[發明專利]一種ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置

無效

• 申請號: 201210520608.8
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103018205A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 金春水;常艷賀;李春;鄧文淵;靳京城
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01B11/30
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及準分子級光學薄膜元件角度散射測量領域，具體涉及一種ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置。

背景技術

隨著ArF準分子激光在許多領域中顯示出的巨大優勢，迫切需求在紫外（UV）/深紫外（DUV）/真空紫外（VUV）范圍內制備出低損耗、高聚集密度及長壽命的光學薄膜。其中薄膜損耗主要包括薄膜的吸收損耗和散射損耗兩種。散射損耗的后果是反射與透射能量降低，同時帶來雜散光，影響整個光學系統的性能。在ArF準分子激光器中，光線在諧振腔中多次振蕩，如果高反射鏡的散射損耗較大，對于ArF準分子激光器的輸出功率有著十分重要的影響。因此，精確表征薄膜的散射損耗對于其光學薄膜元件的制備研究具有重要意義。

光學薄膜的散射可分為體內散射和界面散射（或表面散射）。體內散射起因于薄膜內部折射率的不均勻性。由于蒸發薄膜都具有柱狀結構，其孔隙和柱體的折射率差異很大，因而產生散射。體內散射對入射光線的影響與體內吸收相仿，它使薄膜中的光強度隨著薄膜厚度的增加而按指數規律衰減，它們兩者對于透射光或者反射光的影響難以區別，所以測量體內散射相對困難。表面散射主要由表面缺陷和表面微觀粗糙度所引起，可以通過散射的標量理論和矢量理論計算。標量理論產生于20世紀60年代，理論值與實驗結果得到較好的符合。但是由于忽略了散射光線的方向和偏振等因素，只考察總積分散射這一項物理量，就不容易從中得到較多的關于表面微觀物理量的信息。矢量理論則是20世紀70年代提出的新理論。它彌補了標量理論的不足，在分析計算中考慮了散射光的方位和偏振特性。因此利用矢量理論能計算出薄膜表面散射光在空間各方向的強度分布圖，它能夠較好地體現表面各種空間頻率的微粗糙度的大小與狀態，能夠體現出更多的表面結構特征。

目前大多數的散射測量都是基于標量理論設計的積分散射測試裝置，而利用矢量理論建立的角度散射測量裝置還缺乏相應的成熟產品，尤其是針對ArF激光光學薄膜元件的角度散射測量。

發明內容

根據ArF激光光學薄膜元件角度散射特性精密測量的實際需要，考慮到已經建立的針對標量理論設計的積分散射測試裝置的不足，本發明提出一種ArF激光光學薄膜元件角度散射測量裝置。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置，包括：用于產生測量激光的ArF準分子激光器；

在測量激光的光路上依次設有ArF準分子激光擴束準直裝置，可變光闌，193nm偏振光起偏器和分束器；

測量激光經過分束器后分為兩條光路，其中一條光路上設有193nm參比光偏振探測裝置；另外一條光路上設有旋轉樣品臺；

測量激光照射在所述旋轉樣品臺上的樣品后，透射光路上設有193nm透射光偏振探測裝置，散射光路上設有193nm散射光偏振探測裝置。

在上述技術方案中，所述ArF準分子激光擴束準直裝置，可變光闌，193nm偏振光起偏器，分束器，193nm參比光偏振探測裝置，193nm透射光偏振探測裝置，193nm散射光偏振探測裝置，以及旋轉樣品臺均分別處于真空腔體內。

在上述技術方案中，所述真空腔體用熔石英或CaF₂進行密封。

在上述技術方案中，所述旋轉樣品臺可以繞其圓心，在水平方向0-360度范圍內連續轉動。

在上述技術方案中，所述193nm散射光探測裝置安裝在一個旋轉臂上，可以在測量激光入射平面內0-180度范圍內轉動。

在上述技術方案中，所述193nm參比光偏振探測裝置，所述193nm透射光偏振探測裝置以及所述193nm散射光探測裝置分別為一個光電倍增管。

本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：

1．本發明的ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置是一個專門針對ArF激光波長光學元件建立的角度散射測量裝置；

2．本發明的ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置，通過測試入射平面內的散射光空間分布，可以計算得到一維表面粗糙度，進而分析多層膜在生長過程中微觀結構的變化。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明的ArF激光光學薄膜角度散射測量裝置一種具體實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1所示具體實施方式中的光路原理圖。

圖中附圖標記表示為：

0-ArF準分子激光器；1、2、3、4-矩形真空腔體；