CN107121894B - 一种光束干涉角调整装置及干涉角的调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光束干涉角调整装置及干涉角的调整方法，该装置包括激光器、分束镜、第一反射镜、第二反射镜、第一透光板、第二透光板和角度规；激光器发出紫外光，分束镜将激光器发出的紫外光分为第一光束和第二光束；第一反射镜反射第一光束穿过第一透光板，第二反射镜反射第二光束穿过第二透光板，第一光束和第二光束最终汇聚于一点；第一反射镜、第二反射镜、第一透光板和第二透光板的位置可调；角度规包括角度规反射镜、精密电动转台和调整架，角度规反射镜反射第一光束至第一透光板上，角度规反射镜反射第二光束至第二透光板上，精密电动转台调整角度规反射镜在水平面上的角度，调整架调整精密电动转台和角度规反射镜二者整体的空间位置。

Description

一种光束干涉角调整装置及干涉角的调整方法
技术领域
本发明涉及全息技术领域，尤其涉及一种光束干涉角调整装置及干涉角的调整方法。
背景技术
紫外光刻胶作为一种抗刻蚀剂，因其工艺过程简单、容易控制，多年来一直在全息领域被广泛应用。
采用全息技术加工光栅的方法常规工艺流程为：半导体工艺加工晶片的常规工艺流程为：晶片清洁——晶片涂胶——烘烤——曝光——显影。常规的曝光方式是双光束紫外光干涉的方法进行曝光。两束光之间的夹角（即干涉角）的大小决定了光栅的线密度，干涉角越大，光栅线密度越高。根据不同的光栅线密度，计算两束光的夹角，从而达到控制光栅线密度的目的。在该过程中，干涉角的大小对光栅质量至关重要。如：以325nm波长的紫外光进行干涉，两束光的夹角每改变0.1°，光栅的线对数就相差了约5条/mm，这对于线密度在0.1线/mm精度的光栅来说，无疑是不能接受的。所以如何控制两束光的干涉角，至关重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光束干涉角调整装置及干涉角的调整方法，该装置和调整方法能够将两束光的干涉角控制在秒级的精度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光束干涉角调整装置，包括激光器、分束镜、第一反射镜、第二反射镜、第一透光板、第二透光板和角度规；激光器发出紫外光，分束镜将激光器发出的紫外光分为第一光束和第二光束；第一反射镜反射第一光束穿过第一透光板，第二反射镜反射第二光束穿过第二透光板，第一光束和第二光束最终汇聚于一点；第一反射镜、第二反射镜、第一透光板和第二透光板的位置可调；角度规包括角度规反射镜、精密电动转台和调整架，角度规反射镜反射第一光束至第一透光板上，角度规反射镜反射第二光束至第二透光板上，精密电动转台固定连接在角度规反射镜的下方并调整角度规反射镜在水平面上的角度，调整架连接在精密电动转台的下方并调整精密电动转台和角度规反射镜二者整体的空间位置。
其中，所述第一透光板和第二透光板分别通过一调节底座分别调节高度以及在水平面的转动的角度和位置。
其中，所述调节底座包括底座本体、第一连接杆和第二连接杆，底座本体水平设置，第一连接杆竖直设置且下端固定在底座本体上，第二连接杆竖直设置且下端转动套设在第一连接杆的上部内，第二连接杆的上端固定连接在第一透光板或者第二透光板的下端，第一连接杆上设置有固定卡件，固定卡件穿过第一连接杆与第二连接杆卡接。
其中，所述调整架调整精密电动转台和角度规反射镜二者整体在水平横向位置的X轴、水平纵向位置的Y轴、高度的Z轴、水平面上作圆周运动的R轴和竖直平面上作圆周运动的U轴上的空间位置。
其中，所述第一透光板和第二透光板上均设置有若干间距相同的横向刻度线和纵向刻度线。
使用上述的光束干涉角调整装置调整光束干涉角的方法，包括以下步骤：
激光器发出紫外光，分束镜将紫外光分为第一光束和第二光束，第一反射镜和第二反射镜分别反射第一光束和第二光束汇聚于一点O点，第一光束和第二光束之间的夹角为干涉角，角度为θ；
通过理论计算出需要调整的干涉角的角度θ，确定精密电动转台需要转动的角度为180°-θ；
标记第一光束通过第一透光板的光点为1a，角度规反射镜反射第一光束返回通过第一透光板的光点为1b，调整角度规的调整架使两个光点1a和1b重合；
固定角度规的调整架，控制精密电动转台旋转180°-θ，精密电动转台带动角度规反射镜转动180°-θ，调整第二反射镜使得第二光束同时通过第二透光板和角度规反射镜；
标记第二光束通过第二透光板的光点为2a，角度规反射镜反射第二光束返回通过第二透光板的光点为2b，调整第二反射镜使两个光点2a和2b重合，此时第一光束和第二光束的夹角即为理论计算的干涉角θ。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明可以精确的控制两束光的干涉角达到秒级，有效的控制光栅线密度，极大了的提高了半导体工艺晶片的加工精度，保证了成品晶片的质量。
2、本发明不仅结构简单，成本低廉，而且还便于操作方便。
附图说明
图1为本发明的光路示意图；
图2为本发明的第一透光板及调节底座的侧视结构示意图；
图3为本发明的角度规的俯视结构示意图；
图4为本发明的角度规的侧视结构示意图。
附图标记说明：
1-激光器、2-分束镜、3-第一反射镜、4-第二反射镜、5-第一透光板、51-底座本体、52-第一连接杆、53-第二连接杆、54-固定卡件、6-第二透光板、7-角度规、71-角度规反射镜、72-精密电动转台、73-调整架。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图1至图4，一种光束干涉角调整装置，包括激光器1、分束镜2、第一反射镜3、第二反射镜4、第一透光板5、第二透光板6和角度规7。
所述激光器1发出紫外光；所述分束镜2将激光器1发出的紫外光分为两束光，即第一光束和第二光束；
所述第一反射镜3反射第一光束形成第一反射光路，第二反射镜4反射第二光束形成第二反射光路，使得第一光束的第一反射光路和第二光束的第二反射光路最终汇聚于一点O点，第一光束与第二光束汇聚时形成的夹角为干涉角，干涉角的角度为θ。
所述第一透光板5设置在第一反射光路上且位于第一反射镜3与汇聚点O点之间，第二透光板6设置在第二反射光路上且位于第二反射镜4与汇聚点O点之间。第一透光板5和第二透光板6的透光率大于50%，第一透光板5和第二透光板6均竖直设置，第一透光板5和第二透光板6上均设置有若干间距相同的横向刻度线和纵向刻度线，用于准确标记透过的第一光束或者第二光束的位置。
所述第一透光板5和第二透光板6分别通过一调节底座分别调节第一透光板5和第二透光板6的高度以及在水平面的转动的角度和位置。
所述调节底座包括底座本体51、第一连接杆52和第二连接杆53。底座本体51水平设置，第一连接杆52竖直设置且下端固定在底座本体51上，第二连接杆53竖直设置且下端转动套设在第一连接杆52的上部内，第二连接杆53的上端固定连接在第一透光板5或者第二透光板6的下端。第一连接杆52上设置有固定卡件54，固定卡件54穿过第一连接杆52与第二连接杆53卡接，用于固定第一连接杆52和第二连接杆53在高度和水平面上的相对位置。
所述角度规7包括角度规反射镜71、精密电动转台72和调整架73；
所述角度规反射镜71设置在第一反射光路上且位于第一透光板5与汇聚点O点之间，角度规反射镜71反射第一光束至第一透光板5上；所述精密电动转台72固定连接在角度规反射镜71的下方，通过精密电动转台72的在水平面上的转动从而调整角度规反射镜71在水平面上的角度。本实施例中，所述精密电动转台72能够控制角度规反射镜71旋转的角度精确到秒级，具体的，精密电动转台72可以采用NEWPORT公司生产的型号为RGV160BL的RGV系列高速精密旋转台。
所述调整架73设置在精密电动转台72的下方，用于调整角度规反射镜71和精密电动转台72两者整体（即角度规7）在五维空间内的位置。
本实施例中，所述调整架73包括调整调角度规7水平横向位置的X轴调节组件、安装在X轴调节组件上用于调整角度规7水平纵向位置的Y轴调节组件、安装在Y轴调节组件用于调节角度规7高度的Z轴调节组件、安装在Z轴调节组件上用于驱动角度规7在水平面上作圆周运动的R轴调节组件和安装在R轴调节组件上用于驱动角度规7在竖直平面上作圆周运动的U轴调节组件，角度规7安装在U轴调节组件上；
优选的，X轴调节组件、Y轴调节组件、Z轴调节组件、R轴调节组件、U轴调节组件以及精密电动转台72均由控制系统控制调节动作。
使用上述光束干涉角调整装置调整光束干涉角的方法，包括以下步骤：
激光器1发出的紫外光，经过分束镜2分为第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分别经第一反射镜3和第二反射镜4反射后最终汇聚于一点O点，第一光束和第二光束之间的夹角为干涉角，干涉角的角度为θ；
通过理论计算出第一光束和第二光束的干涉角的角度θ，从而确定精密电动转台72所需转动的角度为（180°-θ）；
第一光束通过第一透光板5，此时第一光束在第一透光板5上的光点为1a，在第一透光板5上标记光点1a；第一光束入射到角度规7的角度规反射镜71上，并经角度规反射镜71反射后返回通过第一透光板5，第一光束在第一透光板5上的光点为1b，调整角度规7的调整架73的位置以调整通过第一透光板5的两个光点1a和1b的位置，最终使1a和1b两个光点重合，此即说明第一光束的入射光与反射光重合。
固定角度规7的调整架73，精密电动转台72旋转（180°-θ），从而带动角度规反射镜71转动（180°-θ），调整第二反射镜4的位置，使得第二光束通过第二透光板6和角度规反射镜71，第二光束在第二透光板6上的光点为2a，在第二透光板6标记光点2a；第二光束穿过第二透光板6后入射到角度规反射镜71上，然后经角度规反射镜71反射的光再次透过第二透光板6，此时第二光束在第二透光板6上的光点为2b，调整第二反射镜4的位置，使得两个光点2a和2b重合。此时说明第二光束的入射光和反射光重合。第一光束和第二光束经角度规7反射后的反射光均沿原路返回，说明此时第一光束和第二光束的夹角即为理论计算的干涉角。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种光束干涉角调整装置，包括激光器(1)、分束镜(2)、第一反射镜(3)和第二反射镜(4)，激光器(1)发出紫外光，分束镜(2)将激光器(1)发出的紫外光分为第一光束和第二光束，其特征在于：还包括第一透光板(5)、第二透光板(6)和角度规(7)；第一反射镜(3)反射第一光束穿过第一透光板(5)，第二反射镜(4)反射第二光束穿过第二透光板(6)，第一光束和第二光束最终汇聚于一点；第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、第一透光板(5)和第二透光板(6)的位置可调；角度规(7)包括角度规反射镜(71)、精密电动转台(72)和调整架(73)，角度规反射镜(71)反射第一光束至第一透光板(5)上，角度规反射镜(71)反射第二光束至第二透光板(6)上，精密电动转台(72)固定连接在角度规反射镜(71)的下方并调整角度规反射镜(71)在水平面上的角度，调整架(73)连接在精密电动转台(72)的下方并调整精密电动转台(72)和角度规反射镜(71)二者整体的空间位置。
2.根据权利要求1所述的光束干涉角调整装置，其特征在于：所述第一透光板(5)和第二透光板(6)分别通过一调节底座分别调节高度以及在水平面的转动的角度和位置。
3.根据权利要求2所述的光束干涉角调整装置，其特征在于：所述调节底座包括底座本体(51)、第一连接杆(52)和第二连接杆(53)，底座本体(51)水平设置，第一连接杆(52)竖直设置且下端固定在底座本体(51)上，第二连接杆(53)竖直设置且下端转动套设在第一连接杆(52)的上部内，第二连接杆(53)的上端固定连接在第一透光板(5)或者第二透光板(6)的下端，第一连接杆(52)上设置有固定卡件(54)，固定卡件(54)穿过第一连接杆(52)与第二连接杆(53)卡接。
4.根据权利要求1所述的光束干涉角调整装置，其特征在于：所述调整架(73)调整精密电动转台(72)和角度规反射镜(71)二者整体在水平横向位置的X轴、水平纵向位置的Y轴、高度的Z轴、水平面上作圆周运动的R轴和竖直平面上作圆周运动的U轴上的空间位置。
5.根据权利要求1所述的光束干涉角调整装置，其特征在于：所述第一透光板(5)和第二透光板(6)上均设置有若干间距相同的横向刻度线和纵向刻度线。
6.使用权利要求1所述的光束干涉角调整装置调整光束干涉角的方法，包括以下步骤：
激光器(1)发出紫外光，分束镜(2)将紫外光分为第一光束和第二光束，第一反射镜(3)和第二反射镜(4)分别反射第一光束和第二光束汇聚于一点O点，第一光束和第二光束之间的夹角为干涉角，角度为θ；
通过理论计算出需要调整的干涉角的角度θ，确定精密电动转台(72)需要转动的角度为180°-θ；
标记第一光束通过第一透光板(5)的光点为1a，角度规反射镜(71)反射第一光束返回通过第一透光板(5)的光点为1b，调整角度规(7)的调整架(73)使两个光点1a和1b重合；
固定角度规(7)的调整架(73)，控制精密电动转台(72)旋转180°-θ，精密电动转台(72)带动角度规反射镜(71)转动180°-θ，调整第二反射镜(4)使得第二光束同时通过第二透光板(6)和角度规反射镜(71)；
标记第二光束通过第二透光板(6)的光点为2a，角度规反射镜(71)反射第二光束返回通过第二透光板(6)的光点为2b，调整第二反射镜(4)使两个光点2a和2b重合，此时第一光束和第二光束的夹角即为理论计算的干涉角θ。
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