针对穆勒矩阵成像椭偏仪的系统误差源提出一种简化分析方法,将光强曲线的理想傅里叶级数系数组与实际系数组进行近似匹配,建立穆勒矩阵测量误差与误差源参数之间的线性模型。针对解析式复杂的随机方位角误差,从统计学角度提出了一种等效噪声模型以分析其对测量结果的影响。采用上述简化方法系统分析了椭偏仪的6种系统误差源和2种随机误差源对穆勒矩阵测量结果的影响,并以一个典型光刻投影物镜的穆勒光瞳为检测对象,进行了检测仿真。仿真结果验证了所提方法分析的准确性。

Mueller 矩阵成像偏振仪是测量材料和器件偏振特性的重要仪器，也是测量浸没光刻机偏振像差的检测仪器，该偏振仪由偏振态产生器和偏振态分析器组成。其组成中的λ/4 波片相位延迟量误差及其快轴方位角误差与偏振片透光轴的方位角误差是影响Mueller 矩阵成像偏振仪测量精度的主要误差源。通过对本课题组研制的Mueller 矩阵成像偏振仪中5 个主要误差因素进行标定和补偿，显著提高了其测量精度。利用傅里叶分析法获得各项傅里叶系数，并根据各个误差与傅里叶系数的关系，实现了这些误差的标定，即达到对Mueller 矩阵成像偏振仪误差标定的目的。根据标定出的误差大小对Mueller 矩阵成像偏振仪进行了补偿。实验结果表明，通过对器件参数误差标定和补偿，Mueller 矩阵成像偏振仪的测量精度由0.2015 提高到0.1051，提高了47.84%。最后用该Mueller 矩阵成像偏振仪对一个物镜系统的偏振像差进行了测量，重复测量精度达到了1.1%。