本公開(kāi)涉及微位移量精密檢測(cè)，具體地涉及一種高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著光刻機(jī)制成節(jié)點(diǎn)的不斷提升，其對(duì)位置精度的要求已經(jīng)達(dá)到了納米量級(jí)。以結(jié)構(gòu)光場(chǎng)空間分布精度為基礎(chǔ)的一維線位移光柵傳感器，兼具納米精度測(cè)量能力、宏觀測(cè)量范圍、抗干擾能力強(qiáng)等綜合優(yōu)勢(shì)，是光刻機(jī)等高端裝備中位置精度測(cè)量的核心部件。單塊光柵傳感器測(cè)量精度提升的關(guān)鍵在于降低柵線制造誤差引起的結(jié)構(gòu)光場(chǎng)周期不確定性，但受微加工能力限制，當(dāng)前納米制造裝備與技術(shù)難以支撐大幅面納米精度光柵結(jié)構(gòu)的批量化制造，為滿足光刻機(jī)工件臺(tái)等測(cè)量量程的需求，需要開(kāi)展一維高精度光柵拼接方法及拼接系統(tǒng)技術(shù)研究。

2、現(xiàn)有光柵拼接方法主要用于米級(jí)大幅面光柵拼接，而光刻機(jī)工件臺(tái)的運(yùn)動(dòng)行程在百毫米量級(jí)，光柵量程及拼接精度無(wú)法滿足光刻機(jī)工件臺(tái)使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開(kāi)的主要目的是提供一種適用于百毫米量級(jí)的一維大幅面高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)及拼接方法，以滿足光刻機(jī)工件臺(tái)等小行程高精度場(chǎng)景的使用需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本公開(kāi)的第一個(gè)方面，提供了一種高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)，包括：干涉儀，用于朝著第一光柵與第二光柵的拼接位置發(fā)射探測(cè)光，并檢測(cè)上述第一光柵和上述第二光柵在上述拼接位置的衍射條紋；控制設(shè)備，與干涉儀連接，用于從干涉儀接收測(cè)量曲面信息，并根據(jù)測(cè)量曲面信息生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)；測(cè)量曲面信息是干涉儀根據(jù)衍射條紋生成的；粗動(dòng)位移平臺(tái)，用于調(diào)節(jié)上述第一光柵與上述第二光柵的相對(duì)位置；精動(dòng)位移平臺(tái)，通過(guò)電連接方式與上述控制設(shè)備相連，用于從上述控制設(shè)備獲取上述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，并根據(jù)上述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置。

3、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述精動(dòng)位移平臺(tái)包括：第一位置調(diào)節(jié)裝置，用于在第一坐標(biāo)維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置；第二位置調(diào)節(jié)裝置，用于在第二坐標(biāo)維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置；第三位置調(diào)節(jié)裝置，用于在第三坐標(biāo)維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置；第一角度調(diào)節(jié)裝置，用于在第一角度維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置；第二角度調(diào)節(jié)裝置，用于在第二角度維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置；第三角度調(diào)節(jié)裝置，用于在第三角度維度調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置。

4、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述第一位置調(diào)節(jié)裝置、上述第二位置調(diào)節(jié)裝置、上述第三位置調(diào)節(jié)裝置、上述第一角度調(diào)節(jié)裝置、上述第二角度調(diào)節(jié)裝置和上述第三角度調(diào)節(jié)裝置是基于壓電陶瓷的形狀變化所驅(qū)動(dòng)的，其中，上述壓電陶瓷的形狀變化程度與上述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)相關(guān)。

5、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述干涉儀包括：菲索干涉儀。

6、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)還包括：位移平臺(tái)基座，設(shè)置于上述粗動(dòng)位移平臺(tái)和上述精動(dòng)位移平臺(tái)的下側(cè)，用于調(diào)節(jié)固定于上述粗動(dòng)位移平臺(tái)的上述第一光柵與干涉儀投射平晶的相對(duì)位置、以及調(diào)節(jié)固定于上述精動(dòng)位移平臺(tái)的上述第二光柵與上述干涉儀投射平晶的相對(duì)位置。

7、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)還包括：光學(xué)隔振平臺(tái)，設(shè)置于上述干涉儀和上述位移平臺(tái)基座下側(cè)，用于承載上述干涉儀和上述位移平臺(tái)基座，以減少物理震動(dòng)對(duì)上述干涉儀和上述位移平臺(tái)基座的影響。

8、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述粗動(dòng)位移平臺(tái)包括第一固定組件，用于將上述第一光柵固定于上述粗動(dòng)位移平臺(tái)；上述精動(dòng)位移平臺(tái)包括第二固定組件，用于將上述第二光柵固定于上述精動(dòng)位移平臺(tái)。

9、基于粗動(dòng)與精動(dòng)相結(jié)合的位移調(diào)整裝置，利用干涉儀對(duì)拼接光柵誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、生成調(diào)節(jié)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)精動(dòng)位移平臺(tái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)提升了拼接效率。

10、根據(jù)本公開(kāi)的第二個(gè)方面，提供了一種應(yīng)用于上述高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)的高精度光柵自動(dòng)拼接方法，上述方法包括：調(diào)節(jié)粗動(dòng)位移平臺(tái)，使得待拼接的第一光柵和第二光柵在拼接位置處的衍射條紋滿足第一預(yù)定條件，其中，上述衍射條紋是基于干涉儀發(fā)生的探測(cè)光生成的；根據(jù)從上述干涉儀獲取的測(cè)量曲面信息，生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)；其中，上述測(cè)量曲面信息是基于上述衍射條紋生成的；將上述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)傳輸至精動(dòng)位移平臺(tái)，以驅(qū)動(dòng)上述精動(dòng)位移平臺(tái)根據(jù)上述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置，直至上述測(cè)量曲面信息滿足第二預(yù)定條件；在保持上述第二光柵與上述第一光柵的相對(duì)位置的情況下，通過(guò)固化操作將上述第一光柵和上述第二光柵拼接為第三光柵。

11、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，在上述調(diào)節(jié)粗動(dòng)位移平臺(tái)之前，上述方法還包括：將上述第一光柵固定于上述粗動(dòng)位移平臺(tái)；將上述第二光柵固定于上述精動(dòng)位移平臺(tái)；調(diào)節(jié)位移平臺(tái)基座，使得上述第一光柵與干涉儀投射平晶的相對(duì)位置滿足第三預(yù)定條件、上述第二光柵與上述干涉儀投射平晶的相對(duì)位置滿足第四預(yù)定條件。

12、根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，上述根據(jù)從上述干涉儀獲取的測(cè)量曲面信息，生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，包括：根據(jù)上述測(cè)量曲面信息，確定曲面最高點(diǎn)與曲面最低點(diǎn)之間的差值；根據(jù)上述差值，生成包括至少一個(gè)自由度的精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，其中，上述自由度包括：第一坐標(biāo)維度、第二坐標(biāo)維度、第三坐標(biāo)維度、第一角度維度、第二角度維度、第三角度維度。

13、利用本公開(kāi)提供的高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的干涉儀探測(cè)第一光柵和第二光柵拼接位置處的衍射條紋并生成測(cè)量曲面信息，而后借助與干涉儀連接的控制設(shè)備生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)精動(dòng)位移平臺(tái)在更高精度范圍內(nèi)基于精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)第二光柵與第一光柵的相對(duì)位置，解決了光柵量程及拼接精度無(wú)法滿足光刻機(jī)工件臺(tái)使用需求的技術(shù)問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)納米和微弧度量級(jí)的光柵拼接。此外，基于粗動(dòng)與精動(dòng)相結(jié)合的自動(dòng)位移調(diào)整裝置，與干涉儀構(gòu)成閉環(huán)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)利用干涉儀對(duì)拼接光柵誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)、生成調(diào)節(jié)參數(shù)，驅(qū)動(dòng)精動(dòng)位移平臺(tái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提升了拼接效率。

技術(shù)特征：

1.一種高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述精動(dòng)位移平臺(tái)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一位置調(diào)節(jié)裝置、所述第二位置調(diào)節(jié)裝置、所述第三位置調(diào)節(jié)裝置、所述第一角度調(diào)節(jié)裝置、所述第二角度調(diào)節(jié)裝置和所述第三角度調(diào)節(jié)裝置是基于壓電陶瓷的形狀變化所驅(qū)動(dòng)的，其中，所述壓電陶瓷的形狀變化程度與所述精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)相關(guān)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述干涉儀包括：菲索干涉儀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述粗動(dòng)位移平臺(tái)包括第一固定組件，用于將所述第一光柵固定于所述粗動(dòng)位移平臺(tái)；

8.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述系統(tǒng)的高精度光柵自動(dòng)拼接方法，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述調(diào)節(jié)粗動(dòng)位移平臺(tái)之前，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)從所述干涉儀獲取的測(cè)量曲面信息，生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)提供了一種高精度光柵自動(dòng)拼接系統(tǒng)及方法，涉及微位移量精密檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括干涉儀，用于朝著第一光柵與第二光柵的拼接位置發(fā)射探測(cè)光，并檢測(cè)第一光柵和第二光柵在拼接位置的衍射條紋；干涉儀還與控制設(shè)備連接，用于將根據(jù)衍射條紋生成的測(cè)量曲面信息傳輸至控制設(shè)備；控制設(shè)備，與干涉儀連接，用于從干涉儀接收測(cè)量曲面信息，并根據(jù)測(cè)量曲面信息生成精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)；測(cè)量曲面信息是干涉儀根據(jù)衍射條紋生成的；粗動(dòng)位移平臺(tái)，用于調(diào)節(jié)第一光柵與第二光柵的相對(duì)位置；精動(dòng)位移平臺(tái)，通過(guò)電連接方式與控制設(shè)備相連，用于從控制設(shè)備獲取精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，并根據(jù)精動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)第二光柵與第一光柵的相對(duì)位置。

技術(shù)研發(fā)人員：高超,王國(guó)名,紀(jì)榮祎,董登峰,霍樹(shù)春
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10