CN117687136B - 一种拼接光栅对准精度检测方法 - Google Patents
一种拼接光栅对准精度检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117687136B CN117687136B CN202410153879.7A CN202410153879A CN117687136B CN 117687136 B CN117687136 B CN 117687136B CN 202410153879 A CN202410153879 A CN 202410153879A CN 117687136 B CN117687136 B CN 117687136B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grating
- spliced
- real
- detected
- gratings
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000025 interference lithography Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 102000005591 NIMA-Interacting Peptidylprolyl Isomerase Human genes 0.000 description 4
- 108010059419 NIMA-Interacting Peptidylprolyl Isomerase Proteins 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 102000007315 Telomeric Repeat Binding Protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 108010033711 Telomeric Repeat Binding Protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 102100029469 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710097421 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/0242—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
- G01M11/0271—Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by using interferometric methods
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明涉及拼接光栅，具体涉及一种拼接光栅对准精度检测方法，在双光束干涉光刻光路中，将待检测拼接光栅置于双光束干涉场并与虚光栅重叠，通过调节待检测拼接光栅姿态，使得重叠区域中虚实光栅干涉在实光栅表面产生的莫尔条纹为零条纹，将实光栅调节至与虚光栅平行位置；平行移动待检测拼接光栅，找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度；本发明提供的技术方案能够有效克服现有技术所存在的不能对拼接光栅的对准精度进行准确检测的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及拼接光栅，具体涉及一种拼接光栅对准精度检测方法。
背景技术
衍射光栅其内部或表面上存在周期排列的槽、线、缝或点阵结构，对入射光产生衍射，是一种重要的衍射光学元件。
在一些应用场景中，如高功率激光装置，使用衍射光栅将激光脉宽从纳秒压缩至皮秒或飞秒，以实现拍瓦（1015W）甚至更高功率的激光输出，之后对压缩的激光光束进行聚焦，可用于超快超强物理研究。很遗憾，由于光学元件材料的抗损伤阈值有限，比如压缩器的核心光学元件——多层介质膜衍射光栅的抗激光损伤阈值大约为1J/cm2，无法承载比阈值更大的功率密度。
为了获得高功率，在所能承载的最大功率密度一定的情况下，能够通过增大衍射光栅面积来提高系统输出功率。根据科学需求，应用的衍射光栅是在长度近2000mm的石英玻璃表面，制作密度为1740线/mm的周期性沟槽结构，如图6所示。
使用两束相干平面波（光束）以一定夹角（2θ）相交，在重叠区域发生干涉，产生明暗相间的干涉条纹，对涂有光刻胶的基底进行曝光显影，即干涉光刻，是一种衍射光栅图形最常用的产生方式，如图7所示。光刻胶记录的光栅图形最大尺寸受限于参与干涉的双光束直径，即受准直透镜（作用：将球面波准直成平面波）的口径所限制。由于受到透镜材料及光学加工水平的限制，超过1m的准直透镜价格较为昂贵，同时制造起来也比较困难。
解决上述问题的有效方法之一是拼接曝光（Mosaic exposure or stitchingexposure），即利用有限的光束直径，通过多次曝光产生远大于曝光光束直径的光栅图形，如图8所示。先利用干涉光刻工艺产生光栅沟槽结构，再移动基底进行下一次曝光。在开始第二次曝光之前，需要使干涉条纹（称之为虚光栅，因为其只是明暗相间的条纹图案）与上一次经曝光显影获得的一部分既成光栅（称之为实光栅，因为其已经存在于基底表面）完全重合，这个过程称为虚实光栅对准。虚实光栅对准后再进行下一次曝光和显影，在基底上产生第二个光栅沟槽结构，两个光栅沟槽结构之间极可能有一个拼缝。如此操作，拼缝两边的光栅沟槽结构完全平行，且任意两条沟槽之间的距离是光栅周期的整数倍。通过这种拼接曝光方式，整个大口径的基底上都可以制作出相同的光栅结构。按照拼接曝光方式形成的光栅，在衍射一个大口径的平面波时，衍射光束也是一个完整的平面波（即使有为数不多的几个拼缝）。进一步，理想情况下，上述平面波将可以被聚焦成一个光斑，获得高功率密度；相反，如果两次干涉光刻制作的实光栅之间的对准精度较低，则聚焦后形成的光斑将会分裂，无法获得高功率密度。
同样，也可以用多块小光栅基底，分别制作相同周期的光栅结构，根据光栅性能指标，光栅的轮廓参数（比如槽深和槽宽等）可以有细微差别，再通过机械结构，将多块小光栅拼接在一起，保持缝宽（实际是两块光栅之间的距离）是拼缝的整数倍，也可以实现图8所示的大口径衍射光栅。
上述两种方法用较小口径设备，经过多次拼接，制作口径大于单次曝光所能获得最大尺寸的光栅结构，原则上可以制作尺寸不受限制的超大口径衍射光栅，将它们统称为拼接光栅。
对于已经制作完成的拼接光栅，需要对相邻两个实光栅的对准精度进行准确检测。目前使用的方法是，利用波面干涉仪测量一个平面波同时照射两次干涉光刻产生的实光栅形成衍射光束之间的波面误差，通过干涉图分析拼接对准误差。这里的问题在于，两个实光栅（光刻胶光栅）轮廓参数（如沟槽深度、沟槽宽度和侧壁陡直度等）将显著影响对准精度检测结果。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种拼接光栅对准精度检测方法，能够有效克服现有技术所存在的不能对拼接光栅的对准精度进行准确检测的缺陷。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种拼接光栅对准精度检测方法，在双光束干涉光刻光路中，将待检测拼接光栅置于双光束干涉场并与虚光栅重叠，通过调节待检测拼接光栅姿态，使得重叠区域中虚实光栅干涉在实光栅表面产生的莫尔条纹为零条纹，将实光栅调节至与虚光栅平行位置；
平行移动待检测拼接光栅，找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度；
其中，虚光栅为由两个平面波之间形成的干涉条纹。
优选地，包括以下步骤：
S1、将待检测拼接光栅置于双光束干涉场，使得虚光栅同时与拼缝两侧实光栅及拼缝本身重叠，虚实光栅干涉在实光栅表面产生莫尔条纹；
S2、调节待检测拼接光栅姿态，使得莫尔条纹的周期越来越大，当整个重叠区域零条纹时，实光栅与虚光栅平行；
S3、沿垂直于光栅沟槽方向平行移动待检测拼接光栅，在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线；
S4、找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度。
优选地，S1中将待检测拼接光栅置于双光束干涉场之前，包括：
在双光束干涉光刻光路中，通过调节相应光学器件使得虚光栅的周期与待检测拼接光栅的周期相同。
优选地，S3中在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线，包括：
在待检测拼接光栅一侧的透射区域或者反射区域，利用探测器P-L1探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RR0与+1级衍射光DL+1之间的干涉光场强度I1，利用探测器P-L2探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RL0与－1级衍射光DR－1之间的干涉光场强度I2；
同时，利用探测器P-R1探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’R0与+1级衍射光D’L+1之间的干涉光场强度I3，利用探测器P-R2探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’L0与－1级衍射光D’R－1之间的干涉光场强度I4。
优选地，S4中找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，包括：
选定探测器P-R1探测到的干涉光场强度I3与探测器P-R2探测到的干涉光场强度I4相等的交点JR1；
在探测器P-L1探测到的干涉光场强度I1与探测器P-L2探测到的干涉光场强度I2相等的交点中，确定与交点JR1相邻的交点JL1、JL2，并筛选出与交点JR1最近的交点JT。
优选地，S4中利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度，包括：
将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的位移与衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的位置，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的位置，XT为衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移。
优选地，S4中利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度，包括：
将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的移动时间与衍射光强变化曲线的周期T的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的移动时刻，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的移动时刻。
优选地，所述待检测拼接光栅的制作方法，包括：
在双光束干涉光刻光路中，两个平面波IR、IL之间相交，产生干涉条纹，即虚光栅；
将涂有光刻胶的基底置于干涉条纹中，通过拼接曝光方式分两次制作光栅结构，两次制作的光栅结构之间存在拼缝，得到具有拼缝及拼缝两侧实光栅的待检测拼接光栅；
其中，拼缝两侧实光栅的周期相同。
与现有技术相比，本发明所提供的一种拼接光栅对准精度检测方法，具有以下有益效果：
1）本申请中只要光栅具有对称槽形轮廓，检测两个实光栅之间的对准精度就与光栅轮廓参数无关，相较于现有检测方法——采用波面干涉仪直接测量一个平面波同时照射两个实光栅形成衍射光束之间的波面误差，通过干涉图分析拼接对准误差，本申请中拼缝两侧实光栅的对准精度不受实光栅轮廓参数的影响，能够显著提升检测的精度和可靠性；
2）本申请实质是通过虚光栅分别与两个实光栅栅线重合，来检测拼缝两侧实光栅的对准精度，探测器所探测的光场强度可以是透射干涉光场，也可以是反射光场，效果相同，并且用以检测的光路可以是制作光栅的光路，也可以是另外一个光路，使用的波长可以与制作待检测拼接光栅的波长不同，只要虚光栅的周期与实光栅相同即可，不需要重新构建新的光路或设备，相较于现有检测方法中每次对准均要使用昂贵的波面干涉仪，尤其大口径光栅需要大口径的波面干涉仪，本申请所采用的方法简单、便捷、有效、成本低、实用性更强；
3）本申请在检测拼接光栅中相邻两个实光栅对准精度的过程中，需要使实光栅与虚光栅之间相对移动，并探测拼缝两侧实光栅在两个方向上的衍射光强变化情况，以计算拼缝两侧实光栅的对准精度，可以采取移动实光栅，也可以采取移动虚光栅，可以向左移动，也可以向右移动，均不影响检测结果，适用于检测不同大小、不同重量、不同类型的实光栅的对准精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 为本发明的流程示意图；
图2 为本发明中双光束干涉光刻光路的光路图；
图3 为本发明图2中通过调节空间滤波器PIN1、反射镜M3，分别代替调节待检测拼接光栅姿态、平行移动待检测拼接光栅的示意图；
图4 为本发明中探测器P-L1、P-L2、P-R1、P-R2探测到的衍射光强变化曲线的示意图；
图5（a） 为本发明中检测虚实光栅对准原理的正视图；
图5（b） 为本发明中检测虚实光栅对准原理的俯视图；
图6 为现有大口径衍射光栅的示意图；
图7 为现有通过干涉光刻产生衍射光栅图形的示意图；
图8 为现有通过拼接曝光制作大口径衍射光栅的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图5（a）和图5（b）所示，当两个平面波IR、IL对称地照射一个对称光栅时，可以证明：如果0级衍射光RR0与+1级衍射光DL+1之间形成的干涉光场、0级衍射光RL0与－1级衍射光DR－1之间形成的干涉光场强度相等，则两个平面波之间形成的虚光栅（干涉条纹）与实光栅（既成光栅）的栅线重合。只要光栅具有对称槽形轮廓，这种方法判断虚实光栅的对准情况就与光栅轮廓参数无关。
一种拼接光栅对准精度检测方法，在双光束干涉光刻光路中，将待检测拼接光栅置于双光束干涉场并与虚光栅重叠，通过调节待检测拼接光栅姿态，使得重叠区域中虚实光栅干涉在实光栅表面产生的莫尔条纹为零条纹，将实光栅调节至与虚光栅平行位置；
平行移动待检测拼接光栅，找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度；
其中，虚光栅为由两个平面波之间形成的干涉条纹。
如图1所示，具体包括以下步骤：
S1、将待检测拼接光栅置于双光束干涉场，使得虚光栅同时与拼缝两侧实光栅及拼缝本身重叠，虚实光栅干涉在实光栅表面产生莫尔条纹；
S2、调节待检测拼接光栅姿态，使得莫尔条纹的周期越来越大，当整个重叠区域零条纹时，实光栅与虚光栅平行；
S3、沿垂直于光栅沟槽方向平行移动待检测拼接光栅，在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线；
S4、找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度。
S1中将待检测拼接光栅置于双光束干涉场之前，包括：
在双光束干涉光刻光路中，通过调节相应光学器件使得虚光栅的周期与待检测拼接光栅的周期相同。
S3中在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线，包括：
在待检测拼接光栅一侧的透射区域或者反射区域，利用探测器P-L1探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RR0与+1级衍射光DL+1之间的干涉光场强度I1，利用探测器P-L2探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RL0与－1级衍射光DR－1之间的干涉光场强度I2；
同时，利用探测器P-R1探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’R0与+1级衍射光D’L+1之间的干涉光场强度I3，利用探测器P-R2探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’L0与－1级衍射光D’R－1之间的干涉光场强度I4。
如图4所示，S4中找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，包括：
选定探测器P-R1探测到的干涉光场强度I3与探测器P-R2探测到的干涉光场强度I4相等的交点JR1；
在探测器P-L1探测到的干涉光场强度I1与探测器P-L2探测到的干涉光场强度I2相等的交点中，确定与交点JR1相邻的交点JL1、JL2，并筛选出与交点JR1最近的交点JT。
S4中利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度，包括：
将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的位移与衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的位置，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的位置，XT为衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移。
S4中利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度，包括：
将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的移动时间与衍射光强变化曲线的周期T的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的移动时刻，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的移动时刻。
本申请技术方案中，考虑到在制作待检测拼接光栅时已经进行过对准，对准精度通常会小于T/4，在该前提下可以选择与交点JR1最近的交点JT作为计算拼缝两侧实光栅对准精度的计算依据。对此，进行如下实验验证：
在同一基底上通过两次干涉光刻制作相同周期的光栅结构，并人为预置约0.1T的错位，然后对该拼接光栅的对准精度进行验证，如图4所示，交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的移动时间约为：3.73-3.38=0.35，衍射光强变化曲线的周期T约为2.81，计算得到拼缝两侧实光栅的对准精度约为0.12T，与待检测拼接光栅制作过程中人为预置的对准精度相符。
本申请技术方案中，待检测拼接光栅的制作方法，包括：
在双光束干涉光刻光路中，两个平面波IR、IL之间相交，产生干涉条纹，即虚光栅；
将涂有光刻胶的基底置于干涉条纹中，通过拼接曝光方式分两次制作光栅结构，两次制作的光栅结构之间存在拼缝，得到具有拼缝及拼缝两侧实光栅的待检测拼接光栅；
其中，拼缝两侧实光栅的周期相同。
如图2所示，气体激光器（波长λ=413.1nm）发出的激光，通过半波片WP1后被偏振分束器PBS分成两束，通过调节半波片WP1、WP2能够实现两束光的TE偏振和强度均衡，这两束光经反射镜M1、M2和M3反射，并经空间滤波器PIN1、PIN2滤波后转化为球面波，透镜Lens1、Lens2对这两个球面波进行准直，形成两个平面波对称地照射在100mm×200mm的基板上，两个平面波之间形成干涉条纹，即虚光栅。通过调节两个平面波之间的相交角度，使得虚光栅的周期与待检测拼接光栅的周期相同。
将待检测拼接光栅置于双光束干涉场，使得虚光栅同时与拼缝两侧实光栅及拼缝本身重叠，调节待检测拼接光栅姿态（包括俯仰、绕y轴转动、绕z轴转动等）至零条纹状态，此时实光栅与虚光栅平行。使用位移平台，沿垂直于光栅沟槽方向平行移动待检测拼接光栅（移动距离至少大于2个待检测拼接光栅的周期），记录四个探测器探测到的衍射光强变化情况，并将来自于拼缝左侧、右侧实光栅的衍射光强变化曲线各为一组，调整数据使每组内来自于拼缝同一侧的实光栅的干涉光场强度曲线振幅相同，如图4所示。
选定探测器P-R1探测到的干涉光场强度I3与探测器P-R2探测到的干涉光场强度I4相等的交点JR1，考虑到在制作待检测拼接光栅时已经进行过对准，对准精度通常会小于T/4。因此，在上述前提下，在探测器P-L1探测到的干涉光场强度I1与探测器P-L2探测到的干涉光场强度I2相等的交点中，确定与交点JR1相邻的交点JL1、JL2，并筛选出与交点JR1最近的交点JT，利用交点JR1、JT来计算拼缝两侧实光栅的对准精度。
如图3所示，可以在双光束干涉光刻光路通过调节空间滤波器PIN1、反射镜M3，分别调节虚光栅的方向、位移，代替调节待检测拼接光栅姿态、平行移动待检测拼接光栅，这与图2中直接调节待检测拼接光栅姿态和平行移动待检测拼接光栅的效果相同。
图4为在检测预制有0.1T错位的两个实光栅对准精度的过程中，通过图3中调节虚光栅（移动距离大于3倍待检测拼接光栅的周期）的方式，四个探测器P-L1、P-L2、P-R1、P-R2探测到的衍射光强变化曲线的示意图。
实施例1
A）在100×200×10（mm）石英基板上，通过拼接曝光方式分两次制作有周期为1μm（即栅线密度为1000线/mm）的光栅结构，两次制作得到的实光栅之间有一宽度为3mm的无光栅区域（拼缝），拼缝两侧实光栅的周期相同，轮廓参数（如沟槽深度、沟槽宽度和侧壁陡直度等）不相同；
B）将制作的待检测拼接光栅置于双光束干涉场，并将光栅待检测拼接光栅安装在位移平台上，虚光栅覆盖拼缝两侧实光栅及拼缝本身，调节待检测拼接光栅姿态，使得莫尔条纹的周期越来越大，直到零条纹；
C）使用光功率探测器P-L1、P-L2、P-R1、P-R2，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅透射的0级与+1级、-1级衍射光之间的干涉光场强度；
D）控制位移平台，以200nm/s的速度沿垂直于光栅沟槽方向（即沿光栅矢量方向）匀速平行移动待检测拼接光栅，移动距离等于3.5倍待检测拼接光栅的周期；
E）在待检测拼接光栅的移动过程中，四个探测器接收到的光强将按正弦规律周期性变化，平移曲线使来自于拼缝左侧、右侧实光栅的衍射光强变化曲线各为一组，调整数据使每组内来自于拼缝同一侧的实光栅的干涉光场强度曲线振幅相同，先选定其中一组曲线中的一个交点，再选择另一组曲线中与该交点最近的交点，利用这两个交点计算得到拼缝两侧实光栅的对准精度。
实施例2
与实施例1中不同的是：在双光束干涉光刻光路中，通过调节空间滤波器PIN1、反射镜M3，分别调节虚光栅的方向、位移，移动距离等于3倍待检测拼接光栅的周期，代替调节待检测拼接光栅姿态、平行移动待检测拼接光栅。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种拼接光栅对准精度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将待检测拼接光栅置于双光束干涉场，使得虚光栅同时与拼缝两侧实光栅及拼缝本身重叠，虚实光栅干涉在实光栅表面产生莫尔条纹；
S2、调节待检测拼接光栅姿态，使得莫尔条纹的周期越来越大，当整个重叠区域零条纹时，实光栅与虚光栅平行；
S3、沿垂直于光栅沟槽方向平行移动待检测拼接光栅，在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线；
S4、找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度；
其中，虚光栅为由两个平面波之间形成的干涉条纹；
S3中在待检测拼接光栅的一侧，探测并记录两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强变化情况，得到衍射光强变化曲线，包括：
在待检测拼接光栅一侧的透射区域或者反射区域，利用探测器P-L1探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RR0与+1级衍射光DL+1之间的干涉光场强度I1，利用探测器P-L2探测两个光束入射至拼缝左侧实光栅产生的0级衍射光RL0与－1级衍射光DR－1之间的干涉光场强度I2；
同时，利用探测器P-R1探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’R0与+1级衍射光D’L+1之间的干涉光场强度I3，利用探测器P-R2探测两个光束入射至拼缝右侧实光栅产生的0级衍射光R’L0与－1级衍射光D’R－1之间的干涉光场强度I4；
S4中找到两个光束分别经拼缝两侧实光栅产生的衍射光强相等的交点，包括：
选定探测器P-R1探测到的干涉光场强度I3与探测器P-R2探测到的干涉光场强度I4相等的交点JR1；
在探测器P-L1探测到的干涉光场强度I1与探测器P-L2探测到的干涉光场强度I2相等的交点中，确定与交点JR1相邻的交点JL1、JL2，并筛选出与交点JR1最近的交点JT；
S4中利用交点计算拼缝两侧实光栅的对准精度，包括：
将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的位移与衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的位置，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的位置，XT为衍射光强变化曲线变化一个周期T对应的位移；
或者将交点JR1、JT之间对应待检测拼接光栅的移动时间与衍射光强变化曲线的周期T的比值，作为拼缝两侧实光栅的对准精度；
具体采用下式计算拼缝两侧实光栅的对准精度A：
，
其中，为交点JR1对应待检测拼接光栅的移动时刻，/>为交点JT对应待检测拼接光栅的移动时刻。
2.根据权利要求1所述的拼接光栅对准精度检测方法，其特征在于：S1中将待检测拼接光栅置于双光束干涉场之前，包括：
在双光束干涉光刻光路中，通过调节相应光学器件使得虚光栅的周期与待检测拼接光栅的周期相同。
3.根据权利要求1或2所述的拼接光栅对准精度检测方法，其特征在于：所述待检测拼接光栅的制作方法，包括：
在双光束干涉光刻光路中，两个平面波IR、IL之间相交，产生干涉条纹，即虚光栅；
将涂有光刻胶的基底置于干涉条纹中，通过拼接曝光方式分两次制作光栅结构，两次制作的光栅结构之间存在拼缝，得到具有拼缝及拼缝两侧实光栅的待检测拼接光栅；
其中，拼缝两侧实光栅的周期相同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410153879.7A CN117687136B (zh) | 2024-02-04 | 2024-02-04 | 一种拼接光栅对准精度检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410153879.7A CN117687136B (zh) | 2024-02-04 | 2024-02-04 | 一种拼接光栅对准精度检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117687136A CN117687136A (zh) | 2024-03-12 |
| CN117687136B true CN117687136B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=90130462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410153879.7A Active CN117687136B (zh) | 2024-02-04 | 2024-02-04 | 一种拼接光栅对准精度检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117687136B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075496A1 (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-11 | University Of Southampton | In-phase stitching of long fiber gratings |
| CN1845016A (zh) * | 2006-04-24 | 2006-10-11 | 苏州大学 | 全息光栅制作光路的莫尔条纹调节方法 |
| CN101382611A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-11 | 苏州大学 | 一种基于参考光栅二次曝光的大面积全息光栅制备方法 |
| CN101546001A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-30 | 苏州大学 | 一种无缝拼接大面积全息光栅的制备方法 |
| CN104375227A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-02-25 | 苏州大学 | 一种多次曝光拼接制作大面积全息光栅的方法 |
| CN107272098A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-10-20 | 中国科学技术大学 | 抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法 |
| CN115248488A (zh) * | 2021-04-25 | 2022-10-28 | 苏州大学 | 一种全息透镜的拼接加工方法及装置 |
-
2024
- 2024-02-04 CN CN202410153879.7A patent/CN117687136B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001075496A1 (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-11 | University Of Southampton | In-phase stitching of long fiber gratings |
| CN1845016A (zh) * | 2006-04-24 | 2006-10-11 | 苏州大学 | 全息光栅制作光路的莫尔条纹调节方法 |
| CN101382611A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-11 | 苏州大学 | 一种基于参考光栅二次曝光的大面积全息光栅制备方法 |
| CN101546001A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-30 | 苏州大学 | 一种无缝拼接大面积全息光栅的制备方法 |
| CN104375227A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-02-25 | 苏州大学 | 一种多次曝光拼接制作大面积全息光栅的方法 |
| CN107272098A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-10-20 | 中国科学技术大学 | 抑制位相掩模垂直光栅矢量方向次生干扰的近场全息动态曝光方法 |
| CN115248488A (zh) * | 2021-04-25 | 2022-10-28 | 苏州大学 | 一种全息透镜的拼接加工方法及装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 全息光栅并列拼接法的研究;钱国林等;《光学学报》;20221130;全文 * |
| 平面全息光栅刻线密度的倍频式调整方法;韩建;巴音贺希格;李文昊;孔鹏;;光学学报;20111010(第10期);全文 * |
| 米级光栅全息曝光拼接系统像差分析;钱国林;吴建宏;李朝明;;激光杂志;20131015(第05期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117687136A (zh) | 2024-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6641268B2 (en) | Interferometric projection system | |
| US20060274325A1 (en) | Method of qualifying a diffraction grating and method of manufacturing an optical element | |
| JPH0151801B2 (zh) | ||
| US7359046B1 (en) | Method and apparatus for wafer-level measurement of volume holographic gratings | |
| KR20070088725A (ko) | 광학 기판 내의 구조물의 제조 | |
| JP4181119B2 (ja) | 斜入射干渉計用干渉縞パターン弁別器 | |
| JPH10325874A (ja) | レーザー・ドップラー原理に基づく速度測定方法 | |
| JPH10512955A (ja) | 光学装置、及び該装置を物体の光学的検査に用いる方法 | |
| CN1737612A (zh) | 光栅应变花的制作方法 | |
| CN114279684B (zh) | 高精度大口径光学元件装校面形在线检测装置和方法 | |
| JP4130225B2 (ja) | ホログラム光学装置および製造方法 | |
| CN117687136B (zh) | 一种拼接光栅对准精度检测方法 | |
| EP0873529B1 (en) | Ring interferometer configuration for writing gratings | |
| CN116295038B (zh) | 基于超表面光栅的纳米级二维位移测量装置及方法 | |
| KR100453710B1 (ko) | 표면 측정장치 및 그 측정방법 | |
| CN117687135B (zh) | 一种虚实光栅对准方法 | |
| EP1644699B1 (en) | Methods and apparatus for reducing error in interferometric imaging measurements | |
| JPH04324316A (ja) | 定点検出装置 | |
| CN109764963B (zh) | 一种棱镜型空间外差光谱仪基准波长设置及调试方法 | |
| JP3300536B2 (ja) | 変位測定装置および光ピックアップ | |
| WO2005049840A2 (en) | Process and apparatus for measuring the three-dimensional shape of an object | |
| KR19990067888A (ko) | 내부 전반사 홀로그래픽 장치 및 방법과, 그 장치의 광학 어셈블리 | |
| US20080094711A1 (en) | Methods and apparatus for recording holographic gratings | |
| JPH0385578A (ja) | ホログラム記録装置 | |
| Ludman et al. | Porous-matrix holography for nonspatial filtering of lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |