[发明专利]ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置，其特征在于包括ArF准分子激光器(23)、ArF准分子激光扩束准直装置(5)、可变光阑(6)、起偏器(7)、分束器(8)、样品台(22)、193nm参比光偏振探测装置(9)、193nm透射光偏振测量装置(11)、193nm反射光偏振探测装置(12)；ArF准分子激光器(23)发出的光束经ArF准分子激光扩束准直装置(5)扩束准直后照射到可变光阑(6)，再由可变光阑(6)调节光斑大小，然后由起偏器(7)转变为偏振光后入射到分束器(8)；193nm参比光偏振探测装置(9)位于分束器(8)的反射光路上，样品台(22)位于分束器(8)的透射光路上；193nm透射光偏振测量装置(11)固定安装在第一可旋转支撑臂(24)上，193nm反射光偏振探测装置(12)固定安装在第二可旋转支撑臂(25)上；样品台(22)、第一可旋转支撑臂(24)和第二可旋转支撑臂(25)位于同一平面内并具有同一旋转中心，且该旋转中心位于主光轴上。

2.根据权利要求1所述的ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置，其特征在于所述193nm参比光偏振探测装置(9)、193nm反射光偏振探测装置(12)、193nm透射光偏振测量装置(11)各包含一个检偏器和一个探测器，检偏器和探测器准直放置。

3.根据权利要求2所述的ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置，其特征在于所述起偏器(7)采用Rochon棱镜偏振片；所述检偏器采用Rochon棱镜偏振片，探测器采用光电倍增管。

4.根据权利要求1所述的ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置，其特征在于所述ArF激光扩束准直装置(5)和可变光阑(6)安装在第一矩形真空腔体(1)底板上；起偏器(7)和分束器(8)安装在第二矩形真空腔体(2)底板上；193nm参比光偏振探测装置(9)安装在第三矩形真空腔体(3)底板上；193nm透射光偏振测量装置(11)、样品台(22)、193nm反射光偏振探测装置(12)安装在第四矩形真空腔体(4)内部；第一矩形真空腔体(1)沿主光轴方向前后相对开有两个开口；第二矩形真空腔体(2)沿主光轴方向前后相对开有两个开口，在分束器(8)反射光路方向有一个开口；第三矩形真空腔体(3)在分束器(8)反射光路方向有一个开口；第四矩形真空腔体(4)在主光轴方向有一个前开口；各矩形真空腔体之间采用圆形管路连接；第一矩形真空腔体(1)的前开口用窗片密封，并且该开口的边上安装通入N₂气的连接管路；所述第四矩形真空腔体(4)上部的密封板上有一个开口，利用一个带有密封胶圈的盖子进行密封。

5.一种使用权利要求1所述的ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置测量光学薄膜元件偏振性能的方法：

a、变角度偏振反射率测量：根据光学薄膜元件(21)的大小，设定可变光阑(6)大小；将起偏器(7)、193nm参比光偏振探测装置(9)的检偏器、193nm透射光偏振探测装置(11)的检偏器设定为同一偏振态；在光学薄膜元件(21)没有放入样品台(22)之前，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为参考百线值；然后将光学薄膜元件(21)置于样品台(22)上，调整样品台(22)，设定所需的光学薄膜元件(21)表面入射角度，设定193nm反射光偏振探测装置(12)的检偏器偏振态，使其与起偏器(7)相同；转动第一可旋转支撑臂(24)使193nm反射光偏振探测装置(12)探测器的读数最大；分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm反射光偏振探测装置(12)探测器的读数，并用193nm反射光偏振探测装置(12)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值再除以前面得到的参考百线值，得到相应入射角度下光学薄膜元件(21)的偏振反射率；

b、变角度偏振透射率测量：根据光学薄膜元件(21)的大小，设定可变光阑(6)大小；将起偏器(7)、193nm参比光偏振探测装置(9)的检偏器、193nm透射光偏振探测装置(11)的检偏器设定为同一偏振态；在光学薄膜元件(21)没有放入样品台(22)之前，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为参考百线值；然后将光学薄膜元件(21)放入样品台(22)，调整样品台(22)，设定所需的光学薄膜元件(21)入射角度；转动第二可旋转支撑臂(25)使193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数最大；测量记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值再除以前面得到的参考百线值，得到相应入射角度下，光学薄膜元件(21)的偏振透射率；

c、变角度反射退偏度测量：设定起偏器(7)的偏振态为P偏振，在光学薄膜元件(21)没有放入样品台(22)之前，将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为P偏振，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为P偏振态参考百线值；然后将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为S偏振，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为S偏振态参考百线值；将光学薄膜元件(21)放入样品台(22)，调整样品台(22)，设定所需的光学薄膜元件(21)表面入射角度，将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm反射光偏振探测装置(12)中的检偏器同时设置为P偏振，转动第一可旋转支撑臂(24)使193nm反射光偏振探测装置(12)探测器的读数最大，测得光学薄膜元件(21)的P偏振态反射率Rp；然后，将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm反射光偏振探测装置(12)中的检偏器同时设置为S偏振，测得光学薄膜元件(21)的S偏振态反射率Rs，利用Rp和Rs计算通过光学薄膜元件(21)后ArF激光的偏振度，得到光学薄膜元件(21)的P偏振态反射退偏度和光学薄膜元件的S偏振态反射退偏度；

d、变角度透射退偏度测量：设定起偏器(7)的偏振态为P偏振，在光学薄膜元件(21)没有放入样品台(22)之前，将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为P偏振，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为P偏振态参考百线值；然后将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为S偏振，分别记录193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数和193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数，并用193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数除以193nm参比光偏振探测装置(9)探测器的读数，得到的数值作为S偏振态参考百线值；将光学薄膜元件(21)放入样品台(22)，调整样品台(22)，设定所需的光学薄膜元件(21)表面入射角度，将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为P偏振，转动第二可旋转支撑臂(25)使193nm透射光偏振探测装置(11)探测器的读数最大，测得光学薄膜元件(21)的P偏振态透射率Tp；将193nm参比光偏振探测装置(9)和193nm透射射光偏振探测装置(11)中的检偏器同时设置为S偏振，测得光学薄膜元件(21)的S偏振态透射率Ts，利用Tp和Ts计算通过光学薄膜元件(21)后ArF激光的偏振度，得到光学薄膜元件(21)的P偏振态透射退偏度和光学薄膜元件的S偏振态透射退偏度。