[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

摘要

本发明涉及衍射光学、微细制作等科学领域，具体涉及扫描离子束刻蚀中在线光学扫描检测装置与方法。该装置包括离子束刻蚀工作台、置于离子束刻蚀系统真空室内的光学平面反射镜及置于真空室外的激光器、光电探测器、数字电压表和计算机数据采集系统，激光器所在位置能保证入射光束经反射镜后，经待刻蚀光栅衍射沿原路返回到反射镜，被置于该衍射方向上的光电探测器接收；光电探测器将该光信号经数字电压表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。其检测方法是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。本方法综合考虑了不同时刻的光栅衍射强度一维空间分布，能精确地控制光栅的最佳刻蚀截止时间。

主权项

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。