本实用新型专利技术公开了一种深紫外光学系统波像差检测装置，所述装置包括准分子激光器(1)、能量控制器(2)、平凹柱透镜(3)、平凸柱透镜(4)、分束镜(5)、能量探测器(6)、第一平面反射镜(7)、衍射光学元件(8)、傅里叶透镜(9)、第一准直物镜(10)、第一1/4波片(11)、第一1/2波片(12)、第二平面反射镜(13)、第一聚焦物镜(14)、小孔板(15)、第二准直物镜(16)、第二1/2波片(17)、偏振分光棱镜(18)、第二1/4波片(19)、第二聚焦物镜(20)、待测深紫外光学系统(21)、球面反射镜(22)、第一中继镜(23)、第二中继镜(24)和夏克‐哈特曼波前传感器(25)。本实用新型专利技术的装置实现了深紫外光学系统集成装调过程中系统波像差的快速高精度检测。
【技术实现步骤摘要】
一种深紫外光学系统波像差检测装置
本技术涉及光学测量
，具体涉及一种采用夏克‐哈特曼法进行深紫外光学系统波像差的检测装置。
技术介绍
在科学研究领域和工业领域，工作于深紫外波段的光学系统起着越来越重要的作用，如半导体微光刻用的投影光学系统、半导体工业中所使用的观察系统、微纳结构制造过程中所使用的紫外光学系统等等，这些工作在深紫外波段的光学系统通常要求具有极小的波像差(几个纳米量级)。因此，这些光学系统系统在加工、集成及工作的各个环节都要进行波像差检测。深紫外光学系统波像差检测方法主要有基于光干涉原理和基于夏克‐哈特曼波前传感器两种方法。基于光干涉原理的方法包括衍射型的点衍射干涉仪(PDI)和线衍射干涉仪(LDI)，剪切型的横向剪切干涉仪(LSI)、双光栅剪切干涉仪(DLSI)、交叉光栅剪切干涉仪(CGLSI)和数字泰伯干涉仪(DTI)。基于夏克‐哈特曼波前传感器的方法主要是Nikon公司采用的iPot。美国专利US6975387、US6914665和文献《PortablephasemeasuringinterferometerusingShack‐Hartmannmethod》(Proc.SPIE,2003,5038:726～732)给出了采用夏克‐哈特曼波前传感器测量深紫外光刻物镜波像差的装置及测量方法，但是该装置需要大数值孔径的准直物镜，给波像差检测带来了困难。中国专利CN1016092668通过在掩模台上集成主机和第一标准镜，在硅片台上集成第二标准镜，有效克服了大数值孔径准直物镜所带来的困难，但该系统的能量利用率、信噪比、检测精度都有待提高。技术内容为了克服现有技术中存在的问题，本技术提供了一种深紫外光学系统波像差检测装置，可以实现深紫外光学系统集成装调过程中系统波像差的快速高精度检测。本技术的目的是通过以下技术方案实现的。本技术公开一种深紫外光学系统波像差检测装置，其特征在于，该装置包括准分子激光器(1)、能量控制器(2)、平凹柱透镜(3)、平凸柱透镜(4)、分束镜(5)、能量探测器(6)、第一平面反射镜(7)、衍射光学元件(8)、傅里叶透镜(9)、第一准直物镜(10)、第一1/4波片(11)、第一1/2波片(12)、第二平面反射镜(13)、第一聚焦物镜(14)、小孔板(15)、第二准直物镜(16)、第二1/2波片(17)、偏振分光棱镜(18)、第二1/4波片(19)、第二聚焦物镜(20)、待测深紫外光学系统(21)、球面反射镜(22)、第一中继镜(23)、第二中继镜(24)和夏克‐哈特曼波前传感器(25)；其中，准分子激光器(1)出射的狭长矩形光斑经能量控制器(2)后得到能量大小适宜的矩形光斑，经平凹柱透镜(3)和平凸柱透镜(4)后，成为方形光斑，方形光斑经过分束镜(5)后分成两个部分，一部分经分束镜(5)反射后进入探测器(6)，另一部分透过分束镜(5)后，通过第一平面反射镜(7)反射，传输到衍射光学元件(8)，在傅里叶透镜(9)的焦面上得到能量均匀分布的圆形光斑，该圆形光斑经第一准直物镜(10)后成为平行光束，该平行光束分别经过第一1/4波片(11)和第一1/2波片(12)后得到P偏振光，经第二平面反射镜(13)反射后，被第一聚焦物镜(14)聚焦到小孔板(15)上，从小孔板(15)出射的波前经第二准直物镜(16)准直后，通过第二1/2波片(17)调整偏振方向，得到P偏振光，该P偏振光分别经过偏振分光棱镜(18)和第二1/4波片(19)后成为圆偏振光，经过第二聚焦物镜(20)聚焦后进入待测深紫外光学系统(21)，然后通过球面反射镜(22)反射后再一次进入待测深紫外光学系统(21)，经第二聚焦物镜(20)和第二1/4波片(19)后成为S偏振光，S偏振光经偏振分光棱镜(18)反射后，进入第一中继镜(23)和第二中继镜(24)，最后在夏克‐哈特曼波前传感器(25)的探测面上得到光斑阵列，由光斑阵列的位置信息计算得待测深紫外光学系统(21)的波像差信息。优选地，所述衍射光学元件(8)在两个正交方向上具有不同的发散角，用于将第一平面反射镜(7)反射得到的能量分布不均匀的方形光斑转换成能量分布均匀的圆形光斑。优选地，所述傅里叶透镜(9)的后焦面和第一准直物镜(10)的前焦面重合，且和第一聚焦物镜(14)的后焦面共轭。优选地，所述小孔板(15)位于第一聚焦物镜(14)的后焦面上，小孔板(15)所在平面与第二聚焦物镜(20)后焦面、夏克‐哈特曼波前传感器(25)探测面共轭。优选地，所述小孔板(15)是通过刻蚀介质掩模上的介质膜得到的，其激光损伤阈值可达3J/cm2。优选地，所述小孔板(15)包括熔石英或氟化钙基底(151)、在所述熔石英或氟化钙基底(151)上交叠镀制的多层低折射率材料(152)和多层高折射率材料(153)，其最外面一层是低折射率材料(152)，其厚度为工作波长的一半；所述小孔板(15)还包括小孔(154)，所述小孔(154)是通过刻蚀所述交叠镀制的多层低折射率材料(152)和多层高折射率材料(153)形成的。优选地，所述小孔板(15)上的小孔(154)，其直径大小d根据下式确定：其中D为夏克‐哈特曼波前传感器(25)中单个微透镜元在探测面上得到的爱里斑直径大小，fMLA为单个微透镜元的焦距，fCOL为第二准直物镜(16)的前焦距大小。优选地，所述第二聚焦物镜(20)为像方远心，其出瞳位置和待测深紫外光学系统(21)的入瞳位置重合。优选地，所述球面反射镜(22)，其数值孔径比待测深紫外光学系统(21)的数值孔径大，其表面镀有深紫外波段专用的高反射膜。与现有技术相比，本技术提供的深紫外光学系统波像差检测装置，通过在深紫外光学系统物面上放置共轭成像模块及夏克‐哈特曼波前传感器，在深紫外光学系统像面上放置球面反射镜实现深紫外光学系统波像差的检测。本技术通过一个两个正交方向上具有不同的发散角的衍射光学元件便可实现准分子激光的匀化，使到达夏克‐哈特曼波前传感器探测面上的光斑更加的均匀；利用介质掩膜上刻蚀小孔提高了小孔板的激光损伤阈值，极大提高了检测系统的能量利用率，提高了检测系统的信噪比。本技术的装置有利于提高深紫外光学系统波像差的检测精度，可以实现深紫外光学系统集成装调过程中系统波像差的快速高精度检测。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术所述的深紫外光学系统波像差检测装置的示意图；图2为本技术所述的深紫外光学系统波像差检测装置中小孔板的结构图；图3为旋转‐平移法标定球面反射镜面形误差的原理示意图，其中，图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)分别为球面反射镜(22)位于初始位置、旋转45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°位置的示意图，图3(i)为球面反射镜(22)相对初始位置平移s后的位置示意图。附图标记说明深紫外光学系统波像差检测装置包括：1、准分子激光器，2、能量控制器，3、平凹柱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种深紫外光学系统波像差检测装置，其特征在于，该装置包括准分子激光器(1)、能量控制器(2)、平凹柱透镜(3)、平凸柱透镜(4)、分束镜(5)、能量探测器(6)、第一平面反射镜(7)、衍射光学元件(8)、傅里叶透镜(9)、第一准直物镜(10)、第一1/4波片(11)、第一1/2波片(12)、第二平面反射镜(13)、第一聚焦物镜(14)、小孔板(15)、第二准直物镜(16)、第二1/2波片(17)、偏振分光棱镜(18)、第二1/4波片(19)、第二聚焦物镜(20)、待测深紫外光学系统(21)、球面反射镜(22)、第一中继镜(23)、第二中继镜(24)和夏克‐哈特曼波前传感器(25)；其中，准分子激光器(1)出射的狭长矩形光斑经能量控制器(2)后得到能量大小适宜的矩形光斑，经平凹柱透镜(3)和平凸柱透镜(4)后，成为方形光斑，方形光斑经过分束镜(5)后分成两个部分，一部分经分束镜(5)反射后进入探测器(6)，另一部分透过分束镜(5)后，通过第一平面反射镜(7)反射，传输到衍射光学元件(8)，在傅里叶透镜(9)的焦面上得到能量均匀分布的圆形光斑，该圆形光斑经第一准直物镜(10)后成为平行光束，该平行光束分别经过第一1/4波片(11)和第一1/2波片(12)后得到P偏振光，经第二平面反射镜(13)反射后，被第一聚焦物镜(14)聚焦到小孔板(15)上，从小孔板(15)出射的波前经第二准直物镜(16)准直后，通过第二1/2波片(17)调整偏振方向，得到P偏振光，该P偏振光分别经过偏振分光棱镜(18)和第二1/4波片(19)后成为圆偏振光，经过第二聚焦物镜(20)聚焦后进入待测深紫外光学系统(21)，然后通过球面反射镜(22)反射后再一次进入待测深紫外光学系统(21)，经第二聚焦物镜(20)和第二1/4波片(19)后成为S偏振光，S偏振光经偏振分光棱镜(18)反射后，进入第一中继镜(23)和第二中继镜(24)，最后在夏克‐哈特曼波前传感器(25)的探测面上得到光斑阵列，由光斑阵列的位置信息计算得待测深紫外光学系统(21)的波像差信息。...
【技术特征摘要】
1.一种深紫外光学系统波像差检测装置，其特征在于，该装置包括准分子激光器(1)、能量控制器(2)、平凹柱透镜(3)、平凸柱透镜(4)、分束镜(5)、能量探测器(6)、第一平面反射镜(7)、衍射光学元件(8)、傅里叶透镜(9)、第一准直物镜(10)、第一1/4波片(11)、第一1/2波片(12)、第二平面反射镜(13)、第一聚焦物镜(14)、小孔板(15)、第二准直物镜(16)、第二1/2波片(17)、偏振分光棱镜(18)、第二1/4波片(19)、第二聚焦物镜(20)、待测深紫外光学系统(21)、球面反射镜(22)、第一中继镜(23)、第二中继镜(24)和夏克‐哈特曼波前传感器(25)；其中，准分子激光器(1)出射的狭长矩形光斑经能量控制器(2)后得到能量大小适宜的矩形光斑，经平凹柱透镜(3)和平凸柱透镜(4)后，成为方形光斑，方形光斑经过分束镜(5)后分成两个部分，一部分经分束镜(5)反射后进入探测器(6)，另一部分透过分束镜(5)后，通过第一平面反射镜(7)反射，传输到衍射光学元件(8)，在傅里叶透镜(9)的焦面上得到能量均匀分布的圆形光斑，该圆形光斑经第一准直物镜(10)后成为平行光束，该平行光束分别经过第一1/4波片(11)和第一1/2波片(12)后得到P偏振光，经第二平面反射镜(13)反射后，被第一聚焦物镜(14)聚焦到小孔板(15)上，从小孔板(15)出射的波前经第二准直物镜(16)准直后，通过第二1/2波片(17)调整偏振方向，得到P偏振光，该P偏振光分别经过偏振分光棱镜(18)和第二1/4波片(19)后成为圆偏振光，经过第二聚焦物镜(20)聚焦后进入待测深紫外光学系统(21)，然后通过球面反射镜(22)反射后再一次进入待测深紫外光学系统(21)，经第二聚焦物镜(20)和第二1/4波片(19)后成为S偏振光，S偏振光经偏振分光棱镜(18)反射后，进入第一中继镜(23)和第二中继镜(24)，最后在夏克‐哈特曼波前传感器(25)的探测面上得到光斑阵列，由光斑阵列的位置信息计算得待测深紫外光学系统(21)的波像差信息。2.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢增雄，齐月静，苏佳妮，齐威，王宇，周翊，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。