[发明专利]光栅离子束刻蚀的光学在线检测装置及检测方法

权利要求书

1. 一种光栅离子束刻蚀的光学在线检测装置，包括放置待刻蚀光栅的离子束刻蚀工作台，该工作台能在+x和-x方向移动，它的法线与刻蚀机窗口的法线平行，其特征在于，该装置还包括一光学平面反射镜、激光器、光电探测器、数字电压表和计算机数据采集系统，其中，光学平面反射镜置于离子束刻蚀系统的真空室内，并由一可转动支架支撑，使其镜面与离子束刻蚀工作台的工作平面的夹角能在0□90°内调节，从该反射镜中心到工作台的距离与到刻蚀机窗口的距离相近或相等；所述激光器、光电探测器、数字电压表和计算机数据采集系统置于离子束刻蚀系统的真空室外，其中激光器和光电探测器在刻蚀机窗口近处，并且激光器所在位置，能保证激光入射光束经反射镜后，以待刻蚀光栅的自准直角附近入射到待刻蚀光栅表面，再经待刻蚀光栅衍射沿着与入射光的反方向原路返回到反射镜，并通过刻蚀机窗口，被置于该衍射方向上的光电探测器接收；光电探测器靠近激光器，置于衍射光与入射光偏离角度在0□5°的范围内；光电探测器将接收到的光信号，经光电转换、放大后由光电探测器的两个输出端连接至数字电压表的两输入端，该数字电压表再将此模拟信号进行模数转换后输入到计算机数据采集系统中，进行输出显示和存储；所述激光器的波长与待刻蚀光栅的工作波长相同或相近。

2. 使用如权利要求1所述光学在线检测装置的检测方法，其特征在于，检测步骤为：(1)首先根据待刻蚀光栅的工作波长选择合适的激光器，然后调整待刻蚀光栅在线检测光路，使光电探测器上能直接得到待刻蚀光栅的衍射强度信息；(2)检测待刻蚀光栅初始位置的负一级衍射强度一维分布，将得到的初始刻蚀深度为零时待刻蚀光栅负一级衍射强度的一维空间分布曲线在计算机显示器上显示；(3)在线检测被刻蚀光栅随刻蚀深度的变化时负一级衍射强度一维分布的变化，将得到被刻蚀光栅在不同刻蚀深度时的负一级衍射强度的一维空间分布曲线在计算机显示器上显示；(4)根据计算机显示器上显示的负一级衍射强度一维分布曲线形状，确定被刻蚀光栅的刻蚀终点。

3. 如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述根据计算机显示器上显示的负一级衍射强度一维分布曲线形状确定被刻蚀光栅的刻蚀终点是：显示器上显示的负一级衍射强度一维分布曲线的相邻两次曲线的比值趋于1，并且最后一次曲线的均匀性指标Δ满足被刻蚀光栅的工作要求时，即表示被刻蚀光栅已经达到设定刻蚀深度要求。

4. 如权利要求2或3所述的检测方法，其特征在于，所述最后一次曲线的均匀性指标Δ是：Δ＝[(I_max-I_min)/(I_max+I_min)]，其中I_max和I_min分别为最后一次曲线上的光栅不同位置的负一级衍射光强最大值和最小值。