CN107942426B - 一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法 - Google Patents

一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法的结构包括光束宏动调整模块及光束微动调整模块，用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法步骤如下：激光束首先进入光束微动调整模块进行微动姿态稳定，由光束微动调整模块调整后的出射光束再通过分束光栅，分束光栅分束后的光束再进入光束宏动调整模块进行宏动姿态调整；光束宏动调整模块对激光束的指向进行精确定位调整，光束微动调整模块对激光束漂移进行实时纠正，以此有效的对扫描干涉场曝光激光束的姿态进行指向控制和抖动抑制，达到保证曝光激光束指向的精度与稳定性的目的，对扫描干涉曝光获取优质的全息光栅槽型提供有力保障。

Description

一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法
技术领域
本发明涉及光谱技术领域，具体涉及在扫描干涉曝光制作全息光栅的光路中的宏、微两级的光束姿态调整方法。
背景技术
扫描干涉场曝光技术是制作全息光栅的一种方法，其采用小口径的激光束作为曝光光源。传统静态全息光栅制作，激光光束经过扩束后只有中间部分参与曝光，对干涉光束整体的重合程度要求较低，光束调节通常采用手工调节，而在扫描干涉场曝光系统中，毫米级尺寸的曝光光束整体参与曝光，光束指向精度直接影响制作出光栅掩膜的质量，人工调节精度显然难以满足要求，为此需要在曝光过程中对激光束指向姿态进行精密调节。同时由于激光束自身存在的漂移特性，以及工作台振动、光学元件振动、外界环境扰动等因素引起的光束漂移抖动，导致光束指向精度在曝光过程中出现下降，影响制作出掩模的均匀性，质量变差。
为了满足扫描曝光系统对于光束指向这两方面的要求，提出了一种针对扫描曝光光束的精确宏动调整与实时微动控制相结合的调整系统及调整方法，以达到扫描曝光制作光栅对光束指向精度与稳定性的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，用于对扫描干涉场曝光激光束的姿态进行宏、微两级调整，保证曝光激光束指向的精度与稳定性，以获取优质的全息光栅槽形。
一方面，本发明实施例中提供一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、一光源激光器发出的激光束先入射至一微动执行单元，然后通过一偏振分束棱镜，激光束被分为s光与p光，p光进入一微动测量单元，所述微动测量单元将激光束的姿态信息传递给一控制系统，所述控制系统进行光电信号转换，最后所述控制系统控制所述微动执行单元对激光束的姿态进行稳定控制；
S2、s光经过一分束光栅被分为左右两束的曝光光束，左右两束的曝光光束入射至一光束宏动调整模块，左侧的曝光光束先入射至一宏动左侧执行单元，再由一基准光栅将左侧的曝光光束反射至一宏动测量单元中，右侧的曝光光束先入射至一宏动右侧执行单元，再由所述基准光栅将右侧的曝光光束衍射至所述宏动测量单元中，一工控机对所述宏动左侧执行单元以及所述宏动右侧执行单元输出驱动信号，以此分别对左右两束的曝光光束的指向进行调整；
S3、左侧的曝光光束与右侧的曝光光束在一光栅基底上形成曝光用的干涉条纹。
可选地，包括一光束微动调整模块，用于对激光束漂移进行实时纠正，所述光束微动调整模块包括微动执行单元、偏振分束棱镜、微动测量单元以及控制系统，所述偏振分束棱镜位于所述微动执行单元的后方，所述微动测量单元位于所述偏振分束棱镜的后方，所述控制系统位于所述微动测量单元的后方，所述微动执行单元以及所述微动测量单元均与所述控制系统连接；所述分束光栅位于所述偏振分束棱镜下方；所述光束宏动调整模块位于所述分束光栅的下方，用于对光束的指向进行精确定位调整，所述光束宏动调整模块包括宏动左侧执行单元、宏动右侧执行单元、基准光栅、宏动测量单元以及工控机，所述宏动左侧执行单元、所述宏动右侧执行单元以及所述宏动测量单元均与所述工控机连接。
可选地，所述宏动左侧执行单元及所述宏动右侧执行单元均为微动电机。
可选地，所述宏动测量单元为CMOS测量元件。
可选地，所述微动执行单元为压电陶瓷。
可选地，所述微动测量单元为PSD位置敏感探测元件。
可选地，所述分束光栅为线密度为600gr/mm的直刻线透射光栅。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法的整体结构包括光束宏动调整模块及光束微动调整模块，用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法步骤如下：激光束首先进入所述光束微动调整模块进行微动姿态稳定，由所述光束微动调整模块调整后的出射光束再通过一分束光栅，所述分束光栅分束后的光束再进入所述光束宏动调整模块进行宏动姿态调整；所述光束宏动调整模块对激光束的指向进行精确定位调整，所述光束微动调整模块对激光束漂移进行实时纠正，以此有效的对扫描干涉场曝光激光束的姿态进行指向控制和抖动抑制，达到保证曝光激光束指向的精度与稳定性的目的，对扫描干涉曝光获取优质的全息光栅槽型提供有力保障，对扫描干涉场曝光技术与工艺水平的提高具有重要意义。
附图说明
图1为本发明一个实施例的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法的系统结构图；
图2为本发明一个实施例的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法的示意图。
附图标记：光源激光器1、光束宏动调整模块I、光束微动调整模块II、微动执行单元2、偏振分束棱镜3、微动测量单元4、控制系统5、分束光栅7、宏动左侧执行单元6、宏动右侧执行单元8、基准光栅11、宏动测量单元12、工控机9、显示器与输入设备10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参看图1，为本发明的一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其包括：光源激光器1、光束宏动调整模块I和光束微动调整模块II。
请参看图1，所述光束微动调整模块II用于对光束漂移进行实时纠正。所述光束微动调整模块II包括微动执行单元2、偏振分束棱镜3、微动测量单元4以及控制系统5。所述偏振分束棱镜3位于所述微动执行单元2的后方，所述微动测量单元4位于所述偏振分束棱镜3的后方，所述控制系统5位于所述微动测量单元4的后方，所述微动执行单元2以及所述微动测量单元4均与所述控制系统5连接。所述微动执行单元2为压电陶瓷，所述微动测量单元4为PSD位置敏感探测元件，采用实时性好的压电陶瓷作为执行元件，响应速度快的PSD位置敏感探测元件作为测量元件，使得所述光束微动调整模块II对光束姿态进行高速实时的测量与调整。所述控制系统5采用FPGA板卡数字控制器，使得所述光束微动调整模块II实现高速的控制算法。
请参看图1，用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法还包括分束光栅7，所述分束光栅7位于所述偏振分束棱镜3下方。
请参看图1，所述光束宏动调整模块I用于对光束的指向进行精确定位调整。所述光束宏动调整模块I位于所述分束光栅7的下方，所述光束宏动调整模块I包括宏动左侧执行单元6、宏动右侧执行单元8、基准光栅11、宏动测量单元12以及工控机9。所述宏动左侧执行单元6、所述宏动右侧执行单元8以及所述宏动测量单元12均与所述工控机9连接。所述宏动左侧执行单元6及所述宏动右侧执行单元8均为微动电机，定位精度高的微动电机作为执行元件，同时所述宏动测量单元12为CMOS测量元件，CMOS测量元件的精度高、稳定性好，使得所述光束宏动调整模块I对光束姿态进行精确的测量与调整。
请参看图1，用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法还包括显示器与输入设备10用于实时显示激光束的姿态调整状态与输入控制参数。
在其中的一个实施例中，所述光源激光器1采用Kr+激光器，发射波长为413.1nm。所述分束光栅7为线密度为600gr/mm的直刻线透射光栅。所述微动执行单元2选用德国PI公司的S-330.20L。所述微动测量单元4选用Newport公司的OBP-U-9L。所述宏动左侧执行单元6与所述宏动右侧执行单元8选用Newfocus公司的二维微动电机Picomotor8816。所述宏动测量单元12选用THORLABS的DCC1024M。
请参看图2，为本发明的一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其包括以下步骤：
S1、所述光源激光器1发出的激光束先入射至所述微动执行单元2，然后通过所述偏振分束棱镜3，激光束被分为s光与p光，p光进入所述微动测量单元4，所述微动测量单元4将激光束的姿态信息传递给所述控制系统5，所述控制系统5进行光电信号转换，最后所述控制系统5通过控制算法，控制所述微动执行单元2对激光束的姿态进行稳定控制；
S2、s光经过所述分束光栅7被分为左右两束的曝光光束，左右两束的曝光光束入射至所述光束宏动调整模块I，左侧的曝光光束先入射至所述宏动左侧执行单元6，再由所述基准光栅11将左侧的曝光光束反射至所述宏动测量单元12中；右侧的曝光光束先入射至所述宏动右侧执行单元8，再由所述基准光栅11将右侧的曝光光束衍射至所述宏动测量单元12中，所述工控机9对所述宏动左侧执行单元6以及所述宏动右侧执行单元8输出驱动信号，以此分别对左右两束的曝光光束的指向进行调整；
S3、左侧的曝光光束与右侧的曝光光束在一光栅基底上形成曝光用的干涉条纹。
本发明的光束姿态调整方法对扫描曝光光束的精确宏动调整与实时微动控制相结合的调整方法，以达到扫描曝光制作光栅对光束指向精度与稳定性的要求。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、一光源激光器发出的激光束先入射至一微动执行单元，然后通过一偏振分束棱镜，激光束被分为s光与p光，p光进入一微动测量单元，所述微动测量单元将激光束的姿态信息传递给一控制系统，所述控制系统进行光电信号转换，最后所述控制系统控制所述微动执行单元对激光束的姿态进行稳定控制；
S2、s光经过一分束光栅被分为左右两束的曝光光束，左右两束的曝光光束入射至一光束宏动调整模块，左侧的曝光光束先入射至一宏动左侧执行单元，再由一基准光栅将左侧的曝光光束反射至一宏动测量单元中，右侧的曝光光束先入射至一宏动右侧执行单元，再由所述基准光栅将右侧的曝光光束衍射至所述宏动测量单元中，一工控机对所述宏动左侧执行单元以及所述宏动右侧执行单元输出驱动信号，以此分别对左右两束的曝光光束的指向进行调整；其中，所述光束宏动调整模块包括宏动左侧执行单元、宏动右侧执行单元、基准光栅、宏动测量单元以及工控机；
S3、左侧的曝光光束与右侧的曝光光束在一光栅基底上形成曝光用的干涉条纹。
2.如权利要求1所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：包括一光束微动调整模块，用于对激光束漂移进行实时纠正，所述光束微动调整模块包括微动执行单元、偏振分束棱镜、微动测量单元以及控制系统，所述偏振分束棱镜位于所述微动执行单元的后方，所述微动测量单元位于所述偏振分束棱镜的后方，所述控制系统位于所述微动测量单元的后方，所述微动执行单元以及所述微动测量单元均与所述控制系统连接；
所述分束光栅位于所述偏振分束棱镜下方；
所述光束宏动调整模块位于所述分束光栅的下方，用于对光束的指向进行精确定位调整，所述光束宏动调整模块包括宏动左侧执行单元、宏动右侧执行单元、基准光栅、宏动测量单元以及工控机，所述宏动左侧执行单元、所述宏动右侧执行单元以及所述宏动测量单元均与所述工控机连接。
3.如权利要求2所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：所述宏动左侧执行单元及所述宏动右侧执行单元均为微动电机。
4.如权利要求2所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：所述宏动测量单元为CMOS测量元件。
5.如权利要求2所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：所述微动执行单元为压电陶瓷。
6.如权利要求2所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：所述微动测量单元为PSD位置敏感探测元件。
7.如权利要求2所述的用于扫描干涉场曝光系统的光束姿态调整方法，其特征在于：所述分束光栅为线密度为600gr/mm的直刻线透射光栅。
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