dispositif de commande (1250) destiné à calculer la grandeur du retard et l'azimut d'un axe principal du retard d'un objet sur la base de la quantité de lumière qui est
détectée par le détecteur de quantité de lumière.
48. Appareil de mesure de biréfringence selon la revendication 47, caractérisé en ce que le dispositif de commande distingue un axe rapide et un axe lent d'axes
principaux du retard de l'objet..
49. Procédé de mesure, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent: à appliquer à un objet devant être mesuré une lumière comprenant une lumière polarisée circulairement; à diviser la lumière provenant de l'objet en premier et second faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière provenant de l'objet; à détecter des variations de la quantité de lumière des premier et second faisceaux lorsque la lumière provenant de l'objet est convertie en rotation; et à calculer une grandeur de retard et un azimut d'un axe principal du retard de l'objet sur la base des variations de la quantité de lumière des premier et second
faisceaux.
50. Procédé de mesure selon la revendication 49, caractérisé en ce que l'étape de calcul calcule simultanément la grandeur de retard et l'azimut d'un axe
principal du retard de l'objet.
51. Procédé de mesure selon la revendication 49, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une conversion en rotation des premier et second faisceaux; et une détermination d'un axe rapide ou lent d'un axe
principal du retard de l'objet.
52. Procédé de mesure selon la revendication 49, caractérisé en ce que l'étape de calcul calcule la grandeur du retard et l'azimut d'un axe principal du retard de l'objet sur la base d'amplitudes et de phases de quantités de lumière des premier et second faisceaux.
53. Appareil de suppression de déformation, caractérisé en ce qu'il comporte: un appareil (1100) de mesure de biréfringence; et une partie (1510) de traitement thermique destinée à soumettre un objet (ST) à un traitement thermique et à réduire une grandeur de retard dans l'objet, qui a été mesurée par l'appareil de mesure de biréfringence, l'appareil de mesure de biréfringence comprenant: une partie (1010) à source de lumière qui émet vers l'objet une lumière ayant une polarisation spécifique; un élément (1024) de polarisation qui peut effectuer une conversion de rotation et maintenir la polarisation de la lumière qui est passée à travers l'objet; une unité (1030) à diviseur de faisceau qui divise la lumière émise depuis l'objet en deux ou plus de deux faisceaux devant être mesurés, tout en maintenant la polarisation de la lumière; un premier système optique (1040a) qui extrait du faisceau devant être mesuré un faisceau ayant une direction de polarisation prédéterminée, en utilisant l'élément de polarisation; un détecteur (1044a) de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, provenant du premier système optique; et un dispositif de commande (1050) destiné à calculer la grandeur de retard de l'objet sur la base de la quantité de lumière du faisceau devant être mesuré, qui est détectée
par le détecteur de quantité de lumière.
54. Appareil de suppression de déformation, caractérisé en ce qu'il comporte: un appareil (1100) de mesure de biréfringence; et une partie (1050) de traitement thermique destinée à soumettre un objet (ST) à un traitement thermique et à réduire une grandeur de retard dans l'objet, qui a été mesurée par l'appareil de mesure de biréfringence, lequel appareil de mesure de biréfringence comprend: une partie (1010) à source de lumière qui émet vers l'objet une lumière comprenant une lumière polarisée circulairement; un élément de polarisation (1024) qui peut effectuer une conversion de rotation et maintenir la polarisation de la lumière qui est passée à travers l'objet; un système optique (1040a) qui extrait un faisceau d'une direction de polarisation prédéterminée de l'élément de polarisation et convertit une phase de lumière émise depuis l'élément de polarisation; un détecteur (1044a) de quantité de lumière qui détecte une quantité de lumière ayant passé à travers le système optique; et un dispositif de commande (1050) destiné à calculer la grandeur de retard et un azimut d'un axe principal du retard de l'objet sur la base de la quantité de lumière qui
est détectée par le détecteur de quantité de lumière.
55. Appareil de suppression de déformation selon la revendication 53, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de commande (1050) destiné à commander la partie de traitement thermique afin que la grandeur de retard de l'objet puisse être contenue dans une plage prédéterminée.
56. Polarimètre destiné à mesurer la polarisation d'une lumière, le polarimètre étant caractérisé en ce qu'il comporte: une unité (1030) à diviseur de faisceau qui divise la lumière en au moins deux faisceaux tout en maintenant la polarisation de la lumière; un système optique (1040) qui extrait du faisceau un faisceau dans une direction de polarisation prédéterminée; un détecteur (1044a) de quantité de lumière destiné à détecter une quantité de lumière du faisceau provenant du système optique; et un dispositif de commande (1050) destiné à exploiter la polarisation de la lumière sur la base de la quantité de lumière du faisceau détectée par le détecteur de quantité
de lumière.
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