一种用于零位对准的光栅结构的制作方法

本实用新型属于精密加工
技术领域：
，尤其涉及一种用于零位对准的光栅结构。
背景技术：
：由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：现有技术中的光栅零位对准的精度较低，对准距离较近。技术实现要素：本申请实施例通过提供一种用于零位对准的光栅结构，解决了现有技术中的光栅零位对准的精度较低，对准距离较近，难以装配的技术问题，达到了便于装配，对准精度高，对准距离较远的技术效果。本实用新型实施例提供了一种用于零位对准的光栅结构，所述光栅结构包括：扫描光栅，所述扫描光栅设置在光源发射的平行光的光路上，且，所述扫描光栅包括按照预设规则排列的多个透光区和多个不透光区；标尺光栅，所述标尺光栅与所述扫描光栅相对设置，且，所述平行光经过所述扫描光栅之后，在所述标尺光栅表面产生反射和衍射，其中，所述标尺光栅包括按照预设周期排列的刻缝和N个凸台；将反射的一级衍射光进行聚焦的凸透镜，所述凸透镜设置在反射后的一级衍射光的光路上；在焦点处接收所述一级衍射光，并将光信号转化为电信号的探测器，所述探测器设置在聚焦后的所述一级衍射光的光路上。优选的，所述标尺光栅尺寸为5mm*10mm；所述扫描光栅尺寸为5mm*5mm。优选的，所述扫描光栅的材质为玻璃板，且，所述玻璃板上具有一金属层。优选的，所述扫描光栅按照129位编码方式排列，其中，所述透光区为编码为“1”的区域。优选的，所述标尺光栅上刻蚀镀金属膜。优选的，所述预设周期包括第一周期和第二周期，其中，所述第一周期和所述第二周期交替分布。优选的，所述第一周期为6μm，所述第二周期为16μm。优选的，所述标尺光栅按照129位编码方式排列，其中，刻缝周期为6μm对应的编码为“1”，刻缝周期为16μm对应的编码为“0”。优选的，所述凸台的凸起高度为0.1582μm，占空比为0.5。优选的，所述标尺光栅和所述扫描光栅之间的距离为0-21mm。本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：1、在本实用新型实施例提供的一种用于零位对准的光栅结构，通过扫描光栅，所述扫描光栅设置在光源发射的平行光的光路上，且，所述扫描光栅包括按照预设规则排列的多个透光区和多个不透光区；标尺光栅，所述标尺光栅与所述扫描光栅相对设置，且，所述平行光经过所述扫描光栅之后，在所述标尺光栅表面产生反射和衍射，其中，所述标尺光栅包括按照预设周期排列的刻缝和N个凸台；将反射的一级衍射光进行聚焦的凸透镜，所述凸透镜设置在反射后的一级衍射光的光路上；在焦点处接收所述一级衍射光，并将光信号转化为电信号的探测器，所述探测器设置在聚焦后的所述一级衍射光的光路上。通过上述装置解决了现有技术中的光栅零位对准的精度较低，难以装配的技术问题，达到了便于装配，对准精度高，对准距离较远的技术效果。2、本申请实施例通过所述扫描光栅按照129位编码方式排列，其中，所述透光区为编码为“1”的区域。达到了透光的技术效果。3、本申请实施例通过所述凸台的凸起高度为0.1582μm，占空比为0.5。达到了消除0级衍射光，增大1级衍射光的技术效果。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。附图说明图1为本实用新型实施例的一种用于零位对准的光栅结构示意图；图2为本实用新型实施例的一种用于零位对准的光栅结构中扫描光栅的结构示意图；图3为本实用新型实施例的一种用于零位对准的光栅结构中标尺光栅的结构示意图；图4为本实用新型实施例的调零过程中的光强信号曲线图。附图标记说明：1-标尺光栅，2-扫描光栅，3-凸透镜，4-探测器。具体实施方式本申请实施例通过提供了一种用于零位对准的光栅结构，解决了现有技术中的光栅零位对准的精度较低，对准距离较近，难以装配的技术问题。本实用新型实施例中的技术方案，总体结构如下：所述光栅结构包括：扫描光栅，所述扫描光栅设置在光源发射的平行光的光路上，且，所述扫描光栅包括按照预设规则排列的多个透光区和多个不透光区；标尺光栅，所述标尺光栅与所述扫描光栅相对设置，且，所述平行光经过所述扫描光栅之后，在所述标尺光栅表面产生反射和衍射，其中，所述标尺光栅包括按照预设周期排列的刻缝和N个凸台；将反射的一级衍射光进行聚焦的凸透镜，所述凸透镜设置在反射后的一级衍射光的光路上；在焦点处接收所述一级衍射光，并将光信号转化为电信号的探测器，所述探测器设置在聚焦后的所述一级衍射光的光路上。达到了便于装配，对准精度高，对准距离较远的技术效果。为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。实施例一本实施例提供一种用于零位对准的光栅结构，请参考图1，所述光栅结构包括：扫描光栅1，所述扫描光栅1设置在光源发射的平行光的光路上，且，所述扫描光栅1包括按照预设规则排列的多个透光区和多个不透光区；进一步的，所述扫描光栅1的材质为玻璃板，且，所述玻璃板上具有一金属层。进一步的，所述扫描光栅1按照129位编码方式排列，其中，所述透光区为编码为“1”的区域。具体而言，所述扫描光栅1为具有刻缝的透射光栅，其尺寸大小为5mm*5mm，其中刻缝分布编码为129位的不规则非周期特定编码，编码如表1所示，所述扫描光栅1的刻缝按照129位的不规则非周期特定编码排列，从而将所述扫描光栅1分为多个透光区和多个不透光区；所述扫描光栅1可使用玻璃板，对整块板涂上金属层，然后对应5mm*5mm的区域，按照129位编码方式和39μm的单位编码宽度，编码为“1”的地方去金属，以达到透光效果。即，编码最小缝宽为39μm，该数字采用利用菲涅尔衍射原理设计，从而使得较大距离下的衍射影响尽量小。所述扫描光栅1位于光源发射的平行光的光路上，当光源发射出来平行光之后，会首先通过所述扫描光栅1。通过成像扫描原理设计双光栅编码，从而达到了提高对比度的技术效果。表1.光栅编码表110111100000010000000100000110001011101000100001010011010010000100010110000000000101000001101010000011010110001000001001100100001标尺光栅2，所述标尺光栅2与所述扫描光栅1相对设置，且，所述平行光经过所述扫描光栅1之后，在所述标尺光栅2表面产生反射和衍射，其中，所述标尺光栅2包括按照预设周期排列的刻缝和N个凸台；进一步的，所述标尺光栅2尺寸为5mm*10mm；所述扫描光栅1尺寸为5mm*5mm。进一步的，所述标尺光栅2上刻蚀镀金属膜。进一步的，所述预设周期包括第一周期和第二周期，其中，所述第一周期和所述第二周期交替分布。进一步的，所述第一周期为6μm，所述第二周期为16μm。进一步的，所述标尺光栅2按照129位编码方式排列，其中，刻缝周期为6μm对应的编码为“1”，刻缝周期为16μm对应的编码为“0”。进一步的，所述凸台的凸起高度为0.1582μm，占空比为0.5。进一步的，所述标尺光栅2和所述扫描光栅1之间的距离为0-21mm。具体而言，所述标尺光栅2为刻蚀镀金属膜的二维反射一维光栅，其宽度与所述扫描光栅1对应，长度可稍长，所以可在5mm*10mm的区域进行刻胶刻蚀，所述标尺光栅2为二维台阶结构，其上的刻线按照第一周期和第二周期排列，其中，所述第一周期为6μm，所述第二周期为16μm，两个周期交替分布，如图2所示，周期6μm(TA)对应扫描光栅的编码为“1”，16μm(TB)对应扫描光栅的编码“0”，依次对应。台阶高度为0.1582μm，占空比为0.5。进一步的，所述标尺光栅2上设置有N个凸台，也就是说，所述标尺光栅2具有平面xy坐标上的二维结构，在y轴方向为周期台阶，x轴方向是6μm(TA)和16μm(TB)两种周期相间分布，所述凸台高度为0.1582μm，占空比为0.5，从而通过标量衍射理论设计标尺光栅的台阶高度和占空比，达到了消除0级衍射光，增大1级衍射光的技术效果。进一步的，所述标尺光栅2与所述扫描光栅1由相同的编码构成，即，刻线按照129位编码方式构成。在保证微米级(1μm)的对准精度下，所述扫描光栅1和所述标尺光栅2之间的距离可达到21mm。进一步的，所述标尺光栅2与所述扫描光栅1相对设置，当光源发射的平行光经过所述扫描光栅1后，会在所述标尺光栅2表面产生反射和衍射，其中经过第一周期(TA)反射的一级衍射光经过所述凸透镜3聚焦，然后在焦点处由所述探测器4接收。将反射的一级衍射光进行聚焦的凸透镜3，所述凸透镜3设置在反射后的一级衍射光的光路上；具体而言，所述凸透镜3设置在所述扫描光栅1与所述探测器4之间，当光源发射的平行光经过所述扫描光栅1后，会在所述标尺光栅2表面产生反射和衍射，其中反射的一级衍射光会经过所述凸透镜3进行聚焦。在焦点处接收所述一级衍射光，并将光信号转化为电信号的探测器4，所述探测器4设置在聚焦后的所述一级衍射光的光路上。具体而言，所述探测器4位于一级衍射光经所述凸透镜3聚焦之后的光路上，当光源发射的平行光经过所述扫描光栅1后，会在所述标尺光栅2表面产生反射和衍射，其中反射的一级衍射光经过所述凸透镜3聚焦，然后在焦点处由所述探测器4接收。所述探测器4为光电探测器，当光栅尺工作时，所述扫描光栅1和所述标尺光栅2发生相对运动，如果所述扫描光栅1的透光刻线与所述标尺光栅2的刻线对齐，则光线可以通过双光栅由所述探测器4接收。如果所述扫描光栅1的不透光刻线与所述标尺光栅2的刻线对齐，则光线无法通过双光栅由所述探测器4接收。在所述扫描光栅1和所述标尺光栅2相对运动的过程中，光电探测器接收的光强会不断发生变化，光电探测器将变化的光信号转化为变化的电信号。双光栅只有在完全重合时探测器接收到的光强是最大的，而在发生偏移时光强会减弱。将双光栅完全重合时的位置称为零位位置，将双光栅相对运动的过程称为零位对准。因此，在零位对准过程中，双光栅发生连续的相对位移，所述探测器4接收到连续变化的光强信号。信号变化曲线如图4所示，因此，在对准的位置会有一个明显的波峰，进而通过检测这个波峰，设置合适的电压阈值来发出触发信号，此时发出反馈，测头已经达到了零位位置，从而实现了对准，对准精度可达0.72μm。实现1μm以下的对准精度，进一步在较小装置空间的前提下，实现了较大距离下的高精度零位对准，可直接装配于光刻机等设备。本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：1、在本实用新型实施例提供的一种用于零位对准的光栅结构，通过扫描光栅，所述扫描光栅设置在光源发射的平行光的光路上，且，所述扫描光栅包括按照预设规则排列的多个透光区和多个不透光区；标尺光栅，所述标尺光栅与所述扫描光栅相对设置，且，所述平行光经过所述扫描光栅之后，在所述标尺光栅表面产生反射和衍射，其中，所述标尺光栅包括按照预设周期排列的刻缝和N个凸台；将反射的一级衍射光进行聚焦的凸透镜，所述凸透镜设置在反射后的一级衍射光的光路上；在焦点处接收所述一级衍射光，并将光信号转化为电信号的探测器，所述探测器设置在聚焦后的所述一级衍射光的光路上。通过上述装置解决了现有技术中的光栅零位对准的精度较低，对准距离较近，难以装配的技术问题，达到了便于装配，对准精度高，对准距离较远的技术效果。2、本申请实施例通过所述扫描光栅按照129位编码方式排列，其中，所述透光区为编码为“1”的区域。达到了透光的技术效果。3、本申请实施例通过所述凸台的凸起高度为0.1582μm，占空比为0.5。达到了消除0级衍射光，增大1级衍射光的技术效果。尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3