[发明专利]套刻误差测量装置及方法

权利要求书

1.一种套刻误差测量装置，用于测量放置于工件台上的被测对象的套刻误差，所述被测对象为周期性结构，其特征在于，所述套刻误差测量装置包括：

光源系统、分光镜、显微物镜、透镜组、检测光栅及探测器；其中，所述光源系统提供宽波段线光源以产生测量光束；所述测量光束入射到分光镜上后反射和透射；反射光通过显微物镜后以不同的入射角投射到被测对象上发生反射和衍射，并再次通过所述显微物镜达到探测器上，形成衍射光谱测量信号；透射光经过透镜组后投射在与被测对象共轭且周期相同的检测光栅上，所述检测光栅倾斜放置，使得透射光投射在检测光栅上后，0级光被检测光栅反射至光路之外，返回的+1级光或-1级光依次经过透镜组和分光镜到达探测器上，形成衍射光谱监测信号，所述衍射光谱测量信号可相对衍射光谱监测信号做归一化处理；

当测得所述被测对象的衍射光谱测量信号后，所述工件台带动所述被测对象相对原位置旋转180度，在所述显微物镜相同位置处测得所述被测对象旋转后的衍射光谱测量信号，根据旋转前后获得的衍射光谱测量信号求得所述套刻误差；

所述被测对象包括位于同一平面上的第一被测对象和第二被测对象，每个被测对象各包括上下两层光栅；

通过将第一被测对象旋转180°，在光瞳相同位置处分别获得旋转前后的正、负级次衍射光谱，测得第一被测对象的光强的非对称性A_right；

通过将第二被测对象旋转180°，在光瞳相同位置处分别获得旋转前后的正、负级次衍射光谱，测得第二被测对象的光强的非对称性A_left；

则计算套刻误差

其中，第一被测对象的预设偏移量为Δ，第二被测对象的预设偏移量为－Δ。

2.如权利要求1所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述光源系统包括光源、光源整形系统及准直系统，光源发出光产生二维的面光源，经过所述光源整形系统后，形成一维的线光源，所述线光源经过准直系统形成平行光后得到所述测量光束。

3.如权利要求2所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述光源为白光光源，或者由若干个分立谱线组成的复合光源。

4.如权利要求3所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述光源整形系统为若干个光纤组成的光纤簇，所述光纤簇靠近光源处的一端以二维面排布，在另一端以线形排布。

5.如权利要求3所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述光源整形系统为若干个光纤组成的光纤簇，所述光纤簇靠近光源处的一端以三维面排布，在另一端以线形排布。

6.如权利要求5所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述三维面为半球形或椭球形，每一光纤的入射面与所述三维面相切。

7.如权利要求2所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述套刻误差测量装置还包括一起偏器和一检偏器，所述起偏器位于光源系统与分光镜之间，所述检偏器位于所述分光镜与探测器之间。

8.如权利要求7所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述起偏器与分光镜之间设置有一补偿器，通过旋转补偿器以测得测量光束偏振态的反射率变化和位相变化。

9.如权利要求7所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述起偏器与光源系统之间还设置有一滤光装置。

10.如权利要求9所述的套刻误差测量装置，其特征在于，所述滤光装置为干涉式的滤波片，单色仪，或声光调制器。

11.一种套刻误差测量方法，其特征在于，利用如权利要求1～10中任一项所述的套刻误差测量装置进行套刻误差测量。

12.如权利要求11所述的套刻误差测量方法，其特征在于，所述被测对象包括位于同一平面上的第一被测对象和第二被测对象，每个被测对象各包括上下两层光栅；

通过将第一被测对象旋转180°，在光瞳相同位置处分别获得旋转前后的正、负级次衍射光谱，测得第一被测对象的光强的非对称性A_right；

通过将第二被测对象旋转180°，在光瞳相同位置处分别获得旋转前后的正、负级次衍射光谱，测得第二被测对象的光强的非对称性A_left；

则计算套刻误差

其中，第一被测对象的预设偏移量为Δ，第二被测对象的预设偏移量为－Δ。