[发明专利]一种光学系统的检焦装置和检焦方法

权利要求书

1.一种光学系统的检焦装置，其特征在于：从光束入射方向依次包括光源（1）、光束准直扩束系统（2）、毛玻璃（3）、物面光栅（4）、掩膜平台（5）、被测光学系统（6）、像面光栅（7）、硅片平台（8）、CCD探测器（9）；所述的物面光栅（4）置于掩膜平台（5）上，可以随着掩膜平台（5）的移动而移动，并位于被测光学系统（6）的物方平面上；所述的像面光栅（7）位于光刻机的硅片平台（8）上，并位于被测光学系统（6）的像方平面上；所述的CCD探测器（9）位于硅片平台（8）的下方，随着硅片平台（8）的移动而同步移动；当硅片平台（8）离焦时，光束准直扩束系统（2）的光经过物面光栅（4）并通过被测光学系统（6）投影到像面光栅（7）后，不同衍射级相互干涉形成干涉条纹；当所述的硅片平台（8）位于所述的被测光学系统（6）的共焦平面位置时，光源（1）和光束准直扩束系统（2）的出射平面波前经过物面光栅（4）的衍射、被测光学系统（6）的投影、像面光栅（7）的衍射，不同衍射级相互干涉形成零条纹的干涉图像；当硅片平台（8）从离焦位置向共焦位置平移时，光束准直扩束系统（2）的光经过物面光栅（4）并通过被测光学系统（6）投影到像面光栅（7）后，干涉条纹减少直到消失；根据CCD探测器（9）探测的像面光栅（7）衍射后的成像光斑上干涉条纹的变化情况，即可以完成被测光学系统（6）的检焦测量。

2.根据权利要求1所述的一种光学系统的检焦装置，其特征在于：所述的物面光栅（4）为振幅型Ronchi线光栅，占空比为50%，周期为p1。

3. 根据权利要求1所述的一种光学系统的检焦装置，其特征在于：所述的像面光栅（7）是网格型分布，透光单元为大小相等的正方形，每个透光单元周围为8个与透光单元等面积的遮光单元，从而形成透光单元间隔等面积遮光单元的分布形式；所述的像面光栅（7）放置在硅片平台（8）上时，透光单元和遮光单元的对角线方向与物面光栅（4）的方向平行；所述的像面光栅（7）周期等于相邻两个透光单元的对角线距离，数值为p2=，其中a为透光单元的边长。

4.一种光学系统的检焦装置的检焦方法，实现的步骤如下：

① 将选定的物面光栅（4）置于掩膜平台（5）上，将选定的像面光栅（7）置于硅片平台（8）上，并使像面光栅（7）透光单元和遮光单元的对角线方向与物面光栅（4）的方向平行；

② 调整光源（1）、光束准直扩束系统（2）、毛玻璃（3）的位置，使光源（1）照射到物面光栅（4）的光强均匀稳定；

③ 将CCD探测器（9）固定在硅片平台（8）的下方，保证像面光栅（7）的各级衍射光产生的剪切干涉条纹可以被CCD探测器（9）采集；

④ 控制光刻机使硅片平台（8）沿水平方向平移，使像面光栅（7）与物面光栅（4）都位于光轴上；

⑤ 控制光刻机使硅片平台（8）沿竖直方向平移，测量干涉条纹即Ronchi剪切干涉条纹的变化情况；

⑥ 当硅片平台（8）位于处于离焦状态时，不同衍射级相互干涉形成干涉条纹图，随着硅片平台（8）从离焦状态向共焦平面移动时，条纹数越来越少，当硅片平台（8）位于被测光学系统（6）的共焦平面时，光源（1）和光束准直扩束系统（2）的出射平面波前经过物面光栅（4）的衍射、被测光学系统（6）的投影、像面光栅（7）的衍射，形成零条纹的干涉图像；

⑦ 当硅片平台（8）再次从共焦状态向离焦状态平移时，干涉条纹数越来越多，则控制硅片平台（8）往反方向平移，直至使干涉条纹减少为零，该处就是共焦位置，从而完成被测光学系统（6）和硅片平台（8）的检焦测量。