多个光栅刻刀并行干涉控制式光栅刻划方法_2

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刀的位置的实时测量,即采用了第一个测量反射镜为测量基准,因此即使η 个所述刻划系统存在装配误差也不会引起η个所述子光栅的刻线的相对转角误差,从而确 保刻划出的整个光栅具有较低的光栅衍射波前差。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明的多个光栅刻刀并行干涉控制式光栅刻划方法采用的装置结构俯 视图;
[0039] 图2为图1的Β-Β剖视图;
[0040] 图3为本发明的多个光栅刻刀并行干涉控制式光栅刻划方法中与客户啊光栅刻 线误差示意图;
[0041] 其中:1、光栅基底,2、工作台,3、主机座,4、测量反射镜,5、刻划系统,501、滑套, 501、导轨,503、位置测量干涉计,504、转接架,505、压电执行器,506、刻划刀架,507、参考反 射镜,508、光栅刻刀,509、导轨固定座。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0043] 参见附图1和附图2,实现本发明的多个光栅刻刀并行干涉控制式光栅刻划方法 的装置包括主机座3、光栅基底1、工作台2、测量反射镜4和η套刻划系统5,其中每套刻划 系统5的结构相同,所述刻划系统5包括导轨502、滑套501、导轨固定座509、转接架504、 压电执行器505、刻划刀架506、光栅刻刀508、位置测量干涉计503、参考反射镜507和刻划 系统驱动装置;其中η套所述刻划系统5通过η个所述导轨固定座509安装在所述主机座 3上,所述光栅刻刀508依次通过所述刻划刀架506、所述压电执行器505和所述转接架504 安装在所述滑套501上;所述测量反射镜4和所述光栅基底1均安装在所述工作台2上;所 述工作台2安装在所述主机座3上,所述工作台2可沿着光栅刻划机的分度方向进行单向 进给运动,所述光栅刻刀508可沿着所述导轨502的方向进行往复运动。在任意刻划系统 中,所述位置测量干涉计503通过实时测量该刻划系统中的所述参考反射镜507和所述测 量反射镜4之间的位置变化来实现对该刻划系统中的所述光栅刻刀508位置的实时监测。 在安装η个所述位置测量干涉计503和η个所述参考反射镜507时,要确保η个所述位置 测量干涉计503的测量光路相互之间无遮挡。
[0044] η套刻划系统5都直接或间接的以第一块测量反射镜4为测量基准。所述η套刻 划系统5中的η的取值满足以下关系:
[0045] nXD^Gw
[0046] 其中:D为相邻的两套刻划系统5之间的间距;
[0047] 6"为光栅实际刻划长度。
[0048] 根据光栅刻划的总长度6"以及相邻的两个所述光栅刻刀508之间的间隔D来确定 η。设光栅刻划的总长度6"为1000mm,相邻的两个所述光栅刻刀508之间的间隔D为300mm, 则需要η等于4。而且,当光栅刻划的总长度6"为1000mm,第1至第3个所述子光栅的光 栅长度应设置为300mm,第4个子光栅的光栅长度应设置为100mm。
[0049] 实施例一:
[0050] 本发明的多个光栅刻刀并行干涉控制式光栅刻划方法包括以下步骤:
[0051] 步骤一:将2套刻划系统5以间距400mm并行安装于主机座3上,每套刻划系统5 的刻划刀架506上设置有压电执行器505、位置测量干涉计503和参考反射镜507 ;
[0052] 步骤二:将用于光栅转刃实验的光栅基底安装在光栅基底承载工作台2上,对2套 刻划系统5中的光栅刻刀508进行转刃实验;
[0053] 步骤三:将用于光栅预刻划实验的光栅基底安装在光栅基底承载工作台2上,进 行光栅预刻划实验,得到第2块子光栅相对于第1块子光栅的刻线位置误差E2;
[0054] 步骤四:根据步骤三中得到的第2块子光栅相对于第1块子光栅的刻线位置误差 E2进行光栅模板刻划,具体步骤为:
[0055] 1)根据步骤三中得到的第2块子光栅相对于第1块子光栅的刻线位置误差,计算 得到2块子光栅的各刻线理想位置的计算表达式分别为:kXd和kXd_E2,其中k为当前刻 线数,d为光栅栅距;
[0056] 2)准备光栅刻划条件,将每套刻划系统5上的压电执行器505的位置设置在其总 行程的一半位置处,将2套刻划系统5中的刻划刀架506移动至刻划的起始位置,将2套刻 划系统5中的位置测量干涉计503的读数清零;将用于光栅母版刻划的光栅基底固定在光 栅基底承载工作台2上,用于光栅母版刻划的光栅基底的刻划长度6"为700mm;
[0057] 3)根据光栅刻划总长度Gw设置2套刻划系统5中光栅刻刀508对应的刻划长度, 开始刻划,其中光栅母版刻划的光栅基底的刻划长度6"为700mm,设置两个光栅刻刀508将 要刻划的两个子光栅的刻长度Glw= 400mm和G2w= 300mm;
[0058] 4)在光栅每条刻线刻划过程中,采用2个位置测量干涉计503分别测量各自的参 考反射镜507与对应的测量反射镜4之间的相对位置;并根据2个位置测量干涉计503的测 量结果,分别实时调节2个压电执行器505的位置,使2个位置测量干涉计503的测量结果 与步骤1)得到的光栅刻线理想位置的偏差最小,例如,使得刻线位置误差的标准差< 5nm;
[0059] 5)当2套刻划系统5刻划的子光栅完成步骤3)中设置的刻划长度后,停止光栅刻 划。
[0060] 步骤二中所述的对2套刻划系统5中的光栅刻刀508进行转刃实验具体为:启动 2套刻划系统5对用于光栅转刃实验的光栅基底进行刻划,直到2套刻划系统5中的刻划刀 刻出的刻槽槽形与设计的理想槽形一致,卸下用于光栅转刃实验的光栅基底,完成转刃实 验。
[0061] 步骤三中所述的进行光栅预刻划实验,得到第2块子光栅相对于第1块子光栅的 刻线位置误差E2的具体步骤为:
[0062] 1)准备光栅预刻划实验条件,将每套刻划系统5上的压电执行器505的位置设置 在其总行程的一半位置处,将2套刻划系统5中的刻划刀架506移动至刻划的起始位置,将 2套刻划系统5中的位置测量干涉计503的读数清零;将用于预刻划实验的光栅基底固定 在所述光栅基底承载工作台2上;
[0063] 2)设置2套刻划系统5中每个光栅刻刀508预刻划长度,开始光栅预刻划;
[0064] 3)每套刻划系统5在光栅每条刻线刻划过程中,采用位置测量干涉计503测量对 应的参考反射镜507与测量反射镜4之间的相对位置;根据每个位置测量干涉计503的测 量结果实时调节每个压电执行器505的位置,使得2个所述位置测量干涉计503的测量结 果与光栅刻线的理想位置的偏差最小,例如,使得刻线位置误差的标准差< 5nm;
[0065] 4)当达到步骤2)中设置的预刻划长度,停止光栅预刻划;
[0066] 5)采用光栅衍射波前测量仪测量步骤2)至步骤4)刻划出的光栅的对称衍射级次 土k级的衍射波前差△ (k)和△ (-k),根据公式(1)提取出光栅刻线误差W:
[0067]

[0068] 其中:d为光栅栅距;
[0069] λ为光栅使用波长;
[0070] 所述光栅刻线误差W中包括2套刻划系统5刻划的对应的子光栅的刻划误差1和 W2,将得到的多个1和W2分别取平均值,得到每套刻划系统5刻划出的子光栅的刻线误差 平均值腎和柯;
[0071]根据公式⑵计算出第2块子光栅相对于第1块子光栅的刻线位置误差^为:
[0072]
(2)〇
[0073] 步骤三的第2)步中所述的光栅刻刀508预刻划长度多8mm。
[0074]所述用于光栅转刃实验的光栅基底、用于光栅预刻划实验的光栅基底和用于光栅 母版刻划的光栅基
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