[发明专利]一种深紫外光学系统共焦对准装置与方法

说明书

本发明公开了一种深紫外光学系统共焦对准装置与方法，该装置包括小孔板(1)、准直物镜(2)、分束板(3)、共轭成像物镜(4)、深紫外光学系统(5)、深紫外光学系统会聚光束(501)、球面反射镜(6)、球面反射镜会聚光束(601)和夏克‐哈特曼波前传感器(7)。本发明采用人工神经网络法进行深紫外光学系统与球面反射镜的共焦对准调整，利用共焦对准模型采集样本，通过神经网络训练建立Zernike多项式系数和系统失调量之间的关系实现快速、高精度的共焦对准。

技术领域

本发明涉及光学装调技术领域，具体涉及一种深紫外光学系统的共焦对准装置与方法。

背景技术

深紫外光学系统，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，通常具有极小的波像差，如投影光刻物镜的系统波像差在几个纳米量级。因此，在深紫外光学系统加工、集成及工作的各个环节都要进行波像差检测。在基于双通道夏克‐哈特曼法检测深紫外光学系统波像差中，深紫外光学系统与球面反射镜的共焦对准精度是影响波像差测量结果的一个关键因素，因此，深紫外光学系统与球面反射镜的共焦对准是实现深紫外光学系统波像差高精度测量的重要保证。

普通商用菲索干涉仪(如Zygo干涉仪)检测光学系统波像差时，通常采用多自由度手动位移台并借助辅助工具进行共焦对准调整，但将该方法应用到深紫外光学系统的共焦对准中，在调整上有较大难度。文献《Confocal position alignment in high precisionwavefront error metrology using Shack‐Hartmann wavefront sensor》(Proc.SPIE,2016,9780:97801N)采用计算机辅助装调法进行深紫外光刻物镜和球面反射镜的共焦对准调整，需要采用多次迭代过程，且残差较大。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明采用人工神经网络法进行深紫外光学系统与球面反射镜的共焦对准调整。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开一种深紫外光学系统共焦对准装置，其特征在于，该装置包括小孔板(1)、准直物镜(2)、分束板(3)、共轭成像物镜(4)、深紫外光学系统(5)、深紫外光学系统会聚光束(501)、球面反射镜(6)、球面反射镜会聚光束(601)和夏克‐哈特曼波前传感器(7)；其中，小孔板(1)衍射产生球面波经准直物镜(2)后得到平行光束，经分束板(3)反射后被共轭成像物镜聚焦到深紫外光学系统(5)的物面上，经深紫外光学系统后得到深紫外光学系统会聚光束(501)，深紫外光学系统会聚光束(501)经球面反射镜(6)反射后得到球面反射镜会聚光束(601)，球面反射镜会聚光束(601)进入深紫外光学系统(5)和共轭成像物镜(4)后再一次成为平行光束，该平行光束透过分束板(3)后进入夏克‐哈特曼波前传感器(7)，在夏克‐哈特曼波前传感器探测器上形成光斑阵列，通过质心提取、波前重建后得到波像差信息。

优选地，所述共轭成像物镜(4)将所述深紫外光学系统(5)的出瞳成像到所述夏克‐哈特曼波前传感器(7)的微透镜阵列所在平面上。

优选地，所述深紫外光学系统会聚光束(501)和所述球面反射镜会聚光束(601)之间的位置关系包括理想共焦状态、偏移失调状态、倾斜失调状态和离焦失调状态。

一种深紫外光学系统共焦对准方法，其采用上述的装置，该方法包括如下步骤：

(1)在光学设计软件中建立深紫外光学系统共焦对准模型；

(2)确定深紫外光学系统共焦对准模型中失调量个数N及用于表达深紫外光学系统波像差的Zernike多项式项数M；

(3)确定失调量的变化范围；

(4)设置失调量变化步长，通过光学设计软件获得不同矢量状态下深紫外光学系统共焦对准模型中的Zernike多项式系数；